Способ получения сахара

 

Использование: изобретение относится к свеклосахарному производству, а полученный продукт может быть использован в пищевой промышленности. Сущность изобретения: способ получения сахара заключается в следующем. Уваривают утфель и разделяют его на кристаллический белый сахар, первый и второй оттеки. Первый оттек разбавляют до 50 - 55% сухих веществ (СВ), вводят в него смесь силиката натрия и соды при их соотношении 1: 1 - 1: 3 в количестве 0,12 - 0,2% к массе оттека для удаления ионов кальция и затем катионный полиэлектролит поли-4-винил-бензилтриметиламмоний хлорид в количестве 0,01 - 0,02% к массе сухих веществ, после чего очищенный первый оттек фильтруют, сгущают до 62 - 65% СВ. Сгущенный первый оттек и второй оттек раздельно высушивают в тонкопленочных аппаратах при температуре 80 - 90С до содержания влаги 1,5 - 3,0% . Полученные две кристаллические массы прессуют в брикеты с последующим их высушиванием в потоке горячего воздуха с температурой 75 - 78С до влажности 0,1 - 0,3% и охлаждением. Способ позволяет кроме белого сахара получить и мягкие желтые сахара и создать безотходную технологию.

Изобретение относится к сахарному производству, а полученный продукт может быть использован в пищевой промышленности. Известен способ производства сахара, предусматривающий уваривание утфеля I продукта, разделение его на кристаллический сахар и оттек, уваривание от оттека утфеля II последнего продукта, разделение его центрифугированием на желтый сахар и мелассу. Последнюю разбавляют водой до получения раствора концентрацией 30-40% сухих веществ. Раствор нагревают до 75-80^оС и к нему добавляют 1,0-3% СаО к массе сухих веществ, смесь выдерживают 3-5 мин и сатурируют до рН 8,0-8,5. Осадок отделяют фильтрованием и в очищенном растворе мелассы растворяют желтый сахар до получения сахаросодержащего раствора - жидкого сахара концентрацией 65-75% сухих веществ [1] .

Полученный жидкий сахар имеет более широкое применение чем меласса.

Основным недостатком способа являются дополнительные потери сахарозы при уваривании утфеля II за счет ее разложения и нарастания цветности, а также значительные капитальные затраты на создание специальных хранилищ-резервуаров жидкого сахара с автоматическими системами контроля и регулирования температуры, влажности, состава газовой смеси (воздуха) и др.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения сахара путем уваривания утфеля I кристаллизации, разделения его и пробелки с получением белого сахара-песка, 1-го (зеленого) и 2-го (белого) оттеков. Второй оттек весь забирают в вакуум-аппарат для подкачки в конце уваривания утфеля I, а из первого оттека уваривают утфель II кристаллизации.

Утфель II центрифугируют, при этом получают желтый сахар и мелассу. Сахар II кристаллизации растворяют в соке II сатурации. Клеровку примешивают к сиропу с выпарки, поступающему на сульфитацию, после чего смесь фильтруют и подают в вакуум-аппараты на уваривание утфеля I продукта [2] .

Недостатками способа являются его сложность, невозможность получения мягких желтых сахаров, значительные потери сахара, остающегося в мелассе, - до 2,5% к массе перерабатываемой свеклы.

Целью изобретения является упрощение способа и обеспечение получения одновременно с белым сахаром мягких желтых сахаров.

Для достижения этой цели в предложенном способе, предусматривающем варку утфеля и его разделение на кристаллический белый сахар и первый и второй оттеки, первый оттек разбавляют до 50-55% сухих веществ, вводят в него смесь силиката натрия и соды при их соотношении от 1: 1 до 1: 3 в количестве 0,12-0,2% к массе оттека для удаления ионов кальция и затем катионный полиэлектролит поли-4-винил-бензилтриметиламмоний хлорид (ВПК-101) в количестве 0,01-0,02% к массе сухих веществ оттека для коагуляции красящих веществ, после чего очищенный первый оттек фильтруют, сгущают до 62-65% сухих веществ, причем сгущенный первый оттек и второй оттек раздельно высушивают в тонкопленочных аппаратах при температуре 80-90^оС до содержания влаги 1,5-3% , полученные две кристаллические массы прессуют в брикеты с последующим их высушиванием в потоке горячего воздуха с температурой 75-78^оС до влажности 0,1-0,3% и охлаждением.

