СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ УТФЕЛЯ ПЕРВОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ САХАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2024 года по МПК C13B30/06 

Изобретение относится к производству кристаллического белого сахара, а именно к процессу разделения утфеля первой кристаллизации в центрифугах.

Известен способ разделения утфеля первой кристаллизации, включающий в себя подогрев перед спуском из вакуум-аппарата утфеля до температуры 74-78°С с таким расчетом, чтобы при его центрифугирование температура была в интервале 68-72°С. Утфель загружают в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия до достижения толщины его фильтрующего слоя около 150 мм. В самом начале процесса центрифугирования утфеля начинается отделение из слоя кристаллов межкристального раствора в виде первого оттека. Затем кристаллы сахара промывают горячей водой, нагретой до температуры 80-95°С для удаления с их поверхности пленки оттека. При этом промывание кристаллов сахара начинают через 15-25 с после загрузки утфеля в центрифугу. Перед выгрузкой кристаллического белого сахара из ротора центрифуги его подсушивают в поле действия центробежных сил до влажности 0,8-1,5% и при помощи вибротранспортер направляют в сушильное отделение [RU 2154107, C13F 1/08.Опубл. 10.08.2000. - Бюл. №22].

Недостатком данного способа является отсутствие необходимых требований подготовки утфеля к центрифугированию, условиям проведения промывания кристаллов сахара в роторе центрифуги, а также использование для этой операции только горячей воды, что существенно увеличивает потери сахара за счет растворения его кристаллов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ разделения утфеля первой кристаллизации сахарного производства, включающий загрузку утфеля в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия до достижения толщины слоя 150-200 мм, отделение первого оттека от кристаллов сахара, промывание их с отделением второго оттека и подсушивание кристаллов сахара перед выгрузкой из ротора до влажности 0,8-1,5%, причем загружаемый утфель предварительно раскачивают клеровкой сахара второй кристаллизации концентрацией 68-72% сухих веществ и температурой 60-80°С, содержащую в своем составе воду, насыщенную озоном из расчета 3-12 мг/л, при этом раскачивание проводят до содержания в утфеле 91,5-92,5% сухих веществ, промывание кристаллов проводят в две ступени - сначала раствором клеровки сахара второй кристаллизации концентрацией 68-72% сухих веществ, и содержащую озон в количестве 3-12 мг/л при температуре 70-80°С, при этом отделение первого оттека сопровождается вводом в ротор центрифуги насыщенного влагой воздуха, для чего его предварительно обрабатывают паром температурой 105-110°С в отдельной емкости, промывание кристаллов сахара с отделением второго оттека начинают через 15-30 с после загрузки утфеля в ротор центрифуги водой, ароматизированный натуральным ароматизатором на основе эфирных масел из расчета 0,2-0,6% по массе кристаллов сахара [Патент RU 2758295 С1].

Недостатком данного способа следует отнести недостаточное удаление несахаров с поверхности кристаллов.

Технический результат изобретения заключается в увеличении выхода сахара, а также улучшении его качественных показателей.

Этот результат достигается тем, что способ разделения утфеля первой кристаллизации сахарного производства, предусматривает загрузку утфеля в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия до достижения толщины слоя 150-200 мм, отделение первого оттенка от кристаллов сахара, промывание их с отделением второго оттека и подсушиванием кристаллов сахара перед выгрузкой из ротора до влажности 0,8-1,5%, причем кристаллы сахара в разделяемом утфеле образованы при их заводке на основе маточного утфеля с последующим фракционированием на основе сепарирования в виде центров кристаллизации размером 0,16-0,20 мм, загружаемый в ротор центрифуги утфель раскачивают клеровкой сахара второй кристаллизации, содержащей ингибитор цветности в виде насыщенного раствора тринатриевой соли нитрилотриметилфосфоновой кислоты из расчета 0,025-0,035% к массе утфеля концентрацией 67-74% сухих веществ и температурой 60-70°С, при этом раскачивание проводят до содержания в утфеле 91,5-91,7% сухих веществ, промывание кристаллов сахара проводят в два этапа - сначала раствором клеровки сахара второй кристаллизации, обогащенным тринатриевой солью нитрилотриметилфосфоновой кислоты, а затем горячей водой, насыщенной озоном в количестве 2,5-10,5 мг/л при температуре 70-85°С, при этом отделение первого оттека сопровождается вводом в ротор центрифуги насыщенного влагой воздуха, для чего его предварительно обрабатывают паром температурой 105-110°С в отдельной емкости, промывание кристаллов сахара с отделением второго оттека начинают через 15-30 с после загрузки утфеля в ротор центрифуги.

