Сульфитация
25-04-2017, 14:12
Цель и химизм сульфитации. При пропускании сернистого газа в сок в растворе получается сернистая кислота SO2 + Н2О = H2SO3, являющаяся сильным восстановителем.
Как известно, органические окрашенные вещества всегда содержат непредельные хромофорные группы. При восстановлении их сернистой кислотой по месту двойных связей присоединяется водород и окрашенные вещества превращаются в бесцветные лейкосоединения, а сернистая кислота частично переходит в серную. Эффект обесцвечивания может достигать 30%.
Сок в процессе сульфитации не очищается: окрашенные вещества обесцвечиваются, но не удаляются из раствора. Лейкосоединения, окисляясь кислородом воздуха, могут вновь дать окрашенные вещества (на практике, правда, этого обычно не наблюдается, так как окислению лейкосоединений препятствуют остающиеся в соке K2SO3 и следы H2SО3).
Кроме обесцвечивания, сернистая кислота понижает щелочность сока, так как дающий щелочную реакцию карбонат калия заменяется нейтральным сульфитом
Эта реакция полезна для сахарного производства, так как в результате ее значительно понижается вязкость сиропов, что облегчает кристаллизацию сахара и отделение кристаллов от маточного сиропа. Снижение вязкости соков является второй важной задачей сульфитации.
После сульфитации сок имеет лишь слабую щелочную реакцию на фенолфталеин (т. е. pH 8,5) или даже совсем не дает с ним никакой окраски, но дает все же красную окраску с индикатором крезоловым красным (т. е. имеет pH 8).
Кислая реакция на крезоловый красный после сульфитации недопустима, так как это вызывало бы инверсию сахарозы.
Место сульфитации в технологической схеме. На большинстве заводов сульфитируют сироп, получаемый после выпарки. После сульфитации сироп нагревают в подогревателе до температуры 85° С и фильтруют.
Следует сульфитировать не только сироп, но и фильтрованный сок II сатурации перед выпаркой. Это полезно: при сульфитации перед выпаркой сок ее только снижает цветность, но и предохраняется от потемнения во время выпаривания, так как образовавшийся в соке K2SO3 продолжает действовать как обесцвечивающий фактор.
Сульфитацию сатурационного сока ведут обычно до слабой реакции на фенолфталеин (pH 8,5), а сироп в этом случае сульфитируют до нейтральной реакции на фенолфталеин, но щелочной на крезоловый красный, т. е. до pH 8.0.
После сульфитации сатурационный сок еще раз фильтруют.
Получение сернистого газа. Сернистый газ получается на сахарных заводах обычно путем сжигания серы во вращающихся сернистых печах (рис. 115).
Печь представляет собой чугунный горизонтальный цилиндр 1, переходящий по концам в усеченные конусы. Она вращается на роликах, делая 0,5 об/мин. Движение передается через, шестерню от электродвигателя с редуктором (на рисунке не показаны). Вдоль внутренних стенок цилиндра устроено шесть ребер, способствующих равномерному распределению и горению-расплавленной серы по всей внутренней поверхности барабана. Труба, отводящая газ, входит в корпус барабана на 1/3 его длины.. Получается газ для сульфитации, содержащей около 15% SО2, который из печи идет в охладитель 2 с двумя вертикальными перегородками, удлиняющими путь газа. На этом пути газ охлаждается водой, омывающей стенки охладителя и его перегородки. Воздух и полученный газ просасываются через печь и охладитель вентилятором, находящимся перед сульфитатором.
Сульфитатор устраивают оросительного типа (рис. 116). Он заполнен не соком, а сернистым газом. Сок же в виде дождя проходит сквозь несколько решеток. Внизу устроен гидравлический затвор для уходящего сульфитированного сока. В таком сульфитаторе просасываемый газ не встречает сопротивления столба сока. Поэтому тягу легко можно создать, устанавливая вентилятор после течи. Таким образом, сернистая печь работает под разрежением.
Еще лучше ставить вентилятор не после печи, а после сульфитатора. Тогда и сульфитатор работает под разрежением, а вентилятор делается уже эжектором, удаляющим воздух лишь с малым содержанием сернистого газа. Поэтому он почти не подвергается коррозии.
