автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.05, диссертация на тему:Совершенствование адсорбционной очистки сахарсодержащих растворов

На правах рукописи

ТАРАСОВА ИРИНА АЛЬБЕРТОВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АДСОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ САХАРСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ

Специальность 05.18.05 — Технология сахара и сахаристых продуктов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2005

Работа выполнена на кафедре «Товароведение и основы пищевых производств» ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств»

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

кандидат технических наук

Ведущая организация -

Сидоренко Юрий Ильич

Бугаенко Илья Федорович

Клименко Лариса Леонидовна

ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт крахмалопродуктов»

Защита состоится «31» марта 2005 г. в 10 час. на заседании диссертационного совета Д 212.148.01 при ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, г. Москва, А-80, Волоколамское шоссе, д. 11, МГУПП, корп. «А», ауд. 302.

Приглашаем Вас принять участие в заседании диссертационного совета или прислать отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря совета проф. Жигалова М.С.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГУПП. Автореферат разослан «28» февраля 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.148.01 кандидат технических наук, профессор

/и

Жигалов М.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Объективные условия агропромышленного комплекса России позволяют обеспечить необходимый объем производства сахара из свеклы лишь на 40%. Несмотря на то, что для увеличения доли свекловичного сахара была утверждена Федеральная целевая программа «Увеличение производства сахара в Российской Федерации в 1997...2000 гг. и на период до 2005 года» (Постановление правительства РФ №235 от 01.03.1997 г.), до сих пор большую часть товарного сахара в России производят из импортного тростникового сахара-сырца. Его переработка имеет ряд особенностей, связанных, в первую очередь, со сложностью процессов очистки.

Повышение качества может быть обеспечено за счет перекристаллизации сахара и углубленной физико-химической очистки сахарсодержащих растворов. Максимальный выход сахара и высокое его качество напрямую зависят от количества присутствующих в растворе несахаров и их физико-химических характеристик. Из возможных вариантов, позволяющих оптимизировать очистку сахарсодержащих растворов, наиболее эффективным является адсорбция на границе раздела фаз.

Таким образом, исследования, направленные на повышение эффективности адсорбционной очистки сахарных растворов, на основе изучения теоретических закономерностей взаимодействия несахаров и адсорбентов являются актуальными Для этого необходимо идентифицировать различные группы красящих веществ и найти способы их эффективного удаления. Такой подход к технологии сорбционной очистки сахарсодержащих растворов позволяет совершенствовать ее теорию и получить эффект очистки сахарсодержащих растворов, максимально приближенный к теоретическому.

Особое значение имеет создание математической модели процесса адсорбционной очистки сахарсодержащих растворов. Такая модель позволяет усовершенствовать управление процессом очистки на новом качественном уровне.

Особую благодарность выражаем доктору физико-математических наук, профессору Филиппову А.Н. за активную помощь, оказанную в разработке феноменологической модели динамического режима адсорбции целевого компонента пористым слоем адсорбента с учетом индивидуальных свойств красящих веществ и адсорбентов.

Цель и задачи исследования. Целью работы является повышение эффекта очистки сахарсодержащих растворов на основе комплексного изучения физико-химических особенностей красящих веществ сахарного производства, характера их взаимодействия с адсорбентами и математического моделирования процессов сорбционной очистки.

Для достижения указанной цели были сформулированы следующие задачи:

- изучить механизм и степень гидратации красящих веществ сахарного производства;

- на основе спектрофотометрического анализа провести идентификацию различных групп красящих веществ сахарного производства;

- изучить закономерности сорбции красящих веществ на полярных, неполярных адсорбентах и адсорбентах смешанного механизма действия и получить необходимые зависимости;

- изучить механизм конкурентной сорбции различных групп красящих веществ на адсорбентах различной природы;

- разработать метод количественного определения веществ при специфичной и неспецифичной адсорбции в каждом конкретном случае;

- разработать феноменологическую модель динамического режима адсорбции целевого компонента пористым слоем адсорбента с учетом индивидуальных свойств красящих веществ и адсорбентов;

- усовершенствовать технологию сорбционной очистки сахарорафинадных сиропов.

Научная новизна. Предложен механизм адсорбционной очистки, согласно которому адсорбция из сахарсодержащих растворов осуществляется в соответствии со специфичностью взаимодействия между адсорбентом и адсорбатом. Установлено, что на степень специфичности взаимодействия между адсорбентом и адсорбатом оказывают влияние два фактора- наличие функциональных групп в адсорбенте и адсорбате (специфичная адсорбция) или наличие неспецифичных сил взаимодействия Ван-Дер-Ваальса;

- степень гидратации.

Получены новые данные о степени гидратации различных компонентов сахарсодержащих растворов методом дифференциально-сканирующей калориметрии. Предложена методика исследования состояния воды в отдельных группах красящих веществ сахарного производства с помощью дериватографии. Обоснована последовательность адсорбции отдельных групп

красящих веществ. Установлено, что процессы сорбции сахарозы и адсорбции красящих веществ подобны. Объяснено явление распределения воды в сахарсодержащих растворах между гидратными оболочками растворенных веществ в процессе адсорбции. Изучены электрокинетические особенности адсорбентов различной полярности и влияние на их заряд красящих веществ сахарного производства. Получены эмпирические уравнения изотерм адсорбции различных групп красящих веществ на адсорбентах различной природы. Обоснованы критерии, позволяющие рассчитать сорбционные процессы в зависимости от индивидуальных свойств адсорбента и адсорбата. Установлено, что карбонатом кальция более эффективно удаляются продукты меланоидинообразования. Разработана феноменологическая модель динамики адсорбционной очистки сахарсодержащих растворов на адсорбентах различной природы. Найдены и научно обоснованы новые технологические режимы процесса адсорбции красящих веществ для улучшения технологии очистки продуктов рафинадного производства.

Практическая значимость. Разработана методика определения массовой концентрации отдельных групп красящих веществ из их смеси по значениям оптической плотности. Получены экспериментальные данные по степени гидратации различных групп красящих веществ. На основании эмпирических уравнений изотерм отдельных групп красящих веществ разработана методика расчета необходимого количества адсорбентов для удаления доминантной и рецессивной примесей из сахарсодержащего раствора в процессе комбинированной сорбционной очистки сахарных растворов различной концентрации. Разработана методика расчета сорбционного процесса на основе доминантного и рецессивного компонентов удаляемой смеси. Разработаны методики расчета относительной степени сорбционного сродства и расчета сорбционного процесса очистки полупродуктов сахарного производства, которые внедрены на ОАО «Краснопресненский сахарорафинадный завод» с годовым экономическим эффектом 266,37 тыс. руб. Предложена усовершенствованная технология адсорбционной очистки сахарорафинадных сиропов.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Ш, IV ежегодных международных научно-практических конференциях «Сахар-2003», «Сахар-2004» «Повышение эффективности работы свеклосахарного комплекса», II международно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств»

(г. , Могилев, 2003), международной научно-практической конференции «Разработка новых и совершенствование существующих технологий, оборудования и методов контроля сахарного производства» (г. Воронеж, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения. 4 глав, выводов, рекомендаций промышленности и приложений. Работа иллюстрирована 73 рисунками и 22 таблицами, изложена на 159 стр. основного текста, библиографический список включает 168 наименований отечественных и зарубежных литературных источников.

Содержание работы. В введении приведено обоснование целесообразности выбранной темы, ее актуальность, достигаемые работой цели, теоретический вклад и практическая значимость работы.

Глава 1. Эффективность сорбционных процессов оценивают путем определения концентрации удаляемых примесей до и после адсорбции. С целью определения массовой концентрации различных групп красящих веществ была уточнена методика проф. И.Ф. Бутаенко на основе использования дериватографии. В ходе эксперимента дериватографическому исследованию подвергали исходный активный уголь, а также активный уголь после адсорбционной очистки модельных растворов, содержащих различные группы красящих веществ, с известной оптической плотностью.

Проведенные исследования подтвердили гипотезу о том, что органические вещества, сорбированные активным углем, разлагающиеся при К500°С, представляют собой адсорбированные углем красящие вещества. Изменение оптической плотности данных примесей пропорционально изменению их массы. Массу красящих веществ, удаленных из 100 г раствора, и соответствующее этому изменение оптической плотности выражаем через уравнение

C = п x D/1000, где С - массовая концентрация красящих веществ. г/100г (%); п - коэффициент;

D - оптическая плотность, измеренная при Х=560 нм и ! = 10 мм. В табл. ! приведены экспериментальные и расчетные данные для определения значений коэффициента п для различных групп красящих веществ.

Таблица 1

Расчет коэффициентов перевода оптической плотности растворов красящих веществ в массовую концентрацию на основе дериватографических измерений

Наименование показателя Величины перевода для красящих веществ

Продукты карамелизации Продукты меланоидинообразования Продукты щелочного разложения редуцирующих Сахаров

Оптическая плотность исходная ^ИСХ ) 0,852 0,162 0,478

Оптическая плотность равновесная Dравн ) 0,475 0,062 0,069

Изменение оптической плотности фНСХ - Dравн ) 0,377 0,100 0,469

Навеска угля, приведенная к воздушно-сухому состоянию, мг 133,16 130,00 133,68

Масса красящих веществ адсорбированных навеской угля, мг 27,72 15,32 20,64

Масса адсорбированных красящих веществ в пересчете на 1 г активного угля,МГ 208,17 117,85 154,86

Значение переводного коэффициента 0,55 1,18 0,38

Суммарную концентрацию красящих веществ в растворе, содержащем все

виды красящих веществ, рассчитываем по уравнению

С= Ох(11, *у к+ пм X? м+ пщ ху Щ)П000, [де пк, п„, Пщ - коэффициенты. Перевода для Продуктов карамелизации

сахарозы, мелапо1»диЙодбвазювання и > ного разложения

*

редуцирующих Сахаров, " а,

-т

У к> У м> У ш - массовые доли продувов карамелизации,

меланоидинообразования и щелочного разложения редуцирующих

Сахаров

Находящиеся в растворе красящие вещества окружены слоем молекул гидратной воды Количество гидратной воды зависит от степени ионогенности адсорбата, его концентрации, присутствия в растворе других молекул, оказывающих конкурентное влияние на гидратацию молекул красящих веществ

Размер гидратной оболочки красящих веществ влияет на величину поверхностного заряда молекулы, что имеет решающее значение при специфичной сорбции

Гидратные свойства воды по отношению к углеводам можно объяснить

тем, что в молекуле воды расстояние между протонами составляет 4,85 А а расстояние между соседними гидроксилами в циклической молекуле углеводов

- 4,9 А Совпадение указанных размеров позволяет предположить образование квазикристаллической структуры молекул воды и углеводов Степень гидратации красящих веществ была изучена методом дифференциального сканирующего калориметрирования

Исследованию подвергли продукты карамелизации. меланоидинообразо-вания и щелочного разложения редуцирующих Сахаров до и после обработки их анионитом АВ-17-2П и активным углем DCL 200 На рис 1 приведены диаграммы изменения содержания гидратной воды в изученных образцах Как видно из рис 1, адсорбционная обработка растворов продуктов карамелизации приводит к увеличению степени их гидратации Очевидно, в процессе адсорбции на слабополярном активном угле предпочтительно удаляются менее заряженные и менее гидратированные, имеющие меньшие размеры молекулы В растворе остаются молекулы, имеющие более высокий заряд и, соответственно, более высокую степень гидратации (1.02)

После обработки ионообменной смолой степень гидратации оставшихся молекул продуктов карамелизации увеличивается еще более значительно (1 49). что может быть объяснено более эффективным удалением молекул, имеющих меньшие размеры в связи с их более низкой гидратированностью Адсорбционная обработка исходного раствора продуктов

меланоидинообразования активным углем и, в особенности, ионообменной смолой, наоборот приводит к снижению степени гидратации оставшихся

молекул с 2,58 до 2,3 и 2,04. Сильно заряженные молекулы продуктов щелочного разложения демонстрируют увеличение степени гидратации после обработки слабополярным активным углем, поскольку в этом случае адсорбентом предпочтительно удаляются менее заряженные молекулы по механизму неспецифичной сорбции.

