СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УТФЕЛЯ ПОСЛЕДНЕЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ Российский патент 1996 года по МПК C13F1/02 

Изобретение относится к технологии сахарного производства и может быть использовано для повышения выхода сахара и ускорения процесса кристаллизации.

Известен способ получения утфеля последней кристаллизации, предусматривающий уваривание утфеля в вакуум-аппарате до 94,0-96,0 СВ, раскачивание утфеля перед спуском горячей водой до 91,0-91,8 СВ и его последующую кристаллизацию охлаждением в несколько ступеней в утфелемешалках до требуемой температуры, при этом коэффициент пересыщения межкристального раствора утфеля на первой ступени кристаллизации выдерживают равным 1,22-1,25, на второй ступени 1,15-1,18, а на каждой последующей ступени коэффициент пересыщения межкристального раствора выдерживают на 0,02-0,03 меньше чем на предыдущей, при этом коэффициент пересыщения на последней ступени кристаллизации равен 1,02-1,03 [1]
Недостатком данного способа является необходимость уваривания утфеля последнего продукта до высоких концентраций сухих веществ 94,0-96,0, что увеличивает время уваривания и ведет к росту термического разложения сахарозы и нарастанию цветности получаемых продуктов.

Проведение водной раскачки такого высоковязкого утфеля затруднено из-за значительной разности вязкости его и воды, подаваемой на раскачку. Они плохо перемешиваются, и не исключено растворение уже выкристаллизованного сахара, что в конечном итоге ведет к росту потерь сахара в мелассе, а следовательно, к уменьшению выхода сахара.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения утфеля последней кристаллизации, предусматривающий уваривание утфеля в вакуум-аппарате до 90,0-92,0 СВ, спуск его в приемную утфелемешалку и дальнейшую кристаллизацию при охлаждении без водных раскачек до достижения утфелем температуры 30-38^оС [2]
Недостатком способа является то, что кристаллизацию охлаждением осуществляют при линейной скорости охлаждения 0,8-1,2^оС в 1 ч. Данный режим не является оптимальным, так как не обеспечивает точного соответствия скоростей охлаждения и кристаллизации на протяжении процесса. Это ведет к увеличению длительности последнего до 39-42 ч, а для отдельных утфелей (в зависимости от качественного состава несахаров) и до 60 ч.

Целью изобретения является повышение выхода сахара и ускорение процесса кристаллизации.

Это достигается тем, что в предложенном способе получения утфеля последней кристаллизации, предусматривающем уваривание утфеля в вакуум-аппарате до 91,0-91,5 СВ и последующую кристаллизацию его охлаждением в несколько ступеней в утфелемешалках до требуемой температуры, процесс кристаллизации осуществляют с переменной скоростью охлаждения, при этом скорость охлаждения в первой утфелемешалке поддерживают равной 3,0-3,5^оС в 1 час и охлаждают утфель до температуры 57-60^оС, во второй 2,5-3,0^оС в 1 ч и охлаждение ведут до 43-46^оС, в третьей скорость охлаждения поддерживают 1,7-2,5^оС в 1 ч и охлаждают утфель до температуры 35-40^оС, а в каждой последующей утфелемешалке скорость охлаждения снижается на 0,5-0,7^оС в 1 ч по сравнению с предыдущей, при этом скорость охлаждения в последующей утфелемешалке составляет 0,5-1,0^оС в 1 ч.

Способ получения утфеля последней кристаллизации осуществляют следующим образом.

В вакуум-аппарате создают разрежение в диапазоне 0,060-0,067 МПа. Набирают оттек, заполняя им аппарат до полного закрытия поверхности нагрева паровой камеры, включают подачу пара в греющую камеру, сгущают и заводят в оттеке центры кристаллизации сахара. Наращивание кристаллов сахара проводят при коэффициенте пересыщения 1,15-1,25 путем частого подкачивания предназначенного для этого оттека, нагретого на 5-10^оС выше температуры утфеля в вакуум-аппарате. Температуру уваривания в период наращивания кристаллов поддерживают на уровне 68-73^оС. Перед спуском утфеля в приемную утфелемешалку кристаллизационной установки делают последнюю подкачку оттека до концентрации сухих веществ утфеля 91,0-91,5 СВ, обеспечивая при этом снижение коэффициента пересыщения межкристального раствора до 1,05-1,1. Эта операция позволяет при проведении спуска утфеля избежать резкого роста коэффициента пересыщения межкристального раствора и выпадения кристаллической "муки", а также снижает вязкость спускаемого утфеля.

