Способ получения утфеля первой кристаллизации из тростникового сахара-сырца

Изобретение относится к сахарной промышленности. Способ предусматривает клерование сахара-сырца до содержания в клеровке 38-45% сухих веществ, дефекацию, двухступенчатую сатурацию и фильтрацию. Фильтрованную клеровку после дефекосатурации обесцвечивают активным углем в две стадии с промежуточной фильтрацией между ними и после второй стадии. Расход активного угля на первую стадию составляет 0,2-0,6% и на вторую 0,1-0,4% к массе клеровки в зависимости от эффекта обесцвечивания. Обесцвеченную клеровку перед подачей на уваривание в вакуум-аппарат утфеля первой кристаллизации сгущают до содержания в ней 68-72% сухих веществ. Изобретение обеспечивает более глубокую очистку клеровки с повышением в ней сухих веществ перед увариванием в утфель первой кристаллизации, повышение выхода и качества сахара-песка.

 

Изобретение относится к сахарной промышленности и может быть использовано при получении утфеля первой кристаллизации из тростникового сахара-сырца на свеклосахарном заводе.

Известен способ получения утфеля первой кристаллизации, состоящий в том, что сахар-сырец клеруют до содержания в его клеровке 55-60% сухих веществ с добавлением в нее суспензии дважды отработавшего активного порошкообразного угля. Затем проводят дефекацию и двухступенчатую сатурацию клеровки сахара-сырца при повышении рН после первой ступени и без промежуточной фильтрации, причем перед второй ступенью сатурации в клеровку добавляют известь из расчета 0,5% к массе ее сухих веществ и тринатрийфосфат в количестве 0,30% к массе сахара-сырца. Потом ее фильтруют, сульфитируют и обесцвечивают активным порошкообразным углем, который уже был использован для обесцвечивания сахара второй кристаллизации. После этого обесцвеченную клеровку фильтруют, сгущают в концентраторе до 60-65% сухих веществ и направляют в вакуум-аппарат утфеля первой кристаллизации [Методические рекомендации по переработке тростникового сахара-сырца в рафинированный сахар-песок на свеклосахарных заводах / С.А.Бренман, И.Л.Зданович, Ф.П.Алексеенко и др. - Киев: ВНИИСП, 1978. - 11 с. (С.3-5)].

Недостатком данного способа является то, что по предлагаемой технологии сложно обеспечить получение высококачественного сахара-песка, особенно при переработке сахара-сырца низкого качества. Это обусловлено тем, что обесцвечивание исходной клеровки осуществляется активным углем уже неоднократно употреблявшимся для очистки других продуктов, что существенно снижает его сорбционную способность. Кроме того, процесс обесцвечивания рекомендуется проводить при содержании сухих веществ, не соответствующих максимальной сорбции красящих веществ и других несахаров активным углем, что не дает требуемого обесцвечивания даже при его повышенном расходе.

Наиболее близким является способ получения утфеля первой кристаллизации из тростникового сахара-сырца, включающий его клерование до 55-56% сухих веществ, дефекацию известковым молоком, двухступенчатую сатурацию, фильтрацию, обесцвечивание клеровки активным порошкообразным углем из расчета 0,25-1,0% к массе сахара-сырца, фильтрацию, сгущение до требуемого содержания сухих веществ и уваривание в вакуум-аппарате утфеля первой кристаллизации [Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. - М.: Колос, 1998. - 495 с. (С.380-385)], а также [Хранение и переработка сахара-сырца / А.Ф.Заборсин, И.В.Костенко, С.А.Бренман и др. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - 57 с. (С.50-53)].

Недостатком этого способа, так же как и аналога, является то, что при его использовании практически очень сложно обеспечить получение высококачественного сахара-песка, особенно при ухудшении исходного качества сахара-сырца. Это объясняется также тем, что предусматриваемая способом технология не позволяет в полной мере использовать адсорбционные свойства активного угля, что повышает его расход без достижения необходимого результата по глубокому обесцвечиванию клеровки сахара-сырца.

Достигаемым техническим результатом заявленного способа является более глубокая очистка клеровки с повышением содержания в ней сухих веществ перед ее увариванием в утфель первой кристаллизации, повышение выхода и качества сахара-песка.

