Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УТФЕЛЯ ПЕРВОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

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

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 него вводят исходный сироп в количестве, равном по сухим веществам количеству отобранного при центрифугировании сахара (SU №257368 от 11.11.1969 г.).

Недостатком способа является то, что он не позволяет в условиях многократного отбора утфеля с возвратом отделяемого из него оттека на последующую стадию уваривания утфеля обеспечить необходимое истощение межкристального раствора и обеспечить получение требуемого по качеству сахара-песка.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения утфеля первой кристаллизации, включающий 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 утфеля до готовности. Кристаллы сахара заводят в количестве 8-9 шт. на 1 мм длины поверхности пробного стекла, их наращивание ведут до достижения в утфеле 91,0-91,5% сухих веществ, при этом 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, проводят повторное наращивание кристаллов путем подачи в вакуум-аппарат сиропа, причем возврат оттека отобранной части утфеля в вакуум-аппарат осуществляют после окончания подачи сиропа и уваривание оставшейся в вакуум-аппарате части утфеля до готовности проводят до 92,0-92,5% сухих веществ (RU №2227162 от 20.04.2004).

Недостатком этого способа, как и аналога, является недостаточно полное истощение межкристального раствора утфеля, что отрицательно отражается на выходе сахара из утфеля в процессе его уваривания. При этом не всегда возможно получение сахара-песка требуемого качества.

Технический результат изобретения заключается в более глубоком истощении межкристального раствора утфеля и, соответственно, обеспечении высокого выхода кристаллов сахара высокого качества.

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 в количестве 10-12 шт. на 1 мм длины поверхности пробного стекла, их наращивание осуществляют до достижения в утфеле 90-90,5% сухих веществ, при этом отбор утфеля из вакуум-аппарата проводят в количестве 40-50% от общей массы и направляют в приемную утфелемешалку, где проводят кристаллизацию сахарозы охлаждением до температуры 68-70°C в течение 60-90 мин с последующим разделением в центрифугах на сахар и оттек, причем оттек является смесью двух оттеков - межкристального и оттека от промывания кристаллов горячей водой, которую подают на промывание кристаллов сахара в количестве 1,5-2,0% к массе утфеля с добавлением в нее перекиси водорода в количестве 0,002-0,010% к массе сахара-песка, оставшийся в вакуум-аппарате утфель раскачивают сиропом до 88-89% сухих веществ и проводят на нем повторное наращивание кристаллов, причем возврат оттека отобранной части утфеля должен быть использован по завершении уваривания утфеля на сиропе, утфель сгущают до 92-92,5% сухих веществ.

Способ осуществляется следующим образом.

Сначала в вакуум-аппарате создают необходимое разрежение, соответствующее остаточному давлению 0,015-0,020 МПа, затем набирают сироп или смесь сиропа с клеровкой выше уровня поверхности паровой камеры и начинают сгущать до требуемого коэффициента пересыщения в пределах 1,25-1,30.

После этого в пересыщенный сахарный раствор вводят затравку тонко измельченной сахарной пудры или специально приготовленной пасты из расчета образования 10-12 шт. зародышей кристаллов сахара на 1 мм длины поверхности стекла, что примерно в два раза больше, чем по типовой технологии. За счет этого в два раза возрастает их массовая скорость кристаллизации, что позволяет уменьшить время их наращивания и доведения до готовности перед отбором из вакуум-аппарата.

При заводке кристаллов менее 10 шт. на 1 мм длины поверхности пробного стекла снижается массовая скорость кристаллизации и ухудшаются условия истощения межкристального раствора утфеля, как и условия последующего разделения утфеля в центрифугах. В случае заводки центров кристаллизации более 12 шт. на 1 мм длины поверхности пробного стекла ухудшается гранулометрический состав сахара-песка и условия истощения межкристального раствора утфеля, что доказано экспериментальным путем.

Наращивание кристаллов сахара проводят на систематических подкачках сиропа или смеси сиропа с клеровкой, предварительно нагретых примерно на 5°C выше температуры кипения утфеля, которую выдерживают в соответствии с типовой технологией на уровне 74-76°C.

Процесс наращивания кристаллов сахара проводят до достижения в утфеле 90-90,5% сухих веществ. При этих условиях обеспечиваются хорошие условия циркуляции и истощения межкристального раствора утфеля, в том числе для условий кристаллизации сахарозы охлаждением в приемной утфелемешалке. Такой утфель достаточно подвижен и легко вытекает из вакуум-аппарата.

