Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УТФЕЛЯ ПЕРВОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к сахарной промышленности, а именно для улучшения работы кристаллизационных отделений.

Известен способ получения утфеля первой кристаллизации, предусматривающий приготовление клеровок сахара второй и третьей кристаллизации, их сгущение в вакуум-аппарате, заводку кристаллов непосредственно в сгущенной клеровке сахара второй кристаллизации, содержащей 70-75% сухих веществ, их наращивание в две ступени, на первой из которых в вакуум-аппарат подкачивают сироп с выпарной установки с содержанием 58-65% сухих веществ до достижения в утфеле 46-50% кристаллов, а на второй ступени кристаллы наращивают путем подкачки клеровки сахара третьей кристаллизации с содержанием 58-68% сухих веществ, а затем второго оттека утфеля первой кристаллизации и окончательно сгущают утфель до достижения в нем 92,0-92,5% сухих веществ (RU №2150506 от 02.04.1999).

Недостатком этого способа является то, что заданные условия не обеспечивают глубокого истощения межкристального раствора утфеля первой кристаллизации, особенно при ухудшении качества исходного сырья, и приводит к нарастанию длительности процесса уваривания утфеля первой кристаллизации.

Ближайшим аналогом предложенного способа является способ получения утфеля первой кристаллизации, предусматривающий приготовление клеровок сахара второй и третьей кристаллизации, их сгущение в вакуум-аппарате, заводку кристаллов, их наращивание в две ступени, на первой из которых в вакуум-аппарат подкачивают сироп с выпарной установки, а на второй ступени кристаллы наращивают путем подкачки клеровки сахара третьей кристаллизации и затем проводят окончательное сгущение утфеля. Заводку кристаллов проводят путем самопроизвольного образования центров кристаллизации в количестве 5-7 шт. на 1 мм длины поверхности пробного стекла при коэффициенте пересыщения 1,30-1,36 в течение 5-15 мин, при этом наращивание кристаллов на первой ступени проводят при выдерживании расстояния между ними 1,5·10^-4-2,5·10^-4 м, причем для наращивания кристаллов на второй ступени используют клеровку, содержащую 70-75% сухих веществ с добавлением в нее нагретого до 50-60°С моноглицерида дистиллированного в количестве 0,001-0,002% к массе клеровки (RU №2327741 от 09.11.2006).

Недостатком этого способа является то, что заданные условия недостаточны для глубокого истощения межкристального раствора утфеля первой кристаллизации, особенно при переработке сырья высокого качества и ухудшению качества показателей сахара-песка при переработке сырья длительного хранения.

Достигаемым техническим результатом заявленного способа является более глубокое истощение межкристального раствора утфеля первой кристаллизации с увеличением выхода товарного сахара-песка и улучшением его физико-химических показателей качества.

Этот технический результат обеспечивается тем, что в предложенном способе получения утфеля первой кристаллизации, предусматривающим приготовление клеровок сахара второй и третьей кристаллизации, их сгущение в вакуум-аппарате, заводку кристаллов, их наращивание в две ступени, на первой из которых в вакуум-аппарат подкачивают сироп с выпарной установки в смеси с клеровкой сахара второй кристаллизации, а на второй ступени кристаллы наращивают путем подкачки клеровки сахара третьей кристаллизации с добавлением моноглицерида дистиллированного и окончательное сгущение утфеля после заполнения объема вакуум-аппарата утфелем. Заводку кристаллов проводят путем самопроизвольного образования центров кристаллизации в период повышения величины коэффициента пересыщения в интервале 1,20-1,22-1,36-1,38 и снижении температуры сиропа с клеровкой в диапазоне 80-78-70-68°С, центры кристаллизации закрепляют раскачками смеси сиропа с клеровкой температурой 72-74°С при снижении степени пересыщения до 1,15-1,17 и содержания в утфеле 5-7 шт. кристаллов на 1 мм длины поверхности пробного стекла, выдерживая при этом скорость потока циркуляции утфеля в вакуум-аппарате в пределах 10-20 м/мин. Окончательное сгущение утфеля до 92,0-92,5% сухих веществ начинают при достижении в нем кристаллами размеров 0,60-0,85 мм и доводят до содержания в нем 92,0-92,5% сухих веществ.

