Очистка диффузионного сока

Полученный диффузионный сок содержит 15-16 % сухих веществ, из них 14-15 % сахарозы и около 2 % несахаров. В число растворимых несахаров входят белки, аминокислоты, редуцирующие сахара, пектиновые вещества, слабые азотистые основания, соли органических и неорганических кислот, а также хлопья скоагулированного белка и мезги. Он имеет кислую реакцию (рH 6-6,5), очень темный, почти черный цвет и сильно пенится. Все несахара задерживают кристаллизацию сахарозы, увеличивая потери сахара с мелассой. Чтобы избавиться от них, проводят очистку сока известью (дефекация) с последующим удалением ее избытка диоксидом углерода (сатурация).

При добавлении к диффузионному соку извести CaO она коагулирует (свертывает) несахара (коллоидные вещества и высокомолекулярные соединения). С увеличением щелочности осадок становится плотнее, а сок прозрачнее. Максимальная коагуляция происходит при рН 10,8-11,5. При увеличении рН больше оптимального происходит частичная пептизация осадка, т.е. переход осадка в раствор. Поэтому процесс дефекации делят на 2 стадии.

Преддефекация.При этом добавляется 0,15-0,35 % CaO (к массе свеклы), рН повышается постепенно и значительная часть коллоидных веществ коагулирует.

Дефекация. Вводят 2,5-2,8 % CaO, рН 12,2-12,3, здесь происходит разложение ряда несахаров. Применяется холодная и горячая преддефекация.

Холодная – диффузионный сок без подогрева смешивается с известью. При горячей – сок подогревают до 85-90 ^оС, потом добавляют известь.

Во время преддефекации в осадок переходит 4/5 коллоидных и высокомолекулярных соединений.

Химизм реакции. Ионы Са²⁺ реагируют с анионами кислот (щавелевой, уксусной, лимонной, яблочной, винной кислот), из минеральных кислот – серная и фосфорная.

СаО + Н₂О ® Са(ОН)₂;

О О

С ОН _{реакция} С О Са + 2Н₂О

ОН + Са(ОН)₂ ® О ¯

С ^{нейтрализации} С

О О

щавелевая оксалат

кислота кальция

или

О О

С ОК С О Са + 2КОН

ОК + Са(ОН)₂ ® О ¯

С С

О О

оксалат реакция

калия осаждения

Осаждаются и ионы алюминия и магния:

2AlCl₃ + Са(ОН)₂ ® 2 Al(OH)₃ ¯+ 3CaCl₂

MgCl₂ + Са(ОН)₂ ® 2 Mg(OH)₂ ¯+ CaCl₂

Основная дефекация проводится сразу же за преддефекацией без промежуточного фильтрования. Различают холодную дефекацию, т.е. обработку известью при температурах – ниже 50 ^оС; 50-60 ^оС; 85-90 ^оС. На преддефекации полностью заканчивается реакция нейтрализации диффузионного сока, коагуляция и осаждение коллоидных веществ, осаждение анионов фосфорной, щавелевой, уксусной, лимонной, яблочной, винной кислот, солей кальция, магния, алюминия, железа. Но реакция разложения органических несахаров только начинается. Для этого нужные высокие значения рН, высокая температура и время. Задача основной дефекации – разложение амидов кислот, солей аммония, пектина, редуцирующих веществ, омыление жиров, доосаждение анионов кислот, создание избытка извести, необходимой для получения достаточного количества СаСО₃ на I сатурации.

I Сатурация

Образовавшийся кристаллический осадок СаСО₃ на дефекации служит основой для создания фильтрующего слоя. В соке, поступающем на 1 сатурацию содержится 1/10 извести в растворе, 9/10 в осадке. Общая титруемая кислотность обусловлена наличием Са(ОН)₂ , КОН и NaОН. При продувании диоксида углерода в соке вначале образуется угольная кислота: Н₂О + СО₂ ® Н₂СО₃,

затем идет реакция Н₂СО₃ + Са(ОН)₂ ® СаСО₃ + 2Н₂О

К концу I сатурации, когда Са(ОН)₂ перейдет в СаСО₃ щелочность сока быстро снижается и осадок из слизистого, (СаСО₃)_X×(C₁₂H₂₂O₁₁)_У×(СаО)_Z) – углекальциевый сахарат, становится кристаллическим и хорошо фильтруется, при рН 10,8-11,5 СаСО₃ в осадке не остается.

Итак: в растворе Са(ОН)₂, КОН, NаОН, СаА₂, сахароза

в осадке СаСО₃ + несахара, коагулят, СаА₂.

I сатурация происходит в течение 10 мин, t 80-82 ^oC.

I сатурация проводится в противоточном сатураторе, расширенном в верхней части для улавливания пены. Используется принцип противотока: дефекованный сок поступает сверху, а газ снизу через - образное колено.

II Сатурация

Цель ее - повторная обработка СО₂. Ее проводят для того, чтобы перевести оставшиеся свободные гидроксиды калия, кальция и натрия в углекислые соли, вывести в осадок кальций, связанный с органическими кислотами комплексами. Неполное их удаление приводит к образованию накипи на поверхности теплообмена выпарной установки и к увеличению потерь сахарозы..

Главную цель сатурации можно выразить уравнением:

К₂СО₃ + СаА₂ ® СаСО₃ + 2КА

Итак: в растворе К₂СО₃; Na₂CO₃, СаА₂, сахара;

в осадке СаСО₃ + адсорбированные несахара.

Сульфитация

Сульфитацией называют обработку сахарных растворов диоксидом серы.

Сульфитационный газ получают на сахарных заводах сжиганием серы:

_t^o

S + O₂ ® SO₂ + 297 кДж/моль

Сульфитационный газ это смесь SO₂ (10-15 %) и воздуха (85-90 %). В смеси всегда находится триоксид серы SO₃ (2SO₂ + O₂ ® 2SO₃), для сульфитации он непригоден, т.к. образует сульфаты металлов (Na₂SO₄ и др.), которые увеличивают количество золы. В одном объеме воды растворяется 40 объемов газа (t 20 ^oC).

В чем сущность сульфитации? В способности сернистой кислоты (Н₂SO₃) и ее солей блокировать карбонильные группы =С=О редуцирующих сахаров (глюкозы, фруктозы, маннозы) и препятствовать их участию в реакции образования красящих веществ.

Режимы сульфитации t 85-90 ^oC, t = 10 мин. Используют оросительный сульфитатор, рН сульфитированного сока 8,5-8,8.