Способ получения рафинадного утфеля из тростникового сахара-сырца

Способ получения рафинадного утфеля из тростникового сахара-сырца

Реферат

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 переработки 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, сгущают 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 получения высококачественного рафинированного сахара. Кроме того, применение двухступенчатой сатурации с рециркуляцией требует специального оборудования, которое может отсутствовать на сахарорафинадных 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 с обесцвечиванием активным порошкообразным углем, фильтрацию, сгущение фильтрованной клеровки до плотности, близкой к насыщенному раствору, и уваривание в вакуум-аппарате рафинадного утфеля. Причем аффинированный сахар клеруют до содержания в клеровке 38-42% сухих веществ, дефекацию клеровки проводят до достижения в ней рН 7,5-8,5, при этом обесцвечивание дефекованной клеровки проводят в две стадии с фильтрацией между ними, причем на первой стадии активный уголь вводят в дефекованную клеровку в количестве 0,2-0,6% и на второй стадии его подают в фильтрованную дефекованную клеровку в количестве 0,1-0,4% к ее массе, причем его вводят на вторую стадию в смеси с измельченным катионитом в H⁺форме в количестве 0,1-0,2% к массе клеровки и процесс очистки клеровки проводят одновременно с ее обесцвечиванием активным углем, а перед сгущением фильтрованную очищенную клеровку дополнительно обесцвечивают путем пропускания через слой анионита и подают на уваривание в вакуум-аппарат рафинадного утфеля.

Способ осуществляют следующим образом.

Подаваемый в производство сахар-сырец аффинируют в аффинационной мешалке в течение 8-10 мин вторым оттеком аффинационного утфеля. Полученный после аффинации аффинированный сахар клеруют при температуре 70-75°С до содержания в клеровке 38-42% сухих веществ. Это обусловлено тем, что в этом диапазоне сухих веществ имеет место максимальная адсорбция красящих веществ при минимальном воздействии на него сахарозы, которая оказывает при этом большую конкуренцию красящим веществам при содержании сухих веществ менее 38% или более 42%. Этот эффект объясняется с позиций теории гидратации. Влияние сахарозы на повышение адсорбции красящих веществ предполагает изменение толщины гидратной оболочки последних. Именно в диапазоне концентраций от 38 до 42% силы специфического взаимодействия между молекулами сахарозы и молекулами красящих веществ не столь значительны и обусловлены силами неспецифического воздействия. Поэтому красящие вещества имеют возможность более активно адсорбироваться адсорбентом и эффект обесцвечивания клеровки возрастает. Экспериментально установлено, что 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 достижения в ней рН 7,5-8,5. Требования к выдерживанию рН клеровки в диапазоне 7,5-8,5 обусловлено тем, что способ предусматривает использование катионита и в связи с этим величина рН будет несколько снижена и приблизится к нейтральной. При этом такое повышение рН клеровки позволит при использовании катионита уменьшить разложение сахарозы. Данный диапазон рН клеровки установлен экспериментально и является оптимальным для условий предлагаемого способа.

Обесцвечивание дефекованной клеровки проводят в две стадии с фильтрацией между ними. Это объясняется тем, что ввод активного угля в клеровку в две стадии позволяет провести ее обесцвечивание при минимальном расходе активного угля.

Промежуточная фильтрация клеровки между стадиями ее обесцвечивания повышает эффективность этого процесса на второй стадии, так как удаляется основная масса взвешенных примесей и частиц активного угля первой стадии. При этом улучшаются условия применения катионита на второй стадии. Применение активного угля в смеси с измельченным катионитом в форме Н позволяет достигнуть более глубокой очистки клеровки не только от красящих веществ, но и катионов, являющихся сильными мелассообразователями. Расход активного порошкообразного угля на первую стадию обесцвечивания в количестве 0,2-0,6% и 0,1-0,4% на вторую стадию, как и измельченного катионита в количестве 0,1-0,2% к массе клеровки, установлен экспериментальным путем и является оптимальным для данных условий. Применение измельченного катионита в форме Н позволило снизить его расход почти в два раза и тем самым обеспечить удаление основных мелассообразователей и других несахаров. При снижении количества этих сорбентов или отклонении от указанных пределов в большую или меньшую сторону эффективность очистки клеровки снижается.

После второй стадии очищенную клеровку фильтруют для удаления использованных сорбентов и направляют на дополнительное обесцвечивание путем пропускания через слой анионита. Необходимость применения анионита обусловлена тем, что он сорбирует красящие вещества, которые не удаляются другими сорбентами. Это позволяет достичь большей очистки клеровки. Затем обесцвеченную клеровку направляют на сгущение до плотности, близкой к насыщенному раствору, и далее на уваривание в вакуум-аппарат рафинадного утфеля.