Глава 2. Введено понятие «относительная степень адсорбционного сродства» адсорбента и адсорбата, что позволяет сравнить пары «адсорбент-адсорбат» в конкретной выборке, полученной по результатам исследования в одинаковых условиях.

Относительная степень адсорбционного сродства (ОСАС) изменяется как в ряду адсорбентов по отношению к различным красящим веществам, так и в ряду красящих веществ по отношению к различным адсорбентам.

Так, по отношению к различным красящим веществам ОСАС активного угля более выражена по отношению к продуктам карамелизации сахарозы и в меньшей степени по отношению к продуктам меланоидинообразования. Анионит АВ-17-2П уступает другим адсорбентам по степени сродства по отношению к продуктам карамелизации. Оба адсорбента демонстрируют низкое сродство к продуктам щелочного разложения. Осадок карбоната кальция имеет высокую ОСАС по отношению к меланоидинам и незначительную - к продуктам карамелизации сахарозы.

Степень дегидратации красящих веществ можно определить через изменение величины адсорбции. Для изучения степени гидратации красящих веществ было предложено использовать этиловый спирт и сахарозу. Адсорбцию проводили, используя адсорбенты неполярной природы - активный уголь DCL 200 и полярной природы - анионит АВ-17-2П. Влияние полярных молекул изучалось при различном содержании как спирта, так и сахарозы. Содержание спирта в растворах красящих веществ изменяли в пределах от 0 до 10%, содержание сахарозы - от 5 до 50%.

Поскольку продукты карамелизации сахарозы являются слабополярными молекулами, их адсорбция на активном угле, как показали исследования, пропорциональна степени дегидратации. Данный эффект наиболее наглядно проявляется при концентрации сахарозы 40% и спирта 10% (рис. 2).

При всех значениях концентрации сахарозы (кроме Сх=5% и Сх=50%) адсорбция продуктов карамелизации возрастает при добавлении спирта, что связано с совместным дегидратирующим влиянием спирта и сахарозы.

Поскольку сахароза является полярным адсорбатом, она слабо адсорбируется на неспецифичном активном угле и при концентрации до 40% не составляет заметной конкуренции продуктам карамелизации сахарозы

При адсорбции продуктов меланоидинообразования на активном угле сорбция дегидратированной спиртом сахарозы подавляет сорбцию меланоидинов при более низкой, чем у продуктов карамелизации, концентрации сахарозы (20% и более) Адсорбция полярных продуктов меланоидинообразования на аниониге АВ 17-2П при максимальной дегидратации также увеличивается Наиболее сильно эффект проявляется при содержании в растворе 20% сахарозы и 1% спирта (рис 3)

Таким образом, адсорбция неполярных продуктов карамелизации в активном угле в диапазоне Сч от 0 до 40% и адсорбция полярных меланоидина на анионите демонстрируют рост из-за дегидратирующего влияния сахарозы спирта. Данные пары («продукты карамелизации - активный уголь» и «продукт меланоидинообразования - анионит») можно назвать «параллельными».

Напротив, «перекрестные пары» («продукты карамелизации - анионит» и «продукты меланоидинообразования - активный уголь») демонстрируют снижение адсорбции во всем диапазоне концентрации Сх в связи с тем, что не в состоянии оказывать конкуренцию также значительно дегидратированной сахарозе.

Методика количественного определения ОСАС основана на допущении, что неполярные продукты карамелизации сахарозы при максимальном значении их адсорбции на активном угле удаляются только за счет неспецифичной составляющей адсорбционной поверхности. Количество продуктов карамелизации, удаленных анионитом, при тех же условиях представляет собой специфичную составляющую адсорбции. Сумма значений адсорбции продуктов карамелизации на активном угле и анионите АВ-17-2П составляет общее количество удаленных продуктов карамелизации сахарозы за счет их специфичных и неспецифичных свойств. За 100% было принято значение суммарной адсорбции. Исходя из этого, были рассчитаны доли специфичной и неспецифичной составляющих адсорбции продуктов карамелизации. Аналогично долю специфичной адсорбции продуктов меланоидинообразования определяли как максимально возможную адсорбцию меланоидинов на анионите, а долю неспецифичной адсорбции - на активном угле при тех же условиях. Данные для расчета ОСАС приведены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, продукты: карамелизации сахарозы и щелочного разложения обладают превалирующей степенью неспецифичной сорбции, а меланоидины - специфичной. Хотя как продукты карамелизации сахарозы, так и продукты щелочного разложения редуцирующих Сахаров около трети адсорбционной способности обеспечивают за счет специфичной, а продукты меланоидинообразования - за счет неспецифичной сорбции. Были получены аналитические выражения, описывающие полученные изотермы адсорбции. ,

Эмпирические уравнения получали путем математической обработки экспериментальных данных с помощью программы Origin 5.0.

Таблица 2

Расчет относительной степени сорбционного сродства красящих веществ различной полярности и адсорбентов различной степени специфичности

Красящие вещества -продукты

карамелизации

Максимальное значение адсорбции

неспецифичной на активном

0,155

специфичной на анионите АВ-17-211

0,084

Суммарное значение специфичной и неспецифичной адсорбции 0,239

Относительная степень сорбционного сродства, доля адсорбции, %

специфич ной

34,4

неспецифичной

65,6

меланоидинообра-

зования______

щелочного разложения редуцирующих Сахаров

0,075

0,14"

0,137 07079

0,212 "02Г9

64,6 36Т~

35,4 63".9

Примечание Величина адсорбции рассчитана через оптическую плотность и представляет собой относительную величину

Все изотермы адсорбции наиболее благоприятно описываются степенным уравнением вида а = р х Ср°, где Ср - равновесная концентрация, г/см1; в, п - эмпирические коэффициен гы

Характер изотерм адсорбции зависит от концентрации сухих веществ, что связано как с реологическими свойствами системы, так и с конкурирующим воздействием сахарозы на адсорбцию красящих веществ

Используя уравнения изотерм адсорбции и зависимости влияния концентрации сухих веществ (СВ) раствора на адсорбцию, получили обобщенные уравнения, учитывающие одновременное влияние концентрации СВ и равновесной концентрации красящих веществ. Обобщенные уравнения получали путем модифицирования базового уравнения изотерм адсорбции, в качестве которого выбирали уравнение адсорбции для минимального в данной серии опытов значения СВ. Базовое уравнение умножали на коэффициент, который получали как частное от деления уравнений зависимостей адсорбции от СВ для данного и базового значения СВ. Полученные обобщенные уравнения изотерм адсорбции красящих веществ с учетом концентрации СВ на активном угле DCL 200 приведены ниже. Продукты карамелизации на активном угле DCL 200-

а = 0,362 хСр0,476 х [-0,05+ ,028 к СВ - 4,81742 х10-4 к (СВ)2]

Продукты меланоидинообразования на активном угле DCL 200:

а = 0,330 х Ср0 707 х [0,03 + 0,004 х СВ - 5,09 х 10-5 х (СВ)2]. Продукты разложения редуцирующих Сахаров на активном угле DCL 200: а = 6,764 х С/" х [-0,01 +0,011 х СВ - 1,72 х 10-4 х (СВ)2]. Все полученные изотермы отличаются друг от друга углом наклона к оси абсцисс на начальном участке изотермы и степенью кривизны. Степень кривизны определяется значением показателя степени:

- при n =1 изотерма превращается в изотерму Генри, которая описывает систему, не характеризующуюся сродством адсорбента и адсорбата;

- при n > I изотерма адсорбции имеет вогнутый характер, что говорит об отсутствии сродства адсорбента и адсорбата;

- при 0 < n < 1 изотерма имеет выпуклый характер, что говорит о большой степени сродства адсорбента и адсорбата.

Коэффициент р характеризует величину адсорбции при равновесной концентрации, равной 1, и является величиной, связанной с сорбционной способностью адсорбента по отношению к данному адсорбату. Таким образом, специфичность процесса адсорбции может быть охарактеризована коэффициентом п.

Сродство в паре «адсорбент- адсорбат» связано с совпадением или несовпадением степени полярности адсорбата и степени специфичности адсорбента Высокое сродство будет характерно для слабополярных примесей на неспецифичной поверхности и для сильнополярных заряженных примесей при адсорбции на специфичной поверхности.

Таким образом, коэффициент р характеризует сорбционную емкость, а коэффициент n - степень специфичности конкретной пары «адсорбент адсорбат».

Для подтверждения зависимости меры специфичности адсорбции от наличия на поверхности адсорбента функциональных групп и его электростатического взаимодействия с частицами раствора, обладающими ионогенными свойствами, была использована методика измерения | потенциала частиц адсорбента и влияния на него адсорбции красящих веществ тех или иных групп. потенциал определяли методом микроэлектрофореза на приборе "Zetasizer-2"' (Malvern Instr., UK). Электрокинетическим исследованиям подвергли тонкоизмельченную ионообменную смолу АВ-17- 2П и активный уголь DCL 200.

Исследования показали, что все красящие вещества изученных групп не обладают подвижностью в электрическом поле и не могут быть охарактеризованы ^-потенциалом. Отсутствие ^-потенциала у красящих веществ говорит о том, что их растворы не являются коллоидными системами. Анионит в дистиллированной воде обладает положительным потенциалом (среднее значение 33,20 мВ). Красящие вещества снижают значение потенциала, но в различной степени. Наиболее значительно снижается ¡^-потенциал с помощью продуктов меланоидинообразования (20,80 мВ). Продукты карамелизации сахарозы и продукты щелочного разложения оказывают меньшее влияние на снижение потенциала (28,95 и 30,25 мВ соответственно). В отличие от ионообменной смолы активный уголь во всех случаях имеет отрицательный ^-потенциал, что говорит о том, что поверхность мицеллы активного угля заряжена отрицательно, а в качестве противоионов выступают носители положительного заряда. Исходя из экспериментальных данных, можно сделать вывод о неэффективности проведения химической активации активного угля, поскольку она приводит к росту отрицательного ^-потенциала, что способствует увеличению специфичной адсорбции, но только для положительно заряженных частиц. Поскольку красящие вещества сахарного производства представляют собой в различной степени поляризованные анионы, целесообразность использования активных углей связана только с их способностью к неспецифичной сорбции.

