СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА САХАРА
SUGAR PRODUCTION METHOD

Изобретение относится к сахарной промышленности, а именно к способам организации работы продуктовых отделений заводов по схеме в три кристаллизации.
Известен способ получения сахара, включающий уваривание утфеля первой кристаллизации в вакуум-аппарате из смеси сиропа с клеровкой сахара второй и третьей кристаллизации, уваривание утфеля второго из оттеков утфеля первой кристаллизации, а утфеля третьего - из оттеков второго утфеля и второго (бурого) оттека утфеля третьей кристаллизации, их центрифугирование с получением соответствующих сахаров и оттеков [Силин П.М. Технология сахара. - М.: Пищевая промышленность, 1967. - С.412-416].
Недостатком этого способа является то, что требуемое качество продуктов можно обеспечить только при переработке сырья высокого качества. При ухудшении качества сырья, например при поступлении в переработку сахарной свеклы длительного хранения, нельзя обеспечить перераспределение продуктов кристаллизации согласно данному способу, а значит, невозможно обеспечить требуемый выход и качество сахара.
Ближайшим техническим решением к предлагаемому является способ получения сахара, предусматривающий уваривание первого и второго утфелей с предварительной заводкой в них затравочных кристаллов, а утфеля третьей кристаллизации - на его кристаллической основе в двух вакуум-аппаратах, центрифугирование утфелей с отбором сахара и оттеков, направляемых в зависимости от их качественного состава на уваривание соответствующих утфелей, раздельное приготовление клеровок из сахара второй и третьей кристаллизаций. При этом клеровку сахара второй кристаллизации направляют на уваривание утфеля первой кристаллизации, клеровку сахара третьей кристаллизации делят на две части, одну из которых, составляющую 60 - 80% от общего количества, направляют на уваривание утфеля второй кристаллизации, а другую часть используют для приготовления кристаллической основы утфеля третьей кристаллизации с содержанием сухих веществ 88-90% [RU №2177037, 20.12.2001, C13F 1/02].
Недостатком этого способа является то, что при переработке утфелей повышенной вязкости на их кристаллах остается значительное количество межкристального раствора, что отрицательно сказывается на выходе и качестве сахара-песка.
Технический результат изобретения заключается в повышении выхода и качества сахара за счет введения в цикл центрифугирования утфеля промывания кристаллов сахара второй и третьей кристаллизации в роторе конических центрифуг непрерывного действия и улучшения за счет этого качества клеровок этих сахаров и условий уваривания утфеля первой кристаллизации.
Этот результат достигается тем, что в предложенном способе производства сахара, предусматривающем уваривание утфелей первой, второй и третьей кристаллизаций в вакуум-аппаратах, центрифугирование утфелей с отбором кристаллов сахара и оттеков, направляемых на уваривание утфелей и клерование сахара второй и третьей кристаллизаций. При этом кристаллы сахара второй и третьей кристаллизации промывают разбавленным до 60-74% СВ первым оттеком утфеля первой кристаллизации с температурой 50-65°С в количестве 2-8 л/мин, при этом промытые кристаллы сахара третьей кристаллизации клеруют деаммонизированным конденсатом с температурой 60-80°С до содержания в клеровке СВ 68-75% и ее подают на уваривание утфеля первой кристаллизации, причем оттеки, полученные после промывки сахара второй и третьей кристаллизаций, направляют соответственно на уваривание утфелей второй и третьей кристаллизаций.
Способ осуществляют следующим образом.
Утфель первой кристаллизации уваривают из смеси сиропа и клеровки сахара второй кристаллизации с использованием на последние подкачки клеровки сахара третьей кристаллизации, а также при необходимости части второго оттека первой кристаллизации. Процесс уваривания утфеля в вакуум-аппарате проводят до содержания в нем 92-92,5% сухих веществ (СВ), затем готовый утфель спускают в утфелемешалку, откуда через утфелераспределитель подают в центрифуги периодического действия, где разделяют с отбором кристаллов сахара, первого и второго оттеков.
