Основная дефекация
26-05-2017, 20:15
Цель основной дефекации. Основная дефекация проводится сразу же за преддефекацией без промежуточного фильтрования. Различают холодную, теплую и горячую основною дефекацию, т. е. обработку сока известковым молоком при температуре соответственно ниже 50, 50—60 и 85—90° С.
На преддефекации полностью заканчиваются реакции нейтрализации диффузионного сока, коагуляции и осаждения коллоидных веществ, а также реакции осаждения большей части анионов фосфорной, щавелевой, уксусной, лимонной, оксилимонной, яблочной, винной кислот и катионов солей магния, алюминия, железа. Но реакции разложения ряда органических несахаров, содержащихся в диффузионном соке, из-за недостаточной концентрации гидроксильных ионов только начинаются, и для их завершения требуются длительное время, высокие значения pH и температуры.
Если реакции разложения не будут завершены в сокоочистительном отделении, то, продолжаясь на следующих стадиях технологической схемы, они будут снижать качество сиропа и сахара. Главной задачей основной дефекации является разложение амидов кислот, солей аммония, пектина, редуцирующих веществ, омыление жиров, доосаждение анионов кислот, а также создание избытка извести, необходимой для получения достаточного количества СаСО3 на I сатурации.
Химические реакции. Разложение органических несахаров диффузионного сока на основной дефекации происходит под действием высокой концентрации гидроксильных ионов извести.
Соли аммония, например NH4Cl, при разложении выделяют аммиак, а в растворе остается эквивалентная масса солей кальция:
Разложение амидов кислот (аспарагина, глутамина, оксаминовой кислоты) идет по схеме:
Аналогичная реакция идет и с глутамином, только он гидролизуется с большей скоростью, чем аспарагин.
Оксаминовая кислота разлагается очень медленно с выделением аммиака и кальциевой соли щавелевой кислоты (оксалат кальция), выпадающей в осадок:
На основной дефекации разложение оксаминовой кислоты не заканчивается и продолжается в выпарной установке с выделением осадка щавелево-кальциевой соли на поверхности нагрева.
Редуцирующие сахара в сильно щелочной среде разрушаются довольно быстро, образуя молочную, муравьиную, уксусную, изосахариновую и другие кислоты.
Часть продуктов распада редуцирующих сахаров и аминосоединений расходуется на образование различных красящих веществ Интенсивность этих реакций зависит от щелочности сока: чем выше щелочность, тем меньше образуется красящих веществ из одного и того же количества исходных реагентов.
Жиры свеклы в щелочной среде омыляются (происходит их гидролиз), образуя глицерин и нерастворимые кальциевые соли высших карбоновых кислот (мыла).
При коротком контакте с известью пектин, как кислота, образует легко отфильтровываемый осадок пектина кальция и неразложившегося пектина. А при длительном действии извести, характерном для основной дефекации, пектин разлагается с образованием метилового спирта, уксусной и пектиновой (полигалактуроновой) кислот. Метиловый спирт при выпаривании сока улетучивается, уксусная кислота остается в растворе в виде уксуснокальциевой соли, а пектовая кислота дает слизистый трудно отфильтровываемый осадок пектата кальция.
Белки под действием извести частично расщепляются, образуя смесь растворимых полипептидов — веществ с более короткой, чем у белков, цепью и имеющих больше концевых аминных групп.
Следовательно, на основной дефекации известь отрицательно действует на осадок белков, пектиновых и других высокомолекулярных и коллоидных веществ, в результате чего снижается качество очищенного сока, так как несахара, перешедшие в раствор, образуют трудно отфильтровываемые соли кальция и участвуют в образовании красящих веществ.
Почти все органические кислоты, образовавшиеся в процессе щелочного разложения редуцирующих сахаров, а также некоторые аминокислоты и амиды дают с известью растворимые соли кальция, которые можно представить общим символом СаА2, где А — анион кислоты. С этими солями в растворе находится до 60 % СаО к массе редуцирующих сахаров.
Следовательно, чем больше в диффузионном соке редуцирующих сахаров, тем выше в дефекованном соке будет концентрация растворимых солей кальция.
