Способ очистки сахаросодержащего раствора

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9 А 1303 БРЕТЕ еголятакове % 30 - кти- ром ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Журавлева 3, ДГончарова К, П. и др,Опыт очистки сока на Отрадинском сахарном заводе, - Научн,-техн, реферативныйсб. Сахарная промышленность. ЦНИИТЭИПищепром, 1976, вып, 3, с, 14-15,Шелухина Н. П., Кощиева Г, В. Ионообменные свойства свекловичного жома. - Сахарная промышленность, 1984, М 8, с,27-.28.(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ САХАРСОДЕРЖАЩЕГО РАСТВОРА Изобретение относится к технологии очистки сахарсодержащих растворов и может быть использовано для совершенствования очистки соков, сиропа и клеровки сахарного производства.Известен способ очистки сахарсодержащего раствора при помощи катионита КУх 2.Однако использование катионита не обеспечивает требуемое качество очистки, а также приводит к удорожанию процесса,Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки сахарсодержащего раствора, предусматривающий контактирование его с ионообменным материалом на основе свекловичною жома в количестве 7- 10% к массе раствора при 60-80 С в течение 30-40 мин./ 1 (57) Изобретение относится к технологии очистки сахарсодержащих растворов и может быть использовано для совершенствования очистки соков, сиропа и клеровки сахарного производства. Целью .изобретения является повышение качества очищенного раствора и удешевление процесса, Способ предусматривает контактирование очищаемого сахарсодержащего раствора с ионообменником на.основе свекловичного жома. Жом перед контактированием выдерживают в течение 11-13 ч в 0,1 - 0,3 н, спиртовом растворе щелочи, а затем смешивают с 0,3-1,0 н, водным раствором соляной кислоты в течение.30 - 40 мин и промывают водой, Ионообменник; содержащий пектовую кислоту, берут в количестве 7 - 10% к массе 3 очищаемого раствора, который контактируют с ним при 60 - 80 С в течение 30-40 мин. Недостатком известного способа яв ется необходимость использования бо шого количества дорогостоящ формальдегида и концентрированной со ной кислоты, корродирующей аппарату снижающей качество очистки,Цель изобретения - повышение кач ва очищаемого раствора и удешевле процесса,Указанная цель достигается тем, что гласно способу очистки сахарсодержащ раствора, предусматривающему его контирование с ионообменником на о свекловичного жома в количестве 7-10 массе раствора при 60-80 ОС в течение 40 мин, свекловичный жом перед конта рованием с сахарсодержащим раство выдерживают в течение 11-13 ч в 0,1-0спиртовом растворе щелочи, после чего смешивают с 0,3-1,0 н, водным раствором соляной кислоты, перемешивают в течение 30-40 мин и промывают водой.Способ осуществляют следующим образом,Сахарсодержащий раствор, в качестве которого используют сульфитированный сок, сироп или клеровку свеклосахарного 10 производства, контактируют с ионообменником, полученным на основе свекловичного жома, в течение 30 - 40.мин при 60 - 80 С,Ионообменник берут в количестве 7-10 кмассе раствора. 15 Перед контактированием сахарсодержащего раствора и жома последний выдерживают в течение 11 - 13 ч вначале в 0,1-0,3 н. спиртовом растворе щелочи, после чего 20 25 смешивают с 0,3-1,0 н. водным раствором соляной кислоты, перемешивают в течение 30 - 40 мин и промывают водой.