СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УТФЕЛЯ ПЕРВОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ Российский патент 2021 года по МПК C13B30/02 

Изобретение относится к сахарной промышленности и может быть использовано при получении утфеля первой кристаллизации в сахарном производстве.

Известен способ получения утфеля первой кристаллизации, включающий сгущение сиропа в вакуум-аппарате до требуемого коэффициента пересыщения, заводку кристаллов, их наращивание при минимальном уровне первоначального набора в вакуум-аппарат. Этот уровень утфеля в вакуум-аппарате поддерживают путем многократного отбора части увариваемого утфеля через барометрическую трубу или турникет. Отобранный утфель центрифугируют с отбором кристаллического сахара и оттека. При этом оттек возвращают в вакуум-аппарат для дальнейшего истощения. Уваривание утфеля продолжается до тех пор, пока чистота межкристального раствора не достигнет величины, соответствующей утфелю последней кристаллизации перед его спуском из вакуум-аппарата. После этого уваривание утфеля прекращается и его выгружают в приемную мешалку [Способ уваривания последнего утфеля при минимальном его уровне в вакуум-аппарате/ В.И. Тужилкин, Н.А. Люсый и др.// Известия Вузов: Пищевая технология, 1990. - №4. - С. 54-55].

Недостатком этого способа является то, что при определенных в нем условиях многократного отбора утфеля с последующем возвратом «на себя» оттека отбираемой части утфеля невозможно получение сахара стандартного качества в соответствии с ГОСТ 21-94 даже из хорошего сырья. Данный способ более эффективен при уваривании утфелей последней стадии кристаллизации, где отсутствуют строгие требования по качественным показателям к получаемому из него сахару.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения утфеля первой кристаллизации, включающий сгущение сиропа в вакуум-аппарате до требуемого коэффициента пересыщения, заводку кристаллов, их наращивание, отбор части утфеля из вакуум-аппарата, центрифугирование этой части с разделением на сахар и оттек, возврат оттека в вакуум-аппарат и уваривание оставшейся части утфеля до готовности. Кристаллы сахара заводят в пересыщенный раствор сиропа с клеровкой в количестве 8-9 шт. на 1 мм длины поверхности пробного стекла, их наращивание проводят до достижения в утфеле 91,0-91,5% сухих веществ, при этом отбор утфеля из вакуум-аппарата осуществляют в количестве 35-40% от общей массы. Затем оставшийся в вакуум-аппарате утфель раскачивают сиропом до 88,0-89,0% сухих веществ. После этого проводят повторное наращивание кристаллов сахара путем подачи в вакуум-аппарат сиропа. Причем возврат оттека отобранной части утфеля в вакуум-аппарат осуществляют после окончания подачи сиропа, а уваривание оставшейся в вакуум-аппарате части утфеля до готовности завершают после достижения в нем 92,0-92,5% сухих веществ [RU 2227162 C1 ⁷ C13F 1/02, Опубл. 20.04.2002. Бюл. №11].

К недостатком этого способа следует отнести условия заводки центров кристаллизации на основе сахарной пудры, что существенно влияет на гранулометрию кристаллического белого сахара. Требуют желать лучшего условия наращивания центров кристаллизации и возврата оттеков на повторное их наращивание, что в целом отрицательно влияет на выход и качество белого сахара.

Технический результат изобретения заключается в повышение выхода и качества кристаллического белого сахара из утфеля первой кристаллизации.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе получения утфеля первой кристаллизации, включающем сгущение сиропа в вакуум-аппарате до требуемого коэффициента пересыщения, заводку кристаллов, их наращивание, отбор части утфеля из вакуум-аппарата, центрифугирование этой части утфеля с разделением на кристаллы сахара и оттек, возврат оттека в вакуум-аппарат и уваривание оставшейся части утфеля до готовности, отличающийся тем, что в качестве центров кристаллизации используется маточный утфель с размерами кристаллов 0,120-0,160 мм, который наращивают при коэффициенте пересыщения 0,12-0,15 и сгущении утфеля до 88,0-90,0% сухих веществ, этот процесс ведут до содержания в утфеле 35-40% кристаллов и температуре 72-76°С, при этом отбор части утфеля из вакуум-аппарата осуществляется для центрифугирования в количестве 30-45% от общей массы, и оставшийся в вакуум-аппарате утфель раскачивают сиропом в смеси с клеровкой сахара второй кристаллизации в равных количествах до содержании в утфеле 88,0-89,0% сухих веществ, добавляют в него 0,04-0,06% к массе утфеля моноглицерида дистиллированного и проводят повторное наращивание кристаллов на сиропе с содержанием сухих веществ 65-70%, а на последней подкачке в вакуум-аппарат, после завершения подкачек сиропа вводят оттек получаемый после промежуточного центрифугирования части утфеля и завершение процесса сгущения утфеля на основе оставшейся части ведут до 92,0-92,5% сухих веществ.

Способ осуществляется следующим образом.

В начале готовится маточный утфель в отдельном охлаждающем кристаллизаторе [Современные технологии и оборудование свеклосахарного производства. Часть 2 / В.О. Штангеев, В.Т. Кобер, Л.Г. Белостоцкий и др. - Под ред. В.О. Штангеева. - К.: «Цукор Украiны», 2004. - С. 116-117 (320 с.)].

По завершению процесса подготовки маточного утфеля его набирают в вакуум-аппарат в смеси с сиропом из выпарной установки до полного закрытия поверхности паровой камеры. Предварительно в вакуум-аппарате создают необходимое разрежение, соответствующее остаточному давлению 0,015-0,020 Мпа.

Кристаллы маточного утфеля с размерами 0,120-0,160 мм наращивают при коэффициенте пересыщения в диапазоне 0,12-0,15 и сгущение утфеля ведут до 88,0-90,0% сухих веществ.

Использование маточного утфеля позволяет обеспечить хорошую однородность затравочных кристаллов. Кроме того, уваривание утфеля на его основе позволяет увеличить производительность вакуум-аппаратов, снизить расход пара при получении утфелей, увеличить выход кристаллического сахара из утфеля за счет большей равномерности кристаллов, сократив количество воды на их промывание в центрифугах.

Проведение процесса уваривания утфеля в вакуум-аппарате при остаточном давление 0,015 Мпа обеспечивает кипение сиропа при температуре 70-72°С, что дает возможность иметь достаточно высокую разность температуры между греющим паром и кипящим сиропом, а значит проводить сгущение утфельной массы с небольшими потерями сахарозы.

Наращивание кристаллов при коэффициенте пересыщения в диапазоне 0,12-0,15 установлено опытным путем и с одной стороны, позволяет повысить скорость роста кристаллов сахара, а с другой обеспечить их однородность. При их запредельных значениях эти показатели ухудшаются. Требования к процессу сгущения утфеля 88,0-90,0% сухих веществ обоснованы более высокой скоростью роста кристаллов в этом интервале концентраций по сухим веществам. Запредельные значения, т.е. менее 88% или более 89% сухих веществ не обеспечивают достижение технического результата изобретения.

При сгущении утфеля до 88,0-90,0% сухих веществ особое внимание уделяется содержанию в нем кристаллов сахара и температуре. Опытным путем установлено, что для этих условий процентное содержание кристаллов сахара должно быть в интервале 35-40%, а температуре - 72-76°С. Эти условия обеспечивают требуемое качество и выход сахара при его минимальных потерях в процессе уваривания и центрифугирования утфеля.

Отбор утфеля в вакуум-аппарат осуществляется в количестве 30-40% от его общего количества и затем направляется на центрифугирование. Оставшейся в вакуум-аппарате утфель раскачивают сиропом в смеси с клеровкой сахара второй кристаллизации в равных количествах до содержания в утфеле 88,0-90,0% сухих веществ.

Данные технологические параметры установлены экспериментально и обеспечивают оптимальные условия для достижения технического результата изобретения. При запредельных их значениях эти условия не обеспечиваются.

Для поддержания минимальной вязкости межкристального раствора утфеля при повторном наращивании кристаллов сахара в утфель добавляют моноглицерид дистиллированный в количестве 0,04-0,06% к массе утфеля. При запредельных количествах вводимого моноглицерида достижение технического результата ухудшается.

