Сельское хозяйство/ 4. Технологии хранения и переработки сельскохозяйственной
продукции
Д.т.н. Кульнева Н.Г., аспирант Шматова
А.И.
Воронежский государственный университет
инженерных технологий, Россия
Применение ЭХА при
подготовке экстрагента
в свеклосахарном
производстве
Качество воды, используемой для экстрагирования
сахарозы из свекловичной ткани, оказывает существенное влияние на показатели
диффузионного сока. Для экстрагента предъявляются повышенные требования по
составу компонентов: содержание в воде ионов калия, натрия, сульфатов, хлоридов
и некоторых других катионов и анионов не должно превышать их пороговых концентраций
[1]. Главной задачей подготовки воды, применяемой в свеклосахарном
производстве, является удаление из нее солей и примесей, оказывающих неблагоприятное
влияние на технологические процессы получения сахара-песка и его качество.
Для подготовки экстрагента использовали
электрохимическую активацию (ЭХА). Исследование влияния параметров ЭХА экстрагента
на эффективность проведения диффузионного процесса осуществляли на специально разработанной установке [2]. Изучали
влияние напряженности и продолжительности воздействия электрического поля на
качественные показатели полученного диффузионного сока, выбирали химический агент
для активации экстрагента. Экстрагент обрабатывали в электрическом поле в
течение 1,0-10,0 мин при напряженности поля 2,5-12,5 В/см при температуре 60 ˚С. Для сравнения проводили диффузию
по типовой схеме без предварительной обработки питательной воды. Процесс диффузии
проводили при температуре 70 ºС и продолжительности 60 мин. Результаты
представлены в табл. 1-2. В диффузионном соке определяли показатели
технологического качества: чистоту, массовую долю белковых веществ, кислотность,
в соке после известково-углекислотной очистки - чистоту, цветность, массовую
долю солей кальция и белковых веществ.
При обработке воды электрическим током происходит образование ионов Н+,
используемых для электрохимических реакций, а также ионов ОН-, способствующих
образованию соединений со значительной адсорбционной поверхностью, на которой
впоследствии адсорбируются в большом количестве различные несахара, в том числе
высокомолекулярные соединения и вещества коллоидной дисперсности. Проведение ЭХА экстрагента приводит к увеличению концентрации
электрохимически активных реакционноспособных частиц. Однако, повышение
напряженности электрического поля или продолжительности обработки не приводит к
увеличению чистоты диффузионного сока, но требует дополнительных затрат
электроэнергии.
Таблица 1 – Влияние продолжительности ЭХА экстрагента на показатели диффузионного
сока
|
Способ подготовки экстрагента |
Продолжи-тельность ЭХА, мин |
Чистота, % |
Кислот-ность |
Массовая доля белков, % к массе диффузионного сока |
|
С электрохимической активацией |
1 |
82,6 |
0,4 |
0,27 |
|
2 |
81,8 |
0,4 |
0,126 |
|
|
5 |
84,3 |
0,38 |
0,063 |
|
|
7 |
83,8 |
0,42 |
0,054 |
|
|
10 |
81,3 |
0,5 |
0,162 |
|
|
Типовой |
- |
83,3 |
0,25 |
0,09 |
Таблица 2 – Зависимость показателей диффузионного сока от напряженности
поля при ЭХА воды для экстрагирования
|
Способ обработки экстрагента |
Напряженность поля, В/см |
Чистота, % |
Кислотность |
Массовая доля белков, % к массе диффузионного сока |
|
С электрообработкой |
2,5 |
83,3 |
0,31 |
0,081 |
|
5 |
83,0 |
0,38 |
0,063 |
|
|
7,5 |
83,1 |
0,37 |
0,054 |
|
|
10 |
84,7 |
0,29 |
0,054 |
|
|
12,5 |
82,7 |
0,42 |
0,099 |
|
|
Без электрообработки |
- |
83,0 |
0,25 |
0,09 |
Из приведенных в табл. 1-2 показателей диффузионного
сока и энергетических затрат видно, что оптимальными значениями напряженности
электрического поля и времени обработки являются соответственно 5 В/см и 5 мин.
Диффузионный сок, полученный при этих условиях, по сравнению с контрольным
имеет более высокие показатели.
Для выбора рационального химического агента для
активации экстрагента готовили растворы с добавлением Al2(SO4), H2SO4 и хлорной извести, нагревали их до температуры 60 ºС и
проводили ЭХА при напряженности электрического поля 5 В/см в течение 5 мин. Данные
экстрагенты использовали в процессе диффузии, а полученный диффузионный сок
направляли на известково-углекислотную очистку. Параллельно проводили диффузию
экстрагентом, полученным без применения электрического поля (табл. 3).
Таблица 3 – Выбор
химического агента для активации экстрагента
|
Химиический агент |
Диффузионный сок
|
Очищенный сок II сатурации |
|||||
|
СВ, % |
Массовая доля белков, % к массе диф. сока |
pH |
Ч,% |
Массовая доля белков, % к массе диф.сока |
Массовая доля солей кальция, % СаО |
Цветность, единиц оптической плотности |
|
|
Способ с ЭХА экстрагента |
|||||||
|
Al2(SO4)3 |
11,8 |
0,067 |
5,6 |
90,1 |
0,0126 |
0,0122 |
1,006 |
|
Хлорная известь |
11,6 |
0,072 |
6,7 |
89,8 |
0,0135 |
0,0224 |
1,125 |
|
Без добавки |
11,0 |
0,083 |
6,0 |
89,7 |
0,0099 |
0,0152 |
0,724 |
|
H2SO4 |
11,0 |
0,063 |
5,5 |
90,3 |
0,0081 |
0,0136 |
0,483 |
|
Без электрообработки экстрагента |
|||||||
|
вода |
12,0 |
0,181 |
6,4 |
89,1 |
0,126 |
0,0232 |
1,638 |
Проведенные исследования показывают, что лучшие показатели диффузионного и
очищенного сока достигаются при экстрагировании сахарозы жидкостью, полученной
путем ЭХА воды с добавлением серной кислоты.
Литература:
1. Пути повышения эффективности получения и очистки производственных сахарсодержащих растворов [Текст] / Н.Г. Кульнева, В. А. Голыбин, В. А.Федорук, А. И. Мещерякова. - Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. – 2012, № 1. – С.165-170 .
2. Голыбин, В. А. Подготовка экстрагента для процесса диффузии методом электрохимической активации [Текст] / В. А. Голыбин, Н.Г. Кульнева, В. А.Федорук. – Хранение и переработка сельхозсырья, 2011, № 9. – С. 18-21.