Способ получения сахара

 

О ° И Е (ii)664996

ИЗ ИЯ

Ф

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.06.76 (21) 2369523/28-13 с присоединением заявки М— (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.05.79. Бюллетень Мо 20 (45) Дата опубликования описания 30.05,79 (51) М. Кл.

С 13 F 1/02

Государственный комитет (53) УДК 664.1.053.2 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения Г. П. Ремизов, В. М. Перелыгин, Н. А. Якимова, А. И. Гнездилова и Ю. А. Ерин (71) Заявитель

Воронежский технологический институт (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ САХАРА

1 Изобретение относится к технологии сахаристых веществ, в частности на стадиях сгущения, уваривания и кристаллизации, и может быть использовано для более глубокого истощения мелассы за счет снижения 5 вязкости межкристального раствора утфелей последней кристаллизации и других сахарных растворов.

При кристаллизации утфелей высокая вязкость межкристальной жидкости в зна- 10 чительной степени определяет предел истощения мелассы, затрудняет отделение кристаллов при центрифугировании и может служить причиной поломки перемешивающих устройств. 15

Известны способы снижения вязкости межкристальной жидкости путем применения водных и водно-паточных раскачек, а также путем подогрева утфеля перед центрифугированием (» 20

11рименение их лишь облегчает отделение кристаллов при центрифугировании, и не только не дает более глубокого истощения межкристальной жидкости, но и может привести к увеличению содержания сахара в 25 отходе производства — мелассе.

Известны способы получения сахара, включающие введение добавок, снижающих вязкость сахарных растворов, в частности предлагается применение ПАВ типа прос- 30

2 тых или сложных эфиров сахарозы (2) или моноглицеридов жирных кислот (3).

Однако для этих способов характерны сложность синтеза и высокая стоимость

ПАВ; затруднения при введении ПАВ в утфель, связанные с необходимостью предварительного растворения добавки в органических спиртах; повышение цветности утфеля.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ понижения вязкости сахарных сиропов, в частности на стадии кристаллизации в вакуум-аппаратах или утфелемешалках, добавлением к сахарному сиропу органической сульфокислоты в количестве 1,67 кг на

100 м утфеля (или 1,15% по весу утфеля).

Способ применим для обработки сахарных утфелей и позволяет исключить операции разбавления при помощи раскачек и повторного нагрева (4).

Этот способ понижения вязкости сахарных растворов добавлением органической сульфокислоты или соли, или какой-либо производной этой кислоты связан также со сложностью синтеза, высокой стоимостью используемых веществ при сравнительно высокой их дозировке (1,15 /о по весу продукта), затруднениями при введении этих веществ в сахарные растворы, связанными

664996

Для уменьшения вязкости и снижения ее цветности в клеровку (сахарный раствор—

CB=65 — 70О/о) вносят соли аммония (или хлорид, или роданид, или нитрат). После уваривания утфель Ш спускается из вакуум-аппаратов в корытообразные мешалки — кристаллизаторы с перемешивающим устройством, вращающимся со скоростью

1 — 2 об/мин. На этой стадии процесс кристаллизации осуществляется за счет постепенного понижения температуры от 75 — 70 до 40 С и создания таким образом пересыщения. При этом дополнительно выкристаллизовывается некоторое количество сахара.

Препятствием для дальнейшей кристаллизации становится все возрастающая, по мере снижения температуры, вязкость межкристальной жидкости. Ввиду высокой вязкости дальнейшее сгущение и кристаллиза50

60 б5 с необходимостью предварительного раство- рения добавок в органических растворителях.

Основным же недостатком следует считать нерентабельность применения в промышленности указанного способа в связи с высокой стоимостью затрат на его осуществление.

Цель изобретения — повысить выход сахара и снизить его стоимость. 10

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе в качестве реагента для снижения вязкости сахарных растворов используют азотнокислый аммоний или роданид аммония или хлорид аммония в ко- 15 личестве 0,5 — 10,0 /о к массе сахарсодержащего раствора.

Предлагаемый способ заключается в следующем.

В последний улучшению фильтрации и 20 качества продукта. Далее сироп (СВ 60—

65 /О ) поступает на уваривание утфеля 1 продукта. Для снижения вязкости, а следовательно, улучшения циркуляции и ускорения процесса кристаллизации в вакуум-аппараты 1 продукта также вводят NH4CI или .NH4NOg, или NH4CNS. Утфель 1 продукта из мешалок распределителей через утфелераспределитель поступает на фуговку. В ре- зультате отделения кристаллов с ах арозы З0 от межкристальной жидкости получают белый сахар (готовый продукт) и белую и.зеленую патоки. Последние идут на увари вание утфеля 11 продукта.

