СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА САХАРА Российский патент 2021 года по МПК C13B30/00 

Изобретение относится к производству сахара и может быть использовано на заводах сахарной промышленности.

Известен способ производства белого сахара, предусматривающий сгущение сиропа, заводку центров кристаллизации сахара из расчета 10-12 шт на 1 мм длины поверхности пробного стекла в качестве центров кристаллизации, их наращивание до 0,2 - 0,3 мм в первом вакуум-аппарате, отбор части данного утфеля в количестве 50 - 55% от общей его массы и подачу во второй вакуум-аппарат, дальнейшее уваривание утфеля в первом и втором вакуум-аппаратах до готовности, спуск утфелей в приемную утфелемешалку и центрифугирование с отбором первого оттека, промывание кристаллов сахара с отделением второго оттека и выгрузку белого сахара из центрифуги [SU №1017736А C13F 1/02. Способ уваривания сахарного утфеля/ Тужилкин В.И., Карагодин М.А., Сапронов А.Р. - Опубл. 17.09.1981 Бюл. №18].

Недостатком данного способа является то, что заводку центров кристаллизации в нем осуществляют сахарной пудрой с размерами частиц менее 150 мкм, что может быть причиной их срастания и образования конгломератов (сростков). Известно, что наиболее активно этот процесс имеет место в размерном диапазоне частиц 50-150 мкм. Причем достаточно двух - четырех секунд их контакта (слипания) для образования их сростков (конгломератов).

Доказано, что в места срастания кристаллов сахара включаются красящие вещества и другие примеси, что ухудшает качественные показатели белого сахара. Помимо этого утфель с повышенным содержанием конгломератов плохо центрифугируется. Причем на это требуется не только больше времени для его разделения, но и возрастает количество горячей воды на промывание кристаллов сахара, что является причиной снижения выхода сахара из центрифуги.

Наиболее близким является способ производства белого сахара, предусматривающий уваривание утфеля первой кристаллизации в первом вакуум-аппарате, отбор части этого утфеля и подачу его во второй вакуум-аппарат в качестве кристаллической основы, спуск готовых утфелей в приемную утфелемешалку и их центрифугирование в фильтрующей центрифуге периодического действия с отделением первого оттека, промывание кристаллов сахара с отделением второго оттека и выгрузку кристаллов сахара из центрифуги. В качестве центров кристаллизации используют кристаллы сахара размером 0,160 - 0,220 мм, которые наращивают до содержания в утфеле 88,0-89,0% сухих веществ. В первом вакуум-аппарате утфель уваривают до 92,0-92,5% сухих веществ, а во втором до 93,0-94,0% сухих веществ. Утфель из второго аппарата перед спуском раскачивают первым оттеком утфеля из первого аппарата до 92,0-92,5% сухих веществ и направляют на центрифугирование раньше, чем утфель из второго вакуум-аппарата.

Промывание кристаллов сахара проводят в течение времени, соответствующем времени отделения первого оттека, при расходе воды 0,15 - 0,22% к массе утфеля в секунду.

Недостатком данного способа является отсутствие обоснованных требований к формированию центров кристаллизации, условиям их наращивания в вакуум-аппаратах и улучшению качества вырабатываемого сахара [RU 2264471 C1, C13F 1/02. Способ производства сахара/ Славянский А.А., Ильина В.В., Алексеев А.А. - Опубл. 20.11.2005 Бюл.№32].

Техническим результатом изобретения является повышение выхода сахара в процессе его уваривания и центрифугирования при одновременном улучшении его качественных показателей.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе, предусматривающем получение диффузионного сока, очистку, выпаривание, фильтрование, уваривание утфеля первой кристаллизации в первом вакуум-аппарате, отбор части этого утфеля и подачу его во второй вакуум-аппарат, спуск готовых утфелей в приемную утфелемешалку и центрифугирование их в фильтрующей центрифуге периодического действия с отделением первого оттека, промывание кристаллов сахара с отделением второго оттека и выгрузку кристаллов белого сахара из центрифуги, отличием является то, что в качестве центров кристаллизации используют маточный утфель, который предварительно фракционируют с использованием сепаратора до содержания в нем кристаллов сахара размером 0,16-0,20 мм и их затем наращивают на подкачках смеси сиропа с клеровкой концентрацией 65 - 75% сухих веществ, выдерживая расстояние между кристаллами в диапазоне 1,5×10^-4 - 2,5×10^-4 м с вводом по мере необходимости на раскачивание фильтрованного сока II сатурации и уваривание до содержания в утфеле 91,0 - 91,5%) сухих веществ, затем часть этого утфеля в качестве кристаллической основы в количестве 40 - 45% от общей массы отбирают во второй вакуум-аппарат в смеси с сиропом и клеровкой, после чего утфель в первом вакуум-аппарате уваривают до готовности сгущая его до содержания 92,0-92,5% сухих веществ, а во втором содержание сухих веществ в утфеле доводят до 92,-91,5%), при этом утфель из второго вакуум-аппарата перед центрифугированием раскачивают первым оттеком из первого вакуум-аппарата температурой выше чем утфель на 3-4°С до содержания в нем 92,0 - 92,5% сухих веществ, при этом утфель из первого вакуум-аппарата направляют на центрифугирование раньше, чем утфель из второго вакуум-аппарата, процесс центрифугирования осуществляют при температуре 68-72°С и промывание кристаллов сахара проводят горячей водой в количества 1,5-2,5%) к массе утфеля, насыщенной озоном из расчета 5-8 мг/л при температуре 80-85°С, причем переключение сегрегатора осуществляется через 10-12 секунд от начала промывания кристаллов и промытый кристаллический белый сахар выгружают из центрифуги влажностью 0,8-1,5%.

