Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УТФЕЛЯ ПЕРВОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к сахарной промышленности и может быть использовано при уваривании утфелей первой кристаллизации в свеклосахарном производстве.

Известен способ уваривания утфеля первой кристаллизации, предусматривающий сгущение сиропа, заводку кристаллов, их наращивание, отбор части утфеля и уваривание остального утфеля до полной готовности (патент Франции №1368118, кл. C13F, 1963 г.).

Недостатком данного способа является понижение выхода сахара на 30% в расчете на один полный цикл уваривания утфеля. Это обусловлено тем, что сначала отделяют и центрифугируют 70% готового утфеля, а остальные 30% служат кристаллической основой для следующего цикла наращивания кристаллов, поэтому общий выход сахара-песка для двух циклов меньше на 30%. Кроме того, данный способ не исключает образование вторичных центров кристаллизации в процессе уваривания утфеля, что отрицательно влияет на выход и качество готового сахара-песка.

Ближайшим аналогом предложенного способа является способ получения утфеля первой кристаллизации, предусматривающий сгущение сиропа, заводку кристаллов, их наращивание, отбор части утфеля и уваривание остального утфеля до полной готовности. Кристаллы заводят в количестве 10-12 шт. на 1 мм длины поверхности пробного стекла и отбор части утфеля осуществляют по достижении размеров кристаллов 0,2-0,3 мм, при этом количество отбираемой части утфеля составляет 50-55% от его общей массы, причем оставшуюся и отобранную часть утфеля подвергают дальнейшему увариванию при остаточном давлении 16-17 кПа (SU №1017736, C13F 1/02).

Недостатком этого способа является недостаточно полное истощение межкристального раствора утфеля и повторное образование центров кристаллизации, что снижает выход кристаллов и их качественные показатели.

Достигаемым техническим результатом заявленного способа является более глубокое истощение межкристального раствора утфеля первой кристаллизации при меньшей длительности уваривания 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, предусматривающий сгущение сиропа, заводку кристаллов, их наращивание, отбор части утфеля и уваривание оставшейся части утфеля до полной готовности.

Кристаллы заводят в количестве 9-12 шт. на 1 мм длины поверхности пробного стекла и после их закрепления подкачками сиропа при достижении коэффициента пересыщения в диапазоне 1,15-1,19 дважды раскачивают фильтрованным соком II сатурации или сиропом при достижении кристаллами размера 0,10-0,15 мм, а затем 0,2-0,3 мм, при этом по завершению раскачивания величина коэффициента пересыщения понижается до 1,10-1,12, процесс наращивания кристаллов до отбора ведут при их содержании в утфеле 30-35%, количество отбираемой части утфеля составляет 40-55% от общей массы утфеля, причем в начале сгущения оставшейся и отобранной частей утфеля в них вводят моноглицерид дистиллированный марки ПО-90 в количестве 0,002-0,006% к их массе.

Способ осуществляют следующим образом.

Сначала в вакуум-аппарате создают необходимое разрежение, затем набирают сироп или смесь сиропа с клеровкой выше уровня поверхности паровой камеры и начинают сгущать до коэффициента пересыщения в диапазоне 1,25-1,30. После этого в пересыщенный раствор вводят затравку тонко измельченной сахарной пудры или специально приготовленной пасты из расчета образования 9-12 шт. зародышей кристаллов сахара на 1 мм длины поверхности пробного стекла, что в два раза больше, чем по типовой технологии. За счет этого примерно в два раза возрастает их массовая скорость кристаллизации, что позволяет уменьшить время наращивания кристаллов и доведения до готовности утфеля перед отбором из вакуум-аппарата. При заводке кристаллов менее 9 шт. или более 12 шт. на 1 мм длины поверхности пробного стекла снижается массовая скорость кристаллизации и ухудшаются условия истощения межкристального раствора утфеля.

После образования требуемого количества центров кристаллизации их закрепляют подкачками сиропа при одновременном достижении коэффициента пересыщения 1,15-1,19 и затем дважды последовательно раскачивают утфель фильтрованным соком II сатурации или сиропом сначала при увеличении размеров центров кристаллизации до 0,10-0,15 мм, а затем 0,2-0,3 мм.

Эти результаты получены экспериментальным путем и в указанном сочетании их выполнения полностью исключается возможность появления вторичных центров кристаллизации, что положительно влияет на истощение межкристального раствора и качественные показатели сахара-песка. При запредельных показателях этих параметров ожидаемые результаты ухудшаются.

По завершении каждого этапа раскачивания величина коэффициента пересыщения понижается до 1,10-1,12, что обеспечивает условия проведения наращивания кристаллов при минимальном включении в них несахаров. В случае снижения степени пересыщения менее 1,10 или более 1,12, технический результат ухудшается.

Процесс наращивания кристаллов до отбора ведут при их содержании в утфеле в диапазоне 30-35%. При содержании твердой фазы в указанном диапазоне наблюдается максимальная скорость кристаллизации и включение несахаров в кристаллы весьма незначительно. Если наращивание проводят при содержании кристаллов менее 30%, то в этом случае между кристаллами может удерживаться метастабильная зона и при пересечении ее диффундирующими молекулами сахарозы возможно образование новых (вторичных) кристаллов - «муки». Если наращивание проводят до содержания в утфеле более 35% кристаллов, скорость кристаллизации снижается и возможно включение в кристаллы повышенного количества несахаров, особенно красящих веществ.

