Способ получения рафинадного утфеля из тростникового сахара-сырца

Изобретение относится к сахарной промышленности. Способ предусматривает его аффинацию, клерование аффинированного сахара-сырца, дефекацию полученной клеровки до достижения в ней рН 7,3-7,7 с одновременным вводом в нее активного порошкообразного угля в смеси с кизельгуром с последующей фильтрацией клеровки. При этом расход активного угля составляет 0,4-0,8% и кизельгура - 0,6-1,0% к массе клеровки. Фильтрованную очищенную клеровку направляют на предварительное уваривание утфеля до содержания в нем 38-42% кристаллов сахара к его массе. Этот утфель центрифугируют. Получаемый при этом сахар-песок растворяют до содержания в сиропе 60-65% сухих веществ, его обесцвечивают, пропускают через слой анионита и затем подают на уваривание рафинадного утфеля. Изобретение обеспечивает улучшение качества очистки клеровки сахара-сырца, поступающей на уваривание рафинадного утфеля, повышение выхода и качества рафинированного сахара.

 

Изобретение относится к сахарной промышленности и может быть использовано при получении рафинадного утфеля из тростникового сахара-сырца на сахарорафинадных заводах.

Известен способ получения рафинадного утфеля из тростникового сахара-сырца, предусматривающий его аффинацию вторым оттеком аффинационного утфеля, клерование аффинированного сахара-сырца, дефекацию и сатурацию клеровки аффинированного сахара-сырца, фильтрацию, обесцвечивание клеровки активным гранулированным углем марки Cane-CAZ с периодической его регенерацией в специальных печах, фильтрацию обесцвеченной клеровки с добавлением кизельгура, обработку на ионитах марки Amberlite JRA-401 в солевой форме, фильтрацию обесцвеченной клеровки, сгущение в трехкорпусной выпарной установке в пленочном режиме до 70% сухих веществ и уваривание в вакуум-аппарате рафинадного утфеля [Головняк Ю.Д., Мищук Р.Ц. Сахарная промышленность Японии. - М.: ЦНИИИ и ТЭИ пищевой промышленности, 1984. - 13 с (С.9-10)].

Недостатком данного способа является то, что он рассчитан на переработку сахара-сырца хорошего качества, содержащего не менее 97% сахарозы, не более 0,5% золы, цветностью - не более 2,5 ед. ICUMSA и фильтруемостью - не менее 50%. Поэтому при переработке сахара-сырца более низкого качества способ не гарантирует производство высококачественного рафинированного сахара. Кроме того в нем четко определены марки используемых адсорбентов, которые по эффективности уступают ряду новых, появившихся в последнее время. Причем он относится к довольно энергоемким способам, так как предусматривает регенерацию активного гранулированного угля и для ее реализации требуется дополнительное специальное оборудование.

Наиболее близким является способ получения рафинадного утфеля из тростникового сахара-сырца, предусматривающий его аффинацию в аффинационной мешалке в течение 10 мин вторым оттеком аффинационного утфеля, клерование аффинированного сахара-сырца промоями до содержания в клеровке 56-60% сухих веществ, ее дефекацию известковым молоком в течение 5 минут до рН 11, двухступенчатую сатурацию с рециркуляцией до рН 8,5, фильтрацию, сульфитацию фильтрованной клеровки до рН 7,0-7,2, фильтрацию сульфитированной клеровки, обесцвечивание активным углем, фильтрацию обесцвеченной клеровки, сгущение выпариванием под разрежением в концентраторе до плотности, близкой к насыщенному раствору, и уваривание в вакуум-аппарате рафинадного утфеля [Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. - М.: Колос, 1998. - 495 с. (С.469)], а также [Инструкция по ведению технологического процесса сахарорафинадного производства. - Киев: ВНИИСП, 1984. - 310 с.].

Недостатком данного способа является то, что при переработке сахара-сырца, особенно пониженного качества, нет полной гарантии для получения высококачественного рафинированного сахара. Кроме того применение двухступенчатой сатурации с рециркуляцией требует специального оборудования, которое может отсутствовать на сахаро-рафинадных заводах, а применение данной операции усложняет и удлиняет процесс очистки, что приводит к дополнительным потерям сахара в производстве.

Достигаемым техническим результатом заявленного способа является улучшение качества очистки клеровки сахара-сырца, поступающей на уваривание рафинадного утфеля, и повышение выхода и качества рафинированного сахара на первой ступени его кристаллизации.

