СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ УТФЕЛЯ ПЕРВОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ В СИЛОВОМ ЦЕНТРОБЕЖНОМ ПОЛЕ Российский патент 2024 года по МПК C13B30/10 

Изобретение относится к производству сахара, а именно к процессу разделения утфеля первой кристаллизации в фильтрующих центрифугах периодического действия.

Известен способ разделения утфеля первой кристаллизации, предусматривающий подачу его в ротор центрифуги периодического действия, снабженный устройством контроля момента отделения межкристального раствора, содержащего чувствительный элемент, связанный с пневмосиловым преобразователем. В процессе разделения утфеля с помощью устройства кристаллы сахара промывают и доводят их влажность в пределах 0,7-1,5% к их массе перед выгрузкой их из ротора центрифуги. Перед подачей утфеля в ротор центрифуги его доводят в приемной утфелемешалке до температуры 68-72°С. Промывание кристаллов сахара проводят последовательно в два этапа, сначала разбавленным до 72-76% сухих веществ сахаросодержащим раствором, а затем горячей водой. Этот процесс начинают при достижении давления отделяемого раствора на чувствительный элемент в диапазоне 0,09-0,10 МПа. Расход сахаросодержащего раствора по данному способу составляет 1,5-2,5%, а горячей воды - 1,2-1,8% к массе утфеля, причем в промывную воду добавляют перекись водорода в количестве 0,004-0,008% к массе сахара [Ru 2264472 C1, C13F 1/08. Способ разделения утфеля первой кристаллизации / Славянский А.А., Ильина В.В., Штерман B.C. - Опубл. 20.11.2005, Бюл. №32].

Недостатком данного способа является повышенная растворимость кристаллов сахара в центробежном силовом поле. Помимо этого, чувствительность устройства за контролем отделения межкристального раствора может быть ухудшена ввиду засахаривания подвижных элементов устройства. Эта ситуация может ухудшить точность работы устройства, что отрицательно отразится на выходе и качестве белого сахара.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, предусматривающий подачу его в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия, разделение утфеля, отделение оттеков (первого и второго), промывание кристаллов сахара, доведение их до влажности 0,8-1,5%) к их массе перед выгрузкой из ротора центрифуги, отличающийся тем, что утфель перед подачей в приемную утфелемешалку предварительно сгущают в вакуум-аппарате до содержания в нем 93,5-93,8% сухих веществ. После этого в приемной утфелемешалке утфель раскачивают первым оттеком до 91,0-91,5%) сухих веществ и перед подачей в центрифугу доводят его температуру до 68-72°С. Процесс разделения утфеля в силовом центробежном поле проводят с устройством для фиксирования момента отделения межкристального раствора от кристаллов сахара. Данное устройство содержит корпус и установленный в нем чувствительный элемент в виде пластины, контактирующий с потоком отделяющегося межкристального раствора и связанный с блоком управления центрифугой. Пластина чувствительного элемента установлена в корпусе с возможностью ее возвратно-поступательного движения по горизонтали под действием ударной силы отделяемого межкристального раствора. При перемещении она воздействует на пружину, вызывая и сжатие, и размыкает контакт на контактирующем устройстве. В момент окончания отделения межкристального раствора от кристаллов сахара его ударное действие на пластину сводится к нулю и она возвращается в исходное положение. При этом замыкает контактирующее устройство, включая при этом через блок управления последующие операции цикла центрифугирования.

Промывание кристаллов проводят в два этапа, сначала сахаросодержащим раствором, концентрацией 70-75% сухих веществ из расчета 1,5-2,5% к массе утфеля и температурой 68-72°С, а затем горячей водой температурой 80-85°С при ее расходе 0,16-0,26% к массе утфеля в секунду [Ru 2771068 C1, С13 В30/10. Способ разделения утфеля I кристаллизации в силовом центробежном поле/ Славянский А.А., Митрошина Д.П., Бычкова Т.С. - Опубл. 26.04.2022, Бюл. №12].

