СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ УТФЕЛЯ ПЕРВОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ
METHOD OF SEPARATING FIRST CRYSTALLISATION FILL MASS

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 утфеля в вакуум-аппарате по известной технологии с доведением его температуры перед спуском из него в кристаллизатор до 72-73°C, перемешивание его в кристаллизаторе в течение около 3 ч, загрузку в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия до достижения заданной толщины слоя и центрифугирование при температуре 60-70°C с отделением первого оттека от кристаллов сахара, промывание последних конденсатом с I и II корпусов выпарной установки с температурой 120-130°C, а затем паром с температурой 180-200°C, отделением второго оттека кристаллов сахара до влажности 0,5-0,8% к массе сахара перед выгрузкой из центрифуги [Технология сахара. Перевод с немецкого. Под редакцией проф. П.М. Силина. - М.: Пищепромиздат, 1958. - 480 с. (с. 312-315)].
Недостатком способа является невысокий выход кристаллического сахара из центрифуги, что обусловлено фиксированием начала промывания кристаллов сахара, центрифугированием при температуре, не соответствующей минимальной вязкости утфеля. Отсутствие фиксированного промывания кристаллов приводит к увеличению расхода промывного агента, уменьшению выхода сахара из центрифуги, а в целом к возрастанию продолжительности цикла центрифугирования утфеля в центрифугах. Разделение утфеля в центробежном силовом поле без учета его минимальной вязкости усложняет процесс отделения оттеков от кристаллов сахара с ухудшением их качественных характеристик.
Наиболее близким к предложенной технологии является способ разделения утфеля первой кристаллизации, предусматривающий загрузку утфеля в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия до заданной толщины слоя (около 150 мм), отделение первого оттека от кристаллов сахара, промывание последних горячей водой с отделением второго оттека и подсушивание кристаллов сахара перед их выгрузкой из ротора центрифуги до влажности 0,8-1,5% к их массе. Загружаемый утфель имеет температуру 68-72°С для обеспечения его минимальной вязкости, при этом промывание кристаллов сахара проводят через 15-25 с после загрузки утфеля в ротор центрифуги, причем используют для промывания воду, нагретую до 80-95°С [RU 22154107. Опубл. 10.08.2000. - Бюл. №22].
Недостатком данного способа является то, что в нем не предусмотрено четкое разделение первого и второго оттеков, не определены условия разделения утфеля повышенной вязкости, а также условия обеспечения высокого качества кристаллического сахара, что, в целом, отрицательно отражается на выходе сахара.
Достигаемым техническим результатом заявленного способа является увеличение выхода сахара из центрифуги, сокращение цикла центрифугирования утфеля и улучшение качественных показателей сахара.
Этот результат достигается в предложенном способе разделения утфеля первой кристаллизации, предусматривающем загрузку утфеля из приемной утфелемешалки в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия до достижения толщины слоя 150-200 мм на его фильтрующей поверхности с отделением первого оттека от кристаллов сахара, промывание последних с отделением второго оттека и последующим направлением этих оттеков при помощи сегрегатора в отдельные сборники.
При этом загружаемый в ротор центрифуги утфель предварительно раскачивают его первым оттеком с добавлением в него моноглицерида дистиллированного из расчета 0,04-0,06% к массе утфеля, причем раскачивание оттеком утфеля ведут до состояния пересыщения его межкристального раствора 1,02-1,06, после чего доводят температуру загружаемого в центрифугу утфеля до 68-72°С для обеспечения его минимальной вязкости, причем отделение первого оттека сопровождается вводом в ротор центрифуги насыщенного влагой воздуха температурой выше чем утфеля на 3-5°С, для чего воздух предварительно обрабатывают паром температурой 130-140°С в отдельной емкости, промывание кристаллов с отделением второго оттека начинают через 15-20 с после загрузки утфеля в ротор центрифуги водой температурой 80-90°С, при этом в ней предварительно растворяют перекись водорода из расчета 0,002-0,010% к массе сахара, расход промывной воды составляет 1,5-3,0% к массе утфеля и сегрегатор переключают на второй оттек через 10-12 с после начала подачи промывной воды на слой кристаллов сахара с направлением первого и второго оттеков в отдельные сборники.
