Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ УТФЕЛЯ ПЕРВОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ САХАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Изобретение относится к сахарной промышленности, а именно к разделению утфеля первой кристаллизации в поле действия центробежных сил.

Известен способ разделения утфеля первой кристаллизации, включающий уваривание его в вакуум-аппарате с доведением температуры перед спуском в утфелемешалку до 70-73°С, перемешивание перед центрифугированием с понижением температуры до 64-67°С, загрузку в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия до достижения заданной толщины слоя, отделение первого оттека от кристаллов, промывание последних промывной водой, нагретой до 70-90°С, с отделением второго оттека и подсушиванием кристаллов сахара до влажности 0,8-1,5% к массе сахара перед выгрузкой из центрифуги (Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. - М.: Агропромиздат, 1986. - 431 с (С.297-307)).

Недостатком этого способа является то, что в нем не зафиксированы требования к началу промывания кристаллов сахара. Центрифугирование утфеля осуществляется при температуре не соответствующей минимальной вязкости. Причем для промывания кристаллов используется только вода, что связано с растворением значительного количества кристаллического белого сахара.

Наиболее близким к предлагаемому является способ разделения утфеля первой кристаллизации в центрифугах периодического действия, включающий в себя доведение утфеля первой кристаллизации перед спуском до температуры 74-78°С, с таким расчетом, чтобы при его центрифугировании температура составила 68-72°С. Утфель загружают в ротор фильтрующей центрифуги до достижения заданной толщины слоя на фильтрующей поверхности ротора (около 150 мм). Вначале отделяют первый оттек от кристаллов сахара, после чего их начинают промывать нагретой до 80-95°С водой. При этом промывание кристаллов сахара начинают через 15-25 с после загрузки утфеля в центрифугу. Перед выгрузкой кристаллического белого сахара из ротора центрифуги его подсушивают в поле действия центробежных сил до влажности 0,8-1,5% и при помощи вибротранспортера направляют в сушильное отделение (RU 2154107, C13F 1/08. Опубл. 10.08.2000. - Бюл. №22).

Недостатком способа является отсутствие требований к предварительной подготовке утфеля к центрифугированию, условиям начала промывания кристаллов сахара, а также использование только горячей воды для удаления с поверхности кристаллов пленки оттека.

Достигаемым техническим результатом заявленного способа является увеличение выхода сахара из центрифуги и улучшение его качественных показателей.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе разделения утфеля первой кристаллизации, предусматривающем загрузку утфеля в ротор центрифуги периодического действия до достижения заданной толщины слоя, отделение первого оттека от кристаллов сахара, промывание их с отделением второго оттека и подсушивание кристаллов сахара перед выгрузкой из ротора до 0,8-1,5% к его массе. При этом загружаемый утфель предварительно раскачивают сиропом, содержащим перекись водорода в количестве 0,003-0,009% к массе сахара, до содержания в нем 91,7-92,7% сухих веществ и выдерживают при этом температуру 68-72°С для обеспечения его минимальной вязкости, промывание кристаллов начинают после отделения из них 95-98% первого оттека, причем эту операцию проводят в две ступени - сначала сахарсодержащим раствором концентрацией 60-75% сухих веществ и температурой 70-80°С, в количестве 2,0-3,5% к массе утфеля, а затем промывной водой температурой 80-95°С в количестве 0,5-1,5% к массе утфеля.

Способ разделения утфеля первой кристаллизации заключается в следующем.

Сваренный в вакуум-аппарате утфель первой кристаллизации спускают в приемную утфелемешалку, где предварительно раскачивают сиропом, содержащим перекись водорода в количестве 0,003-0,009% к массе сахара, до содержания в нем 91,7-92,7% сухих веществ. Раскачивание утфеля в этом диапазоне сухих веществ позволяет обеспечить необходимую подвижность при загрузке и разделении утфеля в центрифуге. При содержании сухих веществ менее 91,7% уменьшается выход сахара из центрифуги, а при содержании сухих веществ более 92,7% ухудшаются условия его разделения и качественные показатели кристаллического белого сахара.

Использование перекиси водорода позволяет более полно удалять несахара с поверхности кристаллов. Перекись водорода является нетоксичным реагентом и не оказывает вредного воздействия на экологическое состояние сахара. При этом данному реагенту свойственны высокие отбеливающие свойства. Кроме того, кристаллы сахара после их обработки перекисью водорода лучше сохраняются в процессе последующего хранения. Подтверждением этих результатов являются исследования зарубежных ученых (I.D.Mane, S.P.Pachpute, S.P.Phadnis. Effects of hydrogen peroxine traitment on cane syrup. / Intemation Sugar Journal. - 1998. - Vol.100. - №1193. - Р.210-212).

Количество добавляемой перекиси водорода в сироп установлено экспериментальным путем и является оптимальным. При содержании перекиси водорода менее 0,003% не достигается требуемого эффекта по удалению несахаров с поверхности кристаллов сахара, а при превышении 0,09% результаты очистки практически не меняются.

Кроме того, перед подачей утфеля в ротор центрифуги его температуру выдерживают в диапазоне 68-72°С. Этот интервал температур обеспечивает минимальную вязкость утфеля, а значит создает условия для улучшения его разделения в центрифугах: уменьшается растворение кристаллов сахара и масса образуемых оттеков. Для условий, когда температура утфеля менее 68°С или более 72°С достижение технического результата ухудшается. Утфель загружают в ротор центрифуги до достижения заданной толщины слоя утфеля (около 150 мм).

Промывание кристаллов сахара по предлагаемому способу начинают после отделения из их порового пространства 95-98% первого оттека. При отделении менее 95% первого оттека возрастает расход промывного агента и количество растворяемого сахара, а в случае превышения 98% возникает риск прохождения через поровое пространство воздуха с подсушкой пленки на кристаллах сахара, что также связано с дополнительным растворением сахара в роторе центрифуги и ухудшением его качественных показателей.