Глава 3 В главе 3 приведен расчет процесса адсорбционной очистки сахарсодержащих растворов с учетом степени сродства исходного раствора к адсорбентам специфичного и неспецифичного действия. Учитывая наличие эффекта специфичности адсорбции, процесс предложено моделировать с учетом концентрации компонентов раствора и степени их специфичности. Последовательность обработки раствора специфичным и неспецифичным адсорбентами выбирают по преобладающей доле полярных либо неполярных красящих веществ, соответствующих большей или меньшей степени специфичной и неспецифичной адсорбции. Для оценки меры специфичности смеси красящих веществ предложено ее рассчитывать как сумму массовых долей каждого из ингредиентов, умноженных на соответствующие коэффициенты специфичности.

С учетом долей специфичности адсорбции меланоидинов, карамелей, продуктов щелочного разложения и долей их неспецифичности

(скн, а„", ащн) уравнения суммарных долей специфичности (£с) и неспецифичности (!") адсорбции (смеси веществ) будут иметь вид:

Если Ес < то в качестве доминантного адсорбгива рассматриваем адсорбтив, обладающий наибольшей степенью неспецифичной адсорбции, а другие адсорбтивы, обладающие меньшей долей неспецифичности, являются рецессивными.

Если то в качестве доминантною адсорбтива рассматриваем

адсорбтив с максимальной долей специфичной адсорбции, а другие адсорбтивы, обладающие меньшей долей специфичности, являются рецессивными.

Последовательность обработки выбирают из полученных результатов, рассчитанных по уравнениям 1 и 2 В первом случае вначале используют неспецифичный активный уюль, а затем специфичный анионит. В друюм случае последовательность обработки растворов имеет обратный характер

Вторую ступень обесцвечивания рассчитывают исходя из равновесной концентрации компонентов растворов, полученных после обесцвечивания на первой ступени.

Задачей расчета сорбционного процесса является определение количества необходимою адсорбента для обесцвечивания определенного обьема раствора, соответствующей концентрации красящих веществ до заданной конечной концентрации последних

Суммарное количество адсорбента для обесцвечивания всех групп красящих веществ на доминантном этапе очистки (щ^) определяют из уравнения

где - начальная концентрация продуктов: меланоидинообразования,

карамелизации сахарозы и щелочного разложения редуцирующих Сахаров соответственно, г/см3,

- конечная равновесная концентрация Продуктов' меланоидинообразования, карамелизации сахарозы и щелочного разложения редуцирующих Сахаров после доминантного этапа очистки соответственно, г/см3,

Рм, п_, Р., п„, рщ п,„ - эмпирические коэффициенты уравнений изотерм адсорбции продуктов: меланоидинообразования, карамелизации сахарозы и щелочного разложения редуцирующих Сахаров соответственно.

Зная исходную и равновесную концентрации примесей в растворе на рецессивной стадии очистки, массу адсорбента на этой стадии можно рассчитать по уравнению

где - равновесная концентрация продуктов:

меланоидинообразования, карамелизации сахарозы и щелочного разложения редуцирующих Сахаров после рецессивного этапа очистки соответственно, г/см3.

Для практической реализации методологии расчета адсорбционного процесса в апреле - мае 2004 года были проведены исследования на производственных полупродуктах ОАО «Краснопресненский

сахарорафинадный завод». Исследованиям были подвергнуты сиропы исходной клеровки, 0,!, II рафинадных, I, II и III продуктовых кристаллизаций.

Исследованиями установлено, что в исходном сахаре-сырце, поступающем в переработку, возможно присутствие всех групп красящих веществ с преобладанием красящих веществ, имеющих максимум поглощения при 260 нм (главным образом, продукты щелочного разложения). В сиропах рафинадных кристаллизаций проявляют свое присутствие меланоидины, а в сиропах продуктовых кристаллизаций имеет место несомненное преобладание продуктов карамелизации. По результатам исследований была разработана усовершенствованная технологическая схема адсорбционной очистки ОАО «Краснопресненский сахарорафинадный завод». Схема приведена на рис. 4.

Исходную клеровку сахара-сырца обрабатывают преимущественно активным углем в количествах, рассчитанных исходя из изотерм адсорбции,

Сироп 0 рафинадной кристаллизации, получаемый путем смешивания исходной клеровки и сахара, направленного по линии возврата брака, демонстрирует присутствие меланоидинов, что делает оправданным применение анионита на данном лапе технологической схемы. Сироп I рафинадной кристаллизации, предварительно обесцвеченный анионитом, почти не поддается дополнительному обесцвечиванию данным адсорбентом, что говорит об отсутствии в нем красящих веществ, адсорбирующихся по специфичному механизму.

Рис. 4. Усовершенствованная технологическая схема адсорбционной очистки полупродуктов ОАО «Краснопресненский сахарорафинадный завод»

Однако дальнейшее накопление слабоспецифичных продуктов караме-лизации в сиропе II рафинадной кристаллизации позволяет использовать анионит для его очистки, используя лишь рецессивную способность анионита к удалению неполярных карамелей.

Обесцвечивание продуктовых сиропов малоэффективно как полярными, так и неполярными адсорбентами.

Глава 4. В главе разработана математическая модель динамики адсорбции целевого компонента (красящего вещества) из потока жидкости пористым слоем адсорбента. Динамический режим является наиболее выгодным режимом очистки растворов от примесей, поскольку он позволяет максимально использовать сорбционную емкость адсорбента и, с другой стороны, позволяет снизить концентрацию удаляемой примеси в растворе до приемлемых концентраций. На рис. 5 представлена схема формирования фронта адсорбции в пористом слое адсорбента.

Жидкость, в которой растворен целевой компонент, неподвижна в пористом слое.

адсорбции молекул красящего вещества в пористом

СМ -

х=о

ж«.т

Пористый слой

адсорбента к- высота слоя

X х=и

- фронт адсорбции Процесс

Рис. 5. Схема движения фронта а,¡сорбции в пористом слое алсорбен!а

слое протекает изотермично. Тогда дифференциальное уравнение в частных производных, описывающее процесс одномерной адсорбции (считаем,что ширина адсорбционной колонны намного больше ее высоты и, следовательно, фронт адсорбции является плоским) имеет вид

где а (, х) - величина адсорбции;

с (X, х) - концентрация целевого компонента в жидкости, заполняющей поры твердой частицы;

Д, - эффективный коэффициент диффузии целевого компонента в объеме раствора;

т - пористость среды.

В качестве изотермы адсорбции выберем уравнение Фрейндлиха

где ^ - некоторое равновесное значение концентрации (масштаб концентрации);

п - безразмерный параметр, определяемый эмпирическим путем;

а0 - равновесная адсорбция.

Обозначим для удобства тогда (4) перепишется в виде

Подставляя (4') в уравнение диффузии (3), получим

В качестве условия на границе х - О межфазного контакта выберем заданность концентрации целевого компонента как функции от времени:

Перед фронтом адсорбции х считаем, что пористая среда не

содержит целевого компонента С 0 при х аз.

Задача может быть решена методом интегральных cooтношений, который позволяет получить приближенное аналитическое решение для концентрации, удобное для дальнейших расчетов. При атом считаем, что на фронте адсорбции концентрация целевого компонента равна нулю и нет потока этого компонента

дС

через указанный фронт, т.е. С 0 ,

дх

= О

при X

¿(1)

Решение для концентрации пишется в виде параболы по координате х с коэффициентами, зависящими от времени. После интегрирования левой и правой частей дифференциального уравнения (5) по координате х в пределах от 0 до фронта получим дифференциальное уравнение для определения

неизвестного фронта

Л 13 2п +1

= 2 й-т

С,(/)

с очевидным начальным условием д- 0 при < 0

(6) (7)

В общем случае задача Коши (6 .7) может быть решена только численно Если же предположить, что с течением времени концентрация целевого компонента С0 (t) под пористым слоем изменяется мало, то есть то уравнение (6) примет вид

Интегрируя (8) с учетом начального условия (7), получаем закон движения фронта адсорбции:

12 D э т {2п + \) t

4) =

(9)

1 + 2я + 3/? С„

Таким образом, фронт распространяется по закону ч/7 , а его скорость существенно зависит от параметров адсорбции р и п, концентрации С0 и т 0Э« Эт - коэффициента диффузии целевого компонента в пористом слое.

Для концентрации в рассматриваемом случае (9) получено следующее выражение

Разработанная математическая модель процесса позволяет рассчитать концентрацию сорбированной примеси в любой точке адсорбционной колонны, в любой момент времени при условии, что процесс адсорбции носит равновесный характер Данное уравнение может быть использовано для описания сорбции как доминантного, гак и рецессивною компонентов.

Выводы и рекомендации промышленности

1 Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена необходимость )чета специфичности сит сорбционного взаимодействия между адсорбентом и красящими веществами сахарного производства различной природы при их контактировании.

2 Проведена систематизация красящих веществ по группам. Показано, что красящие вещества сахарного производства в зависимости от их

происхождения обладают различной степенью полярности: наибольшей полярностью характеризуются продукты меланоидинообразования; наименьшей - продукт карамелизации сахарозы, продукт щелочною разложения редуцирующих Сахаров занимают промежуточное положение.

3. Проведена систематизация адсорбентов по типам специфичности адсорбции. Изучены специфичность адсорбции различных групп красящих веществ сахарного производства на активном угле, анионите АВ-17-2П, бентоните и осадке карбоната кальция. При сравнении сорбционной способности различных адсорбентов отмечено, что наибольшей специфичной сорбцией характеризуется анионит, а неспецифичной сорбцией - активный уголь.

4. Меру специфичности при адсорбционном взаимодействии адсорбентов и красящих веществ предложено характеризовать термином «Относительная степень сорбционного сродства» (ОСАС). Разработана методика и проведена количественная оценка ОСАС при адсорбции различных групп красящих веществ на адсорбентах различной полярности.

5. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено влияние степени гидратации красящих веществ на уровень специфичности их сорбции. Выявлено влияние концентрации сахарозы на степень гидратации красящих веществ.

6. С помощью дериватографических исследований разработана методика расчета массовой концентрации различных групп красящих веществ на основе спектрофотометрических измерений.

7. Разработана уточненная методика определения содержания различных групп красящих веществ из их смеси в сахарсодержащих растворах.

8. Получены эмпирические обобщенные уравнения изотерм адсорбции различных групп красящих веществ на адсорбентах различной степени полярности. При этом обобщенные уравнения изотерм адсорбции одновременно учитывают конечную концентрацию красящих веществ, концентрацию сахарозы, а также степень завершения процесса, что позволяет производить расчет сорбционного процесса для сорбционных систем, находящихся как в равновесном, так и в неравновесном состояниях.

9. Разработана методика определения меры специфичности адсорбции по коэффициентам уравнения изотермы адсорбции Фрейндлиха.

10. Разработана феноменологическая модель динамики адсорбции целевого компонента (красящего вещества) из потока сахарсодержащего раствора пористым слоем адсорбента. Модель учитывает специфичность адсорбционного взаимодействия через эмпирические коэффициенты изотерм адсорбции. Установлено, что фронт адсорбции распространяется по закону 4t и по скорости продвижения существенно зависит от параметров изотермы адсорбции, коэффициента внутренней диффузии и начальной концентрации. На основе математической модели может быть рассчитан динамический режим адсорбции как доминантного, так и рецессивного компонентов сахарсо-держащего раствора.

