Оптимальна величина рН соку іі карбонізації

Це є величина рН при якій в соці буде знаходитись мінімальна кількість іону Са, але при цьому рН в соці знаходиться незначна кількість іону Са у вигляді Са(ОН)₂ при якій забезпечується нормальне проведення сульфітації соку та одержання сиропу з рН 8 – 8,5. В даному випадку має місце нейтралізація гідроксиду Са для одержання лужного сиропу

Зростання рН обумовлено присутністю Са(НСО₃)₂ – до 9,25

Це випадок коли в соці знаходиться тільки гідроксид Са – це самий простий варіпант.

Вміст іону Са₁ обумовлено розчинністю СаСО₃ створеним перенасиченням розчину карбонату Са і відсутністю надлишку реагента іона СО₃^2-.

Розглянемо варіант коли у соці є Са(ОН)₂, КОН, СаА₂, СаА₃

Тут має місце реакція 6 і в розчині не залишається солей Са з аніонами кислот А₂ і А₃ і вільного гідроскиду К

Оптимальне рН=9,5 що обумовлено надлишком іонів К та Na. Тобто це випадок з високою натуральною лужністю.

Це варіант коли натуральна лужність буде від’ємною.

Натуральна лужність

Натуральна лужність в соці ІІ карбонізації обумовлена надлишком К₂СО₃ та Na₂СО₃ після повного осадження іона Са варіант 2. Розрізняють практичну та теоретичну натуральну лужність. Практична – це надлишок К₂СО₃ та Na₂СО₃ виражений у % СаО. Після практично неможливого осадження іона Са. Теоретична натуральна лужність – надлишок К₂СО₃ та Na₂СО₃ виражений в % СаО після повного осадження іона Са. Практична натуральна лужність завжди буде більшою за теоретичну тому що не можна досягти повного осадження іону Са. На величину натуральної лужності впливають наступні фактори:

1. Вміст КОН та NaОН в соці І карбонізації які в свою чергу залежать від вмісту іонів К та Na з аніонами кислот.

2. Від вмісту кислот в дифузійному соці які с Са утворюють добре розчинні солі.

3. Від вмісту кислот що утворюються в наслідок розкладання на основній дефекації (моноцукриди, аміди, білки, протопектин).

4. Від ефекту очищення соку І сатурації карбонатом Са коли деяка кількість аніонів кислот вилучається з соку.

Використання соди та три натрій фосфату при проведенні іі карбонізації

У випадку від’ємної натуральної лужності [2KOH^-]<[CaA₂+CaA₃] з метою зменшення вмісту іону Са в очищеному соці вводять осаджуючі реагенти для іону Са.

При цьому буде мати місце наступна реакція: СаА₂+Na₂CO₃ – CaCO₃+NaA₂.

Така ж реакція має місце із три натрій фосфатом, але добуток розчинності Са₃(РО₄)₂ менше за добуток розчинності. Тому ефективніше використовувати три натрій фосфат чим соду, але три натрій фосфат набагато дорожчий ніж сода. Тому інколи використовується три натрій фосфат і сода у співвідношенні 1:1.

Na який замінює Са в соці має значно вищій мелясо утворюючий коефіцієнт ніж Са, так як 1 частка введеної соди забирає з собою в мелясу 5 частин сахарози. Соду і три натрій фосфат необхідно вводити в сік І сатурації що подається на ІІ сатурацію.

Ефективна лужність соку ІІ карбонізації

Її визначення було запропоновано Брігель-Мюллером та Брюніхе Олсоном. Це різниця між лужністю фільтрованого соку І карбонізації визначеною при титруванні до рН 9,25 та вмістом солей Са визначених комплексометричним методом. Ефективну лужність було запропоновано визначати в зв’язку з тим що натуральна лужність визначається при титруванні соку кислотою в присутності індикатора фенол фталеїна до рН 8 – 8,2.

А при титруванні від рН 9,25 до рН 8,2 будуть відтитровуватись декі буферні сполуки які не є лугами і не будуть приймати участі в осаджені іону Са.

Температура проведення ІІ кабонізації.

Показники ефективності роботи фільтрів

До показників ефективності роботи фільтрів відносяться:

1. Втрати сахарози в фільтраційному осаді - Крім того ефективність роботи фільтрів залежить від конструктивних особливостей фільтрів, витрат води та дотримання технологічної дисципліни.