Предложенный способ разделения утфеля первой кристаллизации заключается в следующем. Сваренный утфель первой кристаллизации перед подачей в центрифуги предварительно раскачивают его первым оттеком с добавлением в него моноглицерида дистиллированного из расчета 0,04-0,06% к массе утфеля, причем раскачивание ведут до состояния пересыщения его межкристального раствора 1,02-1,06. Эти операции позволяют придать утфелю необходимую текучесть, исключив неравномерность его послойного распределения на фильтрующей поверхности ротора. Введение в утфель моноглицерида из расчета 0,04-0,06% к массе утфеля позволяет обеспечить минимальную вязкость его межкристального раствора и тем самым обеспечить необходимые условия для его отделения из фильтрующего слоя, что позволяет снизить расход промывной воды и уменьшить растворение кристаллов сахара. При запредельных значениях по количеству вводимого моноглицерида дистиллированного, т.е. менее 0,04 или более 0,06% достижение технического результата по способу ухудшается.
Раскачивание утфеля до состояния пересыщения его межкристального раствора 1,02-1,06 позволяет исключить возможность растворения дополнительного количества кристаллов, или вероятность их повторного образования при охлаждении в роторе центрифуги.
При запредельных значениях пересыщения, т.е. менее 1,02 или более 1,06 значительно ухудшаются условия получения требуемого качества сахара и его выход.
Обеспечение высокого выхода сахара, как и его качественных показателей тесно связано с температурными параметрами центрифугируемого утфеля. Установлено, что в интервале температур 68-72°С обеспечивается минимальная вязкость утфеля, а значит более полное и быстрое отделение пленки межкристального раствора с поверхности кристаллов сахара. При температуре менее 68°С и более 72°С возрастает вязкость межкристального раствора утфеля, ухудшается его отделение от кристаллов, требуется больше времени на цикл центрифугирования утфеля, при этом ухудшаются качественные показатели сахара.
Утфель загружают в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия до достижения заданной толщины слоя утфеля 150-200 мм, причем отделение первого оттека сопровождается вводом в ротор центрифуги насыщенного влагой воздуха температурой выше чем утфеля на 3-5°С, для чего воздух предварительно обрабатывают паром температурой 130-140°С в отдельной емкости. Эти операции позволяют поднять температуру утфеля в роторе центрифуги, улучшить отделение первого оттека и его пленки с поверхности кристаллов сахара, а значит снизить расход промывной воды на эту операцию. Подобная обработка утфеля в центрифуге позволит улучшить качественные показатели кристаллического сахара и повысить его выход из центрифуги.
Увлажнение воздуха влагой с повышением его температуры на 3-5°С по сравнению с утфелем обеспечивает более полное отделение оттека с уменьшением количества его пленки на кристаллах сахара. Превышение температуры увлажненного воздуха на 3-5°С обеспечивает оптимальные условия для отделения оттека из слоя кристаллов сахара. Предельные значения по температуре, т.е. менее 3°С или выше 5°С не обеспечивает достижение технического решения способа в оптимальном режиме.
Использование для предварительной обработки воздуха пара температурой в интервале 130-140°С получено экспериментальным путем. При запредельных значениях, т.е. менее 130°С или более 140°С технический результат ухудшается. Обработка воздуха паром в отдельной емкости позволяет значительно снизить количество пара и улучшить процесс его обработки. Кроме того, такая обработка исключает возможность контакта людей с горячим паром.
После отделения первого оттека на кристаллах сахара остается его часть в виде пленки, которую удаляют путем использования промывной воды, нагретой до 80-95°С. Причем промывание начинают через 15-25 с после загрузки утфеля в центрифугу.
-1
-1
Необходимость начала промывания кристаллов через 15-25 с после загрузки утфеля в ротор центрифуги обусловлена тем, что при минимальной вязкости практически весь первый оттек отделяется за время достижения ротором 1000 мин (т.е. с 230 до 1000 мин).
-1
При хорошем гранулометрическом составе кристаллов утфеля для отделения первого оттека достаточно 15 с, а при его ухудшении время отделения первого оттека может быть 25 с, что несколько превышает время разгона ротора центрифуги до 1000 мин. Фиксирование начала промывания кристаллов в диапазоне 15-25 с позволяет обеспечить высокий выход и качественные показатели сахара при минимальном расходе промывной воды.
Использование для промывания кристаллов сахара воды температурой 80-95°С обусловлено тем, что в этом диапазоне температур обеспечивается более полное отделение пленки оттека с кристаллов сахара. При температуре менее 80°С ухудшаются условия самоиспарения и конденсации промывной воды, а значит возрастает и ее расход, а при 95°С и более возрастает растворимость сахара, что снижает его выход из центрифуг.