Недостатком способа является уменьшение выхода кристаллов сахара в процессе центрифугирования, как на стадии подготовки утфеля к центрифугированию, так и не заключительной стадии этого процесса в силовом центробежном поле. Кроме того, возможно также некоторое ухудшение качества белого сахара.

Технический результат изобретения заключаются в повышении выхода сахара из центрифуги при снижении расхода воды на промывание его кристаллов, а также использования устройства контроля за отделением образуемых оттенков.

Этот результат достигается тем, что в предлагаемом способе разделения утфеля первой кристаллизации в силовом центробежном поле утфель перед подачей в приемную утфелемешалку предварительно сгущают до содержания в нем 93,5-94,0% сухих веществ, затем в него вводят моноглицерид дистиллированный мягкий нагретый на 3-5°С выше температуры утфеля при его спуске из вакуум-аппарата, затем в приемной утфелемешалке его раскачивают первым оттеком до 91,0-91,7% сухих веществ и перед подачей в центрифугу доводят температуру до 68-72°С, процесс разделения утфеля в силовом центробежном поле проводят с устройством для фиксирования момента отделения межкристального раствора от кристаллов сахара, которое содержит корпус и установленный в нем чувствительный элемент в виде пластины, контактирующей с потоком отделяемого межкристального раствора и связанный с блоком управления центрифугой, пластины чувствительного элемента установлены в корпусе с возможностью ее возвратно-поступательного движения по горизонтали под действием ударной силы отделяемого межкристального раствора, при перемещении она воздействует на пружину, вызывая ее сжатие, и размыкает контакт на контактирующем устройстве, в момент окончания отделения межкристального раствора от кристаллов сахара его ударное действие на пластину сводится к нулю и она возвращается в исходное положение, замыкает контактирующее устройство, включая при этом через блок управления последующие операции цикла центрифугирования, промывание кристаллов проводят в два этапа: сначала сахаросодержащим раствором концентрцией 70-76% сухих веществ при температуре 80-95°С в количестве 3,5-4,5% к массе утфеля с добавлением в него 3-6 мг/л озона, который распыляют на слой кристаллов сахара под давлением 0,3-0,4 МПа, затем через эти же форсунки подают промывочную воду, насыщенную паром в отдельной емкости при температуре 130-140°С в количестве 0,5-1,5% к массе утфеля.

Способ осуществляется следующим образом.

Утфель первой кристаллизации в конце уваривания перед подачей в приемную утфелемешалку предварительно сгущают до содержания в нем 93,5-94,0% сухих веществ, затем в него вводят моноглицерид дистиллированный мягкий нагретый на 3-5°С выше температуры утфеля при его спуске из вакуум-аппарата, затем в приемной утфелемешалке его раскачивают первым оттеком до 91,0-91,7% сухих веществ и перед подачей в ротор центрифуги доводят его температуру до 68-72°С.

Уваривание утфеля до содержания в нем 93,5-94,0% сухих веществ позволяет достигнуть более глубокого истощения межкристального раствора и обеспечить при этом более высокий выход сахара из центрифуги. При запредельных параметров по сухим веществам утфеля, т.е. менее 93,5% ухудшаются условия истощения межкристального раствора, а при превышении более чем 94,5% сухих веществ усложняются условия спуска утфеля из вакуум-аппарата и последующие его дораскачивания первым оттеком в приемной утфелемешалке.

Введение в утфель моноглицерида мягкого, как и выдерживание температуры в диапазоне 68-72°С позволяет уменьшить вязкость утфеля при спуске из вакуум-аппарата и при разделении его в центробежном силовом поле. Кроме того, введение в утфель моноглицерида мягкого нагретого на 3-5°С выше температуры при спуске из вакуум-аппарата улучшает условия кристаллизации сахарозы, а значит позволяет более глубоко истощить межкристальный раствор утфеля, повысив при этом выход сахара из центрифуги. При запредельных значениях вводимых количеств моноглицерида мягкого достижение технического результата предлагаемого способа ухудшается.

