Способ получения затравочной суспензии для варки утфеля

 

Изобретение относится к сахарной промышленности, в частности, к получению затравочной суспензии, используемой для последующего наращивания кристаллов в вакуум-аппаратах непрерывного действия. Способ непрерывного кристаллообразования предусматривает циркуляцию в кристаллогенераторе горячего пересыщенного сиропа через слой крупной фракции кристаллов сахара, покрытых тонкой пленкой полиамида, и образование центров кристаллизации в затравочной суспензии. Кристаллы сахара помещают в сетчатый цилиндр и приводят в кристаллогенераторе в вибрационное движение по вертикали с интенсивностью 30 - 45 см23 для обеспечения порозности слоя кристаллов 0,6 - 0,8. Циркуляцию сиропа на входе кристаллогенератора осуществляют прямоточно в режиме полного вытеснения. Готовую затравочную суспензию охлаждают на 2 - 3oC для закрепления центров кристаллизации. Способ обеспечивает уменьшение латентного периода. Увеличивает количество центров кристаллизации и повышает однородность гранулометрического состава затравочной суспензии.

Изобретение относится к сахарной промышленности, в частности к способам непрерывного кристаллообразования в затравочной суспензии, используемой для последующего наращивания кристаллов в вакуум-аппаратах непрерывного действия.

Известен способ получения затравочной суспензии, предусматривающий принудительную прямоточную циркуляцию горячего пересыщенного сиропа через шнековый экструдер с постепенным образованием центров кристаллизации и выгрузку затравочной суспензии на поверхность, например, ленточного транспортера, для закрепления центров кристаллизации. (ЕР 0156596, A2, C 13 F 1/02, 02.10.1985).

Недостатком известного способа является неоднородный гранулометрический состав затравочной суспензии, образованной при жестких режимах механических воздействий путем продавливания сиропа через матрицу с профилирующим каналом.

Ближайшим техническим решением к предложенному способу получения затравочной суспензии для варки утфеля, предусматривающему циркуляцию в кристаллогенераторе горячего пересыщенного сиропа через слой крупной фракции кристаллов сахара, покрытых тонкой пленкой полиамида, образование центров кристаллизации в сиропе и отвод готовой затравочной суспензии из кристаллогенератора (Шумская Э.Е. Исследование влияния инициирующей поверхности на процесс кристаллообразования в сахарных растворах: Автореферат диссертации. Киев, КТИПП, 1974).

Недостатками способа являются необходимость поддержания высокого пересыщения сиропа (коэффициент пересыщения должен быть более 1,2-1,3) для образования достаточного количества центров кристаллизации в затравочной суспензии в количестве 10-20 109 шт./см3 неоднородный гранулометрический состав затравочной суспензии с размером кристаллов 0,05-0,20 мм, образованной без турбулизирующего перемешивания сиропа в условиях градиентов температуры, пересыщения и вязкости.

Технический результат изобретения заключается в уменьшении латентного периода, увеличении количества центров кристаллизации и повышении однородности гранулометрического состава затравочной суспензии.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе получения затравочной суспензии для варки утфеля, предусматривающем циркуляцию в кристаллогенераторе горячего пересыщенного сиропа через слой крупной фракции кристаллов сахара, покрытых тонкой пленкой полиамида, образование центров кристаллизации в сиропе и отвод готовой затравочной суспензии из кристаллогенератора, кристаллы сахара помещают в сетчатый цилиндр и приводят его в вибрационное движение по вертикали с интенсивностью 30-45 см23 для обеспечения порозности слоя кристаллов 0,6-0,8. Затем осуществляют прямоточную циркуляцию сиропа через сетчатый цилиндр в режиме полного вытеснения. Готовую затравочную суспензию охлаждают на 2,0-3,0oC для закрепления центров кристаллизации.

Способ осуществляют следующим образом.

Сгущенный в концентраторе при абсолютном давлении 0,035-0,037 МПа сироп сахарозы поступает в кристаллогенератор, в котором при температуре 70-72oC и коэффициенте пересыщения 1,1-1,2 прямоточно циркулирует через слой крупной фракции кристаллов сахара, помещенных в вертикальный сетчатый цилиндр. Предварительно кристаллы покрывают тонкой пленкой полиамида, а цилиндр располагают коаксиально с минимальным зазором в вертикальном цилиндрическом корпусе кристаллогенератора и приводят в низкочастотное вибрационное движение с интенсивностью 30-45 см23. При этом сетчатый цилиндр заполняют кристаллами таким образом, чтобы при его вибрационном движении обеспечивалась порозность вибрирующего слоя кристаллов 0,6-0,8. Циркуляцию сиропа через вибрирующий слой кристаллов осуществляют в режиме полного вытеснения, чтобы поступающие объемы сиропа не смешивались с предыдущими, а полностью вытесняли их. В результате этого концентрация сиропа меняется плавно от начальной на входе в рабочую зону кристаллогенератора до конечной на выходе из нее. Циркуляция пересыщенного сиропа через слой кристаллов, покрытых тонкой пленкой полиамида, приводит к образованию центров кристаллизации в результате ориентирующего воздействия поверхности кристаллов на молекулы сахарозы в сиропе и на выходе из кристаллогенератора образуется затравочная суспензия. При этом латентный период образования центров кристаллизации не превышает время пребывания сиропа в кристаллогенераторе. Защитная пленка полиамида на кристаллах позволяет их длительно использовать для инициирования образования центров кристаллизации, так как они при этом не растут и не изменяют свои геометрические размеры и форму.

