СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО БЕЛОГО САХАРА
CRYSTALLINE WHITE SUGAR PRODUCTION METHOD

Изобретение относится к производству кристаллического белого сахара при работе продуктового отделения по схеме в три кристаллизации.
Известен способ получения сахара, предусматривающий уваривание утфеля первой кристаллизации в вакуум-аппарате из смеси сиропа с клеровкой сахара второй и третьей кристаллизации с использованием на последние подкачки части второго оттека первой кристаллизации, уваривание утфеля второй кристаллизации из части первого и второго оттеков утфеля первой кристаллизации, а утфеля третьей кристаллизации - на кристаллической основе, которую получают, уваривая первый или смесь второго и первого оттеков утфеля первой кристаллизации в одном из вакуум-аппаратов третьей кристаллизации. После закрепления и наращивания кристаллов кристаллической основы до размеров в пределах 0,05-0,10 мм одну треть ее перетягивают в другой свободный вакуум-аппарат утфеля третьей кристаллизации с добавлением небольшого количества первого оттека утфеля первой кристаллизации, что необходимо для поддержания в ее межкристальном растворе требуемого пересыщения. Затем уваривание утфеля третьей кристаллизации на кристаллической основе проводят параллельно в двух вакуум-аппаратах до содержания в них 94-95% сухих веществ. После окончания уваривания утфеля первой, второй и третьей кристаллизации спускают из вакуум-аппаратов, подготавливают по типовой технологии к центрифугированию и разделяют в поле действия центробежных сил с отбором кристаллов сахара и соответствующих оттеков. Из "сахара второй и третьей кристаллизации готовят одну общую клеровку, которую совместно с сиропом направляют на уваривание утфеля первой кристаллизации (Славянский А.А., Сапронов А.Р., Сороковая М.А. Усовершенствованный способ уваривания утфеля последней кристаллизации.//Сахарная промышленность. - 1992. - №3. - С.4-5).
Недостатком этого способа является то, что в нем отсутствуют строгие требования к образованию зародышей кристаллов, при этом не исключается возможность образования вторичных центров кристаллизации. Все это делает его зависимым от исходного качества перерабатываемого сырья. При его ухудшении, например, при поступлении в переработку свеклы длительного хранения, значительно уменьшается возможность обеспечить требуемый выход и качество кристаллического белого сахара.
Ближайшим техническим решением к предлагаемому является способ получение сахара, предусматривающий уваривание утфелей первой, второй кристаллизации и утфеля третьей кристаллизации на кристаллической основе в двух аппаратах. Утфели центрифугируют с отбором кристаллов сахара и оттеков.
Из сахара второй и третьей кристаллизации раздельно готовят две клеровки. Клеровку сахара второй кристаллизации направляют на уваривание утфеля первой кристаллизации. Клеровку сахара третьей кристаллизации делят на две части. Часть, составляющую 60-80% от общего количества, направляют на уваривание утфеля второй кристаллизации. Другую часть используют для приготовления кристаллической основы утфеля третьей кристаллизации с содержанием сухих веществ 88-90% (RU №2177037, C13F 1/02. - Опубл. 20.12.2001. - Бюл. №35).
Недостатком этого способа, как и аналога, является то, что в нем не оговариваются требования к формированию центров кристаллизации на первой, второй и третьей кристаллизации. Отсутствуют также необходимые условия по улучшению качества исходных продуктов для заводки в них центров кристаллизации. Поэтому при переработке сырья длительного хранения практически очень сложно обеспечить качество и необходимый выход кристаллического белого сахара.
Технический результат изобретения заключается в повышении выхода и качества кристаллического белого сахара за счет регулирования чистоты утфелей путем улучшения условий формирования центров кристаллизации, регулирования чистоты утфелей перераспределением клеровок, улучшения их качества и более глубокого истощения мелассы.
