Научное обоснование образования сахаратов и разработка способов очистки сахарсодержащих растворов

Тип работы:
Диссертация
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Страниц:
139


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Для повышения выхода и качества товарного сахара необходимо разО витие теории и совершенствование технологии известково-углекислотнои очистки сахарных соков.

Одним из принципиальных теоретических вопросов технологии сахарного производства является взаимодействие сахарозы с гидроксидами щелочных и щелочноземельных металлов. Изучением реакций, протекающих между сахарозой и основаниями, занимались многие ученые: П. М. Силин, С. Е. Харин, А. Р. Сапронов, М. И. Даишев, Л. Д. Бобровник, Р. С. Решетова, & Д. В. Озеров, Ю. И. Молотилин, Р. Ц. Мищук. Разработаны различные теории взаимодействия сахарозы с основаниями: замещения, комплексообразования, коллоидная и др. Хотя в литературе имеется достаточно сведений о строении и механизме образования сахаратов, единого мнения о характере взаимодействия сахарозы с гидроксидами щелочных и щелочноземельных металлов все еще нет. Отсутствуют данные о термодинамических свойствах системы водасахароза-Са (ОН)2.

Растворимость гидроксида кальция является существенным показате-0 лем, определяющим эффективность очистки сахарсодержащих растворов. Результаты исследований растворимости Са (ОН)2 в водно-сахарных растворах освещены в работах Поляченко М. М., Смоленского К., Лосевой В. А., Бугаен-ко И.Ф. и др. Тем не менее до настоящего времени не предложено теоретически обоснованных методов расчета растворимости гидроксида кальция в водно-сахарных растворах и равновесного состава насыщенных растворов.

Перспективным направлением повышения эффективности очистки диффузионного сока является использование поверхностно-активных веществ (ПАВ). К преимуществам ПАВ можно отнести высокую технологич-r& gt- ность и возможность широкого применения на сахарных заводах в связи с незначительными капитальными затратами. В настоящее время использование ПАВ для повышения эффективности адсорбционной очистки сахарных соков недостаточно распространено. Применяемые с этой целью поверхностно-активные вещества (АМГС, ФПМ и др.) имеют ряд недостатков и не обеспечивают высокого эффекта очистки сахарных соков.

В связи с этим в настоящей работе изучены равновесия в системе вода-сахароза-основание, а также рассмотрены некоторые вопросы повышения эффекта очистки сахарсодержащих растворов.

Научная новизна работы заключается в том, что

— теоретически обоснован характер взаимодействия сахарозы с гид-роксидами кальция и натрия в водных растворах-

— рассчитаны значения константы равновесия реакций образования сахаратов в системах вода-сахароза-гидроксид кальция и вода-сахароза-гидроксид натрия в интервале температур 298,15 < Т < 353,15 К-

— предложено уравнение для расчета коэффициентов термодинамической активности воды в зависимости от содержания сахарозы в растворе-

— предложены уравнения для расчета коэффициентов термодинамической активности ионов в растворах из воды, электролитов и сахарозы-

— разработан метод расчета растворимости гидроксида кальция в водно-сахарных растворах-

— разработаны методы расчета состава равновесных насыщенных и ненасыщенных Са (ОН)2 водно-сахарных растворов-

— разработан мс/од расчета равновесного состава тройных растворов вода-сахароза-гидроксид натрия-

— исследовано влияние ПАВ (эфиров сахарозы и их смесей с фосфа-тидами подсолнечного масла) на качество очистки сахарных соков.

Практическая значимость работы. По результатам научных исследований разработаны и испытаны на производстве способы очистки сахарсодержащих растворов с применением эфиров сахарозы и их смесей с фос-фатидами подсолнечного масла:

— способ очистки, предусматривающий введение в дефекованный сок эфиров сахарозы в количестве 0,001 — 0,005% к массе раствора (заявка № 2 003 104 002/13 на патент РФ) —

— способ очистки, предусматривающий введение в дефекованный сок смеси эфиров сахарозы и фосфатидов подсолнечного масла с соотношением компонентов соответственно 1:1 — 1:9 в количестве 0,001 — 0,005% к массе раствора (заявка № 2 003 104 211/13 на патент РФ).

Предложенные способы позволяют повысить эффективность очистки сахарсодержащих растворов и увеличить выход сахара.

