Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИНТЕНСИФИКАЦИИ УВАРИВАНИЯ УТФЕЛЯ ПЕРВОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к производству кристаллического белого сахара и может быть использовано при уваривании утфеля первой кристаллизации в сахарном производстве.

Известен способ получения утфеля первой кристаллизации, включающий сгущение смеси сиропа с клеровкой до достижения коэффициента пересыщения 1,25-1,30 в вакуум-аппарате, заводку кристаллов путем введения в сгущенный раствор затравки в виде тонкоизмельченной сахарной пудры, наращивание кристаллов затравки на подкачках смеси сиропа с клеровкой в вакуум-аппарате при регулировании величины коэффициента пересыщения по мере роста кристаллов от 1,08-1,12 до 1,12-1,15, сгущение кристаллической массы утфеля до содержания в нем 92,0-92,5% сухих веществ, выгрузку готового утфеля из вакуум-аппарата в приемную мешалку. При спуске в нее утфеля происходит снижение его температуры в диапазоне 5-6°С, и для ее восстановления утфель орошают водой температурой 75°С. При этих условиях имеет место снижение коэффициента пересыщения утфеля до 1,03-1,06. После этого готовый утфель первой кристаллизации направляют в центрифуги, где его разделяют в поле действия центробежных сил с получением кристаллического белого сахара, первого и второго оттеков [Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. - М.: Агропромиздат, 1986. - С. 293-298].

Недостатком данного способа является недостаточно полное истощение межкристального раствора утфеля первой кристаллизации на основных этапах, улучшение заводки центров кристаллизации, их наращивание и доведение до готовности, что может отрицательно отразиться на выходе сахара и требует больше времени на процессе уваривания утфеля в вакуум-аппарате и в целом ухудшает эффективность работы продуктового отделения. Помимо этого, отсутствие строгих требований к процессу разделения утфеля в центрифугах также приводит к снижению выхода сахара из центрифуги и может привести к ухудшению его физико-химических показателей качества. Кроме того, возможно увеличение расходов на последующую переработку образуемых при этом оттеков.

Наиболее близким является способ получения утфеля первой кристаллизации, предусматривающий сгущение смеси сиропа с клеровкой, заводку кристаллов, их наращивание путем подкачки смеси сиропа с клеровкой в вакуум-аппарат, а затем второго оттека утфеля первой кристаллизации, сгущение утфеля до готовности, выгрузку из вакуум-аппарата в приемную утфелемешалку, выдерживание в ней с раскачиванием его первым оттеком до требуемого содержания сухих веществ и температуры, центрифугирование в фильтрующей центрифуге периодического действия с получением кристаллического белого сахара, первого и второго оттеков.

В качестве центров кристаллизации используют маточный утфель с размерами кристаллов 0,160-0,180 мм, при этом наращивание их ведут при регулировании коэффициента пересыщения в диапазоне 1,08-1,15 и температуры - 74-76°С, затем утфель сгущают до 93,5-94,5% сухих веществ и перед спуском из вакуум-аппарата раскачивают вторым оттеком, содержащим 76,0-80,0% сухих веществ до 92,0-92,5% сухих веществ температурой 76-78°С. После спуска утфеля в приемную утфелемешалку его дораскачивают первым оттеком до 91,5-92,0% сухих веществ и перед центрифугированием доводят температуру утфеля до 68-72°С. Непосредственно процесс центрифугирования проводят в две стадии - сначала вторым оттеком утфеля первой кристаллизации, разбавленным оттеком до 65-70% сухих веществ из расчета 2,0-3,0% к массе утфеля, а затем промывной водой температурой 80-90°С из расчета 0,8-1,2% к массе утфеля [RU 2655209 С1, С13В 30/02. Способ получения утфеля первой кристаллизации / А.А. Славянский, Н.Н. Лебедева, А.Ю. Черемисина и др. - Опубл. 24.05.2018. Бюл. № 15].

Недостатком этого способа является недостаточно полное истощение межкристального раствора, что обусловлено проведением его основных технологических операций, как в процессе уваривания, так и при его разделении в поле действия центробежных сил. Все это ухудшает условия повышения выхода кристаллов сахара в процессе центрифугирования утфеля и требует больше времени на его разделение в центрифуге.

Технический результат изобретения заключается в достижении более высокого выхода кристаллов сахара из центрифуг при одновременном сокращении времени на процессы уваривания и его разделение в центрифугах.