После спуска утфеля в приемную утфелемешалку его раскачивают первым оттеком до 91,0-91,7% сухие вещества и доводят температуру в диапазоне минимальной вязкости утфеля при его разделении в силовом центробежном поле. Предлагаемый в способе диапазон по выдерживанию температуры утфеля от 68 до 72°С, содержанию сухих веществ утфеля от 91,0 до 91,7%, а также расходу моноглицерида дистиллированного мягкого нагретого выше температуры утфеля на 3-5°С получен опытным путем и при его запредельных значениях технологический результат изобретения не может быть достигнут.

Процесс разделения утфеля первой кристаллизации в силовом центробежном поле проводят с устройством для фиксирования момента отделения межкристального раствора от кристаллов сахара, которое содержит корпус и установленный в нем чувствительный элемент в виде пластины, контактирующей с потоком отделяемого межкристального раствора и связанный с блоком управления центрифугой, пластина чувствительного элемента установлены в корпусе с возможностью ее возвратно-поступательного движения по горизонтали под действием ударной силы отделяемого межкристального раствора, при перемещении она воздействует на пружину, вызывая ее сжатие, и размыкает контакт на контактирующем устройстве, в момент окончания отделения межкристального раствора от кристаллов сахара его ударное действие на пластину сводится к нулю и она возвращается в исходное положение, замыкает контактирующее устройство, включая при этом блок управления последующими операциями цикла центрифугирования, промывание кристаллов проводят в два этапа: сначала сахаросодержащим раствором концентрацией 70-76% сухих веществ при температуре 80-95°С в количестве 3,5-4,5% к массе утфеля с добавлением в него 3-6 мг/л озона, который распыляют на слой кристаллов сахара под давлением 0,3-0,4 МПа.

Необходимость проведения операции промывания кристаллов сахара в два этапа обусловлена возможностью сокращения количества горячей промывной воды на эти цели.

Использование для промывания кристаллов высококонцентрированного раствора (клеровка, смесь сиропа с клеровкой, второй оттек утфеля первой кристаллизации и др.), позволяет уменьшить расход промывной воды, а значит увеличить выход кристаллического сахара. Кроме того, добавление в сахарный раствор озона из расчета 3-6 мг/л позволяет обеспечить улучшение его качественных показателей (цветность). Количество вводимого озона установлено экспериментальным путем. Запредельные значения по вводу озона в сахаросодержащий раствор, то есть менее 3 или более 6 мг/л, не обеспечивают достижения технического результата изобретения.

Количество сахаросодержащего раствора для промывания кристаллов сахара так определено опытным путем и при их запредельных значениях, то есть менее 3,5% или более 4,5% к массе утфеля ухудшают технический результат изобретения. Распыл сахаросодержащего раствора, содержащего озон, улучшает условия удаления остатков межкристального раствора с поверхности кристаллов и нет их стыка между собой. Лучшие результаты были получены при распыле на слой кристаллов сахара в центрифугах при давлении в диапазоне 0,3-0,4 МПа.

Использование для промывания кристаллов сахара сахарного раствора температурой 80-95°С обусловлено тем, что ввиду существенной разницы по сравнению с температурой центрифугирования утфеля создаются хорошие условия для ее самоиспарения и конденсации в слое кристаллов сахара. Создающийся за счет форсунок тонкий и равномерный распыл (на уровне тумана), легко проникает внутрь слоя кристаллов и обеспечивает стабильность удаления из слоя образуемого оттека. При запредельных условиях, то есть менее 80°С или более 95°С ухудшаются условия удаления из слоя кристаллов образующихся растворов.

Затем на второй стадии промывания кристаллов сахара через эти же форсунки подают промывную воду, насыщенную паром в отдельной емкости при температуре 130-140°С в количестве 0,5-1,5% к массе утфеля. Такой подход позволяет уменьшить расход промывной воды для удаления пленки с поверхности кристаллов. Подготовка промывной воды с насыщением ее паром получены экспериментальным путем при запредельных значениях по температуре 130-140°С и по расходу на промывание кристаллов в пределах 0,5-1,5% к массе утфеля не улучшает технический результат изобретения.

