Дефекация сахарного сока
Дефека́ция са́харного со́ка (от лат. defaecatio — «очищение») — процедура, применяемая при производстве сахара, для очистки свекловичного или тростникового сока от различных примесей посредством негашёной извести.
Определение
[править | править код]Одной из основных стадий производства сахара является очистка сырого свекловичного или тростникового сока от различных примесей, которые препятствуют дальнейшей концентрации и кристаллизации сахарозы, что необходимо для получения белого сахара. Для этой цели среди различных реагентов в сахарной промышленности применяется пять: CaO (негашёная известь), SO₂ (сернистый ангидрид), P₂O₅ (фосфорный ангидрид), CO₂ (углекислый газ) и MgO (жжёная магнезия). Процедуру очистки принято называть «дефекацией» только в случае использования негашёной извести, которая используется в подавляющем большинстве случаев[1].
В процессе дефекации подогретый сахарный сок перемешивается с известью, которая посредством множественных эффектов часть нежелательных примесей разрушает химически, другую часть химически связывает в слаборастворимые осадки и, наконец, основную массу нежелательных примесей физически связывает внутри плохорастворимых осадков других соединений. Из полученной в результате массы затем легко выпаривают раствор собственно сахарозы, которую затем концентрируют и кристаллизуют, а накопленный осадок — дефекационную грязь — утилизируют[2].
Химия и физика дефекации
[править | править код]Химический эффект дефекации в чистом виде незначителен и позволяет избавиться лишь от 1—2% примесей. В результате химических реакций происходит разложение многих органических кислот, включая щавелевую, винную и другие, а также коагуляция альбуминов. Кроме этого происходит частичное разрушение пектиновых веществ, а многие пигменты связываются в нерастворимые осадки[1].
Нежелательным химическим эффектом дефекации является образование некоторого количества сахарата кальция. Последствия этого эффекта преодолеваются на следующей стадии обработки сока, сатурации, когда посредством обработки углекислым газом кальций связывается в карбонат кальция и выпадает в осадок, который удаляется: Ca(C₁₂H₂₁О₁₁)₂ + CO₂ + H₂O = CaCO₃ + 2C₁₂H₂₂O₁₁
Ключевой эффект дефекации связан с физическими процессами, которые происходят в смеси сахарного сока и извести. Химическая коагуляция белков, находящихся в сахарном соке, приводит к образованию твердых хлопьеобразных осадков, а они в свою очередь физически осаждают молекулы других примесей, которые не вступают в химическое взаимодействие с негашёной известью, позволяя таким образом отфильтровать основную массу примесей из сахарного сока[1].
Практика дефекации
[править | править код]Дефекацию как свекловичных, так и тростниковых соков выгодно проводить в два этапа. На первом этапе концентрация извести поддерживается на уровне 0,2—0,3%, т.к. слишком большая концентрация в сыром соке приводит к излишне быстрой коагуляции коллоидных веществ и образованию трудно отделимых осадков. На этом этапе обычно ставится задача поддержания кислотности сока на оптимальном уровне для данного сырья конкретного предприятия. Для тростниковых соков этот показатель часто составляет 6,3 pH. В зависимости от типа используемых дефекаторов нужный уровень кислотности поддерживают варьируя количеством добавляемой извести, температурой сока и длительностью дефекации. Например, повышение температуры сока увеличивает растворимость извести и позволяет уменьшить её расход[2][3].
На втором этапе после образования первичных осадков концентрацию извести увеличивают в 10 раз до 2—3%. При этом образуется избыток извести в растворе и происходят химические и физические очистительные процессы, которые не смогли пройти при меньшей концентрации извести, и процедура дефекации завершается[2].
Например, для тростниковых соков оптимальной считается такая последовательность действий, которая, однако, не может быть реализована на каждом предприятии в связи с уже установленным оборудованием и особенностями местного сырья[4].
- Использование извести высокого качества с содержанием CaO на уровне 90—95%, причем примеси MgO не должна превышать 2%.
- Известь добавляется не в сухом виде, а виде водного раствора, «молочка», температурой 80°С.
- Добавление известкового молочка в холодный сахарный сок до достижения уровня кислотности 6,2—6,4 pH.
- Нагрев сока до кипения.
- Добавление известкового молочка до уровня кислотности 7,6—8,2 pH.
- Повторный нагрев сока до кипения.
- Выстаивание.
См. также
[править | править код]Литература
[править | править код]- E. Hugot. Handbook of Cane Sugar Engineering. — 3rd edition. — Elsevier Science, 1986. — 1166 с. — ISBN 0444424385.
Ссылки
[править | править код]- Методика обработки свекловичного сока
- Дефекация (в сахарном пр-ве) — статья из Большой советской энциклопедии.
Примечания
[править | править код]- ↑ 1 2 3 E. Hugot. Handbook of Cane Sugar Engineering. — 3rd edition. — Elsevier Science, 1986. — С. 399. — 1166 с. — ISBN 0444424385.
- ↑ 1 2 3 Дефекатор // Дебитор — Евкалипт. — М. : Советская энциклопедия, 1972. — С. 168. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 8).
- ↑ E. Hugot. Handbook of Cane Sugar Engineering. — 3rd edition. — Elsevier Science, 1986. — С. 402. — 1166 с. — ISBN 0444424385.
- ↑ E. Hugot. Handbook of Cane Sugar Engineering. — 3rd edition. — Elsevier Science, 1986. — С. 401—403. — 1166 с. — ISBN 0444424385.