Апробация работы. Отдельные разделы работы выполнены по НИР 204. 04. 03. 033 & laquo-Повышение утилизации диоксида углерода при осуществлении инжекторной сатурации сахарсодержащих растворов и разработка аппаратов с высоким эффектом адсорбционной очистки& raquo- подпрограммы 204 & laquo-Технологии живых систем& raquo- НТП Минобразования России. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных отчетных научных конференциях Воронежской государственной технологической академии 2000 — 2003 годов- научно-практической конференции & laquo-Технологические аспекты комплексной переработки сельскохозяйственного сырья при производстве экологически безопасных пищевых продуктов общего и специального назначения& raquo- (Углич, 2002) — международных научно-практических конференциях & laquo-Наука и практика. Диалоги нового века& raquo- (Наб. Челны, 2003), & laquo-Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции& raquo- (Воронеж, 2003) — научной конференции РАЕ & laquo-Современные наукоемкие технологии& raquo- (Хургада (Египет), 2003).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе 4 статьи.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографического списка и приложений. Работа изложена на 139 страницах, содержит 18 рисунков, 31 таблицу. Библиографический список включает 147 источников.

Анализируя данные, полученные в ходе испытаний, комиссия сделала следующие выводы:

1. При добавлении поверхностно — активного вещества (смеси ЭС и ФПМ) в количестве 0,001 — 0,005% чистота фильтрованного сока второй сатурации возросла на 1,5 — 2,5% по сравнению с соком без добавления реагента.

2. Цветность сока уменьшилась на 10- 19% по сравнению с контролем.

3. Содержание солей кальция снизилось на 12 — 26% по сравнению с соком без добавления ПАВ.

Комиссия считает данный способ очистки сока второй сатурации перспективным для внедрения в сахарной промышленности.

Председатель комиссии: .П. Юшков

А. Малашевский Н. Н. Тупикин Н.М. Подгорнова С. М. Петров Ю.Н. Сорокина

ПоказатьСвернуть

Содержание

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗВЕСТКОВО

УГЛЕКИСЛОТНОЙ ОЧИСТКИ САХАРСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ (АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).

1.1. Растворимость гидроксида кальция в воде и водно-сахарных растворах.

1.1.1 Растворимость гидроксида кальция в воде.

1.1.2 Растворимость гидроксида кальция в водно-сахарных растворах.

1.2. Основы взаимодействия сахарозы с гидроксидами щелочных и щелочноземельных металлов.

1.2.1. Термодинамические свойства системы вода-сахароза-электролит.

1.2.2. Теории образования сахаратов щелочных и щелочноземельных металлов.

1.3. Применение химических реагентов с целью повышения качества очистки сахарных соков.

1.4. Цели и задачи исследования.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1. Характеристика исходных веществ.

2.2. Методика экспериментальных исследований.

2.2.1. Методика исследования растворимости гидроксида кальция в водно-сахарных растворах.

2.2.2. Методика измерения рН насыщенных гидроксидом кальция водно-сахарных растворов.

2.2.3. Методика количественного определения ионов кальция в водно-сахарных растворах.

2.2.4. Методика измерения рН тройных растворов вода-сахароза-гидроксид кальция.

2.2.5. Методика измерения рН тройных растворов вода-сахароза-гидроксид натрия.

2.2.6. Методика получения эфиров сахарозы.

2.2.7. Методика определения технологических показателей сахарных соков.

2.2.8. Результаты экспериментальных исследований.

ГЛАВА 3. РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ

ВОДА-САХАРОЗА-ГИДРОКСИД КАЛЬЦИЯ.

3.1. Ионное произведение воды в водно-сахарных растворах.

3.2. Равновесия в насыщенных гидроксидом кальция водно-сахарных растворах.

3.3. Расчет константы ионообменного равновесия в системе вода-сахароза-гидроксид кальция.

3.4. Расчет растворимости гидроксида кальция в водно-сахарных растворах и равновесного состава системы вода-сахароза-Са (ОН)2.

ГЛАВА 4. ИОННЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ

ВОДА-САХАРОЗА-ГИДРОКСИД НАТРИЯ.:.

4.1. Взаимодействие сахарозы с гидроксидом натрия.

4.2. Расчет ионообменных равновесий в системе вода-сахароза-гидроксид натрия.

ГЛАВА 5. СПОСОБЫ ОЧИСТКИ САХАРНЫХ СОКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ.

5.1. Перспективы применения эфиров сахарозы для повышения качества очистки сахарсодержащих растворов.

5.2. Добавки ПАВ на I сатурацию и эффективность очистки сахарсодержащих растворов.

5.3. Введение ПАВ на I и II сатурации и качественные показатели сатурированных соков.!.

5.4. Влияние добавок комбинированных ПАВ на технологические показатели производственных

О сахарных растворов.

Заполнить форму текущей работой