Содержание суспендированных веществ в сиропе с клеровкой
24-05-2017, 11:10
Сироп, предназначенный для получения сахара-песка, должен быть искристым, так как из мутного сиропа получается сахар пониженного качества.
Мутность сиропа обусловлена наличием в нем суспендированных веществ, среди которых могут присутствовать:
• частички СаСO3;
• частички кальциевых солей органических кислот, выпавших в осадок при выпаривании;
• частички скоагулированных ВМС;
• обломки накипи.
Наличие частичек СаСO3 в сиропе зависит от надежности фильтрации сока II сатурации и сиропа.
Наличие взвешенных веществ (мутность) в сиропе обусловлено как частичками взвешенных веществ, попадающими при фильтровании сока II сатурации (частички СаСO3), так и выпадением в осадок при сгущении сока на выпарной установке плохорастворимых солей кальция, а также коагуляцией ВМС.
Кроме того, в сиропе могут присутствовать и нерастворимые «черные частицы», например ржавчина из труб, ловушек и т. д., а также отколовшиеся частицы накипи.
Если же частицы мути не удалить из сиропа, то в процессе центрифугирования утфеля они будут задержаны в слое кристаллического сахара, что приведет к ухудшению его качества (повышению мутности растворов). Чтобы этого не происходило, взвешенные частицы перед поступлением сиропа в вакуум-аппараты должны быть удалены.
Считается, что сироп хорошего качества («искристый») должен содержать не более 30 мг/л сиропа взвешенных веществ. Именно из такого сиропа можно получить сахар хорошего качества.
Для фильтрования сиропа в сахарном производстве используются различные виды фильтрационного оборудования, в котором фильтрующей перегородкой являются:
• ткань;
• ткань с намытым слоем вспомогательного фильтрующего средства (кизельгур, перлит, карбонат кальция);
• металлическая сетка с отверстиями различного размера;
• керамический пористый материал.
Эффективность удаления мути из сиропа при помощи отдельных видов оборудования зависит, с одной стороны, от размера пор фильтрующей перегородки, т. е. какие частицы задерживаются при фильтровании и, с другой, от дисперсности, т. е. размера частиц мути, находящихся в сиропе.
Если размер частиц более 1 мкм (10в-4...10в-2 см), то речь идет о грубодисперсных системах (суспензии, порошки, взвеси).
Когда размер частиц меньше 1 мкм (<10в-6... 10в-4 см) или от 1 мкм до 1 нм (10в-4...10в-7 см), то такие системы относятся к высокодисперсным или коллоидным.
Грубодисперсные системы отличаются от высокодисперсных (коллоидных) тем, что частицы дисперсной фазы оседают в гравитационном поле, не проходят через бумажные фильтры и видимы в обычный микроскоп.
Частицы высокодисперсных систем проходят через обычные фильтры, но задерживаются ультрафильтрами, практически не оседают и не видимы в обычный микроскоп.
Характерным свойством высокодисперсных (коллоидных) систем является их опалесценция, т. е. свечение, наблюдаемое при освещении их сбоку.
В сиропе с выпарной установки содержатся как частицы с размером более 1 мкм, относящиеся к грубодисперсным системам (это частички осадка СаСО3 с размером 1...5мкм, частички осадка труднорастворимых солей кальция, выпадающие в осадок на выпарной станции (например, фосфаты кальция, лимонно-кислый кальция и т. д.) примерно того же размера), так и ВМС, относящиеся к высокодисперсным системам.
К ВМС сахарного сиропа можно отнести пектиновые вещества, декстран, часть красящих веществ и т. д. Указанные выше ВМС в сиропе и представляют основную часть высокодисперсной системы. Что же касается части коллоидной дисперсности (в обычном понимании с четким разделом фаз), то в сиропе последние содержатся в значительно меньшем количестве, чем ВМС, и в качестве их могут присутствовать окись кремния и оксид железа.
В сиропе в качестве частиц грубодисперсной системы могут присутствовать «черные частицы» ржавчины и обломки накипи. Размер этих частичек главным образом > 100 мкм.
По характеру структуры осадок клеровки отличается от осадка сиропа. Это, в первую очередь, обусловлено тем, что он состоит главным образом из веществ органического происхождения. Поэтому он и соответственно подвержен большему сжиманию и в большей степени затрудняет фильтрование, чем осадок сиропа.
Отличительной особенностью сиропа с клеровкой, как осветляемой суспензии путем фильтрования, является низкое содержание твердой фазы, не более 0,1 % к их массе, и высокая степень дисперсности осадка.
Процесс фильтрования можно проводить несколькими способами, например с образованием на поверхности фильтровальной перегородки осадка, состоящего из твердой фазы суспензии или вспомогательного фильтрующего материала, и фильтрацию с закупориванием пор перегородки твердой фазы.
При фильтровании суспензии с небольшой концентрацией, но высокой степени дисперсности примесей сначала происходит фильтрование с закупориванием пор осадком, затем оно переходит в фильтрование с образованием осадка. Фильтрование с закупориванием пор обычно имеет место при следующих условиях: относительно малых размерах частиц, малой концентрации твердой фазы в растворе и значительной вязкости фильтрата.
