Способ получения утфеля первой кристаллизации

 

Изобретение относится к сахарной промышленности, а именно к способам получения утфеля первой кристаллизации в сахарном производстве. Предложенный способ заключается в том, что утфель перед выгрузкой из вакуум-аппарата раскачивают его первым оттеком до содержания в нем 92,0 - 92,5% сухих веществ. При этом перед раскачиванием утфеля в вакуум-аппарате первый оттек разбавляют горячей водой до содержания сухих веществ 80 - 83% и достижения температуры, которая превышает температуру утфеля на 5 - 8^oC. Процесс раскачивания утфеля в приемной мешалке-кристаллизаторе ведут до достижения коэффициента перенасыщения 1,01 - 1,03, выдерживая его температуру 70 - 74^oC. Способ обеспечивает повышение выхода сахара и улучшение его качества в процессе первой кристаллизации и ускорение последней.

Изобретение относится к сахарной промышленности.

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, их наращивание 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 до содержания сухих веществ(СВ) 92,0 - 92,5%, выгрузку готового утфеля из вакуум-аппарата в приемную мешалку. При спуске утфеля в приемную мешалку его температура снижается на 5 - 6^oC и для ее восстановления утфель орошают водой с температурой 75^oC. При этом коэффициент пересыщения в утфеле снижается до 1,03 - 1,06 и затем его центрифугируют с получением сахара, первого и второго оттеков [Сапронов А.Р. Технология сахарного производства.-М.: Агропромиздат, 1986.-С. 293 - 298].

Недостатком этого способа является неполное истощение межкристального раствора утфеля первой кристаллизации в процессе его получения в вакуум-аппарате, что ограничивает выход сахара в ходе первой кристаллизации при одновременном увеличении массы оттеков для последующих кристаллизаций. При данных технологических условиях требуется больше времени для уваривания и центрифугирования утфелей, что несколько снижает общую производительность кристаллизационного отделения. При этом разделение утфеля в центрифугах проводится при температуре, не соответствующей его минимальной вязкости, что также снижает выход и качество сахара.

Наиболее близким аналогом является способ получения утфеля первой кристаллизации, предусматривающий сгущение смеси сиропа с клеровкой, заводку кристаллов, их наращивание путем подкачек в вакуум-аппарат новых порций смеси сиропа с клеровкой и второго оттека утфеля первой кристаллизации, сгущение кристаллической массы до содержания сухих веществ 93,5 - 94,5%, выгрузку из вакуум-аппарата в приемную мешалку-кристаллизатор, выдерживание в ней при перемешивании в течение 15 - 20 мин, раскачивание утфеля его первым оттеком, нагретым до 80^oC, до содержания в нем 92,0 - 92,5% CВ и центрифугирование с получением сахара, первого и второго оттеков [Улучшение условий работы продуктового отделения на Чишминском сахарном заводе /А.А.Славянский, А. Р. Сапронов, А.П. Лобанова и др.// Сахарная промышленность.-1984.-N10.-С. 22 - 25].

Недостатком способа является то, что утфель выгружают из вакуум-аппарата с высоким содержанием сухих веществ (93,5 - 94,5%), что затрудняет его быструю выгрузку, удлиняет в целом процесс получения утфеля и его центрифугирование. Кроме того, при высоком содержании сухих веществ в утфеле и снижении его температуры на 5 - 6^oC в момент выгрузки из вакуум-аппарата в холодную приемную мешалку-кристаллизатор резко возрастает коэффициент пересыщения межкристального раствора утфеля, что может быть причиной образования в нем новых центров кристаллизации ("муки") и последующих затруднений с его раскачиванием в приемной мешалке-кристаллизаторе и разделением в центрифугах.

Помимо этого условия раскачивания утфеля в приемной мешалке оттеком утфеля первой кристаллизации до 92,0 - 92,5% СВ без учета его температуры, также могут быть причиной появления новых центров кристаллизации в этом утфеле, что усложняет условия центрифугирования, уменьшает выход и ухудшает качество сахара.