Для снижения их вязкости к ним добавляют одну из солей аммония. При затруднении уваривания утфеля II продукта также рекомендуется вводить в вакуум-аппараты названные реагенты. Утфель II поступает в мешалки и через утфелераспредели- 40 тель на центрифуги, где отделяют желтый сахар от межкристальной жидкости, получают белую и зеленую патоки II продукта.

Последние идут на уваривание Ш продукта, а желтый сахар поступает на клеровку. 45 ция утфеля последнего продукта нерентабельны.

Для снижения вязкости соли аммония вводят в утфель либо на первой стадии кристаллизации при уваривании в вакуум-аппарате (в любой момент уваривания),либо при спуске утфеля в мешалки, либо при кристаллизации в мешалках-кристаллизаторах таким образом, чтобы время контакта добавки с межкристальной жидкостью было не менее 4 ч, Утфель III продукта поступает далее из мешалок-кристаллизаторов через утфелераспределитель на фуговку, где происходит отделение кристаллического сахара от межкристальной жидкости. Получают желтый сахар III продукта и мелассу. )Келтый сахар после аффинации поступает на клеровку вместе с желтым сахаром II продукта.

Меласса является отходом производства.

По своему составу она содержит около 50 сахарозы, и этот сахар потерян для сахарной промышленности. А снижение вязкости сахарных растворов за счет введения в них соли аммония позволяет выкристаллизовывать дополнительное количество сахарозы и уменьшить ее потери в мелассе.

Соли аммония можно использовать как в сухом состоянии, так и в виде водных или. паточных растворов. Их вводят в суммарном для продуктового отделения количестве 0,5 — 10"/о по массе продуктов. При этом вязкость сахарных растворов понижается на 6,5 — 31 /о в зависимости от чистоты продуктов (табл. 1 — 4). Проведенные теоретические исследования на модельных сахарных растворах позволяют дать некоторые объяснения явлениям снижения вязкости и растворимости сахарозы в присутствии аммонийных солей. Ион ИН4 сильно гидратируется, теплота гидратации его составляет h N= 351 кдж/моль (4). Ионы

NH4+ отнимают воду, связывают ее, уменьшается количество воды, участвующее в растворении сахарозы. Кроме того, NH + разрушает, разрыхляет структуру водно-сахарных растворов, тем самым снижает их вязкость.

Пример 1. При выгрузке из вакуумаппарата III продукта отобран утфель с

СВ =90,8 и 4=76,6 /о при 72 С. Средняя проба разделена на 8 ч., одна из которых поступает на кристаллизацию, без добавок (контроль), а к другим добавлен хлористый аммоний NH4CI в количестве от 0,5 до

10o по кристаллизующейся массе. Кристаллизация всех проб, помещенных в закрывающиеся емкости, осуществлена в одних и тех же условиях при перемешивании с n=2 об/мин в лабораторном воздушном термостате. Конечная температура кристаллизации 40 С. Падение температуры равно

1,7 С в час. Межкристальный оттек с со664996 держанием сухих веществ 82,5 — 83,5% отделяют центрифугированием при F„==1500 в течение 8 мин и исследуют. Вязкость замеряют при температуре фуговки (40 С) .

Таблица 1

Прй добавлении NH„.CI â количестве, % йо весу утфеля

Исследуемые показатели оттека

Контроль

10,0

4,0

2,0

0,5

8,0

6,0

1,0

62,4 — 32,5

83,4 — 9,7

92,4

58,2

60,1 — 35,0

66,3 — 28,3

68,9 — 25,4

76,6 — 17,1 — 37,0

48,0

45,4

45,6 — 2,4

46,0 — 2,0

46,6

47,6 — 0,4

45,2 — 2,8

47,0 — 1,0 — 2,6 — 1,4 — 5,0 — 2,1 — 4,2 — 2,9 — 0,8 — 5,4

Пример 2. Аналогично примеру 1 в утфель I I I вводят в качестве добавки

КН4 МОз.

Результаты исследования изменения вязкости и содержания сахара в межкристальной жидкости представлены в табл. 2.