На основании анализа условий фильтрования установлено, что решающим фактором при переходе от фильтрования с закупориванием пор к фильтрованию с образованием осадка является отношение между скоростью фильтрования (со) и скоростью оседания твердых частиц (?ос). Для фильтрования с образованием слоя осадка должно соблюдаться условие ?/?ос 100, наблюдается переход к фильтрованию с забивкой пор и при ?/?ос > 1000 - к фильтрованию с постепенным закупориванием пор осадка.
Из приведенного анализа следует, что тип фильтрационного оборудования и технологические режимы его работы (перепад давления ДРпри работе на фильтрах или фактор разделения при работе на центрифугах) должны обеспечить соблюдение условия ?/?ос < 100.
Важнейшим фактором, определяющим производительность фильтрационного оборудования, является величина удельного сопротивления осадка. Эта величина обычно уменьшается с увеличением содержания твердой фазы в фильтруемой суспензии.
При этом для достаточно округлых твердых частиц уменьшение удельного сопротивления при изменении концентрации суспензии происходит плавно.
Для осадков же полидисперсных частиц неправильной формы (например, перлит) данная зависимость имеет резкий перелом при концентрации более 0,1%. Последнее связано со способностью таких частиц при повышенной концентрации твердой фазы к агрегированию.
Кроме того, удельное сопротивление осадка уменьшается с уменьшением размера частиц.
Из приведенного выше следует, что фильтрационная способность слоя осадка фильтрующего средства будет зависеть как от качества применяемого вспомогательного фильтрующего средства (в первую очередь, его гранулометрического состава), так и концентрации суспензии, применяемой для намыва слоя осадка.
Большое внимание на удельное сопротивление осадка оказывают коллоидные примеси. Так, при фильтровании (через слой мела, кизельгура, песка) растворов, содержащих коллоидные примеси, например мелассы, скорость фильтрования уменьшается более значительно, чем если объяснять это одним изменением вязкости при увеличении концентрации примесей.
Наиболее эффективным способом уменьшения удельного сопротивления осадка является добавление вспомогательных фильтрующих средств в процессе фильтрования через предварительно намытый слой осадка.
Получение прозрачного («искристого») сиропа в первую очередь зависит от правильного выбора средств фильтрования (фильтровальной перегородки и типа оборудования).
При выборе фильтрационного оборудования необходимо исходить как из размера частиц, содержащихся в сиропе, так и разделяющей способности фильтрующей перегородки. Исходя из этого и рассмотрим возможности различных видов фильтрующих перегородок.
Мутность сиропа обусловлена наличием в нем суспендированных веществ, среди которых могут присутствовать:
• частички СаСO3;
• частички кальциевых солей органических кислот, выпавших в осадок при выпаривании;
• частички скоагулированных ВМС;
• обломки накипи.
Наличие частичек СаСO3 в сиропе зависит от надежности фильтрации сока II сатурации и сиропа.
Наличие взвешенных веществ (мутность) в сиропе обусловлено как частичками взвешенных веществ, попадающими при фильтровании сока II сатурации (частички СаСO3), так и выпадением в осадок при сгущении сока на выпарной установке плохорастворимых солей кальция, а также коагуляцией ВМС.
Кроме того, в сиропе могут присутствовать и нерастворимые «черные частицы», например ржавчина из труб, ловушек и т. д., а также отколовшиеся частицы накипи.
Если же частицы мути не удалить из сиропа, то в процессе центрифугирования утфеля они будут задержаны в слое кристаллического сахара, что приведет к ухудшению его качества (повышению мутности растворов). Чтобы этого не происходило, взвешенные частицы перед поступлением сиропа в вакуум-аппараты должны быть удалены.
Считается, что сироп хорошего качества («искристый») должен содержать не более 30 мг/л сиропа взвешенных веществ. Именно из такого сиропа можно получить сахар хорошего качества.
Для фильтрования сиропа в сахарном производстве используются различные виды фильтрационного оборудования, в котором фильтрующей перегородкой являются:
• ткань;
• ткань с намытым слоем вспомогательного фильтрующего средства (кизельгур, перлит, карбонат кальция);
• металлическая сетка с отверстиями различного размера;
• керамический пористый материал.
Эффективность удаления мути из сиропа при помощи отдельных видов оборудования зависит, с одной стороны, от размера пор фильтрующей перегородки, т. е. какие частицы задерживаются при фильтровании и, с другой, от дисперсности, т. е. размера частиц мути, находящихся в сиропе.
Если размер частиц более 1 мкм (10в-4...10в-2 см), то речь идет о грубодисперсных системах (суспензии, порошки, взвеси).
Когда размер частиц меньше 1 мкм (<10в-6... 10в-4 см) или от 1 мкм до 1 нм (10в-4...10в-7 см), то такие системы относятся к высокодисперсным или коллоидным.