Этот результат достигается тем, что в предложенном способе получения сахара, предусматривающем уваривание утфеля первой, второй кристаллизации и утфеля третьей кристаллизации на кристаллической основе в двух вакуум-аппаратах, центрифугирование с отбором кристаллов сахара и оттеков, направляемых на уваривание утфелей, приготовление из сахара второй и третьей кристаллизации раздельно двух клеровок, клеровку сахара второй кристаллизации получают путем растворения сахара сиропом температурой 80-90°С в центрифугах до концентрации 70-76% сухих веществ с последующей обработкой в кавитаторе при скорости пропускания 10-15 м/с. Причем для заводки кристаллов при уваривании утфеля первой кристаллизации используют маточный утфель с размерами кристаллов 0,120-0,160 мм, при этом маточный утфель для утфеля первой кристаллизации приготавливают на основе клеровки сахара второй кристаллизации и уваривают до 92,5% сухих веществ на смеси сиропа с клеровкой. Маточный утфель для утфеля второй кристаллизации уваривают до 94,0%, а кристаллическую основу для утфеля третьей кристаллизации готовят на клеровке сахара третьей кристаллизации и затем уваривают до 94,5% сухих веществ. Далее утфель первой кристаллизации центрифугируют с разделением на кристаллический белый сахар и оттеки.
Способ осуществляется следующим образом.
Предварительно получают клеровку сахара второй кристаллизации путем растворения сахара этой кристаллизации сиропом температурой 80-90°С в центрифугах до концентрации 70-76% сухих веществ с последующей обработкой ее в кавитаторе при скорости пропускания 10-15 м/с.
Применение сиропа для растворения сахара II кристаллизации позволяет ускорить этот процесс, а значит снизить не только тепловые потери, но и разложение сахарозы, что особенно важно при ухудшении качества перерабатываемого сырья.
При температуре сиропа ниже 80°С требуется больше времени на растворение сахара второй кристаллизации в центрифугах, а при температуре более 90°С возрастают термические потери сахарозы. Выдерживание концентрации клеровки в диапазоне 70-76% сухих веществ обусловлено тем, что это позволяет проводить последующее уваривание утфеля первой кристаллизации в оптимальных условиях. При содержании сухих веществ в клеровке менее 70% повышаются тепловые потери и длительность процесса уваривания утфеля, что связано с дополнительными потерями сахарозы. В этом случае, когда содержание сухих веществ в клеровке превышает 76%, усложняется процесс уваривания утфеля как при образовании центров кристаллизации, так и при их наращивании. Это в первую очередь связано с возможностью образования вторичных центров кристаллизации.
Необходимость последующей обработки клеровки с использованием кавитационных технологий обусловлена более полным растворением сахара второй кристаллизации. Это позволяет значительно снизить риск образования вторичных центров кристаллизации. При этом оптимальные условия кавитационной обработки клеровки достигаются при скорости ее пропускания 10-15 м/с. При этой скорости подачи сиропа поток закручивается и за лопастями СК-крыльчатки образуются суперкаверны, хвостовая пульсирующая часть которых генерирует кавитационные пузырьки. При схлопывании этих пузырьков в условиях разрежения-сжатия среды образуются сверхскоростные кумулятивные струйки, которые воздействуют на микрокристаллы сахара или на их фазовые образования и разрушают до полного растворения (Немчин А.Ф. Опыт применения суперкаветирующих аппаратов в сахарной промышленности ЦНИИТЭИ Пищепром. Пищевая промышленность. Серия 23. Сахарная промышленность. Обзорная информация. Выпуск 1. -М., 1986. - С.1-24).
Пропускание сиропа со скоростью менее 10 м/с не позволяет в полной мере обеспечить оптимальные условия его кавитационной обработки, а при скорости более 15 м/с усиливается пенообразование, что ухудшает технологические условия его использования. При этом возрастают удельные затраты энергии на образование кавитационных пузырьков.
После этого осуществляют заводку кристаллов при уваривании утфеля первой, второй кристаллизации и кристаллической основы утфеля третьей кристаллизации с использованием маточного утфеля имеющего размеры кристаллов 0,120-0,160 мм.