Сущность указанной обработки жома состоит в следующем, Свекловичный жом содержит до 30 пектиновых веществ к массе сухих веществ, сообщающих ему ионообменные свойства вследствие наличия свободных карбоксильных групп ( - СООН)СООН СООО СН Соси 30 о л/ ом ОН ОН 35 Однако ионообменные свойствасвекловичного жома невелики ввиду того, что часть карбоксильных групп пектина ( 40 О) этирифицирована метиловым спиртом ( - СООСНз) и не участвует в ионном 40 обмене; не участвуют также в ионном обмене нейтрализованные металлом карбоксильные группы -СООМ). Кроме того,пектиновые вещества, находящиеся вжоме,растворимы в виде и способны вымываться из него при ионообменных процессах, Следовательно, чтобы свекловичный жом можно было испольэовать в качестве ионообменника, нужно находящиеся в нем пектиновые. вещества перевести в нераст воримую форму и "освободить" карбоксильные группы. Увеличение ионообменной способности, а также нерастворимость получаемого ионообменника достигаются последовательной обработкой свекловичного 55 жома 0,1-0,3 н. спиртовом раствором щелочи и 0,3-1;0 н. водным раствором соляной кислоты, В процессе обработки жома щелочью 0,1-0,3 н, ИаОН в 80-ном спирте) и ри комнатной температуре происходи г омыление этерифицированных групп пектина и перевод всех карбоксильных групп в солевую форму - пектат.см"- н. сооч Соо, сто соо О ОЦ ЦО 0он он он он онОбработка жома щелочью в виде 0,1-0,3 н. спиртового раствора производится для того, чтобы не вымыть иэ жома пектиновые вещества при их щелочном омылении, так как натриевые, калиевые и аммониевые соли пектиновых веществ растворимы в воде, но нерастворимы в органических растворителях, В качестве спиртов могут быть использованы этиловый, а также метиловый или изопропиловый,При последующей обработке кислотой пектат, нерастворимый в спирте, переходлит в нерастворимую в воде пектовую кислоту, соо00011 ОООН СООМ О ои он он он После обработки щелочью и кислотой и промывки жом приобретает свойства, которые позволяют использовать его в качестве ионообменника, Обменная емкость его повышается вследствие перевода, всех карбоксильных групп (как -СООМ, так и -СООСНз). в свободную форму, Нерастворимость в воде достигается превращением пектиновых веществ в пектовую кислоту. Полученный ионообменник представляет собой твердое практически нерастворимое в воде вещество органического происхождения,. являющееся высокомолекулярным соединением с пространственной структурой, Конкретно ионит можно считать гетерополисахаридом, который на надмолекулярном уровне представляет собой природный полимер целлюлозы, гемицеллюлозы и пектовой кислоты, Так как ионообменные свойства этого продукта обеспечиваются наличием пектовой кислоты по типу ионогенных групп, он является поликислотой или катионитом. При этом содержание поликислоты достигает 20-25 от веса ионообменника. СОО ООН о 25По степени ионизации полученный ионообменник относится к слабокислотным катионитам, так как содержит слабодиссоциированные карбоксильные группы (-СООН). Он обладает способностью к обмену катионов (в том числе и Н- ионов) своих ионогенных групп - СООН и - ОН на катиониты растворенных солей; СбОНс,о"О / , С 2- -э-О ЧОН ОНОбменная емкость катионита колеблется в. пределах 3-5 мг-экв/г в зависимости от рН, температуры и длительности контакта с очищаемым сахарсодержащим раствором. Так как катионит относится к слабокислотному типу, максимальная обменная емкость его проявляется в щелочной среде, в которой степень диссоциации карбоксильных групп выше, чем в нейтральной среде. Оптимальная длительность контакта ионита с раствором 24 ч. Оптимальная температура сорбции 18 - 20 С. Обменная емкость ионита, полученного по предлагаемому способу, зависит также от типа катионита растворенной соли, находящейся в контакте с ионитом. Так, обменная емкость этого катионита по ионам свинца может достигать 7-8 мгэкв/г, что согласуется с данными об избирательности пектинсодеркащих материалов по отношению к поливалентным, особенно тяжелым, металлам.При использовании полученного ионообменника поглощение ионов из растворов сопровождается строго эквивалентным вытеснением подвижных ионов катионита,При этом отпадает необходимость использования для умягчения соков в свеклосахарном производстве растворов соды, являющихся сильным мелассообразователем.