Этот результат достигается тем, что в прелагаемом способе получения утфеля первой кристаллизации из тростникового сахара-сырца, включающем его клерование, дефекацию и двухступенчатую сатурацию клеровки, фильтрацию, сгущение до требуемого содержания сухих веществ и уваривание в вакуум-аппарате утфеля первой кристаллизации. Причем сахар-сырец клеруют до содержания в клеровке 38-45% сухих веществ и фильтрованную после дефекосатурационной обработки клеровку сахара-сырца обесцвечивают в две стадии с фильтрованием между стадиями и по завершению второй стадии, при этом расход активного порошкообразного угля на первую стадию составляет 0,2-0,6%, а на вторую 0,1-0,4% к массе клеровки в зависимости от эффекта обесцвечивания, причем обесцвеченную клеровку сгущают до 68-72% сухих веществ и направляют на уваривание в вакуум-аппарат утфеля первой кристаллизации.

Способ осуществляется следующим образом.

Подаваемый в производство сахар-сырец клеруют в клеровочной мешалке, растворяя в промоях температурой 85°С до 38-45% сухих веществ, поддерживая щелочными добавками на уровне рН 7,4-8,0. Растворение клеровки до содержания в ней 38-45% сухих веществ обусловлено тем, что именно в этом дипазоне концентраций наблюдается максимальная сорбция красящих веществ и минимальное воздействие на этот процесс сахарозы. Этот эффект объясняется с позиций теории гидратации. Влияние сахарозы на повышение адсорбции красящих веществ предполагает изменение толщины гидратной оболочки последних. В диапазоне концентраций от 38 до 45% силы специфического взаимодействия между молекулами сахарозы и молекулами красящих веществ не столь значительны и обусловлены силами только неспецифического воздействия. Поэтому красящие вещества имеют возможность более активно адсорбироваться адсорбентом и эффект обесцвечивания клеровки возрастает. Экспериментально установлено, что при снижении содержания сухих веществ в клеровке менее 38% или более 45% условия сорбции красящих веществ ухудшаются, а наиболее высокий эффект обесцвечивания достигается при содержании в клеровке 40% сахарозы.

Полученную клеровку направляют на дефекацию, которую проводят при температуре 80°С, добавляя в нее известковое молоко до щелочности по фенолфталеину 1,8-2,3% СаО (рН 11,5-11,6) в течение 8-10 минут. Дефекованную клеровку подвергают двухступенчатой сатурации с многократной рециркуляцией ее по внешнему контуру сатурационной установки. Причем на первой ее ступени клеровку обрабатывают сатурационным газом до щелочности по фенолфталеину 0,06-0,08% СаО (рН 10,5-10,7), а на второй ступени - до щелочности по фенолфталеину 0,02-0,03% СаО (рН 9,2-9,5). Перед второй ступенью сатурации для улучшения фильтрационной способности сатурационного осадка и повышения эффективности адсорбционной очистки к клеровке еще добавляют 0,4-0,5% СаО по массе сахара-сырца. После проведения дефекации и сатурации клеровку нагревают до 80°С и фильтруют с отделением фильтрационного осадка, который затем выводят из производства.

Очищенную клеровку направляют на обесцвечивание активным порошкообразным углем, например, марки норит (достаточно известный в практике сахарных заводов) или DCL 200, поставляемый в Россию английской компанией Sutclifft Speakman, и др. Эти угли обладают высокой обесцвечивающей способностью по отношению к красящим веществам сахара-сырца и соответствуют государственным санитарно-эпидемиологическим правилам и нормам.

Процесс обесцвечивания клеровки проводят в две стадии, в отдельных сборниках, оборудованных подогревом и мешательными устройствами при температуре 78-80°С в течение 15-20 мин. Активный уголь используют в виде 20%-ной суспензии, которую готовят отдельно в специальном помещении. При этом расход активного порошкообразного угля на первую ступень составляет 0,2-0,6%, а на вторую - 0,1-0,4% к массе клеровки в зависимости от эффекта обесцвечивания и качества исходного сырца. Использование активного угля в две стадии обусловлено тем, что в этом случае, как показали опыты, достигается более высокий эффект обесцвечивания при меньшем расходе активного угля. Количество используемого угля в диапазоне 0,2-0,6%, а на второй ступени - 0,1-0,4% к массе клеровки установлено экспериментальным путем и обеспечивает оптимальные условия обесцвечивания клеровки сахара-сырца при его минимальных затратах. В том случае, если расход активного угля на первую ступень будет меньше чем 0,2% или больше чем 0,6%, а на вторую ступень менее чем 0,1 или более чем 0,4%, то не будет достигнут требуемый эффект обесцвечивания клеровки или неоправданно возрастет расход активного угля на обесцвечивание.