Утфель второй кристаллизации уваривают из оттеков первой кристаллизации с использованием на последние подкачки второго оттека, получаемого после промывания сахара второй кристаллизации, и завершают процесс уваривания данного продукта при содержании в нем 92-92,5% СВ. Затем его спускают из вакуум-аппарата в приемную утфелемешалку и через утфелераспределитель подают в коническую центрифугу непрерывного действия с инерционной выгрузкой сахара. Под действием центробежной силы от кристаллов сахара отделяется межкристальный раствор в виде первого оттека, который выводится из корпуса центрифуги. В период прохождения слоем кристаллов сахара зоны ротора, расположенной на отрезке 0,68-0,78 длины образующей его конуса, их поверхность промывают разбавленным до 60-74% СВ первым оттеком утфеля первой кристаллизации с температурой 50-65°С из расчета 2-8 л/мин. Подаваемый на слой кристаллов сахара разбавленный и нагретый оттек улучшает отделение от поверхности кристаллов сахара пленки межкристального раствора, повышая его чистоту и физико-химические показатели.
Величина зоны в диапазоне 0,68-0,78 длины образующей конуса ротора установлена экспериментальным путем. В этой зоне заканчивается отделение основного количества межкристального раствора и подача в этот момент на промывание разбавленного первого оттека первой кристаллизации обеспечивает наиболее эффективное повышение качества кристаллов сахара.
При использовании для удаления пленки межкристального раствора оттека, разбавленного до содержания в нем СВ менее 60%, возрастают потери сахара в кристаллизационном отделении за счет его частичного растворения, а при использовании оттека с содержанием более 74% СВ - ухудшается эффект отделения пленки с кристаллов сахара.
Существенное влияние на промывание кристаллов оказывает температура. Лучшие результаты по удалению пленки межкристального раствора при минимальных потерях сахара были получены в интервале температур 50-65°С.
При этом наиболее активное растворение кристаллов было отмечено при температуре более 65°С.
Образующийся после промывания кристаллов сахара второй оттек отбирают из центрифуги отдельно и возвращают на уваривание утфеля второй кристаллизации.
Сахар утфеля второй кристаллизации клеруют фильтрованным соком II сатурации или водой до содержания в клеровке 67-77% СВ и затем направляют на уваривание утфеля первой кристаллизации. Установлено, что в этом интервале СВ обеспечиваются минимальные потери сахара при термическом разложении и уменьшается время уваривания утфеля.
Утфель третьей кристаллизации уваривают в двух вакуум-аппаратах. Вначале в один из них набирают первый оттек первой кристаллизации, в котором после достижения состояния пересыщения заводят центры кристаллизации. После этого их наращивают на подкачках оттека, полученного после промывания сахара третьей кристаллизации. После заводки и наращивания кристаллов до 0,05-0,15 мм, а также достижения в утфеле 88-90% СВ часть кристаллической основы перетягивают в другой свободный вакуум-аппарат третьей кристаллизации. В момент отбора утфеля из одного в другой вакуум-аппарат вводят небольшое количество первого оттека утфеля первой кристаллизации для поддержания необходимого пересыщения межкристального раствора. Последующее уваривание утфеля третьей кристаллизации на приготовленной основе проводят параллельно в двух вакуум-аппаратах на подкачках первого оттека утфеля второй кристаллизации до содержания в нем 94-95% СВ. После чего утфель раскачивают горячей водой до 91-91,5% СВ, спускают в приемную утфелемешалку и затем направляют в кристаллизационную установку, где проводят дополнительное истощение его межкристального раствора охлаждением, и затем через утфелераспределитель подают в коническую центрифугу непрерывного действия с инерционной выгрузкой сахара. Отделяемая под действием центробежной силы от кристаллов сахара меласса непрерывно отводится из центрифуги. В период прохождения слоем кристаллов сахара зоны ротора, расположенной на отрезке 0,68-0,78 длины образующей его конуса, их поверхность промывается разбавленным до 60-74% СВ первым оттеком утфеля первой кристаллизации с температурой 50-65°С из расчета 2-8 л/мин.
Полученный после промывания кристаллов сахара оттек отбирают из нижней части центрифуги и возвращают на уваривание утфеля третьей кристаллизации, а кристаллы сахара растворяют (клеруют) деаммонизированным конденсатом с температурой 60-80°С до содержания в клеровке 68-75% СВ и полученную клеровку направляют на последние подкачки при уваривании утфеля первой кристаллизации.
При использовании конденсата с температурой менее 60°С ухудшаются условия растворения сахара, а при температуре более 80°С происходит нарастание цветности клеровки с увеличением термических потерь сахара.