При наращивании кристаллов до достижения в утфеле менее 90% сухих веществ не обеспечиваются условия оптимального истощения межкристального раствора и роста кристаллов в утфеле, что не позволяет обеспечить требуемое истощение его в процессе охлаждения.

Если наращивание кристаллов проводить в вакуум-аппарате до содержания в утфеле более 90,5% сухих веществ, то ухудшаются условия повторного наращивания кристаллов после отбора части утфеля в другой аппарат и качественные показатели сахара-песка, что установлено экспериментальным путем.

После достижения в утфеле 90-90,5% сухих веществ проводят отбор утфеля из вакуум-аппарата в количестве 40-50% от его общей массы. Более высокая эффективность этих условий была доказана экспериментально. В частности при отборе части утфеля в интервале 40-50% от его общей массы улучшается степень истощения межкристального раствора, как для условий кристаллизации сахарозы при охлаждении, так и оставшейся части утфеля в вакуум-аппарате.

При отборе утфеля менее 40% или более 50% от общей его массы в другой вакуум-аппарат ухудшается выход и качество сахара-песка.

Отобранную часть утфеля направляют на дополнительную кристаллизацию сахарозы охлаждением в утфелемешалку-кристаллизатор.

Процесс кристаллизации сахарозы охлаждением проводят до температуры утфеля в диапазоне 68-70°C и в течение 60-90 мин. Эти условия были установлены экспериментально и позволяют повысить выход сахара от 1 до 4% к массе утфеля. При запредельных условиях по температуре охлаждения, то есть менее 68°C или более 70°C, и длительности процесса менее 60 мин или более 90 мин ожидаемый технический результат по данному способу ухудшается.

Отобранную часть утфеля центрифугируют с разделением на сахар-песок и оттек.

Причем оттек является смесью двух оттеков - межкристального (первого) и от промывания кристаллов сахара горячей водой в количестве 1,5-2,0% к массе утфеля с добавлением в нее перекиси водорода в количестве 0,002-0,010% к массе сахара-песка. Применение для уваривания утфеля смеси двух оттеков позволяет обеспечить более высокое качество общего оттека и более быстро проводить раскачивание утфеля за счет некоторого снижения концентрации сухих веществ общего оттека.

Экспериментально установлено, что использование для промывания кристаллов сахара горячей воды в количестве 1,5-2,0% к массе утфеля достаточно для удаления с их поверхности пленки межкристального раствора и обеспечения требуемых согласно ГОСТ 21-94 органолептических показателей качества сахара-песка. При снижении расхода промывной воды менее 1,5% к массе утфеля ухудшается качество сахара-песка, а превышение расхода воды более 2,0% к массе утфеля резко снижает выход сахара-песка.

Использование перекиси водорода в промывной воде позволяет более полно удалять несахара с поверхности кристаллов сахара. Перекись водорода является нетоксичным реагентом и не оказывает вредного воздействия на экологическое состояние сахара. При этом перекиси водорода свойственны высокие отбеливающие свойства. Кроме того, сахар-песок, обработанный в центрифугах перекисью водорода, имеет лучшие качественные показатели, которые хорошо сохраняются в процессе его хранения. Подтверждением этих данных являются не только результаты наших опытов, но и зарубежные исследования в этом направлении [I.O.Mane, S.P.Pachpute, S.P.Phadnis. Effects of hydrogen peroxine Traitmenton cane surup / Internation Sugar Journal. - 1998. - Vol.100. - №1193. - P.210-212].

После окончания промывания кристаллы подсушивают при вращении ротора около 1000 мин^-1 до 0,8-1,5% к их массе и выгружают из центрифуги.

После отбора утфеля из вакуум-аппарата оставшуюся его часть раскачивают сиропом до содержания в нем 88-89% сухих веществ.

Данная технологическая операция необходима для улучшения циркуляции утфеля, а значит для интенсификации процесса его уваривания, что улучшает массовую скорость кристаллизации, обеспечивает более глубокое истощение межкристального раствора утфеля и повышает эффективность наращивания кристаллов сахара.

Экспериментально установлено, что при содержании в утфеле менее 88% сухих веществ или более 89% сухих веществ эти условия ухудшаются, требуется больше времени на уваривание утфеля, ухудшается качество сахара и его термические потери в кристаллизационном отделении.

