Содержание к диссертации
ГЛАВА 1. МИЦЕЛЛЯРНЫЙ МЕХАНИЗМ АДСОРБЦИИ
НЕСАХАРОВ ПРИИЗВЕСТКОВО-УГЛЕКИСЛОТНОЙ ОЧИСТКЕ САХАРСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ 12
1.2. Электрокинетический механизм адсорбции несахаров в
процессе I сатурации 33
Получение коллоидного сатурационного осадка путем охлаждения извести 33
Получение коллоидного сатурационного осадка путем создания пересыщения по диоксиду углерода. Насыщающая (обратная) сатурация под давлением (НСПД) . 39
Обессахаривание сатурационного осадка постсорбционного периода дд
Разработка технологических условий эффективной адсорбционной очистки клеровки тростникового сахара- сырца ^
1.6.1. Технологическая схема очистки клеровки тростникового сахара-сырца с разложением редуцирующих веществ во время клерования
1.6.2. Технологический режим эффективного использования адсорбционной емкости сатурационного осадка клеровки тростникового сахара-сырца 121
ГЛАВА 2. ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ПРЕДДЕФЕ- КАЦИИ И РАЗРАБОТКА СПОСОБА ОТДЕЛЕНИЯ СЛАБОГИДРАТИРОВАННОГО ПРЕДДЕФЕКАЦИ- ОННОГО ОСАДКА 135
-
Электрокинетические характеристики преддефекаци- онного осадка 135
-
ЧАСТЬ II. ОЧИСТКА САХАРСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ ОТ ИОНОГЕННЫХ И ПСЕВДОИОНОГЕННЫХ НЕСАХАРОВ НА ИОНООБМЕННЫХ СМОЛАХ И УГЛЕРОДИСТЫХ АДСОРБЕНТАХ 192
ГЛАВА 4. ИОНООБМЕННАЯ ОЧИСТКА САХАРСОДЕРЖАЩИХ
РАСТВОРОВ 192
4.1. Очистка сахарсодержащих растворов как ионообменный
процесс 195
4.1.1. Метод «условного компонента» при изучении адсорбции
из многокомпонентных систем 195
4.1.2 Сравнительная характеристика ионообменных смол, используемых для очистки сахарсодержащих растворов 200
4.1.3. Методика определения массовой доли красящих веществ 202
4.2. Статика адсорбции анионитом из трехкомпонентной
системы: «сахароза - красящие вещества - вода» 205
-
Изучение взаимного влияния сахарозы и красящих ве
ществ на характер юс изотерм при адсорбции на анионообменниках из водных растворов. Изучение природы адсорбции сахарозы на анионообменных смолах 206
-
Изучение адсорбции сахарозы на гранулированном анио- ните и нетканом анионообменном полотне 219
-
Изотермы адсорбции красящих веществ различной при
роды на гранулированных ионитах и нетканых ионит- ных полотнах. 231
4.3. Кинетика процессов обесцвечивания сахарсодержащих
растворов ионообменными смолами 240
Методы определения кинетического механизма ионо- обмена. Расчет коэффициентов внешней и внутренней диффузии красящих веществ 242
Количественная оценка механизма кинетики адсорбции. Критерий Био 264
Уточненные уравнения изотерм адсорбции с учетом
ее кинетики 271
4.4. Разработка ресурсосберегающего режима регенерации
анионита АВ-17-2П 274
4.4.1. Изучение сорбционных характеристик процесса регенерации анионита АВ-17-2П 274
Разработка способа регенерации анионита в «квазиди
намическом режиме» 280
Способ регенерации анионита с рекуперацией сорбированной сахарозы 286
Технология переработки отработавшего регенерацион- ного раствора анионообменной смолы, использованной для очистки сахарсодержащих растворов 289
Изучение сорбционных характеристик при катионообме-
не в сахарсодержащих растворах 296
4.5.1. Кинетика ионообмена основных катионов мелассы на
ион водорода 298
4.5.2. Статика катионообмена в сахарсодержащих растворах 303
Обобщенный критерий регулярности динамического режима сорбции 315
Способ очистки сахарсодержащего раствора нетканым полотном, наполненном ионообменным материалом в ДНПС режиме. Модернизированный вакуум- фильтр 323
4.6.3. Алгоритм и программа послойного расчета динамического режима очистки сахарсодержащих растворов при параллельном переносе фронта адсорбции 326
ГЛАВА 5. УДАЛЕНИЕ НЕИОНОГЕННЫХ (ПСЕВДОИОНОГЕН-
НЫХ) ПРИМЕСЕЙ 341
5.1. Использование саж для удаления неполярных примесей
сахарсодержащих растворов 349
ГЛАВА 6. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИССЛЕДОВАНИЙ : 361
6.1. Анализ существующих и предложение новых анионитов
Гранулированные иониты, использующиеся в сахарной
промышленности 363
Нетканый ионообменный материал для обесцвечивания
сахарсодержащих растворов. Внедрение ДНПС- режима обесцвечивания сиропов сахарорафинадной кристаллизации при помощи нетканого полотна 364
-
Совершенствование технологии регенерации анионооб- 366 мен ной смолы АВ-17-2П
Схема регенерации анионита в «квазидинамическом» 366 режиме.....
Комплексная технологическая схема регенерации ионо
обменной смолы с улътрафильтрацией элюата и реку- 368 перацией сахара
-
Комплексная технологическая схема свеклосахарного производства с обеззоливанием сахарсодержащих рас- 371 творов
-
Получение подслащивающего сиропа из отхода свеклоса- 374 харного производства - мелассы
6.4.1. Анализ возможности получения пищевого сиропа из ме- 376 лассы
6.4.2. Разработка способа кислотного гидролиза сахарозы
мелассы и удаления из нее веществ коллоидной степе- 377 ни дисперсности..
