Способ получения утфеля первой кристаллизации
Изобретение относится к производству сахара и может быть использовано на первой ступени его кристаллизации в продуктовом отделении сахарного завода. Способ предусматривает сгущение сиропа и повышение его температуры на 5-6°С в сравнении с исходной. Осуществляют заводку кристаллов, при этом в качестве центров кристаллизации используют кристаллы размером 0,18-0,22 мм, обеспечивая их в количестве 9-12 кристаллов на 1 мм длины поверхности пробного стекла. Наращивание кристаллов начинают при коэффициенте пересыщения межкристального раствора утфеля 1,15-1,17. Процесс наращивания заканчивают при пересыщении 1,08-1,10 и содержании кристаллов в утфеле 25-40%. Утфель раскачивают сиропом до коэффициента пересыщения 1,01-1,03, отбирают часть утфеля и подают ее в другой вакуум-аппарат. Затем уваривают утфель до готовности в двух вакуум-аппаратах. Изобретение обеспечивает глубокое истощение межкристального раствора, увеличение процентного содержания кристаллов в утфеле и улучшение гранулометрического состава кристаллов.
Изобретение относится к сахарной промышленности и может быть использовано при получении утфеля первой кристаллизации в сахарном производстве.
Известен способ получения утфеля первой кристаллизации, состоящий в том, что после сгущения сиропа в вакуум-аппарате до необходимого пересыщения, заводку кристаллов осуществляют в количестве, превышающем оптимальное по традиционной технологии число кристаллов в два раза. После достижения объема утфеля, равного двум объемам первоначального набора общего сиропа, производят отбор половины утфеля в другой вакуум-аппарат. Затем в обоих вакуум-аппаратах повышают разряжение таким образом, чтобы температура кипения утфеля снизилась на 6-7°С и при этих условиях, кристаллы наращивают до готовности утфеля к спуску. (В.И.Тужилкин, М.А.Карагодин, А.Р.Сапронов и др.//Сах. пром., 1982. - №5. - С.25-26).
Недостатком этого способа является отсутствие требований к размеру вводимых центров кристаллизации и условиям их наращивания до отбора части утфеля в другой вакуум-аппарат. Это является причиной повышенного содержания конгломератов в сахаре-песке и приводит к ухудшению его качественных показателей. Наличие в двух вакуум-аппаратах одинакового количества утфеля усложнит условия его обработки в процессе центрифугирования, что отрицательно скажется не только на качестве сахара-песка, но и на его выходе.
Наиболее близким является способ получения утфеля I кристаллизации, включающий сгущение сиропа, заводку кристаллов путем введения сахарной пудры с размером частиц 0,02-0,04 мм, наращивание в вакуум-аппарате до их содержания в утфеле 30-33%, раскачивание утфеля сиропом до коэффициента пересыщения 1,01-1,03, отбор части утфеля, подачу его в другой вакуум-аппарат и уваривание утфелей проводят, выдерживая линейную скорость кристаллизации в первом вакуум-аппарате, после отбора части утфеля, равной 0,10-0,15 мм/ч, а линейную скорость кристаллизации во втором вакуум-аппарате, равной 0,05-0,08 мм/ч, до их готовности [SU №1551746 А1, С 13 F 1/02, от 27.06.1988 г.]
Одним из недостатков этого способа является данный размер вводимых центров кристаллизации, и условия их наращивания до отбора части утфеля в другой вакуум-аппарат. Что является причиной повышенного образования конгломератов в процессе уваривания утфеля и приводит к ухудшению качественных показателей сахара-песка.
Достигаемым техническим результатом заявленного способа является более глубокое истощение межкристального раствора при увеличении в утфеле процентного содержания кристаллов с одновременным улучшением их гранулометрического состава и снижением в сахаре-песке содержания конгломератов и агрегатов.
Этот результат достигается тем, что в предлагаемом способе получения утфеля первой кристаллизации, включающем сгущение сиропа, заводку кристаллов, их наращивание в вакуум-аппарате, раскачивание утфеля сиропом до коэффициента пресыщения 1,01-1,03, отбор части утфеля, подачу его в другой вакуум-аппарат и уваривание утфелей до готовности в двух вакуум-аппаратах. Причем перед заводкой кристаллов температуру сиропа повышают на 5-6°С в сравнении с исходной и в качестве центров кристаллизации используют кристаллы размером 0,18-0,22 мм, обеспечивая их в количестве 9-12 кристаллов на 1 мм длины поверхности пробного стекла, при этом наращивание кристаллов начинают при коэффициенте пересыщения межкристального раствора утфеля 1,15-1,17 и заканчивают процесс при пересыщении 1,08-1,10 и содержании кристаллов в утфеле 25-40%.