Этот результат достигается тем, что в предлагаемом способе получения рафинадного утфеля из тростникового сахара-сырца, включающем его аффинацию, клерование, дефекацию клеровки, фильтрацию, сгущение фильтрованной клеровки до плотности, близкой к насыщенному состоянию, и уваривание в вакуум-аппарате рафинадного утфеля. Причем дефекацию клеровки проводят до достижения в ней рН 7,3-7,7, и перед фильтрацией в дефекованную клеровку вводят смесь активного порошкообразного угля в количестве 0,4-0,8% и кизельгура в количестве 0,6-1,0% к ее массе, при этом после фильтрации перед увариванием рафинадного утфеля фильтрованную клеровку подвергают предварительному увариванию до содержания в утфеле 38-42% кристаллов к ее массе, утфель центрифугируют и сахар, отделенный от оттеков, растворяют до содержания сухих веществ в сиропе 60-65% с последующим обесцвечиванием путем пропускания через слой анионита и подают на уваривание рафинадного утфеля.

Способ осуществляют следующим образом.

Подаваемый в производство сахар-сырец аффинируют в аффинационной мешалке в течение 8-10 мин вторым оттеком аффинационного утфеля. Получаемый после аффинации аффинированный сахар клеруют промоями при температуре 70-75°С до содержания в клеровке 58-60% сухих веществ. После этого клеровку направляют на дефекацию, которую проводят известковым молоком до достижения в ней рН 7,3-7,7. Требование к выдерживанию рН 7,3-7,7 обусловлено тем, что в этом его диапазоне наблюдается минимальное разложение сахарозы при очистке клеровки. Экспериментально установлено, что при значении рН менее 7,3 или более 7,7 разложение сахарозы возрастает.

Перед фильтрацией в дефекованную клеровку вводят смесь активного порошкообразного угля в количестве 0,4-0,8% и кизельгура в количестве 0,6-1,0% к ее массе. Добавление в клеровку активного угля позволяет удалить из нее часть красящих веществ и других несахаров и таким образом улучшить ее качество. Ввод в клеровку его в смеси с кизельгуром объясняется тем, что кизельгур улучшает отделение взвешенных примесей и мельчайших частиц порошкообразного активного угля в процессе фильтрации после обесцвечивания клеровки активным углем.

Требования к количеству активного порошкообразного угля для обесцвечивания клеровки в пределах 0,4-0,8% к ее массе установлены опытным путем и являются оптимальными для данных условий, как и расход кизельгура в количестве 0,6-1,0% к массе клеровки. При расходе активного угля менее 0,4% или более 0,8% к массе клеровки ухудшается эффект ее обесцвечивания, что не позволяет провести последующие стадии обработки клеровки в оптимальных условиях и обеспечить выработку высококачественного сахара. Такой же результат возможен, если расход кизельгура в смеси с активным углем будет менее 0,8% к массе клеровки. Так как в этом случае возможно попадание мельчайших частиц мелкодиспесного угля в фильтрованную клеровку. При расходе кизельгура более 1% к массе клеровки эффективность процесса фильтрования практически почти не изменится, но возможно увеличение потерь сахарозы с фильтрационным осадком, количество которого возрастет, так же как и расход промывных вод на его обессахаривание.

По завершении процесса фильтрации клеровка направляется на предварительное уваривание в отдельном вакуум-аппарате и этот процесс ведут до содержания в утфеле 38-42% кристаллов. При этих условиях уваривания обеспечивается достаточно высокая скорость кристаллизации сахарозы и минимальное включение несахаров клеровки в ее кристаллы. Экспериментально установлено, что при содержании в утфеле 38-42% кристаллов к его массе обеспечиваются оптимальные условия как по продолжительности уваривания промежуточного утфеля и выходу из него сахара, так и по его качеству. При содержании в утфеле менее 38% к его массе снижается выход сахара в ходе промежуточного уваривания, возрастает количество оттеков и термические потери сахарозы на их переработку. В том случае, если содержание кристаллов в утфеле будет более 46% к его массе, то ухудшится качество сахара, что ухудшит его очистку анионообменом.

После уваривания утфеля до содержания в нем 38-42% кристаллов сахара его выгружают из вакуум-аппарата, центрифугируют с промыванием кристаллов горячей водой и разделяют на сахар-песок и два оттека. Полученный при этом сахар-песок растворяют горячей водой до содержания в получаемом из него сиропе 60-65% сухих веществ, что обусловлено с одной стороны тем, что обеспечивает хорошие условия его обесцвечивания, а с другой - меньшими энергозатратами на его последующее сгущение перед увариванием в рафинадный утфель. При содержании в сиропе менее 60% сухих веществ возрастают энергетические затраты на его сгущение перед увариванием, а при содержании сухих веществ более 65% - ухудшается его очистка анионообменом.