Использование для раскачивания утфеля сиропа в смеси с клеровкой в равных количествах позволяет снизить расход сиропа и тем самым обеспечить более высокий выход сахара на первой ступени кристаллизации.

Повторное наращивание кристаллов по завершению отбора части утфеля, раскачивании его до 88,0-90% сухих веществ и ввода в утфель моноглицерида дистиллированного проводят -только на сиропе и на последней подкачке в него вводят оттек, образовавшийся после промежуточного центрифугирования отобранной части утфеля. Такое перераспределение оттеков на стадии уваривания утфеля первой кристаллизации позволяет сократить их общее количество, а значит обеспечить более высокий выход сахара. Использование моноглицерида дистиллированного позволяет не только улучшить скорость роста кристаллов, но и обеспечить их более высокие качественные показатели.

Окончательное сгущение утфеля после промежуточного отбора его части ведут до 92,0-92,5% сухих веществ. В этом диапазоне концентраций сухих веществ содержание кристаллов в утфеле может достигать 52-56% [Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. - 2-е изд., исправл. и доп. - М.: Колос, 1999. - 495 с.]. Кроме того, при содержании в утфеле менее 92,0% сухих веществ выход сахара из него снижается, а при более 92,5% сухих веществ возможно ухудшение условий его центрифугирования, а значит и снижение выхода сахара.

Пример. Утфель первой кристаллизации уваривают из сиропа чистотой 91,6% в вакуум-аппарате емкостью 40 тонн. В самом начале процесса уваривания сироп набирают в вакуум-аппарат в смеси с маточным утфелем до полного закрытия поверхности паровой камеры. Предварительно готовится маточный утфель в отдельном охлаждающем кристаллизаторе. Кристаллы маточного утфеля с размерами 0,140 мм наращивают при коэффициенте пересыщения 0,12, и сгущение утфеля ведут до 88,5% сухих веществ до достижения в нем 40% кристаллов и температуре 74°С. После этого проводят отбор части утфеля из вакуум-аппарата для промежуточного центрифугирования в количестве 42% от общей массы.

Отобранный утфель разделяют на периодических центрифугах ФПН-1251Т-01 с получением кристаллического белого сахара и одного оттека. Общее количество белого сахара после высушивания составило 3,6 тонн.

Оставшийся в вакуум-аппарате утфель раскачивают сиропом в смеси с клеровкой сахара второй кристаллизации в равных количествах до содержания в утфеле 88,5% сухих веществ, добавляют в него 0,05% к массе утфеля моноглицерида дистиллированного и проводят повторное наращивание в нем кристаллов на сиропе с содержанием сухих веществ 67%, а на последней подкачке в вакуум-аппарат, после подкачек сиропа вводят оттек, образовавшийся после промежуточного центрифугирования отобранной части утфеля и затем процесс окончательного сгущения утфеля ведут до 92,5% сухих веществ. После чего утфель спускают из аппарата и направляют для разделения в центрифуги периодического действия.

После разделения утфеля в центрифугах получают кристаллический белый сахар в количестве 19,8 тонн цветностью 0,75 усл.ед., первый и второй оттеки, направляют на следующую их переработку в соответствии с принятой технологической схемой.

Общее время уваривания утфеля в вакуум-аппарате составляет 3,85 часа, а количество белого кристаллического сахара по предлагаемому способу равно 3,6+19,8=23,4 тонн.

Параллельно осуществляют уваривание утфеля первой кристаллизации по известному способу (прототипу). Его также уваривают в вакуум-аппарате емкостью 40 тонн из сиропа чистотой 91,6%.

В отличие от предлагаемого способа кристаллы сахара заводят с использованием измельченной сахарной пудры из расчета 8 шт. ее кристаллов на 1 мм длины поверхности пробного стекла, что соответствует требованиям технологии. Наращивание затравочных кристаллов проводят до достижения в утфеле 91,5% сухих веществ. При этом отбор утфеля из вакуум-аппарата осуществляется в количестве 40% от общей массы утфеля и направляют на промежуточное центрифугирование. С этой целью отобранный утфель разделяют на центрифугах периодического действия ФНП-1251Т-01 с получением кристаллического сахара, первого и второго оттеков. Общее количество белого сахара после высушивания составляет 2,9 тонн.