Способ осуществляют следующим образом.
После набора сиропа в вакуум-аппарат и подготовки к увариванию, его сгущают до необходимого коэффициента пересыщения. Затем, прикрывая воздушный вентиль в системе разрежения аппарата и повышая за счет этого температуру кипения сиропа на 5-6°С, в сравнении с исходной, в него вводят кристаллы сахара размером 0,18-0,22 мм, выдерживая при этом в нем 9-12 кристаллов на 1 мм длины поверхности пробного стекла, в качестве центров кристаллизации. За счет повышения на 5-6°С температуры вводимого в вакуум-аппарат сиропа создаются условия для регулирования в утфеле необходимого количества центров кристаллизации сахарозы. Данный интервал по повышению температуры сиропа установлен опытным путем и является оптимальным для вышеоговоренных условий заводки центров кристаллизации. При повышении температуры сиропа менее чем на 5°С эта операция усложняется и удлиняется. В этот период не исключено образование новых центров кристаллизации. В случае повышения температуры сиропа более чем на 6°С существует риск растворения части кристаллов до размеров меньше чем оговорено в формуле заявки (0,18-0,22 мм) и приводит к дополнительному разложению сахарозы и ухудшению качественных показателей сахара-песка. Необходимость заводки такого количества центров кристаллизации обусловлена, с одной стороны, тем, что часть этого утфеля будет использована в качестве “кристаллической основы” для уваривания в другом вакуум-аппарате, а с другой стороны, тем, что за счет образования такого количества центров кристаллизации примерно в 2 раза возрастет их массовая скорость роста, что позволит ускорить время наращивания кристаллов и доведения их до готовности перед отбором части утфеля в другой вакуум-аппарат. Эти условия определены опытным путем и являются оптимальными для данного способа. При заводке менее 9 кристаллов или более 12 ухудшается эффективность предполагаемых результатов. Использование для заводки центров кристаллизации кристаллов сахара, размером 0,18-0,22 мм вызвано тем, что в этом случае при уваривании утфеля образуется незначительное количество конгломератов и агрегатов сахара. При этом создаются благоприятные условия для наращивания образованных в утфеле центров кристаллизации при более высоком коэффициенте пересыщения. Опытным путем установлено, что лучшие результаты достигаются при выдерживании коэффициента пересыщения межкристального раствора утфеля в диапазоне 1,15-1,17. Снижение конгломератов в сахаре-песке улучшает его качественные показатели, гранулометрический состав и однородность кристаллов сахара, что также благоприятно отражается на сокращении длительности уваривания утфеля. Процесс наращивания кристаллов сахара проводят до их содержания в утфеле в пределах 25-40% по массе утфеля. Коэффициент пересыщения межкристального раствора утфеля снижают в этот период с 1,15-1,17 до 1,08-1,10. Эти операции тесно увязаны между собой и дополняют друг друга. Эти условия обеспечивают максимальную скорость кристаллизации сахарозы при минимальном включении несахаров в кристаллическую решетку кристаллов. Опытным путем установлено, что лучшие условия достигаются при содержании в утфеле 25-40% кристаллов. При отклонении от этих пределов, то есть при уменьшении или увеличении процентного содержания кристаллов результаты ухудшаются. Более высокий интервал по пересыщению позволяет повысить эффективность рекомендованного количества содержания кристаллов в утфеле. При уменьшении или превышении коэффициента пересыщения межкристального раствора эти условия ухудшаются. Выдерживание в утфеле процентного содержания кристаллов в пределах 25-40% обеспечивает требуемую циркуляцию и подвижность утфеля, что позволяет быстро раскачать его до коэффициента пересыщения 1,01-1,03 перед отбором части утфеля в другой вакуум-аппарат. При этом снижается время на данную операцию и потери сахара от термического разложения сахарозы. После раскачивания, примерно 50% утфеля от общей массы отбирают в качестве “кристаллической основы” в другой аппарат и далее уваривают в двух вакуум-аппаратах до готовности в соответствии с известной технологией.
