Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УВАРИВАНИЯ УТФЕЛЯ I КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к производству кристаллического белого сахара и может быть использовано при уваривании утфеля I кристаллизации в сахарной промышленности.

Известен способ уваривания утфеля I кристаллизации, предусматривающий набор сиропа в вакуум-аппарат, его сгущение, введение в вакуум-аппарат поверхностно-активного вещества ацетомоноглицерида (АМГД), заводку кристаллов путем внесения в сироп сахарной пудры для образования центров кристаллизации, их наращивание, уваривание утфеля до заданного содержания сухих веществ и центрифугирование с разделением на кристаллический белый сахар, первый и второй оттеки. При этом поверхносто-активные вещества вводят равными порциями на протяжении всего процесса уваривания, через равные промежутки времени (Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. - М.: Колос, 1998. - С.359-360).

Недостатком этого способа является то, что в качестве центров кристаллизации используется сахарная пудра. Ее введение не исключает возможного срастания центров кристаллизации, а значит практически сложно достигнуть однородности кристаллов сахара. Это проводит к ухудшению условий роста кристаллов и увеличению их растворимости в процессе центрифугирования. Кроме того, применение поверхностно-активных веществ типа АМГД не позволяет обеспечить необходимые условия уваривания и центрифугирования утфеля.

Ближайшим аналогом предложенного способа является способ уваривания утфеля I кристаллизации, предусматривающий набор сиропа в вакуум-аппарат, его сгущение, введение в вакуум-аппарат поверхносто-активного вещества, заводку кристаллов, их наращивание и уваривание утфеля до заданного содержания сухих веществ. В процессе набора сиропа в вакуум-аппарат вводят пеногаситель ПГ-3 в виде порошка в количестве 0,001-0,002% к массе сиропа для предотвращения образования пены и его сгущают при температуре 76-78°C до достижения коэффициента пересыщения 1,25-1,35, при этом заводку кристаллов проводят путем самопроизвольного образования центров кристаллизации в количестве 5-7 шт. кристаллов на 1 мм длины пробного стекла при температуре 70-72°C, причем поверхносто-активное вещество, вводимое в вакуум-аппарат перед заводкой кристаллов, представляет собой моноглицерид дистиллированный в виде расплава и его используют в количестве 0,001-0,002% к массе сиропа (RU №2320725, C13F 1/02. - Опубл. 27.03.2008. - Бюл. №9).

Недостатком способа является то, что реализация его усложняется самопроизвольной заводкой центров кристаллизации, что в значительной степени может влиять на ухудшение степени однородности, а значит и качественных показателей кристаллического белого сахара. Кроме того, не исключена возможность образования вторичных центров кристаллизации. Введение поверхностно-активного вещества только перед заводкой центров кристаллизации не всегда обеспечивает требуемое снижение вязкости на конечной стадии уваривания утфеля и может ухудшить технологические условия его разделения в центрифугах.

Технический результат изобретения заключается в увеличении выхода кристаллического белого сахара, улучшении его качественных показателей и ускорении процесса уваривания утфеля в вакуум-аппарате.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе уваривания утфеля I кристаллизации предусматривается набор сиропа в вакуум-аппарат, его сгущение, введение поверхностно-активного вещества, заводку кристаллов, их наращивание, уваривание утфеля до заданного содержания сухих веществ и центрифугирование с разделением на кристаллический белый сахар, первый и второй оттеки. Сироп набирают в вакуум-аппарат в смеси с клеровкой сахара II кристаллизации, которую получают растворением сахара II кристаллизации сиропом температурой 80-90°C до содержания 65-70% сухих веществ в центрифугах, сгущают до состояния насыщения, заводку центров кристаллизации проводят с использованием кристаллов сахара с размером кристаллов 0,150-0,180 мм, причем поверхностно-активное вещество вводят в два этапа, сначала с вводимыми центрами кристаллизации, а затем с клеровкой сахара III кристаллизации по завершении подкачек сиропа с клеровкой сахара II кристаллизации, при этом в качестве поверхностно-активного вещества применяют моноглицерид дистиллированный, который подают на первую и вторую стадию в равных количествах из расчета 0,0005-0,001% к массе утфеля, причем по завершению набора клеровки сахара III кристаллизации в утфель перед его сгущением до 92,5-93,0% сухих веществ вводят второй оттек утфеля I кристаллизации.