Способ осуществляется следующим образом

Вначале проводят процесс уваривания в первом вакуум-аппарате, куда набирают смесь сиропа с клеровкой до закрытия греющей поверхности паровой камеры, доводят ее до состояния насыщения и вводят в нее в качестве центров кристаллизации маточный утфель, с предварительным фракционированием на основе сепарирования кристаллов сахара в диапазоне 0,160-0,200 мм. Эти операции позволяют ускорить процесс формирования в утфеле затравочных кристаллов однородного состава и создать условия для более глубокого истощения межкристального раствора. Опыты указали на большую эффективность фракционирования при использовании сепараторов марки АI-ОЦМ-5. Диапазон размеров кристаллов затравки 0,160-0,200 мм объясняется тем, что снижает риск образования конгломератов и при запредельных значениях этого интервала сложно обеспечить технический результат изобретения. Обеспечение содержания сухих веществ в смеси сиропа с клеровкой в диапазоне 65-75% позволяет ускорить процесс уваривания утфеля, уменьшив при этом расход пара на уваривание утфеля. Помимо этого в данном диапазоне концентраций улучшаются технологические условия выдерживания расстояния между кристаллами в указанных пределах - от 1,5×10^-4 до 2,5×10^-4 м. В том случае, когда эти условия ухудшаются в способе предусмотрено раскачивание утфеля фильтрованном соком II сатурации, концентрацией 10-12% сухих веществ. Использование фильтрованного сока также позволяет растворять вторичные кристаллы, в случае их образования при нарушении технологического режима уваривания. При запредельных значениях по сухим веществам и расстоянию между кристаллами сахара достижение технического результата ухудшается.

После этого утфель уваривают до содержания в нем 91,0-91,5% сухих веществ и затем часть этого утфеля в количестве 40-45% от общей массы отбирают в качестве кристаллической основы во второй аппарат и процесс уваривания проводят в двух параллельно работающих вакуум-аппаратах. Уваривание утфеля до 91,0-91,5% в первом аппарате позволяет сформировать необходимую кристаллическую основу для второго аппарата и при отборе ее во второй аппарат раскачать смесью сиропа с клеровкой для полного закрытия поверхности нагрева. При запредельных значениях, т.е. менее 91,0% или более 91,5% сухих веществ, обеспечение этих условий затрудняется. Отбор из первого во второй аппарат утфеля в количестве 40-45% от общей массы определен экспериментально и в этом интервале обеспечиваются более эффективные условия уваривания утфеля в двух вакуум-аппаратах. Затем в первом вакуум-аппарате утфель уваривают до готовности, сгущая его до 92,0-92,5% сухих веществ, а во втором содержание сухих веществ доводят в утфеле до 92,5-93,5%. Это позволяет более равномерно подавать утфель на центрифугирование, обеспечив при этом необходимое истощение межкристального раствора, особенно для условий его сгущения во втором аппарате.