Способ разделения утфеля первой кристаллизации осуществляется следующим образом.

Кристаллы сахара в разделяемом утфеле образованы при их заводке на основе маточного утфеля с последующим фракционированием на основе сепарирования в виде центров кристаллизации размером 0,16-0,20 мм.

Использование маточного утфеля позволяет улучшить гранулометрический состав кристаллов сахара, а также улучшить истощение межкристального раствора утфеля и тем самым повысить выход кристаллов сахара [Современные технологии и оборудование свеклосахарного производства / В.О. Штангеев, В.Т. Кобер, Л.Г. Белостоцкий и др. (часть 2). - Киев: Цукор Украши, 2004. - С. 112-113].

Сепарирование кристаллов маточного утфеля позволяет 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 А1-ОЦМ-5.

Загружаемый в ротор центрифуги утфель раскачивают клеровкой сахара второй кристаллизации, содержащей ингибитор цветности в виде насыщенного раствора тринатриевой соли нитрилотриметилфосфоновой кислоты.

Использование для раскачивания клеровки сахара второй кристаллизации позволяет улучшить качество межкристального раствора утфеля, обеспечивает эффективное центрифугирование и уменьшает потери сахара.

В качестве ингибитора цветности выбрана тринатриевая соль нитрилотриметилфосфоновой кислоты (Na₃НТФ), которая стабильна в широком диапазоне температур. Ингибитор цветности используют в виде насыщенного раствора, чтобы предотвратить сильное разбавление утфеля. В результате взаимодействия тринатриевой соли нитрилотриметилфосфоновой кислоты с присутствующими в утфеле катионами тяжелых металлов образуются прочные недиссоциируемые комплексы, которые связывают органические насахара в виде ассоциатов. Образовавшиеся ассоциаты, хоть и являясь растворимыми, уже не способны включаться в кристаллическую решетку из-за своих больших размеров и повышенной степени гидратации. Добавление ингибитора цветности в виде насыщенного раствора тринатриевой соли нитрилотриметилфосфоновой кислоты позволяет получить продукт высокой чистоты [Патент SU 1500677].

Концентрация сухих веществ 67-74%, как и температура 60-70°С, получены экспериментальным путем и при их запредельных значениях невозможно достигнуть поставленную цель изобретения.

Раскачивание утфеля перед подачей в ротор центрифуги проводят до содержания сухих веществ 91,5-91,7%, что обеспечивает оптимальные условия проведения процесса центрифугирования. При запредельных значениях, например, менее 91,5% снижается выход кристаллического сахара из центрифуг, а более 91,7% сухих веществ ухудшает его разделение, особенно при высокой вязкости утфеля.

Загрузку утфеля в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия ведут до достижения его слоя 150-200 мм. При этих условиях обеспечивается полное удаление из порового пространства слоя кристаллов межкристального раствора и значительно снижается количество получаемых оттеков. При запредельных значениях, т.е. менее 150 мм возрастают энергетические расходы на центрифугирование, а при более 200 мм, особенно в случае высоких вязкостных свойств утфеля, возможно значительное ухудшение качества белого сахара.

Промывание кристаллов сахара проводят в две ступени - сначала раствором клеровки сахара второй кристаллизации, обогащенным тринатриевой солью нитрилотриметилфосфоновой кислоты, а затем горячей водой, насыщенной озоном в количестве 2,5-10,5 мг/л при температуре 70-85°С.

Промывание кристаллов сахара раствором клеровки сахара второй кристаллизации, обогащенным тринатриевой солью нитрилотриметилфосфоновой кислоты с целью удаления межкристального раствора из порового пространства слоя кристаллов позволяет достигнуть более высокое качество кристаллов белого сахара.

