Способ получения диффузионного сока из сахарной свеклы

 

Использование: изобретение относится к свеклосахарному производству, а именно к технологии получения диффузионного сока. Сущность: способ получения диффузионного сока из сахарной свеклы предусматривает измельчение ее в стружку, электроактивацию раствора сульфата или хлорида соли поливалентных металлов с ее концентрацией 0,001 - 0,003% к массе свеклы в количестве 20 - 30% к массе свеклы в диафрагменном электролизере, содержащем катодную камеру, разделенную перегородкой на две части, и анодную камеру. Электроактивацию раствора в одной из частей катодной камеры проводят до достижения рН католита 5,0 - 5,5 и редокс-потенциала от - 800 и до -1100 мВ, а в другой части камеры - до достижения рН 5,5 - 6,0 и редокс-потенциала от - 1100 до - 1250 мВ. Получают насыщенный пар из этого последнего католита с температурой 100 - 102^oС и давлением 0,101 - 0,109 МПа. Свекловичную стружку ошпаривают смесью католита из первой части катодной камеры и полученного насышенного пара в количестве 10 - 15% к массе свеклы. Перед экстрагированием свекловичной стружки жомопрессовую воду электроактивируют в анодной камере электролизере до достижения рН анолита 5,0 - 6,0 и редокс-потенциала 750 - 900 мВ и используют ее в процессе экстракции в количестве 30 - 45% к массе свеклы. 1 ил.

Изобретение относится к способам получения диффузионного сока из сахарной свеклы и может быть использовано в условиях свеклосахарного производства.

Известен способ получения диффузионного сока из сахарной свеклы, предусматривающий измельчение последней в стружку, ошпаривание ее перед экстрагированием насыщенным паром с температурой 101^оС и давлением 0,105 МПа в течение 20 с и экстрагирование сахара из стружки [1] Недостатками этого способа являются: невысокая доброкачественность диффузионного сока, обусловленная переходом большого количества несахаров и некоторым разбавлением диффузионного сока уносимым с ошпаренной стружкой конденсатом греющего пара; вследствие малого времени контакта стружки и пара происходит неравномерный прогрев стружки, локальные перегревы, приводящие к ухудшению упругих свойств стружки, а также недостаточная степень плазмолиза стружки.

Известен способ получения диффузионного сока из сахарной свеклы с малым содержанием коллоидных веществ и улучшенными физико-механическими свойствами экстрагируемой стружки, заключающийся в измельчении последней в стружку, ошпаривании стружки паром и экстрагировании стружки экстрагентом. При этом 20-30% к массе свеклы экстрагента отбирают и добавляют в него 0,01-0,03% к массе свеклы сульфата или хлорида соли поливалентного металла. Затем это количество экстрагента электроактивируют в катодной камере диафрагменного электролизера до достижения рН католита 5,0-5,5 и редокс-потенциала (Еn) от минус 800 до минус 1100 мВ, нагревают до 78-80^оС и направляют на ошпаривание стружки вместе с 10-15% к массе свеклы острого насыщенного пара с температурой 80-82^оС и давлением 45-47 кПа [2] Недостатками данного способа являются: недостаточная скорость теплоотдачи от водяного пара стружке, что в течение короткого времени контакта (20 с) не обеспечивает полную денатурацию протоплазмы клеток свекловичной стружки; использование только католита, а анолит играет вспомогательную роль, что отражается в увеличении затрат электроэнергии на 1 л электрохимически обрабатываемого агента; нагрев раствора католита приводит к некоторому ослаблению термодинамических и физико-химических свойств, приобретенных им в результате электрохимической обработки.

Целью предлагаемого изобретения является повышение доброкачественности диффузионного сока за счет улучшения условий ошпаривания, снижение потерь сахара в жоме и затрат электроэнергии на проведение процесса электрохимической активации экстрагента.

Для достижения указанной цели в способе получения диффузионного сока из сахарной свеклы, предусматривающем измельчение ее в стружку, электроактивацию раствора сульфата или хлорида соли поливалентных металлов с ее концентрацией 0,01-0,03% к массе свеклы в количестве 20-30% к массе свеклы в диафрагменном электролизере, содержащем катодную и анодную камеры до достижения рН католита 5,0-5,5 и редокс-потенциала от -800 и до -1100 мВ, нагрев католита до температуры 78-80^оС, ошпаривание свекловичной стружки смесью полученного католита и насыщенного пара в количестве 10-15% к массе свеклы и экстрагирование сахара из свекловичной стружки экстрагентом, предложено катодную камеру диафрагменного электролизера разделить перегородкой на две части, в первой из которых проводить электроактивацию раствора соли до указанных параметров, а во второй -- до достижения рН 5,5-6,0 и редокс-потенциала от -1100 до -1250 мВ, при этом насыщенный пар получать из католита второй части катодной камеры с температурой 100-102^оС и давлением 0,101-0,109 МПа и процесс ошпаривания вести в течение 30-60 с, причем перед экстрагированием свекловичной стружки жомопрессовую воду электроактивировать в анодной камере электролизера до достижения рН анолита 5,0-6,0 и редокс-потенциала 750-900 мВ и использовать ее в количестве 30-45% к массе свеклы.