Способ осуществляют следующим образом.

В вакуум-аппарат набирают сироп в смеси с клеровкой сахара II кристаллизации, которую получают растворением сахара II кристаллизации сиропом температурой 80-90°C до содержания 65-70% сухих веществ в центрифугах.

Уваривание утфеля из сиропа в смеси с клеровкой сахара II кристаллизации позволяет ускорить процесс уваривания утфеля в аппарате и повысить выход из него сахара. Кроме того, введение клеровки позволяет регулировать содержание сухих веществ в требуемом диапазоне, при получении сиропа с содержанием сухих веществ менее 60%. Растворение сахара II кристаллизации сиропом в центробежном силовом поле позволяет ускорить этот процесс. А также уменьшить расход воды на клерование сахара. Оптимальным диапазоном содержания сухих веществ в клеровке является 65-70%. При запредельных значениях этого диапазона ухудшается достижение технического результата по предлагаемому способу. Температура растворения сахара II кристаллизации 80-90°C подобрана таким образом, чтобы ускорить процесс растворения сахара, исключить при этом нарастание цветности и снизить потери сахарозы, имеющие место при растворении сахара в обычных клеровочных мешалках.

После набора сиропа в смеси с клеровкой сахара II кристаллизации его сгущают до состояния насыщения и затем в качестве центров кристаллизации в смесь вводят кристаллы размером 0,150-0,180 мм.

Требования к размеру кристаллов сахара в диапазоне 0,150-0,180 мм обусловлены тем, что при этих размерах их срастание не только минимально, но и значительно меньше риск образования вторичных центров кристаллизации. Поэтому создаются условия для улучшения однородности кристаллов белого сахара, а значит это позволит не только улучшить его качественные показатели, но и проведение наращивания кристаллов при уваривании утфеля в вакуум-аппарате. При размерах кристаллов менее 0,120 мм возрастает риск их срастания, а при размерах более 0,160 мм требуется больше времени на их формирование.

В процессе уваривания утфеля в него вводят поверхностно-активное вещество - моноглицерид дистиллированный в два этапа, сначала с центрами кристаллизации, а затем с клеровкой сахара III кристаллизации по завершению подкачек сиропа с клеровкой сахара II кристаллизации, причем моноглицерид дистиллированный подают на первую и вторую стадии в равных количествах из расчета 0,0005-0,001% к массе утфеля.

Применение моноглицерина дистиллированного обусловлено тем, что он является пищевым поверхносто-активным веществом, проявляющим свою эффективность при добавлении в сахарные растворы. Использование пищевых ПАВ этого класса гарантирует качество и безопасность готового продукта (Славянский А.А., Мойсеяк М.Б. Особенности и интенсификация процессов уваривания, охлаждения и центрифугирования утфеля последней кристаллизации (монография). - М.: Издательский комплекс МГУПП, 2007. - 108 с.)

Количество вводимого моноглицерида дистиллированного в диапазоне 0,0005-0,001% к массе утфеля определено опытным путем и является достаточным для решения технической задачи изобретения. При запредельных значениях эффективность вводимого поверхносто-активного вещества снижается.

По завершению набора клеровки сахара III кристаллизации в утфель перед его окончательным сгущением до 92,5-93,0% сухих веществ вводят второй оттек утфеля I кристаллизации.

Раздельное использование клеровок сахаров II и III кристаллизации обеспечивает получение кристаллического белого сахара более высокого качества. Это особенно важно ввиду того, что длительность свеклосахарной компании по нормативам может быть 119 суток. Такой длительный срок хранения свеклы приводит к изменению ее качества по мере хранения. Поэтому раздельное уваривание клеровок сахара II и III кристаллизаций позволяет обеспечить требуемое качество кристаллического белого сахара и при переработке свеклы длительного хранения.

Окончательное сгущение утфеля до содержания сухих веществ в диапазоне 92,5-93,0% сухих веществ является оптимальным. При содержании сухих веществ менее 92,5% снижается выход сахара из вакуум-аппарата, а при превышении 93% сухих веществ требуется дополнительное раскачивание утфеля водой или оттеком, что удлиняет процесс уваривания утфеля.

