Прогресивне попереднє вапнування

Цей спосіб був запропонований Дедиком і Вашатко за безперервного проведення попереднього вапнування – цей спосіб реалізується в апараті розділеному на секції.ф

________________________________________________________________________________

Вища стійкість твердої фази після прогресивного попереднього вапнування дифузійного соку дає можливість, не так чітко дотримуватись додавання оптимальної кількості вапна як це необхідно дотримуватися при проведенні попереднього вапнування за умов постійної лужності.

Проведення прогресивного попереднього вапнування забезпечує підвищення повноти осадження нецукрів, покращення фільтраційних властивостей твердої фази в соці після І карбонізації та зниження вимог що до дотримання оптимальної величини лужності після попереднього вапнування.

Недоліком цього способу, є те що існує місцеве перелужнення соку в місцях введення лужного реагенту, що може призводити до зворотного переходу в сік осаджених нецукрів. Цей недолік значною мірою усувається з використанням змішувальних пристроїв різної конструкції на переходах соку із попередньої секції в наступну.

Попереднє вапнування з багаторазовим підвищенням та зниженням рН соку

В свій час Брігель-Мюлер запропонував протитечійний горизонтальний апарат попереднього вапнування, у ньому реалізується даний спосіб проведення попереднього вапнування.

Апарат має коритний корпус 1 розділений секціями на перегородки 2 що не доходять до дна. Перемішування та забезпечування соку в апараті здійснюється за допомогою рамної мішалки, вздовж корита проходить вал 3 закріпленим на ньому рамами мішалки 4, над нерухомими перегородками на вертикальній осі закріплені поворотні перегородки 5, що можуть відхилятися на певний кут відносно нерухомих перегородок. Дифузійний сік підводиться в апарат через патрубок 6, а попередньо вапнований сік виводиться через патрубок 7. Повернення нефільтрованого соку після І карбонізації та згущеної суспензії соку після ІІ карбонізації вводиться через патрубки 8. Лужний реагент підводиться в останню секцію відносно руху дифузійного соку із з неї виводиться попередньо вапнований сік.

Режим роботи апарата забезпечує підвищення рН соку по секціях від І до останньої. Переміщення лужного реагенту в апараті від І секції до останньої, досягається особливостями конструкціями апарату та його роботи.

Робота мішалки з визначеним напрямом руху та певний кут відхилення поворотної перегородки над не рухомою, та прохід соку під нерухомою перегородкою, створюють циркуляційний контур навколо рядом розміщених нерухомих перегородок, змішуються в секції між ними.

Оскільки сік у секції з боку виходу соку з апарата має вищу величину рН, а з протилежного меншу то рН суміші в секції між ними буде мати величину близьку до середньої. Таким чином досягається підвищення рН соку по секціях від І до останньої.

Кількість цилькулюючого соку навколо кожної нерухомої перегородки впливає на швидкість переміщення лужного реагенту у напрямку до місця введення соку в апарат і вона залежить від швидкості обертання вала мішалок та від кута відхилення поворотної перегородки. Зі зростанням швидкості обертання вала мішалок та збільшенням кута відхилення поворотної перегородки буде зростати величина циркуляційного потоку соку навколо нерухомої перегородки і збільшуватиметься кількість гідроксиду кальцію, що переноситься на зустріч потоку дифузійного соку. За умов постійної витрати дифузійного соку і збільшенням циркуляційних потоків навколо нерухомих перегородок, буде порушуватись рівномірність зростання рН соку по секціям. У І секціях будуть завищенні показники рН, а за постійної швидкості обертання валу мішалок та постійної витрати дифузійного соку необхідне зростання величини рН по секціях досягається зміною кута відхилення поворотних перегородок. В наслідок внутрішньої рециркуляції соку в апараті від І секції до останньої досягається необхідне рН у елементах і об’ємах соку яке може багаторазово змінюватися в межах між мінімальними та максимальними величинами рН соку в апараті.

Можливі зміни рН в елементах соку за час проведення попереднього вапнування в протитечійних апаратах

При організації внутрішньої циркуляції соку в апараті Брігель-Мюллера та близьких до нього за принципом роботи у зоні рН активної коагуляції ВМС дифузійного соку (9 - 10,2), коагулят відкладається на поверхні агрегатів що повертаються з циркулюючим соком на початок технологічного процесу. при малій різниці рН та лужності соку у поряд розміщених секціях, швидкість коагуляції ВМС буде не високою і переважна більшість коагуляту буде відкладатися на агрегатах що повертаються в наслідок внутрішньої рециркуляції. Менше коагуляту буде залишатися по за агрегатами в наслідок чого підвищиться ступінь коагуляції ВМС та покращиться седиментаційні та фільтраційні властивості твердої фази.