На чертеже показана технологическая схема.

Способ осуществляют следующим образом.

Экстрагент (барометрическую воду) нагревают до 78-80^оС и смешивают с солью сульфата или хлорида поливалентного металла в количестве 0,01-0,03% к массе свеклы в сборнике питательной воды 1. Возможно использование следующих солей: сульфат алюминия, сульфат железа, хлорид кальция. Нагретый солевой раствор в количестве 30-45% к массе свеклы направляют в катодную камеру 3 и 4 диафрагменного электролизера 2. В анодную камеру 5 этого электролизера подают выходящую из отжимного устройства 10 экстрактора 9 и нагретую в подогревателе 11 жомопрессовую воду, очищенную от грубых примесей путем фильтрации. При замыкании контакта в цепи производят электроактивацию в течение 5-20 мин до достижения вышеуказанных параметров католитов и анолита. Отбираемый из первой части катодной камеры католит в течение 5-15 мин работы электроактиватора в количестве 20-30% к массе свеклы при заданной температуре 78-80^оС направляют в пароэжекторное устройство 7 ошпаривателя 8. Выходящий из второй части катодной камеры диафрагменного электролизера католит подают в пароперегреватель 6, откуда электроактивированный насыщенный пар с температурой 100-102^оС, давлением 0,101-0,109 МПа в количестве 10-15% к массе свеклы также направляют в пароэжекторное устройство 7.

Стружку равномерно подают на вращающееся днище ошпаривателя 8. За один полный оборот ошпаривателя в течение 30-60 с поступающая из пароэжекторного устройства электроактивированная парожидкостная смесь путем распыления обрабатывает стружку. При этом достигается полная денатурация протоплазмы клеток свекловичной стружки, равномерный их нагрев до температуры 70-75^оС и дезинфекция внешней поверхности, т.е. создаются оптимальные условия для последующего экстрагирования. Затем стружку из ошпаривателя подают в экстрактор (карусельного типа) 9, куда противотоком поступает экстрагент смесь электроактивированной в анодной камере 5 диафрагменного электролизера жомопрессовой воды (ЖПВа) при температуре 72-75^оС в количестве 30-45% к массе свеклы и сульфитированных аммиачных конденсатов с температурой 70-75^оС в количестве 50-15% к массе свеклы.

Процесс экстракции проводят при температуре 70±2^оС в течение 60 мин. Отбор сока осуществляют в количестве 105-110% к массе свеклы.

Таким образом, наличие всех указанных признаков для получения диффузионного сока из сахарной свеклы позволяет проводить процесс экстрагирования с высокой скоростью, незначительными затратами электроэнергии и получить диффузионный сок с высокой доброкачественностью и свекловичный жом с малым содержанием сахара и высокой концентрации пектиновых веществ, что определяет его высокую кормовую ценность.

П р и м е р 1. В воду (экстрагент) в количестве 1 л вводят 0,1 г (0,01% к мас. св. ) сульфата железа (II). Полученный раствор с рН 4,85 нагревают в сборнике-подогревателе питательной воды до 78^оС и направляют в катодную камеру диафрагменного электролизера. Жомопрессовую воду с рН 6,30 нагревают до 72^оС, фильтруют и подают в анодную камеру этого электролизера. При замыкании контакта в цепи производят электроактивацию со следующими параметрами: Плотность тока, А/см² 2,45х10^-2 Потребляемая мощность, Вт 50 Продолжительность процес- са, мин всего: 12 в том числе для получения католита 1 5
По окончании электроактивации получают продукты со следующими характеристиками:
рН Еп, мВ Католит I 5,0 800 Католит II 5,5 1100 Анолит 6,0 + 750
Затем католит II направляют в пароперегреватель, где образуется пар с параметрами: t 100^оС, Р 0,101 МПа. Полученный электроактивированный пар подают в эжекторное устройство ошпаривателя в количестве 0,1 кг (10% к мас.св. ). Сюда же направляют и отбираемый католит 1 в количестве 0,2 кг (20% к мас. св. ). Подготовленную электроактивированную парожидкостную смесь подают на ошпаривание стружки.

