Способ приготовления питательной воды на диффузию
Использование: изобретение относится к производству сахара из свеклы. Сущность: способ приготовления питательной воды на диффузию предусматривает следующее. Аммиачную воду подщелачивают гидрооксидом кальция до pH 10,8-11,5, смешивают с барометрической водой и нагревают до 70-80 o C. После нагрева осуществляют деаммонизацию воды путем пропускания через слой диспергированного воздуха в количестве 0,015-0,025м 3 /м 2 с, содержащего 5 — 30 г/м 3 озона, а затем проводят обработку углекислым газом до pH 8,0 — 9,2. Обработанную газами смесь вод смешивают с механически очищенной жомопрессовой водой и полученную питательную воду подвергают двухступенчатой сульфитации до pH 5,4 — 6,4. 1 табл.
Изобретение относится к технологии получения сахара из свеклы.
Получение диффузионного сока с высокими качественными показателями (ДБ, содержание РВ, содержание коллоидов) во многом зависит от качества питательной воды.
Известен способ приготовления питательной воды на диффузию [1] предусматривающий подщелачивание гидрооксидом кальция аммиачной воды до pH 11,0 11,5, последующей обработки ее диспергированным воздухом в количестве 870 930 м 3 /ч. при 80 85 o C и сульфитации до pH 6,0 6,3, которую затем смешивают с сульфитированной до pH 6,0 6,3 барометрической водой и направляют на питание диффузионных аппаратов.
Недостатком данного способа является ухудшение качества диффузионного сока из-за отсутствия предварительной обработки барометрической воды. Обработанного количества аммиачной воды (расход 5,0 5,3 м 3 /ч) явно недостаточно для питания диффузионной установки, поэтому недостающие 90 95% воды дополняются за счет барометрической воды, которая, кроме значительного содержания солей жесткости (7 10 мг
экв/л), содержит много аммиака (30-50 мг/л) [3] Наиболее близким к предложенному по технической сущности является способ приготовления питательной воды на диффузию [2] включающий подщелачивание гидроксидом кальция аммиачной или барометрической воды, ее сульфитацию и деаммонизацию, осуществляемую путем пропускания диспергированного воздуха, содержащего 12 18 г/м 3 озона, при этом расход воздуха составляет 13 — 17 м 3 /ч. а длительность процесса составляет 12 18 мин для окисления и минерализации примесей обрабатываемой воды.
Недостатком данного способа является снижение качественных показателей диффузионного сока в результате использования питательной воды недостаточно высокого качества.
Известно, что подщелачивание воды, содержащей аммиак, необходимо потому, что при высокой концентрации OH — ионов равновесие электролитической диссоциации аммиака смещено в сторону образования нерастворимого NH3 
в соответствии с уравнением: NH + 4+OH — 
NH4OH NH3+H2O. Именно при pH 10,8 11,5 и целесообразно проводить удаление аммиака или продуванием воздуха, или под вакуумом.
В известном способе [2] после подщелачивания проводят сульфитацию, а только потом осуществляют деаммонизацию. Сульфитирование среды, содержащей аммиак, приводит, во-первых, к образованию аминосульфиновых кислот NH + 4+SOOH — _ 
NH2SOOH _ NH(SOOH)2, которые увеличивают скорость инверсии сахарозы, а, во-вторых, снижает pH среды, что приведет к снижению эффективности деаммонизации.
Кроме того, известно, что максимальный эффект деаммонизации достигается при интенсивности аэрации 0,01 0,015 м 3 /(м 2 c) [3] В известном способе расход воздуха составляет 13 17 м 3 /ч. в течении 12 18 мин. что соответствует интенсивности аэрации 0,0013 м 3 /м 2 c, что более чем в 10 раз ниже рекомендуемого оптимального значения. Учитывая и то, что сульфитация перед деаммонизацией снижает эффект удаления NH3, то эквивалентное количество воздуха будет в 12-15 раз меньше оптимального.
Технический результат изобретения заключается в улучшении качества питательной воды и, таким образом, качества диффузионного сока.