Технический результат изобретения заключается в увеличении выхода и улучшении качества сахара в ходе первой кристаллизации, сокращении времени уваривания и центрифугирования утфеля, а также потерь сахара в кристаллизационном отделении.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе получения утфеля первой кристаллизации, предусматривающем сгущение смеси сиропа с клеровкой, заводку кристаллов, их наращивание путем подкачки в вакуум-аппарат новых порций смеси сиропа с клеровкой и второго оттека утфеля первой кристаллизации, сгущение кристаллической массы до 93,5 - 94,5% СВ, выгрузку готового утфеля из вакуум-аппарата в приемную мешалку-кристаллизатор, выдерживание в ней при перемешивании в течение 15 - 20 мин, раскачивание его первым оттеком и центрифугирование с получением сахара, первого и второго оттеков, утфель первой кристаллизации перед выгрузкой из вакуум-аппарата раскачивают первым оттеком утфеля первой кристаллизации до содержания в нем 92,0 - 92,5%^o CВ, при этом перед раскачиванием утфеля в вакуум-аппарате первый оттек разбавляют горячей водой до содержания в нем 80-83% СВ и достижения температуры, которая превышает температуру утфеля на 5 - 8^oC. Процесс раскачивания утфеля в приемной мешалке-кристаллизаторе ведут до достижения коэффициента пересыщения 1,01 - 1,03, поддерживая в нем температуру 70 - 74^oC.

Способ осуществляют следующим образом. Утфель первой кристаллизации получают путем сгущения смеси сиропа с клеровкой в вакуум-аппарате до достижения коэффициента пересыщения 1,2 - 1,3. Затем осуществляют заводку кристаллов путем ввода в сгущенную смесь сиропа с клеровкой затравки в виде тонкоизмельченной сахарной пудры из расчета 50 - 100 г на 40 т утфеля. Заведенные кристаллы закрепляют новыми подкачками смеси сиропа с клеровкой и наращивают их, сбалансировав подкачки смеси сиропа с клеровкой с выпариванием воды, таким образом, чтобы по мере истощения межкристального раствора коэффициент пересыщения в нем изменялся в диапазоне 1,08 - 1,14. После набора в вакуум-аппарат последней порции смеси сиропа с клеровкой процесс наращивания кристаллов сахара проводят на подкачках второго оттека утфеля первой кристаллизации. Затем сгущение кристаллической массы ведут до содержания в ней 93,5 - 94,5% СВ и начинают готовить к выгрузке из вакуум-аппарата. При этом перед началом выгрузки утфель раскачивают его первым оттеком до содержания 92,0 - 92,5% СВ. Используемый с этой целью первый оттек имеет состав, близкий к межкристальному раствору утфеля первой кристаллизации, и в процессе раскачивания практически не растворяет кристаллы сахара в отличие от использования для этих целей горячей воды. Его введение в утфель позволяет увеличить в нем общее количество межкристального раствора и тем самым увеличить расстояние между кристаллами сахара, обеспечив при этом большую подвижность и текучесть утфеля.

При раскачивании утфеля до содержания СВ менее 92,0% усложняется процесс подготовки утфеля к выгрузке из вакуум-аппарата, возрастают затраты времени на этот процесс, что также не исключает в этих условиях переход части несахаров оттека в кристаллическую решетку кристаллов сахара. Кроме того, использование для раскачивания больших масс оттека ограничивается объемом вакуум-аппарата. Раскачивание утфеля до содержания в нем более 92,5% СВ создает предпосылки к образованию в нем новых центров кристаллизации ("муки"). При этом ухудшаются условия выгрузки утфеля из вакуум-аппарата и последующая обработка в приемной мешалке-кристаллизаторе и центрифугах, что связано с дополнительными потерями сахара и снижением его качества.