Способ осуществляют следующим образом.

Из сахара второй кристаллизации готовят клеровку, растворяя ее соком II сатурации или водой до содержания 68-70% сухих веществ, а из сахара третьей кристаллизации - клеровку с содержанием 70-75% сухих веществ. Затем в вакуум-аппарат набирают клеровку сахара второй кристаллизации с содержанием 68-70% сухих веществ и сгущают ее до пересыщенного состояния. Заводку кристаллов проводят в ней путем самопроизвольного образования центров кристаллизации в период повышения величины коэффициента пересыщения в интервале 1,20-1,22-1,36-1,38 и снижении температуры сиропа с клеровкой в диапазоне 80-78°С - 70-68°С.

Самопроизвольное образование центров кристаллизации позволяет улучшить гранулометрический состав сахара-песка и его качественные показатели, при этом улучшается истощение межкристального раствора утфеля, что позволяет повысить выход сахара из вакуум-аппарата. Образование центров кристаллизации при выдерживании условий в период повышения величины коэффициента пересыщения в интервале 1,20-1,22-1,36-1,38 и снижении температуры сиропа с клеровкой в диапазоне 80-78°С - 70-68°С позволяет обеспечить их необходимую равномерность и устойчивость к растворению. Эти интервалы по величине пересыщения и температуре получены экспериментальным путем.

При запредельных значениях пересыщения, то есть менее 1,20 и более 1,38, а также при снижении температуры сиропа с клеровкой менее 68°С или превышении ее более 80°С гранулометрический состав кристаллов утфеля и истощение межкристального раствора ухудшаются.

После самопроизвольного образования центры кристаллизации закрепляют раскачками смеси сиропа с клеровкой, нагретой до температуры 72-74°С при снижении степени пересыщения межкристального раствора до 1,15-1,17 и содержании в утфеле 5-7 шт. кристаллов на 1 мм длины поверхности пробного стекла.

Выдерживание температуры смеси сиропа с клеровкой в интервале температур 72-74°С позволяет быстро растворить образующиеся при этом вторичные центры кристаллизации, исключив растворение и обеспечив, при этом закрепление основных затравочных кристаллов. При этом данная операция протекает достаточно быстро, что не отражается на качественных показателях сахара и на его потерях в процессе уваривания. В значительной степени этому способствует снижение пересыщения до 1,15-1,17.

Как показали эксперименты, при запредельных значениях температур, то есть более 74°С или менее 72°С потери сахара возрастают. Такой же эффект достигается при уменьшении коэффициента пересыщения менее 1,15 или более 1,17. Выдерживание в утфеле содержания кристаллов в затравочной основе в пределах 5-7 шт. на 1 мм длины поверхности пробного стекла позволяет легко получить требуемый размер кристаллов сахара высокого качества. При выдерживании центров кристаллизации менее 5 шт.или более 7 шт. эти условия ухудшаются.

Проведенные эксперименты показали, что все перечисленные условия существенно улучшаются при выдерживании скорости потока циркуляции утфеля в вакуум-аппарате в пределах 10-20 м/мин. При этих условиях улучшается не только качество кристаллов и их гранулометрический состав, но и истощение межкристального раствора утфеля.

При этом окончательное сгущение утфеля до 92,0-92,5% сухих веществ следует начинать при достижении в нем кристаллами размеров 0,60-0,85 мм.

Эксперименты показали, что в этом диапазоне кристаллы содержат минимальное содержание сростков, а значит, имеют однородный состав и более высокое качество. При размерах кристаллов менее 0,60 мм или более 0,85 мм качественные показатели сахара ухудшаются.

Пример. Готовят клеровку из сахара второй кристаллизации с содержанием 69,0% сухих веществ и клеровку сахара третьей кристаллизации с содержанием 72% сухих веществ.

