II сатурация сока
28-05-2017, 23:36
Цель II сатурации. Повторную обработку сока диоксидом углерода проводят для того, чтобы перевести оставшиеся после I сатурации свободные гидроксиды кальция, калия и натрия в углекислые соли, и вывести в осадок кальций, связанный с органическими кислотами и комплексами. Неполное удаление из сока кальциевых солей и гидроксидов кальция, калия и натрия приводит к быстрому образованию накипи на поверхностях теплообмена выпарной установки и к увеличению потерь сахарозы.
На 1 сатурации в соке оставляют избыток извести, для того чтобы избежать перехода в раствор уже осажденных коллоидных частиц и солей кальция, а на II сатурации такого препятствия для полного удаления извести нет, так как все осадки, выпавшие на I сатурации, уже отфильтрованы.
Химические реакции. На II сатурации при контакте оставшейся в соке I сатурации извести с диоксидом углерода происходит образование СаСО3, т. е. осаждение свободного гидроксида кальция и связанное с этим понижение титруемой щелочности сока. После осаждения гидроксида кальция; угольная кислота реагирует с КОН и NaOH, превращая их в карбонаты:
При этом титруемая щелочность (по фенолфталеину) продолжает снижаться до оптимальной величины 0,02—0,03 % СаО (pH 9,2—9,3). Образовавшиеся карбонаты калия и натрии называют осаждающим реактивом, который реагирует с растворимыми солями кальция (СаА2), в результате чего происходит осаждение карбоната кальция
Данная реакция имеет важное значение для II сатурации, так как способствует снижению в соке концентрации растворимых солей кальция, что и является главной ее целью.
В хорошо отсатурированном соке II сатурации не должно оставаться свободного гидроксида кальция. Если же после превращения Са(ОН)2, КОН и NaOH в СаСО3, К2СО3 и Na2CО3 продолжать сатурацию, то сок окажется пересатурированиым, т. е. в нем повысится содержание растворимых солей кальция, которые появляются в результате превращения нерастворимого карбоната кальция в слабо растворимый бикарбонат и осаждающего реактива (карбонаты калия и натрия) — в бикарбонаты, которые не реагируют с растворимыми солями кальция:
Оптимальная щелочность. При правильно проведенной II сатурации щелочность сока обусловлена только присутствием в нем карбонатов щелочных металлов (К2СО3, Na2СО3) и небольшого количества СаСО3. В этих условиях в соке остается минимальное количество солей кальция. Такая щелочность сока II сатурации, соответствующая наиболее низкому практически достижимому содержанию солей кальция в растворе, называется оптимальной щелочностью.
Если солей кальция в соке оказывается больше, чем при оптимальной щелочности, так как осаждение их не закончено, то сок недосатурирован. Если щелочность ниже оптимальной (сок пересатурирован), то концентрация солей кальция также будет больше, потому что карбонат кальция (СаСО3) превращается в частично растворимый бикарбонат [Са(НСО3)2].
В зависимости от состава несахаров и качества перерабатываемой свеклы величина оптимальной щелочности колеблется в интервале 0,01—0.02% СаО. Оптимальная щелочность определяется в заводской лаборатории сатурированием 1 л сока I сатурации при 90 °С. Отбираемые (по 100 мл) с различной щелочностью образцы фильтруют и в интервале щелочности 0,04—0,005% СаО определяют их щелочность и содержание в них солей кальция. Минимальному содержанию солей кальция соответствует и оптимальная щелочность. Сравнивая действительное содержание солей кальция в соке II сатурации с этой контрольной величиной, оценивают качество очистки сока после II сатурации.
Проведение II сатурации. Образующийся на II сатурации (при пересатурировании) бикарбонат кальция, попадая в выпарную установку, разлагается под действием высокой температуры с выделением СаСО3 и СО2, которые способствуют образованию на поверхностях нагрева плотного осадка (накипи), снижающего коэффициент теплопередачи и производительность выпарной установки. Во избежание этого сок перед II сатурацией обычно нагревается до кипения (102°С). Однако сохранить такую высокую температуру не удается, так как при продувании газа сок охлаждается до 93—95°С, т. е. II сатурация фактически проходит при температуре ниже температуры кипения сока. Учитывая это, на ряде сахарных заводов в целях экономии тепла сок перед II сатурацией нагревают только до 85—90 °С. Понижение температуры практически не увеличивает растворимости бикарбоната кальция.
Для II сатурации применяется такой же решетчатый сатуратор, как и для I сатурации, но с меньшим объемом надсокового пространства, так как пенится сок на II сатурации незначительно.
Уровень сока в аппарате II сатурации поддерживается на высоте примерно 3,4 м. Коэффициент использования СО2 в нем не превышает 50%, что обусловлено более низкой щелочностью среды. Оптимальная продолжительность II сатурации принята 10 мин.
