RU2370542C2 - Method of juice purification, method of manufacturing sugar from juice and sugar - Google Patents

Method of juice purification, method of manufacturing sugar from juice and sugar Download PDF

Info

Publication number
RU2370542C2
RU2370542C2 RU2005106272/13A RU2005106272A RU2370542C2 RU 2370542 C2 RU2370542 C2 RU 2370542C2 RU 2005106272/13 A RU2005106272/13 A RU 2005106272/13A RU 2005106272 A RU2005106272 A RU 2005106272A RU 2370542 C2 RU2370542 C2 RU 2370542C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
juice
acid
sugar
gases
gas mixture
Prior art date
Application number
RU2005106272/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005106272A (en
Inventor
Дэвид О. САНДЕРС (US)
Дэвид О. САНДЕРС
Original Assignee
Налко Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Налко Компани filed Critical Налко Компани
Publication of RU2005106272A publication Critical patent/RU2005106272A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2370542C2 publication Critical patent/RU2370542C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C13SUGAR INDUSTRY
    • C13BPRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B20/00Purification of sugar juices
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C13SUGAR INDUSTRY
    • C13BPRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B20/00Purification of sugar juices
    • C13B20/005Purification of sugar juices using chemicals not provided for in groups C13B20/02 - C13B20/14
    • C13B20/007Saturation with gases or fumes, e.g. carbon dioxide
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/40Production or processing of lime, e.g. limestone regeneration of lime in pulp and sugar mills

Abstract

FIELD: food industry. ^ SUBSTANCE: method of purifying juice produced from vegetable material and containing saccharose, water and nonsugars involves treating the juice with a gas mixture consisting of the atmospheric gases, air and filtrated atmospheric gases and air, transferring part of the soluble substances from juice into the gas mixture prior to the introduction of alkali, increasing the contact area between the juice and the gas mixture by mixing juice and gas mixture or spraying juice or bubbling the juice by the gas mixture or injecting the gas mixture into the juice and increasing the speed of transferring the said part of the soluble substances from the juice to the gas mixture reducing their content in the juice. Juice produced from sugarcane, sugar beet and sugar sorghum is used. Soluble substances in the juice include dissolved gases from the group consisting of carbon dioxide and sulphur dioxide, carbonate ion, bicarbonate ion and carbonic acid. Sulphur dioxide is chosen from the group consisting of gaseous sulphur dioxide, sulphuric acid and sulphurous acid. Nonsugar soluble substances include water-soluble acids chosen from the group consisting of phosphoric acid, hydrochloric acid, sulphuric acid, citric acid, oxalic acid, succinic acid, fumaric acid, lactic acid, glycolic acid, pyrrolidone carboxylic acid, formic acid, acetic acid, butyric acid, maleic acid and lactic acid. Treatment of juice by gas mixture implies introduction of the mixture into the continuous juice flow resulting in a continuous mixed flow. The mixed flow of the mixture, juice and gas is treated by the reduced pressure produced by the juice flow configuration. The sugar production method implies crystallisation of the condensed purified juice according to the proposed purification method. ^ EFFECT: increasing efficiency of the juice purification and production of sugar from juice. ^ 24 cl, 13 dwg, 3 tbl, 2 ex

Description

Настоящее изобретение относится к способу очистки сахаросодержащего сока, полученного из растительного материала, такого как сахарный тростник, сахарная свекла или сахарное сорго, а также к получению сахара из этого сока.The present invention relates to a method for purifying sugar-containing juice obtained from plant material, such as sugarcane, sugar beets or sugar sorghum, as well as to obtaining sugar from this juice.

Традиционным способом извлечения сока из растительного материала считается диффузионный способ. Сахарную свеклу можно нарезать на тонкие полоски, именуемые "стружкой", которые затем можно вводить в один конец диффузионного аппарата, в то время как с другого конца поступает жидкость, такая как горячая вода. При такой противоточной обработке из стружки сахарной свеклы можно извлечь около 98% сахарозы. Получаемую в результате сахаросодержащую жидкость часто называют "диффузионным соком". Свекольная стружка, выгружаемая из диффузионного аппарата, может быть все еще очень влажной, а сок, содержащийся в ней, на 88-92% представляет собой воду, но может все еще содержать некоторое количество сахарозы. Следовательно, свекольную стружку можно отжимать на шнековом прессе или прессе другого типа, извлекая как можно больше сока. Такой сок может иметь рН около 5 и в некоторых случаях его могут возвращать в диффузионный аппарат. Остающийся в результате жом может содержать около 75% воды. Добавление к подаваемому на пресс материалу катионсодержащих добавок для улучшения отжима может снизить содержание воды в жоме примерно на 1,5-2%. С помощью диффузионного способа также можно извлекать сахарозу из стеблей сахарного тростника. Один из диффузионных способов переработки сахарного тростника использует движущийся слой мелкоизмельченных кусков сахарного тростника, который пропускают через диффузионный аппарат, позволяя сахарозе экстрагироваться из сахарного тростника.The traditional method of extracting juice from plant material is the diffusion method. Sugar beets can be cut into thin strips called “chips,” which can then be introduced into one end of the diffusion apparatus, while liquid, such as hot water, flows from the other end. With this countercurrent treatment, about 98% sucrose can be extracted from the sugar beet chips. The resulting sugar-containing liquid is often referred to as "diffusion juice." Beet chips discharged from the diffusion apparatus may still be very moist, and the juice contained therein is 88-92% water, but may still contain some sucrose. Consequently, beet chips can be pressed on a screw press or a different type of press, extracting as much juice as possible. Such juice can have a pH of about 5 and in some cases it can be returned to the diffusion apparatus. The resulting pulp may contain about 75% water. The addition of cationic additives to the press material to improve the extraction process can reduce the water content in the pulp by about 1.5-2%. Using the diffusion method, it is also possible to extract sucrose from the stalks of sugar cane. One of the diffusion processes for sugarcane processing uses a moving layer of finely chopped pieces of sugarcane, which is passed through a diffusion apparatus, allowing sucrose to be extracted from sugarcane.

В результате диффузионного процесса, процесса измельчения, других процессов, с помощью которых извлекают сок из растительного материала или переводят растительный сок в водный раствор, получают сахаросодержащий сок, несахара и воду. Композиция несахаров и их содержание в соке, получаемом в упомянутых процессах, могут быть различными, при этом несахара могут включать в себя все виды веществ растений, а также веществ нерастительного происхождения. Несахара (т.е. вещества, не являющиеся сахарозой) включают, без ограничения перечисленным, нерастворимый материал, такой как растительное волокно или частицы почвы; растворимые материалы, такие как удобрения, сахариды, отличающиеся от сахарозы, органические и неорганические несахара, органические кислоты, растворенные газы, белки, неорганические кислоты, органические кислоты, фосфаты, ионы металлов (например, ионы железа, алюминия или магния), пектины, окрашенные материалы, сапонины, воски, жиры или камеди, их фрагменты или производные.As a result of the diffusion process, the grinding process, and other processes by which the juice is extracted from the plant material or the vegetable juice is transferred to an aqueous solution, sugar-containing juice, non-sugar and water are obtained. The composition of nesugar and their content in the juice obtained in the above processes can be different, while nesugar can include all types of plant substances, as well as substances of non-plant origin. Non-sugar (i.e., non-sucrose substances) include, but are not limited to, insoluble material, such as plant fiber or soil particles; soluble materials such as fertilizers, saccharides other than sucrose, organic and inorganic non-sugar, organic acids, dissolved gases, proteins, inorganic acids, organic acids, phosphates, metal ions (for example, iron, aluminum or magnesium ions), colored pectins materials, saponins, waxes, fats or gums, fragments or derivatives thereof.

Такие несахара зачастую сильно окрашены, термически нестабильны или иным образом мешают определенным стадиям переработки или оказывают неблагоприятное воздействие на качество или количество сахаросодержащего продукта, получаемого в процессе очистки. Полагают, что одна весовая часть несахаров сокращает количество сахаросодержащего продукта, получаемого в процессе очистки, в среднем на полторы весовые части. Может быть желательным отделять от сока все такие несахара или их часть, или извлекать их из сока, полученного в результате диффузии, измельчения или других процессов, используемых для извлечения сока из растительного материала. С помощью надлежащего диффузионного процесса можно удалить из сока 25-30% имеющихся в нем примесей. Рециркулирование в диффузионный аппарат сатурированной жомопрессовой воды или жома может понизить это значение до 17-20%, однако это является все еще экономически приемлемым благодаря регенерации тепла, экономии подпиточной воды, повышению выхода сахара, а также и уменьшения загрязнения окружающей среды сточными водами.Such non-sugars are often highly colored, thermally unstable or otherwise interfere with certain stages of processing or adversely affect the quality or quantity of the sugar-containing product obtained during the cleaning process. It is believed that one weight part of non-sugars reduces the amount of sugar-containing product obtained during the cleaning process by an average of one and a half weight parts. It may be desirable to separate all such non-sugar or part thereof from the juice, or to extract them from the juice obtained by diffusion, grinding or other processes used to extract the juice from the plant material. Using a proper diffusion process, 25-30% of the impurities present in it can be removed from the juice. Recycling of saturated pulp water or pulp to a diffusion apparatus can reduce this value to 17-20%, however, it is still economically acceptable due to heat recovery, saving make-up water, increasing sugar yield, as well as reducing environmental pollution by wastewater.

Традиционные технологические процессы используют остающийся растительный материал или соки, полученные диффузией, измельчением или другими способами извлечения сока из растительного материала, такими как способы, описанные в патентах США №6051075; 592842; 5480490, каждый из которых включен здесь путем ссылки, или такими способами, как описано в публикациях "Sugar Technology, Beet and Cane Sugar Manufacture", P.W. van der Poel и др. (1998); "Beet-Sugar Technology" под редакцией R.A. McGinnis, третье издание (1982), или "Cane Sugar Handbook: A Manual for Cane Sugar Manufacturers and Their Chemists", James C.P. Chen, Chung Chi Chou, 12-е издание (1993), каждая из которых включена сюда путем ссылки, для получения различных типов жидкостей и твердых материалов, получаемых в этих процессах.Traditional processes use the remaining plant material or juices obtained by diffusion, grinding or other methods of extracting juice from plant material, such as the methods described in US patent No. 6051075; 5,92842; 5,480,490, each of which is incorporated herein by reference, or by such methods as described in Sugar Technology, Beet and Cane Sugar Manufacture, P.W. van der Poel et al. (1998); "Beet-Sugar Technology" edited by R.A. McGinnis Third Edition (1982), or "Cane Sugar Handbook: A Manual for Cane Sugar Manufacturers and Their Chemists", James C.P. Chen, Chung Chi Chou, 12th Edition (1993), each of which is incorporated herein by reference, to obtain various types of liquids and solid materials obtained in these processes.

Традиционные технологические процессы, в частности, включают стадии, на которых все более осветляют, очищают или рафинируют соки, полученные диффузией, измельчением или другими способами извлечения сока из растительного материала. Обычно часть нерастворимого материала можно отделить, например, с помощью процеживания через сито. Сок, полученный после процеживания, если это сок сахарной свеклы, может, например, содержать около 82%-85 вес.% воды, около 13-15 вес.% сахарозы, около 2,0-3,0 вес.% растворенных несахаров или примесей и некоторое количество нерастворимых остатков.Traditional technological processes, in particular, include the stages at which the juices obtained by diffusion, grinding or other methods of extracting juice from plant material are increasingly clarified, refined or refined. Typically, part of the insoluble material can be separated, for example, by filtering through a sieve. The juice obtained after straining, if it is sugar beet juice, may, for example, contain about 82% -85 wt.% Water, about 13-15 wt.% Sucrose, about 2.0-3.0 wt.% Dissolved non-sugars or impurities and a certain amount of insoluble residues.

Сок или сахаросодержащие соки, которые могут производиться со скоростью 1000-2500 галлонов в минуту, можно обрабатывать путем постепенного добавления щелочи для повышения рН сока. В некоторых традиционных технологических процессах рН сока можно повысить от уровня приблизительно 5,5-6,5 рН до уровня приблизительно 11,5-11,8 рН, чтобы некоторые несахара, содержащиеся в таких соках, достигли своих изоэлектрических точек. Такая стадия часто упоминается как "преддефекация". Однако этот термин, используемый ниже, не ограничивает добавление щелочи к соку или к сахаросодержащим сокам только теми технологическими процессами, в которых такое добавление щелочи используют в качестве "преддефекации". В различных традиционных технологических процессах переработки соков сначала может потребоваться добавление щелочи для повышения рН сока перед последующей стадией способа, такой как стадия фильтрации, как описано в патентах США 4432806, 5759283 или т.п.; стадия ионного обмена, как описано в GB1043102, или в патентах США3618589, 3785863, 4140541, 4331483, 5466294 или т.п.; стадия хроматографии, как описано в патентах США 5466294, 4312678, 2985589, 4182633, 4412866 или 5102553 и т.п.; или стадия ультрафильтрации, как описано в патенте США 4432806 или т.п.; разделения фаз, как описано в патенте США 6051075 или т.п.; или технологические процессы, при которых в сатуратор при окончательной сатурации добавляют активные материалы, как описано в патенте США 4045242, что может служить альтернативой стадиям щелочной дефекации и сатурации традиционного способа переработки соков, при этом каждая из ссылок включена сюда путем ссылки.Juice or sugar-containing juices, which can be produced at a speed of 1000-2500 gallons per minute, can be processed by gradually adding alkali to increase the pH of the juice. In some conventional processes, the pH of the juice can be raised from about 5.5-6.5 pH to about 11.5-11.8 pH, so that some non-sugar contained in such juices reach their isoelectric points. Such a stage is often referred to as "pre-defecation." However, the term used below does not limit the addition of alkali to juice or sugar-containing juices only to those processes in which such an addition of alkali is used as "pre-defecation". In various traditional juice processing processes, alkali may first be required to increase the pH of the juice before the next step of the process, such as a filtration step as described in US Pat. Nos. 4,432,806, 5,759,283 or the like; an ion exchange step as described in GB1043102 or in US Pat. Nos. 3,618,589, 3,785,863, 4,140,541, 4,314,483, 5,466,294, or the like; a chromatography step as described in US Pat. Nos. 5,466,294, 4,312,678, 2,985,589, 4,126,633, 4,412,866 or 5,102,553, and the like; or an ultrafiltration step as described in US Pat. No. 4,432,806 or the like; phase separation, as described in US patent 6051075 or the like; or processes in which active materials are added to the saturator during the final saturation, as described in US Pat. No. 4,045,242, which can serve as an alternative to the alkaline defecation and saturation steps of the traditional juice processing method, with each of the links incorporated herein by reference.

Использование термина "щелочь" включает использование материалов, которые способны повышать рН сока, включая, без ограничения, использование извести или осадка из процессов, в которых применяется известь. Термин "известь" обычно включает использование негашеной извести или оксидов кальция, образующихся при нагревании кальция (обычно в форме известняка) в кислороде для получения оксида кальция. Во многих технологических процессах обработки соков предпочтительно используют известковое молоко, которое состоит из суспензии гидроксида кальция (Са(ОН)2), согласно следующей реакции:The use of the term "alkali" includes the use of materials that are capable of raising the pH of the juice, including, without limitation, the use of lime or sludge from processes in which lime is used. The term "lime" usually includes the use of quicklime or calcium oxides produced by heating calcium (usually in the form of limestone) in oxygen to produce calcium oxide. Many juice processing processes preferably use milk of lime, which consists of a suspension of calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), according to the following reaction:

CaO+H2O=Ca(ОН)2+15,5 кал.CaO + H 2 O = Ca (OH) 2 + 15.5 cal.

Термин "изоэлектрическая точка" означает рН, при котором растворенные или коллоидные материалы, такие как белки, находящиеся в соке, имеют нулевой электрический потенциал. Когда такие растворенные или коллоидные материалы достигают своих определенных изоэлектрических точек, они могут образовывать множество частиц или хлопьев (флоккулятов).The term "isoelectric point" means a pH at which dissolved or colloidal materials, such as proteins in the juice, have zero electrical potential. When such dissolved or colloidal materials reach their specific isoelectric points, they can form many particles or flakes (flocculates).

Флоккуляцию (образование частиц или хлопьев) можно дополнительно усилить путем добавления к соку материалов на основе карбоната кальция, функция которых состоит в образовании центра или субстрата, с которым связываются частицы. Такой способ повышает размер, массу или плотность частиц, тем самым облегчая фильтрацию или осаждение таких частиц и их извлечение из сока.Flocculation (the formation of particles or flakes) can be further enhanced by adding calcium carbonate-based materials to the juice, whose function is to form the center or substrate with which the particles bind. This method increases the size, mass or density of the particles, thereby facilitating the filtration or precipitation of such particles and their extraction from juice.

Полученную смесь сока, остатка извести, избытка карбоната кальция, частиц или хлопьев, можно затем подвергнуть последующим стадиям способа, описанным выше. В частности, что касается технологического процесса осветления, очистки или рафинирования соков, получаемых предварительной переработкой сахарной свеклы, смесь можно сначала подвергнуть стадии холодной основной дефекации для стабилизации твердых веществ, образованных на стадии преддефекации. Стадия холодной основной дефекации может включать добавление еще одной порции извести, около 0,3-0,7% от веса преддефекованного сока (или более, в зависимости от качества предварительно дефекованного сока), проводимое при температуре от около 30°C до около 40°C.The resulting mixture of juice, lime residue, excess calcium carbonate, particles or flakes can then be subjected to the subsequent steps of the process described above. In particular, with regard to the technological process of clarification, purification or refining of juices obtained by pre-processing sugar beets, the mixture can first be subjected to the stage of cold basic defecation to stabilize the solids formed in the pre-defecation stage. The stage of cold main bowel movement may include the addition of another portion of lime, about 0.3-0.7% by weight of pre-defecated juice (or more, depending on the quality of the pre-defecated juice), carried out at a temperature of from about 30 ° C to about 40 ° C.

Сок, подвергнутый холодной основной дефекации, можно затем подвергнуть горячей основной дефекации для дополнительной деструкции инвертного сахара и других компонентов, которые нестабильны на указанной стадии. Горячая основная дефекация может включать дополнительное добавление извести, чтобы повысить рН дефекованного сока до уровня от около 12 до 12,5 рН. Это приводит к разложению части растворимых несахаров, на которые предшествующее добавление щелочи или извести не оказало действия. В частности, с помощью горячей основной дефекации дефекованного сока можно достичь термостабильности путем частичного разложения инвертного сахара, аминокислот, амидов и других растворенных несахаров.Juice subjected to cold main defecation can then be subjected to hot main defecation to further destroy invert sugar and other components that are unstable at this stage. Hot bowel movement may include the addition of lime to raise the pH of the defecated juice to a level of about 12 to 12.5 pH. This leads to the decomposition of a portion of soluble non-sugars, on which the previous addition of alkali or lime had no effect. In particular, using the main hot defecation defecated juice can be achieved thermal stability by partial decomposition of invert sugar, amino acids, amides and other dissolved non-sugars.

После холодной или горячей основной дефекации дефекованный сок можно подвергнуть сначала стадии сатурации, на которой дефекованный сок обрабатывают газообразным диоксидом углерода. Газообразный диоксид углерода взаимодействует с остаточной известью в дефекованном соке с образованием карбоната кальция в форме осадка. С помощью указанной процедуры можно не только удалять остаточную известь (обычно около 95% по весу остаточной извести), поскольку осаждаемый поверхностно-активный карбонат кальция может также захватывать значительные количества остающихся растворенных несахаров. Кроме того, осадок карбоната кальция может действовать как средство улучшения фильтрования при отделении твердых материалов от дефекованного и сатурированного сока.After a cold or hot main bowel movement, the defecated juice can first undergo a saturation step, in which the defecated juice is treated with carbon dioxide gas. Gaseous carbon dioxide reacts with the residual lime in the trapped juice to form calcium carbonate in the form of a precipitate. Using this procedure, you can not only remove residual lime (usually about 95% by weight of residual lime), since the precipitated surface-active calcium carbonate can also capture significant amounts of the remaining dissolved non-sugars. In addition, calcium carbonate precipitate can act as a means of improving filtration in the separation of solid materials from defecated and saturated juice.

Продукт из осветленного сока, полученный на стадии первой сатурации, можно затем подвергнуть стадиям (дополнительной) дефекации, стадиям нагревания, стадиям сатурации, стадиям фильтрования, стадиям мембранной ультрафильтрации, стадиям хроматографического разделения или стадиям ионного обмена, как описано выше, или их комбинациям, перестановкам или производным от них стадиям для дополнительного осветления или очищения сока, полученного на стадии первой сатурации, получая в результате осветленный или очищенный сок.The clarified juice product obtained in the first saturation step can then be subjected to (additional) defecation steps, heating steps, saturation steps, filtration steps, membrane ultrafiltration steps, chromatographic separation steps or ion exchange steps as described above, or combinations thereof, permutations or derivatives thereof, for further clarification or clarification of the juice obtained in the first saturation step, resulting in clarified or purified juice.

Такой осветленный или очищенный сок можно сгущать путем выпаривания части содержащейся воды, получая при этом продукт, традиционно называемый "сиропом". Выпаривание части содержащейся воды можно осуществлять в многоступенчатом выпарном аппарате. В таком аппарате пар используется эффективным образом, кроме того, этот аппарат также позволяет создавать низкотемпературный пар, который можно использовать, если требуется, для проведения следующего за выпариванием процесса кристаллизации.Such clarified or refined juice can be thickened by evaporating a portion of the contained water, thereby obtaining a product traditionally called “syrup”. Evaporation of part of the contained water can be carried out in a multi-stage evaporator. In this apparatus, steam is used in an efficient manner, in addition, this apparatus also allows you to create low-temperature steam, which can be used, if necessary, to carry out the crystallization process following evaporation.

Концентрированный осветленный сок или "сироп" может быть направлен в емкость, обычно вмещающую 60 тонн сока или более. В этой емкости продолжают удалять воду выпариванием, пока концентрация сиропа не станет подходящей для роста кристаллов сахарозы. Так как рост кристаллов сахарозы может быть затруднен, для инициирования кристаллизации добавляют затравочные кристаллы сахарозы. После того как рост кристаллов приведет к получению смеси кристаллов (утфеля), остающийся сок (оттек) можно отделить. Для разделения утфеля на сахар и оттек обычно используют центрифуги. Отделенные кристаллы сахара затем, перед тем как упаковать, отправить на склад, перевозить или дополнительно рафинировать или т.п., сушат до требуемого содержания влаги. Например, сахар-сырец можно рафинировать только его после доставки в страну использования.Concentrated clarified juice or "syrup" can be sent to a container, usually containing 60 tons of juice or more. In this container, water is continued to be removed by evaporation until the syrup concentration is suitable for the growth of sucrose crystals. Since the growth of sucrose crystals can be difficult, seed crystals of sucrose are added to initiate crystallization. After crystal growth leads to a mixture of crystals (massecuite), the remaining juice (outflow) can be separated. Centrifuges are usually used to separate massecuite into sugar and flow. The separated sugar crystals are then dried to the desired moisture content before being packaged, sent to a warehouse, transported, or further refined or the like. For example, raw sugar can only be refined after delivery to the country of use.

Рынок продуктов, производимых из растительных материалов и сахаросодержащих соков, столь велик, что даже незначительное снижение стоимости отдельной стадии технологического процесса может привести к значительной и желаемой экономии денежных средств. Таким образом, для снижения себестоимости производимого продукта, в сахарной промышленности существует значительная потребность в исследованиях в области технологий переработки сока с целью удешевления производства сахара, проводимых независимыми исследователями и дистрибьюторами, которые могли бы оплатить новые реактивы и оборудование для создаваемых технологий, а в некоторых случаях создавали дополнительный стимул в виде процентного отчисления от снижения себестоимости продукта для выплат за усовершенствование способа.The market for products made from plant materials and sugar-containing juices is so large that even a slight decrease in the cost of a single stage of the technological process can lead to significant and desired cost savings. Thus, in order to reduce the cost of production, in the sugar industry there is a significant need for research in the field of juice processing technologies to reduce the cost of sugar production by independent researchers and distributors who could pay for new reagents and equipment for the technologies being created, and in some cases created an additional incentive in the form of a percentage deduction from reducing the cost of the product for payments for improving the method.