U, На основе теоретических обобщений и экспериментальных данных разработана методика расчета сорбционного процесса с учетом доминантного и рецессивного компонентов сахарсодержащих растворов. Методика внедрена на ОАО «Краснопресненский сахарорафинадный завод» с экономическим эффектом более 260 тыс. руб. в год.

12. С учетом изучения состава производственных растворов разработана усовершенствованная технологическая схема сорбционной очистки полупродуктов на ОАО «Краснопресненский сахарорафинадный завод».

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Тарасова ИА., Сидоренко Ю И., Шуб И.С. Изучение степени специфичности адсорбции различных групп красящих веществ сахарного производства на полярных и неполярных адсорбентах // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2004. -№ 6. С. 66...69.

2. Vliv hudratace barevnych latec pri vyrobe cukru na jejich sorpcni aktivitu / Tarasova I.A., Sidorenko Ju. I., Filippov A.M., ect. // Listy cukrov. - 2004 - № 9/10. -S. 269...271.

3. Тарасова И.А., Сидоренко Ю.И. Изучение меры специфичности сорбции различных групп красящих веществ сахарного производства на полярных и неполярных адсорбентах // Сахар. - 2005. - №1 - С. 36...40.

4. Тарасова И.А., Сидоренко Ю.И. Взаимное влияние сахарозы и красящих веществ на характер их изотерм адсорбции на анионообменной смоле. Сб. докл. III Ежегод. межд. научн.-практ. конф. «Сахар-2003»: «Повышение эффективности работы свеклосахарного комплекса» (17... 18 апреля 2003 г.). -М.: МГУПП, 2003. - С. 72. ..76.

5. Тарасова И.А., Сидоренко Ю.И. Кинетика адсорбции различных групп красящих веществ сахарного производства анионитом АВ-17-2П. Сб. докл. Ш Ежегод. межд. научн.-практ. конф. «Сахар-2003»: «Повышение эффективности работы свеклосахарного комплекса» (17... 18 апреля 2003 г.). -М.:МГУПП, 2003.-С.76...82.

6. Тарасова И.А., Сидоренко Ю.И. Изучение кинетических и статических характеристик процесса адсорбции красящих веществ сахарного производства на активных углях. Сб. докл. IV межд.-техн. конф.: «Техника и технология пищевых производств» (26...28 марта 2003г.).- Могилев: МГУП, 2003. - 4.1. -С. 29...30.

7. Тарасова И.А., Сидоренко Ю.И. Специфичность адсорбции красящих веществ // Сб. докл. IV Ежегод. межд. научн.-практ. конф. «Сахар-2004»: «Повышение эффективности работы свеклосахарного комплекса» (15... 16 апреля 2004 г.).-М.:МГУПП,2004.-С. 189... 193.

8. Тарасова И.А., Сидоренко Ю.И. Изучение механизма адсорбции красящих веществ сахарного производства // Сб. матер, межд. научн.-практ. конф.: «Разработка новых и совершенствование существующих технологий, оборудования и методов контроля сахарного производства» (17... 18 декабря 2004 г.). - Воронеж: ВГТА, 2004. - С. 135... 136.

05, Н - - М.2/

Формат 30x42 1/8. Бумага типографская № 1. Печать офсетная. Печ. л. 1,0. Тираж 200 экз. Заказ 5 1. 125080, Москва, Волоколамское ш., 11 Издательский комплекс МГУПП

Введение.

Глава 1. Сорбционные свойства красящих веществ сахарного производства.

1.1. Методика определения массовой концентрации красящих веществ.

1.1.1. Определение массовой концентрации красящих веществ методом дериватографии.

1.1.2. Идентификация и количественное определение отдельных групп красящих веществ методом спектрофотометрии.

1.2. Влияние гидратации на сорбционные свойства красящих веществ сахарного производства.

1.2.1. Определение степени гидратации методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК).

1.2.2. Определение степени гидратации методом гель-хроматографии.

1.3. Сравнительная оценка различных видов адсорбентов для обесцвечивания сахарсодержащих растворов.

1.3.1. Изучение сорбционных характеристик активных углей.

1.3.2. Изучение сорбционных характеристик анионообменных смол

Глава 2. Определение степени специфичности адсорбции красящих веществ сахарного производства на адсорбентах различной полярности.

2.1. Статика адсорбции красящих веществ сахарного производства на полярных и слабополярных адсорбентах.

2.2. Закономерность сорбции красящих веществ различной природы на карбонате кальция.

2.2.1. Статика адсорбции красящих веществ соков свеклосахарного производства на карбонате кальция.

2.2.2. Влияние режимов сатурации на адсорбцию 1фасящих веществ различной природы.

2.3. Изучение конкурирующего влияния полярных молекул при специфичной адсорбции.

2.3.1. Методика количественного определения относительной степени сорбционного сродства.

2.3.2. Математическое описание изотерм адсорбции 1фасящих веществ на адсорбентах различной природы.

2.4. Изучение сорбционного механизма электрокинетическими методами.

Глава 3. Расчет процесса адсорбционной очистки сахарсодержащих растворов с учетом степени сродства.

3.1. Методология расчета количества доминантного и рецессивного адсорбента.

3.2. Практическое использование методики расчета адсорбционных процессов.

3.3. Определение эффективности удаления механических примесей в процессе адсорбционной очистки производственных растворов

Глава 4. Математическая модель динамики адсорбции красящего вещества из потока жидкости пористым слоем адсорбента.

4.1. Теоретические предпосылки расчета динамического режима адсорбции.

4.2. Закономерности адсорбции красящего вещества из потока жидкости пористым слоем адсорбента.

Актуальность проблемы. Сахарная промышленность в России в начале XXI столетия находится в стадии структурной и технологической реорганизации, связанной с процессами адаптации в мировой рынок сахарной промышленности. Состояние мирового рынка демонстрирует устоявшиеся системы квот на производство белого сахара, а в последние годы - и тростникового сахара-сырца. Отечественному производителю наряду с задачами реструктуризации необходимо решать проблемы, связанные с вхождением России во Всемирную торговую организацию (ВТО). Последний фактор предполагает разработку сбалансированной государственной и отраслевой политики в области производства и сбыта сахара. Тенденция развития мирового рынка диктует сдержанное отношение российской сахарной промышленности к развитию производства товарного сахара из тростникового сахара-сырца Однако объективные условия агропромышленного комплекса России позволяют обеспечить необходимый объем производства сахара из свеклы лишь на 40%. Ниже приведены основные показатели производства АПК в области сахарной промышленности за 1990-2003 гг. [107,108].

Большую долю товарного сахара в России производят из импортируемого тростникового сахара-сырца по оригинальной технологии, использующейся только в нашей стране [13].

Основные показатели производства АПК в области сахарной промышленности за 1990 - 2003 гг.

Продукция, тыс. т 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

Сахарная свекла 3230С 2430( 2550С 25500 13900 19072 16166 13880 10798 1522") 14054 14556 15665 18280

Сахар-песок 3758 3425 3923 3918 2736 3155 3294 3775 4812 6807 6077 6590 6197 5466

В том числе из сахарной свеклы 2630 2059 2248 2497 1655 2064 1711 1333 1274 1520 1563 1616 1621 2107

Если вопросы совершенствования технологии переработки сахарной свеклы в начале XXI столетия оказались достаточно формализованными и подчиненными технологическим возможностям выпускаемого оборудования, то переработка тростникового сахара-сырца по-прежнему требует значительных интеллектуальных усилий, связанных с совершенствованием процессов очистки. Вопросу совершенствования технологии переработки тростникового сахара-сырца на свеклосахарных заводах посвящено много работ [13,102,15,101, 97, 21, 71,6,112].

Одновременно с вопросами оптимизации технической политики в области объемов производства перед российской сахарной промышленностью все более актуальной становится задача, связанная с повышением качества продукции. В соответствии с требованиями Закона РФ от 27.12.2002 г. №184-ФЗ «О техническом регулировании» [138] в настоящее время ведутся работы по согласованию технических регламентов производства сахара и приближению его к требованиям мировых стандартов. В соответствии с ГОСТ 21-94 предусматривается выпуск сахара- песка с чистотой не ниже 99,75 % и цветностью не выше 0,8 усл. ед. Однако, практика мирового производства сахара предусматривает более высокие качественные стандарты. В связи с этим необходимо наметить основные направления решения данной задачи. Принципиально повышение качества может быть обеспечено за счет многократной перекристаллизации сахара и углубленной физико-химической очистки сахарсодержащих растворов.

Первый путь связан со значительными энергозатратами и увеличением расхода других ресурсов. Наиболее целесообразным представляется путь повышения эффективности очистки сахарных растворов. Вопросами совершенствования очистки сахарсодержащих растворов большое внимание уделяли: П.М. Силин, С.И. Иванов, А.Р. Сапронов, И.Ф. Бугаенко, А.А. Славянский, М.И. Даишев, Л.П. Рева и др. [120, 69, 103, 129, 113, 51, 67, 66, 76, 88, 17, 16, 12, 81, 85, 86, 114, 115, 126, 116, 125, 3, 72, 29, 32, 28, 31, 93, 91, 92]. Максимальный выход сахара и высокое его качество напрямую зависит от количества присутствующих в растворе несахаров и их физико-химических характеристик. Фактически из всего арсенала средств, позволяющих увеличить эффект очистки сахарсодержащих растворов, могут быть выделены два основных способа:

- перевод растворенных несахаров в твердую фазу;

- адсорбция растворенных несахаров на границе раздела фаз.

Прием осаждения несахаров и перевода их в нерастворимое состояние широко используется в свеклосахарном производстве на этапе преддефекации. Вопросу совершенствования этапа преддефекации были посвящены работы Л.П. Ревы, А.А. Славянского, Г.А. Вовк, A.M. Гаврилова, С.П. Олянской, JI.M. Хомичака, Р.С. Решето вой, Ю.И. Молотилина и др. [94, 95, 127, 125, 30, 77, 24, 98, 74, 89, 130]. Изучением процесса осаждения несахаров занимались А.А. Славянский, JI.A. Сапронова, М.И. Даишев и др. [122, 123, 124, 105, 39, 38, 84]. Вопросы преддефекации и осаждение несахаров изучены достаточно глубоко, и поэтому резервы совершенствования очистки за счет улучшения осаждения ограничены.

Другой путь совершенствования очистки сахарсодержащих растворов, связанный с использованием сорбционной технологии, может быть охарактеризован значительно большими резервами. Россия является родиной одной из основных мировых школ теории сорбции. В развитии сорбционной теории внесли большой вклад Н.А. Шилов, М.М. Дубинин, В.В. Радушкевич, А.В. Киселев, В.В. Рачинский, В.В. Угрозов [2, 56, 90, 135]. Развитию технологии сорбционной очистки сахарсодержащих растворов посвятили свои труды А.Р. Сапронов, А.А. Славянский, М.С. Жигалов, С.А. Бренман, А.У. Дмитренко, Г.А. Чикин, Л.Д. Бобровник, Г.П. Волошаненко и другие [115, 4, 49, 78, 117, 79, 23, 35, 48, 74, 148, 149, 99, 22, 98, 8, 100]. Теоретический задел позволяет дальше развивать данное направление технологии очистки сахарсодержащих растворов. Теоретические работы рассматривают вопросы массопереноса при сорбционных процессах, кинетики адсорбции с учетом осложняющих процесс факторов, различных видов изотерм адсорбции, учитывающих специфику объектов исследования и разработку динамических режимов адсорбции.

