СПОСОБ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ САХАРА Российский патент 1997 года по МПК C13F1/02 C13K5/00 

Изобретение относится к производству молочного сахара и сахарозы.

Известен способ кристаллизации сахара, согласно которому к кристаллизующемуся раствору добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ) тапа простых или сложных эфиров сахарозы [1] моноглицеридов жирных кислот [2] или ароматической органической сульфоновой кислоты, ее соли или производного [3]
Недостатками известных способов являются сложность синтеза ПАВ и затруднения при введении ПАВ в кристаллизующийся раствор, связанные с необходимостью предварительного растворения добавки в органических спиртах.

Ближайшим техническим решением к предложенному является способ кристаллизации сахара, предусматривающий выращивание кристаллов в пересыщенном межкристальном сахаросодержащем растворе и введение реагента, снижающего вязкость последнего, при этом в качестве такого реагента используют сульфаминовую кислоту в количестве 1,5% или смесь 0,5% сульфаминовой кислоты и 1,5% мочевины к массе кристаллизата [4]
Недостатком известного способа является то, что при его применении получают недостаточно глубокое истощение межкристального раствора и, следовательно, недостаточно высокий выход сахара.

Технический результат изобретения заключается в повышении выхода сахара и улучшении его качества.

Это достигается тем, что в предложенном способе кристаллизации сахара, предусматривающем выращивание кристаллов в пересыщенном межкристальном сахаросодержащем растворе и введение реагента, в качестве последнего используют льняное масло в количестве 0,001-0,05% к кристаллизационной массе, предпочтительно 0,03%
Способ осуществляют следующим образом.

Кристаллизация молочного сахара, так же как и кристаллизация утфеля III продукта в свеклосахарном производстве, осуществляется в две стадии.

Первая стадия заключается в том, что сироп сгущается в вакуум-аппаратах при t 75-80^oC, где происходит выпаривание воды до СВ 65% Кристаллизация в этом случае идет за счет сгущения, раствор становится пересыщенным и в конце сгущения сахар начинает выделяться в виде кристаллов. Сначала образуются центры кристаллизации (зародыши), а затем происходит их рост. Для получения однородных и крупных кристаллов необходимо создавать определенное пересыщение. При чрезмерном пересыщении образуется много центров кристаллизации и в результате образуется так называемая "мука" (мелкие кристаллы), которые не отделяются при центрифугировании и уходят в мелассу.

Различные примеси могут служить центрами кристаллизации и способствовать зародышеобразованию.

Вторая стадия заключается в том, что после сгущения сироп с кристаллами поступает в мешалки кристаллизаторы с перемешивающим устройством, вращающимся со скоростью 2-16 об/мин. На этой стадии процесс кристаллизации осуществляется за счет постепенного снижения температуры от 70-75^oC до 10-15^oC и создания таким образом пересыщения. При этом происходит основная кристаллизация, в результате выделяется 40% кристаллического сахара.

Далее кристаллизат поступает на центрифугирование, где происходит отделение кристаллов от межкристальной жидкости. Получают молочный сахар-сырец и мелассу. Меласса является отходом, в ней содержится около 20% лактозы, доброкачественность ее составляет 50-60% Этот сахар потерян для молочной промышленности.

Введение добавок льняного масла позволяет снизить вязкость сахарных растворов на 16-18% и обеспечить за счет этого кристаллизацию дополнительных количеств лактозы.

Кроме того, льняное масло, введенное на стадии зародышеобразования, образует мелкодисперсную эмульсию и создает благоприятные условия для образования и роста центров кристаллизации, подобно тому, как это происходит на затравочных кристаллах.

В результате этого кристаллы растут более крупные и отход их в мелассу на стадии центрифугирования уменьшается.

Все это в комплексе обеспечивает снижение потерь сахара в мелассе на 10-11% Кроме того, повышается качество молочного сахара (оптическая плотность снижается на 14-30% Доброкачественность возрастает на 2,5-4,2%). Это происходит за счет уменьшения количества пленочной мелассы на кристаллах вследствие снижения вязкости.

Введение добавок льняного масла позволяет увеличить средний размер кристаллов на 32-75% Более крупные кристаллы обладают меньшей удельной поверхностью и в результате удерживают меньшее количество пленочной мелассы, а следовательно и несахаров, что также способствует увеличению доброкачественности.

При кристаллизации сахаросодержащих растворов, например молочного сахара, при поступлении сыворотки на сгущение в вакуум-аппарат вводят льняное масло в количестве 0,001-0,05% к массе кристаллизуемого раствора.

При кристаллизации сахарозы способ осуществляется следующим образом.

Кристаллизацию утфеля I продукта проводят в вакуум-аппаратах, где происходит уваривание сиропа до содержания сухих веществ СВ 92,5% при 75-77^oC, в результате чего раствор становится пересыщенным. Затем в сироп вводят затравочные кристаллы (сахарную пудру) в количестве 30-40 г. На готовых центрах кристаллизация идет легче и кристаллы получаются более однородные. Образовавшийся таким образом утфель поступает в мешалку, а затем идет на центрифугирование. В результате получается белый сахар и два оттека (первый и второй).

Кристаллизация утфеля II продукта также осуществляется в вакуум-аппаратах. Утфель II уваривают из оттеков I продукта до СВ 93% Затем утфель через мешалку распределитель поступает на центрифугирование. Образуется желтый сахар и два оттека.