После раскачивания оставшейся части утфеля до содержания в нем 88-89% сухих веществ проводят повторное наращивание его кристаллов по типовой технологии вначале на сиропе или сиропе с клеровкой, а после его истощения до чистоты оттека отобранной части утфеля на подкачках этого оттека.

Применение оттека, полученного после разделения отобранной части утфеля в центрифугах, позволяет обеспечить более эффективный рост кристаллов сахара и истощение межкристального раствора оставшейся части утфеля.

По завершении наращивания кристаллов и заполнения вакуум-аппарата утфелем проводят окончательное его сгущение по типовой технологии до содержания в нем 92-92,5% сухих веществ. При этих условиях утфель достаточно подвижен, легко спускается из вакуум-аппарата и центрифугируется с разделением на сахар-песок, первый и второй оттеки, используемые в технологическом процессе кристаллизационного отделения завода.

Пример. Утфель первой кристаллизации уваривают из сиропа чистотой 91,2% 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 коэффициента пересыщения 1,30. После этого в пересыщенный раствор вводят затравку в виде тонко измельченной сахарной пудры из расчета 11 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 типовой технологии около 74°C.

При достижении в утфеле 90,5% сухих веществ, часть его в количестве 45% от общей массы в вакуум-аппарате отбирают и направляют на кристаллизацию охлаждением в утфелемешалку-кристаллизатор. Процесс кристаллизации сахарозы в утфеле протекает при его охлаждении до температуры 68°C в течение 75 мин.

После завершения процесса кристаллизации охлаждением утфель разделяют в центрифугах на сахар-песок и один оттек. Отделяемый в процессе центрифугирования оттек состоит из двух оттеков - первого и второго. Второй оттек образуется от промывания кристаллов сахара горячей водой, которую подают на кристаллы сахара из расчета 1,8% к массе утфеля с добавлением в нее перекиси водорода в количестве 0,006% к массе сахара-песка.

Оставшийся в вакуум-аппарате утфель раскачивают сиропом до 88,5% сухих веществ и проводят на нем повторное наращивание кристаллов. Причем возврат общего оттека отобранной части утфеля используется по завершении уваривания утфеля на сиропе. Затем проводят сгущение утфеля до 92,5% сухих веществ, спускают из вакуум-аппарата и центрифугируют с разделением его на сахар-песок, первый и второй оттеки, которые используют на последующих ступенях кристаллизации сахарозы.

Для сопоставления предлагаемого способа с известным определяют чистоту утфеля первой кристаллизации (Ч_утф., %), содержание в нем сухих веществ (СВ_утф., %), общее количество сахара-песка, полученного по способу (Q, т), а также качественные показатели сахара-песка: цветность (Цв, усл.ед.), содержание редуцирующих веществ (РВ, %), содержание золы (З, %), гранулометрический состав: средний размер кристаллов (С_р, мм), коэффициент неоднородности (К_н, %).

Результаты: Ч_утф.=90,9%; CB_утф.=92,5%; Q=30,4 т; Цв=0,70 усл.ед.; РВ=0,03%; З=0,025%; С_р=0,72 мм; К_н=26%.

Параллельно утфель первой кристаллизации уваривают по известному способу - прототипу.

Согласно способу-прототипу утфель первой кристаллизации также уваривают из сиропа чистотой 91,2% 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 коэффициента пересыщения 1,30. После этого в пересыщенный раствор вводят затравку в виде тонко измельченной сахарной пудры из расчета 8 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 типовой технологии около 74°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 разделением на сахар-песок, первый и второй оттеки. Второй оттек получают путем промывания кристаллов сахара горячей водой в количестве 1,97% к массе утфеля.

Оставшийся в вакуум-аппарате утфель раскачивают сиропом до 89% сухих веществ и на его подкачках проводят повторное наращивание кристаллов и на последние подкачки подают в вакуум-аппарат второй оттек.

После этого утфель доводят до готовности, сгущая его до 92,5% сухих веществ, и спускают из вакуум-аппарата в приемную утфелемешалку, откуда он поступает на центрифугирование.

Результаты: Ч_утф.=89,8%; CB_утф.=92,5%; Q=23,6 т; Цв=0,80 усл.ед.; РВ=0,035%; З=0,04%; Ср=0,67 мм; К_н=27,6%.

Из приведенных в примере результатов видно, что предложенный способ в сравнении с известным позволяет на 9,8 тонны увеличить количество сахара-песка в ходе первой кристаллизации. При этом по предлагаемому способу улучшаются также качественные показатели сахара-песка.