Способ приготовления питательной воды на диффузию включает подщелачивание гидрооксидом кальция аммиачной воды до pH 10,8 11,5, смешивание ее с барометрической водой с последующим нагревом смеси до 70 80 o C, при этом для удаления аммиака, присутствующих в воде органических примесей и микроорганизмов смесь обрабатывают диспергированным воздухом в количестве 0,015 0,025 3 /м 2 c с содержанием озона 5 30 г/м 3 , а после деаммонизации воду сатурируют углекислым газом до pH 8,0 9,2, после чего проводят добавление механически очищенной жомопрессовой воды, и полученную питательную воду подвергают сульфитации до pH 5,4-6,4.
Способ осуществляют следующим образом.
Использованную аммиачную воду подщелачивают гидроксидом кальция до pH 10,8 11,5, смешивают с барометрической и нагревают до 70-80 o C.
Удаление аммиака осуществляют путем продувания через слой диспергированного воздуха, содержащего озон, при этом количество воздуха составляет 0,015-0,025 м 3 /м 2 c, а содержание озона 5 30 г/м 3 .
После деаммонизации воду сатурируют углекислым газом до pH 8,0 9,2, после чего проводят добавление механически очищенной жомопрессовой воды и полученную питательную воду подвергают двухступенчатой сульфитации до pH 5,4 6,4.
Дополнительный нагрев аммиачной и барометрической воды до 70 80 o C необходим, во-первых, для создания оптимальных условий деаммонизации, а во-вторых для обеспечения требуемой температуры питательной воды после обработки при подаче в диффузионный аппарат без дополнительного подогревания. Снижение температуры нагрева менее 70 o C приведет к тому, что после провидения мероприятий по комплексной очистке воды ее температура снизится на 15 20 o C, что сделает необходимым дополнительный нагрев. Поскольку в качестве греющего пара используют экстрапары III IV корпуса выпарной установки, со значительным содержанием аммиака, а процесс осуществляется в пароконтактном подогревателе, содержание аммиака в подготовленной питательной воде вновь возрастет. Увеличение температуры нагрева более 80 o C нецелесообразно из увеличения энергетических затрат, а также из-за увеличения температуры получаемой питательной воды выше оптимального значения, что может привести к развариванию свекловичной стружки.
Полученную смесь аммиачной и барометрической воды обрабатывают диспергированным воздухом в количестве 0,015 0,025 м 3 /м 2 c, что обеспечивает удаление аммиака на 85 90% Уменьшение количества продуваемого воздуха менее 0,015 м 3 /м 2 c приведет к снижению эффекта удаления аммиака, а увеличение более чем 0,025 м 3 /м 2 c будет снижать температуру питательной воды ниже оптимального значения, а также приведет к неоправданным с технологической точки зрения энергетическим затратам на компрессорной станции.
В воздухе содержится 5 30 г/м 3 озона, который нейтрализует присутствующие в воде микроорганизмы, минерализует органические примеси и окисляет как органические, так и неорганические компоненты.
Содержание озона менее 5 г/м 3 не позволит эффективно реализовать обозначенные выше мероприятия, а содержание более 30 г/м 3 нецелесообразно из-за значительного технологического эффекта при резком увеличении коррозии металла трубопроводов и аппаратуры. Столь значительный интервал допустимой концентрации озона в воздухе (5 30 г/м 3 ) объясняется различным количественным соотношением видов вод, используемых для приготовления питательной. Так, например, при увеличении возврата на диффуцию жомопрессовой воды концентрация озона в воздухе будет приближаться к максимальным значениям в силу высокой загрязненности и инфицированности жомопрессовой воды.
Обработка смеси аммиачной и барометрической воды углекислым газом необходима для удаления присутствующих в воде примесей путем адсорбции последних на поверхности свежеобразованного карбоната кальция.
Сатурация смеси вод до значения pH, превышающего 9,2, нецелесообразна, так как оставшуюся избыточную щелочность будет крайне сложно снизить сульфитацией, а снижать значение pH ниже 8,0 нежелательно, так как необходим достаточный минимум активной известковой щелочности для осаждения основной массы несахаров жомопрессовой воды, а также создания гарантированных условий получения в результате последующей сульфитации оптимальной концентрации ионов бисульфита (гидросульфита) кальция, который способствует уменьшению гидролиза пектина, что улучшает качество диффузионного сока.
