Мартинюк Аліна

аспірант

Логвін Володимир

д.т.н., професор

Національний університет харчових технологій

м. Київ

ІНТЕНСИФІКАЦІЯ ПРОВЕДЕННЯ ПРОЦЕСУ КАРБОНІЗАЦІЇ

Очищення соку карбонатом кальцію має місце лише під час карбонізації вапнованого соку чи точніше під час зростання частинок карбонату кальцію. Враховуючи пошаровий ріст частинок СаСО₃, адсорбовані існуючою поверхнею несахарозні речовини перекриваються новим шаром карбонату кальцію . Таким чином несахарозні речовини повинні знаходитися в середині частинок карбонату кальцію. Це підтверджується шляхом визначення забарвленості розчинів, одержаних ступінчатим розмивом частинок СаСО₃. Особливо показовим є результат одноразового розмиву, коли виключається вплив агрегатування твердої фази карбонату кальцію. Таким чином встановлюється наявність (присутність) співосадження несахарозних речовин з карбонатом кальцію під час карбонізації вапнованого соку [1].

Реальний механізм очищення соку карбонатом кальцію [2], що утворюється під час карбонізації вапнованого соку значно відрізняється від механізму, викладеного в підручниках та монографіях. Він включає в себе наступні процеси, які значно впливають на ефективність очищення соку:

•  кристалізацію СаСО₃;
•  власне адсорбцію несахарозних речовин;
•  перехід несахарозних речовин (рис. 1) з рідинного середовища до поверхні частинок СаСО₃ через нерухомий шар рідини (масообмінний процес) ;
•  співосадження несахарозних речовин з СаСО₃.

Рис. 1. Модель переходу несахарозних речовин з рідинного середовища через нерухомий шар до поверхні кристалу карбонату кальцію.

Механізм очищення соку карбонатом кальцію під час карбонізації вапнованого соку є слідуючим. Діоксид вуглецю поглинається лужним соком. При цьому утворюються карбонат-іони. Вони взаємодіють з іонами Са²⁺ з утворенням карбонату кальцію, що кристалізується. На поверхні частинок СаСО₃ адсорбуються несахарозні речовини. Карбонат кальцію характеризується пошаровим ростом частинок твердої фази.

Поверхня частинок з адсорбованими несахарозними речовинами покривається новим шаром карбонату кальцію. І так повторюється багато разів доки частинка не досягне максимальних розмірів.

Особлива роль в кінетиці адсорбції несахарозних речовин зростаючими частинками СаСО₃ належить нерухомому шару рідини на поверхні частинок твердої фази. Враховуючи, що швидкість власне адсорбції має значно вищі величини, лімітуючим етапом є перехід несахарозних речовин через нерухомий шар рідини.

Шлях до інтенсифікації очищення соку внаслідок адсорбції під час карбонізації вапнованого соку є інтенсифікація перемішування соку. При цьому бажаним є відокремлення твердої фази до основного вапнування, що запобігатиме руйнуванню сформованих під час попереднього вапнування агрегатів твердої фази.

В результаті інтенсивного перемішування соку в карбонізаторі буде зменшуватися нерухомий шар, який обволікає поверхню кристалів карбонату кальцію. Несахарозні речовини будуть долати меншу відстань, щоб дістатися поверхні частинки СаСО₃ (за рахунок молекулярної дифузії), яка має позитивний заряд. Цю ж відстань будуть проходити і іони Са²⁺ та , які будуть утворювати нову поверхню адсорбції.

Література

1. Логвін В. М. Барвні речовини в очистці соку карбонатом кальцію / В. М. Логвін, А. С. Мартинюк, В. Ю. Виговський, Ю. М. Резніченко // Цукор України. – 2014. – № 11. – С. 27 – 31.
2. Логвін В. М. Рівняння швидкості адсорбції на основі механізму очищення соку карбонатом кальцію під час періодичної карбонізації / В. М. Логвін, А. С. Мартинюк, В. Ю. Виговський, Ю. М. Резніченко // Цукор України. – 2015. – № 9 (117). – С. 27 – 32.