Предлагаемый ионообменный материал может быть подвергнут регенерации, как и любые другие карбоксильные катиониты, действием 5%-ных растворов кислот согласно реакцииРСОО - Н РСООН, где Р - остаток пектина. Он нетоксичен и устойчив к щелочно-земельным основаниям и особенно к кислотам. Разложение ионообменника по гликозидным связям может происходить лишь при длительном его кипячениис растворами серной кислоты.Пример 1,100 гсвекловичногожома измельчают до величины частиц 3 мм, заливают 1000 мл 0,2 н. КОН в 80%-ном изопропиловом спирте и выдерживают 12 ч прикомнатной температуре. Затем раствор сли 5 вают, смешивают жом с 1000 мл 0,5 н. Н 2304 и перемешивают в течение 30 мин, Кислоту отфильтровывают и тщательно промы- .вают жом дистиллированной водой. Спиртпосле нейтрализации регенерируют.10 Получают ионообменник, представляющий собой частицы серого цвета и имеющийстатическую обменную емкость по 0,1 н,СаС 2 3,0 мг-экв/г и по 0,1 н. СНзСООИа 5,0мг-экв/г. Набухаемость ионообменника15 300%, термостойкость 120 С, рК 5,9.Полученный ионообменник в калиевойформе используют для очистки сахарсодержащего раствора, Сульфитированный сокдо очистки имел показатели: рН 8,8; Дб20 86,5%; РВ 0,077% к массе сухих веществ;содержание солей кальция.0,310% к массесухих веществ К 100 мл сульфитированногосока добавляют 8 г ионообменника и вь 1 держивают при.70 С при перемешивании в те 25 чение 40 мин, Затем сок отделяют от осадкаи анализируют, Получают сок с рН 8,4; Дб86,6%; РВ 0,074% к массе СВ. Содержаниесолей кальция 0,061% к массе СВ (степеньумягчения 80,2%).30 Одновременно получают ионообменникиз жома того же качества,100 г свекловичного жома заливают 500 .мл формалина, 150 мл концентрированной .НС и выдерживают полученную смесь при35 комнатной температуре 72 ч. После этогополученный продукт отмывают водой и обрабатывают 2 ч также при комнатной температуре 5%-ным ИНз (соотношениекомпонентов 1:10) в течение 2 ч. Затем ионо 40 обменник промывают водой,К 100 мл сульфитированного сока с содержанием сухих веществ 10,0%, рН 9,32,доброкачественностью 85,6% прибавляют8,5 г полученного ионита в Иа-форме и про 45 изводят контактирование при 60 С и перемешивании в течение 40 мин, Затем сокотделяют от остатка фильтрованием, Очищенный сок имеет рН 9,27.; Дб 86;2%, степень умягчения 70%.50 П р и м е р 2, 100 г свекловичного жомаизмельчают до размера частиц 2 мм, заливают 1000 мл 0,1 н. ИаОН в 70%-ном изопропиловом спирте и выдерживают 12 ч прикомнатной температуре. Раствор сливают,смешивают жом с 1000 мл 0,3 н. НО и перемешивают в течение 30 мин. Массу отфильтровывают и промывают жом водой.Получают ионообменник с теми же показателями, что и в примере 1, но в И а-форме. Его использ.уют для очистки сульфитированного сока того же качества. К 100 мл сока прибавляют 8 г ионообменникаи выдерживают при 70 С, перемешивая, 40 мин и анализируют. Получают сок с рН 8,4; Дб 86,6%; РВ 0,074% к массе СВ, степень умягчения сока составляет 80,2%.П р и м е р 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но используют 0,3 н. раствор МаОН в 60%-ном изопропиловом спирте, контактируют жом с этим раствором 12 ч при комнатной температуре. Затем жом смешивают с 1,0 н. НО в виде водного раствора и перемешивают 30 мин. Получают ионообменник с теми же показателями, что . и в примере 1, При оцистке сульфитированного сока того же качества, что и в примере 1 (рН 8,8, содержание солей Са+0,310% к массе СВ) получают сок с показателями: рН 8,4; Дб 86,7%, РВ 0,075% к массе СВ, степень умягчения сока составляет 80,1%.П р и м е р 4. Способ осуществляют аналогично предыдущему примеру, но используют для получения ионообменникэ запредельные значения концентраций растворов. 