После промывания кристаллы сахара подсушивают до влажности 0,8% и выгружают из ротора центрифуги. Оттеки утфеля первой кристаллизации направляют в соответствующие сборники, а кристаллический белый сахар - в сушильное отделение.

Для сопоставления предлагаемого способа с известным (прототипом) определяют общее время цикла центрифугирования (Т, мин), выход сахара из центрифуги (К, % к массе утфеля), а также качественные показатели белого сахара: цветность (Ц_сах, ед.опт.пл.), мутность (М, физ.ед.), содержание золы (Зол, мг/кг), содержание солей кальция (Са, мг/кг), содержание редуцирующих веществ (РВ, % сухих веществ).

Эксперименты проводили с использованием центрифуги периодического действия марки ФПН-1251Т.

Пример. Разделение утфеля по предлагаемому способу.

Утфель первой кристаллизации перед подачей в приемную утфелемешалку предварительно сгущают в вакуум-аппарате до содержания в нем 93,7% сухих веществ, затем в него вводят моноглицерид дистиллированный мягкий нагретый на 4°С выше температуры утфеля при его спуске из вакуум-аппарата, затем в приемной утфелемешалке его раскачивают первым оттеком до 91,35% сухих веществ и перед подачей в центрифугу доводят его температуру до 70°С, процесс разделения утфеля в силовом центробежном поле проводят с устройством для фиксирования момента отделения межкристального раствора от кристаллов сахара, которое содержит корпус и установленный в нем чувствительный элемент в виде пластины, контактирующей с потоком отделяемого межкристального раствора и связанный с блоком управления центрифугой, пластина чувствительного элемента установлена в корпусе с возможностью ее возвратно-поступательного движения по горизонтали под действием ударной силы отделяемого межкристального раствора от кристаллов сахара, его ударное действие на пластину сводится к нулю и она возвращается в исходное положение, замыкает контактирующее устройство, включая при этом блок управления последующими операциями цикла центрифугирования, промывание кристаллов проводят в два этапа: сначала сахаросодержащим раствором концентрацией 73% сухих веществ при температуре 90°С в количестве 4% к массе утфеля с добавлением в него 4,5 мг/л озона, который распыляют на слой кристаллов сахара под давлением 0,35 МПа, затем через эти же форсунки подают промывную воду, насыщенную паром в отдельной емкости при температуре 135°С в количестве 1,0% к массе утфеля.

После промывания кристаллы сахара доводят в центробежном силовом поле 980 мин^-1 до влажности 0,8% к их массе и выгружают из ротора центрифуги при чистоте его вращения 115 мин^-1.

Результаты опытов по предлагаемому способу: Т=2,95 мин; К=50,9% к массе утфеля;=99 ед.опт.пл.; М=31,5 физ.ед.; Зол=36 мг/кг; Са=10,4 мг/кг; РВ=0,038%.

Параллельно осуществляют разделение утфеля первой кристаллизации по известному способу (прототипу).

Утфель первой кристаллизации из вакуум-аппарата выгружают в приемную утфелемешалку, при этом предварительно сгущают в вакуум-аппарате до содержания в нем 93,65% сухих веществ. Затем в приемной утфелемешалке его раскачивают первым оттеком до 91,25% сухих веществ и перед подачей в ротор центрифуги доводят его температуру до 70°С. Процесс разделения утфеля в силовом центробежном поле проводят с устройством для фиксирования момента отделения межкристального раствора от кристаллов сахара. Данное устройство содержит корпус и установленный в нем чувствительный элемент в виде пластины, контактирующей с потоком отделяемого межкристального раствора и связанной с блоком управления центрифугой.

Пластина чувствительного элемента установлены в корпусе с возможностью ее возвратно-поступательного движения по горизонтали под действием ударной силы отделяемого межкристального раствора. При перемещении она воздействует на пружину, вызывая ее сжатие, и размыкает контакт на контактирующем устройстве. В момент окончания отделения межкристального раствора от кристаллов сахара его ударное действие на пластину сводится к нулю и она возвращается в исходное положение. При этом замыкает контактирующее устройство, включая при этом через блок управления последующие операции цикла центрифугирования.