Однако, хотя технологические процессы очистки соков из некоторых растительных сахаросодержащих материалов, в частности из сахарной свеклы, создавались и усовершенствовались в течение, по меньшей мере, 1000 лет, а промышленные технологии существуют уже более 100 лет, и даже несмотря на то, что имеется большой стимул для усовершенствований, в данной области существуют значительные проблемы.However, although technological processes for the purification of juices from some plant-based sugar-containing materials, in particular from sugar beets, have been created and improved for at least 1000 years, industrial technologies have existed for more than 100 years, and even though there is a large incentive for improvement, there are significant problems in this area.

Значительной проблемой в традиционных технологиях производства сахара могут быть расходы, связанные с получением и использованием щелочи, такой как оксид кальция, для повышения рН сахаросодержащих жидкостей или соков, получаемых из растительных материалов. Как обсуждалось выше, оксид кальция или гидроксид кальция можно добавлять к соку для повышения рН, чтобы способствовать удалению из раствора некоторых растворенных материалов в виде частиц или хлопьев. Оксид кальция обычно получают путем кальцинирования известняка, т.е. способа, при котором известняк нагревают в обжиговой печи в присутствии кислорода, пока не высвободится диоксид углерода, получая при этом оксид кальция.A significant problem in traditional sugar production technologies can be the costs associated with the production and use of alkali, such as calcium oxide, to increase the pH of sugar-containing liquids or juices derived from plant materials. As discussed above, calcium oxide or calcium hydroxide can be added to the juice to increase the pH to help remove some dissolved materials in the form of particles or flakes from the solution. Calcium oxide is usually obtained by calcining limestone, i.e. a method in which limestone is heated in a kiln in the presence of oxygen until carbon dioxide is released, thereby producing calcium oxide.

Как показано на фиг.5, кальцинирование может быть дорогостоящим, так как оно требует приобретения обжиговой печи (40), известняка (41) и горючего материала (42), такого как газ, нефтепродукты, уголь, кокс или т.п., которые можно сжигать для нагревания обжиговой печи до температуры, достаточной для высвобождения из известняка (41) диоксида углерода (43). Также должно быть обеспечено вспомогательное оборудование для транспортировки известняка и горючего материала для обжиговой печи и для извлечения из обжиговой печи полученного оксида кальция, наряду с оборудованием для промывки некоторых газов из обжиговой печи и для удаления частиц из воздуха, отработанного в обжиговой печи во время кальцинирования известняка. Разумеется, для управления и ухода за оборудованием должна быть обеспечена рабочая сила, а также контроль качества полученного кальцинированного известняка, а также контроль очистки газов и макрочастиц, высвобождаемых во время работы обжиговой печи.As shown in FIG. 5, calcination can be expensive since it requires the purchase of a kiln (40), limestone (41) and combustible material (42) such as gas, oil products, coal, coke or the like, which can be burned to heat the kiln to a temperature sufficient to release carbon dioxide (43) from the limestone (41). Ancillary equipment should also be provided for transporting limestone and combustible material for the kiln and for extracting the obtained calcium oxide from the kiln, along with equipment for flushing some gases from the kiln and for removing particles from the air exhausted in the kiln during calcination of limestone . Of course, to manage and maintain the equipment, labor must be provided, as well as quality control of the calcined limestone obtained, as well as control of the cleaning of gases and particulates released during the operation of the kiln.

Кроме того, для применения в обычных технологических системах переработки сока оксид кальция, получаемый кальцинированием, должен быть превращен в гидроксид кальция. Для этого в свою очередь требуется приобретение оборудования для уменьшения размера частиц оксида кальция до подходящего размера и смешивания указанных частиц с водой для образования гидроксида кальция. Опять же для управления и ухода за указанным оборудованием должна быть обеспечена рабочая сила.In addition, for use in conventional technological juice processing systems, calcium oxide obtained by calcination must be converted to calcium hydroxide. This in turn requires the purchase of equipment to reduce the size of the particles of calcium oxide to a suitable size and mixing these particles with water to form calcium hydroxide. Again, manpower must be provided to manage and maintain the specified equipment.

В конечном счете, инвестиции в оборудование и рабочую силу, связанные с применением оксидов кальция, увеличиваются вследствие повышения затрат. Они могут включать возрастающие расходы на дополнительную рабочую силу для смешивания дополнительных количеств гидроксида кальция с соком или они могут включать возрастающие расходы на применение оборудования с большей грузоподъемностью или с большей мощностью, или т.п.Ultimately, investments in equipment and labor associated with the use of calcium oxides increase due to increased costs. These may include increasing costs of additional labor for mixing additional amounts of calcium hydroxide with juice, or they may include increasing costs of using equipment with a higher carrying capacity or higher power, or the like.

Еще одной важной проблемой, связанной с получением и применением щелочи в традиционных технологических системах, может быть удаление избытка щелочи или продуктов, образованных во время взаимодействия щелочи с органическими кислотами или неорганическими кислотами, растворенными в соке. Например, когда в технологической системе для осветления или очистки сока применяется одна или более стадий сатурации, количество карбоната кальция или других образующихся солей, часто упоминаемых как "отработанная известь", будет пропорционально количеству извести, добавляемой к соку. Легко оценить, что большее количество извести, добавляемой к соку, обычно приводит к большему количеству осадков, образующихся на стадии сатурации. Можно позволить "сатурационной извести" оседать на дно сатурационного аппарата с образованием некоторых количеств осадка, упоминаемого как "известковый фильтрационный осадок". Известковый фильтрационный осадок можно отделять на ротационном вакуум-фильтре или рамном фильтр-прессе. Образовавшийся продукт далее именуется как "дефекационно-сатурационный осадок". Дефекационно-сатурационный осадок или известковый фильтрационный осадок в значительной степени может представлять собой осадок карбоната кальция, однако может также содержать сахара, другие органические или неорганические вещества или воду. Такие выделяемые осадки почти всегда перерабатывают отдельно от других отходов, образующихся в технологической системе, их можно, например, суспендировать в воде и перекачивать в отстойники или в хранилища или отправлять на свалку.Another important problem associated with the production and use of alkali in traditional technological systems may be the removal of excess alkali or products formed during the interaction of alkali with organic acids or inorganic acids dissolved in juice. For example, when one or more saturation steps are used in a process system to clarify or purify the juice, the amount of calcium carbonate or other salts formed, often referred to as “spent lime,” will be proportional to the amount of lime added to the juice. It is easy to estimate that more lime added to the juice usually leads to more precipitation from the saturation stage. You can allow the "saturation lime" to settle to the bottom of the saturation apparatus with the formation of some amounts of sediment, referred to as "calcareous sediment". The calcareous filter cake can be separated on a rotary vacuum filter or frame filter press. The resulting product is hereinafter referred to as "defecation-saturation sediment." The defecation-saturation sediment or calcareous precipitate may to a large extent be a calcium carbonate precipitate, but may also contain sugars, other organic or inorganic substances or water. Such emitted sludge is almost always processed separately from other waste generated in the process system, for example, it can be suspended in water and pumped to settling tanks or storage facilities or sent to landfills.

С другой стороны, сатурационную известь, известковый фильтрационный осадок или дефекационно-сатурационный осадок можно повторно кальцинировать. Однако стоимость обжиговой печи для повторного кальцинирования и периферийного оборудования для повторного кальцинирования отработанной извести может быть существенно более высокой, чем стоимость обжиговой печи для кальцинирования известняка. Кроме того, качество повторно кальцинированной "сатурационной извести" может отличаться от качества кальцинированного известняка. Чистота кальцинированного известняка по сравнению с повторно кальцинированной сатурационной известью может составлять, в качестве примера, 92% по сравнению с 77%. По существу, количество повторно кальцинированной извести, необходимое для нейтрализации такого же количества иона гидроксония в соке, может быть соответственно выше. Содержание в отработанной извести диоксида углерода также может быть гораздо выше, чем в известняке. По существу, повторно кальцинированная известь может быть не только дорогостоящей для получения, для нее может потребоваться также применение существенно большего газопровода и оборудования для транспортировки CO2, полученного из повторно кальцинированной отработанной извести, более грузоподъемного транспортного оборудования для транспортировки повторно кальцинированной извести, более крупных сатураторов или т.п.On the other hand, saturation lime, calcareous sediment or defecation-saturation sediment can be re-calcined. However, the cost of the calcining kiln for re-calcining and the peripheral equipment for re-calcining the spent lime can be significantly higher than the cost of the calcining calcine for limestone. In addition, the quality of re-calcined "saturation lime" may differ from the quality of calcined limestone. The purity of calcined limestone compared to re-calcined saturation lime can be, as an example, 92% compared to 77%. Essentially, the amount of re-calcined lime needed to neutralize the same amount of hydroxonium ion in the juice may be correspondingly higher. The carbon dioxide content in spent lime can also be much higher than in limestone. Essentially, re-calcined lime can be not only expensive to obtain, it may also require the use of a significantly larger gas pipeline and equipment for transporting CO 2 obtained from re-calcined spent lime, more lifting equipment for transporting re-calcined lime, larger saturators or the like

Также независимо от того, удаляется ли отработанная известь в отстойники, на свалки или рециркулируется, большее количество утилизируемой извести в отдельной технологической системе обычно приводит к более высоким расходам на удаление отработанной извести.Also, regardless of whether the spent lime is disposed of in settling tanks, landfills or recycled, a larger quantity of utilized lime in a separate process system usually leads to higher costs for the disposal of the spent lime.

Еще одной существенной проблемой, связанной с традиционными технологиями производства сахара, может являться возрастающее снижение пропускной способности технологической системы, соответствующее возрастающему увеличению количества извести, применяемой для переработки сока. Один из аспектов указанной проблемы может касаться ограничения количества или скорости, с которой известь может быть произведена или подана на стадии обработки сока. Как обсуждалось выше, для получения оксида кальция перед его использованием в качестве щелочи в технологических системах переработки сока следует кальцинировать известняк. Количество производимой извести может быть ограничено доступностью известняка, функциональными возможностями обжиговой печи, доступностью горючего материала или т.п. Скорость, с которой можно поставлять известь для технологической системы переработки сока, может варьировать, исходя из размера, вида или количества оборудования для производства извести, доступной рабочей силы или т.п. Еще один аспект указанной проблемы может заключаться в том, что количество извести, применяемой в технологической системе, может пропорционально сокращать объем, доступный в технологической системе для сока. Увеличенное применение щелочи, такой как известь, для поддержания пропускной способности при получении того же самого объема сока может также потребовать применения более значительных локализованных площадей, трубопроводов или т.п.Another significant problem associated with traditional technologies for the production of sugar may be an increasing decrease in the throughput of the technological system, corresponding to an increasing increase in the amount of lime used for juice processing. One aspect of this problem may relate to limiting the amount or speed with which lime can be produced or served in the juice processing step. As discussed above, in order to obtain calcium oxide, limestone should be calcined before using it as an alkali in technological juice processing systems. The amount of lime produced may be limited by the availability of limestone, the functionality of the kiln, the availability of combustible material, or the like. The speed with which lime can be supplied to a technological juice processing system can vary based on the size, type or quantity of lime production equipment, available labor, or the like. Another aspect of this problem may be that the amount of lime used in the process system can proportionally reduce the amount of juice available in the process system. Increased use of alkali, such as lime, to maintain throughput in obtaining the same volume of juice may also require the use of larger localized areas, pipelines, or the like.

Еще одной существенной проблемой, связанной с традиционными технологиями производства сахара, может являться избыток кислот в растительном материале, образующийся перед экстракцией растительного сока. В кислотно-щелочном балансе растительной клетки органические кислоты действуют в качестве буферной системы для поддержания в растительной ткани требуемого уровня рН. Источник происхождения указанных кислот можно разделить на две группы, к первой относятся кислоты, которые растение поглощает из почвы во время своего роста, а ко второй относятся кислоты, образующиеся при биохимических или микробных процессах. Когда поглощение кислот из почвы происходит в недостаточном количестве, растения могут синтезировать органические кислоты, главным образом щавелевую кислоту, лимонную кислоту и яблочную кислоту, для поддержания благоприятного значения рН растительного клеточного сока. Таким образом, сок, экстрагируемый из растительной ткани, будет содержать некоторое количество различных органических кислот.Another significant problem associated with traditional technologies for the production of sugar may be the excess of acids in the plant material, which is formed before the extraction of plant juice. In the acid-base balance of a plant cell, organic acids act as a buffer system to maintain the desired pH level in plant tissue. The source of origin of these acids can be divided into two groups, the first includes acids that the plant absorbs from the soil during its growth, and the second includes acids formed during biochemical or microbial processes. When there is insufficient acid absorption from the soil, plants can synthesize organic acids, mainly oxalic acid, citric acid and malic acid, to maintain a favorable pH of plant cell juice. Thus, the juice extracted from the plant tissue will contain a certain amount of various organic acids.

В добавление к этому, встречающемуся в природе количеству органических кислот кислоты могут образовываться в растительной ткани во время хранения, главным образом благодаря микробным процессам. При очень сильном ухудшении растительного материала могут образовываться большие количества органических кислот, главным образом молочной, уксусной кислоты, а также лимонной кислоты. При некоторых обстоятельствах суммарное содержание кислот в растительной ткани может повышаться в три раза или более.In addition to this naturally occurring amount of organic acids, acids can form in plant tissue during storage, mainly due to microbial processes. With very severe deterioration of the plant material, large amounts of organic acids can form, mainly lactic, acetic acid, and citric acid. In some circumstances, the total acid content in plant tissue can increase three times or more.

Кроме того, из-за разрушения природной щелочности сока в растительных тканях может образовываться диоксид углерода (CO2). В этом процессе бикарбонат-ион и карбонат-ион превращаются в диоксид углерода. Полученный диоксид углерода при перенесении его остатков в раствор образует угольную кислоту, которая обеспечивает источник иона гидроксония. Органические кислоты, содержащиеся в растительном клеточном соке, в целом или частично остаются в соке, получаемом из растительного материала. Таким образом, для повышения рН сока указанные органические и неорганические кислоты следует нейтрализовать основанием. Более высокой концентрации органических кислот или неорганических кислот в соке соответствует более значительное количество щелочи, которое потребуется для повышения рН сока до желаемого значения.In addition, due to the destruction of the natural alkalinity of the juice, carbon dioxide (CO 2 ) can form in plant tissues. In this process, the bicarbonate ion and carbonate ion are converted to carbon dioxide. The resulting carbon dioxide, when its residues are transferred to the solution, forms carbonic acid, which provides a source of hydroxonium ion. Organic acids contained in plant cell juice, in whole or in part, remain in the juice obtained from plant material. Thus, to increase the pH of the juice, these organic and inorganic acids should be neutralized with a base. A higher concentration of organic acids or inorganic acids in the juice corresponds to a larger amount of alkali, which will be required to raise the pH of the juice to the desired value.

Еще одна существенная проблема, связанная с традиционными технологиями производства сахара, может заключаться в том, что растительные материалы или сок(и), обработанные антимикробными химическими веществами, могут иметь более высокое содержание кислот, чем необработанные растительные материалы или соки. Например, непрерывно или с интервалами можно добавлять диоксид серы (SO2) или бисульфит аммония (NН4НSО3), чтобы подавить микробиальный рост или загрязнение. Количество добавляемого SO2 зависит от степени опасности микробиального роста или загрязнения. Для определения степени опасности этого роста или загрязнения можно контролировать или отслеживать содержания молочной кислоты и нитритов. Для обеззараживания или обработки инфицированной системы можно применять SO2 в концентрации до около 1000 ч./млн. Для обеззараживания, SO2 можно подавать непрерывно в концентрации вплоть до 400-500 ч/млн. Добавление SO2 или NH4HSO3 для антимикробной защиты может снизить рН и щелочность сока. Уменьшение щелочности может быть обусловлено превращением природных бикарбонат-ионов в СO2 и угольную кислоту.Another significant problem associated with traditional sugar technologies may be that plant materials or juice (s) treated with antimicrobial chemicals may have a higher acid content than untreated plant materials or juices. For example, sulfur dioxide (SO 2 ) or ammonium bisulfite (NH 4 HCO 3 ) can be added continuously or at intervals to inhibit microbial growth or contamination. The amount of SO 2 added depends on the degree of danger of microbial growth or contamination. To determine the degree of danger of this growth or contamination, the contents of lactic acid and nitrites can be controlled or monitored. For disinfection or treatment of the infected system, SO 2 in a concentration of up to about 1000 ppm can be used. For disinfection, SO 2 can be fed continuously in concentrations up to 400-500 ppm. The addition of SO 2 or NH 4 HSO 3 for antimicrobial protection can reduce the pH and alkalinity of the juice. The decrease in alkalinity may be due to the conversion of natural bicarbonate ions into CO 2 and carbonic acid.

Еще одной существенной проблемой, связанной с традиционными технологиями производства сахара, может являться образование накипи в отдельных аппаратах, таких как выпарные аппараты или оборудование для кристаллизации сахара. Основной компонент накипи часто образуется из кальциевой соли щавелевой кислоты. Этот оксалат имеет низкую растворимость в растворе и его растворимость может уменьшаться, если количество кальция в растворе увеличивается. Даже после очистки сока до "очищенного" сока или "сиропа" в растворе может находиться достаточное количество кальция, чтобы выводить оксалат из раствора. Способ удаления накипи с поверхностей оборудования может потребовать больших затрат, включая, однако не ограничиваясь перечисленным, издержки, обусловленные снижением темпов производства и падением эффективности или уменьшением срока эксплуатации оборудования.Another significant problem associated with traditional technologies for the production of sugar may be the formation of scale in individual devices, such as evaporators or equipment for the crystallization of sugar. The main component of scale is often formed from the calcium salt of oxalic acid. This oxalate has a low solubility in solution and its solubility may decrease if the amount of calcium in the solution increases. Even after purifying the juice to “purified” juice or “syrup”, sufficient calcium may be present in the solution to remove oxalate from the solution. A method of removing scale from equipment surfaces can be expensive, including, but not limited to, the costs associated with a decrease in production rates and a drop in efficiency or a decrease in equipment life.

Еще одной существенной проблемой, связанной с традиционными технологиями производства сахара, может являться отсутствие понимания того, что оборудование для экстракции сока или способы, применяемые для получения сока из растительного материала, могут изменять или понижать рН экстрагируемого сока. Что касается диффузионных аппаратов, применяемых для экстракции сока из материала сахарной свеклы, может существовать недостаточное понимание того, что во время проведения диффузионного способа рН сока сахарной свеклы может изменяться или снижаться. Еще одна проблема может заключаться в том, что может существовать недостаточное понимание того, что различные аппараты и способы для диффузии сока из сахарной свеклы по-разному изменяют или понижают рН полученного сока. Поскольку усовершенствование диффузионной технологии обычно приводит к все более низким рН полученного сока, такие устройства или способы далеко отстоят от растворов, получаемых в настоящем изобретении.Another significant problem associated with traditional technologies for the production of sugar may be a lack of understanding that juice extraction equipment or methods used to obtain juice from plant material can alter or lower the pH of the extracted juice. Regarding the diffusion apparatus used to extract the juice from the sugar beet material, there may be a lack of understanding that during the diffusion method, the pH of the sugar beet juice may change or decrease. Another problem may be that there may be a lack of understanding that various apparatuses and methods for diffusing juice from sugar beets change or lower the pH of the resulting juice in different ways. Since the improvement of diffusion technology usually leads to an ever lower pH of the obtained juice, such devices or methods are far removed from the solutions obtained in the present invention.

Еще одна существенная проблема, связанная с традиционными технологиями производства сахара, может заключаться в том, что в традиционном способе очистки сахара органические вещества, растворенные газы или другие материалы, растворенные в экстрагированном, извлеченном или полученном диффузией из сахарной свеклы соке (например, такие как СO2 или SO2), или добавляемые к экстрагированному или диффузионному соку, перед стадиями преддефекации могут не смещаться к равновесию или не уравновеситься с парциальными давлениями атмосферных газов или с парциальными давлениями выбранной газовой смеси. Так, растворенные материалы, которые могли бы переноситься из экстрагированного, извлеченного или диффузионного сока в атмосферу или в другую выбранную смесь газов вследствие пониженных парциальных давлений или концентрации таких растворенных в диффузионном соке материалов, остаются, чтобы при сочетании с другими процессами напрямую или косвенно участвовать в регулировании рН сока, что приводит к снижению рН диффузионного сока перед проведением стадии (стадий) преддефекации, первоначальной дефекации, добавления извести или во время их проведения. При достижении требуемого рН сока более низкий рН может привести к применению дополнительной извести, как описано выше.Another significant problem associated with traditional technologies for the production of sugar may be that in the traditional method of sugar purification organic substances, dissolved gases or other materials dissolved in extracted, extracted or obtained by diffusion from sugar beet juice (for example, such as CO 2 or SO 2 ), or added to the extracted or diffusion juice, before the predefection stages may not shift to equilibrium or not balance with the partial pressures of atmospheric gases or and with partial pressures of the selected gas mixture. Thus, dissolved materials that could be transferred from extracted, extracted, or diffusion juice to the atmosphere or to another selected gas mixture due to reduced partial pressures or the concentration of such materials dissolved in diffusion juice remain so that, when combined with other processes, directly or indirectly participate in regulation of the pH of the juice, which leads to a decrease in the pH of the diffusion juice before the pre-defecation stage (s), initial defecation, lime addition or during s conduct. Upon reaching the desired pH of the juice, a lower pH may lead to the use of additional lime, as described above.

Один из аспектов этой проблемы традиционной диффузионной переработки свекольной стружки (или других традиционных способов извлечения или экстракции сока и других веществ из растительного материала) может заключаться в том, что традиционное диффузионное оборудование (или другое традиционное оборудование для извлечения или экстракции сока или других материалов из растительного материала) не обеспечивает желаемой поверхности контакта между диффузионным соком или жидкостью, содержащей экстрагированные материалы, и атмосферой или другой выбранной или желаемой смесью газов, так чтобы материалы, растворенные в диффузионном соке или жидкости, смещались к равновесию, что существенно уменьшило бы концентрацию таких материалов в указанном соке или жидкости.One aspect of this problem of traditional diffusion processing of beet chips (or other traditional methods for extracting or extracting juice and other substances from plant material) may be that traditional diffusion equipment (or other traditional equipment for extracting or extracting juice or other materials from plant material) material) does not provide the desired contact surface between the diffusion juice or liquid containing the extracted materials and the atmosphere or other selected or desired mixture of gases, so that the materials dissolved in the diffusion juice or liquid are shifted to equilibrium, which would significantly reduce the concentration of such materials in the specified juice or liquid.

Другой аспект этой проблемы может заключаться в том, что традиционные диффузионные способы и аппараты для переработки сахарной свеклы (или другое традиционное оборудование для извлечения или экстракции сока и других веществ из растительных материалов) не обеспечивают достаточную рециркуляцию атмосферных газов или других выбранных газов в оборудовании, чтобы поддерживать разность парциальных давлений между концентрацией растворенного материала в соке или другой жидкости, содержащей экстрагированный или извлеченный растительный материал, и концентрацией, которая потенциально может уравновешиваться с парциальными давлениями газов на границе контакта газ-жидкость, для эффективного достижения требуемого, потенциального или возможного уменьшения количества снижающих рН материалов в диффузионном соке или другой жидкости, содержащей экстрагированный или извлеченный растительный материал. Частичное или полное равновесие, установившееся между парциальным давлением газа на границе жидкости и парциальным давлением газа в растворе, соответственно замедляет или останавливает дальнейшее уменьшение в диффузионном соке концентрации материалов, соединений или газов, снижающих рН.Another aspect of this problem may be that traditional diffusion methods and apparatus for processing sugar beets (or other traditional equipment for extracting or extracting juice and other substances from plant materials) do not provide sufficient recirculation of atmospheric gases or other selected gases in the equipment so that maintain the differential pressure of the partial pressure between the concentration of dissolved material in the juice or other liquid containing extracted or extracted plant material Methods and material, and the concentration that can potentially be balanced with the partial pressures of gases at the boundary of gas-liquid contact, to effectively achieve the desired, potential, or possible reduction of pH reducing amount of materials in the diffusion juice or other liquid containing extracted or removed plant material. A partial or complete equilibrium established between the partial pressure of the gas at the liquid boundary and the partial pressure of the gas in the solution, respectively, slows down or stops a further decrease in the concentration of materials, compounds or gases that lower the pH in the diffusion juice.