В соке II сатурации растворено небольшое количество карбонатов калия и натрия, солей кальция, сахароза, а в осадке находятся СаСО3 и адсорбированные несахара.
Схема распределения веществ в растворе и в осадке приведена ниже.
На 1 сатурации в соке оставляют избыток извести, для того чтобы избежать перехода в раствор уже осажденных коллоидных частиц и солей кальция, а на II сатурации такого препятствия для полного удаления извести нет, так как все осадки, выпавшие на I сатурации, уже отфильтрованы.
Химические реакции. На II сатурации при контакте оставшейся в соке I сатурации извести с диоксидом углерода происходит образование СаСО3, т. е. осаждение свободного гидроксида кальция и связанное с этим понижение титруемой щелочности сока. После осаждения гидроксида кальция; угольная кислота реагирует с КОН и NaOH, превращая их в карбонаты:
При этом титруемая щелочность (по фенолфталеину) продолжает снижаться до оптимальной величины 0,02—0,03 % СаО (pH 9,2—9,3). Образовавшиеся карбонаты калия и натрии называют осаждающим реактивом, который реагирует с растворимыми солями кальция (СаА2), в результате чего происходит осаждение карбоната кальция
Данная реакция имеет важное значение для II сатурации, так как способствует снижению в соке концентрации растворимых солей кальция, что и является главной ее целью.
В хорошо отсатурированном соке II сатурации не должно оставаться свободного гидроксида кальция. Если же после превращения Са(ОН)2, КОН и NaOH в СаСО3, К2СО3 и Na2CО3 продолжать сатурацию, то сок окажется пересатурированиым, т. е. в нем повысится содержание растворимых солей кальция, которые появляются в результате превращения нерастворимого карбоната кальция в слабо растворимый бикарбонат и осаждающего реактива (карбонаты калия и натрия) — в бикарбонаты, которые не реагируют с растворимыми солями кальция:
Оптимальная щелочность. При правильно проведенной II сатурации щелочность сока обусловлена только присутствием в нем карбонатов щелочных металлов (К2СО3, Na2СО3) и небольшого количества СаСО3. В этих условиях в соке остается минимальное количество солей кальция. Такая щелочность сока II сатурации, соответствующая наиболее низкому практически достижимому содержанию солей кальция в растворе, называется оптимальной щелочностью.
Если солей кальция в соке оказывается больше, чем при оптимальной щелочности, так как осаждение их не закончено, то сок недосатурирован. Если щелочность ниже оптимальной (сок пересатурирован), то концентрация солей кальция также будет больше, потому что карбонат кальция (СаСО3) превращается в частично растворимый бикарбонат [Са(НСО3)2].
В зависимости от состава несахаров и качества перерабатываемой свеклы величина оптимальной щелочности колеблется в интервале 0,01—0.02% СаО. Оптимальная щелочность определяется в заводской лаборатории сатурированием 1 л сока I сатурации при 90 °С. Отбираемые (по 100 мл) с различной щелочностью образцы фильтруют и в интервале щелочности 0,04—0,005% СаО определяют их щелочность и содержание в них солей кальция. Минимальному содержанию солей кальция соответствует и оптимальная щелочность. Сравнивая действительное содержание солей кальция в соке II сатурации с этой контрольной величиной, оценивают качество очистки сока после II сатурации.
Проведение II сатурации. Образующийся на II сатурации (при пересатурировании) бикарбонат кальция, попадая в выпарную установку, разлагается под действием высокой температуры с выделением СаСО3 и СО2, которые способствуют образованию на поверхностях нагрева плотного осадка (накипи), снижающего коэффициент теплопередачи и производительность выпарной установки. Во избежание этого сок перед II сатурацией обычно нагревается до кипения (102°С). Однако сохранить такую высокую температуру не удается, так как при продувании газа сок охлаждается до 93—95°С, т. е. II сатурация фактически проходит при температуре ниже температуры кипения сока. Учитывая это, на ряде сахарных заводов в целях экономии тепла сок перед II сатурацией нагревают только до 85—90 °С. Понижение температуры практически не увеличивает растворимости бикарбоната кальция.
Для II сатурации применяется такой же решетчатый сатуратор, как и для I сатурации, но с меньшим объемом надсокового пространства, так как пенится сок на II сатурации незначительно.
Уровень сока в аппарате II сатурации поддерживается на высоте примерно 3,4 м. Коэффициент использования СО2 в нем не превышает 50%, что обусловлено более низкой щелочностью среды. Оптимальная продолжительность II сатурации принята 10 мин.
В соке II сатурации растворено небольшое количество карбонатов калия и натрия, солей кальция, сахароза, а в осадке находятся СаСО3 и адсорбированные несахара.
Схема распределения веществ в растворе и в осадке приведена ниже.