Грубодисперсные системы отличаются от высокодисперсных (коллоидных) тем, что частицы дисперсной фазы оседают в гравитационном поле, не проходят через бумажные фильтры и видимы в обычный микроскоп.
Частицы высокодисперсных систем проходят через обычные фильтры, но задерживаются ультрафильтрами, практически не оседают и не видимы в обычный микроскоп.
Характерным свойством высокодисперсных (коллоидных) систем является их опалесценция, т. е. свечение, наблюдаемое при освещении их сбоку.
В сиропе с выпарной установки содержатся как частицы с размером более 1 мкм, относящиеся к грубодисперсным системам (это частички осадка СаСО3 с размером 1...5мкм, частички осадка труднорастворимых солей кальция, выпадающие в осадок на выпарной станции (например, фосфаты кальция, лимонно-кислый кальция и т. д.) примерно того же размера), так и ВМС, относящиеся к высокодисперсным системам.
К ВМС сахарного сиропа можно отнести пектиновые вещества, декстран, часть красящих веществ и т. д. Указанные выше ВМС в сиропе и представляют основную часть высокодисперсной системы. Что же касается части коллоидной дисперсности (в обычном понимании с четким разделом фаз), то в сиропе последние содержатся в значительно меньшем количестве, чем ВМС, и в качестве их могут присутствовать окись кремния и оксид железа.
В сиропе в качестве частиц грубодисперсной системы могут присутствовать «черные частицы» ржавчины и обломки накипи. Размер этих частичек главным образом > 100 мкм.
По характеру структуры осадок клеровки отличается от осадка сиропа. Это, в первую очередь, обусловлено тем, что он состоит главным образом из веществ органического происхождения. Поэтому он и соответственно подвержен большему сжиманию и в большей степени затрудняет фильтрование, чем осадок сиропа.
Отличительной особенностью сиропа с клеровкой, как осветляемой суспензии путем фильтрования, является низкое содержание твердой фазы, не более 0,1 % к их массе, и высокая степень дисперсности осадка.
Процесс фильтрования можно проводить несколькими способами, например с образованием на поверхности фильтровальной перегородки осадка, состоящего из твердой фазы суспензии или вспомогательного фильтрующего материала, и фильтрацию с закупориванием пор перегородки твердой фазы.
При фильтровании суспензии с небольшой концентрацией, но высокой степени дисперсности примесей сначала происходит фильтрование с закупориванием пор осадком, затем оно переходит в фильтрование с образованием осадка. Фильтрование с закупориванием пор обычно имеет место при следующих условиях: относительно малых размерах частиц, малой концентрации твердой фазы в растворе и значительной вязкости фильтрата.
На основании анализа условий фильтрования установлено, что решающим фактором при переходе от фильтрования с закупориванием пор к фильтрованию с образованием осадка является отношение между скоростью фильтрования (со) и скоростью оседания твердых частиц (?ос). Для фильтрования с образованием слоя осадка должно соблюдаться условие ?/?ос 100, наблюдается переход к фильтрованию с забивкой пор и при ?/?ос > 1000 - к фильтрованию с постепенным закупориванием пор осадка.
Из приведенного анализа следует, что тип фильтрационного оборудования и технологические режимы его работы (перепад давления ДРпри работе на фильтрах или фактор разделения при работе на центрифугах) должны обеспечить соблюдение условия ?/?ос < 100.
Важнейшим фактором, определяющим производительность фильтрационного оборудования, является величина удельного сопротивления осадка. Эта величина обычно уменьшается с увеличением содержания твердой фазы в фильтруемой суспензии.
При этом для достаточно округлых твердых частиц уменьшение удельного сопротивления при изменении концентрации суспензии происходит плавно.
Для осадков же полидисперсных частиц неправильной формы (например, перлит) данная зависимость имеет резкий перелом при концентрации более 0,1%. Последнее связано со способностью таких частиц при повышенной концентрации твердой фазы к агрегированию.
Кроме того, удельное сопротивление осадка уменьшается с уменьшением размера частиц.
Из приведенного выше следует, что фильтрационная способность слоя осадка фильтрующего средства будет зависеть как от качества применяемого вспомогательного фильтрующего средства (в первую очередь, его гранулометрического состава), так и концентрации суспензии, применяемой для намыва слоя осадка.
Большое внимание на удельное сопротивление осадка оказывают коллоидные примеси. Так, при фильтровании (через слой мела, кизельгура, песка) растворов, содержащих коллоидные примеси, например мелассы, скорость фильтрования уменьшается более значительно, чем если объяснять это одним изменением вязкости при увеличении концентрации примесей.
Наиболее эффективным способом уменьшения удельного сопротивления осадка является добавление вспомогательных фильтрующих средств в процессе фильтрования через предварительно намытый слой осадка.
Получение прозрачного («искристого») сиропа в первую очередь зависит от правильного выбора средств фильтрования (фильтровальной перегородки и типа оборудования).
При выборе фильтрационного оборудования необходимо исходить как из размера частиц, содержащихся в сиропе, так и разделяющей способности фильтрующей перегородки. Исходя из этого и рассмотрим возможности различных видов фильтрующих перегородок.