Температурный интервал в диапазоне 70-85°С улучшает отделение первого оттека и позволяет создать оптимальные условия для получения второго оттека. Процесс центрифугирования сопровождается вводом в ротор насыщенного влагой воздуха, то достижение результата изобретения значительно улучшается. С этой целью воздух предварительно обрабатывают паром температурой 105-110°С в отдельной емкости.

Предварительная обработка воздуха паром в отдельной паровой емкости исключает опасность обжечься паром, а также выбранный интервал по температуре пара 105-110°С позволяет создать необходимую температуру воздуха в короткий период времени. В итоге это уменьшает возможность больших потерь сахара в процессе разделения утфеля в центрифугах.

Промывание кристаллов сахара с отделением второго оттека начинают через 15-30 с после загрузки утфеля в ротор центрифуги.

Отделение второго оттека через 15-30 с обусловлено практически полным удалением из парового пространства кристаллов первого оттека за этот период времени. При запредельных значениях, т.е. менее 15 с не весь оттек может быть удален, а при более 30 с возможна подсушка на поверхности кристаллов пленки первого оттека, что может быть причиной последующего повышенного расхода промывной воды и потерь сахарозы.

Для сопоставления предлагаемого способа с известным (прототипом) определяют общее время цикла центрифугирования утфеля (t, мин), его выход из центрифуги (K, % к массе утфеля), а также качественные показатели сахара:(Ц_сах ед.опт.пл.), мутность (М, физ.ед.), содержание золы (мг/кг) и солей кальция (мг/кг). Помимо этого, определяют чистоту утфеля, чистоту первого оттека (4_j1).

Пример.

Утфель загружают в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия ФПН-1251Т до достижения толщины слоя 150 мм, причем кристаллы сахара в разделяемом утфеле образованы при их заводке на основе маточного утфеля с последующим фракционированием на основе сепарирования в виде центров кристаллизации размером 0,18 мм на сепараторе марки А1-ОЦМ-5. Загружаемый в ротор центрифуги утфель раскачивают клеровкой сахара второй кристаллизации, содержащей ингибитор цветности в виде насыщенного раствора тринатриевой соли нитрилотриметилфосфоновой кислоты из расчета 0,030% к массе утфеля концентрацией 70% сухих веществ и температурой 65°С, при этом раскачивание проводят до содержания в утфеле 91,5% сухих веществ. Отделяют первый оттек из кристаллов сахара. Отделение первого оттека сопровождается вводом в ротор центрифуги насыщенного влагой воздуха, для чего его предварительно обрабатывают паром температурой 105°С в отдельной емкости. Промывание кристаллов сахара проводят в два этапа - сначала раствором клеровки сахара второй кристаллизации, обогащенным тринатриевой солью нитрилотриметилфосфоновой кислоты, а затем горячей водой, насыщенной озоном в количестве 3,5 мг/л при температуре 80°С. Промывание кристаллов сахара с отделением второго оттека начинают через 20 с после загрузки утфеля в ротор центрифуги. Перед выгрузкой кристаллы сахара подсушивают до влажности 1,0%.

Результаты: t=2,8 мин; К=51,8% к массе утфеля; Ц_сах=94 ед.опт.пл.; М=57,3 физ.ед.; содержание золы 224 мг/кг; солей кальция - 13,6 мг/кг; Ч_o1=81,3%.

Для сравнения осуществляют способ разделения утфеля первой кристаллизации по известному способу (прототип).

Утфель первой кристаллизации чистотой 91,95%, содержащий 92,8% сухих веществ, спускают из вакуум-аппарата в приемную утфелемешалку, где его предварительно раскачивают клеровкой сахара второй кристаллизации концентрацией 70% сухих веществ и температурой 70°С, содержащую в своем составе воду насыщенную озоном из расчета 8 мг/л. Разделение утфеля осуществляют в центрифугах периодического действия марки ФПН-1251Т с разовой загрузкой 700 кг. Утфель загружают до достижения толщины его слоя на перфорированной поверхности ротора 170 мм при частоте вращения ротора 230 мин.-1 Раскачивание проводят до содержания в утфеле 92% сухих веществ.