Необходимость предварительного растворения в воде перекиси водорода из расчета 0,002-0,010% к массе сахара обусловлена тем, что этот реагент позволяет снизить цветность сахара при разделении утфеля в центрифугах и обеспечить его более длительное хранение без существенного изменения качества. Экспериментально доказано, что при использовании перекиси водорода в интервале 0,002-0,010% к массе сахара достигаются лучшие показатели сахара. При запредельных значениях, т.е. менее 0,002% или более 0,010% к массе сахара, достижение технического результата ухудшается.
Расход промывной воды для удаления пленки с кристаллов сахара составляет 1,5-3,0% к массе утфеля и сегрегатор переключают на второй оттек через 10-12 с после начала подачи воды на слой кристаллов сахара. Получаемые при разделении утфеля оттеки направляют в отдельные сборники.
Проведенные исследования показали, что использование промывной воды из расчета 1,5% или менее недостаточно для полного удаления пленки с кристаллов сахара, а его органолептические и физико-химические показатели ухудшаются. При расходе промывной воды более 3,0% к массе утфеля возрастают потери сахара, и снижается выход сахара из центрифуги. При исключении промывания кристаллов сахара водой невозможно обеспечить качество сахара в соответствии с требованиями стандарта.
Диапазон переключения сегрегатора в пределах 10-12 с установлен экспериментальным путем. При запредельных значениях по времени менее 10 с или более 12 с наблюдается смешивание первого и второго оттеков, что не позволяет их эффективно использовать.
Направление первого и второго оттеков в отдельные сборники позволяет исключить их смешивание и обеспечить их более эффективное использование на разных стадиях уваривания утфеля первой кристаллизации.
Пример. Сваренный в вакуум-аппарате утфель перед спуском в приемную кристаллизационную установку раскачивают его первым оттеком с добавлением в него моноглицерида дистиллированного нагретого до температуры 60°С из расчета 0,05% к массе утфеля. При этом процесс раскачивания ведут до состояния пересыщения его межкристального раствора 1,04. После раскачивания утфель спускают в кристаллизационную установку, где его дораскачивают первым оттеком с моноглицеридом, дистиллированным до требуемого пересыщения. При этом температуру утфеля первой кристаллизации перед загрузкой в центрифугу доводят до 70°С для обеспечения его минимальной вязкости. После загрузки утфеля в центрифугу начинается отделение первого оттека, которое сопровождается вводом в ротор воздуха температурой выше, чем утфеля на 40°С. Подготовку воздуха осуществляют в отдельной емкости, где его обрабатывают паром температурой 135°С, после чего направляют в ротор центрифуги по отдельному воздухопроводу. Промывание кристаллов сахара с отделением второго оттека начинают через 20 с после загрузки утфеля в ротор центрифуги промывной водой температурой 90°С, причем предварительно в воде растворяют перекись водорода из расчета 0,005% к массе сахара. Расход промывной воды составляет 2,5% к массе утфеля. Сегрегатор переключают на второй оттек через 11 с после начала подачи промывной воды на слой кристаллов сахара с направлением первого и второго оттеков в отдельные сборники. Перед выгрузкой кристаллов сахара из центрифуги их доводят до влажности 1,5% и направляют в сушильное отделение.
-1
-1
Для сравнения осуществляют способ разделения утфеля первой кристаллизации по известному способу. Для этого утфель уваривают в вакуум-аппарате по известной технологии до содержания в нем 92,5% сухих веществ и спускают в приемную утфелемешалку, откуда его отбирают на центрифугирование. Утфель температурой 70°С загружают в центрифугу периодического действия типа ПФН-1251Т-01 при частоте вращения 230 мин до достижения толщины слоя утфеля 150 мм, отделяют первый оттек при возрастании частоты вращения ротора с 230 до 1000 мин. При этом промывание кристаллов сахара проводят через 20 с после загрузки утфеля в ротор центрифуги. Для промывания утфеля используют промывную воду температурой 90°С в количестве 3,0% к массе утфеля. Перед выгрузкой из центрифуги кристаллы сахара высушивают до влажности 1,5% к массе.
Способы сопоставляют и оценивают по выходу кристаллов сахара из центрифуги, цветности, мутности, содержанию золы и солей кальция, а также по времени центрифугирования и чистота первого и второго оттеков.