Таким образом, исследования, направленные на повышение эффективности адсорбционной очистки сахарных растворов на основе изучения теоретических закономерностей взаимодействия несахаров и адсорбентов, являются актуальными. Актуальной, в том числе, является разработка методов идентификации различных групп красящих веществ и индивидуальных способов их эффективного удаления. Предложенный подход к технологии сорбционной очистки сахарсодержащих растворов позволяет в целом добиться эффекта максимального, приближенного к теоретическому.

Целью работы является повышение эффекта очистки сахарсодержащих растворов на основе комплексного изучения физико-химических особенностей красящих веществ сахарного производства, характера их взаимодействия с адсорбентами и математического моделирования процессов сорбционной очистки. Очевидно, что адсорбенты и адсорбтивы, обладая индивидуальными, а порой и уникальными свойствами, требуют индивидуального подхода к разработке логических моделей их взаимодействия. Определяющим фактором является изучение механизма сорбционного взаимодействия. Важное значение приобретает проведение глубоких теоретических исследований на производственных объектах. Достичь значительного улучшения эффекта очистки в настоящее время можно лишь при изучении теоретических предпосылок производственных процессов. С этой целью все большее внимание должно уделяться вопросам изучения индивидуальных сорбционных свойств отдельных групп примесей и, в идеале, каждой примеси в отдельности. Сорбционные характеристики этих примесей должны быть изучены комплексно с учетом влияния каждого из несахаров на сорбцию друг друга. При этом становится очевидным, что сорбционные свойства несахаров в чистых монокомпонентных растворах отличаются от свойств этих же веществ в поликомпонентных растворах. Такое отличие связано как со взаимным влиянием компонентов раствора друг на друга, так и с конкуренцией этих несахаров за сорбционную поверхность, которая связана с сорбционными предпочтениями.

Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- изучить механизм и степень гидратации красящих веществ сахарного производства;

- на основе спектрофотометрического анализа провести идентификацию различных групп красящих веществ сахарного производства;

- разработать методику количественного определения различных групп красящих веществ сахарного производства;

- изучить закономерности сорбции красящих веществ на полярных, неполярных адсорбентах и адсорбентах смешенного механизма действия;

- изучить механизм конкурентной сорбции различных групп красящих веществ на адсорбентах различной природы;

- разработать метод количественного определения веществ при специфичной и неспецифичной адсорбции в каждом конкретном случае;

- разработать математическую модель сорбции красящих веществ с учетом степени их полярности и долей специфичности на изученных адсорбентах;

- разработать феноменологическую модель динамического режима адсорбции целевого компонента пористым слоем адсорбента с учетом индивидуальных свойств красящих веществ и адсорбентов;

- усовершенствовать технологию сорбционной очистки сахарорафинадных сиропов.

Научная новизна. Предложен механизм адсорбционной очистки, согласно которому адсорбция из сахарсодержащих растворов осуществляется в соответствии со специфичностью взаимодействия между адсорбентом и адсорбатом. Установлено, что на степень специфичности взаимодействия между адсорбентом и адсорбатом оказывают влияние два фактора:

- наличие функциональных групп в адсорбенте и адсорбате (специфичная адсорбция) или наличие неспецифичных сил взаимодействия Ван-Дер-Ваальса;

- степень гидратации.

Получены новые данные о степени гидратации различных компонентов сахарсодержащих растворов методом дифференциально-сканирующей калориметрии. Предложена методика исследования состояния воды в отдельных группах красящих веществ сахарного производства с помощью дериватографии. Обоснована последовательность адсорбции отдельных групп красящих веществ. Установлено, что процессы сорбции сахарозы и адсорбции красящих веществ подобны. Объяснено явление распределения воды в сахарсодержащих растворах между гидратными оболочками растворенных веществ в процессе адсорбции. Изучены электрокинетические особенности адсорбентов различной полярности и влияние на их заряд красящих веществ сахарного производства. Получены эмпирические уравнения изотерм адсорбции различных групп красящих веществ на адсорбентах различной природы. Обоснованы критерии, позволяющие рассчитать сорбционные процессы в зависимости от индивидуальных свойств адсорбента и адсорбата. Установлено, что продукты карамелизации сахарозы практически не удаляются карбонатом кальция, что не позволяет рекомендовать известково-углекислотную очистку для сахарных растворов, содержащих значительное количество данной группы красящих веществ (пример: возврат первого оттека утфеля I кристаллизации при переработке сахара-сырца). Разработана феноменологическая модель динамики адсорбционной очистки сахарсодержащих растворов на адсорбентах различной природы. Модель позволяет рассчитать концентрацию каждого из ингредиентов очищаемой смеси в любой точке колонны, в любой момент времени при условии равновесного характера процесса. Найдены и научно обоснованы новые технологические режимы процесса адсорбции красящих веществ для улучшения технологии очистки продуктов рафинадного производства.

Практическая значимость. Разработана методика определения массовой концентрации отдельных групп красящих веществ из их смеси по значениям оптической плотности. Получены экспериментальные данные по степени гидратации различных групп красящих веществ. На основании эмпирических уравнений изотерм отдельных групп красящих веществ разработана методика расчета необходимого количества адсорбентов для удаления доминантной и рецессивной примесей из сахарсодержащего раствора в процессе комбинированной сорбционной очистки сахарных растворов различной концентрации. Разработана методика расчета сорбционного процесса на основе доминантного и рецессивного компонентов удаляемой смеси. Разработаны методики расчета относительной степени сорбционного сродства и расчета сорбционного процесса очистки полупродуктов сахарного производства, которые внедрены на ОАО «Краснопресненский сахарорафинадный завод» с годовым экономическим эффектом 266,37 тыс. руб. Предложена усовершенствованная технология адсорбционной очистки сахарорафинадных сиропов.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных III, IV международных научно-практических конференциях «Сахар-2003», «Сахар-2004» «Повышение эффективности работы свеклосахарного комплекса», II международно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств» (г. Могилев, 2003), международной научно-практической конференции «Разработка новых и совершенствование существующих технологий, оборудования и методов контроля сахарного производства» (г. Воронеж, 2004).

Выводы и рекомендации промышленности

1. Разработана и внедрена методика способа расчета сорбционного процесса очистки полупродуктов сахарорафинадного производства при переработке сахара-сырца на сахар-рафинад на ОАО «Краснопресненский сахарорафинадный завод».

2. Установлено, что эффекты обесцвечивания полярными и неполярными адсорбентами могут быть использованы как метод идентификации тех или иных групп красящих веществ в исследуемых сахарсодержащих растворах.

3. С помощью метода дифференциальной сканирующей калориметрии установлено влияние гидратации на сорбционные свойства красящих веществ сахарного производства. Выявлено, что при очистке сахарных сиропов с большим содержанием продуктов щелочного разложения редуцирующих веществ их необходимо подвергать ионообменным технологиям адсорбционной очистки, при удалении продуктов карамелизации сахарозы использовать активные угли, при удалении продуктов меланоидинообразования можно использовать с одинаковой эффективностью ту и другую адсорбционную технологию очистки. Доказана степень более высокой гидратации (соответственно высокая степень полярности молекул) продуктов меланоидинообразования по отношению к продуктам карамелизации сахарозы.

4. Проведены экспериментальные исследования по оценке различных видов адсорбентов для обесцвечивания сахарсодержащих растворов: наилучший кинетикой и статикой адсорбционного процесса обладает активный уголь марки DCL 200, в качестве адсорбента, обладающего склонностью к специфичной адсорбции наиболее эффективна анионообменная смола АВ-17-2П.

5. Получены изотермы адсорбции продуктов карамелизации, меланоидинообразования, продуктов щелочного разложения Сахаров на неполярных и полярных адсорбентах.

6. Проведена систематизация красящих веществ по группам, а адсорбентов по типам специфичности адсорбции.

7. Установлено стимулирующее влияние концентрации сахарозы на адсорбцию всех групп красящих веществ. Адсорбция увеличивается с ростом концентрации сахарозы до достижения последней 40%. С позиции теории гидратации разработана теоретическая модель влияния сахарозы на эффективность адсорбции красящих веществ. Введены понятия «плотной гидратной оболочки» и «диффузной гидратной оболочки», позволившие объяснить феномен стимулирующего влияния на адсорбцию увеличения концентрации сахарозы.

8. Предложены специальные методы обесцвечивания, позволяющие добиться максимальной сорбционной эффективности с учетом влияния концентрации сахарозы.

9. Выявлены закономерности сорбции красящих веществ различной природы на карбонате кальция.

10. Введен новый термин «относительная степень адсорбционного сродства» (ОСАС) адсорбента и адсорбата, позволяющий сравнить пары «адсорбент-адсорбат» в конкретной выборке, полученной по результатам исследования в идентичных условиях.

11. Предложена теория, согласно которой повышение сорбционной активности красящих веществ можно достичь путем их более глубокой дегидратации при помощи высокогигроскопичных веществ:

- получены зависимости, описывающие влияние концентрации спирта и сахарозы (как дегидратирующих агентов) на изменение сорбционной активности карамелей, меланоидинов, ПЩРРС на активном угле и анионите;

- установлено, что спирт обладает повышенным по сравнению с сахарозой дегидратирующим влиянием на красящие вещества. При высоком содержании спирта имеет место дегидратация не только красящих веществ, но и более полярной сахарозы, что подтверждается снижением сорбции красящих веществ и сахарсодержащих растворов с увеличением концентрации спирта;

- показано, что при 1-3% содержания спирта адсорбция карамелей возрастает, кроме случая с содержанием сахарозы в растворе 50%;

- возрастание адсорбции меланоидинов пропорционально концентрации спирта только для слабо концентрированных по сахарозе растворов. Для растворов с содержанием сахарозы кроме 5% адсорбция продуктов меланоидинообразования, как правило, снижается;

- эффективность удаления ПЩРРС увеличивается как на активном угле, так и на анионите только при высоких содержаниях сахарозы и спирта. В других случаях сорбция ПЩРРС при добавлении спирта снижается или остается без изменений.

12. Предложен метод количественной оценки относительного сорбционного сродства (ОСАС) для каждой пары «адсорбент-адсорбат». ОСАС позволяет количественно оценить долю специфичной и неспецифичной адсорбции для полярных и неполярных красящих веществ на специфичных и неспецифичных адсорбентах.

13. Разработана методика расчета ОСАС и рассчитаны коэффициенты избирательной адсорбции для 6 пар «адсорбент-адсорбат». В результате расчета коэффициентов ОСАС оказалось, что карамель обладает наиболее высокой долей неспецифичной адсорбции, меланоидины наибольшей долей специфичной адсорбции в ряду красящих веществ, а ПЩРРС занимает промежуточное место с превалирующей долей неспецифичной адсорбции.

14. На основании экспериментальных данных получены частные уравнения изотерм адсорбции для частных значений концентраций сухих веществ. Получены эмпирические зависимости влияния концентрации сухих веществ на степень адсорбции различных групп красящих веществ на анионите АВ-17-2П и активном угле DCL 200.

