Способ производства сахара

Способ производства сахара

Реферат

Изобретение относится к производству сахара и может быть использовано на заводах сахарной промышленности.

Известен способ производства сахара-песка, предусматривающий разделение готового утфеля первой кристаллизации в фильтрующей центрифуге с отбором первого оттека, промывку кристаллов сахара с отделением второго оттека и выгрузку из центрифуги сахара-песка, с использованием устройства, позволяющего начинать промывку кристаллов сахара в момент отделения из их слоя основной массы межкристального раствора [Андреев В.Г., Слявянский А.А., Сапронов А.Р., Ефремова А.П., Стрельников В.И., Гоцун А.А. "Совершенствование центрифуг утфеля I кристаллизации". Ж. Пищевая промышленность, 1988, №11, с.21-22].

Недостатком данного способа является то, что он не предусматривает требований к заводке центров кристаллизации, условиям их наращивания при уваривании утфеля, что ухудшает качество получаемого сахара-песка. Кроме того, в нем не оговорены условия расхода воды на промывку кристаллов в зависимости от исходного качества исходного утфеля, что увеличивает растворение кристаллов сахара-песка и уменьшает его выход из центрифуг.

Наиболее близким является способ производства сахара, предусматривающий сгущение сиропа, заводку центров кристаллизации сахара из расчета 10-12 шт. на 1 мм длины поверхности пробного стекла в качестве центров кристаллизации, их наращивание до 0,2-0,3 мм в первом вакуум-аппарате, отбор части данного утфеля в количестве 50-55% от общей его массы и подачу во второй вакуум-аппарат, дальнейшее уваривание утфеля в первом и втором вакуум-аппаратах до готовности, спуск утфелей в приемную утфелемешалку и центрифугирование с отбором первого оттека, промывку кристаллов сахара с отделением второго оттека и выгрузку из центрифуги сахара-песка [SU №1017736 А, C 13 F 1/02, 17.09.1981 г.].

Недостатком данного способа является то, что заводку центров кристаллизации в нем осуществляют сахарной пудрой, которая состоит из частиц сахара размером менее 150 мкм. Заводка центров кристаллизации таких размеров является причиной повышенного образования конгломератов в сахаре-песке. Наиболее активно происходит срастание двух или более кристаллов в период, когда их размеры соответствуют 50-150 мкм. Достаточно двух-четырех секунд для их контакта, чтобы образовался конгломерат сахара. В места срастания кристаллов активно включаются красящие вещества и другие несахара, что приводит к ухудшению качества сахара-песка.

Известно, что утфель, содержащий повышенное количество конгломератов, плохо центрифугируется и поэтому требуется не только больше времени для его разделения, но и горячей воды на промывку сахара-песка.

Кроме того, так же, как и в аналоге, в нем не оговорены требования к регулированию расхода воды на промывку кристаллов сахара в зависимости от качества исходного утфеля, что является причиной уменьшения выхода сахара-песка из центрифуги при ухудшении его качества.

Техническим результатом заявленного способа является повышение выхода сахара в процессе его уваривания и центрифугирования при одновременном улучшении качества сахара-песка.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе производства сахара, предусматривающем уваривание утфеля первой кристаллизации в первом вакуум-аппарате, отбор части этого утфеля и подачу его во второй вакуум-аппарат, спуск готовых утфелей в приемную утфелемешалку и центрифугирование в фильтрующей центрифуге с отделением первого оттека, промывку кристаллов сахара с отделением второго оттека и выгрузку сахара-песка, при этом в качестве центров кристаллизации используют кристаллы сахара размером 0,160-0,220 мм, которые наращивают при содержании в утфеле 88,0-89,0% сухих веществ. В первом вакуум-аппарате утфель уваривают до 92,0-92,5% сухих веществ, а во втором до 93,0-94,0% сухих веществ и этот утфель перед спуском раскачивают первым оттеком утфеля из первого вакуум-аппарата до 92,0-92,5% сухих веществ, причем утфель из первого вакуум-аппарата направляют на центрифугирование раньше, чем утфель из второго вакуум-аппарата и промывку кристаллов сахара проводят в течение времени, соответствующем времени отделения первого оттека, при расходе воды 0,15-0,22% к массе утфеля в секунду.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена технологическая схема процесса.

Способ осуществляется следующим образом.

