Введення
Загальний ріствиробництва цукру в Росії забезпечується за рахунок переробки цукру сирцю, апитома вага білого цукру, що виробляється з цукрового буряка, до загального обсягувиробництву значно знизився.
Подальший спадвиробництва цукру з буряка призведе до втрати вітчизняної цукровоїпромисловості. Для збереження і розвитку цукрової промисловості необхідностворити умови для оновлення та модернізації бурякоцукрового комплексу,впроваджувати нові технології для удосконалення всього цукрового виробництва.
Одним знапрямів підвищення виходу і поліпшення якості цукру-піску євикористання в технології виробництва цукру різних хімічних речовин, уЗокрема поверхнево-активних речовин (ПАР).
Серед великоїкількості вітчизняних ПАР, використовуваних в різних галузях, звертає насебе увагу клас харчових ПАР. У їх числі неповні ефіри жирних кислот ігліцерину, широко використовуються в харчовій промисловості. Харчові ПАР нешкідливіі сприяють кращому засвоюванню їжі організмом.
1. Літературнийогляд
Вихід і якістьцукру-піску в значній мірі залежать від правильного проведення процесівкристалізації цукру та центрифугування утфелю. Для поліпшення іінтенсифікації проведення технологічних процесів застосовуютьповерхнево-активні речовини (ПАР). Найбільший ефект від застосування харчовихПАР досягається при переробці сировини погіршеної якості, в процесахотримання і центрифугування утфелю II і III кристалізації.
Поверхнево-активніречовини в цукровому виробництві сприяють вирішенню важливих технологічнихзавдань:
- зниженняспінювання;
- зменшенняв'язкості сахарсодержащіх розчинів;
- поліпшенняпроцесів отримання та центрифугування утфелю.
Поверхнево-активніречовини (ПАР). Класифікація. Властивості. Будова молекул
ПАР являютьсобою велику групу сполук, різних за своєю структурою, що відносяться дорізних класів. Ці речовини здатні адсорбуватися на поверхні розділуфаз і знижувати внаслідок цього поверхневу енергію (поверхневенатяг).
ПАРкласифікується за двома основними ознаками: хімічною будовою і механізмоммолекулярного впливу.
За хімічнимбудовою.
В залежності відвластивостей, які проявляються ПАР при розчиненні у воді, їх ділять на аніоноактівниеречовини (активної частиною молекул є аніон); катіонактівних речовини(Активною частиною молекул є катіон); амфолітні; неіоногенні, якізовсім не іонізуються.
аніоноактівние ПАРу водному розчині іонізуються з утворенням негативно зарядженихорганічних іонів. З аніоноактівние ПАР широке застосування знайшли солі сірчанокислихефірів (сульфіти) і солі сульфокислот (сульфонати). Радикал може бутиалкільні, алкіларільним, алкілнафтільним, мати подвійні зв'язки і функціональнігрупи.
катіонактівних ПАР- Речовини, які іонізуються в водному розчині з утворенням позитивнозаряджених органічних іонів. До них відносяться четвертинні амонієві солі,складаються з вуглеводневого радикала з прямим ланцюгом, що містить 12-18 атоміввуглецю; метильного, етіьного або бензільного радикала; хлору, брому, йоду абозалишку метил-або етілсульфата.
амфолітнимі ПАРіонізуються в водному розчині різним чином залежно від умовсередовища: у кислому розчині проявляють катіонактівних властивості, а в лужному -аніоноактівние.
Неіоногенні ПАРявляють собою високомолекулярні сполуки, які у водному розчині неутворюють іонів.
У світовомувиробництві ПАР велику частину складають аніонні речовини. Серед них можнавиділити карбонові кислоти, а також їх солі, алкилсульфати (сульфоефіри),алкилсульфонати і алкіл-арілсульфонати. Найбільш розповсюджені натрієві ікалієві мила жирних і смоляних кислот, нейтралізовані продукти сульфуваннявищих жирних кислот, олефінів, алкилбензолов.
