Способ очистки сахарсодержащегораствора

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Il АВТОРСКОМУ СВ ИИЛЬСЗВУ

Союз Советскик

Социалистическнк

Республик (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 21Р2.79 (21) 2728504/28-13 ® М

Э с присоеднненмем заявим Йо(23) Приоритет—

С 13 0 3/18

Государственный комитет

СССР оо деизм изобретений и открытий

Опубликовано 230381 Вюллетеиь N9 11

Дата опублмкованття опнсания2 3.03.81

Ю) ПЖ 664.1.039.

7(088 ° 8) 71) Заявитель

Институт технической теплофизики AH Украинской ССР (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ САХАРОСОДЕРЖАЩЕГО

РАСТВОРА

Изобретение относится к области очистки растворов, содер;нацих взвешенные, цветные и коллоидные вещества, и мо><ет быть использовано в технологии сахарного производства для очистки высококонцентрированных сахарных растворов, таких как сироп и межкристальные оттеки.

В состав несахаров, полупродуктов сахарного производства, помимо элек- 1© тролитов входят органические вещества, образукшие в процессе производства сахара растворы цветных и коллоидных веществ. Иакапливаясь по ходу производства сахара, цветные и .15 коллоидные вещества, совместно с минеральной частью несахаров, связывают сахарозу и образуют отход производства — мелассу, являющуюся основным источником потерь сахара в про- 2Р изводстве.

Известен способ очистки сахаросодержащего раствора, предусматривающиЯ пропускание его через слой гранулированного материала, катионита и ани- 25 онита, размещенного в рабочих камерах электродиализатора. Смесь катионита и анионита в равном соотношении загружают в рабочие камеры многосекционного электродиализатора, отде- Зр ленные от камер концентрирования анионообменными и катионообменными мембранами, накладывают на электроды постоянное электрическое напряжение и пропускают раствор с некоторой скоростью. При этом раствор очищается от содержащихся электролитов за счет их диализа через мембраны в камеры концентрирования f1).

Однако при использовании известного способа очистки, некоторая часть миграционного несахара, а также цветные и коллоидные вещества остаются в растворе и обуславливают потери сахара в мелассе. К недостаткам известного способа относится также большой расход электроэнергии на удаление электролитов, неизбежность периодической замены ионитов, ввиду Nx отравления и разрушения, а также необходимость частых регенерациЯ, что в условиях существующего оформления процесса очистки связано с определенными практическиивт трудностями.

Цель изобретения — повышение эффекта очистки сахаросодер:;<ащего раствора.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве гранулированного материала используют непроводящий элек815036

Таблица 1

Концентрация сахарозы в растворе, %

Падение напряжения в рабочей камере ячейки, В

Концентрация карамелина в очищенном растворе, г/л

Эффект очистки раствора, г/л

33,5

1,33

35,6

20,5

1,59

30,0

53,0

0,94

39,0

60,0

0,80

60,0

63 5

0,73

73,3 трический ток фильтрующий материал, при этом пропускание раствора ведут со скофбстью (0,5-1,0)х10 м/с при температуре 75-85 С и концентрации сахарозы 60-70%.

В качестве непроводящего электрический ток фильтрующего материала целесообразно испольэовать керамзит, силикагель с диаметром гранул 2-3 мм или обожженную глину.

Способ заключается в следующем.

Используют электролитическую ячейку, разделенную ионообменными мембранами на три камеры: анодную, среднюю (рабочую) и катодную. Электродами служат графитовые, титановые или платиновые электроды. 15

Через электродные камеры прокачивают с целью предупреждения газовой пол.".рязации электродов 0,1 н.раствор йаС Р со скоростью 0,03-0,05 м/с.

Через среднюю камеру пропускают 2О очищаемый раствор, содержащий 60-70Ъ сахарозы со скоростью (0,5-1). 10 и/с.

Используемый гранулированный материал и раствор, содержащий сахарозу высоких концентраций, обеспечивают не обходимыи градиент потенциала 80-90

ВЗсм в рабочей камере ячейки и в связи с этим — высокий эффект удаления цветных и коллоидных веществ из растворов, содержащих значительное количество электролитов. о

Очистку осуществляют при 75-85 С.

Время пребывания раствора s слое фильтрующего материала составляет 1,52,2 ч.

В конце цикла работы электролитической ячейки, определяемого по количеству удер;вбиваемой примеси или по концентрации их в фильтрованном раст40

Как видно из табл. 1, с увеличени- фо ем концентрации сахарозы в растворе увеличивается электрическое сопротивление слоя силикагеля и соответственно ему растет напряженность поля и эффект удаления карамелина. воре, прекращают подачу раствора,снимают электрическое напряжение и дают в рабочую камеру воду. При этом осадок разруиается и выносится из межзернового пространства слоя потоком воды. Затем цикл повторяется.

В качестве гранулированного материала используют непроводящий электрический ток фильтрующий материал, например керамзит, или силикагель с диаметром гранул 2-3 мм, или обожженную глину.

Пример 1. В среднюю камеру электролитической ячейки, выполненной из фторопласта, размером 28 х

10 х 64 мм, помещают силикагель с диаметром гранул 2-3 мм и раствор карамелина (продукта термического разлопения сахароэы) с концентрацией 2 г/л, содержащий различное количество сахарозы (0-71%) .

Через электродные камеры, отделенной от средней мембранами М-40,ИА-40, прокачивают 0,1 н.раствор йаС 9. Расстояние между электродами 20 мм. На электроды подают постоянное электрическое напряжение 100+2В и выдерживают раствор в ячейке при температуре 90 С в течение 20 мин, необходимых для установления динамического равновесия.