Навеску стружки 1 кг равномерно помещают на днище ошпаривателя, где ошпаривается в течение 30 с. Затем обработанную стружку помещают в экстрактор, куда противотоком подают экстрагент, в том числе:
подготовленную жомопрессовую воду в количестве 0,30 кг (30% к мас.св.) с температурой 72^оС;
деаммонизированные конденсаты в количестве 0,50 кг (50% к мас.св.).

Далее проводят экстрагирование при обычных условиях температуры (70^оС) и длительности процесса (60 мин). По окончании экстрагирования диффузионный сок отбирают и в нем определяют рН, содержание сахара (СХ), сухих веществ (СВ), коллоидных веществ и ВМС. В неотжатом жоме определяют содержание сахарозы.

Показатели клеточного сока составили:
рН 5,47 СХ=15,15% СВ=17,9% Дб=84,7%
Показатели полученного диффузионного сока:
рН 5,95 СХ=11,12% СВ=12,7% Дб=87,6%
Содержание коллоидных веществ и высокомолекулярных соединений (ВМС), к массе СВ в диффузионном соке 3,33
Эффект очистки на диффузии, 21,7
Содержание сахара в жоме, 0,28
П р и м е р 2. В воду в количестве 1 л вводят 0,2 г (0,02% к мас.св.) сульфата алюминия. Полученным раствором рН 4,85 заполняют катодную камеру диафрагменного электролизера. Жомопрессовую воду рН 6,30 фильтруют и помещают в анодную камеру указанного электролизера, после чего проводят электроактивацию при следующих режимах: Плотность тока, А/см² 2,50 х 10^-2 Потребляемая мощность, Вт 55
Продолжительность процесса,
мин всего 17
в том числе для получения католита I 9
Продукты электроактивации имеют следующие параметры
рН, ед. Еп, мВ Католит I 5,40 990 Католит II 5,85 1080 Анолит 5,45 830
В пароперегревателе католит II испаряют и полученный пар с параметрами давления 0,105 МПа и температуры 101^оС в количестве 0,120 кг (12% к мас.св.) и католит I с температурой 79^оС в количестве 0,250 кг (25% к мас.св.) направляют через эжекторное устройство на ошпаривание стружки. Из эжекторного устройства электроактивированной парожидкостной смесью в течение 45 с обрабатывают стружку, которую затем подают в экстрактор. Противотоком в экстрактор подают экстрагент, в т.ч. электроактивированную в анодной камере электролизера жомопрессовую воду в количестве 0,370 кг (37% к мас.св.), деаммонизированные конденсаты с температурой 71^оС в количестве 0,305 кг (35% к мас.св.).

По истечении установленного времени экстрагирования получают диффузионный сок со следующими показателями: рН, ед. 6,05 Содержание СХ, 11,16 Содержание СВ, 12,7
Содержание коллоидов и
ВМС, к массе СВ в диффузионном соке 3,24 Доброкачественность, 87,7 Содержание сахара в жоме, 0,28
П р и м е р 3. В воду в количестве 1 л вводят 0,3 г (0,03% к мас.св.) хлорида кальция, после чего раствор, имеющий рН 5,2, нагревают до 75^оС и заливают в катодную камеру диафрагменного электролизера. Анодную камеру этого электролизера наполняют нагретой до 75^оС фильтрованной жомопрессовой водой, имеющей рН 6,35. Электроактивацию растворов производят при следующих условиях: Плотность тока, А/см² 2,60х10^-2 Потребляемая мощно- сть, Вт 65
Продолжительность
процесса, мин всего 10
в том числе для получения католита I 4
Продукты электроактивации имеют следующие параметры:
рН Еп, мВ Католит I 5,5 -1100 Католит II 6,0 -1250 Анолит 5,0 900
Из пароперегревателя пар католита II с температурой 102^оС и давлением 0,109 МПа в количестве 0,15 кг (15% к мас.св.) совместно с католитом, имеющим температуру 72^оС в количестве 0,30 кг (30% к мас.св.) направляют в эжекторное устройство.

Навеску стружки 1 кг помещают на днище ошпаривателя. Поверхность стружки обрабатывают в течение 60 с электроактивированной смесью пар жидкость, после чего ее перемещают в экстрактор, в который противотоком поступают экстрагент электроактивированная жомопрессовая вода при 75^оС в количестве 0,45 кг (45% к мас. св. ) и деаммонизированные аммиачные конденсаты в количестве 0,15 кг (15% к мас.св.) при той же температуре.

Далее экстрагирование проводят в течение 60 мин при 72^оС.