Дефекованный сок имеет высокую щелочность, обусловленную присутствием растворенных Са(ОН)2, а также КОН и NaOH, содержит сахарозу, растворимые соли вида СаА2 и нерастворившиеся Са(ОН)2 и соли щавелевой, фосфорной и других кислот (условно обозначенные Сах2), коагулят белковых, пектиновых веществ и сапонина. Состав такого сока можно представить схемой
Проведение основной дефекации. На основной дефекации добавляется такое количество известкового молока плотностью 1,19—1,20, чтобы по СаО оно было эквивалентно 100—120 % массы несахаров диффузионного сока, т. е. примерно 3% СаО к массе свеклы.
Основную дефекацию проводят в дефекаторе (рис. 46), представляющем собой вертикальный корпус 1 с лопастной мешалкой 4 на валу, мешалкой 5 для взмучивания осадка и контрлопастями 3. Сок поступает в аппарат снизу вместе с известковым молоком, масса которого регулируется дозатором пропорционально массе сока, и удаляется через верхний патрубок, прикрытый переливным карманом 2. Длительность основной дефекации регулируется изменением уровня сока в аппарате.
Периодически дефекатор освобождается от осадка через нижний патрубок.
Осадок направляется в преддефекатор.
Основная дефекация диффузионного сока тесно связан а с процессом I сатурации, поэтому для обеспечения устойчивой работы сатураторов в дефекованном соке автоматически поддерживается постоянная концентрация извести.
Температуру, длительность основной дефекации и дозировку известкового молока периодически определяют сотрудники заводской лаборатории в зависимости от качества перерабатываемой свеклы с таким условием, чтобы на дефекации достигалось наиболее полное разложение несахаров.
При переработке порченой (подгнившей, подмороженной, подвяленной) свеклы основная дефекация может оказывать вредное влияние на седиментационные свойства сока I сатурации (уменьшается скорость отстаивания и фильтрования соков). В этом случае процесс дефекации выключают из схемы очистки и преддефекованный сок по обводному трубопроводу сразу направляется на I сатурацию, куда добавляется необходимое количество известкового молока, а на преддефекацию возвращается максимально возможное количество сока или сгущенной суспензии сока I сатурации и добавляется известковое молоко.
Выключение процесса основной дефекации из схемы очистки приводит к значительному повышению цветности сока, поэтому данный способ применяется только тогда, когда введение формалина в диффузионный аппарат, увеличение массы извести на очистку и возвращаемого на преддефекацию нефильтрованного сока I сатурации и другие операции не дают положительных результатов.
Если на сахарном заводе имеется многовариантная (универсальная) схема очистки диффузионного сока, то порченая свекла перерабатывается по способу с горячей преддефекосатурацией.
На преддефекации полностью заканчиваются реакции нейтрализации диффузионного сока, коагуляции и осаждения коллоидных веществ, а также реакции осаждения большей части анионов фосфорной, щавелевой, уксусной, лимонной, оксилимонной, яблочной, винной кислот и катионов солей магния, алюминия, железа. Но реакции разложения ряда органических несахаров, содержащихся в диффузионном соке, из-за недостаточной концентрации гидроксильных ионов только начинаются, и для их завершения требуются длительное время, высокие значения pH и температуры.
Если реакции разложения не будут завершены в сокоочистительном отделении, то, продолжаясь на следующих стадиях технологической схемы, они будут снижать качество сиропа и сахара. Главной задачей основной дефекации является разложение амидов кислот, солей аммония, пектина, редуцирующих веществ, омыление жиров, доосаждение анионов кислот, а также создание избытка извести, необходимой для получения достаточного количества СаСО3 на I сатурации.
Химические реакции. Разложение органических несахаров диффузионного сока на основной дефекации происходит под действием высокой концентрации гидроксильных ионов извести.
Соли аммония, например NH4Cl, при разложении выделяют аммиак, а в растворе остается эквивалентная масса солей кальция:
Разложение амидов кислот (аспарагина, глутамина, оксаминовой кислоты) идет по схеме:
Аналогичная реакция идет и с глутамином, только он гидролизуется с большей скоростью, чем аспарагин.
Оксаминовая кислота разлагается очень медленно с выделением аммиака и кальциевой соли щавелевой кислоты (оксалат кальция), выпадающей в осадок:
На основной дефекации разложение оксаминовой кислоты не заканчивается и продолжается в выпарной установке с выделением осадка щавелево-кальциевой соли на поверхности нагрева.
Редуцирующие сахара в сильно щелочной среде разрушаются довольно быстро, образуя молочную, муравьиную, уксусную, изосахариновую и другие кислоты.
Часть продуктов распада редуцирующих сахаров и аминосоединений расходуется на образование различных красящих веществ Интенсивность этих реакций зависит от щелочности сока: чем выше щелочность, тем меньше образуется красящих веществ из одного и того же количества исходных реагентов.