Полученный из сахара промежуточной кристаллизации сироп дополнительно очищают путем пропускания его через слой анионита. Это объясняется тем, что применяемые для обесцвечивания клеровки сахара-сырца активные порошковые угли удаляют только часть красящих веществ, которые имеют с ними сродство. Так, например, на активном угле более эффективно адсорбируются продукты щелочного разложения, что объясняется, с одной стороны, бинарными свойствами их молекул, а, с другой, присутствием функциональных групп на поверхности активированного угля. На анионите марки АВ-17-2П, применяемом на отечественных сахарорафинадных заводах, лучше сорбируются меланоидины [Тарасова И.А., Сидоренко Ю.И. Специфичность сорбции различных групп красящих веществ на полярных и неполярных адсорбентах. / Сахар. - 2005. - №1. - С.36-40 (С.37)].

После анионитной обработки очищенный сироп направляют на сгущение до плотности, близкой к насыщенному раствору, и после этого на уваривание в вакуум-аппарат рафинадного утфеля.

Пример 1. Подаваемый в производство сахар-сырец с содержанием сахарозы 98,67% аффинируют в аффинационной мешалке в течение 9 мин вторым оттеком аффинационного утфеля. Аффинированный сахар клеруют промоями при температуре 72,5°С до содержания в клеровке 58% сухих веществ. После этого клеровку направляют на дефекацию, которую проводят известковым молоком до достижения в ней рН 7,5. Перед фильтрацией в дефекованную клеровку вводят смесь активного порошкообразного угля в количестве 0,5% и 0,8% кизельгура к ее массе.

В качестве активного порошкообразного угля используют уголь марки DLC 200, поставляемый в Россию английской компанией Sutclifft Speakman. На возможность его применения в сахарной промышленностим имеется санитарно-эпидемологическое заключение №74.01.06.369.П.23784.10.3 от 16.10.2003 г. Его адсорбция по метиленовому синему составляет 240-280 мг/кг, йодный индекс равняется 1100-1200 мг/кг и показатель обесцвечивания мелассы равен 300. Уголь используют в виде 20%-ной суспензии, которую готовят отдельно.

После обесцвечивания клеровку фильтруют и направляют на предварительное уваривание в отдельном вакуум-аппарате и этот процесс ведут до достижения в утфеле 42% кристаллов сахара. Затем утфель выгружают из вакуум-аппарата в приемную утфелемешалку и центрифугируют с промыванием кристаллов сахара-песка горячей водой из расчета 2% к массе утфеля. По завершении цикла центрифугирования получают сахар-песок и два оттека. Сахар-песок растворяют горячей водой до содержания в получаемом из него сиропе 60% сухих веществ и пропускают через слой анионита марки АВ-17-2П (по известной технологии).

После анионитной обработки обесцвеченный сироп направляют на сгущение до плотности, близкой к насыщенному раствору, в концентратор и после этого на уваривание в вакуум-аппарат рафинадного утфеля. Рафинадный утфель уваривают по известной технологии при температуре 74°С до содержания в нем 92,2% сухих веществ и затем спускают в приемную утфелемешалку. Получаемый в процессе уваривания рафинадный утфель имеет чистоту 99,88% Из приемной утфелемешалки утфель направляют на центрифугирование, где процесс его разделения проводят в поле действия центробежных сил при температуре 70°С с промыванием кристаллов сахара клерсом и отбором одного общего оттека чистотой 99,72%, который направляют на уваривание второго рафинадного утфеля.

В ходе исследований анализируют основные технологические параметры процессов очистки сахара-сырца и его клеровки, сгущения, уваривания и центрифугирования получаемых при этом утфелей. Для сопоставления и обоснования достигаемого технического результата по предлагаемому и известному способам приняты следующие показатели: чистота рафинадного утфеля (Ч р.утф., %), продолжительность уваривания рафинадного утфеля (τ, ч), содержание кристаллов в утфеле (К, % к массе утфеля), качество рафинированного сахара-песка: цветность (Ц, ед.опт.пл.); мутность (М, физ.ед.); содержание: редуцирующих веществ (РВ, % в пересчете на сухое вещество); золы (З, % в пересчете на сухое вещество); двуокиси серы, мг/кг; силикатов, мг/кг; гранулометрические показатели рафинированного сахара-песка: средний размер кристаллов (Ср, мм); коэффициент неоднородности (Кн, %).