Третий аспект указанной проблемы может заключаться в том, что в традиционных диффузионных способах или оборудовании для переработки сахарной свеклы (или другом традиционном оборудовании или способах для извлечения или экстракции сока или других материалов из растительного материала), диффузионный сок(и), возможно, недостаточно перемешивается, чтобы позволить всему объему или достаточному объему диффузионного сока или жидкости, содержащей экстрагированные или извлеченные растительные материалы, способствующие снижению рН, прийти в равновесие с атмосферными газами или другой смесью газов на границе контакта жидкость-газ.A third aspect of this problem may be that in traditional diffusion methods or equipment for processing sugar beets (or other traditional equipment or methods for extracting or extracting juice or other materials from plant material), the diffusion juice (s) may not mix well to allow the entire volume or sufficient volume of diffusion juice or liquid containing extracted or extracted plant materials that contribute to a decrease in pH, come in p vnovesie with atmospheric gases or other mixture of gases at the interface of liquid-gas.

Четвертый аспект указанной проблемы может заключаться в том, что в традиционных диффузионных способах или оборудовании для переработки сахарной свеклы (или другом традиционном оборудовании, используемом для извлечения или экстракции сока или других материалов из растительного материала) не применяется нагревание диффузионного сока или других жидкостей, содержащих экстрагированный или извлеченный растительный материал(ы), до температуры, при которой растворимость в диффузионном соке или других жидкостях, содержащих экстрагированый или извлеченный растительный материал(ы), уменьшается в достаточной степени, чтобы концентрации материалов, снижающих рН, смещались к равновесию или уравновешивались с концентрацией, соответствующей парциальным давлениям газов на границе контакта жидкость-газ, или пришли к такой точке равновесия, при которой концентрацию материалов, снижающих рН, можно уменьшить до требуемой, потенциальной или возможной концентрации, или смещались к равновесию или уравновешивались с парциальным давлением газов на границе контакта газ-жидкость с требуемой скоростью или с потенциально возможной или вероятной скоростью достижения равновесия, которая может быть желательной или которой можно достичь.A fourth aspect of this problem may be that traditional diffusion methods or equipment for processing sugar beets (or other traditional equipment used to extract or extract juice or other materials from plant material) do not apply heat to diffusion juice or other liquids containing extracted or extracted plant material (s), to a temperature at which solubility in diffusion juice or other liquids containing extracted or the extracted plant material (s) is sufficiently reduced so that the concentrations of pH-reducing materials shift to equilibrium or balance with the concentration corresponding to the partial pressures of the gases at the liquid-gas interface, or arrive at a point of equilibrium at which the concentration of materials that lower the pH can be reduced to the desired, potential or possible concentration, or shifted to equilibrium or balanced with the partial pressure of gases at the gas-liquid interface with the required at the speed or at the potential or probable speed of reaching equilibrium, which may be desirable or which can be achieved.

Еще одна существенная проблема, связанная с традиционными технологиями производства сахара, может заключаться в том, что парциальное давление экстрагированного или диффузионного сока может уравновешиваться с парциальным давлением атмосферных газов или другой газовой смеси с более высокой концентрацией веществ, понижающих рН, которая может присутствовать у поверхности сока при охлаждении. Когда диффузионный сок или другие жидкости, содержащие экстрагированный или извлеченный растительный материал, охлаждают, растворимость атмосферных газов или другой газовой смеси может повышаться. Так, при охлаждении диффузионного сока концентрация газов или других материалов, способных растворяться в соке (включая, без ограничения, вещества, снижающие рН), может повышаться. В качестве только одного примера, при охлаждении диффузионного сока во время изменения температуры от диапазона приблизительно 55°С-70°С до диапазона приблизительно 20°С-30°С перед стадиями преддефекации или дефекации растворимость атмосферного CO2 повышается. Длительное пребывание сока при атмосферных парциальных давлениях СO2 или в любой газовой смеси с достаточным парциальным давлением СO2, способствующим переносу CO2 в сок при его охлаждении, повышает концентрацию CO2 в диффузионном соке по сравнению с количеством СO2 при более высоких температурах. Повышенная концентрация СO2 в диффузионном соке может снижать рН сока. По существу, повышенная концентрация CO2 или других газов в диффузионном соке может потребовать добавления более значительных количеств извести во время последующего добавления извести, преддефекации или других стадий дефекации для достижения желаемого или требуемого рН.Another significant problem associated with traditional sugar technologies may be that the partial pressure of the extracted or diffusion juice can be balanced with the partial pressure of atmospheric gases or another gas mixture with a higher concentration of pH lowering substances that may be present at the surface of the juice when cooled. When diffusion juice or other liquids containing extracted or extracted plant material are cooled, the solubility of atmospheric gases or other gas mixture may increase. So, when cooling diffusion juice, the concentration of gases or other materials that can dissolve in the juice (including, without limitation, substances that lower the pH) can increase. As just one example, when the diffusion juice is cooled during a temperature change from a range of about 55 ° C-70 ° C to a range of about 20 ° C-30 ° C before the pre-defecation or defecation steps, the solubility of atmospheric CO 2 increases. A long stay of the juice at atmospheric partial pressures of CO 2 or in any gas mixture with a sufficient partial pressure of CO 2 facilitating the transfer of CO 2 to the juice when it is cooled increases the concentration of CO 2 in the diffusion juice compared to the amount of CO 2 at higher temperatures. An increased concentration of CO 2 in diffusion juice can lower the pH of the juice. Essentially, an increased concentration of CO 2 or other gases in the diffusion juice may require the addition of more significant amounts of lime during the subsequent addition of lime, pre-defecation, or other stages of defecation to achieve the desired or desired pH.

Еще одна важная задача технологий производства сахара состоит в создании парциальных давлений газов на границе контакта газ-жидкость диффузионного сока или других жидкостей, содержащих извлеченные или экстрагированные растительные материалы, способных вызывать градиент концентрации, достаточный для улетучивания, перехода, извлечения или переноса иным образом желательной или требуемой части материалов, растворенных в диффузионном соке или другой жидкости, содержащей извлеченные или экстрагированные растительные материалы, для достаточного повышения рН диффузионного сока или уменьшения концентрации материалов, снижающих рН диффузионного сока.Another important objective of sugar production technologies is to create partial gas pressures at the gas-liquid interface of diffusion juice or other liquids containing extracted or extracted plant materials capable of causing a concentration gradient sufficient to volatilize, transfer, recover or otherwise transfer desired or the required portion of materials dissolved in diffusion juice or other liquid containing extracted or extracted plant materials for atochnogo raise the pH of the diffusion juice or reduce the concentration of materials that reduce the pH of the diffusion juice.

Настоящее изобретение предоставляет технологическую систему переработки сока, включающую в себя как устройства, так и способы, решающие каждую из вышеперечисленных проблем.The present invention provides a technological juice processing system, including both devices and methods that solve each of the above problems.

Таким образом, общая задача изобретения состоит в создании технологической системы переработки сока для получения продуктов из жидкостей или сахаросодержащих соков, получаемых из растительного материала. Одним из аспектов указанной общей задачи является созданием альтернативы традиционным технологическим системам переработки сока или производства сахара. Изобретение может обеспечить технологическую систему в целом, включающую в себя как устройство, так и способы получения продуктов из сахаросодержащих жидкостей или соков. Второй аспект указанной общей задачи можно отнести к обеспечению способов, применяемых в технологии переработки сока, совместимых со способами, применяемыми в традиционной технологической системе переработки сока или сахара. Что касается указанной задачи, изобретение обеспечивает стадии способа и устройство, которые можно использовать для добавления, замещения или модификации традиционных способов и устройств для переработки сахаросодержащих жидкостей или сока.Thus, the general objective of the invention is to create a technological juice processing system for producing products from liquids or sugar-containing juices obtained from plant material. One aspect of this general objective is the creation of an alternative to traditional technological systems for juice processing or sugar production. The invention can provide a technological system as a whole, including both a device and methods for producing products from sugar-containing liquids or juices. The second aspect of this general objective can be attributed to providing methods used in juice processing technology that are compatible with methods used in a traditional technological system for processing juice or sugar. With regard to this task, the invention provides method steps and apparatus that can be used to add, substitute or modify traditional methods and apparatus for processing sugar-containing liquids or juice.

Вторую общую задачу изобретения можно отнести к уменьшению стоимости получения продуктов из жидкостей или сахаросодержащих соков. Одним из аспектов указанной задачи изобретения является повышение производительности процесса переработки сока, которая может в целом или частично ограничиваться доступностью щелочи, такой как пониженная доступность известняка или отсутствие функциональных возможностей для превращения известняка в оксид кальция, или т.п. Еще один аспект указанной задачи касается снижения себестоимости путем уменьшения количества щелочи, такого как известь, используемой в процессе переработки сахаросодержащих жидкостей или сока в пищевые продукты. Третий аспект указанной задачи изобретения касается уменьшения количества получаемых отходов, например, после дефекации.The second general objective of the invention can be attributed to reducing the cost of obtaining products from liquids or sugar-containing juices. One aspect of this objective of the invention is to increase the productivity of the juice processing process, which may be wholly or partially limited by the availability of alkali, such as reduced availability of limestone or lack of functionality for converting limestone to calcium oxide, or the like. Another aspect of this task relates to cost reduction by reducing the amount of alkali, such as lime, used in the processing of sugar-containing liquids or juice into food products. A third aspect of this object of the invention relates to reducing the amount of waste obtained, for example, after defecation.

Третью общую задачу изобретения можно отнести к получению жидкого сахаросодержащего продукта или продукта на основе сока, получаемых по изобретению. Один из аспектов указанной задачи можно отнести к получению продукта на основе сахаросодержащей жидкости или сока, имеющего пониженное содержание или пониженную концентрацию растворенного материала, такого как растворимые в воде кислоты, летучие органические соединения, растворенные газы (например, СO2или SO2), аммиак или т.п. Второй аспект указанной задачи можно отнести к получению продукта на основе сахаросодержащей жидкости или сока, который имеет более высокий уровень рН после обработки по изобретению. Третий аспект указанной задачи можно отнести к получению продукта на основе сахаросодержащей жидкости или сока, который имеет более высокий уровень рН после обработки в соответствии с изобретением без использования какой-либо щелочи. Четвертый аспект изобретения можно отнести к получению продукта на основе сахаросодержащей жидкости или сока, который имеет более высокий рН, даже когда перед обработкой в соответствии с изобретением добавляют такую щелочь, как известь или осадок от традиционной переработки сока и т.п. Пятый аспект указанной задачи можно отнести к получению жидкого продукта или продукта на основании сахаросодержащего сока, который обладает пониженной функциональной возможностью для образования иона гидроксония. Шестой аспект указанной задачи изобретения можно отнести к получению продукта на основе сахаросодержащей жидкости или сока, который требует меньше щелочи для повышения рН до требуемого значения, для достижения изоэлектрического фокуса растворенного материала, для выполнения стадий преддефекации или основной дефекации в традиционных технологических системах, для деструкции инвертных сахаров или иных продуктов, образованных из жидкостей или сахаросодержащих соков.A third general object of the invention can be attributed to the production of a liquid sugar-containing product or a juice-based product obtained according to the invention. One of the aspects of this task can be attributed to obtaining a product based on a sugar-containing liquid or juice having a reduced content or a reduced concentration of dissolved material, such as water-soluble acids, volatile organic compounds, dissolved gases (for example, CO 2 or SO 2 ), ammonia or the like The second aspect of this task can be attributed to obtaining a product based on sugar-containing liquid or juice, which has a higher pH after processing according to the invention. The third aspect of this task can be attributed to obtaining a product based on sugar-containing liquid or juice, which has a higher pH level after processing in accordance with the invention without the use of any alkali. A fourth aspect of the invention relates to the preparation of a product based on a sugar-containing liquid or juice that has a higher pH, even when an alkali such as lime or a precipitate from conventional juice processing or the like is added before processing in accordance with the invention. The fifth aspect of this task can be attributed to obtaining a liquid product or a product based on sugar-containing juice, which has reduced functionality for the formation of a hydroxonium ion. The sixth aspect of this objective of the invention can be attributed to the production of a product based on sugar-containing liquid or juice, which requires less alkali to raise the pH to the required value, to achieve the isoelectric focus of the dissolved material, to perform the stages of pre-defecation or basic defecation in traditional technological systems, for the destruction of invert sugars or other products formed from liquids or sugar-containing juices.

Четвертую общую задачу изобретения можно отнести к обеспечению способов и устройства, которые уменьшают содержание или концентрацию растворенного материала в соке, получаемом из растительного материала путем традиционных процедур извлечения (экстракции) сока, таких как прессование, измельчение или диффузия. Один из аспектов указанной задачи можно отнести к обеспечению способа уменьшения количества или концентрации растворенного материала без добавления щелочи, необходимости добавления щелочи или перед добавлением щелочи. Второй аспект указанной задачи можно отнести к обеспечению способа, который можно применять перед добавлением щелочи к жидкостям или сахаросодержащим сокам, в сочетании с добавлением щелочи или после него, для уменьшения количества или концентрации растворенного материала в таком соке. Третий аспект указанной задачи можно отнести к обеспечению способа, который содействует уменьшению количества или концентрации растворенных материалов в сахаросодержащей жидкости или соке. Четвертый аспект указанной задачи можно отнести к обеспечению способа уменьшения растворенного материала в сахаросодержащих жидкостях или соках, совместимого с традиционными способами осветления или очистки сока, включая, без ограничения, преддефекацию, основную дефекацию, ионнный обмен и фильтрацию, как описано выше.A fourth general objective of the invention can be attributed to the provision of methods and devices that reduce the content or concentration of dissolved material in the juice obtained from plant material by traditional procedures for the extraction (extraction) of juice, such as pressing, grinding or diffusion. One aspect of this task can be attributed to providing a method of reducing the amount or concentration of dissolved material without adding alkali, the need to add alkali, or before adding alkali. The second aspect of this task can be attributed to the provision of a method that can be applied before adding alkali to liquids or sugar-containing juices, in combination with adding alkali or after it, to reduce the amount or concentration of dissolved material in such juice. The third aspect of this task can be attributed to the provision of a method that helps to reduce the amount or concentration of dissolved materials in a sugar-containing liquid or juice. A fourth aspect of this task can be attributed to providing a method of reducing dissolved material in sugar-containing liquids or juices compatible with traditional methods of clarifying or purifying juice, including, without limitation, predefection, basic defecation, ion exchange and filtering, as described above.

Пятую общую задачу изобретения можно отнести к обеспечению различных устройств и способов для увеличения площади контакта между сахаросодержащей жидкостью или соком и газами с требуемыми парциальными давлениями.The fifth general objective of the invention can be attributed to the provision of various devices and methods for increasing the contact area between a sugar-containing liquid or juice and gases with the required partial pressures.

Шестую общую задачу изобретения можно отнести к обеспечению различных устройств, с помощью которых газы с требуемыми парциальными давлениями инжектируют, вводят или иным образом смешивают с соком, получаемым из растительного материала. Один из аспектов указанной задачи можно отнести к обеспечению устройства для введения газовой смеси в сок, обеспечивающего смешанный поток сока, содержащий сок и газы с требуемыми парциальными давлениями.The sixth general objective of the invention can be attributed to the provision of various devices with which gases with the required partial pressures are injected, introduced or otherwise mixed with juice obtained from plant material. One of the aspects of this task can be attributed to the provision of a device for introducing a gas mixture into juice, providing a mixed stream of juice containing juice and gases with the required partial pressures.

Седьмую общую задачу изобретения можно отнести к обеспечению различных устройств для разделения или извлечения смесей газов, находящихся при частичном или полном равновесии с растворенным материалом, или с парциальными давлениями газов, содержащихся или растворенных в соке.The seventh general objective of the invention can be attributed to the provision of various devices for the separation or extraction of mixtures of gases in partial or complete equilibrium with dissolved material, or with partial pressures of gases contained or dissolved in juice.

Восьмую общую задачу изобретения можно отнести к учету, контролю, образованию или поддержанию жидкостей, содержащих материал(ы), экстрагированный или извлеченный из растительного материала, при температуре или температурах, или при температурах, регулируемых (либо вручную, либо автоматически) в ответ на или относительно времени; концентрации любого конкретного материала или компонента, содержащегося в них; конкретного способа или стадии(й) очистки таких жидкостей или иного способа обработки таких жидкостей; способа экстракции, извлечения или диффузии таких материалов из такого растительного материала; или любого способа получения или хранения такой жидкости в установленном диапазоне или при конкретном значении(ях) растворимости материалов, чтобы регулировать концентрацию материалов, которые снижают или могут понизить рН таких жидкостей.The eighth overall objective of the invention can be attributed to the accounting, control, formation or maintenance of liquids containing material (s) extracted or extracted from plant material at temperature or temperatures, or at temperatures controlled (either manually or automatically) in response to or relative to time; the concentration of any particular material or component contained therein; a particular method or step (s) for purifying such liquids or another method for treating such liquids; a method for extracting, extracting or diffusing such materials from such plant material; or any method for preparing or storing such a liquid in a predetermined range or at a specific solubility value (s) of materials to control the concentration of materials that lower or may lower the pH of such liquids.

Девятую общую задачу изобретения можно отнести к обеспечению устройства и способов обработки диффузионного сока или жидкостей, содержащих материалы, экстрагированные или извлеченные из растительного материала, для ограничения, снижения или регулирования парциальных давлений газов, которые присутствуют на границе контакта жидкость-газ перед начальным добавлением извести или последующими добавлениями извести.The ninth general objective of the invention can be attributed to the provision of devices and methods for processing diffusion juice or liquids containing materials extracted or extracted from plant material to limit, reduce or control the partial pressures of gases that are present at the liquid-gas interface before the initial addition of lime or subsequent additions of lime.

Десятую общую задачу изобретения можно отнести к обеспечению устройства или способов, которые позволяют требуемому или необходимому объему сока для взаимодействия на границе контакта жидкость-газ способствовать требуемому или необходимому у материалов из диффузионного сока в газы с атмосферными парциальными давлениями или в газы с выбранными парциальными давлениями.The tenth general objective of the invention can be attributed to the provision of a device or methods that allow the required or required volume of juice for interaction at the liquid-gas interface to contribute to the required or necessary for materials from diffusion juice into gases with atmospheric partial pressures or into gases with selected partial pressures.

Поставленные задачи решаются предлагаемым способом очистки сока, полученного из растительного материала и содержащего сахарозу, воду и несахара, включающие нерастворимый материал и растворимые вещества, предусматривающий обработку сока смесью газов, состоящей из атмосферных газов, воздуха и отфильтрованных атмосферных газов и воздуха, перевод части растворимых веществ из сока в смесь газов перед добавлением щелочи, увеличение площади контакта между соком и смесью газов путем перемешивания сока со смесью газов или распыления сока или барботирования сока смесью газов или инжекции газовой смеси в сок и увеличение скорости переноса указанной части растворимых веществ из сока в смесь газов с уменьшением их содержания в соке.The tasks are solved by the proposed method of purification of juice obtained from plant material and containing sucrose, water and non-sugar, including insoluble material and soluble substances, providing for the processing of juice with a mixture of gases consisting of atmospheric gases, air and filtered atmospheric gases and air, transferring a portion of soluble substances from juice to a gas mixture before adding alkali, increasing the contact area between the juice and the gas mixture by mixing the juice with the gas mixture or spraying the juice or bubbling the juice with a gas mixture or injecting a gas mixture into the juice and increasing the rate of transfer of the indicated portion of the soluble substances from the juice to the gas mixture with a decrease in their content in the juice.

Предпочтительно для очистки способом по изобретению используют сок, полученный путем диффузии растительного материала, например сок, полученный из сахарного тростника, сахарной свеклы и сахарного сорго.Preferably, juice obtained by diffusing plant material, for example juice obtained from sugar cane, sugar beet and sugar sorghum, is used for cleaning by the method of the invention.

Обработку сока смесью газов предпочтительно осуществляют путем введения этой смеси в непрерывный поток сока с образованием непрерывного смешанного потока.Processing the juice with a gas mixture is preferably carried out by introducing this mixture into a continuous stream of juice with the formation of a continuous mixed stream.

На смешанный поток смеси, сока и газа предпочтительно воздействуют пониженным давлением, создаваемым конфигурированием потока сока. Также выделение потока газовой смеси из смешанного потока сока и газовой смеси предпочтительно осуществляют под действием средства, создающего пониженное давление (ниже атмосферного).The mixed flow of mixture, juice and gas is preferably influenced by the reduced pressure created by configuring the juice flow. Also, the separation of the gas mixture stream from the mixed juice stream and the gas mixture is preferably carried out under the action of a means creating a reduced pressure (below atmospheric).

После перевода части растворимых веществ из сока в смесь газов сок направляют на преддефекацию щелочью, которую выбирают из группы: оксид кальция, гидроксид кальция, известковое молоко.After the transfer of part of the soluble substances from the juice to the gas mixture, the juice is sent for pre-defecation with alkali, which is selected from the group: calcium oxide, calcium hydroxide, milk of lime.

Сатурация может проводиться в три ступени с использованием атмосферных газов, воздуха, диоксида углерода для образования осадка, адсорбирующего несахара.Saturation can be carried out in three stages using atmospheric gases, air, carbon dioxide to form a precipitate adsorbing non-sugar.