2. Втрати сахарози від розкладання - Крім того ефективність роботи фільтрів залежить від конструктивних особливостей фільтрів, витрат води та дотримання технологічної дисципліни.

3. Швидкість фільтрування - Втрати сахарози від розкладання залежать від температури та тривалості перебування соку в фільтрах, особливо це стосується фільтр-пресів, вакуум фільтрів та дискових фільтрів де при затруджені фільтрації зростає час перебування, Втрати сахарози від розкладання залежать від температури та тривалості перебування соку в фільтрах, особливо це стосується фільтр-пресів, вакуум фільтрів та дискових фільтрів де при затруджені фільтрації зростає час перебування. Швидкість фільтрування залежить від складу та структури осаду

4. Якість фільтрату - Показники якості фільтрованого соку залежать від вмісту твердої фази фільтратів, при початку роботи фільтру якість фільтрату буде завжди низькою, тому що на фільтрувальній тканні ще не утворено шару фільтраційного осаду через який проходить сік. З зростанням товщини шару осаду якість фільтрату покращується. При фільтруванні продуктів з незначним вмістом твердої фази висока якість фільтрату досягається при використанні допоміжних фільтраційних матеріалів як кізельгур та перліт. З яких перед початком роботи фільтру утворюються відповідний шар осаду на фільтрувальній тканині.

5. Витрати води, енергії і фільтрувальної тканини – тканина повинна мати досить високу щільність, необхідну механічну міцність, не збігатися при високих температурах як по ширині так і по довженні. Останнім часом для фільтрування продуктів цукрового виробництва використовуються не ткані тканини особливо це стосується фільтр персів, де вимоги до тканини дуже високі. Найменші витрати води у фільтр пресів, потім у вакуум-фільтрів і найбільше води для промивання у дискових фільтрах.

6. Зручність обслуговування

Згущення осаду І карбонізації

Необхідність згущування пов’язана з тим що для нормальної роботи вакуум-фільтрів вміст твердої фази повинен бути 20%, а в соці І карбонізації вміст твердої фази складає 5 – 6%, тому використовуються фільтри згущувачі або відстійники.

Показники ефективності роботи фільтрів згущувачів:

1. Вміст твердої фази в суспензії – добре регулювати у відстійниках для досягнення необхідного вмісту твердої фази в суспензії при використанні фільтрів згущувачів, провадиться 2 попередніх скидання осаду з поверхні фільтрувальної тканини. Без виведення з фільтру осад накопичується в нижній частині, а за 3-м виводиться згущена суспензія з заданим вмістом твердої фази.

2. Вміст твердої фази в фільтраті або декантаті – вміст твердої фази в фільтраті залежить від щільності фільтрувальної тканини та від наявності механічних пошкоджень фільтрувальної тканини.

3. Витрати фільтрувальної тканини – вміст твердої фази в декантаті з відстійника залежить від якості осаду соку І карбонізації, часу перебування соку у відстійнику та конструкції відстійника. Висока якість декантату досягається при відсутності в осаду окремих часток карбонату Са та високомолекулярних сполук. Всі частки осаду повинні знаходитись в агрегатах що забезпечує високу швидкість осідання та якість декантату. Швидкість осадження у відстійнику можна збільшити при додаванні флокулянтів. Роль флокулянтів полягає в об’єднані окремих частинок в агрегати. На розкладання сахарози в відстійниках впливає температурах. Час перебування у фільтрах згущувачах ніж у багатоярусних відстійниках, але є відстійники швидкодіючі у яких досить малий шлях пересування осаду і час перебування в них складає 10 – 15 хв. За цим показником тонкошарові відстійники наближаються до фільтрів згущувачів при використанні флокулянтів ці відстійники діють навіть краще ніж фільтри згущувачі.

4. Витрати енергії

5. Витрати допоміжних матеріалів

6. Зручність обслуговування

Аналіз технологічних схем очищення дифузійного соку

Технологічні схеми очищення дифузійного соку відрізняються між собою по перше наявністю або відсутністю тих чи інших технологічних процесів. Таких як попереднє вапнування дефекокарбонізація, основне вапнування, перша та друга карбонізація, по друге технологічні схеми відрізняються послідовністю технологічних процесів і по третє технологічні схеми відрізняються параметрами проведення такими як рН та основна лужність.

