Способ очистки жомопрессовой воды

Изобретение относится к сахарной промышленности и может быть использовано при приготовлении экстрагирующей жидкости для диффузионных установок. Способ предусматривает фильтрование воды для удаления мезги, подщелачивание ее известью до достижения рН 9,5-10,0 и обработку электрическим полем переменного тока напряженностью 100-200 В/м в течение 1-2 мин для образования осадка высокомолекулярных веществ. Затем осадок удаляют из воды при помощи мембраны из высокопористого керамического материала, состоящего из кварцевых волокон пористостью 70-80% до накопления на ее поверхности слоя осадка. Изобретение обеспечивает повышение эффекта очистки и улучшение качества экстрагирующей жидкости, используемой при осуществлении процесса диффузии в диффузионном аппарате. 1 табл.

 

Изобретение относится к сахарной промышленности и может быть использовано при приготовлении экстрагирующей жидкости в процессе получения диффузионного сока из свекловичной стружки.

Известен способ очистки жомопрессовой воды, предусматривающий удаление из нее мезги фильтрованием на дуговом сите, охлаждение до температуры 45-48°С, одновременную дефекосатурацию при расходе известкового молока на ее подщелачивание до 0,20% к массе воды и доведение ее до рН 8,6-9,0, отстаивание для отделения от жомопрессовой воды сатурационного осадка, сульфитацию сернистым газом до рН 5,0-5,5 и нагревание очищенной таким образом воды до температуры 74-76°С перед подачей на диффузию сока (Штангеев В.О., Кобер В.Т., Белостоцкий Л.Г. и др. Современные технологии и оборудование свеклосахарного производства. Ч.1, Киев, "Цукор Украiни", 2003. - С.105-108).

Недостатком способа является его сложность, необходимость использования большого количества оборудования и недостаточно полное удаление из воды высокомолекулярных веществ.

Ближайшим аналогом предложенного способа является способ очистки жомопресссовой воды, предусматривающий фильтрование воды для удаления мезги, подщелачивание ее известью и удаление осадка из воды, при этом перед отделением осадка полученную суспензию сатурируют до рН 8,3-8,5 и после удаления осадка сульфитируют совместно с барометрической водой до рН 5,8-6,1 (RU 2014361C1, С 13 D 1/08, 15.06.1994).

Недостатком способа является низкий эффект очистки жомопрессовой воды и недостаточно полное удаление из нее веществ коллоидной дисперсности.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффекта очистки и улучшении качества экстрагирующей жидкости, используемой при осуществлении процесса диффузии в диффузионном аппарате.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе, предусматривающем фильтрование воды для удаления мезги, подщелачивание ее известью и удаление осадка из воды, подщелачивание воды ведут до рН 9,5-10,0, после чего воду подвергают обработке электрическим полем переменного тока напряженностью 100-200 В/м в течение 1-2 мин для образования осадка высокомолекулярных веществ. Осадок удаляют из воды при помощи мембраны из высокопористого керамического материала, состоящего из кварцевых волокон, пористостью 70-80% до накопления на ее поверхности слоя осадка.

Способ осуществляют следующим образом. Получаемую после прессования свекловичного жома жомопрессовую воду подвергают фильтрованию, например на дуговых ситах, для удаления из нее частиц мезги. Ее подщелачивают известковым молоком до рН 9,5-10,0. Затем воду подвергают обработке электрическим полем переменного тока напряженностью 100-200 В/м для образования осадка высокомолекулярных веществ.

Подщелачивание жомопрессовой воды до рН 9,5-10,0 перед обработкой в электрическом поле, как установлено, позволяет более эффективно удалять эти вещества. Кроме того, подщелачивание до указанных значений рН обеспечивает необходимую электропроводность сока и формирование осадка, состоящего из кальциевых солей органических кислот, белковых и пектиновых веществ, а также позволяет сохранить отрицательный электрокинетический потенциал образующегося осадка, что необходимо для его последующего отделения.

После обработки электрическим полем воду подают на фильтр, представляющий собой наклонно установленный желоб с мембранной стенкой, выполненной из высокопористого керамического материала, состоящего из кварцевых волокон пористостью 70-80%. Процесс фильтрации проводят до накопления на стенке желоба слоя осадка толщиной 1-5 мм и его удаления из желоба под действием силы тяжести.

Формирование слоя на поверхности мембраны объясняется природой составляющих ее частиц кварца и сформированных из них тонких волокон. Известно, что на частице из чистого аморфного кварца при комнатной температуре образуется силоксановая (Si-О-Si) поверхность. Свободные валентности молекул этой поверхности реагируют с водой таким образом, что в результате поверхность становится покрытой "силанольными" (Si-OH) группами.

Концентрация Si-OH-групп на сглаженной, непористой поверхности кремнезема составляет 4-5 групп на 1 нм², в результате поверхность оказывается отрицательно заряженной. Эти группы сохраняются при нагревании образца до температуры 120-150°С. При нагреве до более высокой температуры заряд исчезает, но при остывании на воздухе или в растворе он появляется вновь. Величина заряда поверхности микроволокон чистого кварца может составлять 50 и более мВ.