Выдерживание размеров кристаллов в диапазоне 0,120-0,160 мм позволяет с одной стороны уменьшить риск срастания кристаллов, а значит улучшить условия уваривания утфеля, а с другой стороны улучшить качественные показатели сахара. При превышении размеров кристаллов более 0,160 мм усложняются условия их формирования при охлаждении.
Маточный утфель готовят в отдельном кристаллизаторе с использованием охлаждения по известной технологии (Современные технологии и оборудование свеклосахарного производства. В 2-х частях. Ч.2./В.О.Штангеев, В.Т.Кобер, Л.Г.Белостоцкий и др. Под ред. В.О.Штангеева. - К.: "Цукор Украiни", 2004. - C.114-115(320 с)).
При этом маточном утфель для утфеля первой кристаллизации приготовляют на основе клеровки сахара второй кристаллизации и уваривают до готовности на смеси сиропа с клеровкой, маточный утфель для утфеля второй кристаллизации и кристаллической основы. Такая технология приготовления маточного утфеля обеспечивает его высокие качественные показатели, ускоряет процесс уваривания утфеля в целом, обеспечивает минимальные потери сахарозы.
После этого утфель третьей кристаллизации уваривают до готовности. Такая технология уваривания обеспечивает оптимальные условия для достижения технического результата изобретения.
утфI
утфI
В ходе исследований анализируют чистоту утфеля первой кристаллизации (Ч, %), содержание в нем сухих веществ (СВ,%), содержание кристаллов в утфеле (К, %), время уваривания утфеля (τ, ч), содержание сросшихся кристаллов сахара (Q, %), физико-химические показатели качества кристаллического белого сахара: цветность (Цв, усл.ед.), мутность (М, физ.ед.), содержание редуцирующих веществ (РВ, %), содержание золы (Зол, %), гранулометрические показатели: средний размер кристаллов сахара (Ср, мм), коэффициент неоднородности (Кн, %).
Пример. Предварительно получают клеровку сахара второй кристаллизации путем растворения сахара сиропом температурой 85°С в центрифугах до концентрации 73% сухих веществ и с последующей обработкой ее в кавитаторе при скорости пропускания 12,5 м/с.
Клеровку сахара утфеля третьей кристаллизации готовят по типовой технологии в клеровочной мешалке с использованием фильтрованного сока II сатурации.
На основе клеровки сахара второй кристаллизации в отдельном охлаждающем кристаллизаторе готовят маточный утфель с размером кристаллов 0,140 мм, который набирают в вакуум-аппарат утфеля первой кристаллизации и уваривают по типовой технологии на смеси сиропа с клеровкой сахара второй кристаллизации до содержания в утфеле 92,5% сухих веществ.
На основе клеровки сахара третьей кристаллизации готовят маточный утфель для утфеля второй кристаллизации и кристаллической основы для утфеля третьей кристаллизации с размером кристаллов 0,140 мм.
После набора маточного утфеля в вакуум-аппарат второй кристаллизации его уваривание проводят на подкачках оттеков утфеля первой кристаллизации до содержания в нем 94% сухих веществ.
Утфель третьей кристаллизации уваривают на кристаллической основе с использованием для заводки кристаллов маточного утфеля, приготовленного из клеровки сахара третьей кристаллизации. Кристаллическая основа равномерно распределяется между двумя вакуум-аппаратами утфеля третьей кристаллизации.
Уваривание утфеля I кристаллизации проводят параллельно в двух вакуум-аппаратах на подкачках оттека утфеля второй кристаллизации до содержания в утфеле 92,5% сухих веществ, далее его центрифугируют с разделением на кристаллический белый сахар и оттеки.
Результаты уваривания утфеля но предлагаемому способу:
утфI
утфI
утфI
- технологические показатели: Ч=92,4%; СВ=92,5%; К=52,7%; τ=5,75 ч; Q=36,2%; Чм=58,5%;
сах
сах
- физико-химические показатели качества кристаллического белого сахара: Цв=0,70 усл.ед.; М=20,8 физ.ед.; РВ=0,031%; Зол=0,022%;
- гранулометрические показатели кристаллического белого сахара: Ср=0,80 мм; Кн=23,9%.
