Д.т.н. Голыбин В.А., к.т.н. Федорук В.А., Воронкова Н.А., Бушмин И.С.

Воронежский государственный университет инженерных технологий, Россия

К вопросу эффективности адсорбции карбонатом кальция

Получаемый из свекловичной стружки диффузионный сок содержит помимо сахарозы различные несахара, которые не будучи удаленными из него, затрудняют проведение дальнейших процессов и не позволяют получить продукт высокого качества.

Известно, что адсорбция – это способность растворенных веществ концентрироваться на поверхности частиц осадков или поверхностных слоях раствора, на обычной поверхности жидкости. Адсорбируются поверхностно-активные вещества, обладающие способностью понижать поверхностное натяжение растворителя [1].

Адсорбция из растворов на поверхности твердых тел является основой различных физико-химических процессов. Адсорбционные процессы находят все большее применение. Адсорбционное разделение и очистка веществ достаточно давно используются во многих отраслях химической, нефтехимической, газовой, фармацевтической и пищевой промышленности. Большое практическое значение процесс адсорбции имеет и в свеклосахарной промышленности.

Качество готового сахара-песка, в частности его чистота и цветность зависят от эффективности проведения адсорбционной очистки производственных сахарных соков и сиропов. Исследование адсорбции красящих веществ производственных сахарных растворов и подбор эффективных отечественных природных сорбентов для их удаления являются актуальными задачами, поскольку цветность сахара-песка, производимого в РФ, в связи с вступлением в ВТО является одним из главных показателей [2]. Присутствие определенных несахаров в большей или меньшей мере затрудняет процесс получения кристаллической сахарозы и повышает ее потери в мелассе, так как одна часть несахаров на завершающей стадии кристаллизации способна удерживать в растворе 1,5-2,5 части сахарозы. Поэтому одним из важных научных направлений совершенствования технологии сахарного производства является повышение эффективности удаления из очищаемых соков несахаров, в частности красящих веществ.

В настоящей работе был исследован традиционный адсорбент сахарного производства – карбонат кальция.

Образующийся в процессе карбонизации известкованных производственных сахарсодержащих растворов осадок карбоната кальция состоит из высокодисперсных частиц со значительной активной удельной поверхностью, на которой адсорбируется ряд несахаров, что дает дополнительный эффект очистки и повышает качество полупродуктов и сахара-песка.

Среди несахаров, удаляемых за счет адсорбциии, имеются соли кальция различных неорганических и органических соединений, а также продукты щелочного термического разложения редуцирующих веществ под действием гидроксида кальция, влияющие на цветность сока после карбонизации.

Было изучено влияние характеристического комплекса несахаров, присутствующих в исследуемых производственных сахарсодержащих растворах – глютаминовой кислоты, хлорида калия, глюкозы – на адсорбционные свойства суспензии карбоната кальция при различных значениях рН карбонизации. Опыты проводили на модельном водно-сахарном растворе массовой долей сахарозы 15 %. Добавки вводили моляльной концентрацией: глютаминовая кислота 7,35 моль/1000 г ∙ 10^-5, хлорид калия 3,78 моль/1000 г ∙ 10^-5, глюкоза 23,76 моль/1000 г ∙ 10^-6. В качестве контроля – результаты карбонизации для чистого водно-сахарного раствора (таблица).

Из приведенных результатов видно, что наибольший эффект обесцвечивания (91,99 %) наблюдается при величине рН 10 в 15 %-ном водно-сахарном растворе без добавок.

Вводимые в исходный раствор добавки несахаров снижают эффект обесцвечивания, причем по силе отрицательного влияния на этот эффект они располагаются в ряд:

глюкоза (эффект обесцвечивания 86,71 %),

хлорид калия (79,04 %),

глютаминовая кислота (68,18 %).

Эффект удаления красящих веществ (%)
при различных значениях рН суспензии

Исследуемый раствор	рН суспензии
	7	8	9	10	11
глюкоза	64,8	82,8	81,25	86,71	9,37
хлорид калия	88,75	83,8	85,4	79,04	67,7
глютаминовая кислота	63,63	86,36	-	68,18	18,18
контроль	88,83	87,9	86,39	91,99	21,5

Наибольший эффект обесцвечивания наблюдается в чистом сахарном растворе при значении рН 10. Эти же закономерности справедливы для сахарных растворов в присутствии различных добавок.

Это объясняется формированием высокодисперсного осадка при рН 10, так как его частицы имеют минимальные размеры, что обеспечивает наибольший эффект обесцвечивания за счет высокой удельной адсорбционной поверхности.

Литература:

1. Федорук В.А. Совершенствование технологии предварительной очистки диффузионного сока / В.А. Федорук // Дисс… на соиск. уч. степени канд-та технич. Наук. Воронеж, 2004. – 193 с.

2. Федорук В.А. Задачи по повышению качества белого сахара в связи с вступлением России в ВТО / В.А. Федорук, М.А. Копытова // Материалы LI отчетной научной конференции преподавателей и научных сотрудников ВГУИТ за 2012 г. Воронеж : ВГУИТ, 2012. – С. 126.