Научная статья на тему 'Возможности повышения эффективности очистки диффузионного сока'

Возможности повышения эффективности очистки диффузионного сока Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

CC BY
152
20
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по прочим сельскохозяйственным наукам, автор научной работы — Голыбин В. А., Кульнева Н. Г., Федорук В. А.

Перспективными для повышения эффективности очистки диффузионного сока являются разработки с использованием дополнительных химических соединений. Проведены исследования по изучению влияния поверхностно-активных веществ (ПАВ) на активацию карбонатной суспензии, возвращаемой на прогрессивную преддефекацию. В качестве ПАВ использовали фосфатиды растительного масла (ФРМ), которые вводили в сгущенную суспензию сока II сатурации. Результаты исследования и последующей математической обработки экспериментальных данных свидетельствуют, что очистка диффузионного сока с возвратом суспензии сока II сатурации, активированной фосфатидами растительного масла, целесообразна при оптимальном соотношении исследованных параметров процесса прогрессивной преддефекации с учетом качества перерабатываемой свеклы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по прочим сельскохозяйственным наукам , автор научной работы — Голыбин В. А., Кульнева Н. Г., Федорук В. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Possibilities of raising of effectiveness of purification of diffusion juice

Elaborations with usage of additional chemical compounds are perspective for heightening of effectiveness of purification of diffusion juice. Made were investigations on studying of influence of surface-active substances (ACS) on activation of carbonate suspension which is returned on progressive predeffication. As ACS used were fosfatides of vegetable oil (FVO) which were inserted in concentrated suspension of juice of II stage of saturation. Results of investigation and following mathematical treatment of experimental data indicate that purification of diffusion juice with return of suspension of juice of II saturation, activated by fosfatides of vegetable oil, is effective during optimal ratio of investigated parameters of process of progressive predeffication taking into account quality of processed beet.

Текст научной работы на тему «Возможности повышения эффективности очистки диффузионного сока»

Возможности повышения эффективности очистки диффузионного сока

1В.А. Голыбин, Н.Г. Кульнева, В.А. Федорук

Воронежская государственная технологическая академия

Для повышения эффективности очистки диффузионного сока перспективны разработки с использованием дополнительных химических соединений.

Проведены исследования по изучению влияния поверхностно-активных веществ (ПАВ) на активацию карбонатной суспензии, возвращаемой на прогрессивную преддефекацию. В качестве ПАВ применяли фосфатиды растительного масла (ФРМ), которые вводили в сгущенную суспензию сока II сатурации.

Известно, что на эффективность физико-химической очистки существенно влияет расход гидроксида кальция на дефекацию перед II сатурацией. От этой величины зависят количество возвращаемой на прогрессивную преддефекацию суспензии сока II сатурации и качество очищенного сока. На эффективность удаления несахаров в процессе очистки влияет также и степень карбонизации возвращаемой суспензии [1].

При проведении прогрессивной пред-дефекации важно определить рН, при

котором наступает стабилизационный эффект веществ коллоидной дисперсности, и в этот момент ввести в очищаемый сок суспензию сока II сатурации [2]. Такой прием обеспечивает образование устойчивого, быстро осаждающегося осадка несахаров, что, в свою очередь, способствует повышению эффекта очистки сока в целом на станции дефекоса-турации.

Результаты исследования процесса преддефекации диффузионного сока различного качества путем определения удельной электропроводимости, представленные в работе [1], показали, что стабилизация несахаров коллоидной дисперсности происходит в широком интервале значений рН, и это зависит от качественного и количественного состава несахаров. Следовательно, точность выбора места ввода возврата карбонатной суспензии особенно важна для эффективного проведения преддефекации. Его необходимо определять каждый раз при изменении ка-

чества поступающей в переработку свеклы.

В соответствии с поставленной задачей исследовали влияние рН сока в определенной зоне преддефекатора, в которую подается суспензия, на показатели качества сатурированных соков (см. таблицу).

Экспериментальные данные таблицы свидетельствуют, что со снижением рН зоны ввода возвращаемой суспензии качественные показатели соков I сатурации и очищенного улучшаются: фильтрационный коэффициент сока I сатурации снижается с 6,0 до 3,5 ед.; чистота очищенного сока увеличивается на 0,7 %; цветность его уменьшается на 6 усл. ед.