Проведение обесцвечивания клеровки сахара-сырца в две стадии предусматривает промежуточную фильтрацию между ними, что обусловлено необходимостью удаления из нее взвешенных частиц примесей и уже использованного активного угля для повышения эффекта обесцвечивания на второй стадии. При исключении фильтрации между стадиями снижается эффект обесцвечивания активным углем, что требует его дополнительного расхода.

Необходимость фильтрации клеровки после обесцвечивания активным углем объясняется необходимостью отделения уже использованного угля из клеровки и исключения возможного перехода из него в раствор адсорбированных несахаров и механических примесей, что может привести к ухудшению качества сахара-песка.

Перед направлением обесцвеченной и фильтрованной клеровки на уваривание ее сгущают до содержания в ней 68-72% сухих веществ. Это необходимо для ускорения процесса уваривания утфеля первой кристаллизации. В этом случае уменьшается термическое разложение сахарозы, количество образуемых в процессе уваривания красящих веществ и их включение в кристаллы сахара-песка. Все это позволяет повысить выход и качество товарного сахара-песка. Экспериментально установлено, что при снижении содержания сухих веществ менее 68% или их превышении 72% качество получаемого сахара-песка и его выход ухудшаются.

Пример 1. Подаваемый в производство сахар-сырец с содержанием сахарозы 97,6% клеруют в клеровочной мешалке, растворяя в промоях температурой 85°С до содержания в клеровке 40% сухих веществ с подщелачиванием ее щелочными добавками до уровня рН 7,6. Полученную клеровку направляют на дефекацию, которую проводят в течение 10 мин при температуре 80°С, добавляя в нее известковое молоко до щелочности по фенолфталеину 1,95% СаО (рН 11,54). Затем дефекованную клеровку подвергают двухступенчатой сатурации в сатурационной установке с многократной рециркуляцией по ее внешнему контуру. Причем на первой ее ступени клеровку обрабатывают сатурационным газом до щелочности по фенолфталеину 0,07% СаО (рН 10,6), а на второй ступени - до щелочности по фенолфталеину 0,025% СаО (рН 9,35). Перед второй ступенью сатурации к клеровке еще добавляют 0,45% СаО по массе сахара-сырца и фильтруют с отделением фильтрационного осадка, который выводят из производства.

Очищенную клеровку направляют на обесцвечивание активным порошкообразным углем. Процесс обесцвечивания проводят в две стадии с промежуточной фильтрацией между ними в отдельных сборниках, оборудованных подогревом и мешательными устройствами при температуре 80°С в течение 15 мин. В качестве активного порошкообразного угля используют уголь марки DCL 200. Он имеет санитарно-эпидемеологическое заключение за номером - №74.01.06.369. П. 23784.10.3 от 16.10.2003 г. на его использование в сахарном производстве. Его адсорбция по метиленовому синему составляет 240-280 мг/г, йодный индекс равняется 1100-1200 мг/г и показатель обесцвечивания мелассы равен 300.

Активный уголь используют в виде 20%-ной суспензии, которую готовят отдельно. Расход активного порошкообразного угля марки DCL 200 на первую стадию составляет 0,2%, а на вторую - 0,1% к массе клеровки. По завершении второй стадии обесцвечивания клеровки ее снова фильтруют и затем сгущают под разрежением в концентраторе до содержания в ней 70% сухих веществ. После этого сгущенную клеровку направляют в вакуум-аппарат утфеля первой кристаллизации, где уваривают с добавкой в конце процесса второго оттека данной ступени кристаллизации при температуре 74°С до содержания в утфеле 92,5% сухих веществ и затем выгружают готовый утфель в приемную утфелемешалку. Полученный при этом утфель имеет чистоту 94,5%. Из приемной утфелемешалки утфель подают на центрифугирование, где разделяют в поле действия центробежных сил при температуре 70°С с промыванием кристаллов сахара горячей водой из расчета 2,5% к массе утфеля и отбором сахара-песка и двух оттеков.

В ходе исследований анализируют основные технологические параметры процессов очистки клеровки сахара-сырца, сгущения, уваривания и центрифугирования получаемого из клеровки первого утфеля. Для сопоставления и обоснования достигаемого технического результата по предлагаемому и известному способам приняты следующие показатели: чистота утфеля первой кристаллизации (Ч_утф, %); продолжительность уваривания утфеля (τ, ч); содержание кристаллов в утфеле (К, %); качество сахара-песка: цветность (Ц_сах, усл.ед.); мутность (М, физ.ед.); содержание: редуцирующих веществ (РВ, % в пересчете на сухое вещество); золы (3, % в пересчете на сухое вещество); двуокиси серы, мг/кг, солей кальция, %; гранулометрические показатели сахара: средний размер кристаллов (Ср, мм); коэффициент неоднородности (К_н, %).

Результаты уваривания по предлагаемому способу: Ч_утф=94,5%; τ - 2,0 ч; К = 55,5%; Ц_сах = 0,25 усл.ед.; М = 10,5 физ.ед.; РВ = 0,022%; З = 0,012%; двуокиси серы = 2,5%; солей кальция = 0,015%; Ср = 0,70 мм; К_н = 23,7%.

Пример 2. Параллельно осуществляют получение утфеля первой кристаллизации по известному способу (протопип).

Подаваемый в производство сахар-сырец, содержащий 97,6% сахарозы, клеруют в клеровочной мешалке, растворяя в промоях температурой 85°С до содержания в клеровке 55% сухих веществ, подщелачивая при этом ее щелочными добавками до достижения рН 7,6. Полученную клеровку направляют на дефекацию, которую проводят в течение 10 мин при температуре 80°С, добавляя в нее известковое молоко до щелочности по фенолфталеину 1,95% СаО (рН 11,54). Затем дефекованную клеровку подвергают двухступенчатой сатурации с многократной рециркуляцией по внешнему контуру сатурационной установки. Причем на первой ее ступени клеровку обрабатывают сатурационным газом до щелочности по фенолфталеину 0,07% СаО (рН 10,6), а на второй ступени - до щелочности по фенолфталеину 0,025% СаО (рН 9,35). Перед второй ступенью сатурации к клеровке еще добавляют 0,45% СаО к массе сахара-сырца и фильтруют с отделением фильтрационного осадка, который выводят из производства.

Обесцвечивание клеровки проводят активным порошкообразным углем марки DCL 200 в отдельной емкости при температуре 80°С в течение 15 мин. Расход активного угля составляет 0,3% к массе сахара-сырца и его используют в виде 20%-ной суспензии. Обесцвеченную клеровку фильтруют, сгущают под разрежением в концентраторе до содержания в ней 60% сухих веществ и направляют в вакуум-аппарат утфеля первой кристаллизации. Утфель уваривают при температуре 74°С с подкачками в конце уваривания второго оттека данной ступени кристаллизации до содержания в нем 92,5% сухих веществ и затем спускают в приемную утфелемешалку. Получаемый при этом утфель имеет чистоту 93,4%. Из приемной утфелемешалки утфель отбирают на центрифуги, где разделяют в поле действия центробежных сил при температуре 70°С с промыванием кристаллов сахара горячей водой из расчета 2,5% к массе утфеля и отбором сахара-песка и двух оттеков.

Результаты уваривания по известному способу: Ч_утф = 93,4%; τ = 2,38 ч; К = 53,9%; Ц_сах = 0,55 усл.ед.: М = 17,5 физ.ед.; РВ = 0,032%; З = 0,023%; двуокиси серы = 4,3 мг/кг; солей кальция = 0,026%; Ср = 0,63 мм; К_н = 27,3%.

Из приведенных в примерах 1 и 2 результатов видно, что предлагаемый способ за счет улучшения условий адсорбционной очистки клеровки и ее уваривания обеспечивает более глубокое истощение межкристального раствора утфеля. Содержание в нем кристаллов возрастает по сравнению с известным способом на 1,6% к массе утфеля. При соблюдении технологии предлагаемого способа не только улучшаются физико-химические показатели качества сахара-песка, но и на 16% сокращается продолжительность его уваривания. Все это позволяет снизить потери сахарозы в кристаллизационном отделении завода на 0,05-0,06% к массе сахара-сырца по сравнению с использованием известного способа.

Способ получения утфеля первой кристаллизации из тростникового сахара-сырца, предусматривающий его клерование, дефекацию и двухступенчатую сатурацию клеровки, фильтрацию, сгущение до требуемого содержания сухих веществ и уваривание в вакуум-аппарате утфеля первой кристаллизации, отличающийся тем, что сахар-сырец клеруют до содержания в клеровке 38-45% сухих веществ и фильтрованную после дефеко-сатурации клеровку сахара-сырца обесцвечивают в две стадии с фильтрацией между стадиями и по завершению второй стадии, при этом расход активного угля на первую стадию составляет 0,2-0,6%, а на вторую 0,1-0,4% к массе клеровки в зависимости от эффекта обесцвечивания, причем обесцвеченную клеровку перед направлением на уваривание в вакуум-аппарат утфеля первой кристаллизации сгущают до 68-72% сухих веществ.