Для создания условий более полного отделения межкристального раствора из утфеля второго аппарата его перед центрифугированием раскачивают первым оттеком температурой выше на 3-4°С чем утфеля. Это позволяет обеспечить необходимую подвижность утфеля при его загрузке в ротор центрифуги и более быстро удалить из пор слоя кристаллов сахара его межкристальный раствор. Кроме того исключается повторная кристаллизация кристаллов в слое кристаллов сахара. При температуре оттека менее 3°С, как и более 4°С ухудшаются условия удаления межкристального раствора, а также качественные показатели пленки на кристаллах сахара. Выдерживание температуры утфеля в центробежном силовом поле в диапазоне 68-72°С позволяет снизить вязкость отделяемых оттеков и улучшить качественные показатели сахара. В частности, при этих условиях уменьшается содержание оттеков в поровом пространстве слоя кристаллов сахарозы, что снижает расход промывной воды. С целью более глубокой очистки сахара его промывают горячей водой при температуре 80-85°С из расчета 1,5-2,5% к массе утфеля. Причем предварительно промывную воду насыщают озоном в количестве 5-8 мг/л и переключают сегрегатор через 10-12 секунд от начала промывания кристаллов сахара. Расход озона, как и требования к температуре воды получены экспериментально и при их запредельных значениях ухудшается технический результат изобретения. Влажность сахара при выгрузке из центрифуги в диапазоне 0,8-1,5% к массе сахара обеспечивает необходимые условия его высушивания в сушильной установке.

Пример. Вначале проводят процесс уваривания в первом вакуум-аппарате, для чего в него набирают смесь сиропа с клеровкой концентрацией 70% сухих веществ до закрытия греющей поверхности паровой камеры, доводят ее до состояния насыщения и вводят в нее в качестве центров кристаллизации маточный утфель, который предварительно фракционируют на основе сепарирования кристаллов сахара в диапазоне 0,160-0,200 мм. Этот процесс осуществляют с помощью сепаратора типа АI-ОЦМ-5. Процесс наращивание кристаллов проводят, выдерживая между ними расстояние 2,0×10^-4 м и используя по мере необходимости, фильтрованный сок II сатурации концентрацией 11% сухих веществ для раскачивания увариваемой массы утфеля. Утфель первой кристаллизации уваривают до содержания в нем 91,5% сухих веществ и затем часть его в качестве кристаллической основы количестве 42,5% от общей массы отбирают во второй вакуум-аппарат и проводят уваривание утфеля в двух параллельно работающих аппаратах. Затем в первом вакуум-аппарате утфель уваривают до готовности, сгущая его до 92,25% сухих веществ, а во втором содержание сухих веществ доводят в утфеле до 93,0%. Для создания условий более полного отделения межкристального раствора из утфеля второго аппарата его перед центрифугированием раскачивают первым оттеком температурой выше чем утфеля на 3,5°С до 92,3%. Для снижения вязкости утфеля процесс его разделения в центробежном силовом поле проводят при температуре 70°С. Промывание кристаллов сахара проводят после отделения первого оттека горячей водой при температуре 82,5°С в количестве 2,0% к массе утфеля. При этом предварительно промывную воду насыщают озоном из расчета 6,5 мг/л и сегрегатор переключают через 11 секунд от начала промывания кристаллов. Выгрузку кристаллов сахара из центрифуги проводят при его влажности 1,0% к их массе и направляют в сушильное отделение.

Параллельно осуществляют производство кристаллического белого сахара по известному способу (прототипу)

Вначале в первый вакуум-аппарат набирают смесь сиропа с клеровкой, сгущают до достижения пересыщения 1,20 и вводят в качестве центров кристаллизации кристаллы сахара размером 0,180 мм из расчета 10 шт на 1 мм длины поверхности пробного стекла. После достижения требуемого объема утфеля в первом вакуум-аппарате часть его в количестве 50% отбирают во второй вакуум-аппарат. После чего утфель в первом и втором вакуум-аппаратах уваривают до заполнения. Причем в первом из них утфель уваривают до 92,0%, а во втором до 93,0% сухих веществ. При этом утфель из первого аппарата спускают в приемную утфелемешалку и начинают центрифугировать на 55 мин раньше, чем из второго. Кроме того, утфель во втором вакуум-аппарате перед спуском раскачивают до 92,5% сухих веществ первым оттеком из первого вакуум-аппарата. Процесс разделения утфеля на первый, второй оттеки и белый сахар проводят на автоматизированных центрифугах ФПН-125 1Т при разовой загрузке центрифуги утфелем массой 750 кг.

Начало промывания устанавливают автоматически в зависимости от времени отделения первого оттека, а промывание кристаллов сахара проводят в течение времени, соответствующем времени отделения первого оттека, при расходе воды 0,20% к массе утфеля в секунду. После операции промывания кристаллы сахара подсушивают до влажности 0,8% и выгружают из центрифуги при частоте вращения ее ротора 115 мин^-1. Через 55 мин подобную операцию центрифугирования проводят с утфелем из второго аппарата. Оттеки утфеля из первого и второго аппаратов направляют в соответствующие сборники, а белый сахар - в сушильное отделение.