Уваривание утфеля последней кристаллизации в вакуум-аппарате до 91,0-91,5 СВ необходимо для поддержания оптимальных условий его кристаллизации охлаждением в кристаллизационной установке и получения в конце процесса мелассы, имеющей параметры "нормальной".

Кристаллизацию утфеля проводят при его охлаждении в несколько ступеней в утфелемешалках, соединенных последовательно в кристаллизационную установку. Из приемной мешалки утфель подают в первую утфелемешалку, где осуществляют его охлаждение со скоростью 3,0-4,0^оС в 1 ч до температуры 57-62^оС.

Такие требования к скорости охлаждения утфеля обусловлены оптимальными параметрами истощения межкристального раствора, обеспечивающими минимальное время кристаллизации охлаждением. Если скорость охлаждения утфеля в первой мешалке менее 3,0^оС в 1 ч, то это увеличивает время кристаллизации, и нарушается технологический режим истощения межкристального раствора утфеля в последующих утфелемешалках из-за несоответствия скорости кристаллизации сахара скорости охлаждения, что не позволяет снизить чистоту мелассы. При скорости охлаждения более 4,0^оС в 1 ч резко возрастает пересыщение межкристального раствора, возможны выпадение "муки" и увеличение вязкости утфеля, что в свою очередь требует дополнительных водных раскачек утфеля и приводит к увеличению выхода мелассы и длительности кристаллизации утфеля.

Во второй утфелемешалке скорость охлаждения поддерживают в пределах 2,5-3,0^оС в 1 ч и охлаждают утфель до 43-46^оС. Поддержание этих параметров необходимо для обеспечения оптимальной скорости роста кристаллов и глубокого истощения межкристального раствора утфеля на первых ступенях кристаллизации.

В третьей утфелемешалке скорость охлаждения снижают до 1,7-2,5^оС в 1 ч, а конечная температура утфеля составляет 35-40^оС. В каждой последующей утфелемешалке скорость охлаждения снижают на 0,5-0,7^оС в 1 ч по сравнению с предыдущей, ориентируясь на лабораторные данные анализов утфеля. Необходимость такого снижения скорости охлаждения по утфелемешалкам обусловлена созданием оптимальных условий для глубокого истощения межкристального раствора утфеля по мере снижения его температуры и увеличения вязкости. Если снижение скорости охлаждения поддерживать менее чем 0,5^оС в 1 ч, то удлиняется процесс кристаллизации и не обеспечивается снижение содержания сахара в мелассе. При поддержании скорости охлаждения более 0,7^оС в 1 ч не выдерживаются оптимальные условия для истощения межкристального раствора утфеля, и может возникнуть потребность в водных раскачках утфеля, что не позволяет сократить содержание сахара в мелассе и ускорить процесс кристаллизации при его охлаждении.

При достижении утфелем последней утфелемешалки скорость охлаждения поддерживают равной 0,5-1,0^оС в 1 ч. Это необходимо для завершения процесса кристаллизации и подготовки утфеля к центрифугированию. Выполнение данных условий обеспечивает хорошее отделение межкристального раствора от кристаллов сахара в поле действия центробежных сил. При поддержании скорости охлаждения менее 0,3^оС в 1 ч пересыщение межкристального раствора может снизиться менее 1,02, а поэтому при подготовке утфеля к центрифугированию возможно оплавление части кристаллов, а при величине скорости охлаждения более 0,5^оС в 1 ч возрастает содержание сахара в мелассе, так как на центрифугирование будет поступать пересыщенный раствор.

Перед центрифугированием утфель подогревают и центрифугируют с получением желтого сахара и мелассы.

