Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УТФЕЛЯ ПЕРВОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к сахарной промышленности и может быть использовано при получении утфеля первой кристаллизации в сахарном производстве.

Известен способ получения утфеля первой кристаллизации, включающий сгущение сиропа в вакуум-аппарате до требуемого коэффициента пересыщения, заводку кристаллов, их наращивание, сгущение утфеля, многократный отбор части утфеля из вакуум-аппарата, центрифугирование отобранной части утфеля с разделением на сахар и оттек, возврат оттека на уваривание оставшейся части утфеля до достижения требуемой чистоты. При этом с целью интенсификации процесса в период уваривания с отбором в утфель вводят исходный сироп в количестве, равном по сухим веществам количеству отобранного при центрифугировании сахара (SU №257368, 11.11.1969 г.).

Недостатком этого способа является то, что при определенных в нем условиях многократного отбора утфеля с последующим возвратом «на себя» оттека отбираемой части утфеля невозможно получение сахара стандартного качества. Он более эффективен при уваривании утфеля последней кристаллизации, где не предъявляют строгие требования по качественным показателям к получаемому из него сахару.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения утфеля первой кристаллизации, включающий сгущение сиропа в вакуум-аппарате до требуемого пересыщения, заводку кристаллов, их наращивание, сгущение утфеля, отбор части утфеля из вакуум-аппарата, центрифугирование этой части утфеля с разделением на сахар и оттек, возврат оттека в вакуум-аппарат и уваривание оставшейся части утфеля до готовности. При этом кристаллы сахара заводят в количестве 8-9 шт. на 1 мм длины поверхности пробного стекла, их наращивание проводят до достижения в утфеле 91,0-91,5% сухих веществ. Отбор утфеля из вакуум-аппарата осуществляют в количестве 35-40% от общей массы, и оставшийся в вакуум-аппарате утфель раскачивают сиропом до 88-89% сухих веществ. Повторное наращивание кристаллов проводят путем подачи в вакуум-аппарат сиропа, причем возврат оттека отобранной части утфеля в вакуум-аппарат осуществляют после окончания подачи сиропа. Уваривание оставшейся части утфеля до готовности проводят до 92,0-92,5% сухих веществ (RU №2227162, 20.04.2004).

Недостатком способа является то, что он не обеспечивает однородность кристаллов сахара-песка и необходимое истощение при этом межкристального раствора утфеля, что ухудшает физико-химические показатели и выход кристаллического сахара.

Технический результат изобретения заключается в повышении выхода сахара-песка стандартного качества из утфеля первой кристаллизации.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе получения утфеля первой кристаллизации, предусматривающем сгущение сиропа в вакуум-аппарате до требуемого коэффициента пересыщения, заводку кристаллов, их наращивание, отбор части утфеля из вакуум-аппарата, центрифугирование этой части утфеля с разделением на сахар и оттек, возврат оттека в вакуум-аппарат и уваривание оставшейся части до готовности, кристаллы сахара заводят самопроизвольно по Брауншвейгскому методу размером 0,15-0,20 мм, затем утфель сгущают до пересыщения 1,17-1,19 и затем растворяют вновь образующиеся центры кристаллизации водными или соко-сиропными подкачками до пересыщения 1,10-1,12, обработанные кристаллы наращивают в утфеле до достижения в нем 91,0-91,5% сухих веществ, при этом отбор утфеля из вакуум-аппарата осуществляют в количестве 30-45% от общей массы, и оставшийся в вакуум-аппарате утфель раскачивают сиропом до 89-90% сухих веществ, проводят повторное наращивание кристаллов путем подачи в вакуум-аппарат сиропа, при этом возврат оттека отобранной части утфеля в вакуум-аппарат осуществляют после окончания ввода сиропа, и уваривание оставшейся в вакуум-аппарате части утфеля до готовности проводят до 92,0-92,5% сухих веществ.

Способ осуществляется следующим образом.

Сначала в вакуум-аппарате создают необходимое разряжение, соответствующее остаточному давлению 0,015-0,02 МПа, затем набирают сироп или смесь сиропа с клеровкой выше уровня поверхности паровой камеры и начинают сгущать до состояния пересыщения в диапазоне 1,12-1,15 и вводят в него кристаллы размером 0,15-0,20 мм, образованные самопроизвольно по Брауншвейгскому методу (Современные технологии и оборудование свеклосахарного производства / В.О.Штангеев, В.Т.Кобер, Л.Г.Белостоцкий и др. (часть 2). - Киев: Цукор Украiни, 2004. - с.112-113).