Процесс промывания кристаллов проводят в две ступени - сначала сахарсодержащим раствором концентрацией 60-75% сухих веществ и температурой 70-80°С в количестве 2,0-3,5% к массе утфеля, а затем промывной водой температурой 80-95°С в количестве 0,5-1,5% к массе утфеля. Эти условия были установлены экспериментальным путем, включая требования к промывным агентам. В качестве промывающего сахарсодержащего раствора можно использовать сироп с выпарной установки, разбавленный второй оттек утфеля первой кристаллизации, клеровку сахаров последних кристаллизаций. При промывании кристаллов сахара нагретым сахарсодержащим раствором снижается вязкость пленки межкристального раствора на кристаллах сахара, что способствует ее более полному отделению, а значит и снижению расхода промывной воды (Современные технологии и оборудование свеклосахарного производства. В 2-х частях. Часть 2. / В.О.Штангеев, В.Т.Кобер, Л.Г.Белостоцкий и др. / Под ред. В.О.Штангеева. - К.:"Цукор Украiни", 2004. - 320 с. (С.269)).

Температурные требования к промывающим агентам (сахарсодержащий раствор, промывная вода) обусловлены их последовательностью подачи и установленным при этом количеством, что обеспечивает минимум растворения кристаллов сахара. Содержание сухих веществ в сахарсодержащем растворе вызвано тем, что при снижении их менее 60% возникает проблема растворения сахара, а при превышении 75% усложняются условия обеспечения качественных показателей кристаллического белого сахара. При температуре менее 80°С ухудшаются условия самоиспарения с конденсацией промывной воды, а значит возрастает ее расход и возможно ухудшение качества сахара. При температуре воды более 95°С увеличивается растворимость сахара и снижается его выход.

Количество сахарсодержащего раствора в диапазоне 2,0-3,5% к массе утфеля также обусловлено оптимальным выходом сахара из центрифуги и его качественными показателями. При запредельных значениях по количеству сахарсодержащего раствора и промывной воды достижение технического результата усложняется.

Пример. Утфель первой кристаллизации чистотой 91,6%, содержащий 92,7% сухих веществ, спускают из вакуум-аппарата в приемную утфелемешалку, где его раскачивают сиропом, содержащим перекись водорода в количестве 0,006% к массе сахара, до концентрации в нем 92,1% сухих веществ и выдерживают его температуру перед разделением в центрифугах 70°С.

Разделение утфеля осуществляют в центрифугах периодического действия марки ФПН-1251Т с разовой загрузкой 700 кг. Утфель подают в ротор центрифуги при частоте его вращения 230 мин^-1 до формирования слоя на фильтрующей поверхности ротора толщиной 150 мм. Отделяют первый оттек в момент разгона ротора с 230 до 1000 мин^-1. Промывание кристаллов начинают после отделения из их порового пространства 96,5% первого оттека. Причем эту операцию проводят в две ступени - сначала сахарсодержащим раствором концентрацией 68% сухих веществ и температурой 75°С в количестве 2,5% к массе утфеля, а затем промывной водой температурой 85°С в количестве 0,75% к массе утфеля.

Затем кристаллы белого сахара подсушивают в поле действия центробежных сил до влажности 1,0% к их массе перед выгрузкой из центрифуг.

В ходе исследований анализируют чистоту утфеля первой кристаллизации (Ч_утфI, %), содержание в утфеле сухих веществ (СВ_утфI, %) и кристаллов сахара (К, %), а также физико-химические показатели качества кристаллического белого сахара: цветность (Ц_сах, усл.ед.), мутность (М_сах, физ.ед.) редуцирующих веществ (РВ, %), зола (Зол, %) и гранулометрические показатели: средний размер кристаллов (Ср, мм), коэффициент неоднородности (К_н, %).

Утфель, сваренный по предлагаемому способу, имеет следующие показатели:

- технологические: Ч_утфI=91,75%; СВ=92,1%; К=48,95%

- физико-химические: Ц_сах=0,70 усл.ед.; М=16 физ.ед.; РВ=0,027%; Зол=0,02%

- гранулометрические: С_р=0,72 мм; К_н=24,2%

Для сравнения осуществляют способ разделения утфеля первой кристаллизации по известному способу. Для этого утфель первой кристаллизации уваривают в вакуум-аппарате по известной технологии и спускает при температуре 70°С в утфелемешалку, где он охлаждается до 68°С и имеет содержание сухих веществ 92,5%, затем его загружают в ротор центрифуги периодического действия при частоте вращения 230 мин^-1 до достижения толщины на фильтрующей поверхности 150 мм. Отделяют первый оттек при возрастании частоты вращения ротора с 230 до 1000 мин^-1. Через 20 с после загрузки утфеля в ротор центрифуги кристаллы сахара промывают нагретой до 88°С промывной водой из расчета 2,5% к массе утфеля, а затем их подсушивают до влажности 1,0% к массе сахара перед выгрузкой из центрифуги.

Утфель, сваренный по известному способу, имеет следующие показатели:

- технологические: Ч_утфI=91.80%; СВ=92,5%; К=46,20%

- физико-химические: Ц_сах=0,80 усл.ед.; М=26 физ.ед.; РВ=0,039%; Зол=0,032%

- гранулометрические: С_р=0,56 мм; К_н=28,3%

Таким образом, из приведенных данных видно, что предлагаемый способ по сравнению с известным обеспечивает повышение выхода кристаллического белого сахара из центрифуги 2,75%. Причем сахар по предлагаемому способу имеет более лучшие физико-химические и гранулометрические показатели.