П р и м е р 1. В вакуум-аппарате создают разрежение 0,060 МПа, набирают первый оттек утфеля 1 с Дб 77,5% и СВ 83,4% до полного закрытия поверхности нагрева паровой камеры, включают подачу пара в греющую камеру, сгущают и заводят в оттеке центры кристаллизации, вводя в аппарат сахарную пудру в количестве 80-100 г при 76^оС. Наращивание кристаллов проводят при коэффициенте пересыщения межкристального раствора 1,15 путем частого подкачивания первого оттека утфеля 1, нагретого на 5^оС выше температуры утфеля в аппарате. В период наращивания кристаллов температуру утфеля поддерживают в пределах 70-74^оС. В конце уваривания при окончательном сгущении утфеля в аппарат подкачивают pаффинационный оттек с Дб 73,6% при этом доброкачественность выдерживают в пределах 77,2% По достижении концентрации сухих веществ утфеля 91,3% его спускают в приемную утфелемешалку кристаллизационной установки. Она включает шесть последовательно соединенных утфелемешалок с дисковой поверхностью теплообмена и индивидуальными системами водяного охлаждения. Из приемной утфелемешалки утфель подают в первую утфелемешалку, где его охлаждают со скоростью 3,6^оС в 1 ч до 60^оС. Во второй утфелемешалке поддерживают скорость охлаждения на уровне 2,8^оС в 1 ч, охлаждают утфель до 48^оС. В третьей утфелемешалке скорость охлаждения утфеля равна 2,0^оС в 1 ч, а температура на выходе из кристаллизатора равна 40^оС. В каждой последующей утфелемешалке скорость охлаждения снижают на 0,5^оС в 1 ч, что достигают регулированием температуры воды в охлаждающих системах утфелемешалок, ориентируясь на данные лабораторных анализов утфелей. Кристаллизацию утфеля заканчивают в последней утфелемешалке при температуре 34,2^оС. Перед центрифугированием температуру утфеля повышают на 6^оС за счет подогрева его в утфелераспределителе и центрифугирование проводят при 40^оС.

Утфель, полученный по предлагаемому способу, имеет доброкачественность 77,2% длительность кристаллизации охлаждением составляет 23 ч, перед центрифугированием утфель содержит 42,3% кристаллов со средним размером 0,34 мм и цветностью 35 усл. ед. а меласса имела Дб 60,4%
Параллельно осуществляют уваривание и кристаллизацию утфеля охлаждением по прототипу. Утфель уваривают в вакуум-аппарате до 91,0 СВ и, не добавляя воды на раскачку, спускают в приемную утфелемешалку. Пройдя по всем ступеням, утфель охлаждается до 40^оС и перед отбором на центрифугирование его подогревают на 5^оС.

Для данных условий длительность кристаллизации составила 32 ч, а доброкачественность мелассы 61,6% доброкачественность утфеля была равной 77,2% и перед центрифугированием в утфеле содержалось 40,5% кристаллов со средним размером 0,28 мм и цветность желтого сахара 44,2 усл. ед.

Как видно из сравнения результатов, при работе по предлагаемому способу по сравнению с прототипом время кристаллизации уменьшается на 9 ч, содержание кристаллов возрастает на 1,8% а доброкачественность мелассы уменьшается на 1,2% При этом качество последнего продукта улучшается.

П р и м е р 2. Осуществляют так же, как и пример 1, но утфель перед спуском из вакуум-аппарата уваривают до 91,0 СВ и скорость охлаждения в первой утфелемешалке поддерживают на уровне 3,4^оС в 1 ч, охлаждая на ней утфель до 62^оС, во второй утфелемешалке скорость охлаждения составляет 2,6^оС в 1 ч, а конечная температура утфеля 52^оС. В третьей утфелемешалке скорость охлаждения равна 1,8^оС в 1 ч, а конечная температура равна 44^оС. В каждой последующей утфелемешалке скорость охлаждения снижают на 0,4^оС в 1 ч, что достигают регулированием температуры воды в охлаждающих системах утфелемешалок, ориентируясь на данные лабораторных анализов утфеля.

Кристаллизацию утфеля заканчивают в последней утфелемешалке при температуре 38^оС. Перед центрифугированием температуру утфеля повышают на 2^оС за счет подогрева его в утфелераспределителе и центрифугирование проводят при 40^оС.

Утфель, полученный по предлагаемому способу, имеет доброкачественность 77,0% Длительность кристаллизации охлаждением составляет 24,5 ч, перед центрифугированием в утфеле содержится 42,1% кристаллов со средним размером 0,33 мм и цветностью 32,8 усл. ед. а меласса имела доброкачественность 60,2%
Как видно из сравнения результатов эксперимента при получении утфеля по предлагаемому способу по сравнению с прототипом, длительность кристаллизации уменьшается на 7,5 ч, содержание кристаллов в утфеле возрастает на 1,6% а доброкачественность мелассы уменьшается на 1,4% при этом улучшается и качество сахара последнего продукта.