Введение к работе
Конечной целью научно-исследовательской деятельности в области технологии сахарного производства является увеличение выхода качественной готовой продукции из единицы сырья. На увеличение объема выпуска сахара влияют, прежде всего: урожайность свеклы, сахаристость и эффективность используемой технологии ее переработки. Решение указанных проблем позволит обеспечить стратегическую пищевую безопасность страны в области производства сахара.
Технологическая эффективность переработки сахарсодержащего сырья зависит от качества очистки сахарных растворов. Только количество и состав несахаров мелассы обуславливают содержание в ней сахара. Снижение потерь сахара с мелассой на 1 % приведет к увеличению в целом по стране валового производства товарного сахара-песка на 0,4 млн. т. Следовательно, главной технологической задачей является максимальный вывод несахаров (в идеальном случае на 100 %) из технологических растворов. Для решения данной задачи из всего арсенала физико-химических методов могут быть использованы только два: перевод несахаров в твердую фазу с последующим ее отделением от жидкой фазы; адсорбция на поверхности твердой фазы.
Достигнутый уровень теоретических и экспериментальных исследований в области сорбционной технологии требует разработки единой концепции, позволяющей обобщить предложенные теоретические воззрения в рамках единой теории.
Исходя из современных представлений, отдельные этапы очистки сахар- содержащих растворов рассматриваются как не связанные между собой процессы, нацеленные на решение локальных задач, и не рассматривающиеся с позиций их взаимного влияния.
Поэтому представляется актуальной разработка концепции, рассматривающей многообразие способов и приемов очистки сахарсодержащих растворов как элементов единого многоступенчатого процесса. Актуальными том числе, является разработка способов ведения очистки диффузионного сока на каждом предыдущем этапе с учетом технологических требований последующего этапа. Предложенный подход к технологическим приемам очистки позволяет в целом добиться максимального суммарного эффекта.
Цель предлагаемой работы заключается в создании ступенчато-шаговой технологии очистки диффузионного сока, которая обеспечивает поэтапное удаление примесей, начиная с крупных коллоидных и заканчивая молекуляр- но-растворимыми органическими и зольными примесями. Предложенная технология предполагает на каждом этапе максимальное смещение равновесия реакций в сторону перевода несахаров в твердую фазу и исключение их обратного перехода в жидкую фазу.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: -теоретически обосновать механизм процесса осаждения веществ коллоидной степени дисперсности на начальных этапах известково- углекислотной очистки диффузионного сока; -разработать эффективную последовательность технологических процессов при известково-углекислотной очистке диффузионного сока и дать теоретическое обоснование распределению извести по отдельным ее этапам; - теоретически обосновать методику сорбционной очистки сахарсодержащих растворов путем последовательного удаления полярных и неполярных примесей; -разработать новые, более приспособленные для нужд сахарной промышленности, сорбционные материалы, а также устройства для их применения; изучить закономерности сорбции примесей сахарного производства на различных адсорбентах в статических и динамических условиях и предложить эффективные способы использования этих адсорбентов; -на основе предложенных теоретических представлений разработать более совершенные технологические схемы и способы очистки сахарсодер- жащих растворов; -экспериментально подтвердить теоретические предпосылки очистки сахарсодержащих растворов.
Исходя из этого в настоящей диссертационной работе разработана новая концепция очистки диффузионного сока, согласно которой все стадии очистки диффузионного сока можно рассматривать как этапы единого сорбцион- ного процесса - перераспределения сухих веществ между твердой и жидкими фракциями. При этом задача технологии заключалась в нахождении оптимальных условий для достижения максимального эффекта на каждом этапе очистки. Положительный результат предыдущего этапа сорбционной очистки является залогом успешного проведения последующего. Технологическая схема построена таким образом, чтобы примеси диффузионного сока эффективно удалялись последовательно по мере уменьшения степени их дисперсности: адсорбция ВМС и ВКД на поверхности коллоидных частиц преддефе- кационного осадка; адсорбция коллоидных продуктов деструкции ВМС и ВКД на поверхности коллоидных частиц углекальциевого сахарата в процессе I сатурации; адсорбция молекулярно растворимых примесей в процессе II сатурации; адсорбция ионогенных несахаров на ионообменниках, а неионогенных несахаров - на поверхности углеродистых неспецифических адсорбентов.
Разработаны методы аналитического и графического расчета минимального и эффективного распределения извести на I и Псатурацию.
Разработана комплексная технологическая схема производства свекловичного сахара обеззоливанием сахарсодержащих растворов и утилизацией регенерационных стоков.
По результатам выполненной работы получено 19 авторских свидетельств на изобретения и 5 патентов. Ряд новых методов и способов очистки прошли апробацию в заводских условиях и внедрены на Чишминском, Меле- узовском, Черемновском, Первомайском, Знаменском, Товарковском свеклосахарных и Краснопресненском сахарорафинадном заводах.
Суммарный годовой эффект от использования внедренных разработок соответствует дополнительной выработке 980,0 т сахара-песка, что в ценах 1 квартала 2001 года составляет 7,0 млн. руб. дополнительной прибыли.
Диссертационная работа включает 442 страницы основного текста, 135 иллюстраций, 110 таблиц. Список литературных источников включает 387 наименований.
ЧАСТЬ I. АДСОРБЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ИЗВЕСТКОВО - УГЛЕКИСЛОТНОЙ ОЧИСТКЕ САХАРСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ
