СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УТФЕЛЯ ПОСЛЕДНЕЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ Российский патент 2001 года по МПК C13F1/02 

Изобретение относится к сахарной промышленности, в частности к получению утфеля последней кристаллизации.

Известен способ получения утфеля последней кристаллизации, предусматривающий уваривание его в вакуум-аппарате до 94-95% СВ, определение частоты утфеля исходя из чистоты нормальной мелассы и содержания кристаллов в утфеле перед центрифугированием, раскачивание утфеля перед спуском из вакуум-аппарата горячей водой и последующую кристаллизацию его охлаждением при перемешивании в утфелемешалках до требуемой температуры и подогрев утфеля перед центрифугированием (Бугаенко И.Ф. Анализ потерь сахара в сахарном производстве и пути их снижения - АП "Курск", 1994, с. 97-104).

Недостатками известного способа являются то, что содержание сахара в мелассе составляет приблизительно 45,7% при чистоте мелассы 55,0%; содержание кристаллов в утфеле перед центрифугированием составляет около 44% для дисковых утфелемешалок-кристаллизаторов.

Ближайшим техническим решением к предложенному является способ получения утфеля последней кристаллизации, предусматривающий уваривание его в вакуум-аппарате до 94,0-95,0% СВ, раскачивание утфеля горячей водой перед спуском из вакуум-аппарата в утфелемешалку, кристаллизацию утфеля в утфелемешалках-кристаллизаторах путем его охлаждения при перемешивании до конечной заданной температуры, при которой состав межкристального раствора соответствует составу нормальной мелассы, и нагревание утфеля перед центрифугированием (SU 1604855, C 13 F 1/02, 07.11.1990).

Недостатком способа является недостаточно высокое содержание кристаллов в утфеле перед центрифугированием, составляющее 41,3-41,1% и большие потери сахара в мелассе при ее чистоте 59,5-60,1%.

Технический результат изобретения заключается в уменьшении содержания сахара в мелассе, повышении содержания кристаллов в утфеле перед центрифугированием и, таким образом, в увеличении выхода сахара.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе получения утфеля последней кристаллизации, предусматривающем его уваривание в вакуум-аппарате до содержания сухих веществ 94,0-95,0%, раскачивание утфеля горячей водой перед спуском из вакуум-аппарата в утфелемешалку, кристаллизацию утфеля в утфелемешалках-кристаллизаторах путем его охлаждения при перемешивании до конечной заданной температуры, при которой состав межкристального раствора соответствует составу нормальной мелассы, и нагревание утфеля перед центрифугированием, раскачивание утфеля проводят до содержания сухих веществ 90,6-91,4%. При достижении утфелем в процессе охлаждения температуры 40-42^oC его перемешивание осуществляют путем вибрации кристалломассы с частотой колебаний 2,0-4,0 с^-1 и амплитудой 3 · 10^-3 - 6 · 10^-3 м до достижения содержания кристаллов в утфеле 46,0-48,0%.

Способ осуществляют следующим образом.

В пропаренный вакуум-аппарат при остаточном давлении 0,060-0,065 МПа набирают второй оттек утфеля последней кристаллизации до полного закрытия верхней трубной решетки паровой камеры и постепенно начинают подавать греющий пар в паровую камеру для его сгущения. По достижении коэффициента пересыщения 1,3-1,35 осуществляют заводку кристаллов введением 150-200 г сахарной пудры на 40 т утфеля и затем сразу снижают коэффициент пересыщения частыми подкачками оттека. Достигнув пересыщения 1,2-1,25 наращивают кристаллы путем непрерывного или частого подкачивания первого оттека указанного утфеля. После наращивания кристаллов осуществляют их разделку путем подкачки оттека, предварительно на 5-10^oC выше температуры кипения утфеля. Кристаллы наращивают при температуре утфеля 68-70^oC, а окончательное его сгущение до 94,0-95,0 СВ ведут при 65- 68^oC. Сваренный утфель содержит 39-41% кристаллов. Из вакуум-аппарата утфель последней кристаллизации выгружают в приемную утфелемешалку и из нее - в кристаллизационную установку непрерывного действия, состоящую из нескольких утфелемешалок-кристаллизаторов с дисковой поверхностью теплообмена, при помощи которой охлаждается утфель. Перед спуском утфеля в приемную утфелемешалку его раскачивают горячей водой до 90,6-91,4% СВ, температура которой должна быть на 5^oC выше температуры утфеля.