Проведенные исследования по обоснованию расхода ФРМ, добавляемых для активации возвращаемой карбонатной суспензии, показали, что с увеличением их массовой доли повышаются се-диментационно-фильтрационные свойства сока I сатурации и качественные показатели очищенного сока. С увеличением расхода ФРМ от 0,005 до 0,050 % к массе сока фильтрационный коэффициент снижается на 4 ед., скорость седиментации преддефекованного сока повышается на 25 %; чистота очищенного сока повышается на 0,5 ед.; цветность снижается на 8,5 усл. ед.

В результате предварительных исследований выявлены факторы, оказывающие наибольшее влияние на эффективность физико-химической очистки диффузионного сока: массовая доля ФРМ (% к массе сока); рН возвращаемой суспензии; рН зоны преддефекатора, в которую вводится возврат; расход СаО на дефекацию перед II сатурацией (% к массе свеклы).

С целью изучения взаимного действия этих факторов были применены математические методы планирования. Серии опытов были проведены с диффузионным соком чистотой 87 %.

В результате статистической обработки экспериментальных данных полу-

рН ввода Гк I сатурации, с/см2 Показатели очищенного сока

чистота, % | цв., усл. ед. | эффект очистки, %

6,5 3,5 92,36 14,80 42,10

7,0 3,5 91,98 16,23 38,96

8,0 4,0 91,45 16,80 34,55

9,0 5,5 91,44 17,75 34,47

10,0 6,0 91,64 20,90 36,14

Типовой 5,0 90,88 24,80 29,75

Примечание. рН диффузионного сока — 6,5; чистота — 87,5 %; масса ФРМ — 0,015 % к массе сока; рН возврата — 8,0.

Рис. 1. Зависимость скорости седиментации частиц сока I сатурации от расхода ФРМ для активации возврата и рН возврата

"д||ткиг 4 •

2005

Рис. 2. Зависимость фильтрационного коэффициента сока I сатурации от добавляемой к возвращаемой суспензии фосфатидов растительного масла и от рН возврата при расходе СаО на дефекацию перед II сатурацией 0,3 % СаО к массе свеклы

ч, %

93,4 93,0 92,6 92,2 91,8 91,4 91,0

7,5 7,25 8,0 8,25 8,5

Массовая доля ФРМ, % к массе сока

Рис. 3. Влияние массы возврата (расход СаО на дефекацию перед II сатурацией) и рН возврата на чистоту очищенного сока

0,425

0,350 0,275

Расход CaO, % к массе сока

Цв, усл 13,0 12,5 12,0 11,5 11,0 10,5 10,0

0,00875

7,25

pH зоны преддефекатора

0,01250 0,01625

Массовая доля ФРМ, % к массе сока

Рис. 4. Влияние на цветность очищенного сока массы ФРМ, добавляемых к возврату, и рН зоны преддефекации, в которую вводится возврат

чены уравнения регрессии, графическая интерпретация которых представлена на рис. 1-4.

Из рис. 1 видно, что полученная поверхность отклика выпуклая. Максимум чистоты очищенного сока наблюдается при массовой доле ФРМ около 0,0125 % к массе сока и рН возврата 7,5.

При увеличении расхода ФРМ скорость седиментации повышается от 2,2 до 2,6 см/мин. Дальнейшее повышение массы ФРМ приводит к незначительному ухудшению этого показателя. При рН возврата 7,5 на кривой наблюдается максимум скорости седиментации.

Влияние рН зоны преддефекатора на скорость седиментации незначительно, но с повышением его значения снижается скорость седиментации. При увеличении расхода СаО до 0,4 % к массе свеклы скорость седиментации возрастает на 18 %.

Поверхность отклика, показанная на рис. 2, представляет собой часть эллипсоида. Минимум величины фильтрационного коэффициента сока I сатурации наблюдается при расходе ФРМ около 0,012 % к массе сока и рН возвращаемой суспензии 8,0.

Влияние массовой доли ФРМ незначительно, но с ее увеличением показатель фильтрования улучшается. Минимальное значение фильтрационного коэффициента установлено при рН возврата 8,0.

Повышение рН зоны ввода суспензии незначительно влияет на фильтрационный коэффициент, оптимальное значение рН ввода суспензии 8,0. С увеличением расхода СаО на дефекацию перед II сатурацией от 0,2 до 0,3 % к массе свеклы фильтрование улучшается, дальнейшее увеличение расхода СаО приводит к повышению фильтрационного коэффициента, что отрицательно сказывается на показателях сока I сатурации.