Класифікація технологічних схем

Технологічні схеми класифікуються за температурним режимом проведення вапнування тобто може бути гаряче попереднє вапнування, холодне попереднє вапнування і тепле попереднє вапнування. Крім того схеми класифікуються з відокремленням осаду до основного вапнування і без відокремлення осаду до основного вапнування. Є схеми з розкладанням і без розкладання РР.

Заходи по підвищенню ефекту очищення дифузійного соку.

1. Повнота осадження нецукрів на попередньому вапнуванні або дефекосатурації – на ці процеси впливає спосіб проведення попереднього вапнування, тобто прогресивне чи при постійній лужності, чи з внутрішньою рециркуляцією. Вид осаду що повертається на попереднє вапнування. Температура проведення попереднього вапнування та кінцева величина лужності чи рН.

2. Зменшення можливості при переході нецукрів в сік при проведенні основного вапнування. Це можна досягти за рахунок підвищення стійкості осаду одержаного в процесі попереднього вапнування (більше густина, менша поверхня часток осаду, частки осаду повинні бути оптимальними). Необхідно підтримувати найменш можливу тривалість основного вапнування, але при цьому необхідно забезпечувати повне розкладання РР. Також необхідно забезпечити утворення меншої кількості іонів кислот та барвних речовин в умовах основного вапнування.

3. Максимально можливо підвищувати кількість вилучених нецукрів при очищенні соку карбонатом Са під час проведення І карбонізації. На ці процеси випливає спосіб проведення І карбонізації (при постійній лужності чи с поступовим зниженням її).

4. Максимально можливе вилучення іону Са при проведенні ІІ карбонізації.

5. Підвищення якості дифузійного соку ( чим вище чистота дифузійного соку, тим менший ефект очищення).

6. Зменшення витрат вапна.

Заходи на покращення фільтраційно-сидементаційних властивостей соку І карбонізації.

Для реалізації цієї задачі необхідно прогресивне попереднє вапнування або з внутрішньою рециркуляцією, збільшення кількості повертань осаду на попереднє вапнування, дефекосатурація дифузійного соку, рециркуляція соку в апараті І карбонізації, мінімальне розкладання осаду утвореного на попередньому вапнування при проведенні основного вапнування, а також необхідно використання флокулянтів і підвищення якості цукрових буряків і дифузійного соку.

Схеми очищення дифузійного соку

Універсальна технологічна схема очищення дифузійного соку.

Характерною особливістю цієї схеми є наявність в ній обладнання яке скомуніковано між собою трубопроводами що дозволяє проводити очищення дифузійного соку по 5-ти схемам.

1. Включає в себе гаряче попереднє вапнування при постійній лужності, гаряче основне вапнування, одноступеневу І карбонізацію і на попереднє вапнування повертається нефільтрований сік І карбонізації в кількості 80 – 100% та для досягнення необхідної лужності соку попереднього вапнування 10 – 15 % соку основного вапнування який змішується з нефільтрованим соком І карбонізації.

2. Відрізняється від попередньої 2 ступеневою І сатурацією, на І ступені 11,6, а на ІІ 10,8 – 11,2. На ІІ ступені І карбонізації додається вапно із загальної кількості. В цій технологічній схемі є можливість повертати на попереднє вапнування частково карбонізований сік із І ступеня І карбонізації.

3. Передбачає проведення дефкокарбонізації дифузійного соку при рН=11. В ній відсутнє основне вапнування. При проведенні дефекосатурації дифузійного соку, досягаються досить високі седиментаційні та фільтраційні показники осаду. Відсітність основного вапнування, спричиняє одержаного очищеного соку з низькою термостійкості тобто не проводиться розкладання моносахаридів (використовується при дуже низькій якості буряків).

4. Передбачає дефекосатрацію дифузійного соку при температурі 85 – 88 °С, а також основне вапнування, але осад нефільтрованого соку І карбонізації не повертається на дефекосатурацію дифузійного соку. Попередня дефекосатурація проводиться при постійній величині рН=9.3 – 9.5, при цьому досягаються хороші сидементаційно фільтраційні властивості осаду (в даному випадку попереднє вапнування замінено гарячою основною дефекосатурацією).

5. Включає в себе холодне попереднє вапнування при рН=10.8, дефекосатурицаю, холодно-гаряче основне вапнування, І та ІІ карбонізацію.