Для сопоставления предлагаемого способа с известным определяют чистоту первой кристаллизации в первом и втором вакуум-аппаратах (Ч¹_утф и Ч²_утф, %), содержание в них сухих веществ (СВ¹_утф и СВ²_утф), средний выход кристаллов сахара из центрифуги для двух утфелей (К_ср, % к массе утфеля), а также средние качественные показатели белого сахара, первого и второго утфелей: цветность (Цв, ед.опт.пл.), содержание золы (Зола,%), редуцирующих веществ (РВ, %), гранулометрический состав: средний размер (Ср, мм), коэффициент неоднородности (К_н, %).

Сравнительные результаты предлагаемого и известного способа получения сахара представлены в таблице:

Таким образом, из приведенных в примере данных видно, что предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет повысить выход сахара на 1% к массе утфеля, повысить качественные показатели белого сахара и снизить потери сахара на 0,02 - 0,03% к массе утфеля.

Изобретение относится к производству сахара. Предложен способ производства сахара, предусматривающий получение диффузионного сока, очистку, выпаривание, фильтрование, уваривание утфеля первой кристаллизации в первом вакуум-аппарате, отбор части этого утфеля и подачу его во второй вакуум-аппарат, спуск готовых утфелей в приемную утфелемешалку и центрифугирование их с отделением первого оттека, промывание кристаллов с отделением второго оттека и выгрузку кристаллов белого сахара из центрифуги. В качестве центров кристаллизации используют маточный утфель, который предварительно фракционируют до содержания кристаллов сахара размером 0,160-0,200 мм и затем их наращивают на подкачках смеси сиропа с клеровкой концентрацией 65-75% сухих веществ, выдерживая расстояние между кристаллами в диапазоне 1,5×10^-4-2,5×10^-4 м с вводом по мере необходимости на раскачивание утфеля фильтрованного сока II сатурации до содержания в утфеле 91,0-91,5% сухих веществ. Затем часть этого утфеля отбирают во второй вакуум-аппарат в смеси с сиропом и клеровкой, после чего утфель в первом аппарате уваривают до готовности. Утфель из второго вакуум-аппарата перед центрифугированием раскачивают первым оттеком из первого вакуум-аппарата. Промывание кристаллов сахара проводят водой, насыщенной озоном, из расчета 5-8 мг/л. Промытый кристаллический белый сахар выгружают из центрифуги влажностью 0,8-1,5%. Изобретение обеспечивает повышение выхода сахара в процессе его уваривания и центрифугирования при одновременном улучшении его качественных показателей. 1 табл.

Способ производства сахара, предусматривающий получение диффузионного сока, очистку, выпаривание, фильтрование, уваривание утфеля первой кристаллизации в первом вакуум-аппарате, отбор части этого утфеля и подачу его во второй вакуум-аппарат, спуск готовых утфелей в приемную утфелемешалку и центрифугирование их в фильтрующей центрифуге периодического действия с отделением первого оттека, промывание кристаллов с отделением второго оттека и выгрузку кристаллов белого сахара из центрифуги, отличающийся тем, что в качестве центров кристаллизации используют маточный утфель, который предварительно фракционируют с использованием сепаратора до содержания кристаллов сахара размером 0,160-0,200 мм и затем их наращивают на подкачках смеси сиропа с клеровкой концентрацией 65-75% сухих веществ, выдерживая расстояние между кристаллами в диапазоне 1,5×10^-4-2,5×10^-4 м с вводом по мере необходимости на раскачивание утфеля фильтрованного сока II сатурации до содержания в утфеле 91,0-91,5% сухих веществ, затем часть этого утфеля в количестве 40-45% от общей массы отбирают во второй вакуум-аппарат в смеси с сиропом и клеровкой, после чего утфель в первом аппарате уваривают до готовности, сгущая его до содержания 92,0-92,5% сухих веществ, а во втором содержание сухих веществ в утфеле доводят до 92,5-93,5%, при этом утфель из второго вакуум-аппарата перед центрифугированием раскачивают первым оттеком из первого вакуум-аппарата температурой выше, чем утфель, на 3-4°С до содержания в нем 92,0-92,5% сухих веществ, при этом утфель из первого вакуум-аппарата направляют на центрифугирование раньше, чем утфель из второго вакуум-аппарата, процесс центрифугирования осуществляют при температуре 68-72°С и промывание кристаллов сахара проводят водой в количестве 1,5-2,5% к массе утфеля, насыщенной озоном, из расчета 5-8 мг/л, при температуре 80-85°С, причем переключение сегрегатора осуществляют через 10-12 с от начала промывания кристаллов и промытый кристаллический белый сахар выгружают из центрифуги влажностью 0,8-1,5%.