15. Предложен теоретический подход, позволяющий количественно оценивать степень сродства и величину сорбционной емкости через коэффициенты уравнения Фрейндлиха. Методика количественного определения степени сродства по коэффициенту п удовлетворительно совпадает с результатами расчета относительно степени сорбционного сродства (ОСАС).

16. Получены графики и эмпирические уравнения коэффициентов р и п изотермы Фрейндлиха в зависимости от концентрации сухих веществ растворов для трех групп красящих веществ и 4 видов адсорбентов. Полученные зависимости позволяют получить обобщенную изотерму адсорбции в каждом из трех видов красящих веществ для любого заданного значения сухих веществ на данном адсорбенте.

17. Проведенные электрокинетические исследования подтвердили ионогенный механизм адсорбции сильнополярных меланоидинов, наличие значительной доли неспецифичной адсорбции при удалении карамелей и

ПЩРРС, показали нецелесообразность химической активации активного угля в процессе его производства.

18. На основании уравнений частных изотерм адсорбции красящих веществ с учетом долей специфичности разработана методика расчета необходимого количества доминантного и рецессивного адсорбента, обеспечивающая оптимальный расход адсорбента в процессе комбинированной сорбционной очистки сахарных растворов различной концентрации сухих веществ.

19. Предложена технологическая схема адсорбционной очистки продуктов ОАО «Краснопресненский сахарорафинадный завод».

20. Построена математическая модель динамики адсорбции красящего вещества из потока жидкости пористым слоем адсорбата, позволяющая рассчитать концентрацию сорбированной примеси в любой точке колонны, в любой момент времени при условии, что процесс адсорбции носит квазиравновесный характер.

1. Адсорбенты, их получение, свойства и применение//Труды V Всесоюзногосовещания по адсорбентам, Москва, 9-11 марта 1983. Л.: Наука, 1985.

2. Адсорбция и адсорбенты//Труды VI Всесоюзной конференции потеоретическим вопросам адсорбции, ноябрь 1985. М.: Наука, 1987.

3. А.с. № 1393452 (СССР). Вакуум-фильтр для сахарсодержащих растворов/Ю.И. Сидоренко, А.А. Славянский, А.Р. Сапронов и др. Б.И. 1988.-№17.

4. А.с. №1978970 (СССР) Способы очистки сахарсодержащего раствора/ И.Н. Сергеев, А.А. Славянский. Б.И. 1991- № 36.

5. Барабанов М.И. К вопросу об оценке обесцвечивающих активированныхуглей. Киев. Труды КТИПП, 1953. -С.21-23.

6. Белостоцкий Л.Г. Интенсификация технологических процессов свеклосахарного производства. М., 1989. -223 с.

7. Беринг Б.П., Серпинский В.В. Теория адсорбционного равновесия, основанная на термодинамике вакасионных растворов//Известия АН СССР, 1974. № 11. - С.2427-2440.

8. Бобровник Л.Д. Физико-химические основы очистки в сахарном производстве. Киев: Вища школа, 1994. - 255 с.

9. Бобровник Л.Д., Семененко В.З. Исследование электрокинетического потенциала СаСОз// Известия вузов СССР. Пищевая технология. -1983. -№ 5.-С. 140-142.

10. Бондаренко JI.H. Исследование некоторых математических моделей внутридиффузионной кинетики адсорбции и их численная реализация: Автореф. дис. канд. техн. наук. Киев, 1984. -16 с.

11. Бугаенко И.Ф. Повышение эффективности свеклосахарного производства. Ч.З. Очистка сока. М.: Теллер, 2001. - 64с.

12. Бугаенко И.Ф. Повышение эффективности очистки диффузионного сока. -М.: АгроНИИТЭИПП, 1991. Серия 23. - Сахарная промышленность-Вып. 11- С.21-23.

13. Бугаенко И.Ф. Снижение потерь и улучшение качества сахара при переработке тростникового сахара-сырца. М.: АгроНИИТЭИПП, 1993. -Сахарная промышленность. - Вып.2.

14. Бугаенко И.Ф. Сорбция отдельных групп красящих веществ активными углями. М.: ЦНИИТЭИТПищепром, 1983. - Сахарная промышленность. -Серия 23. -Вып.1. - С. 13-16.

15. Бугаенко И.Ф., Михатова Г. Н. Совершенствование технологии переработки тростникового сахара-сырца. М.: ЦНИИТЭИПищепром, 1977.-39 с.

16. Бугаенко И.Ф., Самойлова Т.Н. Растворимость извести в концентрированных сахарных растворах//Сахарная промышленность. -1981.-№ 1. С.27-28.

17. Бугаенко И.Ф., Славгородская И.П Определение степени дисперсности красящих веществ. М.: ЦНИИТЭИТПищепром, 1972. - Сахарная промышленность. - Вып. 9. - С. 5-7.

18. Бугаенко И.Ф., Славгородская И.П., Лапкин А.И. Исследование красящих веществ сахара-песка//Сахарная промышленность. -1971. -№ 11. С.15-16.

19. Бугаенко И.Ф., Фуэнтес М.Г., Масленникова Н.В. Красящие вещества, удаляемые катионообменной смолой//Сахарная промышленность. -1987. -№9.-С. 28-29.

20. Бугаенко И.Ф., Чернышева Н.А. Технология производства сахара из сырца М.: Союзроссахар, 2002. -291 с.

21. Взаимодействие анионитов с компонентами сахарных растворов/В.П. Мелешко, И.П. Шамрицкая, В.Ф. Семенов и др.//Сахарная промышленность. -1975. -№ 1. -С.23-26.

22. Волошаненко Г.П., Ремесло Н.В., Руденко В.Н. Роль нуклеиновых кислот и продуктов их превращения в образовании красящих веществ сахарного производства // Известия вузов. Пищевая технология. -1990. -№ 1. -С. 1516.

23. Выбор флокулянта для интенсификации отделения преддефекационного осадка/В.А. Цехмистренко, О.П. Ткаченко, С.П. Олянская и др.//Сахарная промышленность. 1987. - № 7. - С.27-29.

24. Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры устойчивости и флюктуации. М.: Мир, 1973. - 280 с.

25. Гольферих Ф. Иониты. М.: Иностранная литература, 1962. - 492 с.

26. Грисбах Р. Теория и практика ионного обмена/Перевод с немецкого. М.: Иностранная литература, 1963. - 499 с.

27. Даишев М.С. Адсорбционная очистка карбонатом кальция в сахарном производстве // Известия вузов. Пищевая технология. -1972. -№ 6. С.61-62.

28. Даишев М.И. Исследования по повышению эффектов очистки и кристаллизации в сахарном производстве: Автореф. дис. докт. техн. наук.-Киев, 1974.-49 с.

29. Даишев М.И., Вовк Г.А. Об отделении осадка преддефекованного сока//Сахарная промышленность. 1974. - № 1. - С.8-10.

30. Даишев М.И., Никабадзе Г.У. Отделение осадка сепаратором при очистке диффузионного сока//Сахарная промышленность. -1973. № 7. - С.29-32.

31. Даишев М.И., Решетова Р.С., Мамаду С. Кулибали. Адсорбция несахаров в процессе сатурирования при низких значениях рН//Сахарная промышленность. -1987. № 4. - С.15-16.

32. Деодар С., Лунер Ф. Измерение содержания связанной (незамерзающей) воды методом дифференциальной сканирующей калометрии//В сб.: «Вода в полимерах»/ под ред. С. Роуленда. М., 1984.

33. Дифференциальный сканирующий микрокалориметр ДСМ-2М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Пущино, СКБ БП АН СССР. 1978.-40 с.

34. Дмитренко А.У., Бренман С.А., Кравец Я.О. Применение активных порошкообразных углей в свеклосахарном производстве//Сахарная промышленность.-1987. -№2. -С.28-33.

35. Дубинин М.М. О рациональных параметрах пористой структуры промышленных активных углей/В сб.: «Адсорбенты, их получение, свойства и применение». Л.: Наука, 1978. - С. 4-9.

36. Дубинин М.М. Микропористые структуры углеродных адсорбентов/В сб.: «Адсорбция в микропорах». -М.: Наука, 1983. С.186-191.

37. Егорова М.И., Мальцева В.П., Чугунова Л.С. Отечественные полиэлектролиты для обеспечения клеровки сахара-сырца//Сахар. 1999. -№2. С.14-19.

38. Егорова М.И., Чугунова Л.С., Иванова Л.В. Поведение красящих веществ при очистке клеровки сахара-сырца//Сахар. 2000. - № 3. - С.26-27.

39. Ермаков Ю.А. Равновесие ионов вблизи липидных мембран: эмпирический анализ простейшей модели//Коллоидный журнал. -2000. № 4. - Т. 62. - С.437- 449.

40. Еще один способ регенерации анионита/ М.В Рожкова., Г.А. Чикин, В.И. Тягунова и др.//Сахарная свекла: производство и переработка. -1989 № 5. -С.55-57.

41. Зелинский Н.Д. Контактные явления, изменяющие химическую природу углеводородов/Труды сессии Академии Наук по органической химии, декабрь 1936. -Академия наук СССР, 1939. С. 5- 24.

42. Зелинский Н.Д. Оптический метод исследования углеводородов//Известия Академии наук СССР. Отделение Химических наук. -1941. -№ 1. С.9-12.

43. Зелинский Н.Д., Садиков B.C. Уголь как средство борьбы с удушающими и ядовитыми газами. Экспериментальные исследования 1915-1916 гг. -М. -Л.: Академия наук СССР, 1941.-132 с.

44. Золотарев П.П., Дубинин М.М. Об уравнениях, описывающих внутреннюю диффузию в гранулах адсорбента//Доклады АН СССР. -1973. -Т.210. -№ 1.-С.136-139.

45. Илойонообменные методы очистки веществ / Под ред. Г.А Чикина., О.Н. Мягкого. -Воронеж: Издательство ВГУ, 1984. 370 с.

46. Иониты в химической технологии/Под ред. Б.П. Никольского и П.Г. Романковой. Л.: Химия, 1982. - 370 с.

47. Иониты и ионный обмен/под ред. Г.В. Самсонова, П.Г. Романковой. Л.: Наука, 1985.-С.110-113.

48. Использование активных порошкообразных углей/А.У. Дмитренко, С.А. Бренман, Л.В. Огороднийчук и др.//Сахарная свекла: производство и переработка. 1989. - № 5. - С.50-53.

49. Использование сажи для адсорбционной очистки сахарных растворов/Ю.И. Сидоренко, А.А. Славянский, А.Р. Сапронов и др.//Сахарная промышленность. 1984. -№ 8. - С. 34-36.

50. Исследование адсорбционно-обменных процессов на осадке СаСОз в свеклосахарном производстве/Л.Д. Бобровник, А.Р. Сапронов, В.З. Семененко и др.//Сахарная промышленность. 1972. - № 8. - С.14—18.

51. Исследование химической природы поверхности активных углей, применяющихся в сахарной промышленности /Ф.П. Алексеенко, И.Л. Зданович, Я.О. Кравец и др.//В сб. научных трудов ВНИИСП. Киев, 1972. -Вып. 18. -С.170.