Сироп из сборника 1 подают в первый вакуум-аппарат 2, где его сгущают до пересыщения в пределах 1,2-1,3 и в качестве центров кристаллизации в него вводят кристаллы сахара размером 0,160-0,220 мм. Заводка центров кристаллизации с использованием кристаллов подобных размеров значительно уменьшает вероятность образования конгломератов и обеспечивает хорошие условия для истощения межкристального раствора утфеля. При уменьшении размеров затравочных кристаллов менее 0,160 мм возрастает вероятность образования конгломератов, а при превышении размера центров кристаллизации более 0,220 мм снижается скорость роста кристаллов и степень истощения межкристального раствора. Наращивание центров кристаллизации в первом вакуум-аппарате 2 проводят при содержании в утфеле 88,0-89,0% сухих веществ. При данных условиях обеспечивается максимальная скорость роста кристаллов, что позволяет уменьшить включение несахаров в кристаллы сахара в процессе их наращивания. Данную операцию проводят до достижения в вакуум-аппарате объема утфеля, позволяющего отобрать часть его в количестве 50-50% для уваривания во втором вакуум-аппарате 3. При этом после разделения утфеля на два вакуум-аппарата их паровые камеры не должны быть оголены. Оставшуюся в первом вакуум-аппарате часть утфеля уваривают до его заполнения и достижения в нем 92,0-92,5% сухих веществ и спускают раньше, чем из второго вакуум-аппарата. На сахарных заводах для этой операции требуется 50-60 мин. Столько времени утфель одной вари находится в утфелемешалке до полного завершения его разделения в центрифугах. При наличии на сахарном заводе двух приемных утфелемешалок и дополнительных центрифуг этот промежуток времени может быть уменьшен. После завершения процесса уваривания утфель из первого вакуум-аппарата 2 спускают в приемную мешалку 4. Из утфелемешалки утфель подают в ротор 5 центрифуги 6 периодического действия типа ФНП-1251Т. Для фиксирования момента отделения оттеков центрифуга оснащена чувствительным элементом 7, воспринимающим механическое воздействие на него оттеков, и пневмосиловым преобразователем 8 для трансформации механического воздействия в стандартный выходной сигнал. Этот сигнал через электроконтактный манометр 9 поступает в блок управления центрифуг 10, который регулирует их работу в оптимальном режиме в зависимости от качества исходного утфеля. Применение данного устройства описано в способе производства сахара, принятого за аналог. По окончании отделения первого оттека и его отвода в сборник 11 начинают промывку кристаллов сахара горячей водой через форсунки 12, а образуемый при этом второй оттек направляют в сборник 13. Промывку кристаллов сахара по предлагаемому способу проводят в течение времени, соответствующем времени отделения первого оттека при расходе воды 0,15-0,22% к массе утфеля в секунду. Эти условия установлены опытным путем и являются оптимальными для данного способа. При расходе промывной воды менее 0,15% к массе утфеля в секунду возможна выработка некондиционного сахара-песка, а при расходе ее более 0,22% к массе утфеля в секунду уменьшается выход кристаллов сахара с центрифуги. Промытый и подсушенный до влажности 0,8-1,5% сахар-песок выгружается из центрифуги и направляется в сушильное отделение. Утфель во втором вакуум-аппарате уваривают до содержания в нем 93,0-94,0% сухих веществ, что позволяет достигнуть более глубокого истощения межкристального раствора и таким образом повысить выход сахара. При снижении содержания сухих веществ менее 93,0% ухудшается истощение межкристального раствора, а при превышении более 94,0% усложняется спуск утфеля из вакуум-аппарата при одновременном снижении качественных показателей сахара-песка. Перед спуском утфеля из второго вакуум-аппарата его раскачивают первым оттеком утфеля из сборника 11 до 92,0-92,5% сухих веществ. Раскачивание утфеля оттеком первого вакуум-аппарата обусловлено его более высоким качеством по сравнению с первым оттеком второго вакуум-аппарата. При этом улучшаются условия его центрифугирования при меньшем расходе воды на промывку кристаллов сахара. После спуска утфеля из второго вакуум-аппарата в приемную утфелемешалку его центрифугируют так же, как и утфель из первого вакуум-аппарата. Образуемый при этом первый оттек направляют в сборник 14, а второй - в сборник 15, откуда их потом отбирают на вторую и третью ступени кристаллизации, а сахар-песок поступает в сушильное отделение.

Пример. В первый вакуум-аппарат, позволяющий за один цикл сварить 40 т утфеля, набирают сироп с клеровкой чистотой 92,1%, сгущают до достижения коэффициента пересыщения 1,22 и вводят в качестве центров кристаллизации кристаллы сахара размером 0,180 мм из расчета 10 шт. на 1 мм длины поверхности пробного стекла. Затем их наращивают при содержании в утфеле 88,5% сухих веществ. После достижения требуемого объема утфеля в первом вакуум-аппарате часть его в количестве 50% отбирают во второй вакуум-аппарат. После этого утфель в первом и втором вакуум-аппаратах уваривают до заполнения. Причем в первом из них утфель уваривают до 92,0%, а во втором - до 93,0% сухих веществ. При этом утфель из первого аппарата спускают в приемную утфелемешалку и начинают центрифугировать на 55 минут раньше, чем второй. Кроме того, утфель во втором вакуум-аппарате перед спуском раскачивают до 92,5% сухих веществ первым оттеком из первого вакуум-аппарата. Процесс разделения утфеля на первый, второй оттеки и сахар-песок проводят на автоматизированных центрифугах ФНП-1251Т при разовой загрузке центрифуги утфелем массой 700 кг. Центрифуги оснащены устройством, позволяющим начинать промывку кристаллов сахара в момент отделения основной массы межкристального раствора. Причем для разделения утфеля из первого и второго вакуум-аппаратов используют центрифуги, оборудованные отдельными сборниками для первого и второго оттеков. Вначале центрифугируют утфель из первого вакуум-аппарата. Начало промывки устанавливают автоматически в зависимости от времени отделения первого оттека, а промывку кристаллов сахара проводят в течение времени, соответствующем времени отделения первого оттека, при расходе воды 0,20% к массе утфеля в секунду. После операции промывки кристаллы сахара подсушивают до влажности 0,8% и выгружают из центрифуги при частоте вращения ее ротора 115 мин^-1. Через 55 мин подобную операцию центрифугирования проводят с утфелем из второго аппарата. Оттеки утфеля из первого и второго вакуум-аппаратов направляют в соответствующие сборники, а сахар-песок - в сушильное отделение.

Для сопоставления предлагаемого способа с известным определяют чистоту утфеля первого кристаллизации в первом и втором вакуум-аппаратах (Ч¹ _утф и Ч² _утф, %), содержание в них сухих веществ (СВ¹ _утф и СВ² _утф, %), средний выход кристаллов сахара из центрифуги для двух утфелей (К_ср, % к массе утфеля), а также средние качественные показатели сахара-песка первого и второго утфелей: цветность (Цв, усл.ед.), содержание золы (З,%), редуцирующих веществ (РВ,%), гранулометрический состав: средний размер кристаллов (Ср, мм), коэффициент неоднородности (Кн, %).

Показатели: Ч¹ _утф=92,1%; СВ¹ _утф=92,0%; Ч² _утф=91,85%; СВ² _утф=92,5%;

К_ср=49,7%; Цв=0,75 усл.ед.; З=0,035%; РВ=0,04%;

Ср=0,78 мм; К_н=27,1%.

Параллельно производство сахара осуществляют по известному способу на том же оборудовании, что и по предлагаемому. В первый вакуум-аппарат набирают сироп с клеровкой чистотой 92,1% и сгущают до степени пересыщения 1,25. Затем в пересыщенный раствор сиропа с клеровкой вносят центры кристаллизации в виде сахарной пудры с размером частиц 0,03 мм. После образования 12 кристаллов на 1 мм длины поверхности пробного стекла путем подкачки новой порции сиропа с клеровкой процесс переводят в метастабильную зону и кристаллы наращивают при коэффициенте пересыщения 1,11 до размера 0,25 мм. Затем 50% от общего объема утфеля отбирают во второй вакуум-аппарат. После чего утфель в первом и во втором вакуум-аппаратах уваривают при пониженном остаточном давлении 16 кПа до полной готовности и заполнения полезной емкости аппаратов на 100%, то есть с получением в каждом из них по 40 тонн утфеля первой кристаллизации. Готовые утфели спускают по очереди в приемную утфелемешалку и центрифугируют при расходе промывной воды в диапазоне 3,2-3,9% к массе утфеля. После отделения первого и второго оттеков сахар-песок подсушивают до 0,8%, выгружают из центрифуги и направляют в сушильное отделение.

Показатели: Ч¹ _утф=92,1%; СВ¹ _утф=92,3%; Ч² _утф=92,15%; СВ² _утф=92,25%;

К_ср=43,6%; Цв=0,80 усл.ед.; З=0,042%; РВ=0,047%;

Ср=0,69 мм; К_н=31,4%.

Таким образом, из приведенных в примере данных видно, что предложенный способ по сравнению с известным позволяет повысить выход сахара после уваривания и центрифугирования утфеля на 5,3% к массе утфеля или дополнительно по сравнению с известным способом получить 4,86 т сахара-песка. Кроме того, получаемый при этом сахар-песок имеет также несколько лучшие качественные показатели.

Способ производства сахара, предусматривающий уваривание утфеля первой кристаллизации в первом вакуум-аппарате, отбор части этого утфеля и подачу его во второй вакуум-аппарат, спуск готовых утфелей в приемную утфелемешалку и центрифугирование их в фильтрующей центрифуге с отделением первого оттека, промывку кристаллов сахара с отделением второго оттека и выгрузку сахара-песка, отличающийся тем, что в качестве центров кристаллизации используют кристаллы сахара размером 0,160-0,220 мм и их наращивают при содержании в утфеле 88,0-89,0% сухих веществ, в первом вакуум-аппарате утфель уваривают до 92,0-92,5% сухих веществ, а во втором до 93,0-94,0% сухих веществ и этот утфель перед спуском раскачивают первым оттеком утфеля из первого вакуум-аппарата до 92,0-92,5% сухих веществ, при этом утфель из первого вакуум-аппарата направляют на центрифугирование раньше, чем утфель из второго вакуум-аппарата и промывку кристаллов сахара проводят в течение времени, соответствующем времени отделения первого оттека, при расходе воды 0,15-0,22% к массе утфеля в секунду.