Промывание кристаллов проводят в два этапа, сначала сахаросодержащим раствором, концентрацией 75% сухих веществ из расчета 2,0% к массе утфеля и температурой 70°С, а затем горячей водой температурой 82,5°С при ее расходе 0,20% к массе утфеля в секунду.

После промывания кристаллы сахара подсушивают в поле действия центробежных сил при частоте вращения ротора 980 мин^-1 до влажности 0,8% к его массе и выгружают из ротора центрифуги при частоте вращения 115 мин^-1.

Результаты по известному способу (прототипу) Т=3,6 мин; К=48,9% к массе утфеля; Ц_сах=104 ед.опт.пл.; М=46 физ.ед.; Зол=50 мг/кг; Са=16,6 мг/кг; РВ=0,042%.

Таким образом, из представленных результатов опытов видно, что предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет повысить выход кристаллов сахара из центрифуги на 2% к массе утфеля, снизить время центрифугирования при одновременном улучшении качественных показателей белого сахара.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Предложен способ разделения утфеля первой кристаллизации, предусматривающий его подачу в центрифугу, разделение на кристаллы белого сахара, первый и второй оттеки, промывание кристаллов сахара, доведение их до влажности 0,8-1,5% к их массе перед выгрузкой из ротора центрифуги. В утфель вводят моноглицерид дистиллированный мягкий, нагретый на 3-5°С выше температуры утфеля при его спуске из вакуум-аппарата. Процесс разделения утфеля в силовом центробежном поле проводят с устройством для фиксирования момента отделения межкристального раствора от кристаллов сахара. Промывание кристаллов проводят в два этапа, сначала сахаросодержащим раствором с добавлением в него озона, который распыляют на слой кристаллов сахара под давлением 0,3-0,4 МПа, затем через эти же форсунки подают промывную воду, насыщенную паром. Изобретение обеспечивает повышение выхода сахара из центрифуги при снижении расхода воды на промывание его кристаллов.

Способ разделения утфеля первой кристаллизации, предусматривающий его подачу в ротор фильтрующей центрифуги периодического действия, разделение утфеля на кристаллы белого сахара, первый и второй оттеки, промывание кристаллов сахара, доведение их до влажности 0,8-1,5% к их массе перед выгрузкой из ротора центрифуги, отличающийся тем, что утфель перед подачей в приемную утфелемешалку предварительно сгущают в вакуум-аппарате до содержания в нем 93,5-94,0% сухих веществ, затем в него вводят моноглицерид дистиллированный мягкий, нагретый на 3-5°С выше температуры утфеля при его спуске из вакуум-аппарата, затем в приемной утфелемешалке его раскачивают первым оттеком до 91,0-91,7% сухих веществ и перед подачей в центрифугу доводят его температуру до 68-72°С, процесс разделения утфеля в силовом центробежном поле проводят с устройством для фиксирования момента отделения межкристального раствора от кристаллов сахара, которое содержит корпус и установленный в нем чувствительный элемент в виде пластины, контактирующий с потоком отделяемого межкристального раствора и связанный с блоком управления центрифугой, пластина чувствительного элемента установлена в корпусе с возможностью ее возвратно-поступательного движения по горизонтали под действием ударной силы отделяемого межкристального раствора, при перемещении она воздействует на пружину, вызывая ее сжатие, и размыкает контакт на контактирующем устройстве в момент окончания отделения межкристального раствора от кристаллов сахара, его ударное действие на пластину сводится к нулю и она возвращается в исходное положение, замыкает контактирующее устройство, включая при этом блок управления последующими операциями цикла центрифугирования, промывание кристаллов проводят в два этапа: сначала сахаросодержащим раствором концентрацией 70-76% сухих веществ при температуре 80-95°С в количестве 3,5-4,5% к массе утфеля с добавлением в него 3-6 мг/л озона, который распыляют на слой кристаллов сахара под давлением 0,3-0,4 МПа, затем через эти же форсунки подают промывную воду, насыщенную паром в отдельной емкости при температуре 130-140°С в количестве 0,5-1,5% к массе утфеля.