Применяемый для раскачивания первый оттек утфеля первой кристаллизации готовят специально в отдельной емкости, где его разбавляют горячей водой до содержания 80 - 83% СВ и достижения температуры, которая превышает температуру раскачиваемого утфеля на 5 - 8^oC. Использование этого оттека с таким образом подобранными технологическими параметрами позволяет обеспечить раскачивание утфеля в вакуум-аппарате в течение 20 - 25 мин. Этого периода времени достаточно для достижения в утфеле 92,0 - 92,5% СВ, но недостаточно для перехода несахаров оттека в кристаллическую решетку кристаллов сахара и его обессахаривания, а значит для ухудшения их качества.

При содержании сухих веществ в оттеке менее 80% возможно частичное растворение кристаллов сахара, а при превышении 83% СВ усложняются условия раскачивания утфеля, требуется больше времени для его проведения, а значит появляется риск дополнительного истощения этого оттека в процессе раскачивания утфеля. Выдерживание температуры этого оттека на 5 - 8^oC выше температуры утфеля позволяет не только исключить образование новых центров кристаллизации в утфеле при его вводе в вакуум-аппарат, но и обеспечить необходимую его температуру перед подачей в центрифуги. При снижении этого интервала менее чем 5^oC возможно образование новых центров кристаллизации при введении оттека в утфель, а при превышении 8^oC - повышается растворимость кристаллов сахара в процессе раскачивания утфеля в вакуум-аппарате и приемной мешалке-кристаллизаторе.

Затем после раскачивания утфеля в вакуум-аппарате до содержания в нем 92,0 - 92,5% СВ спускают в приемную мешалку, где выдерживают при перемешивании в течение 15 - 20 мин. При спуске утфеля его температура охлаждается на 5 - 6^oC и содержание сухих веществ в нем несколько возрастает с одновременным возрастанием коэффициента пересыщения. Поэтому в приемной мешалке-кристаллизаторе его повторно раскачивают этим же оттеком до достижения коэффициента пересыщения 1,01 - 1,03, а температуру утфеля при этом выдерживают 70 - 74^oC. Выдерживание этого предела температур обеспечивает центрифугирование утфеля при температуре его минимальной вязкости, то есть в диапазоне 68 - 72^oC (при загрузке утфеля в центрифуги температура утфеля снижается примерно на 2^oC). При температуре центрифугирования менее 68^oC и более 72^oC возрастает вязкость межкристального раствора, ухудшается его отделение от кристаллов, увеличивается время процесса центрифугирования, расход пробеливающей воды и потери сахара.

При этих технологических условиях утфель первой кристаллизации центрифугируют с получением готового сахара, первого и второго оттеков.

Пример. Утфель первой кристаллизации получают путем сгущения смеси сиропа с клеровкой в вакуум-аппарате до достижения коэффициента пересыщения 1,25. Затем осуществляют заводку кристаллов путем ввода в сгущенную смесь сиропа с клеровкой затравки в виде тонкоизмельченной сахарной пудры из расчета 75 г на 40 т утфеля. Заведенные кристаллы закрепляют новыми подкачками смеси сиропа с клеровкой. При этом подкачки смеси сиропа с клеровкой сбалансированы с количеством выпариваемой из нее воды таким образом, чтобы по мере истощения межкристального раствора коэффициент пересыщения изменялся в диапазоне 1,08 - 1,14. После набора в вакуум-аппарат последней порции смеси сиропа с клеровкой процесс наращивания кристаллов сахара проводят на подкачках второго оттека утфеля первой кристаллизации. Затем сгущение кристаллической массы ведут до содержания 94% СВ и готовят к выгрузке из вакуум-аппарата. Перед выгрузкой утфель раскачивают его первым оттеком до содержания в нем 92,25% СВ. Предварительно этот оттек готовят в отдельной емкости, растворяя горячей водой до содержания в нем 81,5% сухих веществ и достижения температуры, которая превышает температуру утфеля на 6,5^oC. Раскачивание утфеля этим оттеком в вакуум-аппарате проводят в течение 22,5 мин. Затем утфель, содержащий 92,25% сухих веществ, спускают в приемную мешалку-кристаллизатор, где его выдерживают в течение 17,5 мин при перемешивании. После этого утфель повторно раскачивают в приемной мешалке этим же оттеком до достижения коэффициента пересыщения 1,02, а его температуру выдерживают равной 72^oC. После этих операций утфель загружают в центрифугу ФПН-125 1T и центрифугируют при 70^oC с получением готового сахара, первого и второго оттеков.