Использование второго оттека утфеля I кристаллизации на последние подкачки позволяет уменьшить его возврат на II кристаллизацию, а также регулировать, при необходимости, чистоту увариваемого утфеля.

Пример. Предварительно готовят клеровку сахара II кристаллизации путем его растворения в центрифугах сиропом температурой 85°С с доведением в ней содержания сухих веществ до 67,5%. Затем в вакуум-аппарат набирают сироп в смеси с клеровкой сахара II кристаллизации, содержащей 67,5% сухих веществ до полного закрытия поверхности паровой камеры и сгущают до состояния насыщения. После этого заводят центры кристаллизации путем ввода кристаллов сахара размером 0,165 мм. Одновременно с заводкой центров кристаллизации вводят моноглицерид дистиллированный в количестве 0,00075% к массе утфеля.

После этого начинают наращивать центры кристаллизации на подкачках сиропа в смеси с клеровкой сахара II кристаллизации. По окончании этого процесса наращивание кристаллов продолжают за счет ввода в аппарат сиропа в смеси с клеровкой сахара III кристаллизации, куда вводят моноглицерид дистиллированный в количестве 0,00075% к массе утфеля. Затем на последние подкачки, по мере необходимости, в утфель подают второй оттек утфеля I кристаллизации и сгущают его до 92,75% сухих веществ. Готовый утфель выгружают в приемную утфелемешалку и центрифугируют с разделением на кристаллический белый сахар, первый и второй оттеки.

В ходе исследований анализируют чистоту утфеля I кристаллизации (Ч_утфI, %), содержание в нем сухих веществ (CB_утфI, %), содержание кристаллов в утфеле (К, %), время уваривания утфеля, физико-химические показатели качества кристаллического белого сахара: цветность (Цв_сах,усл.ед.), мутность растворов сахара, содержание редуцирующих веществ (РВ, %), содержание золы (Зол, %); гранулометрический состав сахара: средний размер кристаллов сахара (Ср, мм), коэффициент неоднородности (К_н, %), содержание сросшихся кристаллов (Q, %).

Результаты получения утфеля I кристаллизации по предлагаемому способу:

- технологические показатели: Ч_утфI=92,2%; СВ_утфI=92,75%; К=52,7%; τ=168 мин;

- физико-химические показатели кристаллического белого сахара: Цв_сах=0,65 усл.ед.; М_сах=22 физ.ед.; Рв=0,03%; Зол=0,022%;

- гранулометрические показатели: Ср=0,72 мм; К_н=24,2%; Q=34,6%.

Параллельно осуществляют уваривание утфеля по известному способу (прототип).

В вакуум-аппарат набирают смесь сиропа с клеровкой сахаров II и III кристаллизаций. Предварительно в процессе их набора вводят пеногаситель ПГ-3 в виде порошка в количестве 0,0016% к массе вводимой смеси сиропа с клеровкой, сгущают при температуре 77°C до коэффициента пересыщения 1,08. Затем снижают температуру до 70°C и осуществляют заводку центров кристаллизации путем их самопроизвольного образования в сахарном растворе. Предварительно перед самопроизвольным образованием кристаллов в смесь сиропа с клеровкой сахаров II и III кристаллизации добавляют моноглицерид дистиллированный в виде расплава в количестве 0,0016% к массе этой смеси.

Утфель сгущают до 92,5% сухих веществ, затем выгружают в приемную утфелемешалку и разделяют в центрифугах с получением кристаллического белого сахара, первого и второго оттеков.

Результаты получения утфеля по известному способу:

- технологические показатели: Ч_утфI=92,21%; CB_утфI=92,5%; К=49,3%; τ=185 мин;

- физико-химические показатели: Цв_сах=0,65 усл.ед.; M_cax=29,5 физ.ед.; РВ=0,042%; Зол=0,027%;

- гранулометрические показатели: Ср=0,68 мм; К_н=30,5%; Q=49,3%.

Таким образом, из приведенных данных видно, что предложенный способ обеспечивает увеличение выхода кристаллического белого сахара по сравнению с известным на 3,4% к массе утфеля. При этом улучшаются не только качественные показатели сахара, но и сокращается длительность процесса уваривания утфеля.