При проведении сульфитации смесь вод дополнительно очищается от микроорганизмов, поскольку сернистый газ является сильным антисептиком, и в растворе накапливаются ионы сульфита кальция антипептизатора веществ коллоидной дисперсности.
Последовательная двухступенчатая сульфитация необходима для получения устойчивого значения pH питательной воды в диапазоне от 5,4 до 6,4.
Получение питательной воды с pH меньше, чем 5,4, нецелесообразно в силу резкого увеличения интенсивности корродирования металла внутренних конструкций диффузионной установки, а поддержание pH воды более, чем 6,4 нежелательно, так как ведет к увеличению перехода в сок пектиновых веществ.
Пример: (по известному способу). Аммиачную воду подщелачивают гидроксидом кальция до pH 11,2 и сульфитируют диоксидом серы до pH 6,0 6,3, после чего осуществляют деаммонизацию воды путем пропускания через слой диспергированного воздуха, содержащего 15 г/м 3 озона, при этом расход воздуха составляет 14 м 3 /ч. а пропускание идет в течении 15 мин.
Качественные показатели полученной питательной воды и диффузионного сока приведены в табл. 1, кол.3.
Пример 1: Аммиачную воду подщелачивают гидроксидом кальция до pH11,2, смешивают с барометрической водой нагревают до 70 o C. Затем осуществляют деаммонизацию смеси путем пропускания через слой воды диспергированного воздуха, содержащего 5 г/м 3 озона, при этом интенсивность аэрации составляет 0,015 м 3 /м 2 c. Затем воду сатурируют углекислым газом до pH 8,0, смешивают с механически очищенной жомопрессовой водой и подвергают последовательной двухступенчатой сульфитации до pH 5,4.
Результаты анализов, характеризующих качественные показатели питательной воды и диффузионного сока приведены в кол. 4, табл.1.
Пример 2: Способ осуществляют аналогично примеру 1. Смесь вод подогревают до 80 o C и продувают диспергированный воздух, содержащий 30 г/м 3 озона, при этом интенсивность аэрации составляет 0,025 м 3 /м 2 c. Затем воду сатурируют углекислым газом до pH 9,2, смешивают с механически очищенной жомопрессовой водой и сульфитируют до pH 6,4.
Результаты анализов, характеризующих качественные показатели питательной воды и диффузионного сока приведены в кол. 5, табл.1 Пример 3: Способ осуществляют аналогично примерам 1,2. Смесь вод нагревают до 75 o C и продувают диспергированный воздух, содержащий 15 г/м 3 озона, при этом интенсивность аэрации составляет 0,020 м 3 /м 2 c. Затем воду сатурируют углекислым газом до pH 8,5, смешивают с механически очищенной жомопрессовой водой и сульфитируют до pH 5,8.
Результаты анализов, характеризующих качественные показатели питательной воды и диффузионного сока приведены в кол.6, табл. 1.
Из табл. 1 видно, что реализация способа при данных режимах позволяет получить положительный эффект. Использование предложенного способа, по сравнению с известными, дает возможность улучшить качество питательной воды, повысить доброкачественность диффузионного сока на 0,5 0,9% создать стерильные условия на диффузии, увеличить степень сжатия жома на 25 30%
Способ приготовления питательной воды на диффузию, предусматривающий подщелачивание аммиачной воды гидрооксидом кальция, смешивание ее с барометрической водой, деаммонизацию смеси путем пропускания через воду диспергированного воздуха, содержащего озон, и сульфитацию, отличающийся тем, что воду после подщелачивания нагревают до 70 80 o С, при этом для деаммонизации используют воздух в количестве 0,015 0,025 м 3 /(м 2 с) с содержанием озона 5 30 г/м 3 , после деаммонизации воду сатурируют углекислым газом до рН 8,0 9,2, причем в отсатурированную воду добавляют механически очищенную жомопрессовую воду и полученную питательную воду подвергают двухступенчатой сульфитации до рН 5,4 6,4.