Использование самопроизвольно образованных кристаллов позволяет улучшить гранулометрический состав кристаллов сахара, а их образование по Брауншвейгскому методу - сделать их стабильно равномерными и устойчивыми к растворимости. Все это в целом позволяет улучшить истощение межкристального раствора утфеля и тем самым повысить выход кристаллов сахара. Выдерживание вводимых в утфель кристаллов размером в диапазоне 0,15-0,20 мм исключает их слипание и образование сростков, что улучшает качественные показатели сахара-песка. При уменьшении или повышении размеров вводимых кристаллов ухудшаются качественные показатели сахара-песка.

После ввода затравочных кристаллов в утфель его сгущают до пересыщения 1,17-1,19, что позволяет создать условия образования вторичных центров кристаллизации. При сгущении утфеля до пересыщения менее 1,17 или более 1,19 не обеспечиваются условия образования вторичных центров кристаллизации.

Затем проводят растворение вновь образованных вторичных центров кристаллизации водными или соко-сиропными раскачками до пересыщения в диапазоне 1,10-1,12. Водные или соко-сиропные раскачки позволяют удалить вторичные центры кристаллизации и исключить возможность их образования в процессе уваривания утфеля. Все это позволяет обеспечить равномерное наращивание кристаллов и их однородный гранулометрический состав. Раскачивание утфеля до пересыщения 1,10-1,12 достаточно для полного удаления из него вторичных центров кристаллизации. При раскачивании до пересыщения менее 1,10 может иметь место растворение части образованных Брауншвейгским методом центров кристаллизации. В том случае, когда пересыщение превысит 1,12 возможно повторное образование вторичных центров кристаллизации.

Обработанные таким образом центры кристаллизации наращивают в утфеле до достижения в нем 91,0-91,5% сухих веществ. При этих условиях обеспечиваются хорошие условия циркуляции и истощения межкристального раствора утфеля. Такой утфель достаточно подвижен и легко вытекает из вакуум-аппарата и центрифугируется.

При наращивании кристаллов до достижения в утфеле менее 91,0% сухих веществ не обеспечиваются условия оптимального истощения его межкристального раствора и роста кристаллов, что уменьшает выход сахара при разделении утфеля в центрифугах. Если наращивание кристаллов сахара проводить до содержания в утфеле более 91,5% сухих веществ, то ухудшаются качественные показатели сахара-песка и условия повторного наращивания кристаллов в вакуум-аппарате.

После достижения в утфеле 91,0-91,5% сухих веществ производят отбор утфеля из вакуум-аппарата в количестве 30-45% от общей массы утфеля. Эти условия были определены экспериментальным путем и позволяют улучшить степень истощения межкристального раствора оставшейся в аппарате части утфеля, а также повысить в нем массовую скорость кристаллизации сахарозы. При отборе менее 35% или более 45% ухудшаются условия уваривания оставшейся части утфеля, снижается выход сахара и его качественные показатели.

Отобранную часть утфеля центрифугируют с получением товарного сахара-песка первого и второго оттека. Промывание кристаллов сахара проводят горячей водой температурой 80-90°C, что позволяет удалить с них пленку первого оттека и обеспечить качественные показатели сахара-песка согласно требованиям на него ГОСТ 21-94.

После отбора утфеля из вакуум-аппарата оставшуюся его часть раскачивают сиропом до содержания в нем 89-90% сухих веществ. Эта технологическая операция необходима для улучшения циркуляции утфеля, более глубокого истощения межкристального раствора и улучшения качественных показателей сахара-песка. Экспериментально установлено, что при содержании в утфеле менее 89% или более 90% сухих веществ эти условия ухудшаются, возрастает длительность процесса уваривания утфеля, ухудшается его качество и кристаллов сахара-песка, при этом возрастают термические потери сахара в кристаллизационном отделении.

После раскачивания оставшейся части утфеля до содержания в нем 89-90% сухих веществ проводят повторное наращивание его кристаллов по общепринятой технологии в начале на сиропе или сиропе с клеровкой, а после их истощения, до чистоты второго оттека отобранной части утфеля наращивание кристаллов сахара проводят на его подкачках. По завершении наращивания кристаллов и заполнении вакуум-аппарата утфелем проводят окончательное его сгущение до содержания в нем 92,0-92,5% сухих веществ.