Для снижения щелочности сока II сатурации на 0,01% СаО требуется на 1000 ц свеклы 9,5 кг серы (при коэффициенте использования SО2 — 75%).
Как известно, органические окрашенные вещества всегда содержат непредельные хромофорные группы. При восстановлении их сернистой кислотой по месту двойных связей присоединяется водород и окрашенные вещества превращаются в бесцветные лейкосоединения, а сернистая кислота частично переходит в серную. Эффект обесцвечивания может достигать 30%.
Сок в процессе сульфитации не очищается: окрашенные вещества обесцвечиваются, но не удаляются из раствора. Лейкосоединения, окисляясь кислородом воздуха, могут вновь дать окрашенные вещества (на практике, правда, этого обычно не наблюдается, так как окислению лейкосоединений препятствуют остающиеся в соке K2SO3 и следы H2SО3).
Кроме обесцвечивания, сернистая кислота понижает щелочность сока, так как дающий щелочную реакцию карбонат калия заменяется нейтральным сульфитом
Эта реакция полезна для сахарного производства, так как в результате ее значительно понижается вязкость сиропов, что облегчает кристаллизацию сахара и отделение кристаллов от маточного сиропа. Снижение вязкости соков является второй важной задачей сульфитации.
После сульфитации сок имеет лишь слабую щелочную реакцию на фенолфталеин (т. е. pH 8,5) или даже совсем не дает с ним никакой окраски, но дает все же красную окраску с индикатором крезоловым красным (т. е. имеет pH 8).
Кислая реакция на крезоловый красный после сульфитации недопустима, так как это вызывало бы инверсию сахарозы.
Место сульфитации в технологической схеме. На большинстве заводов сульфитируют сироп, получаемый после выпарки. После сульфитации сироп нагревают в подогревателе до температуры 85° С и фильтруют.
Следует сульфитировать не только сироп, но и фильтрованный сок II сатурации перед выпаркой. Это полезно: при сульфитации перед выпаркой сок ее только снижает цветность, но и предохраняется от потемнения во время выпаривания, так как образовавшийся в соке K2SO3 продолжает действовать как обесцвечивающий фактор.
Сульфитацию сатурационного сока ведут обычно до слабой реакции на фенолфталеин (pH 8,5), а сироп в этом случае сульфитируют до нейтральной реакции на фенолфталеин, но щелочной на крезоловый красный, т. е. до pH 8.0.
После сульфитации сатурационный сок еще раз фильтруют.
Получение сернистого газа. Сернистый газ получается на сахарных заводах обычно путем сжигания серы во вращающихся сернистых печах (рис. 115).
Печь представляет собой чугунный горизонтальный цилиндр 1, переходящий по концам в усеченные конусы. Она вращается на роликах, делая 0,5 об/мин. Движение передается через, шестерню от электродвигателя с редуктором (на рисунке не показаны). Вдоль внутренних стенок цилиндра устроено шесть ребер, способствующих равномерному распределению и горению-расплавленной серы по всей внутренней поверхности барабана. Труба, отводящая газ, входит в корпус барабана на 1/3 его длины.. Получается газ для сульфитации, содержащей около 15% SО2, который из печи идет в охладитель 2 с двумя вертикальными перегородками, удлиняющими путь газа. На этом пути газ охлаждается водой, омывающей стенки охладителя и его перегородки. Воздух и полученный газ просасываются через печь и охладитель вентилятором, находящимся перед сульфитатором.
Сульфитатор устраивают оросительного типа (рис. 116). Он заполнен не соком, а сернистым газом. Сок же в виде дождя проходит сквозь несколько решеток. Внизу устроен гидравлический затвор для уходящего сульфитированного сока. В таком сульфитаторе просасываемый газ не встречает сопротивления столба сока. Поэтому тягу легко можно создать, устанавливая вентилятор после течи. Таким образом, сернистая печь работает под разрежением.
Еще лучше ставить вентилятор не после печи, а после сульфитатора. Тогда и сульфитатор работает под разрежением, а вентилятор делается уже эжектором, удаляющим воздух лишь с малым содержанием сернистого газа. Поэтому он почти не подвергается коррозии.
Для снижения щелочности сока II сатурации на 0,01% СаО требуется на 1000 ц свеклы 9,5 кг серы (при коэффициенте использования SО2 — 75%).