Пример 1. После набора сиропа в вакуум-аппарат и его подготовки к увариванию сироп сгущают до необходимого коэффициента пересыщения. Прикрывая воздушный вентиль в системе разрежения аппарата и повышая за счет этого температуру кипения сиропа на 5,5°С в сравнении с его исходной температурой, равной 73°С, вводят в него кристаллы сахара размером 0,2 мм, выдерживая при этом в утфеле 10 кристаллов сахара на 1 мм длины поверхности пробного стекла в качестве центров кристаллизации сахарозы. Наращивание кристаллов начинают при коэффициенте пересыщения 1,16 и проводят на подкачках сиропа до достижения в утфеле 35% кристаллов и снижении пересыщения в межкристальном растворе до 1,09. После этого процесс наращивания кристаллов заканчивают, и утфель раскачивают сиропом, снижая при этом пересыщение его межкристального раствора до 1,02. Затем 50% от общей массы сваренного утфеля отбирают в качестве “кристаллической основы” в другой вакуум-аппарат и уваривают до СВут=92,5% в двух вакуум-аппаратах. Утфель из первого аппарата доводят до готовности и спускают в приемную утфелемешалку на 55 минут раньше, чем второй.
В ходе исследований анализируют чистоту сиропа (Чсир, %) содержание в них сухих веществ (СВсир; СВутф, %), содержание кристаллов в утфеле (К, %); качество сахара-песка; цветность (Ц, усл.ед.); содержание редуцирующих веществ (РВ, % в пересчете на сухое вещество); гранулометрические показатели: средний размер кристаллов (Ср, мм); коэффициент неоднородности (Кн, %); содержание конгломератов (Q, %) и длительность уваривания утфеля в двух вакуум-аппаратах (τ, час).
Результаты уваривания утфеля по предлагаемому способу: Чсир.=92,1%; Чутф=92,1%; СВсир=62,3%; СВутф=92,56%; К=53,7%; Ц=0,70 усл.ед.; РВ=0,035%; Ср=0,76 мм; Кн=26,3%; Q=32,6%; τ=5,8 час.
Пример 2. Параллельно осуществляют уваривание утфеля по известному способу (прототип). При этом используют тот же сироп, что и по предлагаемому способу (Чсир=92,1%; СВсир=62,3%). После набора сиропа в вакуум-аппарат и его подготовки к увариванию сироп сгущают до коэффициента пересыщения 1,25 и в качестве затравки для образования центров кристаллизации сахарозы вводят сахарную пудру с размером частиц 0,03 мм. После образования в утфеле 12 кристаллов на 1 мм длины поверхности пробного стекла процесс уваривания переводят в метастабильную зону их наращивания со степенью пересыщения в межкристальном растворе 1,11. Далее проводят наращивание кристаллов до их содержания в утфеле 30%. При достижении утфелем 60% объема вакуум-аппарата его раскачивают сиропом, до коэффициента пересыщения 1,01. После этого 50% сваренного утфеля отбирают в другой вакуум-аппарат и уваривают в двух аппаратах с различной линейной скоростью кристаллизации за счет регулирования в аппаратах температуры и разрежения. В первом вакуум-аппарате ее выдерживают 0,15 мм/ч, а во втором - равной 0,08 мм/ч. В конце уваривания утфель сгущают до 92,5% сухих веществ. При этом утфель из первого аппарата доводят до готовности и спускают в приемную утфелемешалку на 50 мин раньше, чем второй.
Утфель сваренный по известному способу имеет следующие показатели: Чутф=92,1%; СВутф=92,5%; К=52,4%; Ц=0,80 усл.ед.; РВ=0,055%; Ср=0,68 мм; Кн=33,7%; Q=50,7%; τ=6,4 час.
Из представленных результатов испытаний видно, что предлагаемый способ, за счет регулирования условий заводки кристаллов и формирования “кристаллической основы” для последующего уваривания первой кристаллизации в двух вакуум-аппаратах, обеспечивает более глубокое истощение его межкристального раствора. Содержание кристаллов в утфеле возрастает на 1,3%. При данных условиях уваривания не только улучшаются качественные показатели сахара-песка, но и на 11,5% сокращается длительность уваривания утфеля. Все это позволяет снизить потери сахара в кристаллизационном отделении на 0,03-0,04% к массе сырья по сравнению с известным способом.
Способ получения утфеля первой кристаллизации, включающий сгущение сиропа, заводку кристаллов, их наращивание в вакуум-аппарате, раскачивание утфеля сиропом до коэффициента пересыщения 1,01-1,03, отбор части утфеля, подачу ее в другой вакуум-аппарат и уваривание утфелей до готовности в двух вакуум-аппаратах, отличающийся тем, что перед заводкой кристаллов температуру сиропа повышают на 5-6°С в сравнении с исходной и в качестве центров кристаллизации используют кристаллы размером 0,18-0,22 мм, обеспечивая их в количестве 9-12 кристаллов на 1 мм длины поверхности пробного стекла, при этом наращивание кристаллов начинают при коэффициенте пересыщения межкристального раствора утфеля 1,15-1,17 и заканчивают процесс при пересыщении 1,08-1,10 и содержании кристаллов в утфеле 25-40%.