При проверке заявленного технического решения на изобретательский уровень не обнаружено источников информации, в которых бы приводилась совокупность признаков, изложенных в отличительной части формулы изобретения. Поэтому предложенное техническое решение отвечает этому критерию.

Способ получения сахара заключается в следующем.

Сульфатированный сок сгущают до сиропа, из него уваривают утфель, который центрифугированием разделяют на кристаллический белый сахар и первый и второй оттеки. Первый оттек разбавляют до 50-55% сухих веществ и контактируют при температуре 80^оС в течение 3 мин с реагентом, состоящим из смеси силиката натрия Na₂SiO₃ и кальцинированной соды Na₂CO₃ при их соотношении от 1: 1 до 1: 3 в количестве 0,12-0,2% к массе оттека.

Силикат натрия и сода, вступая в реакцию с солями карбомидовых кислот разбавленного 1-го оттека, образуют укрупненный кристаллический осадок СаSiO₃ и СаСО₃. За счет этой и последующих реакций значительно снижается содержание в 1-м оттеке кальциевых солей (устраняется горький привкус оттека).

После обработки реагентом 1-й оттек фильтруют, при этом на осадке СаСО₃ дополнительно адсорбируются красящие вещества и другие несахара, за счет чего снижается цветность оттека и повышается качество мягких желтых сахаров.

Далее умягченный 1-й оттек дополнительно очищают водным раствором катионного полиэлектролита поли-4-винил-бен- зилтриметиламмоний хлорида (ВПК-101) в количестве 0,01-0,02% основного вещества к массе СВ оттека путем перемешивания водного раствора полиэлектролита ВПК-101 с разбавленным 1-м оттеком при 75-80^оС в течение 5-10 мин, достаточных для коагуляции красящих веществ, которая происходит в результате взаимодействия положительно заряженных макроионов полиэлектролита с отрицательно заряженными частицами (полианионами) красящих веществ и образования между ними мостиковых связей.

Очищенный 1-й оттек фильтруют через перлитовый порошок и ткань. Перлит, активно взаимодействуя с остатками (следами) полиэлектролита, полностью нейтрализуют сахаросодержащий раствор.

После фильтрации все примеси и коллоиды остаются на фильтре, а 1-й оттек получается прозрачным светло-коричневого цвета, его сгущают на выпарной установке до 62-65% сухих веществ.

Очищенный и сгущенный 1-й оттек и 2-й оттек без очистки раздельно высушивают в тонкопленочных аппаратах при температуре 80-90^оС в течение 5 с до содержания влаги 1,5-3% .

Процесс высушивания осуществляют следующим образом.

На неподвижную поверхность - нагреваемый паром диск наносят вращающимся дозатором слой оттека толщиной 0,1 мм, а сухой продукт снимается вращающимся ножом. Полученный порошок светло-коричневого цвета подвижен и может быть использован непосредственно в пищевой промышленности.

Для повышения влагостойкости полученные в виде мелкодисперсного порошка мягкие желтые сахара прессуют в брикеты, например, на дисковых прессах сахарорафинадного производства при оптимальной влажности 1,5-3% и температуре 70-75^оС, которые он имеет на выходе сушильной установки, что облегчает процесс прессования при небольшом возрастании инверта.

При прессовании происходит взаимное зацепление кристаллов сахара и их обломков, что облегчает дальнейшую цементацию кристаллов прессованного мягкого желтого сахара, которая завершается кристаллизацией дополнительного количества сахара при непарении растворявшей его воды.