Поверхность отклика, представленная на рис. 3, показывает зависимость чистоты очищенного сока от рН возвращаемой суспензии и расхода СаО на дефекацию перед II сатурацией. Наиболь-

шая чистота при рН возврата 7,0 и расходе СаО 0,5 % к массе свеклы. Изменение значений указанных параметров снижает чистоту очищенного сока.

Графическая зависимость, представленная на рис. 4, показывает, что минимальное значение цветности наблюдается при массе ФРМ 0,015 % к массе сока и рН зоны преддефекации 8,0. Повышение массы ФРМ приводит к увеличению цветности и снижению чистоты сока.

Вводимые фосфатиды растительного масла, как поверхностно-активные вещества, накапливаются на границе раздела фаз кристаллы карбоната кальция — сок, снижая величину межфазной поверхностной энергии. Это препятствует образованию крупных конгломератов в суспензии, повышает ее дисперсность и способствует более полной и интенсивной коагуляции высокополиме-ров при возврате суспензии на предде-фекацию.

В связи с тем что в молекулах фос-фатидов имеются свободные функциональные группы, они могут легко взаимодействовать с другими веществами при осуществлении технологических операций. Фосфатиды обладают кислотными свойствами и могут вступать в реакции с веществами щелочного характера, а также с катионами металлов и макромолекулами белков. В результате этих реакций образуются сложные комплексы несахаров с карбонатом кальция, повышаются адсорбционные свойства осадков и эффективность удаления несахаров из диффузионного сока.

Увеличение массы фосфатидов растительного масла, вводимых в суспензию сока II сатурации, способствует повышению чистоты сока II сатурации и увеличению за счет этого эффекта очистки, снижению цветности и фильтрационного коэффициента, повышению скорости седиментации.

При увеличении расхода СаО на дефекацию перед II сатурацией увеличивается поверхность адсорбции для более

полного осаждения различных групп несахаров очищаемого сока.

На преддефекацию вводится возврат с рН 8,0, что соответствует максимальному осаждению ВМС и ВКД в оптимальной зоне рН. В результате ввода возврата сгущенной суспензии в зону стабилизации несахаров коллоидной дисперсности обеспечиваются наиболее полное их удаление с осадком и агрега-тоустойчивость осадка при дальнейшей обработке в щелочной среде, улучшаются седиментационно-фильтрационные показатели сока I сатурации и качество очищенного сока [4].

Очистка диффузионного сока с возвратом суспензии сока II сатурации, активированной фосфатидами растительного масла, целесообразна при оптимальном соотношении исследованных параметров процесса прогрессивной преддефекации с учетом качества перерабатываемой свеклы [5].

Усовершенствованный способ пред-дефекационной обработки диффузионного сока с применением суспензии сока II сатурации, активированной фосфати-дами растительного масла, эффективен и достаточно легко реализуется в технологической схеме завода.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ковтун A.Н. Опыт получения и дозирования суспензии со II сатурации на преддефекацию/ А.Н. Ковтун, А.Ф. Базяк, К.П. Захаров, В.З. Се-мененко, В. В. Фоломеева, В. Н. Краснопир// Сахарная пром-сть. 1984. № 9. С. 19-21

2. Жаринов Н.И. Схема очистки и расход извес-ти/Н.И. Жаринов, В.3. Семененко, Л.В. Борода, В.В. Фоломеева, С.П. Вычерова, И.Н. Ма-зуренко, Л. П. Рева//Сахарная свекла. 1994. №2. С. 10-11

3. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. — 2-е изд., перераб. и доп., — М.: Высшая школа, 1985.

4. Молотилин Ю.И. Комплексное использование суспензии осадка II сатурации/Ю.И. Молотилин, Н. В.Орлова, В.О. Городецкий, И.Н. Лю-сый//Сах. пром-сть. 1994. № 4. С.19.

5. Патент № 2244011 RU Способ очистки диффузионного сока. Голыбин В.А., Кульнева Н.Г., Федорук В.А. Заявлено 25.09.2003. Опубл. 10.01.2005, Бюл. №1. ¿яш

4•2005

ПИВО " "ЛПИТКИ

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.