100 г свекловичного жома измельцают до размеров 3 мм и заливают 1000 мл 0,05 н. ИаОН в 50%-ном изопропиловом спирте. Затем жом обрабатывают 0,2 н. НО (водный раствор),При очистке полученным ионообменником сульфитированного сока используют 8 г его на 100 мл сока. Очищенный сок имеет рН 8,1; Дб 87,1%; РВ 0,076% к массе СВ, а степень умягчения составляет всего 52,3%.П р и м е р 5. Способ осуществляют тэк же, как и в предыдущем примере, но используют для выдерживэния с жомом вначале 0,4 н. раствор МэОН в 90%-ном изопропиловом спирте, а затем применяют 1,1 н. водный раствор НС.Ионообменная способность жома, последовательно обработанного спиртовым раствором щелочи и водным раствором соляной кислоты, максимальна при концентрации щелочи 0,1 - 0,3 н. и кислоты 0,3 - 1,0 на спирт 60 - 80%.П р и и е р 5. К 100 мл сульфитировэнного сока прибавляют 7% ионообменника в Ма-форме. Ионообменник получают так же, как в примере 2, но после смешивания жома .и 0,3 н. НС смесь перемешивают втечение 40 мин, Очищенный сок имеет рН 2 о 8,51%; Дб 86,8%; РВ 0,080%; степеньумягчения составляет 79,8%.П р и м е р б. Ионообменник получают из жома так же, как в примере 3, но выдерживают в спиртовом растворе щелочи 11 ч.К 100 мл сиропа с рН 9,00 прибавляют 10% ионита и обрабатывают при 800 С в течение 40 мин при перемешивании. Затем сироп отфильтровывают и анализируют. Очищенный сироп имеет, рН 2 о 8,52, Дб 89,5% (исходная 89,2%), степень умягчения70,1%. В результате очистки ионообменником снижение цветности составляет 19,2%.П р и м е р 7, Ионообменник получают,5 как и в предыдущем примере, но выдерживают жом со спиртовым раствором щелочив течение 13 ч, Берут клровку сахара-сырца,имеющую показатели: рН 2 о 8,60; Дб 91,0%,РВ 0,075% к массе СВ, содержание солей10 кальция 0,600% к массе СВ,К 100 мл клеровки сахара-сырца прибавляют 7% ионообменника и контактируютпри 60 С в течение 30 мин, Раствор отфильтровывают и анализируют. Получают очи 15 щенную клеровку с рН 20 8,40; Дб 91,1%; РВ0,080% к массе СВ. Снижение,цветностиклеровки составило 20,1%, степень ее умягчения 49,8%.Способ очистки сахарсодержащего рас 20 твора характеризуется использованиемионообменника из свекловичного жома в колицестве 7 - 10%. При обработке меньшимколичеством, например 6%, степень умягчения снижается в 1,5 раза. Увелицение коли 25 цества ионита более 10%, например до 11%,не увеличивает степень умягчения и качест"во очистки раствора. Оптимальная температура обработки 60 - 80 С, При температурениже 60 С степень умягчения несколько30 снижается. Увели. ение температуры выше80 С приводит к меньшему снижению цветности, Оптимальная длительность обработки 30 - 40 мин. При длительности менее 30мин,.например 20 мин, степень умягчения35 раствора снижается, а при длительности более 40 мин - не увеличивается.Пс сравнению с ионообменником на основе свекловичного жома, обработанногоформальдегидом в среде концентрирован 40 ной соляной кислоты и обеспечивающегостепень умягчения 70%, применение дляэтой цели ионообменника, полученного попредлагаемому способу, более эффективно,так как степень умягчения возрастает до45 80%, повышается качество очищенного раствора и отпадает необходимость применения антикоррозионной аппаратуры,Формула изобретенияСпособ оцистки сахарсодержащего рас 50 твора, предусматривающий его контактирование с ионообменником на основесвекловичного жома в количестве 7-10% кмассе раствора при 60-.80 С в течение 3040 мин, о т л и ч а ю щ.и й с я тем. что, с целью55 повышения качества очищенного раствораи удешевления процесса путем образования в ионообменнике пектовой кислоты, .свекловичный жом перед контактированием с сахарсодержащим раствором выдерживают в течение 11-13 ч в 0,1-0.3 н.Заказ 1978 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский омбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 спиртовом растворе щелочи, после чего смешивают с 0,3-1,0 н. водным раствором соляной кислоты; перемешивают в течение30-40 мин и промывают водой,