52. Калиничев А.И. Изотермическая кинетика и динамика нелинейных сорбционных систем при наличии эффектов взаимного влияния компонентов: Автореф. дис. д-ра физ.-мат. наук. М., 1985. - 47с.

53. Катаева Л.И. Математическое моделирование кинетики сорбции для произвольных изотерм и параметров пористой структуры микропористых адсорбентов: Автореф. дис. канд. хим. наук М., 1987. -15с.

54. Кащеев А.Е. Математическое моделирование адсорбции из растворов: Автореф. дис. канд. хим. наук. Львов, 1991. -17с.

55. Киселев А.В. Межмолекулярные взаимодействия в адсорбции и хроматографии. М.: Высшая школа, 1986. - 360 с.

56. Киселев А.В., Поткус Д.П., Яшин Я.И. Молекулярные основы адсорбционной хроматографии. М.: Химия, 1986. - 270 с.

57. Коздоба JI.А. Методы решения нелинейных задач тепломассопереноса. -М.: Наука, 1975.

58. Кокотов Ю.А., Золотарев П.П., Елькин Т.Э. Теоретические основы ионного обмена. Л.: Химия, 1986. - 281 с.

59. Кокотов Ю.А., Пасечкина В.А. Равновесие и кинетика ионного обмена. -Л.: Химия, 1970. 336 с.

60. Колощна xiMifl/Л. С. Воловик, Е. I. Ковалевська, В. В. Манк та ш/шд ред. В. В. Манка. К., 1999. - 238 с.

61. Комаров B.C. Адсорбенты и их свойства. Минск.: Наука и техника, 1977. -245 с.

62. Кузин A.M. Общая биотехнология. -М.: Высшая школа, 1969. 251с.

63. Куцев С.С. Очистка кубанской свеклы коллоидным карбонатом кальция// Сахарная промышленность. -1962. -№12. -С.9-12.

64. Куценко Г.Д. Молекулярная динамика адсорбентов с регулярной структурой: Автореф. дис. канд. хим. наук. Одесса, 1991. -16 с.

65. Лещенко В.М., Панкин Л.И., Сапронов А.Р. Влияние некоторых факторов на результаты адсорбционной очистки сахарных растворов карбонатом кальция//Сахарная промышленность. -1982. -№ 8. -С. 14-16.

66. Лещенко В.М., Панкин Л.И., Сапронов А.Р. Влияние состава известково-сахарных систем на эффект адсорбционной очистки их карбонатом кальция//Сахарная промышленность. -1984. № 2. -С.34-36.

67. Логвин В.М. Исследования кинетики поглощения С02 щелочными сахарными растворами с целью повышения эффективности работы I сатурации: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1985. - 28с.

68. Лосева В.А., Чикин Г.А., Иванов С.З. О термоустойчивости сахарных растворов, обработанных ионообменными смолами//Известия вузов. Пищевая технология. -1971. № 3. - С.87-89.

69. Михайлик В.А. Калориметрические исследования Сахаров и сахарсодержащих материалов//Промышленная теплотехника. 1998.-Т.20. № 1. -С.25-31.

70. Мищук Р.Ц., Белостоцкий Л.Г. Расчет продуктов при переработке сахара-сырца на свеклосахарном заводе//Сахарная промышленность. -1982. -№ 9.- С.42-44.

71. Новый ионообменный материал для обесцвечивания сахарных растворов/А.А. Славянский, А.Р. Сапронов, Ю.И. Сидоренко и др.//Сахарная промышленность. -1986. -№ 3. С. 19-21.

72. Об описании процесса ионного обмена в гетерогенных ионообменных материалах/Н.Н. Николаев, П.П. Золотарев, Ю.М. Попков и др.//Теория и практика сорбционных процессов. -1982. № 14. - С.12-19.

73. Об эффективности отделения преддефекационного осадка/Н.В. Орлова, Ю.И. Молотилин, И.Н. Люсый и др.//Сахар. -1999. № 2. - С. 10-11.

74. Обесцвечивание сиропа с клеровкой активными порошкообразными углями/А.У. Дмитренко, С.А. Бренман, Я.О. Кравец и др.//Сахарная промышленность. -1987. № 6. - С. 35-37.

75. Озеров Д.В., Сапронов А.Р. Кинетика сатурации сахарных растворов//Сахарная промышленность. -1984. № 3. - С.27-30.

76. Озеров Д.В., Сапронов А.Р., Гаврилов A.M. Коагуляция и агрегатирование веществ коллоидной дисперсности на преддефекации/УСахарная промышленность. -1985. -№ 8. С.24-27.

77. Олянская С.П., Журак А.Д., Покрас Н.Н. О переходе кальциевых солей и красящих веществ из сатурационного осадка в сок при пересатурировании// Сахарная промышленность. -1984. -№ 4. С.22-24.

78. Патент 1806202 СССР, МКИ3 С 13 Д 3/02/ Способ очистки диффузионного сока/А.Р. Сапронов, Ю.И. Сидоренко, М.С. Жигалов и др. -Б.И., 1993.-№ 12.

79. Патент 1806203 СССР, МКИ3 С 13 Д 3/02/ Способ очистки клеровки сахара-сырца/А.Р. Сапронов, Ю.И. Сидоренко, М.С. Жигалов и др. -Б.И. 1993. -№ 12.

80. Патент 2131463 СССР, МКИ3 С 13 Д 3/02/ Способ очистки диффузионного сока / Ю.И. Сидоренко, В.И. Тужилкин, А.А. Славянский и др. -Б.И., 1999. -№16.

81. Паулик Ф., Паулик Й., Эрдеи Л. Теоретические основы. Венгерский оптический завод. Будапешт, 1974.

82. Пилипенко А.И. Теоретическое описание кинетики сорбции-десорбции в бидисперсных сорбентах и мембранах: Автореф. дис. канд. техн. наук М., 1984.-28 с.

83. Последова Ю.И., Башнов И.Н. Моделирование последней ступени кристаллизации утфеля при переработке сахара-сырца//Материалы XXXIX отчетной науч. конф. за 2000 г. Воронеж: ВГТА, 2001. -4.1. - С.28.

84. Применение активного угля из лигнина для очистки сахарных растворов/А.А. Славянский, Ю.И. Сидоренко, Х.Х. Батталов и др.//Сахарная промышленность. -1987. № 3. - С.20-23.

85. Применение мезопористых углей для адсорбционной очистки сахарных растворов/Ю.И. Сидоренко, А.А. Славянский, А.Р. Сапронов и др.//Сахарная промышленность. -1984. № 4. - С.21-22.

86. Протодьяконов И.О., Полянская И.Е., Рыжков А.Е. Гидродинамика и массоперенос в дисперсных системах жидкость твердое тело. -Д.: Химия, 1987.-336 с.

87. Расход активированного угля при обесцвечивании очищенной клеровки сахара-сырца/И.Ф. Бугаенко, Ю.И. Сидоренко, JI.A. Митин и др.//Сахар. -1999. № 2. - С.23-24.

88. Рациональный способ предварительной очистки диффузионного сока/М.И. Даишев, Ю.И. Молотилин, Н.В. Орлова и др.//Сахарная промышленность. -1994. № 4. - С.23-25.

89. Рачинский В.В. Использование хроматографии и радиоактивных индикаторов в сельскохозяйственных науках/В сб. «Теория динамики сорбции и хроматографии». Т.2. - 600 с.

90. Рева Л.П., Логвин З.И., Логвин В.М. Абсорбция углекислого газа щелочными сахарными растворами//Известия вузов. Пищевая технология. -1976. -№ 5. С.115-118.

91. Рева Л.П., Пушанко Н.Н., Симахина Г.А. Исследование оптимальных условий процесса I сатурации//Сахарная промышленность. -1997. № 6. -С.25-27.

92. Рева Л.П., Симахина Г.А., Логвин В.М. Адсорбция несахаров диффузионного сока на предварительной дефекации//Сахарная промышленность. -1983. № 1. - С.23-26.

93. Рева Л.П., Симахина Г.А., Логвин В.М. Измельченный известняк для очистки диффузионного сока//Сахарная свекла: производство и переработка. -1988. № 6.

94. Рева Л.П., Симахина Г.А., Логвин В.М. Коагуляция белков и продуктов их деструкции на предварительной дефекации//Сахарная промышленность. -1985. -№ 3. С.25-27.

95. Рекламный проспект VUC-PRAGA-Прага, 2003. 12с.

96. Ресурсосберегающая технология свеклосахарного производства с применением химических веществ и прогрессивных методов ведения технологических процессов/В сб. научных трудов ВНИИСП. /Под общ. ред. Л.Г.Белостоцкого. Киев: ВНИИСП, 1990. -187 с.

97. Решетова Р.С. Разработка эффективных режимов предварительной обработки диффузионного сока: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1985. -26 с.

98. Рожкова М.В., Тягунова В.И., Чикин Г.А. О механизме действия добавок окислителей при десорбции красящих веществ с полимеризационных анионитов типа АВ-17-2П//Сахарная промышленность. -1981. -№ 3. С. 35-39.

99. Руденко В.Н., Бобровник Л.Д. Красящие вещества свеклосахарного производства: выделение и исследование//Сахар. -2000. -№ 2. С.21-23.

100. Сапронов А. Р., Бобровник Л. Д. Сахар. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.-256 с.

101. Сапронов А. Р., Славянский А. А., Тужилкин В. И. Технология сахара из сахарного тростника: учебное пособие. -М.: Издательский комплекс МГУПП, 1987.-100 с.

102. Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. М.: Колосс, 1998. -495 с.

103. Сапронов А.Р., Колчева Р.А. Красящие вещества и их влияние на качество сахара. М.: Пищевая промышленность, 1975. - 347с.

104. Сапронова Л.А. Совершенствование технологии кристаллизации сахара на основе исследования физико-химических свойств сахарных растворов: Автореф. дис. д-ра техн. наук. М.: МГУПП, 2001. - 51 с.

105. Юб.Сенявин М.М. Ионный обмен в технологии и анализе неорганических веществ. М.: Химия, 1980. - 270 с.

106. Сергеев В.Н. Пищевая промышленность России в рыночной экономике (1990-2003 г.г.)//Пищевая промышленность. -2004. № 1. - С.42-46.

107. Серегин С.Н. Продукция из крахмалосодержащего сырья в балансе сахаристых веществ России//Пищевая промышленность. -2004. № 1. -С.48-51.

108. Сигова В.И., Чикин Г.А. Новые данные о свойствах цветных веществ в продуктах сахарного производства/- М.: ЦНИИПищепром, 1986. -Серия 23. Сахарная промышленность. Вып. 2. - С.1-5.

109. Сидоренко Ю.И. Основы научных исследований, учебное пособие МГУПП. М.: Издательский комплекс МГУПП, 1999. -126 с.

110. Сидоренко Ю.И. Технология сорбционной очистки сахарсодержащих растворов: Автореф. дис. д-ра техн. наук. -М, 2001. 59 с.

111. Сидоренко Ю.И., Ермолаева Г.А. Механизм обесцвечивания сахарсодержащих растворов анионитом АВ-17-2П//Сахарная промышленность. -1995. № 1. - С. 16-18.