При центрифугировании I и II утфелей с целью снижения количества пленочной мелассы проводят "пробелку", т.е. промывку кристаллов сахара водой, что приводит к частичному растворению около 9% сахарозы (к массе утфеля). Для снижения этих потерь при поступлении сахарных растворов на уваривание в вакуум-аппараты I и II продуктов добавляют льняное масло в количестве 0,001-0,05% к кристаллизуемой массе.

Кристаллизация утфелей III продукта двухстадийна. На первой стадии сироп уваривают в вакуум-аппаратах до СВ 93,5-94% в результате раствор становится пересыщенным и образуются кристаллы.

Вторая стадия осуществляется путем охлаждения утфеля с 70-75^oC до 40^oC в кристаллизаторах с перемешивающим устройством (n 1-2 об/мин). При этом дополнительно выкристаллизовывается некоторое количество сахара. Далее утфель III поступает на центрифугирование, где происходит отделение кристаллов от межкристалльной жидкости. Образуется желтый сахар и меласса. В мелассе содержится около 50% сахарозы, и этот сахар потерян для свеклосахарного производства. Одна из причин также больших потерь это высокая вязкость мелассы и затруднения при кристаллизации и центрифугировании.

Для снижения этих потерь при поступлении сахарного сиропа на уваривание в вакуум-аппарат вводят льняное масло в количестве 0,001-0,05% к массе кристаллизуемого раствора.

Пример. При производстве молочного сахара в конце процесса сгущения сыворотки из вакуум-аппарата отбирают пересыщенный раствор при t 70^oC с содержанием сухих веществ 56% и доброкачественностью 82 ед. Среднюю пробу разделяют на 8 частей, одну из которых используют в качестве контрольной (без добавки), в 2 и 3 добавляют сульфаминовую кислоту (СК) 1,5% и смесь (мочевина 1,5% + СК 0,5% ) соответственно, используемые предпочтительно согласно известного способа [4] В 4-8 пробы добавляют предлагаемый реагент льняное масло в количестве 0,001-0,05% к кристаллизующейся массе.

Кристаллизацию всех проб, помещенных в закрытые емкости, осуществляют в одних и тех же условиях при перемешивании с частотой вращения 2 об/мин в лабораторном кристаллизаторе, помещенном в воздушный термостат. Начальная температура кристаллизата 70^oC, конечная 15^oC, что находится в соответствии с технологическими параметрами кристаллизации молочного сахара в заводских условиях. Падение температуры составляет 2,5 град/ч. По окончании кристаллизации кристаллизат центрифугируют при факторе разделения 1500 в течение 10 мин, мелассу и молочный сахар анализируют. Содержание лактозы определяют с помощью поляриметра СУ-4. Определение содержания сухих веществ производят высушиванием. Вязкость измеряют вискозиметром Гепплера ВН-2 при конечной температуре кристаллизации 15^oC. Оптическую плотность определяют на фотоэлектрокалориметре ФЭК-56М. Размер кристаллов определяют с помощью микроскопа путем измерения 100 кристаллов, а затем рассчитывают их среднюю величину. Доброкачественность рассчитывают как соотношение содержания лактозы и сухих веществ, умноженное на 100.

Сравнение технологических показателей продуктов проводят с данными контрольного опыта и с данными известного способа. Результаты измерений представлены в табл. 1 и 2.

Как видно из табл. 1 и 2, при введении добавок льняного масла наблюдается более глубокое истощение межкристального раствора, более эффективное снижение вязкости и лучшие качественные показатели молочного сахара, чем при введении СК (сульфаминовой кислоты) и мочевины. Наилучшие показатели получены при добавлении льняного масла в количестве 0,01-0,03% к кристаллизующейся массе.

Было проведено сравнение эффективности предлагаемого способа со способом, описанным в прототипе. Экспериментальные данные взяты из табл. 1 и 2, но изменение технологических показателей выражено в процентах к эффективности реагента в прототипе (табл. 3).

Предложенный способ кристаллизации сахара позволяет более глубоко истощить межкристальный раствор за счет снижения его вязкости на 14-18% улучшить качество выпускаемого продукта путем повышения его доброкачественности на 2,5-4,2% и снижения оптической плотности на 14-30%
Используемый реагент является легкодоступным, имеет невысокую стоимость, обладает пищевой ценностью. Доза внесения его более чем в 50 раз ниже, чем в известном способе.

Источники информации:
1. US, патент 3476598, кл. C 13 F 1/00, 1969.

2. SU, авторское свидетельство 503905, кл. C 13 F 1/02, 1974.

3. US, патент 3876466, кл. C 13 F, 1975.

4. SU, авторское свидетельство 644837, кл. C 13 F 1/02, 1979.

Использование: изобретение относится к производству сахара, а именно лактозы и сахарозы. Сущность: способ кристаллизации сахара предусматривает сгущение сиропа до 65% СВ, заводку кристаллов, их выращивание в пересыщенном межкристальном сахаросодержащем растворе и введение реагента, снижающего вязкость последнего, в качестве которого используют льняное масло в количестве 0,001-0,05% к кристаллизующейся массе. Таким образом кристаллизуют лактозу и утфели I, II и III продукта свеклосахарного производства. Способ обеспечивает повышение выхода сахара и снижение его содержания в мелассе. 3 табл.

Способ кристаллизации сахара, предусматривающий выращивание кристаллов в пересыщенном межкристальном сахаросодержащем растворе и введение реагента, снижающего вязкость последнего, отличающийся тем, что в качестве реагента используют льняное масло в количестве 0,001 0,05% от кристаллизующейся массы, предпочтительно 0,03%