Этот результат достигается тем, что в предлагаемом способе получения кристаллического белого сахара, предусматривающем сгущение смеси сиропа с клеровкой Сахаров второй и третьей кристаллизации, заводку кристаллов, их наращивание, сгущение утфеля до готовности, центрифугирование с получением кристаллического белого сахара, первого и второго оттеков, после набора смеси сиропа с клеровкой в вакуум-аппарат, процесс ее сгущения интенсифицируют путем введения в него водяного пара извне из отдельного паросборника в кипящий утфель температурой 105-110°С до заводки центров кристаллизации, в качестве которых используют сахарную пудру фракционированную до размеров кристаллов в диапазоне 0,150-0,180 мм, заведенные центры кристаллизации закрепляют подкачками сиропа с клеровкой концентрацией 65-72% сухих веществ при температуре 74-76°С и затем наращивают с использованием для обогрева паровой камеры греющего пара температурой 105-110°С, причем по завершению подкачек сиропа с клеровкой снижают пересыщение утфеля до 1,10-1,12 путем ввода фильтрованного сока II сатурации и дальнейшее уваривание утфеля ведут на подкачках оттеков с учетом их качества, окончательное сгущение утфеля проводят при температуре 72-74°С до содержания в нем 93,0-93,5% сухих веществ и перед спуском из вакуум-аппарата раскачивают его первым оттеком до 91,5-92,0% сухих веществ, процесс центрифугирования проводят в фильтрующей центрифуге периодического действия с выдерживанием в ней условий насыщенности воздуха влагой, для чего пар температурой 130-140°С подается в пространство внутри ротора центрифуги в количестве необходимом для повышения температуры в этом объеме до температуры утфеля, в течение времени активного центрифугирования, разность между чистотой второго и первого оттеков утфеля первой кристаллизации выдерживается при этом в диапазоне 5,0-7,0%, промывание кристаллов сахара начинают после отделения 85-90% первого оттека, а расход промывной воды составляет 1,8-2,2% к массе утфеля при температуре 85-90°С.

Способ осуществляется следующим образом

Подготовка утфеля ведется по типовой технологии. Из отдельного паросборника в кипящий сироп подают водяной пар температурой 105-110°С. Введенный извне водяной пар на первой стадии уваривания утфеля повышает интенсивность выпаривания воды из сиропа и уменьшает время заводки центров кристаллизации. При запредельных значениях диапазона температур ухудшается достижение технического результата. При температуре ниже 105°С увеличивается время сгущения сиропа, а при температуре выше 110°С возрастают потери сахарозы.

При коэффициенте пересыщения 1,25-1,3 заводят центры кристаллизации, в качестве которых используют сахарную пудру, фракционированную до размеров кристаллов в диапазоне 0,150-0,180 мм. Требования к диапазону размеров кристаллов сахарной пудры установлены экспериментальным путем. При их размере менее 0,150 мм увеличивается вероятность образования конгломератов кристаллов, а при размере более 0,180 мм снижается скорость роста кристаллов.

В вакуум-аппарате марки ВА2-В-60 закрепляют центры кристаллизации, подкачивая сироп с клеровкой концентрацией 65-72% сухих веществ при температуре 74-76°С и наращивают с использованием для обогрева паровой камеры греющего пара температурой 105-110°С. При температуре ниже 105°С увеличиваются затраты времени на уваривание утфеля, а при температуре выше 110°С увеличивается вязкость утфеля.

По завершению подкачек сиропа с клеровкой в утфель вводят фильтрованный сок II сатурации, снижая степень пересыщения утфеля до 1,10-1,12 (метастабильная зона) и дальнейшее уваривание утфеля ведут на подкачках оттеков с учетом их качества.

После этого утфель уваривают до содержания в нем 93,0-93,5% сухих веществ при температуре 72-74°С. Это необходимо для более глубокого обессахаривания межкристального раствора утфеля. При этом повышается вязкость утфеля и уменьшается скорость роста его кристаллов. Интервал сухих веществ утфеля в диапазон 93,0-93,5% установлен экспериментальным путем, и при его запредельных значениях не обеспечивается высокий выход сахара требуемого качества. При этом ухудшаются условия его подготовки к спуску из вакуум-аппарата. Для снижения вязкости и повышения подвижности утфеля в момент его спуска из вакуум-аппарата предусматривается возможность ввода в него первого оттека утфеля первой кристаллизации до 91,5-92,0% сухих веществ. При запредельных значениях, т.е. менее 91,5% или более 92,0% сухих веществ, затрудняется проведение процесса центрифугирования.

Процесс центрифугирования проводят в фильтрующей центрифуге периодического действия марки ФПН-1251Т-01. Пар температурой 130-140°С подается в пространство внутри ротора центрифуги с созданием в ней условий насыщенности воздуха влагой в количестве необходимом для повышения температуры в этом объеме до температуры утфеля, в течение времени активного центрифугирования.