При СВ клеровки менее 68% увеличивается время уваривания утфеля первой кристаллизации, что приводит к увеличению термических потерь сахара, а при СВ более 75% - кристаллы сахара растворяются неполностью, что вызывает образование в увариваемом утфеле первой кристаллизации вторичных центров кристаллизации.
Промывание сахара третьей кристаллизации первым оттеком первой кристаллизации, а затем клерование его деаммонизированным конденсатом обеспечивает более высокие физико-химические показатели качества сахара, а значит и клеровки, направляемой на уваривание утфеля первой кристаллизации.
Поскольку в конденсатах вторичных паров содержится аммиак, отрицательно влияющий на качество сахара и увеличивающий его потери с мелассой, то их перед клерованием деаммонизируют в электродиализаторе или путем продувания через них диспергированного воздуха.
Использование для клерования сахара третьей кристаллизации деаммонизированного конденсата позволяет направлять его клеровку непосредственно в сборники перед вакуум-аппаратами первой кристаллизации, минуя сульфитацию, что снижает нагрузку на фильтровальное оборудование и уменьшает потери сахара. Замена сока II сатурации конденсатом не приводит к значительному увеличению расхода пара на его выпаривание.
Пример. Утфель первой кристаллизации уваривают из смеси сиропа чистотой 90,8% и 65% СВ и клеровки сахара второй кристаллизации чистотой 94,3% и 67% СВ с использованием на последние подкачки клеровки сахара третьей кристаллизации чистотой 93,8% и 68% СВ, а также второго оттека первой кристаллизации чистотой 89,5%. Готовый утфель имеет чистоту 91,9% и 92,5% СВ, содержание кристаллов 52,3%, его спускают в утфелемешалку и через утфелераспределитель подают в центрифуги периодического действия с получением сахара-песка товарного качества, первого и второго оттеков чистотой соответственно 83,8% и 89,6%.
Выход сахара-песка из утфеля первой кристаллизации составляет 12,28% к массе свеклы.
Утфель второй кристаллизации уваривают из второго оттека первой кристаллизации чистотой 89,6% и 81,0% СВ и первого оттека первой кристаллизации чистотой 83,8% и 82,5% СВ с использованием на последние подкачки второго оттека второй кристаллизации, получаемого после промывания кристаллов.
Готовый утфель имеет чистоту 84,2% и 92% СВ, содержание кристаллов 39,2%, его спускают в утфелемешалку и через утфелераспределитель подают в коническую центрифугу непрерывного действия. Под действием центробежной силы от кристаллов сахара отделяется первый оттек чистотой 74%, который выводится из корпуса центрифуги. В период прохождения слоем кристаллов сахара зоны ротора, соответствующей 0,68 длины образующей его конуса, кристаллы промывают через форсунки разбавленным до 73% СВ первым оттеком утфеля первой кристаллизации с температурой 52°С из расчета 3,4 л/мин. Образующийся после промывания кристаллов сахара оттек возвращают на уваривание утфеля второй кристаллизации, а промытый сахар клеруют фильтрованным соком II сатурации с получением клеровки чистотой 94,3% и 67% СВ.
Клеровку сахара второй кристаллизации сульфитируют в смеси с сиропом и направляют на уваривание утфеля первой кристаллизации.
Утфель третьей кристаллизации уваривают в двух вакуум-аппаратах. Вначале в один из них набирают первый оттек первой кристаллизации чистотой 83,8% и 82,5% СВ, в котором после достижения состояния пересыщения заводят центры кристаллизации. После этого их наращивают на подкачках оттека, полученного после промывания сахара третьей кристаллизации. После заводки и наращивания кристаллов до размеров около 0,15 мм и достижения кристаллической основы содержания сухих веществ 89% часть ее перетягивают в свободный вакуум-аппарат третьей кристаллизации. В момент отбора утфеля из одного в другой вакуум-аппарат вводят небольшое количество первого оттека утфеля первой кристаллизации для поддержания необходимого пересыщения межкристального раствора. Последующее уваривание утфеля третьей кристаллизации проводят параллельно в двух вакуум-аппаратах на подкачках первого оттека утфеля второй кристаллизации чистотой 74%.