Друге місце пообсягом промислового виробництва займають неіонні ПАР - ефіри поліетіленгліколей.Більшість неіонних ПАР отримують приєднанням окислу етилену до аліфатичнихспиртам, алкілфенол, карбоновим кислотам, амінам та ін з'єднанням зреакционноспособним атомом водню. Асортимент ПАР надзвичайно великий.Наведені нижче дані дозволяють бачити співвідношення обсягів виробництва ПАРрізних типів.
Таблиця 1
Співвідношення обсягіввиробництва ПАР різних типів
Поверхнево-активні речовини
тис. т.
%
Аніонні
Неіонні
Катіонні і пр.
2480
1160
360
62
29
9
Всього:
4000
100
Світовевиробництво ПАР постійно зростає, причому частка неіонних і катіонних речовину загальному випуску весь час збільшується. У залежності від призначення і хімічного складу ПАР випускаютьу вигляді твердих продуктів (шматків, пластівців, гранул, порошків), рідин інапіврідких речовин (паст, гелів).
Особливу увагу всібільше і більше приділяється виробництву ПАР з лінійною будовою молекул,які легко піддаються біохімічному розкладанню в природних умовах і незабруднюють навколишнє середовище.
За механізмоммолекулярного дії (діляться на чотири групи).
До першої належатьречовини, які активні на межі рідина-газ і вода-повітря. Ці сполукине утворюють колоїдних структур і відносяться до низькомолекулярних речовин,розчинним у воді. Наприклад спирти знижують поверхневий натяг води при20 оС з 72,8 до 30-50 ерг/см2. Використовують такі ПАР як піногасники,витісняючі менш поверхнево-активні стабілізатори піни.
До другої групиналежать речовини, активні на кордоні двох несмешивающихся рідин або накордоні твердих поверхонь розділу. Вони не утворюють структур ні в обсязірозчину, ні в поверхневих шарах. Знижуючи вільну поверхневу енергіюрідини або твердого тіла в результаті адсорбції, ПАР другої групи полегшуютьпроцес утворення нових поверхонь, тобто диспергування в даному середовищі.
До третьої групивідносяться речовини, які дають гелеобразную структуру, як в адсорбційномушарі, так і в розчині; вони є сильними стабілізаторами суспензій -запобігають коагуляцію частинок, їх агрегування при будь-якому вмісті твердоїдисперсійної фази, забезпечуючи її рівномірний розподіл в навколишньомусередовищі. Стабілізатори не тільки перешкоджають звичайній коагуляції частинок, але йзапобігають розвитку коагуляційних структур. Адсорбуючись на поверхні,вони блокують місця зчеплення частинок, перешкоджаючи їх зближенню; руйнуєтьсяпросторова сітка, що дозволяє зменшити кількість води для середовища беззміни плинності системи.
ПАР якстабілізатори, так і не володіють стабілізуючою дією, можуть модифікуватизародження і зростання кристалів нової фази. Перш за все, вони сповільнюють розвиток виникаютьцентрів кристалізації, утворюють на їхповерхні адсорбційні шари. Виборча абсорбція, різна на різних гранях розвивається кристала, різкозмінює форму кристала, часто сприяє розвитку поверхні, тобтоперетворення симетричних форм в анізометрічние тонкі пластинки.
Четверта групаПАР - миючі засоби. Вони сильно знижують поверхневий натяг води намежі з повітрям. Миючі речовини, як правило, є не тількидиспергаторами, але і стабілізаторами і емульгаторами.
За біохімічноїстійкості.
ПАР ділять нам'які, проміжні і жорсткі з константами швидкості біохімічного окислення,відповідно не менше 0,3 добу-1; 0,3-0,05 добу-1; менше 0,05 добу-1.
До числа найбільшлегко окислюються ПАР ставляться первинні та вторинні алкилсульфатинормальної будови. Зі збільшенням розгалуження ланцюга швидкість окисленнязнижується, і найбільш важко руйнуються алкілбензолів-сульфонати,приготовані на основі тетрамеров пропілену.
При пониженнітемператури швидкість окислення ПАР зменшується і при 0-5оС протікає доситьповільно. Найбільш сприятливі для процесу самоочищення від ПАР нейтральнаабо слаболужна середовища (pH 7-9).
Максимальнікількості кисню (БПК), споживані 1 мг/дм3 різних ПАВ коливається від 0до 1,6 мг/дм3. При біохім...