Сырые брикеты высушивают в потоке горячего воздуха при температуре 75-78^оС до содержания влаги 0,1-0,3% , например в воздушных сушилках непрерывного действия шахтно-туннельного типа, используемых в рафинадном производстве, и охлаждают.

Полученные мягкие желтые сахара имеют в своем составе сахарозу, инвертный сахар, макро- и микроэлементы, азотистые вещества, безазотистые вещества и хорошо сохраняются при длительном хранении.

П р и м е р. Сульфитированный сок сгущают на выпарной установке до сиропа (Dб = 91,3% ; СВ = 62,4% ), создают разрежение в вакуум-аппарате и набирают сироп до полного закрытия поверхности паровой камеры. Включают подачу пара в греющую камеру и производят уваривание утфеля по традиционной технологии путем сгущения сиропа при 78^оС до содержания в нем 83% СВ. Заводку кристаллов сахара делают путем введения в сгущенный раствор сахарной пудры с размером зародышей 15-25 мкм (из расчета 5-6 шт на 1 мм длины пробного стекла) и делают несколько закрепительных подкачек сиропа. Наращивание кристаллов сахара проводят при 76^оС с увеличением СВ утфеля от 83 до 90,5% СВ, а окончательное сгущение утфеля проводят до содержания в нем 92,5% СВ.

Полученный утфель содержит мас. % : сахароза 84,3; азотистые вещества 2,25; безазотистые вещества 2,75; макро- и микроэлементы 1,0; инвертный сахар 0,2; вода 7,5.

Утфель выгружают в мешалку-утфелераспределитель и центрифугованием разделяют межкристальный 1-й оттек и кристаллический сахар, который затем пробеливают водой и получают 2-й оттек.

Белый сахар-песок высушивают и охлаждают. Качество сахара характеризуется следующими параметрами: содержание сахара в сухом веществе 99,77% , содержание инертного сахара 0,05% , золы 0,03% , влажность 0,14% , что удовлетворяет требованиям ГОСТ 21-78.

Для получения мягких желтых сахаров используют 1-й и 2-й оттеки.

Первый оттек содержит, мас. % : сахароза 65; азотистые вещества 6,3; безазотистые вещества 7,6; макро- и микроэлементы 1,8; в том числе соли кальция 0,715; инвертный сахар 0,4; вода 18,9. Цветность 1375 ед. оптической плотности.

Второй оттек содержит, мас. % : сахароза 69,4; азотистые вещества 2,8; безазотистые 3,9. макро- и микроэлементы 0,9; инвертный сахар 0,2; вода 22,8. Цветность 385 ед. оптической плотности.

Первый оттек утфеля разбавляют аммиачной водой до содержания сухих веществ 55% и подвергают контактированию при температуре 80^оС с реагентом, состоящим из смеси 2,5% -ных растворов силиката натрия Na₂SiO₃ и кальцинированной соды Na₂CO₃ в соотношении компонентов 1: 2 в количестве 0,15% к массе оттека.

Контактирование осуществляют в течение 3 мин в контакторе, имеющем лопастную мешалку, которая при скорости вращения 10 об/мин производит интенсивное перемешивание компонентов.

После обработки оттека смесью растворов Na₂SiO₃ и Na₂CO₃ его фильтруют на дисковых фильтрах и измеряют содержание солей кальция и цветность, которые составили соответственно 0,425 и 858,7 ед. оптической плотности. Эффект удаления солей кальция составил 40,5% , снижение цветности 37,2% .

Для последующего обесцвечивания фильтрат подают в контактор-мешалку, в которую вводят раствор полиэлектролита ВПЕ-101 в количестве 0,015% основного вещества к массе СВ оттека. Смесь при тех же скоростях вращения лопастной мешалки (10 об/мин) термостатируют в течение 10 мин при температуре 75^оС и затем фильтруют на дисковых фильтрах через перлитовый порошок.