Раскачивание утфеля последней кристаллизации горячей водой перед спуском из вакуум-аппарата до 90,6-91,4% СВ необходимо для поддержания оптимальных параметров утфеля при кристаллизации охлаждением в утфелемешалках-кристаллизаторах кристаллизационной установки. При раскачивании утфеля перед спуском из вакуум-аппарата до содержания сухих веществ менее 90,6% не обеспечивается необходимый режим истощения утфеля в утфелемешалках-кристаллизаторах и возрастает содержание сахара в мелассе. Если утфель раскачивают до содержания сухих веществ более 91,4%, то в этих утфелемешалках-кристаллизаторах не выдерживается необходимый коэффициент пересыщения, нарушается оптимальный режим истечения межкристального раствора утфеля и требуются дополнительные водные раскачки утфеля, а также возрастают потери сахара в мелассе.

На первой стадии кристаллизацию утфеля охлаждением с 65-68^oC до 40-42^oC осуществляют в утфелемешалках-кристаллизаторах с дисковой поверхностью теплообмена для наращивания кристаллов. При этом в результате понижения температуры вязкость межкристального раствора повышается с 2-3 Па·с до 10-12 Па·с, а содержание кристаллов в утфеле увеличивается до 43-45%. Вследствие этого вязкость утфеля достигает допустимой величины 240 Па·с для дисковых утфелемешалок-кристаллизаторов. На второй стадии утфель выгружают в двухсекционную утфелемешалку-кристаллизатор вибрационного типа и процесс кристаллизации охлаждением продолжают при вибрационном перемешивании перфорированными элементами с частотой колебаний 2-4 с^-1 и амплитудой 3 - 6·10^-3 м. Вибрационное перемешивание позволяет понизить высокую вязкость утфеля и продолжить дальнейшую кристаллизацию утфеля охлаждением.

Интенсивность вибрационного перемешивания с частотой колебаний менее 2 с^-1 и амплитудой менее 3 · 10^-3 м не обеспечивает необходимого снижения вязкости утфеля и увеличения скорости кристаллизации сахарозы в вязком межкристальном растворе. Вибрационное перемешивание с частотой колебаний более 4 с^-1 и амплитудой более 6 · 10^-3 м не является целесообразным. Дальнейшее увеличение интенсивности вибрационного перемешивания сопровождается излишними энергозатратами и увеличением инерционных нагрузок на перемешивающие элементы вибрационной утфелемешалки-кристаллизатора.

Температуру утфеля в конце его охлаждения в вибрационной утфелемешалке-кристаллизаторе, при которой состав межкристального раствора не отличается от состава нормальной мелассы, находят рассчитывая растворимость сахарозы H (кг на 1 кг воды) в зависимости от следующих параметров нормальной мелассы: содержания сухих веществ, концентрации несахаров, коэффициента насыщения и конечного коэффициента пересыщения. Сопоставляя найденную величину растворимости H с предельной растворимостью сахарозы H₀ находят соответствующую температуру. По достижении указанной температуры, составляющей как правило 28,5-29^oC, состав межкристального раствора соответствует выбранным параметрам нормальной мелассы и охлаждение утфеля прекращают. При этом вязкость межкристального раствора составляет 25-30 Па·с.

Для обеспечения возможности центрифугирования утфеля осуществляют его нагревание до 40^oC во второй секции вибрационной утфелемешалки-кристаллизатора, чтобы вязкость межкристального раствора утфеля перед центрифугированием была примерно равна 7-8 Па·с при рабочей частоте вращения ротора центрифуги 1480 мин^-1.

Пример 1.

В вакуум-аппарат при остаточном давлении 0,060 МПа набирают второй оттек утфеля последней кристаллизации до полного закрытия верхней трубной решетки паровой камеры и постепенно подают в нее греющий пар для сгущения оттека. По достижении коэффициента пересыщения 1,3 осуществляют заводку кристаллов и затем сразу снижает коэффициент пересыщения частыми подкачками оттека. Достигнув пересыщения 1,2 наращивают кристаллы при температуре утфеля 68^oC путем непрерывного или частого подкачивания первого оттека указанного. Окончательное сгущение утфеля до 95% СВ осуществляют при 65^oC. Сваренный утфель содержит 40,7% кристаллов.