Таблица 2

При добавлении ИН МО, в количестве, % по весу утфеля

Исследуемые показатели оттека

Контроль

0,5

10,0

8,0

6,0

1,0

2,0

4,0

39,5

51,3 — 50,5

58,2 — 43,9

103,7

70,6 — 3I,9

86,9 — 16,2

97,3 — 6,2

44,6 — 57,0 — 61,9

47,2

48,0

45,6 — 2,4

47,6 — 0,4

44,1

44,8 — 3,2

46,4 — 1,6

44,4 — 3,6 — 0,8 — 7,4 — 5,0 — 3,3 — 0,8 — 1,7 — 6,6 — 8,2

Пример 3. Аналогично примеру 1 в ут- Результаты исследования вязкости и софель последнего продукта вводят в качест- 10 держания сахара в межкристальной жидве добавки NH CNS, кости представлены в табл. 3.

Таблица 3

При добавке NH,CNS, % по весу утфеля

Исследуемые показатели оттека

Контроль

10,0

6,0

0,5

8,0

1,0

4,0

2,0

46,3 — 52,0

47,4 — 50,8

49,3 — 48,8

50,4 — 47,7

65,8 — 31,7

79,7 — 17,2

88,7 — 7,9

96,3

45,4 — 2,8

44,0 — 4,2

44,5 — 3,7

45,0 — 3,2

46,6 — 1,6

47,6 — 0,6

48,2

47,2 — 1,0 — 8,8 — 1,2 — 7,6 — 3,3 — 6,7 — 2,1

Вязкость, П

Снижение вязкости, % к контролю

Содержание сахара

Изменение содержания сахара на, у, Снижение содержания сахара, у, к контролю

Вязкость, П

Снижение вязкости, % к контролю

Содержание сахара

Изменение содержания сахара на, %

Снижение содержания сахара, к контролю

Вязкость, П

Снижение вязкости, у, к контролю

Содержание сахара Изменение содержания сахара на, СНижение содержания сахара, % к контролю

Технологические показатели межкристальной жидкости с данными контрольного опыта, осуществляемого одновременно в тех же условиях, но без добавления соли аммо5 ния, показаны в табл. 1.

664996 стью 90,0%. Данные по изменению вязкости представлены в табл. 4.

П р имер 6. Аналогично примеру 4 указанные добавки вводят в белый оттек 1

5 продукта, отобранный из-под центрифуг.

Содержание сухих веществ в нем 63,3%, доброкачественность 85,3%. Данные по изменению вязкости представлены в табл. 4.

Пример 7. Аналогично примеру 4 ука10 занные добавки вводят в зеленый оттек 1 продукта, отобранный из-под центпифуг.

Содержание сухих всшеств в нем 74,6%, доброкачественность 75,3%. Данные по изменению вязкости представлены в табл. 4.

Пример 8. Аналогично примеру 4 указанные добавки вводят в чистый сахарный раствор, насыщенный при 40 C (СВ =70,6%, Дб=99,7%). Данные по изменению вязко20 сти представлены в табл. 4.

Таблица 4

Наименование вязкости прп добав ленни 2 вес у соли

Вязкость сахарного раствора без добавок, сПз д1Н4МОЗ И((СМЯ

NH,C(30,1

109,3

34,4

320,6

I05,9

Снижение вязкости производственных сахарных растворов (сиропов, клеровок, оттеков) позволит облегчить фильтрацию и сульфитацию сиропов и клеровок; интенсифицировать процесс уваривания в вакуумаппаратах; сократить время центрифугировапия утфелей, Таблица 5

Добавляемая соль аммония, 2% по весу утфеля

Изменение технологических показателей межкристалльного раствора, y„к контрольному опыту

NH4C(КН4(1 03

1тн4сиз — 25,4

2 9 — 31,9 — 3,3 — 31,7 — 3,3 — 4,9 — 3,1 — 2,3

Согласно данным в приведенных примерах (табл. 1 — 3) наиболее целесообразной следует считать концентрацию добавки 2% по массе продукта.

Поэтому нижеперечисленные примеры по снижению вязкости других сахарных растворов приведены при концентрации реагентов 2% по массе растворов.

Пример 4. В сироп, поступивший с выпарки (СВ=61,5%, Дб =90,2%) вводят в виде добавки одну из солей аммония (NH.CI, МН4КОз или NH4CNS) в количестве 2% по массе сиропа, измеряют вязкость сиропа до введения добавок и с каждой из добавок. Экспериментальные данные представлены в табл. 4.