Промывание кристаллов проводят в две ступени - сначала раствором клеровки сахара второй кристаллизации концентрацией 70% сухих веществ, и содержащую озон в количестве 8 мг/л при температуре 70°С. При этом отделение первого оттека сопровождается вводом в ротор центрифуги насыщенного влагой воздуха. С этой целью вводимый воздух предварительно обрабатывают паром температурой 107°С в отдельной емкости. Промывание кристаллов сахара с отделением второго оттека начинают через 17 с после загрузки утфеля в ротор центрифуги. Его проводят водой ароматизированной натуральным ароматизатором на основе эфирных масел - идентичный ароматизатору лимон-лайма из расчета 0,4% по массе кристаллов сахара.

Затем кристаллы белого сахара подсушивают в поле действия центробежных сил до влажности 1,0% перед выгрузкой из центрифуг.

Результаты: t=3,1 мин; К=50,5% к массе утфеля; Ц_сах=100 ед.опт.пл.; М=60,1 физ.ед.; содержание золы 230 мг/кг; солей кальция - 14,2 мг/кг; Ч_o1=81,0%.

Таким образом, из приведенных в примере данных видно, что предложенный способ по сравнению с известным позволяет повысить выход кристаллов сахара из центрифуги на 1,3% к массе утфеля, уменьшить расход воды на промывание кристаллов сахара. Кроме того, получаемый при этом сахар имеет также более высокие показатели качества.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Предложен способ разделения утфеля первой кристаллизации сахарного производства, включающий загрузку утфеля в центрифугу, отделение первого оттенка от кристаллов сахара, промывание их с отделением второго оттека и подсушиванием кристаллов сахара перед выгрузкой из ротора до влажности 0,8-1,5%. Кристаллы сахара в разделяемом утфеле образованы при их заводке на основе маточного утфеля с последующим фракционированием на основе сепарирования в виде центров кристаллизации размером 0,16-0,20 мм. Загружаемый в ротор центрифуги утфель раскачивают клеровкой сахара второй кристаллизации, содержащей ингибитор цветности в виде насыщенного раствора тринатриевой соли нитрилотриметилфосфоновой кислоты. Промывание кристаллов сахара проводят в два этапа - сначала раствором клеровки сахара второй кристаллизации, обогащенным тринатриевой солью нитрилотриметилфосфоновой кислоты, а затем горячей водой, насыщенной озоном. Изобретение позволяет увеличить выход сахара из центрифуги, а также улучшить его качественные показатели.

Способ разделения утфеля первой кристаллизации сахарного производства, включающий загрузку утфеля в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия до достижения толщины слоя 150-200 мм, отделение первого оттенка от кристаллов сахара, промывание их с отделением второго оттека и подсушиванием кристаллов сахара перед выгрузкой из ротора до влажности 0,8-1,5%, отличающийся тем, что кристаллы сахара в разделяемом утфеле образованы при их заводке на основе маточного утфеля с последующим фракционированием на основе сепарирования в виде центров кристаллизации размером 0,16-0,20 мм, загружаемый в ротор центрифуги утфель раскачивают клеровкой сахара второй кристаллизации, содержащей ингибитор цветности в виде насыщенного раствора тринатриевой соли нитрилотриметилфосфоновой кислоты из расчета 0,025-0,035% к массе утфеля концентрацией 67-74% сухих веществ и температурой 60-70°С, при этом раскачивание проводят до содержания в утфеле 91,5-91,7% сухих веществ, промывание кристаллов сахара проводят в два этапа - сначала раствором клеровки сахара второй кристаллизации, обогащенным тринатриевой солью нитрилотриметилфосфоновой кислоты, а затем горячей водой, насыщенной озоном в количестве 2,5-10,5 мг/л при температуре 70-85°С, при этом отделение первого оттека сопровождается вводом в ротор центрифуги насыщенного влагой воздуха, для чего его предварительно обрабатывают паром температурой 105-110°С в отдельной емкости, промывание кристаллов сахара с отделением второго оттека начинают через 15-30 с после загрузки утфеля в ротор центрифуги.