На выходе из кристаллогенератора обеспечивают интенсивное охлаждение затравочной суспензии на 2/3oC для закрепления центров кристаллизации и достижения термодинамического и физико-химического равновесия во времени дисперсной системы "сироп - центры кристаллизации". Это предотвращает растворение образовавшихся центров кристаллизации.

Пример 1.

Крупные кристаллы сахара размером 0,8 мм, предварительно покрытые тонкой пленкой полиамида, помещают в сетчатый цилиндр с размером отверстий в сетке 0,5 мм. Масса вносимых кристаллов определена исходя из порозности вибрирующего слоя 0.6. Сетчатый цилиндр коаксиально помещают в цилиндрическом корпусе кристаллогенератора с минимальным зазором, в котором создают прямоточную циркуляцию сиропа с температурой 70-72oC и коэффициентом пересыщения 1,1. Одновременно приводят сетчатый цилиндр в низкочастотное вибрационное движение в вертикальном направлении с интенсивностью 45 см23 (гармонические колебания с амплитудой 0,6 см и частотой 5 с-1). При обтекании вибрирующего слоя кристаллов пересыщенным сиропом в нем возникают упорядоченные флуктуации давления, которые способствуют интенсификации генерирования центров кристаллизации. Вибрационное перемешивание пересыщенного сиропа также приводит к ускорению появления центров кристаллизации за счет дополнительных флуктуаций плотности в элементарных объемах кристаллообразующей массы, что увеличивает вероятность возникновения центров кристаллизации, сокращая латентный период до 180 с. Образовавшаяся затравочная суспензия отличается более равномерным, в сравнении с известным способом гранулометрическим составом с преобладающим размером центров кристаллизации, равным 0,05-0,10 мм, при этом их количество составляет 30109 шт./см3.

После образования центров кристаллизации и снижения по этой причине пересыщения сиропа, на выходе из кристаллогенератора обеспечивают интенсивное охлаждение затравочной суспензии на 2oC для закрепления центров кристаллизации. При этом происходит дозревание центров кристаллизации, затравочная суспензия приходит в равновесное состояние и исключается возможность вторичного кристаллообразования.

Пример 2.

Осуществляют также, как и пример 1, но порознь слоя задают 0,7. Сетчатый цилиндр приводят в низкочастотное вибрационное движение в вертикальном направлении с интенсивностью 38 см23 (гармонические колебания с амплитудой 0,55 см и частотой 5 -1). При обтекании вибрирующего слоя кристаллов пересыщенным сиропом в нем возникают упорядоченные флуктуации давления, которые способствуют интенсификации генерирования центров кристаллизации. Латентный период составляет 170 с. Образовавшаяся затравочная суспензия отличается более равномерным гранулометрическим составом с преобладающим размером центров кристаллизации, равным 0,05-0,10 мм, а их количество составляет 35109 шт./см3.

После образования центров кристаллизации и снижения по этой причине пересыщения сиропа, на выходе из кристаллогенератора обеспечивают интенсивное охлаждение затравочной суспензии на 3oС для закрепления центров кристаллизации.

Пример 3.

Осуществляют так же, как и примеры 1 и 2, но порозность слоя задают 0,8. Сетчатый цилиндр приводят в низкочастотное вибрационное движение в вертикальном направлении с интенсивностью 30 см23 (гармонические колебания с амплитудой 0,49 см и частотой 5 -1). При обтекании вибрирующего слоя кристаллов пересыщенным сиропом в нем возникают упорядоченные флуктуации давления, которые способствуют интенсификации генерирования центров кристаллизации. Латентный период составляет 190 с. Образовавшаяся затравочная суспензия отличается более равномерным гранулометрическим составом с преобладающим размером центров кристаллизации, равным 0,05 - 0,10 мм, а их количество 25109 шт./см3.

После образования центров кристаллизации и снижения по этой причине пересыщения сиропа, на выходе из кристаллогенератора обеспечивают интенсивное охлаждение затравочной суспензии на 3oC для закрепления центров кристаллизации.

Установлено, что интенсивность вибрационного движения менее 30 см23 является недостаточной для сокращения длительности латентного периода и завершения его в кристаллогенераторе, а интенсивность более 45 см23 приводит лишь к излишним энергозатратам, так как скорость образования центров кристаллизации уже достигает максимального значения и далее не увеличивается.

