19. I и II сатурация: химизм процесса, оптимальные значения щёлочности и рН, влияние различных факторов на процесс

Под сатурацией понимают обработку сока сатурационным газом, содержащим 30-34 % СО2.

Сатурацию проводят в две стадии (I и II стадии) с промежуточным отделением осадка несахаров.

I сатурация. Диффузионный сок температурой 80-850С поступает сразу же после дефекации в одноступенчатый непрерывно действующий сатуратор. Отсатурированный сок делится на две части:

- одна идет на проведение предварительной дефекации,

- вторая – на фильтрование и последующую обработку.

Химические реакции. В нефильтрованном дефекованном соке, поступаю­щем на I сатурацию, содержится около 1/10 извести в растворе и ⁹/10 в осадке. Общая титруемая щелочность его, обусловленная наличием Са(ОН)₂, КОН и NaOH, составляет 1,0—1,8% СаО на 100 мл сока (щелоч­ность соков характеризуется различными химическими соединениями, но ус­ловно ее принято выражать в процентах СаО, эквивалентных данной щелоч­ности; щелочность определяют титрованием сока раствором НС1 в присут­ствии фенолфталеина).

При продувании диоксида углерода в соке вначале образуется уголь­ная кислотаСО2 + Н20=Н2С0₃, которая затем реагирует с растворенным гидроксидом кальция.

Н₂С0₃ + Са (ОН)₂ = СаС0₃ + 2Н₂О.

Вместо прореагировавшего Ca(OH)2из осадка в раствор переходят но­вые порции его, и, таким образом, реакция идет почти до полного превраще­ния известн в СаСОз

Дефековаиный сок содержит в растворе около 0,25 % СаО, в начале са­турации эта щелочность быстро снижается примерно до 0,15% СаО и дер­жится на таком уровне, пока в осадке имеется гидроксид кальция. Обра­зующийся СаСОз в начальной стадии представляет собой слизистый гель — комплексные соединения СаСОз с сахарозой и избытком СаО, называемые углекальциевымисахаратами. К концу Iсатурации, когда Са(ОН)2 почти полностью превратится в СаСОз, щелочность сока начинает быстро снижаться, осадок СаСОз из слизистого становится кристаллическим и хорошо фильтруется. I сатурация прекращается, когда в растворе остается небольшое количество растворен­ного Са(ОН)2, а рН становится равным 10,8—11,5, при этом в осадке гидроксида кальция не остается.

II сатурация. Проводится для снижения в соке концентрации растворимых солей кальция, так как не удаление кальциевых солей из сока приводит к образованию накипи в теплообменных аппаратах и увеличивает потери сахарозы.

Химические реакции. На II сатурации при контакте оставшейся в соке I сатурации извести с диоксидом углерода происходит образование СаСОз т. е. осаждение свободного гидроксида кальция и связанное с этим пониже­ние титруемой щелочности сока. После осаждения гидроксида кальция: угольная кислота реагирует с КОН и NaOH, превращая их в карбонаты:

2КОН + H₂CO₃ = К2СО3 + 2Н2О

2NaOH + Н₂СО₃ = Na₂C0₃ + 2Н₂0.

При этом титруемая щелочность (по фенолфталениу) продолжает сни­жаться до оптимальной величины 0,02—0,03% СаО (рН 9,2—9,3). Образо­вавшиеся карбонаты калия и натрии называют осаждающим реактивом, ко­торый реагирует с растворимыми солями кальция (СаА₂)₉в результате чего

происходит осаждение карбоната кальция

К₂С0₃ + СаА₂⇆CaCO₃ + 2КА.

Данная реакция имеет важное значение для II сатурации, так как спо­собствует снижению в соке концентрации растворимых солей кальция, что и является главной ее целью.

В зависимости от состава несахаров и качества перераба­тываемой свеклы величина оптимальной щелочности колеб­лется в интервале 0,01—0.02% СаО.

Образующийся бикарбонат на II сатурации попадая в выпарную установку образует осадок. Во избежание этого сок перед сатурацией нагревают до 102°С.