Эти и другие признаки и задачи изобретения подробно описаны в последующем описании со ссылкой на чертежи, на которых:These and other features and objectives of the invention are described in detail in the following description with reference to the drawings, in which:

фиг.1 - схематичный вид примерного устройства для осуществления способа очистки сока по изобретению, которое содержит трубопровод для сока, содержащего смесь газов, введенную в сок с образованием смеси сока со смесью газов, и которое может дополнительно включать в себя устройство для распределения газа, такое как желобки или канавки внутри трубопровода для сока, или лопастной насос;figure 1 is a schematic view of an exemplary device for implementing the method of purifying juice according to the invention, which contains a pipeline for juice containing a mixture of gases introduced into the juice to form a mixture of juice with a mixture of gases, and which may further include a device for distributing gas, such like grooves or grooves inside a juice pipe, or a vane pump;

фиг.2 - блок-схема примерного процесса, в котором может использоваться способ по изобретению;figure 2 is a block diagram of an exemplary process in which the method according to the invention can be used;

фиг.3 - блок-схема другого примерного процесса, в котором может использоваться способ по изобретению;3 is a flowchart of another exemplary process in which the method of the invention can be used;

фиг.4 - блок-схема третьего примерного процесса, в котором может использоваться способ по изобретению;4 is a flowchart of a third exemplary process in which the method of the invention can be used;

фиг.5 - блок-схема примерного процесса, использующего способ по изобретению, в котором дополнительно осуществляют дефекацию и сатурацию сока для его дополнительного осветления или очистки перед выпариванием воды для производства сиропа или перед кристаллизацией сахара; 5 is a block diagram of an exemplary process using the method according to the invention, in which additionally defecate and saturate the juice to further clarify or purify it before evaporating water to produce syrup or before sugar crystallization;

фиг.6 - блок-схема примерного процесса, использующего способ по изобретению, в котором дополнительно осуществляют ионный обмен для дополнительного осветления или очистки сока перед выпариванием воды для производства сиропа или перед кристаллизацией сахара;6 is a block diagram of an exemplary process using the method according to the invention, in which ion exchange is additionally carried out to further clarify or purify the juice before evaporating water to produce syrup or before sugar crystallization;

фиг.7 - блок-схема примерного процесса, использующего способ по изобретению, в котором дополнительно осуществляют стадии фильтрации, такие как ультрафильтрация, для дополнительного осветления или очистки сока перед выпариванием воды для производства сиропа или перед кристаллизацией сахара;7 is a flowchart of an exemplary process using the method of the invention, in which additionally filtering steps, such as ultrafiltration, are carried out to further clarify or purify the juice before evaporating water to produce syrup or before sugar crystallization;

фиг.8 - график, показывающий как повышение температуры сока может понижать растворимость некоторых веществ, материалов или компонентов, содержащихся в таком соке;Fig. 8 is a graph showing how increasing the temperature of a juice can lower the solubility of certain substances, materials, or components contained in such juice;

фиг.9 - схематичный вид процесса переработки стружки сахарной свеклы, в котором полученные сахаросодержащие жидкости очищают способом по изобретению перед стадиями преддефекации;Fig.9 is a schematic view of a process for processing sugar beet chips, in which the obtained sugar-containing liquids are purified by the method according to the invention before the predefection stages;

фиг.10 - еще один схематичный вид процесса переработки стружки сахарной свеклы, в котором полученные сахаросодержащие жидкости очищают способом по изобретению перед традиционными стадиями преддефекации;figure 10 is another schematic view of a process for processing sugar beet chips, in which the obtained sugar-containing liquids are purified by the method according to the invention before the traditional stages of pre-defection;

фиг.11 - блок-схема варианта осуществления способа по изобретению;11 is a block diagram of an embodiment of a method according to the invention;

фиг.12 - вид сверху варианта осуществления способа по изобретению;12 is a top view of an embodiment of the method of the invention;

фиг.13 - вид сбоку в сечении по А-А на фиг.12.Fig.13 is a side view in section along aa in Fig.12.

В общем, изобретение касается способа очистки сока без добавления щелочи или при уменьшенном добавлении щелочи перед выпариванием избыточной воды или перед кристаллизацией сахарозы. В частности, изобретение обеспечивает получение сока с пониженным содержанием растворенного материала, пониженным содержанием растворенных газов, с более высоким рН или уменьшенной кислотностью для применения в технологических системах переработки сока.In General, the invention relates to a method for purification of juice without the addition of alkali or with a reduced addition of alkali before evaporating excess water or before crystallization of sucrose. In particular, the invention provides for obtaining juice with a reduced content of dissolved material, a reduced content of dissolved gases, with a higher pH or reduced acidity for use in technological juice processing systems.

Как обсуждалось выше, сок можно получать из растительного материала, такого как сахарная свекла, сахарный тростник, сахарное сорго и т.п. Разумеется, сок может быть получен из других типов растительного материала, и следует понимать, что изобретение не ограничено соком, извлеченным диффузией или отжимом из какого-либо конкретного растения или его части или какого-либо растительного материала. Кроме того, термин «сок» следует понимать широко, как любую сахаросодержащую жидкость на любой стадии любой технологии сахарного производства перед кристаллизацией сахара. Сахаросодержащие жидкости, получаемые из растительного материала с помощью стадий измельчения и отжима, или сок, получаемый диффузионной обработкой растительного материала, представляют собой только два примера такого сока. Как дополнительно описано выше, термин «сок» включает в себя сахаросодержащую жидкость, несахара и воду, которые могут находиться в различных пропорциях в зависимости от конкретных растительных материалов и стадий извлечения сока. Способ очистки по изобретению позволяет удалять часть растворимых материалов, содержащихся в соке, которые сильно окрашены, термически нестабильны, или иным образом мешают некоторым стадиям переработки сока, или оказывают неблагоприятное воздействие на качество или количество получаемого в результате сахара. Сахаросодержащие жидкости, предварительно прошедшие известные стадии осветления или очистки, также охватываются термином "сок".As discussed above, juice can be obtained from plant material such as sugar beets, sugar cane, sugar sorghum, and the like. Of course, the juice can be obtained from other types of plant material, and it should be understood that the invention is not limited to juice extracted by diffusion or squeezing from any particular plant or its part or any plant material. In addition, the term “juice” should be understood broadly as any sugar-containing liquid at any stage of any sugar production technology before sugar crystallization. Sugar-containing liquids obtained from plant material by grinding and squeezing stages, or juice obtained by diffusion processing of plant material, are only two examples of such juice. As further described above, the term “juice” includes sugar-containing liquid, non-sugar and water, which may be in various proportions depending on the particular plant materials and stages of juice extraction. The purification method according to the invention allows you to remove part of the soluble materials contained in the juice, which are highly colored, thermally unstable, or otherwise interfere with some stages of juice processing, or adversely affect the quality or quantity of the resulting sugar. Sugar-containing liquids that have previously passed the known clarification or purification steps are also encompassed by the term “juice”.

Конкретные варианты осуществления изобретения включают извлечение по меньшей мере части растворенных материалов, летучих материалов, растворенных газов, водорастворимых кислот и т.п., таких как диоксид углерода или диоксид серы, которые могут образовывать водорастворимые кислоты, вызывающие понижение рН сока.Specific embodiments of the invention include recovering at least a portion of the dissolved materials, volatile materials, dissolved gases, water-soluble acids and the like, such as carbon dioxide or sulfur dioxide, which can form water-soluble acids, causing a decrease in the pH of the juice.

Например, когда сок содержит достаточное количество катионов, ион ОН- может действовать как анион, способствующий растворению диоксида углерода CO2 в соке в виде карбонат-ионов (СО3)-2 или в виде бикарбонат-ионов НСО3-. При диссоциации НСО3- получается очень слабая кислота. Однако когда сок содержит недостаточное количество катионов, чтобы растворенный CO2 мог образовывать карбонат- или бикарбонат-ионы, равновесие устанавливается между диоксидом углерода и угольной кислотой Н2СО3. В диапазоне рН полученного сока угольная кислота может действовать как сильная кислота. Последующее образование иона гидроксония увеличивает существующую концентрацию в соке, приводя к значениям рН, которые могут быть более низкими.For example, when the juice contains a sufficient amount of cations, OH - ion can act as an anion that promotes the dissolution of carbon dioxide CO 2 in juice in the form of carbonate ions (CO 3 ) -2 or in the form of bicarbonate ions HCO 3 - . With the dissociation of HCO 3 - a very weak acid is obtained. However, when the juice contains insufficient cations so that dissolved CO 2 can form carbonate or bicarbonate ions, an equilibrium is established between carbon dioxide and carbonic acid H 2 CO 3 . In the pH range of the resulting juice, carbonic acid can act as a strong acid. Subsequent formation of the hydroxonium ion increases the existing concentration in the juice, leading to pH values that may be lower.

Подобным образом в сок можно вводить диоксид серы (SO2) или бисульфит аммония (NH4НSО3) для регулирования, уменьшения или устранения микробиологической активности, гидролиза сахарозы, образования инвертных сахаров или потери сахарозы, или для установления более низкого рН. В свою очередь, когда сок содержит достаточное количество катионов, таких как кальций, могут образовываться сульфиты, такие как сульфит кальция. Однако когда сок содержит недостаточное количество катионов, чтобы растворенный диоксид серы (SO2) мог образовывать сульфиты, равновесие устанавливается между диоксидом серы (SO2), сернистой кислотой (Н23) и серной кислотой (H2SO4). Серная кислота и сернистая кислота могут действовать как сильные кислоты. Последующее образование иона гидроксония увеличивает существующую концентрацию в соке, приводя к значениям рН, которые могут быть более низкими.Similarly, sulfur dioxide (SO 2 ) or ammonium bisulfite (NH 4 HCO 3 ) can be added to juice to regulate, reduce or eliminate microbiological activity, hydrolysis of sucrose, invert sugar formation or loss of sucrose, or to establish a lower pH. In turn, when the juice contains a sufficient amount of cations, such as calcium, sulfites such as calcium sulfite can form. However, when the juice contains insufficient cations so that dissolved sulfur dioxide (SO 2 ) can form sulfites, an equilibrium is established between sulfur dioxide (SO 2 ), sulfurous acid (H 2 SO 3 ) and sulfuric acid (H 2 SO 4 ). Sulfuric acid and sulfuric acid can act as strong acids. Subsequent formation of the hydroxonium ion increases the existing concentration in the juice, leading to pH values that may be lower.

Кроме того, во время нормального роста в растении могут образовываться другие водорастворимые кислоты, а благодаря микробной активности также образуются другие кислоты, включая, но без ограничения перечисленным, фосфорную кислоту, хлористоводородную кислоту, серную кислоту, лимонную кислоту, щавелевую кислоту, янтарную кислоту, фумаровую кислоту, молочную кислоту, гликолевую кислоту, пирролидонкарбоновую кислоту, муравьиную кислоту, уксусную кислоту, масляную кислоту, малеиновую кислоту, молочную кислоту или т.п.In addition, other water-soluble acids may form in the plant during normal growth, and other acids may also form due to microbial activity, including but not limited to phosphoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, citric acid, oxalic acid, succinic acid, fumaric acid, lactic acid, glycolic acid, pyrrolidone carboxylic acid, formic acid, acetic acid, butyric acid, maleic acid, lactic acid or the like.

Кроме того, при расщеплении аминокислот или при превращении добавляемых к соку материалов, таких как бисульфит аммония, могут образовываться другие растворимые материалы, такие как аммиак NН3.In addition, during the breakdown of amino acids or during the conversion of materials added to the juice, such as ammonium bisulfite, other soluble materials such as ammonia NH 3 can be formed.

Теперь обратимся к фиг.1. В этом варианте изобретения на сок (1), полученный из растительного материала (2), воздействуют смесью газов (3) путем диспергирования ее в соке, так чтобы образовать между соком (1) и смесью газов (3) увеличенную площадь поверхности контакта (4). Вследствие увеличения площади поверхности контакта между соком (1) и смесью газов (3) скорость переноса различных типов растворенных материалов (5) из сока (1) в смесь газов (3) за счет разницы парциальных давлений может быть повышена. Смесь газов (или отгоночный газ) можно выбрать так, чтобы обеспечить парциальные давления, необходимые для переноса нежелательного растворенного материала (5) из сока (1) в смесь газов (3). В газовой смеси (3) можно непрерывно или периодически регулировать парциальные давления отдельных газов, чтобы предотвращать установление равновесия между смесью газов (3) и растворенным материалом (5), тем самым поддерживая перенос растворенного материала (5) из сока в смесь газов (3).Now turn to figure 1. In this embodiment of the invention, the juice (1) obtained from the plant material (2) is exposed to a mixture of gases (3) by dispersing it in the juice so as to form an increased contact surface area (4) between the juice (1) and the gas mixture (3) ) Due to the increase in the contact surface area between the juice (1) and the gas mixture (3), the transfer rate of various types of dissolved materials (5) from the juice (1) to the gas mixture (3) due to the difference in partial pressures can be increased. The gas mixture (or stripping gas) can be selected so as to provide the partial pressures necessary for transferring the undesirable dissolved material (5) from the juice (1) to the gas mixture (3). In the gas mixture (3), partial pressures of individual gases can be continuously or periodically controlled to prevent equilibrium between the gas mixture (3) and the dissolved material (5), thereby supporting the transfer of the dissolved material (5) from the juice to the gas mixture (3) .

Способом по изобретению из сока можно извлекать растворенные неорганические соединения, органические соединения или растворенные газы (например, диоксид углерода, диоксид серы или аммиак). Сок, очищенный способом по изобретению, может иметь пониженное содержание растворенного материала, пониженное содержание растворенных газов, уменьшенную кислотность или более высокий рН по сравнению с таким же соком, полученным без использования способа по изобретению. В качестве примера, концентрацию диоксида углерода в соке можно существенно снизить при использовании атмосферного воздуха в качестве упомянутой газовой смеси. Уровень рН сока в результате обработки по изобретению может быть повышен на 0,05 рН, 0,1 рН, 0,2 рН, 0,3 рН, 0,4 рН, 0,5 рН, 0,6 рН, 0,7 рН, 0,8 рН, 0,9 рН, 1,0 рН, 1,1 рН, 1,2 рН, 1,3 рН, 1,4 рН, 1,5 рН, 1,6 рН, 1,7 рН, 1,8 рН, 1,9 рН, 2,0 рН, однако любое повышение рН относительно исходного рН необработанного сока может обеспечить значительную экономию средств, важную с коммерческой точки зрения. Фактическое повышение уровня рН от его исходного уровня в общем случае зависит от вида и качества сока, подвергаемого очистке способом по согласно изобретению, степени увеличения площади поверхности контакта, образующейся по всему объему сока, продолжительности периода, в течение которого смесь газов контактирует с соком на образованной увеличенной площади поверхности контакта, и парциальных давлений, создаваемых в газовой смеси. По существу, повышение рН может изменяться в зависимости от применяемого варианта осуществления изобретения. Например, изменение объема или количества сока, обрабатываемого за единицу времени при использовании одного и того же варианта изобретения, может привести к повышению уровня рН на различные значения.By the method of the invention, dissolved inorganic compounds, organic compounds or dissolved gases (e.g., carbon dioxide, sulfur dioxide or ammonia) can be extracted from the juice. The juice purified by the method according to the invention may have a reduced content of dissolved material, a reduced content of dissolved gases, a reduced acidity or a higher pH compared to the same juice obtained without using the method according to the invention. As an example, the concentration of carbon dioxide in the juice can be significantly reduced by using atmospheric air as the gas mixture. The pH level of the juice as a result of processing according to the invention can be increased by 0.05 pH, 0.1 pH, 0.2 pH, 0.3 pH, 0.4 pH, 0.5 pH, 0.6 pH, 0.7 pH, 0.8 pH, 0.9 pH, 1.0 pH, 1.1 pH, 1.2 pH, 1.3 pH, 1.4 pH, 1.5 pH, 1.6 pH, 1.7 pH, 1.8 pH, 1.9 pH, 2.0 pH, however, any increase in pH relative to the initial pH of the raw juice can provide significant cost savings, which is important from a commercial point of view. The actual increase in the pH level from its initial level generally depends on the type and quality of the juice to be purified by the method according to the invention, the degree of increase in the contact surface area formed over the entire volume of the juice, the length of the period during which the gas mixture contacts the juice formed increased contact surface area, and partial pressures created in the gas mixture. As such, the increase in pH may vary depending on the embodiment of the invention used. For example, a change in the volume or quantity of juice processed per unit time using the same embodiment of the invention can lead to an increase in pH by various values.

Изобретение может обеспечить уменьшение количества щелочи, добавляемого на единицу массы или на единицу объема сока, обработанного способом по изобретению, для достижения желаемого или требуемого рН, или кислотности, по сравнению с необработанным соком или соком, обработанным традиционным способом. Количество щелочи, добавляемой после обработки сока способом по изобретению, может быть уменьшено для установления желаемого значения рН, такого как от около 11,0 до около 12,0, или от 11,5 до около 12,5, или в диапазоне рН для "преддефекации", "основной дефекации", "промежуточной дефекации", или для установления значения рН, соответствующего изоэлектрической точке любого конкретного несахарозного вещества в соке, или требуемого для регулирования кислотности или щелочности сока до требуемой концентрации. Что касается расхода извести, например, при применении различных вариантов осуществления изобретения можно достичь ее уменьшения до 30% по сравнению с необработанными соками или соками, обработанными традиционным способом.The invention can provide a reduction in the amount of alkali added per unit mass or per unit volume of juice processed by the method of the invention to achieve the desired or desired pH or acidity compared to untreated juice or juice processed in the conventional manner. The amount of alkali added after the juice is processed by the method according to the invention can be reduced to establish the desired pH, such as from about 11.0 to about 12.0, or from 11.5 to about 12.5, or in the pH range for predefecation "," main defecation "," intermediate defecation ", or to establish a pH value corresponding to the isoelectric point of any particular non-sucrose substance in the juice, or required to regulate the acidity or alkalinity of the juice to the desired concentration. As for the consumption of lime, for example, when applying various embodiments of the invention, it can be reduced to 30% compared with untreated juices or juices processed in the traditional way.

Теперь обратимся к фиг.2. В этом варианте осуществления изобретения смесь газов (3) может содержатьNow turn to figure 2. In this embodiment, the gas mixture (3) may contain

атмосферные газы или воздух, илиatmospheric gases or air, or

атмосферные газы или воздух, пропущенные через один или более фильтров для уменьшения или по существу полного удаления небиологических микрочастиц или биологических частиц (таких как бактерии, вирусы, пыльца, микроскопическая флора или фауна или другие патогены), илиatmospheric gases or air passed through one or more filters to reduce or substantially completely remove non-biological microparticles or biological particles (such as bacteria, viruses, pollen, microscopic flora or fauna or other pathogens), or

атмосферные газы или воздух, пропущенные через химические скрубберы или иным образом обработанные для получения требуемой концентрации или диапазона концентраций парциальных давлений газов;atmospheric gases or air passed through chemical scrubbers or otherwise processed to obtain the desired concentration or range of concentrations of partial pressures of gases;

очищенные газы илиpurified gases or

комбинации вышеуказанных газов.combinations of the above gases.

Конкретные варианты осуществления изобретения могут дополнительно включать газовый фильтр (6) на пути потока газовой смеси (3). Газовый фильтр (6) можно расположить перед или за генератором газового потока (7), создающим поток газовой смеси (3). Газовый фильтр (6) на пути потока газовой смеси (3) может представлять собой НЕРА-фильтр, ULPA-фильтр или фильтр другого типа для задержки макро- или микрочастиц. Можно также применять дополнительные фильтры для грубой предварительной очистки для удаления частиц из газовой смеси перед ее подачей в генератор газового потока (7) или такие дополнительные фильтры можно использовать после генератора газового потока, но перед газовым фильтром (6).Specific embodiments of the invention may further include a gas filter (6) in the flow path of the gas mixture (3). The gas filter (6) can be placed in front of or behind the gas flow generator (7), creating a gas mixture flow (3). The gas filter (6) in the flow path of the gas mixture (3) may be an HEPA filter, an ULPA filter, or another type of filter for delaying macro- or microparticles. You can also use additional filters for rough preliminary cleaning to remove particles from the gas mixture before it is fed to the gas stream generator (7) or such additional filters can be used after the gas stream generator, but before the gas filter (6).

Нефильтрованную смесь газов (3) можно направить на первую предварительную очистку (8), затем на вторую предварительную очистку (9) и затем через генератор газового потока (7). Очищенную на стадии предварительной очистки смесь газов можно затем пропустить через газовый фильтр (6) (НЕРА, ULPA или фильтр другого типа). Когда используют НЕРА-фильтр, из газовой смеси удаляется до 99,99% всех частиц размером около 0,3 микрона, а когда используют ULPA-фильтр, из газовой смеси удаляется до 99,999% всех частиц размером около 0,12 микрона. Отфильтрованную смесь газов можно затем использовать для диспергирования в соке (т.е. для образования или регулирования увеличенной площади поверхности контакта (4) между соком (1) и смесью газов (3)). В других вариантах изобретения смесь газов (3) или сок (1) можно подвергать воздействию источника коротковолнового ультрафиолетового излучения (10), чтобы уменьшить количество патогенов или бактерий. Изобретение может дополнительно содержать средство регулировки температуры (11) для установления требуемой температуры газовой смеси (3) перед тем, как заставить их реагировать с соком (1) или в ответ на увеличенную площадь поверхности контакта (4). В схеме по фиг.2 также обеспечено средство (11) регулировки температуры газовой смеси или сока, управляемое сигналом от температурного датчика (12), который может регистрировать температуру газовой смеси (3) или сока (1).The unfiltered gas mixture (3) can be sent to the first preliminary treatment (8), then to the second preliminary treatment (9) and then through the gas flow generator (7). The gas mixture purified at the pre-treatment stage can then be passed through the gas filter (6) (HEPA, ULPA or another type of filter). When a HEPA filter is used, up to 99.99% of all particles about 0.3 microns in size are removed from the gas mixture, and when using an ULPA filter, up to 99.999% of all particles about 0.12 microns are removed from the gas mixture. The filtered gas mixture can then be used to disperse in the juice (i.e., to form or control an increased contact surface area (4) between the juice (1) and the gas mixture (3)). In other embodiments of the invention, the gas mixture (3) or juice (1) can be exposed to a source of short-wave ultraviolet radiation (10) to reduce the number of pathogens or bacteria. The invention may further comprise a temperature adjusting means (11) for setting the desired temperature of the gas mixture (3) before making them react with the juice (1) or in response to an increased contact surface area (4). In the circuit of FIG. 2, there is also provided means (11) for adjusting the temperature of the gas mixture or juice, controlled by a signal from a temperature sensor (12), which can record the temperature of the gas mixture (3) or juice (1).

Для образования или увеличения площади поверхности контакта можно использовать отфильтрованную либо неотфильтрованную смесь газов (3). Для этого, например, сок (1) может подаваться в инжектор (13) газа самотеком или под давлением, создаваемым с помощью насоса (14) или другого подобного устройства. Инжектор (13) газа может иметь впускное отверстие (15), через которое сок (1) поступает в инжектор (13), выпускное отверстие (16), через которое сок (1) отводится из инжектора (13), и по меньшей мере одну форсунку (17), через которую смесь газов (3) можно вводить в по меньшей мере часть объема сока (1), находящегося в инжекторе (13) или пропускаемого через него.To form or increase the contact surface area, you can use a filtered or unfiltered mixture of gases (3). For this, for example, juice (1) can be supplied to the gas injector (13) by gravity or under pressure created by a pump (14) or other similar device. The gas injector (13) may have an inlet (15) through which the juice (1) enters the injector (13), an outlet (16) through which the juice (1) is discharged from the injector (13), and at least one an injector (17) through which a mixture of gases (3) can be introduced into at least a portion of the volume of juice (1) located in the injector (13) or passed through it.

Когда инжектор (13) выполнен для периодической обработки сока, т.е. когда инжектор периодически заполняется соком и периодически опорожняется, впускное отверстие (15) и выпускное отверстие (16) могут быть одним и тем же отверстием. Когда инжектор (13) газа выполнен для обработки пульсирующего потока сока (1), который периодически уменьшается или прерывается для увеличения продолжительности пребывания сока (1) в инжекторе (13), или выполнено для обработки непрерывного потока сока (1), расход которого можно регулировать, впускное отверстие (15) и выпускное отверстие (16) могут быть раздельными.When the injector (13) is designed for periodic processing of juice, i.e. when the injector is periodically filled with juice and periodically emptied, the inlet (15) and the outlet (16) can be the same hole. When the gas injector (13) is designed to handle a pulsating juice stream (1), which is periodically reduced or interrupted to increase the length of time the juice (1) stays in the injector (13), or is designed to process a continuous juice stream (1), the flow rate of which can be controlled , the inlet (15) and the outlet (16) may be separate.

В любом варианте изобретения смесь газов (3) вводят в сок (1) под давлением или в виде маленьких пузырьков в таком количестве, чтобы образовать требуемую, увеличенную площадь поверхности контакта (4) между соком (1) и смесью газов (3). Увеличенная площадь поверхности контакта (4) должна обеспечивать перенос по меньшей мере части растворенного в соке материала (5) из сока (1) в смесь газов (3).In any embodiment of the invention, the gas mixture (3) is introduced into the juice (1) under pressure or in the form of small bubbles in such an amount as to form the desired, increased contact surface area (4) between the juice (1) and the gas mixture (3). The increased contact surface area (4) should ensure the transfer of at least a portion of the material (5) dissolved in the juice from the juice (1) to the gas mixture (3).