П р и м е р 3. Осуществляют так же, как примеры 1 и 2, но утфель перед спуском из вакуум-аппарата уваривают до 91,6 СВ, скорость охлаждения в первой утфелемешалке поддерживают на уровне 3,8^оС в 1 ч и охлаждают утфель до 58^оС, на второй скорость охлаждения равна 3^оС в 1 ч и конечная температура 46^оС. В третьей скорость охлаждения составляет 2,5^оС в 1 ч, а конечная температура 36^оС. В каждой последующей утфелемешалке скорость охлаждения поддерживают на 0,6^оС в 1 ч меньше, чем в предыдущей. Кристаллизацию утфеля заканчивают в последней утфелемешалке при температуре утфеля 30^оС. Перед центрифугированием температуру утфеля повышают на 10^оС за счет подогрева его в утфелераспределителе и центрифугирование проводят при 40^оС.

Утфель, полученный по предлагаемому способу, имеет доброкачественность 77,1% длительность кристаллизации охлаждением составляет 25 ч, перед центрифугированием в утфеле содержится 42,5% кристаллов со средним размером 0,33 мм и цветностью желтого сахара 31,2 усл. ед. доброкачественность мелассы была 60,1%
Из сравнения результатов видно, что при получении утфеля по предлагаемому способу, по сравнению с прототипом длительность кристаллизации уменьшается на 7 ч, содержание кристаллов в утфеле возрастает на 2,0% а доброкачественность мелассы уменьшается на 1,5% при этом возрастает качество сахара последнего продукта.

Предложенный способ по сравнению с известным позволяет уменьшить длительность кристаллизации на 7-9 ч, создает условия для повышения содержания кристаллов в утфеле на 1,6-2,0% обеспечивает снижение доброкачественности мелассы на 1,2-1,5% и позволяет получить сахар последней кристаллизации лучшего качества. Эти условия соответствуют уменьшению содержания сахара в мелассе на 0,02-0,03% к массе перерабатываемой свеклы.

Использование: изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к свеклосахарному производству. Сущность изобретения: предложенный способ получения утфеля последней кристаллизации предусматривает уваривание утфеля до 91,0 - 91,5% СВ и последующую его кристаллизацию охлаждением до требуемой температуры в несколько ступеней в утфелемешалках. Скорость охлаждения в первой утфелемешалке поддерживают равной 4,0 - 3,0^oС в час и охлаждают утфель до температуры 62,0 - 57,0^oС, во второй - 3,0 - 2,5^oС в час и охлаждение ведут до температуры 48,0 - 43,0^oС, в третьей - скорость охлаждения поддерживают равной 2,5 - 1,7^oС в час и охлаждают утфель до температуры 40,0 - 35,0^oС, а в каждой последующей утфелемешалке скорость охлаждения снижают на 1,0 - 0,5^oС в час по сравнению с предыдущей, при этом скорость охлаждения в последней утфелемешалке составляет 0,5 - 0,3^oС в час. Это позволяет повысить выход сахара и ускорить процесс кристаллизации.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УТФЕЛЯ ПОСЛЕДНЕЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ, предусматривающий уваривание утфеля до 91,0 - 91,5 % СВ и последующую его кристаллизацию охлаждением до требуемой температуры в несколько ступеней в утфелемешалках, отличающийся тем, что скорость охлаждения в первой утфелемешалке поддерживают равной 4,3 - 3,0^oС/ч и охлаждают утфель до температуры 62,0 - 57,0^oС, во второй - 3,0 - 2,5^oС/ч и охлаждение ведут до температуры 48,0 - 43,0^oС, в третьей - скорость охлаждения поддерживают равной 2,5 - 1,7^oС/ч и охлаждают утфель до температуры 40,0 - 35,0^oС, а в каждой последующей утфелемешалке скорость охлаждения снижают на 1,0 - 0,5^oС/ч по сравнению с предыдущей, при этом скорость охлаждения в последней утфелемешалке составляет 0,5 - 0,3^oС/ч.