После фильтрации прозрачный светло-коричневого цвета 1-й оттек имеет цветность 535 ед. оптической плотности. Эффект удаления примесей и коллоидов составил 37,6% .

Осветленный и очищенный 1-й оттек подваривают на выпарной установке до содержания сухих веществ 62% .

Далее очищенный 1-й оттек и 2-й оттек без очистки раздельно высушивают в течение 5 с в тонкопленочных дисковых аппаратах при температуре 80-90^оС до содержания влаги 1,5% .

Полученные мягкие желтые сахара в виде мелкодисперсного порошка с влажностью 1,5% прессуют на дисковых прессах в брикеты, которые высушивают в потоке горячего воздуха при температуре 75^оС до содержания влаги 0,3% и воздушных сушилках непрерывного действия и охлаждают.

В товарном виде мягкий желтый сахар, полученный из 1-го (зеленого) оттека, содержит, мас. % : сахара 84,7; инвертный сахар 0,9; макро- и микроэлементы 2,8; азотистые вещества 5,3; безазотистые вещества 6,0; вода 0,3.

Мягкий желтый сахар, полученный из 2-го (белого) оттека, содержит, мас. % : сахароза 88; инвертный сахар 0,5; макро- и микроэлементы 1,5; азотистые вещества 4,2; безазотистые вещества 5,5; вода 0,3.

Данные мягкие желтые сахара по качеству и хранимости отвечают требованиям отраслей пищевой промышленности (хлебопекарной, пивобезалкогольных напитков, кондитерской и т. д. ).

Предложенный способ позволяет за счет исключения (уменьшения) возврата оттеков в вакуум-аппараты на уваривание утфеля I кристаллизации улучшить качество белого сахара-песка и одновременно из 1-го и 2-го оттеков получить физиологически ценные продукты - мягкие желтые сахара и, таким образом, за счет применения безотходной технологии исключить значительные потери сахара до 2,5% и биологически активных веществ, теряемых в мелассе. При этом упрощается способ получения сахара-песка за счет сокращения технологического цикла - исключения утфелей II-й и III-й кристаллизации. Соответственно возрастают производственные и экономические показатели сахарного завода.

Физиологическая ценность получаемых мягких желтых сахаров значительно выше, так как в их состав кроме сахарозы входят микроэлементы, аминокислоты, витамины и другие соединения, представляющие интерес с пищевой почки зрения.

Известно, что желтый сахар в отличие от белого оказывает общеукрепляющее, антикариесное, антидиабетическое и антисклеротическое действие на человеческий организм.

Применение данного способа особенно эффективно в начале производственного сезона при высоком качестве перерабатываемого сырья как с точки зрения повышения содержания биологически ценных веществ в мягких желтых сахарах, так и с точки зрения повышения производительности сахарного завода в целом. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1678810, кл. C 13 F 1/02, 1989.

2. Силин П. М. Технология сахара. М. : Пищепромиздат, 1967, с. 365, 375-380.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ САХАРА, предусматривающий варку утфеля и его разделение на кристаллический белый сахар, первый и второй оттеки, отличающийся тем, что первый оттек разбавляют до 50 - 55% сухих веществ, вводят в него смесь силиката натрия и соды при их соотношении 1 : 1 - 1 : 3 в количестве 0,12 - 0,2% к массе оттека для удаления ионов кальция и затем катионный полиэлектролит поли-4-винил-бензилтриметиламмоний хлорид в количестве 0,01 - 0,02% к массе сухих веществ оттека для коагуляции красящих веществ, после чего первый оттек фильтруют и сгущают до 62 - 65% сухих веществ, причем сгущенный первый оттек и второй оттек раздельно высушивают в тонкопленочных аппаратах при 80 - 90^oС до содержания влаги 1,5 - 3,0% и полученные две кристаллические массы прессуют в брикеты с последующим их высушиванием в потоке горячего воздуха с температурой 75 - 78^oС до влажности 0,1 - 0,3% и охлаждением.