Инжектор (13), независимо от того, для какого режима работы он выполнен - периодического, пульсирующего, прерывистого или непрерывного, может дополнительно содержать мешалку или иные подобные средства перемешивания (18), для дополнительного диспергирования газовой смеси (3) в соке (1) для еще большего увеличения площади поверхности контакта (4). Введение газовой смеси (3) в непрерывный, пульсирующий, либо периодический поток сока (1) в инжекторе (13) приводит к образованию смешанного потока (19) сока и газов. Газы в смешанном потоке (19) можно дополнительно диспергировать с помощью выступающих частей, желобков и т.п., обеспеченных на внутренней поверхности инжектора (13). Выступающие части или желобки могут быть выполнены для создания внутри инжектора (13) требуемой турбулизации сока. Также можно дополнительно использовать средство (20) регулирования давления инжекции, связанное с генератором газового потока (7), для повышения или понижения давления или объема газовой смеси (3), инжектируемой в сок (1), перемешиваемой с соком (1) или барботирумой в сок (1). Средство (20) регулирования давления инжекции может отдельно или в комбинации содержать регулируемое средство сужения потока, расположенное между генератором газового потока (7) и форсункой (17).The injector (13), irrespective of the mode of operation for which it is performed - periodic, pulsating, intermittent or continuous, may additionally contain a stirrer or other similar means of mixing (18), for additional dispersion of the gas mixture (3) in the juice (1) to further increase the contact surface area (4). The introduction of a gas mixture (3) into a continuous, pulsating, or periodic flow of juice (1) in the injector (13) leads to the formation of a mixed stream (19) of juice and gases. Gases in the mixed stream (19) can be further dispersed using protruding parts, grooves and the like provided on the inner surface of the injector (13). The protruding parts or grooves can be made to create the desired turbulization of the juice inside the injector (13). You can also optionally use the injection pressure control means (20) associated with the gas flow generator (7) to increase or decrease the pressure or volume of the gas mixture (3) injected into the juice (1), mixed with the juice (1) or bubbled into juice (1). The injection pressure control means (20) may separately or in combination contain an adjustable flow restriction means located between the gas flow generator (7) and the nozzle (17).

В соке могут дополнительно образовываться растворенные газы в количестве, превышающем их первоначальную концентрацию в соке. Это дополнительное количество может до 10 раз превышать концентрацию, которая могла бы получиться при сатурировании сока при атмосферном давлении. Давление инжекции газовой смеси (3) в сок (1) может составлять от величины давления, создаваемого соком (1), до около 20 бар.Dissolved gases may be additionally formed in the juice in an amount exceeding their initial concentration in the juice. This additional amount can be up to 10 times the concentration that could be obtained by saturation of the juice at atmospheric pressure. The injection pressure of the gas mixture (3) into the juice (1) can range from the pressure created by the juice (1) to about 20 bar.

Может использоваться несколько инжекторов (13), расположенных последовательно или параллельно, причем каждый них может иметь множество форсунок (17) для инжекции газа в одном месте или в разных местах, расположенных последовательно или параллельно. Каждая из форсунок (17) может отдельно или поочередно регулироваться в зависимости от объема и давления газовой смеси (3), инжектируемой в сок (1). Регулируемые форсунки (17) могут регулироваться по объему сока (1), продолжительности пребывания сока в инжекторе (13), концентрации или количеству растворенных в соке (1) материалов (5) или концентрации растворенных в соке (1) газов и т.п.Several injectors (13) arranged in series or in parallel can be used, and each of them can have many nozzles (17) for injecting gas in one place or in different places arranged in series or in parallel. Each of the nozzles (17) can be separately or alternately regulated depending on the volume and pressure of the gas mixture (3) injected into the juice (1). Adjustable nozzles (17) can be adjusted according to the volume of juice (1), the length of time the juice stays in the injector (13), the concentration or amount of materials (5) dissolved in the juice (1), or the concentration of gases dissolved in the juice (1), etc.

Смесь газов (3) можно вводить в сок (1) перед насосом (14), в результате чего насос (14) может служить для диспергирования газовой смеси (3) в потоке сока (1) с образованием смешанного потока (19) с увеличенной поверхностью контакта (4). Некоторые типы насосов способны обеспечивать смешанный поток (19), содержащий по меньшей мере 35% газовой смеси с по существу полным насыщением потока сока (1) пузырьками газовой смеси (3). В качестве одного из примеров для образования смешанного потока (19) можно применять насос Shanley Pump. Если требуется обработать некоторый объем сока (1) за требуемый период времени, можно использовать несколько насосов (14), расположенных последовательно или параллельно.The gas mixture (3) can be introduced into the juice (1) in front of the pump (14), as a result of which the pump (14) can serve to disperse the gas mixture (3) in the juice stream (1) to form a mixed stream (19) with an enlarged surface contact (4). Some types of pumps are capable of providing a mixed stream (19) containing at least 35% of the gas mixture with substantially complete saturation of the juice stream (1) with bubbles of the gas mixture (3). As one example for the formation of a mixed stream (19), the Shanley Pump can be used. If you want to process a certain amount of juice (1) for the required period of time, you can use several pumps (14) located in series or in parallel.

Поток сока (1) можно дополнительно оборудовать средством создания пониженного давления в потоке сока (1), чтобы втягивать смесь газов (3) в пульсирующий, непрерывный или периодический поток сока (1).The juice stream (1) can be additionally equipped with means for creating a reduced pressure in the juice stream (1) to draw a mixture of gases (3) into a pulsating, continuous or periodic juice stream (1).

Воздействию газовой смеси (3) можно подвергать только часть потока сока (1). Например, если сок (1) содержит небольшое количество растворенного материала (5), подлежащего удалению, то поток сока (1) можно разделить на части и только часть сока (1) подвергнуть воздействию газовой смеси (3). Затем эти части можно вновь объединить в один поток в требуемых пропорциях.Only part of the juice stream (1) can be exposed to the gas mixture (3). For example, if juice (1) contains a small amount of dissolved material (5) to be removed, then the juice stream (1) can be divided into parts and only part of the juice (1) can be exposed to the gas mixture (3). Then these parts can again be combined into one stream in the required proportions.

Теперь обратимся к фиг.3. В этом варианте изобретения сок (1) распыляют через устройство для диспергирования сока (21), такое как форсунка. С помощью устройства (21) можно образовать аэрозоль в виде очень мелких капель (22) или частиц сока. При распылении образуется увеличенная площадь поверхности контакта (4). Сок можно распылять в отдельной секции аэрации (23), в которой капли сока подвергаются воздействию смеси газов (3), отфильтрованной или очищенной, как описано выше. Сок можно выпускать в верхней части секции аэрации (23) (например, через распылительную форсунку), а затем подвергать воздействию газовой смеси (3), пропускаемой через эту секцию аэрации (23). Для повышения эффективности переноса растворенного в соке (1) материала (5) в смесь газов (3) указанную смесь газов (3) можно пропускать через секцию аэрации (23) в противотоке каплям сока (22). Секция аэрации (23) может представлять собой, например, 150-галлонный резервуар, принимая во внимание, что размер и форма указанного резервуара могут варьировать в зависимости от перерабатываемого количества сока.Now turn to figure 3. In this embodiment of the invention, the juice (1) is sprayed through a juice dispersion device (21), such as a nozzle. Using the device (21), it is possible to form an aerosol in the form of very small drops (22) or particles of juice. When spraying, an increased contact surface area is formed (4). Juice can be sprayed in a separate aeration section (23), in which drops of juice are exposed to a mixture of gases (3), filtered or purified, as described above. Juice can be discharged in the upper part of the aeration section (23) (for example, through a spray nozzle), and then exposed to a gas mixture (3) passed through this aeration section (23). To increase the efficiency of transfer of the material (5) dissolved in the juice (1) into the gas mixture (3), the specified gas mixture (3) can be passed through the aeration section (23) in countercurrent to the drops of juice (22). The aeration section (23) can be, for example, a 150 gallon tank, taking into account that the size and shape of the specified tank can vary depending on the amount of juice processed.

В некоторых вариантах осуществления изобретения отдельная секция аэрации (23) может иметь поверхность (24) для диспергирования сока. Сок (1) можно диспергировать на этой поверхности (24), обеспечивая дополнительное увеличение площади поверхности контакта (4). Сок можно выпускать в верхней части секции аэрации (23), диспергируя его на поверхности (24), и подвергать воздействию газовой смеси (3), пропускаемой через секцию аэрации (23). Смесь газов (3) можно пропускать через секцию аэрации (23) в противотоке движению сока (1), поступающему на диспергирующую поверхность (24), для увеличения эффективности переноса растворенного в соке (1) материала (5) в смесь газов (3).In some embodiments, a separate aeration section (23) may have a surface (24) for dispersing the juice. Juice (1) can be dispersed on this surface (24), providing an additional increase in the contact surface area (4). Juice can be discharged in the upper part of the aeration section (23), dispersing it on the surface (24), and expose it to a gas mixture (3) passed through the aeration section (23). The gas mixture (3) can be passed through the aeration section (23) in countercurrent movement of the juice (1) entering the dispersing surface (24) to increase the efficiency of transfer of the material (5) dissolved in the juice (1) to the gas mixture (3).

В каждом из упомянутых выше вариантов изобретения, в которых используют отдельную секцию аэрации (23), сок (1) можно собирать и повторно пропускать через отдельную секцию аэрации (23) столько раз, сколько может потребоваться.In each of the above embodiments of the invention, which use a separate aeration section (23), the juice (1) can be collected and re-passed through a separate aeration section (23) as many times as may be required.

Теперь обратимся к фиг.4. В некоторых других вариантах осуществления изобретения сок (1) можно направлять в отдельную секцию для сока (25), а смесь газов (3) вводить в сок (1) путем барботирования сока (26). Давление и объем газовой смеси (3) можно регулировать в соответствии с объемом сока (1) и размером отдельной секции для сока (25). Отдельную секцию для сока можно дополнительно объединять с отдельной секцией аэрации (23), описанной выше.Now turn to figure 4. In some other embodiments, juice (1) can be sent to a separate juice section (25), and a mixture of gases (3) can be introduced into juice (1) by bubbling juice (26). The pressure and volume of the gas mixture (3) can be adjusted in accordance with the volume of juice (1) and the size of a separate section for juice (25). A separate juice section can be further combined with a separate aeration section (23) described above.

Общее обсуждение абсорбции газов, приведенное в публикации Chemical Engineer's Handbook, под редакцией Perry, McGraw-Hill Book Company, стр.668 и сл. (1950), включено в описание путем ссылки в степени, необходимой для понимания общих принципов абсорбции газов.A general discussion of gas absorption is given in Chemical Engineer's Handbook, edited by Perry, McGraw-Hill Book Company, p. 688, and the following. (1950), is incorporated into the description by reference to the extent necessary to understand the general principles of gas absorption.

Следует принять во внимание, что на основе соответствующей информации, относящейся к подаче сока (1) в инжектор (13), отдельную секцию аэрации (23) или отдельную секцию для сока (25), количеству и давлению газовой смеси (3), инжектируемой, распыляемой или барботируемой, количеству растворенного в соке (1) материала (5) и т.п., можно обеспечить разнообразные традиционные трубопроводы, запорно-регулировочную арматуру или другие устройства, например средства измерения давления.It should be borne in mind that based on the relevant information related to the supply of juice (1) to the injector (13), a separate section of aeration (23) or a separate section for juice (25), the quantity and pressure of the gas mixture (3) injected, sprayed or sparged, the amount of material (5) dissolved in the juice (1), etc., can provide a variety of traditional pipelines, shut-off and control valves or other devices, such as pressure measuring instruments.

Снова обратимся главным образом к фиг.2. Изобретение может дополнительно содержать газосепаратор (27) для высвобождения газовой смеси (3), которая содержит растворенный материал (5), перенесенный из сока (1). В некоторых вариантах осуществления изобретения, в которых применяется отдельная секция аэрации (23), как описано выше, газосепаратор (27) может содержать диафрагму с отверстием в отдельной секции аэрации, позволяющим выпускать в атмосферу смесь газов, пропущенных через отдельную секцию аэрации. В вариантах осуществления изобретения, в которых инжектор (13) включает барботер (26), газосепаратор (27) может представлять собой диафрагму с отверстием, выпускающим в атмосферу смесь газов (3), содержащих растворенный материал. В вариантах изобретения, в которых с помощью инжектора (13) смесь газов (3) вводят в поток сока (1) для образования смешанного потока (19), непрерывного, пульсирующего либо периодического, переносимого в изолированный от атмосферы трубопровод, газосепаратор (27) может включать часть трубопровода, которая обеспечивает дополнительный внутренний объем, сообщенный с атмосферой по текучей среде. В частности, газосепаратор (27), сообщенный с атмосферой, может включать в себя участок трубопровода, снабженный средством сужения потока для регулирования времени взаимодействия смешанного потока (19) и атмосферы.Again we turn mainly to figure 2. The invention may further comprise a gas separator (27) for releasing a gas mixture (3) that contains dissolved material (5) transferred from the juice (1). In some embodiments of the invention that utilize a separate aeration section (23), as described above, the gas separator (27) may include a diaphragm with a hole in a separate aeration section, allowing a mixture of gases passed through a separate aeration section to be released into the atmosphere. In embodiments of the invention in which the injector (13) includes a bubbler (26), the gas separator (27) may be a diaphragm with a hole releasing a mixture of gases (3) containing dissolved material into the atmosphere. In embodiments of the invention in which, using an injector (13), a mixture of gases (3) is introduced into the juice stream (1) to form a mixed stream (19), continuous, pulsating or periodic, transferred to a pipeline isolated from the atmosphere, the gas separator (27) can include a portion of the pipeline that provides additional internal volume in fluid communication with the atmosphere. In particular, the gas separator (27) in communication with the atmosphere may include a pipe section provided with a means for narrowing the flow to control the interaction time of the mixed stream (19) and the atmosphere.

Конкретная модификация газосепаратора (27) может заключаться в увеличении внутреннего объема трубопровода для распределения смешанного потока (19) по внутренней поверхности трубопровода, чтобы увеличить продолжительность его пребывания или чтобы увеличить площадь поверхности контакта сока с атмосферой, или то и другое. В некоторых вариантах выполнения газосепаратора (27) сок можно распространять по значительно большей поверхности, чтобы позволить газовой смеси (3) в соке (1) в значительной степени уравновеситься с атмосферными парциальными давлениями перед переносом сока из газосепаратора (27). Внутренние поверхности газосепаратора (27) можно дополнительно снабдить выступающими частями, канавками, сделать их рифленными и т.п. для дополнительного перемешивания или взбалтывания сока (1) в газосепараторе (27), чтобы повысить скорость переноса газовой смеси (3) из сока (1) в атмосферу.A specific modification of the gas separator (27) may be to increase the internal volume of the pipeline to distribute the mixed stream (19) along the internal surface of the pipeline, to increase its length of stay or to increase the surface area of the contact of the juice with the atmosphere, or both. In some embodiments of the gas separator (27), the juice can be spread over a much larger surface to allow the gas mixture (3) in the juice (1) to be substantially balanced with atmospheric partial pressures before transferring the juice from the gas separator (27). The inner surfaces of the gas separator (27) can be additionally provided with protruding parts, grooves, make them corrugated, etc. for additional mixing or shaking of the juice (1) in the gas separator (27) in order to increase the rate of transfer of the gas mixture (3) from the juice (1) to the atmosphere.

Поток газов (28), переносимых из сока (1) в атмосферу, можно получить путем соединения газосепаратора (27) с источником пониженного давления (29). Пониженное давление обеспечивают вблизи увеличенной площади поверхности контакта (4) сока (1) посредством создания парциальных давлений газов, которые ниже парциальных давлений растворенных материалов (5), переносимых в смесь газов (3). Понятно, что когда парциальные давления газовой смеси, содержащей растворенные материалы (5), извлеченные из сока, превышают атмосферное давление, то источником пониженного давления (29) может быть атмосфера. В вариантах изобретения пониженное давление (29) можно получить путем увеличения внутреннего объема трубопровода, в котором циркулирует смешанный поток (19). Пониженное давление (29) можно также получить с помощью вакуумного насоса, диффузора или другого устройства, сообщенного по текучей среде с газосепаратором (27). Парциальное давление газов вблизи увеличенной площади поверхности (4) сока можно затем отрегулировать до требуемого уровня (например, ниже атмосферного давления), чтобы повысить скорость переноса газовой смеси (3), содержащей растворенный материал (5), из смешанного потока (19).The flow of gases (28) transferred from the juice (1) to the atmosphere can be obtained by connecting the gas separator (27) with a source of reduced pressure (29). The reduced pressure is provided near the increased contact surface area (4) of the juice (1) by creating partial pressures of gases that are lower than the partial pressures of dissolved materials (5) transferred to the gas mixture (3). It is clear that when the partial pressures of the gas mixture containing the dissolved materials (5) extracted from the juice exceed atmospheric pressure, the atmosphere can be a source of reduced pressure (29). In embodiments of the invention, reduced pressure (29) can be obtained by increasing the internal volume of the pipeline in which the mixed stream (19) circulates. A reduced pressure (29) can also be obtained using a vacuum pump, a diffuser, or other device in fluid communication with a gas separator (27). The partial pressure of the gases near the increased surface area (4) of the juice can then be adjusted to the desired level (for example, below atmospheric pressure) in order to increase the transfer rate of the gas mixture (3) containing the dissolved material (5) from the mixed stream (19).

Газосепаратор может дополнительно содержать обратный клапан (30) или дополнительно содержать соединенный с источником пониженного давления (29) генератор (31) сигнала в ответ на скопление газов или на парциальные давления газов в газосепараторе (27), или реагировать на уменьшение растворенных в соке материалов (суммарное количество растворенного материала, некоторых растворенных материалов, концентрацию растворенных материалов или концентрацию некоторых растворенных материалов), на уменьшение кислотности сока, щелочности сока, на повышение рН сока или другой показатель, который указывает на существенное количество перенесенного из сока (1) растворенного материала.The gas separator may further comprise a check valve (30) or further comprise a signal generator (31) connected to a source of reduced pressure (29) in response to an accumulation of gases or partial pressures of gases in the gas separator (27), or respond to a decrease in the materials dissolved in the juice ( the total amount of dissolved material, some dissolved materials, the concentration of dissolved materials or the concentration of some dissolved materials), to reduce the acidity of the juice, the alkalinity of the juice, increased the pH of the juice or another indicator that indicates a significant amount transferred from the juice (1) of the dissolved material.

Изобретение может дополнительно включать хранение или транспортировку газовой смеси (32), содержащей растворенные материалы, извлекаемые из сока, которые полностью или частично не выделяются в атмосферу. В некоторых вариантах осуществления изобретения смесь газов, содержащая растворенные материалы из сока (например, содержащая диоксид углерода) может применяться для стадий сатурации, как описано выше, в качестве только одного из примеров.The invention may further include storing or transporting a gas mixture (32) containing dissolved materials extracted from juice that are not fully or partially released to the atmosphere. In some embodiments, a gas mixture containing dissolved juice materials (eg, carbon dioxide) can be used for the carbonation steps as described above, as just one example.

Изобретение может также включать добавление к соку (1) пеногасителей (33). Сок содержит большое количество материала, который может быть поверхностно-активным или который может менять поверхностное натяжение воды. В сущности, воздушные пузырьки в соке или пузырьки растворенных газов, переносимых из сока в атмосферу, могут приводить к образованию пены. Существует много видов пеногасителей, которые можно применять для уменьшения количества пены. Включая, однако, не ограничиваясь перечисленным, жирные кислоты, масла и т.п. Чтобы провести инжекцию газовой смеси (3) в сок (1) или для переноса газовой смеси (3), содержащей, по меньшей мере, некоторое количество растворенного материала (5), как описано выше, дополнительно может потребоваться стадия добавления пеногасителя, одновременно с соком или около в то самое время, когда сок подвергается воздействию, или вводить (пеногаситель) с требуемой смесью газов (3).The invention may also include the addition of antifoam agents to the juice (1) (33). Juice contains a large amount of material, which can be surface-active or which can change the surface tension of water. In fact, air bubbles in the juice or bubbles of dissolved gases transported from the juice to the atmosphere can cause foam. There are many types of defoamers that can be used to reduce the amount of foam. Including, but not limited to, fatty acids, oils, and the like. In order to inject the gas mixture (3) into the juice (1) or to transfer the gas mixture (3) containing at least some dissolved material (5), as described above, it may additionally be necessary to add a defoamer simultaneously with the juice or about at the same time that the juice is exposed, or injected (antifoam) with the desired mixture of gases (3).

После того как из сока (1) перенесено требуемое количество растворенного материала, летучего материала, растворенных газов, водорастворимых кислот и т.п., полученный продукт, содержащий сок, можно транспортировать к действующему технологическому оборудованию по выработке сахара для дополнительного осветления или очистки. С другой стороны, в технологическое оборудование по выработке сахара можно включать различные варианты осуществления изобретения для производства сока с пониженным содержанием растворенного материала непосредственно на месте.After the required amount of dissolved material, volatile material, dissolved gases, water-soluble acids, etc., is transferred from the juice (1), the obtained product containing juice can be transported to the existing sugar production technological equipment for additional clarification or purification. On the other hand, various embodiments of the invention for the production of juice with a reduced content of dissolved material directly on the spot can be included in technological equipment for the production of sugar.

Теперь обратимся к фиг.5, которая относится к технологическим системам переработки сахара, в которых применяют щелочь, такую как оксид кальция или гидроксид кальция, для повышения рН с целью первоначального достижения изоэлектрической точки различных материалов, растворенных в соке (1), или как часть традиционного способа преддефекации сока (33), либо отдельно от дополнительных стадий, либо в сочетании с дополнительными стадиями, такими как холодная дефекация (34), основная дефекация (35) или промежуточная дефекация (36), или же отдельно или в сочетании с первой стадией сатурации (37) или со второй стадией сатурации (38), которые могут привести к осадку карбоната кальция (39), для поглощения из сока (1), по меньшей мере, части несахаров так, что полученный осветленный или очищенный сок можно фильтровать (44) перед выпариванием (45) требуемого количества воды; способ и устройство, которые включает в себя изобретение, можно использовать для производства продукта, содержащего сок с пониженным содержанием растворенного материала или пониженным содержанием растворенных газов, подходящего для введения на одной или более, или на всех указанных традиционных стадиях, или на традиционных стадиях, модифицированных до такой степени, чтобы обеспечить преимущество в виде характеристик обработанного в соответствии с изобретением сока.Now turn to figure 5, which relates to technological systems for processing sugar, which use alkali, such as calcium oxide or calcium hydroxide, to increase the pH in order to initially reach the isoelectric point of various materials dissolved in the juice (1), or as part the traditional method of predefection of juice (33), either separately from the additional stages, or in combination with additional stages, such as cold defecation (34), main defecation (35) or intermediate defecation (36), or separately or in with the first stage of saturation (37) or the second stage of saturation (38), which can lead to the precipitation of calcium carbonate (39), to absorb from juice (1) at least a portion of non-sugars so that the resulting clarified or purified juice it is possible to filter (44) before evaporating (45) the required amount of water; the method and apparatus that includes the invention can be used to produce a product containing juice with a reduced content of dissolved material or a reduced content of dissolved gases, suitable for administration at one or more, or all of these traditional stages, or at traditional stages modified to such an extent as to provide an advantage in terms of the characteristics of the juice processed in accordance with the invention.

Как можно понять, изобретение можно применять для уменьшения количества растворенных материалов в соке перед любым добавлением щелочи. Так как с помощью изобретения можно существенно повысить рН или уменьшить кислотность сока, количество щелочи, используемой на традиционных стадиях предварительной дефекации или щелочной дефекации, можно уменьшить. С другой стороны, в тех технологических системах, в которых для нейтрализации некоторой части кислоты в соке или для уменьшения пенообразования в технологической системе применяется осадок, такой как отработанная известь, осадок можно вводить либо до применения изобретения, либо после.As you can understand, the invention can be applied to reduce the amount of dissolved materials in the juice before any addition of alkali. Since the invention can significantly increase the pH or reduce the acidity of the juice, the amount of alkali used in the traditional stages of preliminary bowel movement or alkaline bowel movement can be reduced. On the other hand, in those technological systems in which a precipitate, such as spent lime, is used to neutralize some of the acid in the juice or to reduce foaming in the technological system, the precipitate can be introduced either before or after application of the invention.