Утфель уваривают до содержания в нем 94,5% СВ, после чего его раскачивают горячей водой до 91,5% СВ и через приемную утфелемешалку направляют в кристаллизационную установку для проведения дополнительного истощения межкристального раствора охлаждением, а затем через утфелераспределитель подают в коническую центрифугу непрерывного действия. По мере перемещения утфеля под действием центробежной силы от кристаллов сахара отделяется меласса чистотой 58,6% и отводится из корпуса центрифуги. В период прохождения слоем кристаллов сахара зоны ротора, соответствующей 0,68 длины образующей его конуса, кристаллы промывают через форсунки разбавленным до 65% СВ первым оттеком утфеля первой кристаллизации с температурой 60°С из расчета 5,6 л/мин. Полученный после промывания оттек направляют на уваривание утфеля третьей кристаллизации. Промытые кристаллы клеруют деаммонизированным конденсатом с температурой 73°С до содержания в клеровке 70% СВ и полученную клеровку чистотой 93,8% и 68% СВ направляют на последние подкачки при уваривании утфеля первой кристаллизации.
Параллельно осуществляют получение сахара по прототипу.
Утфель первой кристаллизации уваривают из сиропа чистотой 90,8% и клеровки сахара второй кристаллизации чистотой 93,8% с использованием на последние подкачки его второго оттека чистотой 88,6%. Готовый утфель имеет чистоту 91,6% и 92,5% СВ, содержание кристаллов 51,2%, его спускают из вакуум-аппарата и центрифугируют с получением сахара-песка товарного качества, первого оттека чистотой 82,7% и второго - чистотой 88,6%.
Выход товарного сахара-песка из утфеля первой кристаллизации составляет 12,22% к массе свеклы.
Утфель второй кристаллизации уваривают из клеровки третьей кристаллизации чистотой 92,7%, которую отбирают в количестве 70% от ее общей массы и используют для заводки и закрепления центров кристаллизации, а также второго оттека и первого оттека утфеля первой кристаллизации соответственно в количестве около 70% и 58% от их массы. Готовый утфель имеет чистоту 84,7%, его спускают из вакуум-аппарата и центрифугируют с получением сахара и одного общего оттека чистотой 74%. Полученный сахар клеруют фильтрованным соком II сатурации с получением клеровки второй кристаллизации чистотой 93,8%.
Клеровку сахара второй кристаллизации сульфитируют в смеси с сиропом и направляют на уваривание утфеля первой кристаллизации.
Утфель третьей кристаллизации уваривают в двух вакуум-аппаратах. Вначале в одном из них готовят кристаллическую основу из клеровки сахара третьей кристаллизации чистотой 92,7%, отбираемой для этого в количестве 30% от ее общей массы. После этого наращивание кристаллов ведут на подкачках первого оттека утфеля первой кристаллизации. После заводки кристаллов, их наращивания и достижения в кристаллической основе 89% СВ ее в количестве 45% от общей массы перетягивают в свободный вакуум-аппарат третьей кристаллизации. В момент отбора кристаллической основы из одного в другой аппарат в нее для поддержания необходимого пересыщения межкристального раствора вводят небольшое количество первого оттека первой кристаллизации. После этого уваривание утфеля на кристаллической основе проводят параллельно в двух вакуум-аппаратах на подкачках оттека второй кристаллизации чистотой 74% до содержания в нем 94,5% СВ. Готовый утфель имеет чистоту 76,8%, его раскачивают в вакуум-аппаратах горячей водой до 91,5% СВ, затем спускают из вакуум-аппаратов и проводят кристаллизацию охлаждением в кристаллизационной установке, затем центрифугируют с получением сахара и мелассы чистотой 59,1%. Сахар третьей кристаллизации клеруют отдельно от сахара второй кристаллизации фильтрованным соком II сатурации с получением клеровки чистотой 92,7%, полученную клеровку делят на две части: 70% ее направляют на уваривание утфеля второй, а 30% от ее общей массы используют для приготовления кристаллической основы третьей кристаллизации.
Из представленных в примерах результатов видно, что предлагаемый способ в сравнении с известным позволяет улучшить качественные показатели утфелей всех трех кристаллизаций и глубину истощения их межкристальных растворов, обеспечивает получение клеровок сахаров второй и третьей кристаллизации более высокой чистоты, при этом по предлагаемому способу чистота мелассы снижается на 0,5%, а выход товарного сахара-песка возрастает на 0,06% к массе свеклы.