Показатели полученного диффузионного сока следующие: рН 6,10 Содержание СХ, 11,10 Содержание СВ, 12,6
Содержание коллоидов и ВМС, к мас.СВ. диф. сока 3,16 Доброкачественность 88,1
Эффект очистки сока на диффузии, 25,2
Содержание сахара в жоме, 0,28
Аналогично проведены процессы экстрагирования сахара из свеклы с использованием электроактивированных слабоконцентрированных растворов указанных солей.

Такие технологические показатели получены благодаря тому, что ошпаренная электроактивированной парожидкостной смесью стружка становится не только плазмолизована, но и дезинфицирована, приобретает помимо коагулирующих свойств активную адсорбционную способность, что обеспечивает фиксацию большого комплекса несахаров свеклы и примесей экстрагента на поверхности клеточного скелета, придавая стружке жесткость и упругость. Предлагаемый способ позволяет проводить процесс экстрагирования в условиях стерильности без дополнительного применения химических реагентов. Адсорбционная активность стружки, обработанной электроактивированной смесью пар-жидкость превышает способность к адсорбированию несахаров у стружки, ошпаренной жидким каталитом и водяным насыщенным паром.

Разделение катодной камеры диафрагменного электролизера перегородкой на две части необходимо для вывода католита с различными параметрами рН и редокс-потенциала.

Проведение электроактивации во второй части катодной камеры диафрагменного электролизеpа до достижения рН 5,5-6,0 и редокс-потенциала от -1100 до -1250 мВ способствует получению электроактивированного солевого раствора со значительно отличающимися от равновесных физико-химическими свойствами теплоемкостью, динамической вязкостью, поверхностным натяжением. Теплота испарения электроактивированного раствора превышает теплоту испарения воды, что в целом интенсифицирует нагревание стружки электроактивированной смесью. Снижение динамической вязкости способствует увеличению скорости пропитки и смачивания стружки. Уменьшение поверхностного натяжения способствует изменению краевых углов смачивания и глубины пропитки коротких сквозных капилляров.

Ошпаривание стружки в течение 30-60 с необходимо и достаточно для полной денатурации протоплазмы свекловичных клеток при и контакте с электроактивированной парожидкостной смесью католитов с вышеуказанными параметрами.

Ошпаривание стружки электроактивированной смесью интенсифицирует проницаемость при одновременном упрочнении клеточных стенок за счет действия реакции взаимодействия положительно заряженных ионов поливалентных металлов, протонов, а также метастабильных положительно заряженных соединений.

Проведение электроактивации фильтрованной жомопрессовой воды с параметрами рН 5,0-6,0 и En + (750-900) мВ необходимо для ее стерилизации и коагуляции белковых и пектиновых веществ.

Таким образом, использование для ошпаривания стружки электроактивированной положительно заряженной парожидкостной смеси, а для экстрагирования электроактивированной жомопрессовой воды позволяет наиболее полно использовать обе рабочие камеры диафрагменного электролизера, снизив тем самым удельные затраты электроэнергии на 1 л обрабатываемой жидкости и интенсифицировать процесс экстрагирования сахара из свеклы и получить диффузионный сок с высокими технологическими показателями.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИФФУЗИОННОГО СОКА ИЗ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ, предусматривающий измельчение ее в стружку, электроактивацию раствора сульфата или хлорида соли поливалентных металлов с ее концентрацией 0,001 - 0,003% к массе свеклы в количестве 20-30% к массе свеклы в диафрагменном электролизере, содержащем катодную и анодную камеры, до достижения рН католита 5,0-5,5 и редокс-потенциала от -800 и до -1100 мВ, нагрев католита до 78-80^oС, ошпаривание свекловичной стружки смесью полученного католита и насыщенного пара в количестве 10-15% к массе свеклы и экстрагирование сахара из свекловичной стружки экстрагентом, содержащим жомопрессовую воду, отличающийся тем, что катодную камеру диафрагменного электролизера разделяют перегородкой на две части, в первой из которых проводят электроактивацию раствора соли до указанных параметров, а во второй - до достижения рН 5,5 - 6,0 и редокс-потенциала 1100 - 1250 мВ, при этом насыщенный пар получают из католита второй части катодной камеры с температурой 100-102^oС и давлением 0,101-0,109 МПа и процесс ошпаривания ведут в течение 30-60 с, причем перед экстрагированием свекловичной стружки жомопрессовую воду электроактивируют в анодной камере электролизера до достижения рН анолита 5,0-6,0 и редокс-потенциала 750-900 мВ и используют ее в количестве 30-45% к массе свеклы.

РИСУНКИ

Рисунок 1