П р и м е и 5. Аналогично примеру 4 указанные добавки вводят в клеровку желтого сахара последнего пподукта с содержанием сухих веществ 69,5% и доброкачественноНаименование сахарного раствора

"и измеряемая величина

Сироп с выпарки, вязкость, сПз

Изменение вязкости, Клеровка, вязкость, сПз

Изменение вязкости, у, Белый оттек 1 продукта вязкость, сПз .Изменение вязкости, о;

Зеленый оттек 1 продукта вязкость, сПз

Изменение вязкости, Чистый сахарный раствор вязкость, сПз

Изменение вязкости, Как видно из табл. 4, указанные добавки обладают способностью понижать вязкость сахарных растворов различной природы, причем по данным табл. 4 можно проследить зависимость повышения эффективности их применения для продуктов с более низкой доброкачественностью, Снижение вязкости, у, Снижение содержания сахара, у, Падение оптической плотности раствора, у, 27,2 — 9,7

99,1 — 9,4

30,6 — 11,2

281,5 — 12,2

98,9 — 6,7

26,8 — 10,9

97,5 — 10,8

30,3 — I2,0

281,5 — 12,2

95,8 — 9,6

26,7 — 11,3

98,3 — 10,1 — 29,8 — 13,4

272, 1 — 15,1

99,7 — 9,4

664996

Формула изобретения

Составитель Лошкарева

Техред А. Камышиикова

Редактор М. Дмитриева

Корректор Л. Тарасова

Заказ 1700/1 Изд. № 352 Тираж 416 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Как видно из табл. 1 — 3, наибольшее значение процесс снижения вязкости сахарных растворов имеет при кристаллизации утфелей последнего продукта.

Сравнительная характеристика эффективности применения предлагаемых реагентов по сравнению с контрольным определением показана в табл. 5.

Использование предлагаемого способа позволяет: снизить стоимость осуществления процесса понижения вязкости сахарных растворов; использовать указанные добавки в производственном масштабе, так как применяемые в предлагаемом способе реагенты легко доступны и дешевы; увеличить выход сахара на 0,45 — 0,60 /о (в процентах к плановому) за счет интенсификации кристаллизации при снижении вязкости межкристальной жидкости 25—

31 о/,. снизить цветность сахара последней кристаллизации как за счет лучшего отделения кристаллов при центрифугировании, так и за счет снижения цветности межкристальной жидкости на 2,3 — 4,9 /о.

Такое снижение вязкости позволит получить не только дополнительное количество сахара при тех же условиях кристаллизации, но и понизить конечную температуру процесса до величины, соответствующей той вязкости межкристального оттека, которая определяется техническими возможностями применяемого для фуговки оборудования. 3а счет этого дополнительного охлаждения также можно более глубоко истощить межкристальный раствор, являющийся отходом сахарного производства и тем самым снизить потери сахара в процессе его получения. Кроме того, снижение вязкости межкристальной жидкости позволит более полно отделить ее от кристаллов при центрифугировании, что снизит количество несаха ров, поступающих на увар иванне

1 продукта, а следовательно, и улучшит качество товарного сахара-песка, Предполагаемый экономический эффект для завода производительностью 3000 т переработки свеклы в сутки за сезон сахароварения составит 39300 руб. (при применении NH4CI) и 77600 руб. (при применении

NH4NOg) . Для сахарной промышленности в целом это составит 8 600 ООО руб. и

17 000 000 руб. соответственно.

Способ получения сахара, включающий выпаривание сока, уваривание утфелей, 20 кристаллизацию утфеля последнего продукта, фуговку продуктов с получением сахара и оттеков, клеровку желтого сахара с возвратом ее на уваривание одного из продуктов, введение реагента, снижающего вязкость раствора, отличающийся тем,что, с целью повышения выхода сахара и снижения его стоимости, в качестве реагента используют азотнокислый аммоний, или роданид аммония, или хлорид аммония в количестве 0,5 — 10,0 /о к массе сахарсодержащего раствора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Силин П. М. «Технология сахара».M., 35 Пищепромиздат, 1967, с. 444 — 447.

2. Патент США № 3476598, кл. С 13 F

1/00, опублик. 1969.

3. Авторское свидетельство СССР

М 503905, кл. С 13 F 1 02, 1974.

40 4. Патент Франции № 2158050, кл.

С 13 F, о пу6л и к, 1973.