Параллельно осуществляют получение кристаллического белого сахара по известному способу в соответствии с которым утфель первой кристаллизации уваривают из сиропа и клеровки сахара второй кристаллизации с использованием на последние подкачки его второго оттека в количестве 30% от общей массы. Готовый утфель имеет чистоту 92,1% и 92,5% сухих веществ, его спускают из вакуум-аппарата и центрифугируют с получением кристаллического белого сахара, первого и второго оттеков.
Утфель второй кристаллизации уваривают из клеровки сахара третьей кристаллизации, которую отбирают в количестве 70% от общей ее массы и используют для заводки и закрепления центров кристаллизации, а также второго и первого оттека утфеля первой кристаллизации соответственно в количестве около 70% и 58% от их массы. Готовый утфель имеет чистоту 84,2%, содержит около 50% кристаллов. Его спускают из вакуум-аппарата и центрифугируют с получением сахара II кристаллизации, который сразу клеруют фильтрованным соком II сатурации с получением клеровки второй кристаллизации чистотой 93,14% и одного общего оттека чистотой 69,1%.
Клеровку сахара второй кристаллизации сульфитируют в смеси с сиропом и направляют на уваривание утфеля первой кристаллизации.
Утфель третьей кристаллизации уваривают на кристаллической основе в двух вакуум-аппаратах, которую готовят на клеровке сахара третьей кристаллизации чистотой 92,02%, отбираемой для этого в количестве 30% от ее общей массы, а также с использованием части оттека утфеля первой кристаллизации.
После заводки кристаллов, их наращивания до 0,10 мм и достижения сухих веществ кристаллической основы 89,2% ее перетягивают в другой свободный вакуум-аппарат третьей кристаллизации в количестве 44,5% от общей массы. В момент отбора кристаллической основы из одного в другой вакуум-аппарат в нее вводят небольшое количество первого оттека первой кристаллизации для поддержания необходимого пересыщения межкристального раствора. После этого уваривание утфеля третьей кристаллизации на кристаллической основе проводят параллельно в двух вакуум-аппаратах на подкачках оттека второй кристаллизации чистотой 69,1% до содержания 94,5% сухих веществ.
Готовый утфель имеет чистоту 76,78%, его раскачивают в вакуум-аппарате горячей водой до 91,5% сухих веществ, последовательно, через необходимый интервал времени, спускают из вакуум-аппарат, проводят кристаллизацию охлаждением по типовой технологии в кристаллизационной установке до содержания в утфеле 44,2% кристаллов и центрифугируют с получением сахара III кристаллизации и мелассы чистотой 59,1%.
Сахар третьей кристаллизации клеруют отдельно от сахара второй кристаллизации фильтрованным соком II сатурации с получением клеровки чистотой 92,02%. Полученную клеровку делят на две части: 70% ее направляют на уваривание утфеля второй кристаллизации, а 30% от ее массы используют для приготовления кристаллической основы третьей кристаллизации.
Результаты уваривания утфеля по известному способу:
утфI
утфI
утфI
- технологические показатели: Ч=91,6%; СВ=92,5%; К=47,1%; τ=6,3 ч; Q=47,6%; Чм=60,1%;
сах
сах
- физико-химические показатели качества кристаллического белого сахара: Цв=0,80 усл.ед.; М=26,2 физ.ед.; РВ=0,042%; Зол=0,030%;
- гранулометрические показатели кристаллического белого сахара: Ср=0,62 мм; Кн=27,1%.
Из представленных в примерах результатов видно, что предлагаемый способ в сравнении с известным позволяет улучшить показатели перерабатываемых продуктов, обеспечивает более глубокой истощение межкристального раствора и качество кристаллического белого сахара. При этом по предлагаемому способу время уваривания утфеля первой кристаллизации сокращается на 10%, выход кристаллического белого сахара возрастает на 0,068%, а чистота мелассы снижается на 0,6%.