В частности, способ очистки сока по изобретению может включать получение сока (1) из растительного материала (2), причем сок, как описано выше, содержит сахарозу, несахара, и воду. Способ по изобретению может использоваться в различных вариантах либо для повышения рН, либо для уменьшения кислотности сока перед предварительной дефекацией (33) сока. Холодную основную дефекацию (34) сока (1) или горячую основную дефекацию (35), или ту и другую стадию можно применять в сочетании с сатурацией (37) (38). Когда на стадиях преддефекации (33) или основной дефекации (34) (35) в качестве щелочи (46) используют оксид кальция или гидроксид кальция, карбонат кальция (39), осаждающийся на стадии сатурации (37), может поглощать по меньшей мере часть несахаров в соке (1). После осаждения соединений кальция (39) несахара в осадке могут удаляться из сока путем сепарации сока (1) от осадка (39). В некоторых вариантах можно проводить промежуточную дефекацию (36) в сочетании с дополнительной сатурацией (38). Опять же вместе с осажденным карбонатом кальция (39) можно удалять захваченные несахара. После удаления осадка карбоната кальция (39) можно получить сок (1), из которого после выпаривания части воды (45) можно получить сиропы (46) требуемого качества. После этого путем кристаллизации (47) сахарозы в соке можно получить сахар (48).In particular, the method for purifying the juice of the invention may include obtaining juice (1) from plant material (2), the juice, as described above, containing sucrose, non-sugar, and water. The method according to the invention can be used in various ways, either to increase the pH or to reduce the acidity of the juice before preliminary defecation (33) of the juice. Cold main defecation (34) of juice (1) or hot main defecation (35), or both, can be used in combination with saturation (37) (38). When calcium oxide or calcium hydroxide is used as alkali (46) in the pre-defecation stages (33) or the main defecation stages (34) (35), calcium carbonate (39) deposited in the saturation stage (37) can absorb at least a portion of the non-sugars in juice (1). After the precipitation of calcium compounds (39), non-sugar in the precipitate can be removed from the juice by separating the juice (1) from the precipitate (39). In some embodiments, intermediate defecation (36) can be performed in combination with additional saturation (38). Again, trapped non-sugar can be removed along with precipitated calcium carbonate (39). After removing the precipitate of calcium carbonate (39), it is possible to obtain juice (1), from which after evaporation of part of the water (45), syrups (46) of the required quality can be obtained. After this, by crystallization (47) of sucrose in the juice, sugar (48) can be obtained.

Теперь обратимся к фиг.6. Что касается технологических систем переработки сахара, в которых вместо традиционной дефекации карбонатом кальция, как описано выше, в технологической системе переработки сахара используют ионный обмен (49), то согласно патентам США3785863; 4331483 или 4140541, каждый из которых включен в данное описание путем ссылки, щелочь, такую как известь, используют для предварительной обработки сока, чтобы облегчить его фильтрацию перед ионообменными стадиями (49), регенерацию ионообменного материала с получением кальциевой формы, чтобы полярный заряд сока заменить на кальций или чтобы уменьшить кислотность сока после ионообменных процессов.Now turn to Fig.6. As for technological systems for processing sugar, in which instead of the traditional defecation with calcium carbonate, as described above, ion exchange is used in the technological system for processing sugar (49), according to US patents 3,785,863; 4331483 or 4140541, each of which is incorporated herein by reference, an alkali, such as lime, is used to pre-treat the juice to facilitate its filtration before the ion exchange stages (49), regeneration of the ion exchange material to obtain a calcium form, to replace the polar charge of the juice calcium or to reduce the acidity of the juice after ion-exchange processes.

В таких способах настоящее изобретение может обеспечить уменьшение количества растворенных материалов или растворенных газов, или уменьшение кислотности сока перед предварительной обработкой сока или в сочетании с ней, или уменьшение полярного заряда сока перед ионным обменом, или уменьшение кислотности сока после ионообменных стадий. Таким образом, каждый из указанных способов можно усовершенствовать в соответствии с изобретением.In such methods, the present invention can provide a reduction in the amount of dissolved materials or dissolved gases, or a decrease in the acidity of the juice before the juice is pretreated or in combination with it, or a decrease in the polar charge of the juice before ion exchange, or a decrease in the acidity of the juice after the ion exchange steps. Thus, each of these methods can be improved in accordance with the invention.

Теперь обратимся к фиг.7. В технологиях переработки сахара, в которых вместо традиционной дефекации карбонатом кальция, как описано выше, используют фильтрацию или ультрафильтрацию, как указано в патенте США4432806, который включен в настоящее описание путем ссылки, способ по изобретению может использоваться для предварительной обработки сока перед добавлением щелочи, чтобы затем сок было легче фильтровать (50).Now turn to Fig.7. In sugar processing technologies in which, instead of conventional defecation with calcium carbonate, as described above, filtration or ultrafiltration is used, as described in US Pat. No. 4,432,806, which is incorporated herein by reference, the method of the invention can be used to pre-treat the juice before adding alkali to then the juice was easier to filter (50).

В способах этого типа изобретение может обеспечивать уменьшение количества растворенных материалов или растворенных газов, или уменьшение кислотности сока перед предварительной обработкой сока основанием или в сочетании с ней, чтобы несахара достигли их изоэлектрических точек и агрегировали или иным образом образовали твердые макрочастицы, которые можно отфильтровать из остающейся в жидком состоянии части сока. Каждый из указанных способов можно усовершенствовать способом очистки сока в соответствии с изобретением.In methods of this type, the invention can provide a reduction in the amount of dissolved materials or dissolved gases, or a decrease in the acidity of the juice before the juice is pretreated with a base or in combination with it, so that non-sugar reaches their isoelectric points and aggregates or otherwise forms solid particles that can be filtered out from the remaining liquid parts of the juice. Each of these methods can be improved by the juice purification method in accordance with the invention.

Теперь обратимся к фиг.8. Изобретение может включать устройство для переработки или способы переработки сахаросодержащих жидкостей или диффузионного сока, которые обеспечивают преимущество в виде более низкой растворимости в таких жидкостях материалов, понижающих рН. Если сахаросодержащие жидкости нагревать, растворимость некоторых материалов, включая газы, такие как CO2 и SO2, уменьшается. В сущности, перенос указанных материалов из таких жидкостей можно инициировать или увеличить на границе контакта между такой жидкостью и смесью газов с парциальными давлениями, даже когда материал не может переноситься или не может дополнительно переноситься при таком парциальном давлении газов при более низкой температуре жидкости.Now turn to Fig. The invention may include a processing device or methods for processing sugar-containing liquids or diffusion juice, which provide an advantage in the form of lower solubility in such liquids of materials that lower the pH. If sugar-containing liquids are heated, the solubility of some materials, including gases, such as CO 2 and SO 2 , decreases. In fact, the transfer of these materials from such liquids can be initiated or increased at the interface between such a liquid and a mixture of gases with partial pressures, even when the material cannot be transferred or cannot be transferred additionally at such a partial pressure of gases at a lower liquid temperature.

Теперь обратимся к фиг.9, на которой показан конкретный вариант изобретения, в котором стружку сахарной свеклы (51) вводят в смеситель (52) обычно с транспортерной ленты или другого средства для транспортировки, или же свекольную стружку (51) можно вводить непосредственно в диффузионный аппарат (53) с помощью насоса (54). В вариантах, в которых свекольную стружку (51) вводят в смеситель (52), стружку (51) внутри смесителя (52) можно подвергать воздействию части или всего диффузионного сока или жидкости (55), вытекающей из диффузионного аппарата (53), перед подачей стружки насосом (54) в диффузионный аппарат (53).Turning now to Fig. 9, a particular embodiment of the invention is shown in which sugar beet chips (51) are introduced into the mixer (52) usually from a conveyor belt or other means of transportation, or beet chips (51) can be introduced directly into the diffusion apparatus (53) using a pump (54). In embodiments in which beet chips (51) are introduced into the mixer (52), the chips (51) inside the mixer (52) can be exposed to part or all of the diffusion juice or liquid (55) flowing out of the diffusion apparatus (53) before being fed chips with a pump (54) into a diffusion apparatus (53).

В диффузионном аппарате (53) стружку сахарной свеклы экстрагируют горячей водой (59) с температурой обычно между 50°С и 80°С, иногда в противотоке, для извлечения или переноса сока сахарной свеклы, который может содержать разнообразные растворимые и нерастворимые вещества, как описано выше, из свекольной стружки (51). Горячую жидкость, содержащую теперь вещества, экстрагированные из свекольной стружки (51), и называемую "диффузионным соком", собирают и насосом (60) переносят в смеситель (52) в виде отдельного потока или множества вытекающих потоков (55) (58).In a diffusion apparatus (53), sugar beet chips are extracted with hot water (59) with a temperature typically between 50 ° C and 80 ° C, sometimes in countercurrent, to extract or transfer sugar beet juice, which may contain a variety of soluble and insoluble substances, as described above, from beet chips (51). The hot liquid, which now contains substances extracted from beet chips (51), and called the "diffusion juice", is collected and transferred to the mixer (52) as a separate stream or a plurality of outflowing streams (55) (55) with a pump (60).

Важно, что хотя диффузионная технология применяется в течение десятилетий, до настоящего изобретения не было известно, что сам диффузионный аппарат (53) может предотвращать или уменьшать перенос некоторых веществ или материалов, понижающих рН, в диффузионный сок, который может содержать количества некоторых веществ или материалов, уменьшенные в соответствии с изобретением. В вариантах изобретения преимущество получают от повышенных температур диффузии свекольной стружки, при которой снижается растворимость некоторых веществ, содержащихся в диффузионном соке и т.п., для удаления, уменьшения или переноса некоторых веществ или материалов, таких как спирты, альдегиды, кетоны, сложные эфиры, нитрилы, сульфиды, пиразины, диоксид углерода, угольная кислота, диоксид серы, фосфорная кислота, хлористоводородная кислота, серная кислота, сернистая кислота, лимонная кислота, щавелевая кислота, янтарная кислота, фумаровая кислота, молочная кислота, гликолевая кислота, пирролидонкарбоновая кислота, муравьиная кислота, уксусная кислота, масляная кислота, малеиновая кислота, пропановая кислота, 3-метилбутановая кислота, бутановая кислота, пентановая кислота, 5-метилгексановая, гексановая, гептановая или молочная кислота.It is important that although diffusion technology has been used for decades, until the present invention it was not known that the diffusion apparatus itself (53) can prevent or reduce the transfer of certain substances or materials that lower the pH to diffusion juice, which may contain amounts of some substances or materials reduced in accordance with the invention. In embodiments of the invention, the advantage is obtained from the increased diffusion temperatures of beet chips, which reduces the solubility of certain substances contained in diffusion juice and the like, for removing, reducing or transferring certain substances or materials, such as alcohols, aldehydes, ketones, esters , nitriles, sulfides, pyrazines, carbon dioxide, carbonic acid, sulfur dioxide, phosphoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, sulphurous acid, citric acid, oxalic acid, succinic acid, fumar acid, lactic acid, glycolic acid, pyrrolidone carboxylic acid, formic acid, acetic acid, butyric acid, maleic acid, propanoic acid, 3-methylbutanoic acid, butanoic acid, pentanoic acid, 5-methylhexanoic, hexanoic, heptanoic or lactic acid.

Мониторинг, оценку сока и обработку сока с использованием повышенных температур, которые уменьшают растворимость материалов, понижающих рН сока, ведут с помощью показанного на фиг.1-7 и 11, 12, 13 и описанного здесь оборудования, в самом диффузионном аппарате (53) или в различных местах (200) (201) (202), показанных на фиг.9, для обработки диффузионного сока между диффузионным аппаратом (53) и аппаратом для предварительной дефекации (57). В состав системы можно добавлять нагреватели (Т) (203) (204) для поддержания сока или диффузионного сока при температуре сока, установленной или поддерживаемой в интервале от около 60°С до около 80°С. В различных вариантах изобретения с помощью нагревателей можно устанавливать или поддерживать температуру сока на значениях около 60°С, около 61°С, около 62°С, около 63°С, около 64°С, около 65°С, около 66°С, около 67°С, около 68°С, около 69°С, около 70°С, около 71°С, около 72°С, около 73°С, около 74°С, около 75°С, около 76°С, около 77°С, около 78°С, около 79°С, около 80°С или другой температуре, если требуется.Monitoring, evaluation of juice and processing of juice using elevated temperatures, which reduce the solubility of materials that lower the pH of the juice, are carried out using the equipment shown in Figs. 1-7 and 11, 12, 13 and described here, in the diffusion apparatus (53) or in various places (200) (201) (202) shown in Fig. 9, for processing diffusion juice between the diffusion apparatus (53) and the apparatus for preliminary defecation (57). Heaters (T) (203) (204) can be added to the system to maintain juice or diffusion juice at a juice temperature set or maintained in the range from about 60 ° C to about 80 ° C. In various embodiments of the invention, heaters can be used to set or maintain the temperature of the juice at about 60 ° C, about 61 ° C, about 62 ° C, about 63 ° C, about 64 ° C, about 65 ° C, about 66 ° C, about 67 ° C, about 68 ° C, about 69 ° C, about 70 ° C, about 71 ° C, about 72 ° C, about 73 ° C, about 74 ° C, about 75 ° C, about 76 ° C, about 77 ° C, about 78 ° C, about 79 ° C, about 80 ° C or another temperature, if required.

Некоторые варианты изобретения используют различное оборудование с применением диффузионных аппаратов и диффузионной технологии переработки стружки сахарной свеклы, причем некоторое оборудование приведено на фиг.9 с указанием типовых мест (200) (201) (202), на которых можно разместить различное оборудование, такое как приведенное на фиг.10-13 и описанное ниже в иллюстративных примерах осуществления изобретения. Эти иллюстративные примеры нельзя рассматривать, как ограничивающие широкое разнообразие различных не представленных здесь вариантов изобретения.Some variants of the invention use different equipment using diffusion apparatuses and diffusion technology for processing sugar beet chips, some equipment is shown in Fig. 9 with typical locations (200) (201) (202) where various equipment can be placed, such as 10-13 and described below in illustrative embodiments of the invention. These illustrative examples are not to be construed as limiting the wide variety of various embodiments of the invention not shown.

В варианте изобретения в диффузионном аппарате управляют скоростью обмена атмосферных парциальных давлений или поддерживают парциальное давление газов (62), которое обеспечивает дополнительный перенос понижающих рН веществ из горячего диффузионного сока (205). Диффузионный аппарат (53) можно модифицировать путем обеспечения дополнительного сообщения аппарата по текучей среде с атмосферой, чтобы увеличить разницу парциальных давлений между атмосферой и поверхностью нагретого диффузионного сока. В случае, когда нельзя таким образом модифицировать конструкцию диффузионного аппарата, то внутри диффузионного аппарата (53) можно установить генератор газового потока (64). Газовый поток, создаваемый внутри диффузионного аппарата (53), можно сбалансировать усиленной вентиляцией (63). Оценивающее средство (65), которое осуществляет мониторинг переноса некоторых веществ из диффузионного сока в газовый поток, может предоставлять информацию о скорости обмена веществ между соком и атмосферой (или другими выбранными смесями газов или парциальными давлениями газов) на поверхности диффузионного сока.In an embodiment of the invention, the exchange rate of atmospheric partial pressures is controlled in a diffusion apparatus or the partial pressure of gases (62) is maintained, which provides additional transfer of pH-lowering substances from hot diffusion juice (205). The diffusion apparatus (53) can be modified by providing an additional fluid communication with the atmosphere to increase the difference in partial pressures between the atmosphere and the surface of the heated diffusion juice. In the case when it is impossible to modify the design of the diffusion apparatus in this way, then a gas flow generator (64) can be installed inside the diffusion apparatus (53). The gas flow generated inside the diffusion apparatus (53) can be balanced by enhanced ventilation (63). Evaluation tool (65), which monitors the transfer of certain substances from diffusion juice to the gas stream, can provide information on the metabolic rate between the juice and the atmosphere (or other selected gas mixtures or partial gas pressures) on the surface of the diffusion juice.

Теперь обратимся к фиг.10, в показанном на которой варианте изобретения горячий диффузионный сок (66) подается насосом (60) или другим средством транспортировки жидкости в отдельную секцию (67), в которой площадь поверхности горячего диффузионного сока (66) увеличивают, чтобы обеспечить более значительное снижение концентрации понижающих рН веществ, таких как CO2 или SO2, или чтобы ускорить перенос понижающих рН веществ из горячего диффузионного сока. Увеличенную площадь поверхности (или отрегулированную требуемую площадь поверхности) горячего диффузионного сока (66) можно получать различными путями, как описано выше, путем введения газов с требуемыми парциальными давлениями для контакта с диффузионным соком, распыляемым в этой отдельной секции или распределяемым по поверхности с увеличенной площадью.Turning now to FIG. 10, in the embodiment of the invention shown, hot diffusion juice (66) is pumped (60) or other means of transporting liquid to a separate section (67), in which the surface area of the hot diffusion juice (66) is increased to provide a more significant decrease in the concentration of pH-lowering agents, such as CO 2 or SO 2 , or to accelerate the transfer of pH-lowering substances from hot diffusion juice. The increased surface area (or adjusted desired surface area) of the hot diffusion juice (66) can be obtained in various ways, as described above, by introducing gases with the required partial pressures to contact the diffusion juice sprayed in this separate section or distributed over the surface with an increased area .

Некоторые варианты изобретения могут включать емкость (67) с по существу открытой верхней частью и могут быть дополнительно снабжены по существу открытым дном (которое для удобства может иметь отверстие небольшого размера для переноса обработанного диффузионного сока в смеситель или резервуар для седиментации (68)) с помощью насоса (56) (54) или другого подобного средства. Горячий сок (66) из диффузионного аппарата можно вводить возле верхней части емкости (67) так, чтобы горячий сок (66) внутри емкости имел значительно увеличенную площадь контакта с атмосферными газами. Как показано на фиг.10, в этом варианте изобретения горячий сок вводят возле верхней части емкости (67) так, что горячий сок распределяется по внутренним стенкам и достаточно медленно опускается по спирали, по меньшей мере, на некотором участке высоты внутренней поверхности для увеличения продолжительности пребывания в емкости (67).Some embodiments of the invention may include a container (67) with a substantially open top and may further be provided with a substantially open bottom (which may conveniently have a small opening for transferring treated diffusion juice to a mixer or sedimentation tank (68)) by pump (56) (54) or other similar means. Hot juice (66) from the diffusion apparatus can be introduced near the upper part of the container (67) so that the hot juice (66) inside the container has a significantly increased contact area with atmospheric gases. As shown in FIG. 10, in this embodiment of the invention, the hot juice is introduced near the upper part of the container (67) so that the hot juice is distributed along the inner walls and slowly spirals down at least at a certain portion of the height of the inner surface to increase the duration stay in the tank (67).

В варианте изобретения сам способ введение в емкость (67) горячего сока может обеспечивать увеличение площади поверхности нагретого сока (66), тогда как емкость (67) служит только для приема обработанного диффузионного сока. В этом варианте изобретения конфигурацию потока горячего сока можно модифицировать для дополнительного увеличения площади поверхности для контакта сока с атмосферными газами или газами с требуемыми парциальными давлениями, например, путем перемешивания, пульсации, разделения на множество потоков, распыления, образования капель или иным образом.In an embodiment of the invention, the method itself introducing hot juice into the container (67) can increase the surface area of the heated juice (66), while the container (67) serves only to receive the processed diffusion juice. In this embodiment of the invention, the configuration of the flow of hot juice can be modified to further increase the surface area for contacting the juice with atmospheric gases or gases with the desired partial pressures, for example, by mixing, pulsating, splitting into many streams, spraying, droplet formation or otherwise.

В альтернативном варианте изобретения для оптимального увеличения площади поверхности горячего диффузионного сока (66) можно использовать конфигурацию емкости (67). Например, емкость может иметь цилиндрическую или коническую конфигурацию или даже изменяемую конфигурацию, при которой площадь поверхности горячего сока, распределяемого по поверхности емкости (67), и продолжительность пребывания на поверхности емкости может увеличиваться или уменьшаться управляемым образом. В некоторых вариантах изобретения емкость может представлять собой расширение диаметра трубопровода (69) для сока, обеспечивая сообщение по текучей среде с атмосферными парциальными давлениями или с газами, имеющими требуемые парциальные давления, вдуваемыми в трубопровод для горячего диффузионного сока, для удаления понижающих рН и других нежелательных веществ, способных удаляться отгонкой.In an alternative embodiment of the invention, to optimally increase the surface area of the hot diffusion juice (66), a container configuration (67) can be used. For example, the container may have a cylindrical or conical configuration, or even a variable configuration, in which the surface area of the hot juice distributed over the surface of the container (67) and the length of stay on the surface of the container can increase or decrease in a controlled manner. In some embodiments of the invention, the container may be an extension of the diameter of the pipeline (69) for the juice, providing fluid communication with atmospheric partial pressures or with gases having the required partial pressures, injected into the pipeline for hot diffusion juice, to remove lower pH and other undesirable substances that can be removed by distillation.

В некоторых вариантах изобретения парциальные давления газов с которыми контактирует поверхность сока, могут регулироваться путем вакуумирования для поддержания постоянно пониженной концентрации газов с желаемыми парциальными давлениями для увеличения переноса растворенных газов или веществ из горячего диффузионного сока, включая отгонку газов, как здесь описано.In some embodiments of the invention, the partial pressures of the gases in contact with the juice surface can be controlled by vacuum to maintain a constantly reduced concentration of gases with the desired partial pressures to increase the transport of dissolved gases or substances from the hot diffusion juice, including the stripping of gases, as described herein.