Разность между чистотой второго и первого оттеков утфеля первой кристаллизации выдерживается в диапазоне 5,0-7,0%.

Промывание кристаллов сахара начинают после отделения 85-90% первого оттека, а расход промывной воды составляет 1,8-2,2% к массе утфеля при температуре 80-90°С.

Пример

Подготовка утфеля к увариванию ведется по типовой технологии. После набора смеси сиропа с клеровкой в вакуум-аппарате процесс ее сгущения интенсифицируют путем введения в него водяного пара извне из отдельного паросборника в кипящий утфель температурой 105°С до заводки центров кристаллизации. В качестве центров кристаллизации используют сахарную пудру фракционированную до размеров кристаллов 0,150 мм. Заведенные центры кристаллизации, закрепляют подкачками сиропа с клеровкой концентрацией 65% сухих веществ при температуре 74°С и затем наращивают с использованием для обогрева паровой камеры греющего пара температурой 110°С. Причем по завершении подкачек сиропа с клеровкой снижают пересыщение утфеля до 1,10 путем ввода фильтрованного сока II сатурации и дальнейшее уваривание утфеля ведут на подкачках оттеков с учетом их качества. Окончательное сгущение утфеля ведут при температуре 74°С до содержания в нем 93,5% сухих веществ и перед спуском из вакуум-аппарата раскачивают его первым оттеком до 92,0% сухих веществ. Процесс центрифугирования проводят в фильтрующей центрифуге периодического действия с созданием в ней условий насыщенности воздуха влагой, для чего пар температурой 130°С подается в пространство внутри ротора центрифуги в количестве необходимом для повышения температуры в этом объеме до температуры утфеля, в течение времени активного центрифугирования. Разность между чистотой второго и первого оттеков утфеля первой кристаллизации выдерживается в диапазоне 5,0%. Промывание кристаллов сахара начинают после отделения 85% первого оттека, а расход промывной воды составляет 1,8% к массе утфеля при температуре 80°С.

Параллельно осуществляют производство кристаллического белого сахара по известному способу (прототипу).

Предварительно готовится маточный утфель в отдельном охлаждающем кристаллизаторе по известной технологии с размером кристаллов 0,140 мм. После этого в вакуум-аппарате создают остаточное давление 0,06-0,07 МПа.

Затем, открывая основной воздушный вентиль, снижают остаточное давление до 0,017 МПа. Одновременно с открытием вентиля предварительного разрежения в аппарат начинают подавать сироп с клеровкой и маточным утфелем. Как только аппарат заполнился на 1/3 высоты паровой камеры, начинают ее прогревать, вводя в нее греющий пар. В тот момент, когда вся площадь поверхности паровой камеры будет закрыта вводимой в вакуум-аппарат кристаллической массой, паровой вентиль греющего пара открывается полностью, и при остаточном давлении около 0,017 МПа начинают проводить процесс выпаривания воды из утфельной массы.

Причем наращивание кристаллов маточного утфеля ведут при регулировании коэффициента пересыщения около 0,12 и температуре 74°С и затем сгущают до содержания в утфеле первой кристаллизации 94,0% сухих веществ.

После завершения процесса уваривание утфеля, перед спуском из вакуум-аппарата, его раскачивают вторым оттеком этого утфеля, содержащим 78% сухих веществ и температуру 77°С до 92,25% сухих веществ. Затем, после спуска утфеля в приемную утфелемешалку раскачивают первым оттеком до 91,75% сухих веществ и перед центрифугированием снижают температуру утфеля до 70°С. Процесс центрифугирования утфеля проводят в центрифугах типа ФПН - 1251Т в две стадии - сначала вторым оттеком утфеля первой кристаллизации, разбавленным до 67,5% сухих веществ из расчета 2,5% к массе утфеля, и затем промывной водой температурой 85°С из расчета 1,0% к массе утфеля.

Для сопоставления предлагаемого способа с известным определяют основные технологические показатели: чистоту утфеля первой кристаллизации в вакуум-аппарате (Ч_утфI, %); содержание в нем сухих веществ (СВ_утфI, %); выход кристаллов сахара из центрифуги (К, % к массе утфеля); физико-химические показатели качества кристаллического белого сахара: цветность (Цв_сах., ед. опт. пл.), содержание редуцирующих веществ (РВ,%), содержание золы (Зол.,%), гранулометрический показатели кристаллического белого сахара: средний размер кристаллов (Ср, мм), коэффициент неоднородности (К_н, %).

Сравнительные результаты предлагаемого и известного способа получения сахара представлены в таблице:

Таким образом, из приведенных в примере данных видно, что предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет повысить выход сахара на 1,1% к массе утфеля. Причем получаемый при этом сахар имеет более высокие показатели качества.