Затем в вакуум-аппарат набирают клеровку сахара второй кристаллизации, сгущают ее и проводят самопроизвольное образование центров кристаллизации в период повышения величины коэффициента пересыщения в интервале от 1,21 до 1,37 и снижении температуры сиропа с клеровкой в диапазоне от 78°С до 68°С.

Затем центры кристаллизации закрепляют раскачками сиропа с клеровкой температурой 73°С при снижении степени пересыщения межкристального раствора до 1,16 и содержания в утфеле 6 шт.кристаллов на 1 мм длины поверхности пробного стекла, выдерживая при этом скорость потока циркуляции утфеля в вакуум-аппарате 15 м/мин.

На первой ступени кристаллы наращивают, подкачивая сироп с выпарной установки с содержанием 65% сухих веществ и процесс ведут до содержания в утфеле 50% кристаллов, выдерживая расстояние между ними 2,0·10^-4 м. Вторую стадию проводят, подкачивая клеровку сахара третьей кристаллизации с содержанием 72% сухих веществ с добавлением в нее нагретого до 57°С моноглицерида дистиллированного в количестве 0,002% к массе клеровки. Окончательное сгущение утфеля начинают при достижении в нем кристаллами размера 0,70 мм и проводят его до содержания в нем 92,5% сухих веществ. Полученный утфель разделяют на центрифугах на сахар-песок, первый и второй оттеки.

В ходе исследований анализируют чистоту сиропа, клеровок и увариваемого из них утфеля (Ч_утф., %), содержание в утфеле сухих веществ (СВ_утф., %), и кристаллов сахара (К, %), длительность уваривания утфеля (τ, ч), а также качество сахара-песка: цветность (Ц, усл. ед.); мутность (М, физ. ед.); редуцирующие вещества (РВ, %); зола (3, %); гранулометрические показатели: средний размер кристаллов (С_р, мм), коэффициент неоднородности (К_н, %).

Утфель, сваренный по предложенному способу, имеет следующие показатели: Ч_утф.=91,85%; СВ_утф.=92,55%; К=52,8%; τ=2,50 ч; Ц=0,70 усл. ед.; М=10 физ. ед.; РВ=0,032%; З=0,02%.

Параллельно осуществляют уваривание утфеля первой кристаллизации по известному способу (прототип).

Готовят клеровку из сахара второй кристаллизации с содержанием 69% сухих веществ и клеровку сахара третьей кристаллизации с содержанием 72% сухих веществ. Затем в вакуум-аппарат набирают клеровку сахара второй кристаллизации, сгущают ее до коэффициента пересыщения 1,32 и выдерживают его при этом значении 7 мин до образования в ней 5 шт. кристаллов на 1 мм длины поверхности пробного стекла.

На первой стадии кристаллы наращивают, подкачивая сироп с выпарной установки с содержанием 65% сухих веществ и процесс ведут до содержания в утфеле 50% кристаллов, выдерживая расстояние между ними 2,0·10^-4 м. Вторую стадию проводят, подкачивая клеровку сахара третьей кристаллизации с содержанием 72% сухих веществ с добавлением в нее нагретого до 57°С моноглицерида дистиллированного в количестве 0,002% к массе клеровки. Окончательно утфель сгущают до достижения в нем 92,5% сухих веществ. Полученный утфель разделяют в центрифугах на сахар-песок, первый и второй оттеки.

Утфель, сваренный по известному способу-прототипу, имеет следующие результаты: Ч_утф.=91,85%; СВ_утф.=92,60%; К=51,5%; τ=3,10 ч; Ц=0,75 усл. ед.; М=14 физ. ед.; РВ=0,04%; З=0,03%.

Из представленных примеров видно, что предлагаемый способ в сравнении с известным требует меньше времени на уваривание утфеля, несколько улучшает качественные показатели сахара-песка, при этом выход сахара с вакуум-аппарата возрастает на 1,3%.

При этих условиях получения утфеля потери сахара в кристаллизационном отделении могут быть снижены на 0,04-0,05% к массе свеклы по сравнению с известным способом.