Порозность вибрирующего слоя кристаллов менее 0,6 повышает сопротивление течению сиропа по поровым извилистым каналам между отдельными кристаллами. Одновременно при этом затрудняется относительное по отношению к сетчатому цилиндру перемещение кристаллов в плотном слое и снижается эффективность генерирования центров кристаллизации в моменты мгновенных остановок и изменения направления движения кристаллов. При порозности слоя выше 0,8 уменьшается сопротивление течению сиропа в межкристальных каналах, но одновременно уменьшается суммарная поверхность кристаллов в слое и падает истинная скорость течения сиропа в поровых каналах при данном значении вибрационной скорости кристаллов, рассчитанной на полное сечение слоя. В итоге падает скорость образования центров кристаллизации.

Вибрационное движение кристаллов способствует турбулизации потока сиропа, протекающего в порах между кристаллами. Это многократно увеличивает путь обтекания кристаллов сиропом, так как во время его протекания кристаллы совершают многократно колебательные движения вдоль циркулирующего потока. Вибрационное движение кристаллов приводит к сокращению латентного периода и улучшению гранулометрии образовавшихся центров кристаллизации затравочной суспензии.

Процесс кристаллообразования с точки зрения термодинамического равновесия носит затухающий характер с тенденцией установившегося равновесного состояния дисперсной системы "сироп - центры кристаллизации". При этом пересыщение снижается до уровня метастабильного состояния раствора, а затравочная суспензия отличается более равномерным гранулометрическим составом центров кристаллизации в единице объема и может определенное время храниться без роста и агрегации кристаллов.

Использование предлагаемого способа непрерывного кристаллообразования по сравнению с известным способом позволяет: увеличить выход центров кристаллизации; сократить время латентного периода и завершить его в кристаллогенераторе, поскольку увеличивается межфазное взаимодействие сиропа с вибрирующими кристаллами; улучшить гранулометрический состав центров кристаллизации, то есть, получать центры кристаллизации меньших размеров и с максимальной однородностью и интенсифицировать процесс непрерывного кристаллообразования.

Формула изобретения

Способ получения затравочной суспензии для варки утфеля, предусматривающий циркуляцию в кристаллогенераторе горячего пересыщенного сиропа через слой крупной фракции кристаллов сахара, покрытых тонкой пленкой полиамида, образование центров кристаллизации в сиропе и отвод готовой затравочной суспензии из кристаллогенератора, отличающийся тем, что кристаллы сахара помещают в сетчатый цилиндр и приводят его в вибрационное движение по вертикали с интенсивностью 30 - 45 см2/c3 для обеспечения порозности слоя кристаллов 0,6 - 0,8 и осуществляют прямоточную циркуляцию сиропа через сетчатый цилиндр в режиме полного вытеснения, при этом готовую затравочную суспензию охлаждают на 2,0 - 3,0oС для закрепления центров кристаллизации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам контроля коэффициента перенасыщения межкристального раствора утфелей при получении кристаллического продукта в вакуум-аппаратах и может быть использовано в сахарной промышленности

Изобретение относится к сахарной промышленности, в частности к получению утфеля последней кристаллизации
Изобретение относится к сахарной промышленности
Изобретение относится к сахарной промышленности, а именно к способам получения сахара в сахарном производстве
Изобретение относится к сахарной промышленности, а именно к способам получения утфеля первой кристаллизации в сахарном производстве

Изобретение относится к оборудованию сахарной промышленности, предназначенному для кристаллизации утфелей последнего продукта

Изобретение относится к устройствам для ускоренного насыщения сахарсодержащего раствора и может быть применено в сахарной промышленности при контроле за степенью истощения мелассы
Изобретение относится к сахарной промышленности, в частности к способам уваривания утфелей I, II и III кристаллизации
Изобретение относится к сахарной промышленности, а именно к процессу получения утфеля первой кристаллизации в сахарном производстве
Изобретение относится к технологии сахарного производства и может быть использовано для получения сахара
Изобретение относится к сахарной промышленности, в частности к способам получения затравочного материала, и может быть применено при уваривании сахарных утфелей для заводки кристаллов в вакуум-аппарате
Изобретение относится к сахарной промышленности
Изобретение относится к сахарной промышленности

Изобретение относится к способам контроля содержания кристаллов в утфеле при получении кристаллического продукта в вакуум-аппаратах и может быть использовано в сахарной промышленности

Изобретение относится к сахарной промышленности и может быть использовано при исследовании процессов кристаллообразования и кристаллизации в сахарсодержащих растворах
Изобретение относится к сахарной промышленности
Изобретение относится к сахарной промышленности, а именно к свеклосахарным заводам, вырабатывающим сахар-песок из сахара-сырца тростниково-сахарного производства

Изобретение относится к сахарной промышленности
Изобретение относится к сахарной промышленности, а именно при организации работы продуктовых отделений сахарных заводов по схеме в три кристаллизации

Изобретение относится к производству ксилозы, которая используется в кондитерской промышленности, а также при получении пряностей и ксилита
Наверх