После этого отбирают 40-55% утфеля из первого вакуум-аппарата от общей его массы в соседний и начинают их уваривать в двух аппаратах по типовой технологии.

Экспериментальным путем установлено, что по принятым в предлагаемом способе условиям наиболее эффективным является количественный диапазон 40-55% от общей массы утфеля. При запредельных условиях, то есть при отборе менее 40% или более 55% утфеля в соседний аппарат, ухудшаются результаты его уваривания и качественные показатели сахара-песка.

Затем в начале сгущения оставшейся и отобранной части утфеля в них вводят моноглицерид дистиллированный в количестве 0,002-0,006% по их массе.

В данном способе использован отечественный моноглицерид дистиллированный мягкий марки ПО-90, который изготавливается промышленно и относится к пищевым ПАВ. Применение ПО-90 обеспечивает более эффективные условия уваривания утфеля за счет снижения его вязкости, что позволяет также повысить массовую скорость кристаллизации сахарозы, улучшить истощение межкристального раствора и качественные показатели сахара-песка.

Экспериментально установлено, что добавка ПО-90 в количестве 0,002-0,006% к массе утфеля обеспечивает более эффективные условия уваривания утфеля первой кристаллизации. При запредельных условиях, то есть при добавлении ПАВ менее 0,002% или более 0,006% к массе утфеля, условия его уваривания ухудшаются.

Пример. В вакуум-аппарате емкостью 40 т создают необходимое разрежение, затем набирают смесь сиропа с клеровкой чистотой 91,5% выше уровня поверхности паровой камеры и начинают сгущать до коэффициента пересыщения 1,27. После этого в пересыщенный раствор вводят затравку тонко измельченной сахарной пудры из расчета образования 10 шт. затравочных кристаллов на 1 мм длины поверхности пробного стекла. После образования требуемого количества центров кристаллизации их закрепляют подкачками сиропа при достижении коэффициента пересыщения 1,17 и затем дважды раскачивают утфель фильтрованным соком II сатурации - сначала при достижении размеров центров кристаллизации 0,12 мм, а затем 0,25 мм.

Процесс наращивания кристаллов до отбора ведут при их содержании в утфеле около 32,5%. Далее отбирают 47% утфеля от общей его массы из первого вакуум-аппарата в соседний и начинают их уваривать в двух аппаратах по типовой технологии.

В начале сгущения оставшейся и отобранной частей утфеля в них вводят моноглицерид дистиллированный марки ПО-90 в количестве 0,004% к их массе, при этом по завершению раскачивания величина коэффициента пересыщения понижается до 1,11.

По завершении процесса наращивания кристаллов утфель сгущают до содержания в нем 92,5% сухих веществ и спускают в приемную утфелемешалку, откуда он поступает на центрифуги, где разделяется на сахар-песок, первый и второй оттеки.

Утфель, сваренный по предложенному способу, имеет следующие усредненные по двум аппаратам показатели: чистота смеси сиропа с клеровкой и увариваемого из нее утфеля (Ч_утф., %) составляет 91,75%; содержание сухих веществ (СВ_утф., %) - 92,5%; содержание кристаллов в утфеле (К, %) - 52,4%; суммарная длительность уваривания двух вакуум-аппаратов (τ, мин) - 272 мин; цветность (Ц_сах., усл.ед.) - 0,75 усл.ед.; мутность раствора сахара-песка (М, физ.ед.) - 22 физ.ед.; содержание редуцирующих веществ (РВ, % в пересчете на сухое вещество) - 0,004%; гранулометрические показатели: средний размер кристаллов (С_р, мм) - 0,70 мм; коэффициент неоднородности (К_н, %) - 26,5%; содержание сросшихся кристаллов (Q, %) - 44,2%.

Параллельно осуществляют способ получения утфеля первой кристаллизации по известному способу-прототипу.

В вакуум-аппарате емкостью 40 т создают необходимое разрежение, затем набирают смесь сиропа с клеровкой чистотой 91,5% выше уровня поверхности паровой камеры и сгущают при остаточном давлении 20,5 кПа до степени пересыщения 1,27. Затем в пересыщенный раствор вводят затравку тонко измельченной сахарной пудры с размером частиц 0,03 мм из расчета образования 10 шт. затравочных кристаллов на 1 мм длины поверхности пробного стекла и процесс переводят в метастабильную зону наращивания со степенью пересыщения 1,2. Далее производят наращивание кристаллов до размера 0,25 мм.

Затем отбирают 52,5% утфеля от его общей массы в соседний вакуум-аппарат и продолжают уваривать оставшуюся и отобранную части утфеля при остаточном давлении 16,5 кПа. После достижения в обоих вакуум-аппаратах 100% объема и требуемых технологических показателей утфеля (CB_утф.=92,5%), утфель спускают в приемную утфелемешалку и направляют на центрифуги с разделением на сахар-песок, первый и второй оттеки.

Утфель, сваренный по известному способу, имеет следующие усредненные по двум аппаратам показатели: Ч_утф.=91,7%; CB_утф.=92,51%; К=50,9%; τ=320 мин; Ц_сах.=0,80 усл.ед.; М=28 физ.ед.; РВ=0,005%; С_р=58 мм; К_н=30,5%; Q=53,5%.

Таким образом, из приведенных результатов видно, что предложенный способ обеспечивает увеличение выхода кристаллов сахара-песка по сравнению с известным на 1,5% к массе утфеля, улучшает качественные показатели товарного сахара-песка и на 12,5% сокращает длительность процесса уваривания утфеля.