CC BY
20
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