Теперь обратимся к фиг.11. Показанный здесь вариант может включать насос (70) или другое подобное устройство для переноса жидкости, с помощью которого создается достаточное давление жидкости (от около 20 до 25 фунтов на квадратный дюйм) в форсунке инжектора (71). Как описано выше, технологическую жидкость можно нагревать до температуры от около 50°С до около 80°С для уменьшения растворимости в обрабатываемой жидкости газов, таких как СO2, SO2, летучих органических или неорганических соединений и других соединений, описанных выше. После того как воздух или газы с другими желаемыми парциальными давлениями введен в обрабатываемую жидкость через форсуночное отверстие (71), эту жидкость можно переместить в газожидкостный сепаратор (72), который может представлять собой центробежный газожидкостный сепаратор, позволяющий достичь приблизительно четырехкратного ускорения силы тяжести (G). Газожидкостный сепаратор (72) обеспечивает парциальные давления, позволяющие газам, инжектируемым в обрабатываемую жидкость, переносить растворенные газы, летучие органические или неорганические соединения в атмосферу для уменьшения концентрации указанных веществ в обрабатываемой жидкости. В варианте выполнения газожидкостный сепаратор может представлять собой емкость, в которой обрабатываемая жидкость содержится таким образом, чтобы увеличить площадь контакта атмосферы с этой жидкостью, способствуя переносу материалов из жидкости в атмосферу за более короткое время. Когда используют центробежный газожидкостный сепаратор, обрабатываемая жидкость под воздействием центробежных сил может распределяться по внутренней поверхности емкости цилиндрической конфигурации (хотя возможны и другие конфигурации) с усилием, соответствующим в этом варианте приблизительно четырехкратному ускорению силы тяжести (G). Распределение обрабатываемой жидкости по внутренней поверхности цилиндрической емкости центробежного газожидкостного сепаратора увеличивает площадь границы контакта этой жидкости с атмосферой или газами с другими парциальными давлениями, в которые могут переноситься газы, содержащиеся в обрабатываемой жидкости. Система выпуска газа (73) способствует переносу газов с парциальными давлениями из обрабатываемой жидкости в атмосферу. В варианте изобретения обработанная жидкость из газожидкостного сепаратора (72) может подаваться на предварительную дефекацию по традиционной технологии производства сахара или может подаваться на другие стадии переработки, как описано выше.Now turn to 11. The embodiment shown here may include a pump (70) or other similar device for transferring liquid, which creates sufficient liquid pressure (from about 20 to 25 psi) in the injector nozzle (71). As described above, the process fluid can be heated to a temperature of from about 50 ° C to about 80 ° C to reduce the solubility of gases such as CO 2 , SO 2 , volatile organic or inorganic compounds, and other compounds described above in the liquid being treated. After air or gases with other desired partial pressures are introduced into the fluid to be treated through the nozzle orifice (71), this fluid can be transferred to a gas-liquid separator (72), which can be a centrifugal gas-liquid separator, which allows reaching approximately four times the acceleration of gravity (G ) A gas-liquid separator (72) provides partial pressures that allow the gases injected into the liquid to be transported to transport dissolved gases, volatile organic or inorganic compounds to the atmosphere to reduce the concentration of these substances in the liquid to be treated. In an embodiment, the gas-liquid separator may be a container in which the liquid to be treated is contained in such a way as to increase the area of contact of the atmosphere with this liquid, facilitating the transfer of materials from the liquid to the atmosphere in a shorter time. When using a centrifugal gas-liquid separator, the processed fluid under the influence of centrifugal forces can be distributed on the inner surface of the tank of a cylindrical configuration (although other configurations are possible) with a force corresponding in this embodiment to approximately four times the acceleration of gravity (G). The distribution of the liquid to be treated on the inner surface of the cylindrical tank of a centrifugal gas-liquid separator increases the contact area of this liquid with the atmosphere or gases with other partial pressures into which the gases contained in the liquid can be transferred. The gas exhaust system (73) facilitates the transfer of gases with partial pressures from the treated liquid to the atmosphere. In an embodiment of the invention, the treated liquid from the gas-liquid separator (72) may be supplied for preliminary defecation using a traditional sugar production technology or may be supplied to other processing stages, as described above.

В других вариантах изобретения насос (74) или другое подобное средство переноса жидкости переносит обрабатываемую жидкость в устройство для распыления жидкости (76), такое как форсунка, для диспергирования этой жидкости с целью увеличения площади поверхности контакта жидкости с атмосферой или газами с другим парциальным давлением. Устройство для распыления жидкости (76) может создавать капли или аэрозоль. С помощью газораспределительного коллектора (77) или другого подобного средства распределения газа, воздух или газы с другими парциальными давлениями подаются через диспергированную жидкость, способствуя дополнительному воздействию этих газов на растворенные газы, летучие органические соединения или летучие кислоты и т.п.в обрабатываемой жидкости. В некоторых случаях поток газов, вводимый с помощью газораспределительного коллектора (77), может представлять собой поток, направленный навстречу движению диспергированной жидкости из устройства для распыления жидкости (76), чтобы повысить эффективность распределения газа или отгонки. Также может быть включено дополнительно средство пеногашения (78), чтобы гасить пену, образуемую жидкостью в процессе распределения газа или отгонки. Для этих целей можно использовать сетку или сито с отверстиями подходящего размера. Устройство для распыления жидкости (76), газораспределительный коллектор (77) и средство пеногашения (78) можно расположить внутри отдельной секции (79) или газораспределительной колонки. Объем газового потока, направляемого к газораспределительному коллектору (77), можно регулировать с помощью устройства для переноса газа (80). Объем газового потока можно регулировать количественно, исходя из анализа условий внутри отдельной секции (79) или химических условий внутри технологической жидкости, по отдельности или в комбинации. В вариантах изобретения обработанная жидкость (сок) может поступать на преддефекацию согласно традиционной технологии производства сахара или на другие стадии переработки, как описано выше.In other embodiments of the invention, a pump (74) or other similar fluid transfer means transfers the fluid to be processed into a fluid spray device (76), such as a nozzle, to disperse the fluid in order to increase the surface area of the fluid in contact with the atmosphere or gases with other partial pressures. A device for spraying liquid (76) may create drops or aerosol. Using a gas distribution manifold (77) or other similar means of gas distribution, air or gases with other partial pressures are supplied through a dispersed liquid, contributing to the additional action of these gases on dissolved gases, volatile organic compounds or volatile acids and the like in the treated liquid. In some cases, the gas stream introduced by the gas distribution manifold (77) may be a stream directed towards the movement of the dispersed liquid from the liquid spraying device (76) in order to increase the efficiency of gas distribution or stripping. An additional anti-foaming agent (78) may also be included to quench the foam formed by the liquid during gas distribution or stripping. For these purposes, you can use a mesh or sieve with holes of a suitable size. A device for spraying liquid (76), a gas distribution manifold (77) and a defoamer (78) can be located inside a separate section (79) or gas distribution column. The volume of the gas stream directed to the gas distribution manifold (77) can be controlled using a gas transfer device (80). The volume of the gas stream can be controlled quantitatively based on an analysis of conditions inside a separate section (79) or chemical conditions inside a process fluid, individually or in combination. In embodiments of the invention, the treated liquid (juice) may be pre-defecated according to a conventional sugar production technology or other processing steps, as described above.

Некоторые варианты могут дополнительно использовать вакуумную камеру (84), в которую можно подавать обрабатываемую жидкость. Для переноса из жидкости, пропускаемой через вакуумную камеру (84), требуемого количества летучих материалов или для достижения требуемого рН жидкости внутри вакуумной камеры (84) можно регулировать давление. Внутри камеры также можно создавать пониженное давление с помощью вакуумного насоса или в варианте выполнения - с помощью перемещения жидкости через эжекторную систему (88) (89) (90). Количество обрабатываемой жидкости, поступающее в вакуумную камеру (84), также можно регулировать посредством жидкостного затвора (81), а для увеличения площади контакта с газом жидкость можно распылять через второе устройство для распыления жидкости (82). Затем жидкость можно подавать из вакуумной камеры (84) на преддефекацию согласно традиционным технологиям производства сахара или отправлять на другие стадии переработки, как описано выше.Some options may additionally use a vacuum chamber (84) into which the fluid to be treated can be supplied. To transfer from the liquid passed through the vacuum chamber (84), the required amount of volatile materials or to achieve the desired pH of the liquid inside the vacuum chamber (84), you can adjust the pressure. It is also possible to create reduced pressure inside the chamber using a vacuum pump or, in the embodiment, by moving the fluid through the ejector system (88) (89) (90). The amount of processed liquid entering the vacuum chamber (84) can also be controlled by means of a liquid shutter (81), and to increase the area of contact with the gas, the liquid can be sprayed through a second liquid spraying device (82). Then the liquid can be supplied from the vacuum chamber (84) for pre-defecation according to traditional sugar production technologies or sent to other processing stages, as described above.

Изобретение может дополнительно использовать дренажную систему (91), состоящую из различных компонентов (72) (79) (84) (90) для отвода избыточной жидкости или пены с этой жидкости в дренажную емкость (93), в которую через устройство для распыления пеногасителя (92) можно добавлять пеногаситель.The invention can additionally use a drainage system (91), consisting of various components (72) (79) (84) (90) for draining excess liquid or foam from this liquid into a drainage tank (93), into which through a device for spraying antifoam ( 92) you can add antifoam.

Жидкость, собранную в дренажной емкости (93), затем можно переносить из вакуумной камеры (84) на преддефекацию согласно традиционным технологиям производства сахара или отправлять на другие стадии переработки, как описано выше.The liquid collected in the drainage tank (93) can then be transferred from the vacuum chamber (84) for pre-defecation according to traditional sugar production technologies or sent to other processing stages, as described above.

Теперь обратимся к фиг.12 и 13. В этом варианте изобретение может использовать систему обработки сока, снабженную устройством для распыления сока (300), в качестве неограничивающего примера которого может служить квадратная распылительная форсунка ВЕХ PSQ или широкоугольная квадратная распылительная форсунка ВЕХ PSWSQ (300). Сок (301), нагретый, как описано выше, или нет, можно распылять в газе (302), или в газовой смеси, или в газах при определенном парциальном давлении, или в атмосферных газах, отрегулированных до требуемых парциальных давлений с характеристиками, позволяющими перенос по меньшей мере одного вещества из упомянутого сока в упомянутый газ. Регулируемый генератор (303) создает поток такого газа (302), достаточный для поддержания упомянутых характеристик газа (парциальных давлений, объема, продолжительности пребывания, скорости и т.п.), которые позволяют перенос по меньшей мере одного упомянутого вещества из упомянутого сока в газ (302). Устройство для выпуска газа (304) позволяет выпускать газ, содержащий вещества, извлеченные из сока, в атмосферу или собирать и перевозить в требуемое место или подавать в требуемый процесс или на требуемую стадию способа. Газовый поток (302) можно выпускать в одном месте или из нескольких мест выпуска (305). В варианте изобретения газ сначала направляется к элементу (310) для распределения газа, такому как газораспределительное кольцо, показанное на фиг.13 и имеющее множество отверстий (313). Элемент (310) для распределения газа служит для обеспечения требуемых характеристик внутри секции (312) противоточного или иного газового потока.Turning now to FIGS. 12 and 13. In this embodiment, the invention can use a juice processing system provided with a juice dispenser (300), a non-limiting example of which is a BEX PSQ square spray nozzle or a BEX PSWSQ wide-angle square spray nozzle (300) . Juice (301), whether heated as described above or not, can be sprayed in gas (302), or in a gas mixture, or in gases at a certain partial pressure, or in atmospheric gases adjusted to the required partial pressures with characteristics allowing transfer at least one substance from said juice to said gas. An adjustable generator (303) generates a stream of such gas (302) sufficient to maintain the mentioned gas characteristics (partial pressures, volume, residence time, speed, etc.) that allow the transfer of at least one of the aforementioned substances from said juice to gas (302). The device for the release of gas (304) allows you to release gas containing substances extracted from juice into the atmosphere or to collect and transport to the desired location or to submit to the desired process or to the desired stage of the method. The gas stream (302) can be discharged in one place or from several places of release (305). In an embodiment of the invention, the gas is first directed to the gas distribution member (310), such as the gas distribution ring shown in FIG. 13 and having a plurality of openings (313). The gas distribution element (310) serves to provide the required characteristics within the counterflow or other gas stream section (312).

Например, распыление сока (301) со скоростью от около 60 до около 110 кубических футов в минуту в поток газа, имеющий скорость от около 450 до 850 кубических футов в минуту, может приводить к переносу из сока в газовый поток таких веществ, как спирты, альдегиды, кетоны, сложные эфиры, нитрилы, сульфиды, пиразины, диоксид углерода, угольная кислота, диоксид серы, фосфорная кислота, хлористоводородная кислота, серная кислота, сернистая кислота, лимонная кислота, щавелевая кислота, янтарная кислота, фумаровая кислота, молочная кислота, гликолевая кислота, пирролидонкарбоновая кислота, муравьиная кислота, уксусная кислота, масляная кислота, малеиновая кислота, пропановая кислота, 3-метилбутановая кислота, бутановая кислота, пентановая (валериановая) кислота, 5-метилгексановая, гексановая (капроновая), гептановая (энантовая) и молочная кислота и т.п. Что касается вариантов, показанных на фиг.12 и 13, для уменьшения количества различных веществ в диффузионном соке из сахарной свеклы, то в них используют газовый поток (302), приблизительно в четыре раза больше объема распыляемого сока (301). См. примеры 1-3. Аналогично соки, полученные из измельченного сахарного тростника, можно обрабатывать подобным образом с аналогичными результатами. В зависимости от требуемых количеств распыляемого сока и образуемого газового потока, можно соответственно подбирать оборудование для обработки по изобретению сока, полученного на традиционном оборудовании для переработки сахарной свеклы (обычно 1000-5000 галлонов) диффузионного сока в минуту), при этом некоторые компоненты оборудования могут располагаться последовательно или параллельно.For example, spraying juice (301) at a rate of about 60 to about 110 cubic feet per minute into a gas stream having a speed of about 450 to 850 cubic feet per minute can cause substances such as alcohols to be transferred from the juice to the gas stream. aldehydes, ketones, esters, nitriles, sulfides, pyrazines, carbon dioxide, carbonic acid, sulfur dioxide, phosphoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, sulfuric acid, citric acid, oxalic acid, succinic acid, fumaric acid, lactic acid, glycolic acid , pyrrolidone carboxylic acid, formic acid, acetic acid, butyric acid, maleic acid, propanoic acid, 3-methylbutanoic acid, butanoic acid, pentanoic (valerianic) acid, 5-methylhexanoic, hexanoic (caproic), heptanoic (enanthic) and lactic acid and etc. As for the options shown in Figs. 12 and 13, to reduce the amount of various substances in the diffusion juice from sugar beets, they use a gas stream (302), approximately four times the volume of the sprayed juice (301). See examples 1-3. Similarly, juices obtained from crushed sugarcane can be processed in a similar manner with similar results. Depending on the amount of juice to be sprayed and the gas stream to be generated, equipment for processing according to the invention juice obtained using conventional sugar beet processing equipment (usually 1000-5000 gallons) of diffusion juice per minute) can be selected accordingly, while some components of the equipment may be located sequentially or in parallel.

В варианте изобретения может использоваться дополнительный генератор газового потока (306) для образования дополнительного газового потока (307), который может содержать кислород, озон, воздух, из которого удалены некоторые газы, окислитель, способный превращать первичные спирты в соответствующие альдегиды или карбоновые кислоты. С другой стороны, варианты изобретения могут использовать дополнительные окислители (308), которые могут распыляться в обрабатываемый сок через форсунку (311).In an embodiment of the invention, an additional gas stream generator (306) can be used to form an additional gas stream (307), which may contain oxygen, ozone, air from which some gases are removed, an oxidizing agent capable of converting primary alcohols to the corresponding aldehydes or carboxylic acids. Alternatively, embodiments of the invention may use additional oxidizing agents (308), which can be sprayed into the juice to be processed through the nozzle (311).

Как обсуждалось выше, с помощью нагревателя (309) можно поддерживать сок при по существу постоянной температуре в диапазоне от 60°С до 80°С, когда упомянутый сок (301) распыляют в упомянутом газе (302) с характеристиками, позволяющими перенос по меньшей мере одного упомянутого вещества из сока в газ. В разных вариантах изобретения, когда сок (301) распыляют в газе (302) с характеристиками, позволяющими перенос упомянутого вещества из сока (301) в газ, этот сок может иметь температуру, выбранную из группы, состоящей из около 60°С, около 61°С, около 62°С, около 63°С, около 64°С, около 65°С, около 66°С, около 67°С, около 68°С, около 69°С, около 70°С, около 71°С, около 72°С, около 73°С, около 74°С, около 75°С, около 76°С, около 77°С, около 78°С, около 79°С и около 80°С.As discussed above, using the heater (309), it is possible to maintain the juice at a substantially constant temperature in the range from 60 ° C to 80 ° C, when said juice (301) is sprayed in said gas (302) with characteristics that allow at least transfer one mentioned substance from juice to gas. In various embodiments of the invention, when juice (301) is sprayed in a gas (302) with characteristics that allow the transfer of the aforementioned substance from juice (301) to gas, this juice may have a temperature selected from the group consisting of about 60 ° C, about 61 ° C, about 62 ° C, about 63 ° C, about 64 ° C, about 65 ° C, about 66 ° C, about 67 ° C, about 68 ° C, about 69 ° C, about 70 ° C, about 71 ° C, about 72 ° C, about 73 ° C, about 74 ° C, about 75 ° C, about 76 ° C, about 77 ° C, about 78 ° C, about 79 ° C and about 80 ° C.

Некоторые варианты изобретения могут дополнительно использовать разделительные перегородки для увеличения площади контакта между распыляемым соком (301) и газом (302) с характеристиками, позволяющими перенос по меньшей мере одного вещества из сока в газ.Some embodiments of the invention may additionally use dividing walls to increase the area of contact between the sprayed juice (301) and the gas (302) with characteristics that allow the transfer of at least one substance from the juice to the gas.

Обработку сока, как описано выше, можно осуществлять в первой секции (312), показанной на фиг.13, из которой обработанный сок направляют через выходное отверстие (314) в преддефекатор (57) или на другую технологическую стадию, или во вторую секцию (315) обработки сока. В вариантах изобретения, в которых обработанный сок направляют во вторую секцию обработки, сок (301) можно снова распылять с помощью по меньшей мере одного второго распылительного устройства (316). С помощью средства создания пониженного давления (317) можно понижать давление в упомянутой второй секции (315), чтобы уменьшить парциальные давления газов для содействия переносу по меньшей мере одного вещества из сока (301) в эти газы (318) с пониженными парциальными давлениями.Juice processing, as described above, can be carried out in the first section (312) shown in Fig. 13, from which the processed juice is sent through an outlet (314) to a pre-deflector (57) or to another technological stage, or to the second section (315) ) processing of juice. In embodiments of the invention in which the treated juice is sent to the second processing section, the juice (301) can be sprayed again using at least one second spray device (316). Using the reduced pressure generating means (317), it is possible to lower the pressure in said second section (315) in order to reduce the partial pressures of the gases to facilitate the transfer of at least one substance from the juice (301) to these gases (318) with reduced partial pressures.

С помощью средства создания пониженного давления внутри второй секции (315) также можно создавать и поддерживать давление (318), пониженное в достаточной степени для закипания распыляемого сока (102). Пониженное давление (318) внутри второй секции (315) можно варьировать или регулировать (автоматически или вручную), исходя из температуры и состава распыляемого сока (301). Для переноса испаряемых веществ в атмосферу с потоком отгоночного газа с помощью средства (319) создания потока отгоночного газа (320) поток этого газа может вводиться во вторую секцию (315). Отгоночный газ (320) может представлять собой воздух, атмосферные газы, азот, кислород или другой желаемый газ.Using the reduced pressure generating means inside the second section (315), it is also possible to create and maintain a pressure (318) sufficiently reduced to boil the sprayed juice (102). The reduced pressure (318) inside the second section (315) can be varied or adjusted (automatically or manually) based on the temperature and composition of the sprayed juice (301). To transfer evaporated substances to the atmosphere with a stripping gas stream using means (319) to create a stripping gas stream (320), a stream of this gas can be introduced into the second section (315). The stripping gas (320) may be air, atmospheric gases, nitrogen, oxygen, or another desired gas.

В варианте выполнения может использоваться дополнительное средство (321) создания пониженного давления в дополнение к средству (317) создания пониженного давления, чтобы обеспечить закипание распыляемого сока (301) во второй секции (315).In an embodiment, additional reduced pressure generating means (321) may be used in addition to reduced pressure generating means (317) to provide boiling of the sprayed juice (301) in the second section (315).

Как и в первой секции (312), во вторую секцию (315) также могут быть включены разделительные перегородки для увеличения площади контакта между соком (301) и газом с пониженными парциальными давлениями (318).As in the first section (312), partition walls can also be included in the second section (315) to increase the contact area between the juice (301) and the gas with reduced partial pressures (318).

В варианте выполнения может использоваться еще одна третья секцию (322), в которой можно создавать и поддерживать пониженное давление, как описано выше. Сок (301) через выпускное отверстие (323) можно выпускать из второй секции (315) и распылять в третьей секции с помощью устройства для распределения сока, аналогичного устройству, используемому в первой и второй секциях обработки сока. С другой стороны, сок (301), выходящий из второй секции (315), можно направлять непосредственно на предварительную дефекацию или фильтрацию, или на другие стадии или способы по желанию.In an embodiment, another third section (322) may be used in which reduced pressure can be created and maintained, as described above. Juice (301) through the outlet (323) can be discharged from the second section (315) and sprayed in the third section using a device for distributing juice, similar to the device used in the first and second sections of the juice processing. On the other hand, juice (301) exiting the second section (315) can be sent directly to preliminary bowel movement or filtration, or to other stages or methods as desired.

Приведенные примеры вариантов осуществления изобретения предназначены, в частности, для иллюстрации общего принципа применения уменьшения растворимости некоторых веществ, газов, летучих соединений, кислот и т.п. в нагретом соке, для мониторинга, управления или регулирования концентраций указанных веществ посредством регулирования отдельных парциальных давлений газов или комбинации этих давлений на поверхности горячего диффузионного сока, или посредством увеличения площади поверхности горячего сока, контактирующего с газами, имеющими желаемые парциальные давления, перед преддефекацией сока. Преимущества изобретения понятны в контексте добавления небольших количеств щелочи, такой как известь, и контроля пенообразования сока при его обработке перед стадией преддефекации.The above examples of embodiments of the invention are intended, in particular, to illustrate the general principle of applying a decrease in the solubility of certain substances, gases, volatile compounds, acids, and the like. in heated juice, for monitoring, controlling or regulating the concentrations of these substances by regulating individual partial pressures of gases or by combining these pressures on the surface of hot diffusion juice, or by increasing the surface area of hot juice in contact with gases having the desired partial pressures before predefection of juice. The advantages of the invention are understood in the context of adding small amounts of alkali, such as lime, and controlling the foaming of the juice when it is processed before the pre-defecation step.

ПРИМЕР 1EXAMPLE 1

Сок получали традиционной диффузией свекольной стружки в диффузионной колонне. Каждая из контрольной и экспериментальной групп содержала по шесть идентичных по 500 мл порций диффузионного сока. Каждую из порций в контрольной группе и экспериментальной группе анализировали для определения их рН. В каждой порции контрольной группы рН составил около 6,3. Каждую порцию контрольной группы без какой-либо дополнительной обработки титровали до рН 11,2 раствором гидроксида натрия с концентрацией 50 вес.%/об. Каждую порцию экспериментальной группы обрабатывали способом по изобретению, после чего определяли рН каждой порции и каждую из экспериментальных порций титровали раствором гидроксида натрия с концентрацией 50 вес.%/об., по существу, таким же образом, что и контрольную группу, до рН 11,2.Juice was obtained by traditional diffusion of beet chips in a diffusion column. Each of the control and experimental groups contained six identical 500 ml portions of diffusion juice. Each of the portions in the control group and the experimental group was analyzed to determine their pH. In each portion of the control group, the pH was about 6.3. Each portion of the control group was titrated to a pH of 11.2 with a solution of sodium hydroxide at a concentration of 50 wt.% / Vol. Each portion of the experimental group was treated with the method according to the invention, after which the pH of each portion was determined and each of the experimental portions was titrated with a solution of sodium hydroxide with a concentration of 50 wt.% / Vol., Essentially in the same way as the control group, to pH 11, 2.

Результаты приведены ниже в таблице 1. Как видно из таблицы, каждая из порций сока до обработки имела рН около 6,3. Экспериментальная группа после обработки по изобретению, без добавления какой-либо щелочи, имела более высокий рН, а для достижения рН 11,2 потребовалось меньшее количество гидроксида натрия по сравнению с контрольной группой.The results are shown below in table 1. As can be seen from the table, each of the portions of juice before processing had a pH of about 6.3. The experimental group after treatment according to the invention, without the addition of any alkali, had a higher pH, and to achieve a pH of 11.2, less sodium hydroxide was required compared to the control group.

Таблица 1Table 1 рН необработанного сокаraw juice pH мл раствора гидроксида натрияml sodium hydroxide solution рН обработанного сокаpH of the processed juice мл раствора гидроксида натрияml sodium hydroxide solution % уменьшения гидроксида натрия% reduction in sodium hydroxide 6,36.3 1,81.8 6,56.5 1,51,5 16,616.6 6,36.3 1,81.8 6,66.6 1,41.4 22,222.2 6,36.3 1,81.8 6,66.6 1,41.4 22,222.2 6,36.3 1,91.9 6,66.6 1,61,6 15,815.8 6,36.3 1,91.9 6,56.5 1,51,5 21,021.0 6,36.3 1,91.9 6,56.5 1,61,6 15,815.8

Уменьшение количества раствора гидроксида натрия для получения рН 11,2 для порций сока в экспериментальной группе, обработанного по изобретению, по сравнению с порциями сока в необработанной контрольной группе составило от около 15,8% до около 22,2%.The decrease in the amount of sodium hydroxide solution to obtain a pH of 11.2 for portions of juice in the experimental group treated according to the invention, compared with portions of juice in the untreated control group, was from about 15.8% to about 22.2%.