Оставшийся в вакуум-аппарате утфель раскачивают сиропом до 88,5% сухих веществ, проводят повторное наращивание кристаллов путем подачи в вакуум-аппарат сиропа. Причем возврат оттека отобранной части утфеля в вакуум-аппарат осуществляют после окончания подачи сиропа. Уваривание оставшейся части утфеля в вакуум-аппарате до готовности проводят до 92,55% сухих веществ.

Затем утфель спускают из вакуум-аппарата и направляют в центрифуги периодического действия. После разделения утфеля в центрифугах получают кристаллический белый сахар в количестве 18,2 тонн цветностью 0,8 усл. ед., первый и второй оттеки направляют на дальнейшую переработку.

Общее время уваривания утфеля в вакуум-аппарате составляет 4,1 часа, а количество белого кристаллического сахара по прототипу равно 2,9+18,2=21,1 тонн.

Из представленных результатов опытов видно, что предлагаемый способ в сравнении с известным (прототипом) позволяет не только повысить на 23,4-21,1=2,3 тонны количество кристаллического белого сахара в ходе первой кристаллизации, но при этом ускорить процесс уваривания утфеля и обеспечить его более высокие показатели качества.

Изобретение относится к сахарной промышленности. Способ получения утфеля первой кристаллизации, включающий сгущение сиропа в вакумм-аппарате, заводку кристаллов, их наращивание, отбор части утфеля, центрифугирование этой части утфеля с разделением на кристаллы сахара и оттек, возврат оттека в вакуум-аппарат и уваривание оставшейся части утфеля до готовности. В качестве центров кристаллизации используют маточный утфель с размерами кристаллов 0,120-0,160 мм, которые наращивают при коэффициенте пересыщения 0,12-0,15 и сгущении утфеля до 88-90% сухих веществ, этот процесс ведут до содержания в утфеле 35-40% кристаллов. Отбор части утфеля осуществляется для промежуточного центрифугирования в количестве 30-45% от общей массы. Оставшийся в вакуум-аппарате утфель раскачивают сиропом в смеси с клеровкой сахара второй кристаллизации в равных количествах до содержания в утфеле 88-90% сухих веществ, добавляют в него моноглицерид дистиллированный и проводят повторное наращивание кристаллов на сиропе с содержанием сухих веществ 65-70%. На последней подкачке в вакуум-аппарат вводят оттек, получаемый после промежуточного центрифугирования отобранной части утфеля и процесс сгущения утфеля ведут до 92,0-92,5% сухих веществ. Способ обеспечивает повышение выхода и качество кристаллического белого сахара из утфеля первой кристаллизации.

Способ получения утфеля первой кристаллизации, включающий сгущение сиропа в вакуум-аппарате до требуемого коэффициента пересыщения, заводку кристаллов, их наращивание, отбор части утфеля из вакуум-аппарата, центрифугирование этой части утфеля с разделением на кристаллы сахара и оттек, возврат оттека в вакуум-аппарат и уваривание оставшейся в вакуум-аппарате части утфеля до готовности, отличающийся тем, что в качестве центров кристаллизации используют маточный утфель с размерами кристаллов 0,120-0,160 мм, которые наращивают при коэффициенте пересыщения 0,12-0,15 и сгущении утфеля до 88-90% сухих веществ, этот процесс ведут до содержания в утфеле 35-40% кристаллов и температуре 72-76°С, при этом отбор части утфеля из вакуум-аппарата осуществляется для промежуточного центрифугирования в количестве 30-45% от общей массы, и оставшийся в вакуум-аппарате утфель раскачивают сиропом в смеси с клеровкой сахара второй кристаллизации в равных количествах до содержания в утфеле 88-90% сухих веществ, добавляют в него 0,04-0,06% к массе утфеля моноглицерида дистиллированного и проводят повторное наращивание кристаллов на сиропе с содержанием сухих веществ 65-70%, а на последней подкачке в вакуум-аппарат, после завершения подкачек сиропа, вводят оттек, получаемый после промежуточного центрифугирования отобранной части утфеля и процесс сгущения утфеля ведут до 92,0-92,5% сухих веществ.