При этих условиях утфель имеет хорошую подвижность, легко спускается из вакуум-аппарата и центрифугируется с отделением сахара-песка, первого и второго оттеков.

Пример. Утфель первой кристаллизации уваривают из сиропа чистотой 91% в вакуум-аппарате емкостью 40 тонн. В самом начале процесса уваривания сироп набирают в вакуум-аппарат выше уровня поверхности паровой камеры и сгущают его до состояния пересыщения в диапазоне 1,15 и вводят в него кристаллы размером 0,17 мм, образованные самопроизвольно по Брауншвейгскому методу. Затем утфель сгущают до пересыщения 1,17 и растворяют вновь образующиеся повторно центры кристаллизации водными раскачками до пересыщения межкристального раствора утфеля 1,11.

После этого обработанные таким образом кристаллы сахара наращивают в утфеле на систематических подкачках сиропа, предварительно нагретого на 5°C выше температуры кипения сиропа, которую выдерживают в режиме общепринятой технологии около 76°C. При достижении в утфеле 91,2% сухих веществ часть этого утфеля массой 38% от его общего количества в вакуум-аппарате отбирают и центрифугируют с получением 6,5 тонн сахара-песка цветностью 0,60 усл. ед., первого и второго оттека, отличающихся по величине их чистоты на 5% при расходе воды на промывание кристаллов сахара в количестве 1,8% к массе утфеля.

Оставшийся в вакуум-аппарате утфель раскачивают сиропом до 89% сухих веществ и на его подкачках проводят повторное наращивание кристаллов, а на последние подкачки подают в вакуум-аппарат второй оттек отобранной части утфеля чистотой 87,9%. Затем утфель доводят до готовности, сгущая его до 92,5% сухих веществ, спускают из вакуум-аппарата и направляют на центрифугирование.

После разделения утфеля в центрифугах получают товарный сахар-песок в количестве 20,4 тонн цветностью 0,75 усл. ед., первый и второй оттеки, которые используются на последующих технологических операциях в кристаллизационном отделении.

Параллельно осуществляют уваривание утфеля первой кристаллизации по известному способу. Его также уваривают в вакуум-аппарате емкостью 40 тонн из сиропа чистотой 91%. В самом начале процесса уваривания сироп набирают в вакуум-аппарат выше уровня поверхности паровой камеры и сгущают его до коэффициента пересыщения 1,23. После этого в пересыщенный сироп вводят затравку в виде тонко измельченной сахарной пудры из расчета 9 шт. зародышей кристаллов на 1 мм длины поверхности пробного стекла. Наращивание кристаллов проводят на систематических подкачках сиропа, предварительно нагретого на 5°C выше температуры кипения утфеля, которую выдерживают в режиме общеизвестной (типовой) технологии около 76°C. При достижении в утфеле 91,2% сухих веществ часть этого утфеля массой 38% от его общего количества в вакуум-аппарате отбирают и центрифугируют с получением 6,28 тонн товарного сахара цветностью 0,65 усл. ед., первого и второго оттека, с разностью по их чистоте 5,2%. При этом расход горячей воды температурой 80°C на промывание кристаллов сахара в процессе центрифугирования составил 1,98% к массе утфеля.

Оставшийся в вакуум-аппарате утфель раскачивают сиропом до 89% сухих веществ и на его подкачках проводят повторное наращивание кристаллов, а на последние подкачки подают в вакуум-аппарат второй оттек отобранной части утфеля чистотой 87,8%. После этого утфель доводят до готовности, сгущая его до 92,5% сухих веществ, и спускают из вакуум-аппарата.

После разделения утфеля в центрифугах получают товарный сахар-песок в количестве 19,8 тонн цветностью 0,8 усл. ед., первый и второй оттеки, которые используются на последующих технологических операциях в кристаллизационном отделении завода.

Из представленных результатов по примеру видно, что предложенный способ в сравнении с известным позволяет увеличить на 0,82 тонны количество товарного сахара из одной вари утфеля в ходе первой кристаллизации. При этом если по предлагаемому способу цветность сахара-песка соответствовала требованиям ГОСТ 21-94 (не более 0,8 усл. ед.), то по известному способу при переработке сиропов чистотой менее 90% большая часть сахара-песка не соответствовала этим требованиям.