За умов внутрішньої циркуляції соку під час попереднього вапнування, агрегати мають вищу густину, меншу поверхню та стисливість. Що покращує крім седиментаційних та фільтраційних властивостей в соці після І карбонізації та вищою стійкість коагуляту при високих температурах та лужності, під час основного вапнування. Під час переходу коагуляту з вищою температурою у середовище з вищою – перекарбонізція. Більшість складають білки. У сильно лужному середовищі молекула білка що має на своїх іоногених ланцюгах від’ємні заряди перебуває у максимально витягнутому стані. Зі зменшенням концентрації лугу в соці зростає кількість іоногених груп з позитивним зарядом. Групи з різнойменними зарядами притягуються – молекула неначе змащується. Це призводить до ущільнення коагуляту ВМС і він стає менш стисненим. Наслідком тимчасової перекарбонізації є покращення седиментаційно-фільтраційних властивостей твердої фази.

при цьому солі Са з аніонами щавлевої, винної, лимонної, фосфорної та сірчаної кислот мають нову розчинність і після досягнення певної величини коефіцієнта перенасичення (індивідуальної для кожної солі) утворюються центри кристалізації та починається їх кристалізація. Малорозчинні солі Са вищезгаданих кислот також утворюються в наслідок обмінних реакцій із солями Са та натрію, а також гідроксидом Na.

Таким чином досягається певна величина коефіцієнта перенасичення і починається кристалізація цих солей. Осадження солей Са (крім згаданих кислот і пектинових речовин) не може визначити кінцеву величину рН або лужності соку попереднього вапнування – це пов’язано з присутністю в дифузійному соці ВМС, білків повнота осадження яких і буде визначати кінцеву величину лужності чи рН соку після попереднього вапнування.

Ступінь осадження білків залежно від кількості додавання гідроксиду Са проходить через максимум при величині рН 11,0 – 11,4. Зменшення ступеню осадження білків після досягнення максимум значно більше ніж зростання ступеня осадження пектинових речовин та інших речовин. Отже максимум ступеня осадження білка являється також і максимумом осадження нецукрів під час проведення попереднього вапнування дифузійного соку. Це досягається за величини лужності та рН соку відповідно 0,14 – 0,18% СаО та 11 – 11,4 рН. Широкі межі оптимальних величин рН соку після попереднього вапнування пояснюється утворенням різної кількості гідроксидів К та Na. Із збільшенням їх вмісту в соці зростають і оптимальні величини рН соку. Максимум осадження нецукрів дифузійного соку пі час проведення попереднього вапнування співпадає з максимальною швидкістю осадження твердо фази, а також, в цьому випадку, отримується висока якість декантату.

Швидкість осадження твердої фази маж знаходитися в межах 3 – 4 см/хв. Визначення вмісту білків в соці під час проведення попереднього вапнування дифузійного соку та побудовою залежності вмісту білків від лужності та рН досягається з вищим ступенем надійності оптимальних величин лужності та рН соку. За цих величин лужності та рН соку досягаються максимум осадження нецукрів та найкращі фільтраційно-сидементаційні властивості твердої фази в соці після І карбонізації.

Температура попереднього вапнування

Температура проведення попереднього вапнування дифузійного соку впливає на його ефективність через швидкість хімічних реакцій нейтралізації кислот, обмінних реакцій, а також розкладання моносахаридів та солей Са що утворюються з ним малорозчинні сполуки білків та пектинових речовин. Попереднє вапнування за температурою поділяється на холодне, гаряче та тепле.

Холодне попереднє вапнування

За умов холодного попереднього вапнування (температура менше 50°С) має місце мала швидкість хімічних реакцій та масообміних процесів осадження неуцкрів. За цих умов моносахариди практично не розкладаються. Їх розкладання відбувається уже під час проведення основного вапнування. Розкладання моносахаридів за умов високої лужності під час проведення основного вапнування проходить з меншим підвищенням забарвленості соку ніж за умов низької лужності під час попереднього вапнування.

При проведенні холодного попереднього вапнування, має місце низька швидкість деетерифікації пектинових речовин, осаджується пектинат Са, фільтраційні властивості якого значно кращі ніж пектату Са. Це особливо важливо при переробленні буряків тривалого зберігання і пошкоджених з підвищеним вмістом продуктів гідролізу пектинових речовин. Зі зниженням температури попереднього вапнування дифузійного соку зростає тривалість технологічного процесу і при температурі менше 50 °С становить 25 хв, при цьому збільшується об’єм апарата попереднього вапнування. При температурах близько 40 °С тривалість процесу може збільшуватись до 40 хв.