112. Сидоренко Ю.И., Сапронов А.Р,, Огольцова Ю.В. Влияние сахарозы на сорбцию красящих веществ анионитом АВ-17-2П//Пшцевая промышленность. -1991. № 4. - С. 15-18.

113. Сидоренко Ю.И., Славянский А.А. Новый ионообменный нетканый материал для обесцвечивания сахарных растворов//В сб.: «Новые технологии и продукты». Кемерово, 1998. - С.71-72.

114. Сидоренко Ю.И., Славянский А.А., Вовк Г.А. Технология очистки соков и сиропов сахарного производства. -М.: Издательский комплекс МГУПП, 2003.-246 с.

115. Сидоренко Ю.И., Славянский А.А., Ильяшенко Н.Г. Влияние адсорбентов на микрофлору сахарных растворов//Хранение и переработка сельскохозяйственного сырья. -1999. -№ 6. -С. 17-19.

116. Сидоренко Ю.И., Тужилкин В.И., Митин JI.A. Расчет динамического режима обесцвечивания сахарных растворов//Сахар. -1999. № 4. - С. 1316.

117. Силин П.М. Вопросы технологии сахаристых веществ. М.: Пищепромиздат, 1950. - 300 с.

118. Силин П.М. Технология сахара. 2-е изд.; перераб. и доп. -М.: Пищевая промышленность, 1967. - 625 с.

119. Силин П.М. Технология сахара. М.: Пищевая промышленность, 1967. -617 с.

120. Славянский А.А. Повышение эффективности технологии утфеля I кристаллизации//Сахар. -2004. -№ 2. -С.42-48.

121. Славянский А.А., Балуева И.А., Сапронов А.Р. Влияние нерастворимых примесей на качество сахара-песка//Пищевая промышленность. 1990. -№ 8. - С.34-36.

122. Славянский А.А., Сапронов А.Р., Сороковая М.А. Усовершенствование способа уваривания утфеля последней кристаллизации//Сахарная промышленность. -1992. № 3. - С.4-5.

123. Славянский А.А., Сидоренко Ю.И, Вовк Г.А. Совершенствование известково-углекислотной очистки свеклосахарных растворов с использованием деэтерифицированного пектина//В сб.: «Новые технологии и продукты». Кемерово, 1998. - С.70-71.

124. Славянский А.А., Сидоренко Ю.И. Определение эффективности адсорбентов, используемых в сахарной промышленности/ЛГезисы докл. Всесоюзного совещания по сорбентам для хроматографии, 21-24 октября 1986. Косово,1986. - С.38.

125. Совершенствование технологии преддефекационной обработки диффузионного сока /А.А. Славянский, A.M. Гаврилов, JLJI. Клименко и др.//Хранение и переработка сельскохозяйственного сырья. -1999. -№ 11. -С.43-46.

126. Совершенствование технологической схемы сахарорафинадного производства на базе ионитной очистки сиропов/М.Б. Ярмолинский, С.А. Бренман, B.C. Павленко и др.//Сахарная промышленность. -1971. -№ 1. -С.20-26.

127. Сорбция красящих веществ с ионитами/А.Р. Сапронов, Г.А. Чикин, В.П. Мелешко и др.//Сахарная промышленность. -1962. -№ 11. -С. 15-17.

128. Схема очистки диффузионного сока с отделением осадка несахаров до основной дефекации/Ю.И. Молотилин, Р.С. Решетова, Н.В. Орлова и др. -Краснодар: КрЦНТИ, 1994. -№ 134-94. -С. 1-3.

129. Таран Н.Г. Адсорбенты и иониты в пищевой промышленности М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - 247 с.

130. Титов Е.В. Молекулярные взаимодействия, структура и реакционная способность органических соединений/В сб. научных трудов Института физико-органической химии и углехимии. Киев: Наукова думка, 1989. -166 с.

131. Титов Е.В. Проблемы физико-органической химии/В сб. статей Института физико-органической химии и углехимии. Киев: Наукова думка, 1978.-122с.

132. Тягунова В.И., Самохина Т.М., Рожкова М.В. Кинетика десорбциикрасящих веществ с обесцвечивающих анионитов // Тезисы докладов VI

133. Всесоюзной конф.: «Применение ионообменных материалов впромышленности и аналитической химии». Ч. I. - Воронеж, 1986. - С. 28.

134. Угрозов В.В. Феноменологическая теория мембранной дистилляции: Автореф. дис. д-ра физ.-мат. наук. М., 1997. -38 с.

135. Угрозов В.В., Золотарев П.Ш/Известия Академии Наук СССР. -1981. -№8.-С. 1705.

136. Угрозов В.В., Золотарев П.Ш/Известия Академии Наук СССР. -1982. -№8.-С. 239.

137. Федеральный закон «О техническом регулировании» № 184-ФЗ от 27.12.2002 г.

138. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. Л.: Химия, 1974 - 350 с.

139. Фрэнке Ф. Вода, лед и растворы простых молекул/В сб.: «Вода в пищевых продуктах»/под ред. Р.Б. Дакуорта. -М., 1980. С.26-27.

140. Фрэнке Ф. Свойства водных растворов при температуре ниже 0 °С// В сб.: «Вода и водные растворы при температуре ниже 0 °С» / под ред Ф. Фрэнкса. Киев, 1985.

141. Харин С.Е., Маслова В.В. Адсорбция красящих веществ и сахарозы на СаС03//Сахарная промышленность. -1972. -№ 4. -С.6-8.

142. Хванг С.Т., Каммермейер К. Мембранные процессы разделения. М.: Химия, 1981.-464 с.

143. Хеммингер В., Хене Г. Калориметрия. Теория и практика. М.: Химия, 1990. -176 с.

144. Хом1чак J1.M. Наукове обгрунтування cnoco6iB очищения дифузШного соку: Автореферат дис. д-ра. техн. наук.- Кшв, 2003. 50 с.

145. Хорунжая Л. В., Бобровник Л. Д. Адсорбция органических безазотистых кислот осадком карбоната кальция//Сахарная промышленность. -1982. -№ 9. -С.34-35.

146. Чикин Г.А., Павленко B.C. Применение ионообменных смол в сахарной промышленности Японии. М.: ЦНИИТЭИПП, 1970. - 22 с.

147. Чикин Г.А., Синегубова Л.И. О заряде красящих веществ сахарного производства// Сахарная промыщленность. -1970. № 6. - С. 15-17.

148. Шилов Н.А. Жизнь и деятельность. Исследования в области противогазового дела /Под ред. акад. М.М. Дубинина. -М., 1964. -196 с.

149. Шилов Н.А. Первые шаги в химии. Серия кратких очерков по главнейшим вопросам химии в общедоступном изложении/под ред. Л.Д. Френкель. М., 1922.

150. Эльхади Абдалла Фадл Али. Разработка новой технологии пищевых сиропов из тростникового сахара-сырца: Автореф. дис. канд. техн. наук. -М., 2003. 22 с.

151. Ясин А.А. Повышение эффективности удаления красящих веществ при переработке тростникового сахара-сырца с помощью химических реагентов: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1990. -28 с.

152. Bobrovnic L., Morales I.D. , Fernadez R.N. Colarantes formados durante el processo de otentially del azucar crudu//Cuba azukar.1977. Julio - septiembre. -P.32-38.

153. Casruthes A., Oldfild I. The effect of juice purity of the removal of ammonia and carbon dioxide in Beet Sugar Factory Evaporator//The International Journal. -1955.-P. 309-310.

154. Cevc G., March D. Fosfolipid Bilayirs physical Properties and Model Cell Biology:A Series of Monographs. -N.Y.:Willey-Interscience,1987. -V.5

155. Dedek J. Die adsorption verschiedener Nichtzuckerstoffe an Calcumcarbonat//Zeitschrieft fur die Zuckerindustrie. -1962. -№ 1. S. 11-16.

156. Diffusive dissolution of a drop in a capillary/ V.V. Ugrozov, A.N. Filippov, C.A Paraskeva and others. //Colloids and Surfaces A, 2004. -V.239. - P.129-133.

157. Finlayson B.A. and Scriven I.E., Mech. Revs-Review A. Appl., -19 (1966) -P. 735.

158. Helfferich F., Klein G. Multicomponent chromatography//Theoiy of interference. -N.Y.,M. Dekker. 1970. 419 p.

159. McLaughlin S.//Carent topics: membranes and transport. -1977. -Vol.9. -P.71.

160. Nancy H Paton and Peter Smith Colorant adsorption in the refinery//International Sugar Journal. -Vol 85. -№ 1013. -P.139-145.

161. Polac F. Odsorpcji na wiglanie wapniowym. -Warszawa: Wydawnietwa naukow techniezne, 1969. -90 p.

162. Rathje M., Delavier H., Gelen H. Der Calcium carbonat niederschlag als Anionenaustauscher //Zeitschrieft filr die Zuckerindustrie, -1966. - №7. -S.386-391.

163. Susie S., Petrov S., Sabo J. Premena electrosnotickermetode sa odrectivanje electrokinetickog potential cestica kalcijumkarbonata suspendovanich u rastvorima saharose industijskich osobina I//Hemijska industrie. -1972. № 6. -S.165-170.

164. Vasatko J., Koch R. Stanovenie electrokinetickeho otentially castic СаСОз, vytvorenych saturaciou cukrovapennych rostokov kyslicnikom uhlicityn // Listy sukrovarnicke, 1957. - № 4. - S. 91-95.

165. Wachowicz M. Proby vozktadu zwigzkon barwnych cukrowniczych//Chemia spozywcza- 1979 № 29. - P.33-42.г. Москва

166. ОАО «Краснопресненский сахаро-рафинадный завод»

167. УТВЕРЖДАЮ» Генеральный директор ОАО «Краснопресненский сахадо^рафинадн^га завод»

168. В.И Мосин « ЛЬ» Mv.t-sX 2004 г.1. Акт внедренияспособа расчета сорбционного процесса очистки полупродуктов сахарорафинадного производства при переработке сахара-сырца на сахаррафинад-/$'» /сс\>:У,^2004 г. г. Москва

169. Способ расчета сорбционного процесса очистки полупродуктов сахарорафинадного производства разработан на кафедре Товароведение и основы пищевых производств МГУПП совместно с ОАО «Краснопресненский сахарорафинадный завод».

170. Вышеизложенный подход используют для следующих полупродуктов сахарорафинадного производства: сиропа О, I, II рафинадной кристаллизации.

171. Методика включена 10 сентября 2004 г. в перечень методических материалов, используемых на заводе ОАО «Краснопресненского сахарорафинадного завода».

172. Комиссия считает данную методику актуальной для повышения эффективности сорбционной очистки полупродуктов технологического процесса и снижение расхода адсорбентов.

173. ОАО «Краснопресненский сахаро-рафинадный завод»

174. Способ разработан на кафедре «Товароведение и основы пищевых производств» МГУПП совместно с ОАО «Краснопресненский сахарорафинадный завод».

175. Методика включена 10 сентября 2004 г. в перечень методических материалов, используемых на заводе ОАО «Краснопресненского сахарорафинадного завода».

176. Эффективность сорбционных процессов оценивают путем измерения концентрации удаляемых примесей до и после адсорбции. Массовую концентрацию оценивают по оптической плотности раствора.