В процессе опытов определяют с по" мощью платиновых зондов, установленных в примембранных областях рабочей камеры ячейки, падение напряжения.

По истечении времени процесса очистки раствора сливают и определяют калориметрически концентрацию карамелина в зависимости от содержания са харозы в растворе.

Результаты этих определений представлены в табл. 1.

Пример 2. Раствор, ссщержащмй

1,23 г/л карамелина, 60% сахаровы и

1 ° 10 -1-10 моль/л хлористого натрия помещают в среднюю камеру электролитической ячейки, предварительно заполненной гранулированным керамэи815036

Концентрация карамелина в очищенном растворе, г/л

Падение напряжения в рабочей камере ячейки, В

Эффект очистки раствора, %

Концентрация в исходном растворе, моль/л

92,0

0,201

0,199

0,196

0,200

0,205

0,210

83,6

1х10

1х10

1хх10 3

1 10

1х10

91,0

83i8

91,5

84,1

83,7

92,5

83,3

93,0

82,9

90,0

Таблица 3

ДБ раствора

Исходного Очищенно

49,6

39,6

82,2

73,6

58,7

32,2

87,2

82,2

69,2

24,3

90,0

87,8

62,5

21,8

75, 8

92,0

90,0

98,6

92,0

73,6

25-80

Итого том, и выдерживают в ней при 80 С и напряжении на электродах 100+2 В в течение 20 мин. Через электродные камеры, отделенные от средней ионообменными мембранами, прокачивают

0,1 н.раствор НаС 3. По истечении времени процесса определяют величину

Из табл. 2 видно, что при использовании в качестве фильтрующего слоя керамзита н.раствора с больщой концентрацией сахарозы обеспечивается высокое падение напряжения в рабочей З ) камере ячейки (90-92 В из 100 подаваемых на электроды) и соответственно ему эффект удаления карамелина независимо от концентрации электролита в очищаемом растворе. 35

Пример 3. Очищенный методом электродиалнза раствор мелассы с содержанием сухих веществ (CB) 4.0% и доброкачественностью (ДБ) 73,6 ед. (ДБ исходной мелассы 57,8 ед) уваривают под вакуумом (600 ûè.рт.ст.)до содержания СВ=63Ъ и пропускают при

80 С со скоростью 0,72 х 10 м/с через среднюю камеру электролитической ячеики размером 15х20х1450 мм, предварительно заполненной керамзитом45

Через электродные камеры, отделенные от средней мембранами МК 40 и

MA-40, прокачивают 0,1 н.раствор

Количество Напряженность циклов электрического поля, B/cM падения напряжения и концентрацию карамелина в очищенном растворе в зависимости от концентрации электролита в исходном растворе.

РезУльтаты проведенных исследований представлены в табл. 2.

Таблица 2

НаС В и подают на электроды постоянное электрическое напряжение. По истечении некоторого времени, опреде- ляемого по концентрации цветных веществ на выходе из ячейки, подачу раствора мелассы прекращают, отключают ток и проьывают среднюю камеру ячейки водой при 25 С до появления на выходе бесцветного раствора. Затем цикл повторяют, увеличивая посте;пенно величину подаваемого на электроды напряжения и подвергая очистке раствор мелассы, очищенный уже в предыдущем цикле. В каждом цикле определяют эффект очистки по изменению доброкачественности раствора и эффект обеспечивания его по концентрации цветных веществ. В процессе опытов контролируют с помощью платиновых зондов напряженность. электрического поля в рабочей камере .ячейки.

Результаты проведенных опытов при- ведены в табл. 3 ° °

Эффект Эффект обесочистки, цвечивания, Ф

815036

Формула изобретения

Составитель Г.Лошкаоева

Редактор A.Химчук Техред Н.Майорош Корректор Ю.Макаренко

Заказ 963/41 Тираж 384 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Из приведенных примеров видно, что введением в поле постоянного электричесього поля керамзита вместо ионообменных смол сахарозы большой концентрации можно достигнуть высоких . значений напряженности электрического поля и за счет этого удалять из растворов, содержащих значительные количества электролитов, коллоидные и цветные вещества. При этом представляется возможность увеличить эффект очистки раствора мелассы на 70-804 lo и получить практически бесцветный, высокодоброкачественный продукт,пригодный для дальнейшей переработки в условиях сахарного производства.

Согласно расчету экономической эффективности известным способом представляется возможным удалять из растворов 0,75Ъ по массе свеклы микрационного несакара и за счет этого увеличить выход сахара на 0,99%.

Предлагаемый способ очистки позволяет дополнительно удалить 0,55% органического несахара (в основном цветных и коллоидных веществ), неудаляеьых известным способом и дополнительно получить 0,73% сахара по массе свеклы. При совместном использовании двух способов можно практически полностью извлечь сахар из мелассы.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа составит около 30

630.тыс.руб. в год..1. Способ очистки сахаросодержащего раствора, предусматривающий пропускание его через слой гранулированного материала, размещенного в электродиализаторе, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения эффекта очистки раствора, в качестве гранулированного материала используют непроводящий электрический ток фильтрующий материал, при этом пропускание раствора ведут со скоростью (0,5-1,0)х10 м/с при температуре 75-85 С и концентрации о сахарозы 60. 70%.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве непроводящего электрический ток фыльтрующего материала используют керамзит.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качетсве непроводящего электрический ток фильтрующего материала используют силикагель с диаметром гранул 2-3 мм.

4. Способ по п. 1, о т л и ч а.юшийся тем, что в качестве непроводящего электрический ток фильтрующего материала используют обожженную глину.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Англии 9 1050960, кл. В 01 О, опублик. 1966.