Жиры свеклы в щелочной среде омыляются (происходит их гидролиз), образуя глицерин и нерастворимые кальциевые соли высших карбоновых кислот (мыла).
При коротком контакте с известью пектин, как кислота, образует легко отфильтровываемый осадок пектина кальция и неразложившегося пектина. А при длительном действии извести, характерном для основной дефекации, пектин разлагается с образованием метилового спирта, уксусной и пектиновой (полигалактуроновой) кислот. Метиловый спирт при выпаривании сока улетучивается, уксусная кислота остается в растворе в виде уксуснокальциевой соли, а пектовая кислота дает слизистый трудно отфильтровываемый осадок пектата кальция.
Белки под действием извести частично расщепляются, образуя смесь растворимых полипептидов — веществ с более короткой, чем у белков, цепью и имеющих больше концевых аминных групп.
Следовательно, на основной дефекации известь отрицательно действует на осадок белков, пектиновых и других высокомолекулярных и коллоидных веществ, в результате чего снижается качество очищенного сока, так как несахара, перешедшие в раствор, образуют трудно отфильтровываемые соли кальция и участвуют в образовании красящих веществ.
Почти все органические кислоты, образовавшиеся в процессе щелочного разложения редуцирующих сахаров, а также некоторые аминокислоты и амиды дают с известью растворимые соли кальция, которые можно представить общим символом СаА2, где А — анион кислоты. С этими солями в растворе находится до 60 % СаО к массе редуцирующих сахаров.
Следовательно, чем больше в диффузионном соке редуцирующих сахаров, тем выше в дефекованном соке будет концентрация растворимых солей кальция.
Дефекованный сок имеет высокую щелочность, обусловленную присутствием растворенных Са(ОН)2, а также КОН и NaOH, содержит сахарозу, растворимые соли вида СаА2 и нерастворившиеся Са(ОН)2 и соли щавелевой, фосфорной и других кислот (условно обозначенные Сах2), коагулят белковых, пектиновых веществ и сапонина. Состав такого сока можно представить схемой
Проведение основной дефекации. На основной дефекации добавляется такое количество известкового молока плотностью 1,19—1,20, чтобы по СаО оно было эквивалентно 100—120 % массы несахаров диффузионного сока, т. е. примерно 3% СаО к массе свеклы.
Основную дефекацию проводят в дефекаторе (рис. 46), представляющем собой вертикальный корпус 1 с лопастной мешалкой 4 на валу, мешалкой 5 для взмучивания осадка и контрлопастями 3. Сок поступает в аппарат снизу вместе с известковым молоком, масса которого регулируется дозатором пропорционально массе сока, и удаляется через верхний патрубок, прикрытый переливным карманом 2. Длительность основной дефекации регулируется изменением уровня сока в аппарате.
Периодически дефекатор освобождается от осадка через нижний патрубок.
Осадок направляется в преддефекатор.
Основная дефекация диффузионного сока тесно связан а с процессом I сатурации, поэтому для обеспечения устойчивой работы сатураторов в дефекованном соке автоматически поддерживается постоянная концентрация извести.
Температуру, длительность основной дефекации и дозировку известкового молока периодически определяют сотрудники заводской лаборатории в зависимости от качества перерабатываемой свеклы с таким условием, чтобы на дефекации достигалось наиболее полное разложение несахаров.
При переработке порченой (подгнившей, подмороженной, подвяленной) свеклы основная дефекация может оказывать вредное влияние на седиментационные свойства сока I сатурации (уменьшается скорость отстаивания и фильтрования соков). В этом случае процесс дефекации выключают из схемы очистки и преддефекованный сок по обводному трубопроводу сразу направляется на I сатурацию, куда добавляется необходимое количество известкового молока, а на преддефекацию возвращается максимально возможное количество сока или сгущенной суспензии сока I сатурации и добавляется известковое молоко.
Выключение процесса основной дефекации из схемы очистки приводит к значительному повышению цветности сока, поэтому данный способ применяется только тогда, когда введение формалина в диффузионный аппарат, увеличение массы извести на очистку и возвращаемого на преддефекацию нефильтрованного сока I сатурации и другие операции не дают положительных результатов.
Если на сахарном заводе имеется многовариантная (универсальная) схема очистки диффузионного сока, то порченая свекла перерабатывается по способу с горячей преддефекосатурацией.