Источник
Что такое диффузионная вода
При наличии разности потенциалов по обе стороны мембраны ионы движутся через нее, даже если отсутствует движущая сила в виде разницы концентраций. Положительный заряд притягивает отрицательные ионы, а отрицательный — отталкивает их. В результате происходит общая диффузия слева направо. Со временем направо переходит достаточно большое количество отрицательных ионов, благодаря чему, возникает разность концентраций ионов, действующая на ионы в направлении, противоположном действию электрического потенциала.
Разность концентраций теперь способствует движению ионов справа налево, в то время как электрический потенциал заставляет их двигаться слева направо. Когда разность концентраций становится достаточно высокой, оба процесса уравновешивают друг друга. При 37°С, что соответствует нормальной температуре тела, электрический потенциал, уравновешивающий данную разницу концентраций одновалентных ионов, например ионов натрия, можно определить по следующей формуле, называемой уравнением Нернста:
ЭДС(MB)=±61*log(C1/C2), где ЭДС — электродвижущая сила (разность потенциалов) между сторонами 1 и 2, С1 и С2 — концентрации на сторонах 1 и 2, соответственно. Это уравнение чрезвычайно важно для понимания передачи нервных импульсов.
Влияние различий давления по обе стороны мембраны.
Иногда между двумя сторонами доступной для диффузии мембраны развивается значительная разность давления. Это, например, характерно для мембраны кровеносных капилляров всех тканей организма. Внутри капилляра давление примерно на 20 мм рт. ст. выше, чем снаружи. Фактически давление представляет собой сумму всех сил различных молекул, сталкивающихся с мембраной в конкретный момент времени, в расчете на единицу поверхности. Следовательно, когда давление на одной стороне мембраны выше, чем на другой, это значит, что сумма сил всех молекул, сталкивающихся с каналами, с одной стороны мембраны больше, чем с другой.
В большинстве случаев это связано с тем, что количество молекул, ударяющихся о мембрану в секунду, с одной ее стороны больше, чем с другой. В результате со стороны высокого давления количество имеющейся энергии больше, что обеспечивает общее движение молекул в область низкого давления. Созданное с помощью поршня высокое давление с одной стороны поры ведет к столкновению с этой стороной большего числа молекул, в связи с чем больше молекул диффундирует к другой стороне поры.
Осмос — диффузия воды
Известно, что самым распространенным веществом, диффундирующим через клеточную мембрану, является вода. Обычно количество воды, проходящей в каждом направлении через мембрану эритроцита в секунду, эквивалентно 100 объемам клетки. Однако в норме количество воды, диффундирующее в обоих направлениях, сбалансировано настолько точно, что общая диффузия воды равна нулю. Следовательно, объем клетки остается постоянным. Однако при определенных условиях может возникать различие в концентрации воды по обе стороны мембраны точно так же, как и различия в концентрации для других веществ.
Когда это случается, через клеточную мембрану действительно происходит направленное движение воды, приводящее к набуханию или сморщиванию клетки, в зависимости от направления этого движения. Этот процесс направленного движения воды, связанный с различием ее концентрации, называют осмосом.
Пример осмоса представлен на рисунке, где с одной стороны мембраны — чистая вода, а с другой — раствор хлорида натрия. Молекулы воды через клеточную мембрану проходят легко, тогда как ионы натрия и хлора — с трудом. Следовательно, раствор хлорида натрия фактически является смесью проникающих через мембрану молекул воды и не проникающих через нее ионов натрия и хлора. Про такую мембрану говорят, что она избирательно проницаема для воды, но гораздо менее проницаема для ионов натрия и хлора.
В то же время присутствие ионов натрия и хлора вытесняет часть молекул воды со стороны мембраны, где представлены эти ионы, и поэтому концентрация молекул воды здесь меньше, чем в чистой воде. В результате, больше молекул воды ударяются оканалы с левой стороны, чем с правой, где концентрация воды снижена. Так происходит общее движение воды слева направо, т.е. осуществляется осмос из чистой воды в раствор хлорида натрия.
Осмос через клеточную мембрану, с одной стороны которой находится раствор хлорида натрия, а с другой — вода.
Источник