Процесс варки ведут с учетом следующих параметров нормальной мелассы СВ_н.в. = 83,5%, Ч_н.м. = 53,0%, СХ_н.м. = 44,3%. Из вакуум-аппарата утфель последней кристаллизации выгружают в приемную утфелемешалку и оттуда - в кристаллизационную установку непрерывного действия, состоящую из нескольких утфелемешалок-кристаллизаторов с дисковой поверхностью теплообмена, при помощи которой охлаждает утфель. Перед спуском утфеля в приемную утфелемешалку его раскачивают горячей водой до 91,4% СВ.

Вначале кристаллизацию утфеля путем охлаждения с 65 до 42^oC осуществляют в утфелемешалках-кристаллизаторах с дисковой поверхностью теплообмена. При этом в результате понижения температуры вязкость межкристального раствора повышается с 2,5 до 10 Па·с, а содержание кристаллов в утфеле увеличивается до 45%. Вследствие этого вязкость утфеля достигает величины 232 Па·с. затем утфель выгружают в двухсекционную утфелемешалку-кристаллизатор вибрационного типа и процесс кристаллизации охлаждением продолжают при вибрационном перемешивании перфорированными элементами с частотой колебаний 2 с^-1 и амплитудой 3·10^-3 м. Вибрационное перемешивание позволяет понизить высокую вязкость утфеля и продолжить дальнейшую кристаллизацию утфеля охлаждением.

По достижении расчетной температуры, составляющей 28,6^oC, состав межкристального раствора соответствует указанным параметрам нормальной мелассы и охлаждение утфеля прекращают. При этом вязкость межкристального раствора составляет 27 Па·с.

Для обеспечения возможности центрифугирования утфеля осуществляют его нагревание до 40^oC во второй секции вибрационной утфелемешалки-кристаллизатора, чтобы вязкость межкристального раствора утфеля перед центрифугированием составляла 8 Па·с при рабочей частоте вращения ротора центрифуги 1480 мин^-1.

Полученные результаты приведены в таблице, из которой видно, что при работе по предложенному способу по сравнению с прототипом содержание кристаллов возрастает на 5,9%, а чистота мелассы уменьшается на 6,5%.

Пример 2.

Осуществляют также, как и пример 1, но окончательное сгущение утфеля осуществляют при 60^oC до 94,5% СВ, а сваренный утфель содержит 40,5% кристаллов.

Параметры утфеля последнего продукта определяют из следующих параметров нормальной мелассы СВ_н.м. = 83,5%, Ч_н.м. = 54,0%, СХ_н.м. = 45,1%. Перед спуском утфеля в приемную утфелемешалку его раскачивают горячей водой до 91,3% СВ. Параметры утфеля перед центрифугированием определяют исходя из того, что в нем должно быть 47% кристаллов: СХ_ут = 70,9%, СВ_ут = 91,3%, Ч_ут = 77,7%.

На первой стадии кристаллизацию утфеля охлажданием до 41^oC осуществляют в утфелемешалках-кристаллизаторах с дисковой поверхностью теплообмена. При этом в результате понижения температуры вязкость межкристалльного раствора повышается с 2,8 до 11,5 Па·с, а содержание кристаллов в утфеле увеличивается до 44,4%. Вследствие этого вязкость утфеля достигает весьма высокой величины 235 Па·с. На второй стадии утфель выгружают в двухсекционную утфелемешалку-кристаллизатор вибрационного типа и процесс кристаллизации охлаждением продолжают при вибрационном перемешивании перфорированными элементами с частотой колебаний 3 с^-1 и амплитудой 4·10^-3 м, обеспечивающем возможность фильтрации межкристального раствора через кристаллы. Вибрационное перемешивание позволяет понизить высокую вязкость утфеля и продолжить дальнейшую кристаллизацию утфеля охлаждением.

По достижении расчетной температуры, составляющей 28,8^oC, состав межкристального раствора соответствует выбранным параметрам нормальной мелассы и охлаждение утфеля прекращают. При этом вязкость межкристального раствора составляет 30 Па·с.

Для обеспечения возможности центрифугирования утфеля осуществляют его нагревание до 40^oC во второй секции вибрационной утфелемешалки-кристаллизатора, чтобы вязкость межкристального раствора утфеля перед центрифугированием была равна 8 Па·с.

Полученные результаты приведены в таблице, из которой видно, что при работе по предлагаемому способу по сравнению с прототипом содержание кристаллов возрастает на 4,9%, а чистота мелассы уменьшается на 5,5%.

Пример 3.