ПРИМЕР 2EXAMPLE 2

Сок получали традиционной диффузией свекольной стружки в диффузионной колонне. Были образованы контрольная группа и экспериментальная группа, каждая из которых содержала по пять идентичных по 500 мл порций диффузионного сока. Каждую порцию контрольной и экспериментальной группы анализировали для определения ее рН. У всех порций диффузионного сока контрольной группы рН составил около 6,1. Каждую порцию контрольной группы без какой-либо дополнительной обработки титровали до рН 11,2 раствором известкового молока с содержанием сухих веществ 30° Брикс по ареометру. Каждую порцию экспериментальной группы обрабатывали способом по изобретением, после чего определяли рН каждой порции и каждую из экспериментальных порций титровали раствором известкового молока с содержанием сухих веществ 30° Брикс по ареометру, по существу таким же образом, что и контрольную группу, до рН 11,2.Juice was obtained by traditional diffusion of beet chips in a diffusion column. A control group and an experimental group were formed, each of which contained five identical 500 ml portions of diffusion juice. Each portion of the control and experimental groups was analyzed to determine its pH. For all servings of diffusion juice of the control group, the pH was about 6.1. Each portion of the control group was titrated, without any additional treatment, to a pH of 11.2 with a solution of milk of lime with a solids content of 30 ° Brix by hydrometer. Each portion of the experimental group was treated with the method of the invention, after which the pH of each portion was determined, and each of the experimental portions was titrated with a solution of milk of milk with a solids content of 30 ° Brix according to the hydrometer, essentially in the same way as the control group, to pH 11.2 .

Результаты приведены ниже в таблице 2. Как видно из таблицы, каждая из порций сока до обработки имела рН около 6,1. Экспериментальная группа после обработки по изобретению без добавления щелочи имела более высокий рН, а для достижения рН 11,2 потребовалось меньше известкового молока по сравнению с контрольной группой.The results are shown below in table 2. As can be seen from the table, each of the portions of juice before processing had a pH of about 6.1. The experimental group after treatment according to the invention without the addition of alkali had a higher pH, and to achieve a pH of 11.2, less milk of lime was required compared to the control group.

Таблица 2table 2 рН необработанного сокаraw juice pH мл известкового молокаml of milk of lime рН обработанного сокаpH of the processed juice мл известкового молокаml of milk of lime % уменьшения известкового молока% reduction of milk of lime 6,16.1 4,64.6 6,56.5 3,33.3 28,328.3 6,16.1 4,44.4 6,66.6 3,23.2 27,327.3 6,16.1 4,74.7 6,66.6 3,53,5 25,525.5 6,16.1 4,44.4 6,66.6 3,33.3 25,025.0 6,16.1 4,54,5 6,66.6 3,33.3 26,726.7

Уменьшение количества известкового молока, требуемого для достижения рН 11,2 для порций сока в экспериментальной группе, обработанной по изобретению, по сравнению с порциями сока в контрольной группе, составило от около 25,0% до около 28,3%.The decrease in the amount of milk of lime required to achieve a pH of 11.2 for portions of juice in the experimental group treated according to the invention, compared with portions of juice in the control group, was from about 25.0% to about 28.3%.

Таким образом, данные, представленные в таблицах 1 и 2, позволяют сравнить два различных типа диффузионных устройств и диффузионных способов. Важно, что приведенные данные показывают, что с помощью различных диффузионных устройств или различных диффузионных способов можно получать диффузионный сок с существенно различающимися уровнями рН, хотя исходные уровни рН, получаемые по каждому типу диффузионной технологии, могут быть сопоставимыми. См., например, исходный уровень рН необработанного диффузионного сока в таблице 1, которое соответствует рН 6,3, по сравнению с необработанным диффузионным соком в таблице 2, который имеет исходный рН 6,1.Thus, the data presented in tables 1 and 2, allow you to compare two different types of diffusion devices and diffusion methods. It is important that the data presented show that using different diffusion devices or different diffusion methods, it is possible to obtain diffusion juice with significantly different pH levels, although the initial pH levels obtained for each type of diffusion technology can be comparable. See, for example, the initial pH of the raw diffusion juice in table 1, which corresponds to a pH of 6.3, compared with the raw diffusion juice in table 2, which has an initial pH of 6.1.

ПРИМЕР 3EXAMPLE 3

Диффузионный сок получали традиционной диффузией свекольной стружки в диффузионной колонне и обрабатывали согласно варианту изобретения, приведенному на фиг.12 и 13, с обработкой сока между смесителем и преддефекатором. Диффузионный сок со скоростью потока около 100 кубических футов в минуту распыляли противоточно потоку атмосферных газов со скоростью около 400 кубических футов в минуту в трубопроводе с сечением 72×72 дюйма при высоте трубопровода около 144 дюйма, чтобы обеспечить перенос различных веществ из распыляемого сока, которые затем идентифицировали с помощью газохроматографического/масс-спектрального анализа, данные которых приведены ниже в таблицах 1'и 2'.Diffusion juice was obtained by traditional diffusion of beet chips in a diffusion column and processed according to an embodiment of the invention shown in FIGS. 12 and 13, with juice processing between the mixer and the pre-deflector. Diffusion juice at a flow rate of about 100 cubic feet per minute was sprayed countercurrently to a stream of atmospheric gases at a speed of about 400 cubic feet per minute in a 72 x 72-inch pipe with a pipe height of about 144 inches to allow the transfer of various substances from the sprayed juice, which then identified using gas chromatographic / mass spectral analysis, the data of which are shown below in tables 1'and 2 '.

Таблица 1'Table 1'

Figure 00000001
Figure 00000001

В таблице 1' приведены данные газохроматографического анализа образцов SMBSC 1 и SMBSC 2 (конденсатов, полученных из газового потока после противоточного обмена с соком, как здесь описано) с хроматограммами таких образцов по сравнению с газовой хроматограммой образца стандартной смеси органических кислот 1-9. Как можно понять, обработка сока по изобретению удаляет различные количества каждой из органических кислот, включенных в стандартную смесь.Table 1 'shows the data of gas chromatographic analysis of samples SMBSC 1 and SMBSC 2 (condensates obtained from the gas stream after countercurrent exchange with juice, as described here) with chromatograms of such samples compared to the gas chromatogram of a sample of a standard mixture of organic acids 1-9. As you can understand, processing the juice according to the invention removes various amounts of each of the organic acids included in the standard mixture.

Таблица 2'Table 2'

Figure 00000002
Figure 00000002

В таблице 2' показан газохроматографический/масс-спектрометрический анализ образцов SMSBC5 D (конденсатов, полученных из газового потока после обмена с соком в противотоке, как здесь описано, без применения пониженного давления при температуре сока между 60°С и 70°С) с хроматограммой такого образца, на которой показано увеличение различных летучих соединений с пиками выше базовой кривой, соответствующей различным спиртам.Table 2 'shows the gas chromatographic / mass spectrometric analysis of SMSBC5 D samples (condensates obtained from the gas stream after exchange with the juice in countercurrent, as described here, without applying reduced pressure at a juice temperature between 60 ° C and 70 ° C) with a chromatogram such a sample, which shows an increase in various volatile compounds with peaks above the base curve corresponding to different alcohols.

Каждое из указанных соединений было идентифицировано с помощью GCMS и представлено ниже в таблице 3 в виде структурных формул.Each of these compounds was identified using GCMS and is presented below in table 3 in the form of structural formulas.

Figure 00000003
Figure 00000003

Хотя имеются различные типы диффузионных устройств и различные диффузионные способы, специалисты в данной области не учитывают того, что во время диффузии материала (сахарной свеклы или других типов растительного материала) рН может меняться или понижаться, или не учитывают того, что различные диффузионные устройства или различные способы дают сок или жидкости с различными значениями рН, или не учитывают того, что новейшие типы диффузионных устройств обычно приводят к диффузионному соку с более низким значением рН. При расширении понимания того, что при диффузионной технологии образуется диффузионный сок с различными значениями рН, или что усовершенствования в области диффузионной технологии меняют или уменьшают значение рН диффузионного сока, можно понять, что такие традиционные подходы к извлечению сока из растительного материала далеко отстоят от сущности изобретения.Although there are different types of diffusion devices and different diffusion methods, those skilled in the art do not take into account that during the diffusion of the material (sugar beet or other types of plant material) the pH may change or decrease, or they do not take into account that different diffusion devices or different the methods produce juice or liquids with different pH values, or do not take into account the fact that the latest types of diffusion devices usually result in diffusion juice with a lower pH value. With the widening of the understanding that diffusion technology produces diffusion juice with different pH values, or that improvements in diffusion technology change or decrease the pH of diffusion juice, it can be understood that such traditional approaches to extracting juice from plant material are far from the essence of the invention .

Как можно понять из выше изложенного настоящее изобретение можно осуществить разными путями. Следует также понимать, что возможны разнообразные модификации изобретения без выхода из объема формулы изобретения.As can be understood from the foregoing, the present invention can be implemented in various ways. It should also be understood that various modifications of the invention are possible without departing from the scope of the claims.

Claims (24)

1. Способ очистки сока, полученного из растительного материала и содержащего сахарозу, воду и несахара, включающие нерастворимый материал и растворимые вещества, предусматривающий обработку сока смесью газов, состоящей из атмосферных газов, воздуха и отфильтрованных атмосферных газов и воздуха, перевод части растворимых веществ из сока в смесь газов перед добавлением щелочи, увеличение площади контакта между соком и смесью газов путем перемешивания сока со смесью газов, или распыления сока, или барботирования сока смесью газов, или инжекции смеси газов в сок и увеличение скорости переноса указанной части растворимых веществ из сока в смесь газов с уменьшением их содержания в соке.1. The method of purification of juice obtained from plant material and containing sucrose, water and non-sugar, including insoluble material and soluble substances, comprising treating the juice with a mixture of gases consisting of atmospheric gases, air and filtered atmospheric gases and air, transferring part of the soluble substances from the juice into the gas mixture before adding alkali, increasing the contact area between the juice and the gas mixture by mixing the juice with the gas mixture, or spraying the juice, or bubbling the juice with the gas mixture, or cts of a mixture of gases into juice and an increase in the rate of transfer of the indicated portion of soluble substances from juice to a mixture of gases with a decrease in their content in juice. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют сок, полученный путем диффузии растительного материала.2. The method according to claim 1, characterized in that they use juice obtained by diffusion of plant material. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют сок, полученный из сахарного тростника, сахарной свеклы и сахарного сорго.3. The method according to claim 1, characterized in that they use juice obtained from sugar cane, sugar beets and sugar sorghum. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что нерастворимый материал несахаров представляет собой частицы почвы, удобрения, мезгу, а растворимые вещества - это сахариды, органические несахара, неорганические сахара, растворенные газы, органические и неорганические кислоты, белки, фосфаты, карбонат-ионы, бикарбонат-ионы, ионы металлов, пектины, красящие агенты, сапонины, воск, жиры и камеди.4. The method according to claim 1, characterized in that the insoluble material of non-sugars is soil particles, fertilizers, pulp, and soluble substances are saccharides, organic non-sugars, inorganic sugars, dissolved gases, organic and inorganic acids, proteins, phosphates, carbonate - ions, bicarbonate ions, metal ions, pectins, coloring agents, saponins, wax, fats and gums. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворимые несахара содержат летучий материал.5. The method according to claim 1, characterized in that the soluble non-sugar contains volatile material. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворимые вещества в соке включают растворенные газы из группы, состоящей из диоксида углерода и диоксида серы.6. The method according to claim 1, characterized in that the soluble substances in the juice include dissolved gases from the group consisting of carbon dioxide and sulfur dioxide. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что растворенные в соке газы выбраны из группы, состоящей из газообразного диоксида углерода, карбонат-иона, бикарбонат-иона и угольной кислоты.7. The method according to claim 6, characterized in that the gases dissolved in the juice are selected from the group consisting of gaseous carbon dioxide, carbonate ion, bicarbonate ion and carbonic acid. 8. Способ по п.6, отличающийся тем, что диоксид серы выбран из группы, состоящей из газообразного диоксида серы, серной кислоты и сернистой кислоты.8. The method according to claim 6, characterized in that the sulfur dioxide is selected from the group consisting of gaseous sulfur dioxide, sulfuric acid and sulfurous acid. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворимые вещества несахаров включают водорастворимые кислоты, выбранные из группы, состоящей из фосфорной кислоты, хлористоводородной кислоты, серной кислоты, лимонной кислоты, щавелевой кислоты, янтарной кислоты, фумаревой кислоты, молочной кислоты, гликолевой кислоты, пирролиндокарбоновой кислоты, муравьиной кислоты, уксусной кислоты, масляной кислоты, малеиновой кислоты и молочной кислоты.9. The method according to claim 1, characterized in that the soluble substances of non-sugars include water-soluble acids selected from the group consisting of phosphoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, citric acid, oxalic acid, succinic acid, fumaric acid, lactic acid, glycolic acids, pyrrolindocarboxylic acid, formic acid, acetic acid, butyric acid, maleic acid and lactic acid. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку сока смесью газов осуществляют путем введения этой смеси в непрерывный поток сока с образованием непрерывного смешанного потока.10. The method according to claim 1, characterized in that the processing of the juice with a mixture of gases is carried out by introducing this mixture into a continuous stream of juice with the formation of a continuous mixed stream. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что на смешанный поток смеси, сока и газа воздействуют пониженным давлением, создаваемым конфигурированием потока сока.11. The method according to claim 10, characterized in that the mixed flow of the mixture, juice and gas is affected by the reduced pressure created by the configuration of the juice flow. 12. Способ по п.10, отличающийся тем, что поток смеси газов выделяют из смешанного потока сока и смеси газов под действием средства, создающего пониженное давление, ниже атмосферного.12. The method according to claim 10, characterized in that the stream of the gas mixture is isolated from the mixed stream of juice and gas mixture under the action of a means of creating a reduced pressure below atmospheric. 13. Способ по п.1, отличающийся тем, что при уменьшении содержания растворимых веществ рН сока повышается на 0,1-2,0.13. The method according to claim 1, characterized in that with a decrease in the content of soluble substances, the pH of the juice rises by 0.1-2.0. 14. Способ по п.13, отличающийся тем, что рН сока составляет 11,0-12,5.14. The method according to item 13, wherein the pH of the juice is 11.0-12.5. 15. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе обработки сока смесью газов уменьшают содержание водорастворимых кислот, образованных растворенными газами.15. The method according to claim 1, characterized in that during the processing of the juice with a mixture of gases, the content of water-soluble acids formed by dissolved gases is reduced. 16. Способ по п.1, отличающийся тем, что нерастворимый материал несахаров удаляют перед обработкой сока смесью газов.16. The method according to claim 1, characterized in that the insoluble material of non-sugars is removed before processing the juice with a mixture of gases. 17. Способ по п.1, отличающийся тем, что удаление нерастворимого материала из сока осуществляют после его обработки смесью газов.17. The method according to claim 1, characterized in that the removal of insoluble material from the juice is carried out after processing with a mixture of gases. 18. Способ по п.1, отличающийся тем, что сок после перевода части растворимых веществ из сока в смесь газов направляют на преддефекацию щелочью, которую выбирают из группы оксид кальция, гидроксид кальция, известковое молоко.18. The method according to claim 1, characterized in that the juice after transferring part of the soluble substances from the juice to the gas mixture is sent for pre-defecation with alkali, which is selected from the group of calcium oxide, calcium hydroxide, milk of lime. 19. Способ по п.18, отличающийся тем, что проводят холодную или горячую основную дефекацию.19. The method according to p. 18, characterized in that they carry out cold or hot main defecation. 20. Способ по п.18 или 19, отличающийся тем, что проводят сатурацию в три ступени с использованием атмосферных газов, воздуха, диоксида углерода для образования осадка, адсорбирующего несахара.20. The method according to p. 18 or 19, characterized in that the saturation is carried out in three stages using atmospheric gases, air, carbon dioxide to form a precipitate adsorbing non-sugar. 21. Способ по п.20, отличающийся тем, что отделяют образовавшийся осадок с несахарами от сока.21. The method according to claim 20, characterized in that the precipitate formed with non-sugars is separated from the juice. 22. Способ по п.21, отличающийся тем, что сок сгущают путем удаления воды.22. The method according to item 21, wherein the juice is thickened by removing water. 23. Способ получения сахара, предусматривающий очистку сока по пп.1-22 и кристаллизацию сахарозы в сгущенном соке.23. A method for producing sugar, comprising purifying the juice according to claims 1-22 and crystallizing sucrose in the condensed juice. 24. Сахар, полученный по п.23. 24. Sugar obtained according to item 23.
RU2005106272/13A 2002-08-13 2003-08-13 Method of juice purification, method of manufacturing sugar from juice and sugar RU2370542C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US40359402P 2002-08-13 2002-08-13
US60/403,594 2002-08-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005106272A RU2005106272A (en) 2005-10-10
RU2370542C2 true RU2370542C2 (en) 2009-10-20

Family

ID=31715988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005106272/13A RU2370542C2 (en) 2002-08-13 2003-08-13 Method of juice purification, method of manufacturing sugar from juice and sugar

Country Status (12)

Country Link
EP (1) EP1534866A2 (en)
CN (1) CN1688720B (en)
AU (1) AU2003268149A1 (en)
CA (2) CA2537038A1 (en)
CZ (1) CZ2005129A3 (en)
MX (1) MXPA05002603A (en)
NO (1) NO20051124L (en)
NZ (1) NZ538632A (en)
RU (1) RU2370542C2 (en)
SK (1) SK50202005A3 (en)
WO (1) WO2004015144A2 (en)
ZA (1) ZA200501998B (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2613225C2 (en) * 2010-05-03 2017-03-15 Магин Сас Method and apparatus for treating vegetable tissues in order to extract therefrom vegetable substance, in particular juice
RU2687502C2 (en) * 2017-07-10 2019-05-14 Ледовский Дмитрий Александрович Method for cleaning indoor air from harmful gases, aerosols, combustion products in fire and technogenic accidents

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2004223329A1 (en) * 2003-03-24 2004-10-07 Nalco Company Sugar production system
MD3571G2 (en) * 2007-12-11 2008-11-30 Институт Пишевых Технологий Process for obtaining juice from sweet sorghum stems
CN101457261B (en) * 2008-12-26 2011-08-31 杨德喜 Tail gas recovery and reuse device and process of sugar production carbonating tank by carbonic acid method
CN102260753B (en) * 2011-06-24 2013-09-18 广西工学院 Method for clearing, decoloring and decontaminating sugar juice
CN103710467B (en) * 2013-12-23 2015-06-17 广西丰浩糖业集团有限公司 Process for making sugar by using sorgo
CN104878128A (en) * 2014-02-28 2015-09-02 黄海东 Sugarcane sugar sheet and preparation method thereof
CN104673940A (en) * 2015-02-05 2015-06-03 佐源集团有限公司 Method for purifying endive sugar juice
CN106072755B (en) * 2016-07-20 2017-06-16 湖北中烟工业有限责任公司 A kind of preparation method of the reduced sugar for cigarette blending
WO2018022358A1 (en) * 2016-07-26 2018-02-01 Empire Technology Development Ultraviolet fluid treatment apparatuses, systems, and related methods
CN107811188A (en) * 2017-10-13 2018-03-20 朱健雄 A kind of sulfur dioxide adding set for juice production
US20190194551A1 (en) * 2017-12-22 2019-06-27 Clariant International, Ltd. Synergized acetals composition and method for scavenging sulfides and mercaptans
CN109696421A (en) * 2019-02-21 2019-04-30 中山出入境检验检疫局检验检疫技术中心 The content assaying method of total reducing sugar in cordate houttuynia broken wall particle
CN113912062A (en) * 2021-10-09 2022-01-11 广州华糖食品有限公司 Carbon dioxide recovery and purification process for saturated tail gas generated in sugar production by carbonic acid method

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2164186A (en) * 1937-05-03 1939-06-27 Great Western Sugar Co Manufacture of sugar
US2431163A (en) * 1944-03-31 1947-11-18 Masonite Corp Preparation of clarified sugar solutions
US2672330A (en) * 1947-05-29 1954-03-16 Cuban American Sugar Company Solvent stripping apparatus
US4116712A (en) * 1977-09-06 1978-09-26 Othmer Donald F Solvent refining of sugar
US4234350A (en) * 1979-05-07 1980-11-18 Davies Hamakua Sugar Co., A Division Of Theo. H. Davies, Ltd. Process for the purification of evaporated sugar solutions
US4795494A (en) * 1988-03-14 1989-01-03 The Western Sugar Company Beet juice purification system
USH1206H (en) * 1991-01-24 1993-07-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Cascade crossflow tower

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
САПРОНОВ А.Р. Технология сахарного производства. - М.: Колос, 1998, с.214, 268. *
ЦНИИТЭИ Пищепром. Пищевая промышленность. Серия 23. Сахарная промышленность. Обзорная информация. Вып.5 Способы повышения эффективности очистки сахарных растворов. - М.: 1985, с.7. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2613225C2 (en) * 2010-05-03 2017-03-15 Магин Сас Method and apparatus for treating vegetable tissues in order to extract therefrom vegetable substance, in particular juice
RU2687502C2 (en) * 2017-07-10 2019-05-14 Ледовский Дмитрий Александрович Method for cleaning indoor air from harmful gases, aerosols, combustion products in fire and technogenic accidents

Also Published As

Publication number Publication date
SK50202005A3 (en) 2006-06-01
NZ538632A (en) 2006-11-30
EP1534866A2 (en) 2005-06-01
NO20051124L (en) 2005-05-13
WO2004015144A2 (en) 2004-02-19
CN1688720A (en) 2005-10-26
CZ2005129A3 (en) 2006-03-15
WO2004015144A3 (en) 2004-07-29
CA2497236A1 (en) 2004-02-19
RU2005106272A (en) 2005-10-10
CN1688720B (en) 2010-06-23
MXPA05002603A (en) 2005-09-08
AU2003268149A1 (en) 2004-02-25
ZA200501998B (en) 2006-05-31
CA2537038A1 (en) 2004-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2370542C2 (en) Method of juice purification, method of manufacturing sugar from juice and sugar
CN101294227A (en) Sugar juice air-float clearing method
US6656287B2 (en) System to produce sugar from plant materials
US7182818B2 (en) System to produce sugar from plant materials
CN103981291A (en) Cane sugar manufacture production system
WO2004079017A2 (en) System to produce sugar from sugar beets
RU2382078C2 (en) Method of processing sugar-containing liquid during sugar production (versions)
Spencer A handbook for cane-sugar manufacturers and their chemists
US9757688B2 (en) Systems and methods of capturing carbon dioxide and minimizing production of carbon dioxide
US3476597A (en) Method and means for purifying,discoloring and clarifying through a continuous and catalytic treatment at room temperature raw sugar juices obtained from sugar containing plants and fruit and also raw sugar solutions
Mathlouthi Highlights of the twentieth century progress in sugar technology and the prospects for the 21st century
US634233A (en) Apparatus for treating saccharine solutions.
Murke Condensed description of the manufacture of beet sugar
Maxwell Sulphitation in white sugar manufacture
Geerligs Practical White Sugar Manufacture: Or The Manufacture of Plantation White Sugar Directly from the Sugar Cane
BR102012029631A2 (en) INSTALLATION AND METHOD FOR PURIFICATION AND COLORING OF COLD SUGAR CANE JUICE WITHOUT CHEMICALS

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100814