Результаты уваривания по предлагаемому способу: Чр.утф.=99,88%; τ=1,95 ч; К=56,9%; Цр.сах.=0 ед.опт.пл.; М=0,1 физ.ед.; РВ=0,01%; З=0,012%; содержание: двуокиси серы = 0 мг/кг; силикатов = 0,011 мг/кг, Ср=0,52 мм; Кн=25,1%.

Пример 2. Параллельно осуществляют получение рафинадного утфеля по известному способу (прототип).

Подаваемый в производство сахар-сырец, содержащий 98,67% сахарозы, аффинируют в аффинационной мешалке в течение 9 мин вторым оттеком аффинационного утфеля. Аффинированный сахар клеруют промоями при температуре 72,5°С до содержания в клеровке 58% сухих веществ. Полученную при этом клеровку направляют на дефекацию, которую проводят при температуре 80°С в течение 5 мин известковым молоком до достижения в ней рН 11. Дефекованную клеровку подвергают двухступенчатой сатурации в сатурационной установке с внешним рециркуляционным контуром с доведением ее рН до 8,5, фильтруют и затем проводят сульфитацию до рН 7,1. После этого сульфитированную клеровку подвергают контрольной фильтрации и обесцвечивают активным порошкообразным углем марки DCL из расчета 0,5% к ее массе. При этом активный уголь используют в виде 20%-ной суспензии.

Обесцвеченную клеровку снова фильтруют и затем сгущают выпариванием под разрежением в концентраторе до плотности, близкой к насыщенному раствору. После этого клеровку направляют в вакуум-аппарат рафинадного утфеля, где уваривают при температуре 74°С по известной технологии до содержания в утфеле 92,2% сухих веществ и затем спускают в приемную утфелемешалку. Получаемый при этом рафинадный утфель имеет чистоту 99,70%. Из приемной утфелемешалки утфель отбирают на центрифуги, где разделяют в поле действия центробежных сил с промыванием кристаллов сахара клерсом и отбором одного общего оттека чистотой 99,33%, который направляют на уваривание второго рафинадного утфеля.

Рафинадный утфель, сваренный по известному способу, имеет следующие показатели: Чр.утф.=99,70%; τ=2,30 ч; К=54,8%; Цр.сах.=10 ед.опт.пл.; М=2,5 физ.ед.; РВ=0,017%; З=0,02%; содержание: двуокиси серы - 3 мг/кг; силикатов - 6 мг/кг; Ср=0,44 мм; Кн=25,7%.

Из приведенных в примерах 1 и 2 результатов видно, что предлагаемый способ за счет улучшения условий адсорбционной очистки и предварительной перекристаллизации клеровки сахара-сырца обеспечивает более глубокое истощение межкристального раствора рафинадного утфеля. Содержание в нем кристаллов сахара возрастает по сравнению с известным способом на 2,1% к массе утфеля. При соблюдении технологии предлагаемого способа не только значительно улучшаются физико-химические показатели качества рафинированного сахара-песка, но и на 15% сокращается продолжительность уваривания рафинадного утфеля. Все это позволяет снизить потери сахарозы в кристаллизационном отделении на 0,05-0,06% к массе сахара-сырца по сравнению с использованием известного способа.

Способ получения рафинадного утфеля из тростникового сахара-сырца, предусматривающий его аффинацию, клерование, дефекацию клеровки, фильтрацию, сгущение фильтрованной клеровки до плотности, близкой к насыщенному раствору, и уваривание в вакуум-аппарате рафинадного утфеля, отличающийся тем, что дефекцию клеровки проводят до достижения в ней рН 7,3-7,7 и перед фильтрацией в дефекованную клеровку вводят смесь активного порошкообразного угля в количестве 0,4÷0,8% и кизельгура в количестве 0,6÷1,0% к массе, при этом после фильтрации перед увариванием рафинадного утфеля фильтрованную клеровку подвергают предварительному увариванию до содержания в утфеле 38÷42% кристаллов к его массе, утфель центрифугируют и сахар, отделенный от оттеков, растворяют до содержания сухих веществ в сиропе 60÷65% с последующим обесцвечиванием путем пропускания через слой анионита и подают на уваривание рафинадного утфеля.