Осуществляют так же, как и примеры 1 и 2, но окончательное сгущение утфеля осуществляют при 67^oC до 94% СВ, а сваренный утфель содержит 39,3% кристаллов.

Параметры утфеля последнего продукта определяют из следующих параметров нормальной малассы СВ_н.м. = 82,5%, Ч_н.м. = 55,0%, СХ_н.м. =45,4%. Перед спуском утфеля в приемную утфелемешалку его раскачивают горячей водой до 90,6% СВ. Параметры утфеля перед центрифугированием определяют исходя из того, что в нем должно быть 46% кристаллов: СХ_ут = 70,5%, СВ_ут = 90,6%, Ч_ут = 77,9%.

На первой стадии кристаллизацию утфеля охлаждают до 40^oC осуществляют в утфелемешалках-кристаллизаторах с дисковой поверхностью теплообмена. При этом в результате понижения температуры вязкость межкристалльного раствора повышается с 2,6 до 11 Па·с, а содержание кристаллов в утфеле увеличивается до 43,5%. Вследствие этого вязкость утфеля достигает весьма высокой величины 199 Па·с. На второй стадии утфель выгружают в двухсекционную утфелемешалку-кристаллизатор вибрационного типа и процесс кристаллизации охлаждением продолжают при вибрационном перемешивании перфорированными элементами с частотой колебаний 4 с^-1 и амплитудой 6·10^-3 м, обеспечивающем возможность фильтрации межкристального раствора через кристаллы. Вибрационное перемешивание позволяет понизить высокую вязкость утфеля и продолжить дальнейшую кристаллизацию утфеля охлаждением.

При достижении расчетной температуры, составляющей 28,9^oC, состав межкристального раствора соответствует выбранным параметрам нормальной мелассы и охлаждение утфеля прекращают. При этом вязкость межкристального раствора составляет 25,5 Па·с.

Для обеспечения возможности центрифугирования утфеля осуществляют его нагревание до 40^oC во второй секции вибрационной утфелемешалки-кристаллизатора, чтобы вязкость межкристального раствора утфеля перед центрифугированием была равна 7,1 Па·с.

Результаты приведены в таблице, из которой видно, что при работе по предложенному способу по сравнению с прототипом содержание кристаллов возрастает на 3,9%, а чистота мелласы уменьшается на 4,5%.

Таким образом, предложенный способ получения утфеля обеспечивает в сравнении с известным уменьшение содержания сахара в мелассе на 5,5-6,5% и увеличивает содержание кристаллов в утфеле на 4-6%.

Изобретение относится к сахарной промышленности, в частности к получению утфеля последней кристаллизации. Способ получения утфеля последней кристаллизации предусматривает уваривание его в вакуум-аппарате до 94 - 95% СВ. Перед спуском из вакуум-аппарата его раскачивают горячей водой до 90,6 - 91,4% СВ и осуществляют кристаллизацию утфеля охлаждением при перемешивании в утфелемешалках - кристаллизаторах до требуемой температуры, при которой состав межкристального раствора соответствует составу нормальной мелассы. При достижении утфелем в процессе охлаждения температуры 40 - 42°С его перемешивают путем вибрации с частотой колебаний 2,0 - 4,0 с^-1 и амплитудой 3·10^-3 - 6·10^-3 м до достижения содержания кристаллов в утфеле 46,0 - 48,0%. Полученный таким образом утфель перед центрифугированием нагревают. Способ обеспечивает уменьшение содержания сахара в мелассе, увеличение содержания кристаллов в утфеле и увеличение выхода сахара. 1 табл.

Способ получения утфеля последней кристаллизации, предусматривающий его уваривание в вакуум-аппарате до содержания сухих веществ 94,0 - 95,0%, раскачивание утфеля горячей водой перед спуском из вакуум-аппарата в утфелемешалку, кристаллизацию утфеля в утфелемешалках-кристаллизаторах путем его охлаждения при перемешивании до конечной заданной температуры, при которой состав межкристального раствора соответствует составу нормальной мелассы, и нагревание утфеля перед центрифугированием, отличающийся тем, что раскачивание утфеля проводят до содержания сухих веществ 90,6 - 91,4%, при этом при достижении утфелем в процессе охлаждения температуры 40 - 42^oС его перемешивание осуществляют путем вибрации кристалломассы с частотой колебаний 2,0 - 4,0 с^-1 и амплитудой 3 · 10^-3 - 6 · 10^-3 м до достижения содержания кристаллов в утфеле 46,0 - 48,0%.