Возврат частиц осадка (центров коагуляции) на ППД

9-05-2017, 19:45

Выше отмечалось, что осаждение ВМС на ППД происходит под действием иона Са++, который взаимодействует с диссоциированными карбоксильными группами.
Важной задачей ППД, наряду с улучшением качества очищенного сока, является укрупнение частиц осадка. Поэтому ППД должна быть проведена таким образом, чтобы, наряду с максимальным осаждением несахаров, получить их осадок по возможности в виде более крупных агрегатов.
Укрупнение выпадающих на ППД в осадок частиц достигается за счет применения рециркуляции (возврата) нефильтрованного сока I сатурации, сгущенной суспензии сока I или II сатурации.
Возвращаемые частицы нефильтрованного сока или сгущенной суспензии являются центрами коагуляции несахаров. При наличии достаточного количества таких центров коагуляции на ППД будут образовываться более крупные агрегаты, что важно затем для получения более крупных частиц осадка на I сатурации.
Обычно укрупнение частиц осадка на ППД при применении возврата объясняют за счет разного заряда взаимодействующих частиц. Коагулят ВМС с известью имеет отрицательный заряд. Взаимодействие этих частиц с положительно заряженными частицами СаСO3 и приводит к получению более крупных агрегатов.
Однако такое объяснение справедливо для частиц чистого карбоната кальция, которые действительно заряжены положительно. В действительности же в условиях сахарного производства частицы осадка нефильтрованного сока I сатурации и сгущенной суспензии, как установлено экспериментально, имеют отрицательный заряд.
Естественно частицы, несущие одинаковый заряд, в данном случае отрицательный, не могут агрегироваться за счет электростатических сил. Можно полагать, что агрегирование отрицательно заряженных частиц в этом случае происходит за счет Са(ОН)2.
Подтверждением такого объяснения могут служить следующие два момента. Так, при проведении ППД применяют количество извести несколько (на 20...30%) больше, чем оптимальное, т. е. необходимое для осаждения несахаров. То есть Са(ОН)2 играет важную роль в стабилизации агрегатов осадка сока I сатурации. В этом легко убедиться на таком опыте.
Возьмем промытый фильтрационный осадок после вакуум-фильтров и приготовим из него водную суспензию с таким же содержанием осадка, как и в нефильтрованном соке I сатурации. При отстаивании такой суспензии обнаружим, что скорость осаждения твердой фазы в ней значительно ниже, чем в нефильтрованном соке I сатурации, из которого был отделен осадок. Визуально видно, что при отстаивании частички суспензии из промытого осадка очень неоднородны по величине, отстой в течение длительного времени остается мутным. Если же суспензию в цилиндре перемешать и к ней добавить небольшое количество известкового молока, то практически сразу же увидим образование крупных хлопьев (за счет агрегирования мелких частиц осадка), которые быстро осаждаются с образованием прозрачной жидкости над осадком. Поскольку в суспензии промытого фильтрационного осадка сахароза отсутствует, то ее роль как пептизирующего и желирующего реагента исключена.
Разрушение агрегатов фильтрационного осадка при его промывке и затем последующее укрупнение частиц можно объяснить изменением степени диссоциации карбоксильных групп пектиновых и белковых веществ. При промывке осадка вследствие удаления ионов ОН- степень диссоциации СООН-групп снижается, а при добавлении Са(ОН)2, наоборот, повышается. Изменение степени диссоциации карбоксильных групп влияет на возможность взаимодействия их с ионами кальция. Чем больше диссоциировано карбоксильных групп отдельных частиц осадка, тем больше возможность взаимодействия их с ионами кальция, что, в свою очередь, создает более благоприятные условия для их соединения в агрегаты за счет мостиковых связей через ионы кальция.
Образованные за счет таких связей агрегаты обладают сравнительно небольшой прочностью. Подтверждением этого может служить разрушение их даже при небольшом механическом воздействии, например при перекачивании нефильтрованного сока I сатурации центробежными насосами.
Приведенные выше положения позволяют разобраться в сущности процесса активации сгущенной суспензии или фильтрационного осадка и роли его в процессе известково-углекислотной очистки.
Для повышения эффективности предложен ряд способов, в которых в качестве возврата рекомендовано использовать сгущенную суспензию сока II сатурации, обработанную известковым молоком (способ К. Вукова), или фильтрационный осадок, отделенный на вакуум-фильтрах или фильтр-прессах (способ Д. Моца и К. Заяца). Предложенные способы отличаются по эффективности.
Основной задачей возврата на преддефекацию является укрупнение частиц преддефекованного осадка, что способствует затем получению более крупных частиц осадка на I сатурации. Анализ указанных выше способов показывает, что добавление Са(ОН)2 к сгущенной суспензии сока II или I сатурации, то есть активации по первому способу, не приводит к укрупнению частиц осадка.
Дело в том, что частички чистого СаСО3, как установлено И. Вашатко и Р. Коном, имеют положительный максимальный заряд при щелочности 0,2...0,25% СаО, т. е. при величине рН 8...9. Возврат таких частиц на преддефекацию будет способствовать большей агломерации с отрицательно заряженными частицами коагулята пектинов и белковых веществ с получением более крупных и плотных частиц.
В случае же возврата активированной суспензии сока II сатурации величина рН ее будет выше, соответственно, величина положительного заряда частиц СаСО3 ниже, разность потенциалов агрегированных частиц меньше, что приведет к уменьшению размера агрегатов.
Подтверждением этого могут служить данные исследований ВНИИСП, согласно которым, при переработке свеклы ухудшенного качества возвращение активированной суспензии осадка сока II сатурации на преддефекацию ухудшает фильтрационные свойства сока I сатурации.
Принципиальное отличие этого способа от активации суспензии промытого фильтрационного осадка состоит в том, что в этом случае добавление Са(ОН)2 приводит к укрупнению частиц суспензии, возвращение которой на преддефекацию способствует получению более крупных агрегатов преддефекованного осадка, а затем и частиц осадка сока I сатурации.
Данный способ особенно эффективен при переработке свеклы пониженного качества. Как свидетельствует опыт работы сахарных заводов, применение данного способа позволяет улучшить фильтрационные свойства нефильтрованного сока I сатурации и снизить расход извести на очистку.
Эффективность возврата на ППД, наряду с рассмотренными выше факторами, зависит и от места его ввода в аппарат прогрессивной преддефекации. Относительно величины рН зоны ввода возврата нет единого мнения. Некоторые полагают, что при переработке свеклы низкого технологического качества возврат целесообразно направлять в зону с рН 8...9, а при очистке сока из нормальной свеклы - в диффузионный сок при рН 9...10.
Согласно ВНИИСП, величина рН ввода возврата зависит от чистоты диффузионного сока и может изменяться от 8 до 10,2.
Поскольку с возвратом вводятся центры коагуляции, то его следует вводить перед осаждением несахаров и таким образом, чтобы к этому моменту было достигнуто его хорошее перемешивание с диффузионным соком.
Конструкция горизонтальных преддефекаторов, состоящая из 6 или 8 секций, позволяет вводить возврат в одну из них, в которой поддерживается определенное значение величины рН или щелочности.
Плавное (прогрессивное) нарастание щелочности (рН) в преддефекаторе достигается при поддерживании в отдельных его секциях определенной величины рН.