В результате взаимодействия отрицательно заряженной фильтрующей поверхности и отрицательно заряженного слоя задерживаемых частиц возникает отталкивающая сила, не позволяющая частицам приблизиться к порам мембраны. Имеющиеся материалы позволяют вести процесс с высокой скоростью фильтрования (0,8-1,2 м/м час) при перепаде давления 0,1 МПа.

Как известно, вещества коллоидной дисперсности жомопрессовой воды обладают отрицательным электрокинетическим потенциалом. Отрицательный заряд сохраняется при добавлении к воде небольшого количества извести.

Предложенный способ эффективен при очистке жомопрессовой воды, если образующийся осадок будет иметь отрицательный знак электрокинетического потенциала.

При недостаточно полном удалении мезги из жомопрессовой воды ее частицы не прилипают к поверхности мембраны и не засоряют ее. По-видимому, в этих условиях частицы мезги сохраняют отрицательный заряд. Они накапливаются в слое образующегося осадка, улучшая его структуру, и затем удаляются из технологического процесса.

Очистка жомопрессовой воды с помощью уже известных мембран, в том числе и керамических, не применяется из-за быстрой закупорки их пор задерживаемыми частицами и трудностей с последующей их регенерацией.

Использованный в данном способе материал мембран обладает уникальными свойствами: высокой пористостью и стабильным электростатическим зарядом на поверхности тонких кварцевых нитей, из которых состоит ее фильтрующая перегородка. При этом они обладают высокой пористостью, которая при плотности кварцевой основы мембран, например, 400 кг/м³ составляет 76%.

Пример.

Жомопрессовую воду чистотой 64,4% и температурой 62°С подщелачивают известковым молоком до рН 9,5. Затем воду с образовавшимся первичным хлопьевидным осадком веществ коллоидной дисперсности подвергают обработке в электроконтактном устройстве, в котором создают в течение 2 мин равномерное электрическое поле напряженностью 100 В/м.

В результате обработки формируется плотный и темный осадок, состоящий из скоагулировавших коллоидных веществ частиц мезги. После этого жомопрессовую воду с осадком направляют в сборник, из которого ее подают в фильтр в виде желоба. Стенка желоба выполнена из мембраны пористостью 70%. Желоб располагают под углом 2° к горизонту для самопроизвольного удаления осадка под действием силы тяжести.

После 3 мин от начала разделения воды и осадка скорость фильтрования составляет 0,9 м³/м²·ч. На поверхности мембраны образуется слой осадка толщиной 2 мм, при этом сила сцепления частиц осадка с поверхностью мембраны оказывается меньше силы скольжения. В результате осадок самопроизвольно сползает по поверхности желоба в сторону уклона и поступает в сборник.

Результаты очистки приведены в таблице. В очищенной жомопрессовой воде определяют чистоту и содержание веществ коллоидной дисперсности (ВКД, % на 100 г СВ).

Одновременно проводят очистку исходной жомопрессовой воды согласно известному способу. Воду фильтруют на дуговом сите, охлаждают до температуры 45°С, проводят дефекосатурацию до рН 8,6 с расходом известкового молока 0,20% к массе воды, отделяют осадок жомопрессовой воды декантацией, далее осветленную воду сульфитируют до рН 5,5 и нагревают очищенную воду до температуры 76°С. В очищенной жомопрессовой воде определяют чистоту и содержание ВКД, которое пересчитывают на 100 г СВ.

Использование предложенного способа по сравнению с известным способом позволяет улучшить качество экстрагирующей жидкости, снизить в ней содержание веществ коллоидной дисперсности, улучшить условия проведения диффузионного процесса, повысить чистоту диффузионного сока на 0,7-0,9%, уменьшить содержание веществ коллоидной дисперсности в диффузионном соке на 18-22%.

Основные показатели качества	Способ обработки
обработки	известный	предложенный
Чистота жомопрессовой воды до очистки, %	64,4	64,4
Чистота жомопрессовой воды после очистки, %	65,5	66,3
Содержание веществ коллоидной дисперсности в жомопрессовой воде до очистки, % на 100 г СВ	5,64	5,64
Содержание веществ коллоидной дисперсности в жомопрессовой воде после очистки. % на 100 г СВ	1,15	0,87

Способ очистки жомопрессовой воды, включающий фильтрование воды для удаления мезги, подщелачивание ее известью и удаление осадка из воды, отличающийся тем, что подщелачивание жомопрессовой воды ведут до достижения рН 9,5-10,0, после чего воду подвергают обработке электрическим полем переменного тока напряженностью 100-200 В/М в течение 1-2 мин для образования осадка высокомолекулярных веществ и затем осадок удаляют из воды при помощи мембраны из высокопористого керамического материала, состоящего из кварцевых волокон пористостью 70-80% до накопления на ее поверхности слоя осадка.