В ходе исследований анализируются основные технологические показатели утфеля: чистота (Ч_у,%); содержание сухих веществ (СВ_у,%); процентное содержание кристаллов в утфеле перед центрифугированием (К, %); время получения утфеля, включая его спуск в приемную мешалку ( τ, мин); время центрифугирования утфеля (Т, мин); цветность сахара-песка (Ц_в, усл.ед.); средний размер кристаллов (Ср, мм); коэффициент неоднородности (К_н,%).

Результаты: Ч_у = 91,12%; СВ_у = 92,25%; К = 53,7%; τ = 3,35 ч; Т = 2,67 мин; Ц_в = 0,70 усл.ед; Ср = 0,62 мм; К_н = 22,3%.

Параллельно утфель первой кристаллизации получают по известному способу. Сгущение смеси сиропа с клеровкой проводят в вакуум-аппарате до достижения коэффициента пересыщения 1,25. Заводку кристаллов осуществляют путем ввода затравки в виде тонкоизмельченной сахарной пудры из расчета 75 г на 40 т утфеля. Заведенные кристаллы закрепляют и наращивают на подкачках смеси сиропа с клеровкой, а затем на подкачках второго оттека утфеля первой кристаллизации до требуемого уровня заполнения вакуум-аппарата. При этом кристаллическую массу сгущают до содержания в ней 94% сухих веществ, выгружают из вакуум-аппарата в приемную мешалку-кристаллизатор и выдерживают в ней в течение 17,5 мин. После этого утфель раскачивают первым оттеком утфеля первой кристаллизации, нагретым до 80^oC, до содержания в нем 92,75% сухих веществ и центрифугируют с получением готового сахара, первого и второго оттеков.

Результаты: Ч_у = 91,22%; CВ_у = 92,75%; К = 52,3%; τ = 3,6 ч; Т = 3,06 мин; Ц_в = 0,8 усл.ед; Ср = 0,58 мм; К_н = 26,2%.

При запредельных параметрах осуществления способа уменьшается выход сахара в ходе первой кристаллизации, возрастает время уваривания, кристаллизации в приемной мешалке и центрифугирования утфеля, потери сахара и снижается его качество. В целом, по экспериментальным данным, предлагаемый способ позволяет увеличить выход сахара на 0,03-0,05% к массе переработанного сырья (свеклы, сахара-сырца).

Формула изобретения

Способ получения утфеля первой кристаллизации, предусматривающий сгущение смеси сиропа с клеровкой, заводку кристаллов, их наращивание путем подкачки в вакуум-аппарат смеси сиропа с клеровкой, сгущение кристаллической массы до содержания сухих веществ 93,5 - 94,5%, выгрузку готового утфеля из вакуум-аппарата в приемную мешалку-кристаллизатор, выдерживание в ней при перемешивании в течение 15 - 20 мин, раскачивание утфеля его первым оттеком и центрифугирование с получением сахара-песка, первого и второго оттеков, отличающийся тем, что утфель перед выгрузкой из вакуум-аппарата раскачивают первым оттеком этого утфеля до содержания в нем 92,0 - 92,5% сухих веществ, при этом перед раскачиванием утфеля первый оттек разбавляют горячей водой до содержания сухих веществ 80 - 83% и достижения температуры, которая превышает температуру утфеля на 5 - 8^oС, причем процесс раскачивания утфеля в приемной мешалке-кристаллизаторе ведут до достижения коэффициента пересыщения 1,01 - 1,03, выдерживая его температуру 70 - 74^oС.