Пример 1. Подаваемый в производство сахар-сырец с содержанием сахарозы 98,8% сахарозы аффинируют в аффинационной мешалке в течение 10 мин вторым оттеком аффинационного утфеля. Аффинированный сахар клеруют промоями при температуре 72,5°С до содержания в клеровке 40% сухих веществ. После этого клеровку направляют на дефекацию, которую проводят при температуре 80°С известковым молоком до достижения в ней рН 8,0. Обесцвечивание дефекованной клеровки проводят в две стадии с фильтрацией между ними. Расход активного порошкообразного угля на первую стадию обесцвечивания составляет 0,4% и на вторую стадию - 0,2% к массе клеровки.

В качестве активного порошкообразного угля используют уголь марки DCL 200, поставляемый в Россию английской компанией Sutclifft Speakman.

На возможность его применения в сахарной промышленности 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 используется в виде 20%-ной суспензии, которую готовят отдельно.

Активный уголь на вторую стадию обесцвечивания подают в смеси с измельченным катионитом в форме Н⁺ в количестве 0,15% к массе клеровки. По завершении второй стадии обесцвечивания клеровки ее фильтруют и направляют на дополнительное обесцвечивание путем пропускания через слой анионита марки АВ-17-2П в соответствии с типовой технологией.

После анионитной обработки обесцвеченную клеровку направляют на сгущение до плотности, близкой к насыщенному раствору, в концентраторе и далее на уваривание в вакуум-аппарат рафинадного утфеля. Рафинадный утфель уваривают по известной технологии при температуре 74°С до содержания в нем 92,4% сухих веществ и затем спускают в приемную утфелемешалку. Получаемый в процессе уваривания рафинадный утфель имеет чистоту 99,82%. Из приемной утфелемешалки утфель направляют на центрифугирование, которое проводят в поле действия центробежных сил при температуре 70°С с промыванием кристаллов сахара клерсом и отбором одного общего оттека чистотой 99,58%, 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 получаемого рафинадного утфеля. Для сопоставления и обоснования достигаемого технического результата по предлагаемому и известному способам приняты следующие показатели: чистота рафинадного утфеля (Чр.утф., %); продолжительность уваривания утфеля (τ, ч); содержание кристаллов в утфеле (К, %); 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: средний размер кристаллов (Ср, мм), коэффициент неоднородности (Кн, %).

Результаты уваривания по предлагаемому способу: Чр.утф.=99,82%; τ=1,98 ч.; К=56,8%; Цр.сах.=0; Мр.сах.=0,17 физ.ед.; РВ=0,008%; З=0,007%: двуокиси серы = 0 мг/кг; силикатов = 2,1 мг/кг; Ср=0,49,5 мм: Кн=25,8%.

Пример 2. Параллельно осуществляют получение рафинадного утфеля по известному способу (прототип). Подаваемый в производство сахар-сырец, содержащий 98,8% сахарозы, аффинируют в аффинационной мешалке в течение 10 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 200 из расчета 0,3% к ее массе. Обесцвеченную клеровку снова фильтруют и затем сгущают выпариванием под разрежением в концентраторе до плотности, близкой к насыщенному раствору. После этого ее направляют в вакуум-аппарат рафинадного утфеля, где уваривают при температуре 74°С по известной технологии до содержания в утфеле 92,4% 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=2,32 ч; К=54,8%; Цр.сах.=5 ед.опт.пл.; М=1,5 физ.ед.; РВ=0,012%; З=0,006%; двуокиси серы = 2,3 мг/кг; силикатов = 1,7 мг/кг.; Ср=0,46 мм; Кн=25,7%.

Из приведенных в примерах 1 и 2 результатов видно, что предлагаемый способ за счет улучшения условий сорбционной очистки клеровки сахара-сырца обеспечивает более глубокое истощение межкристалльного раствора рафинадного утфеля. Содержание в нем кристаллов сахара возрастает по сравнению с известным способом на 2,0% к массе утфеля. При соблюдении технологии предлагаемого способа не только 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 0,03-0,05% к массе сахара-сырца по сравнению с использованием известного способа.

Способ получения рафинадного утфеля из тростникового сахара-сырца, предусматривающий его аффинацию, клерование, дефекацию клеровки с обесцвечиванием активным порошкообразным углем, фильтрацию, сгущение фильтрованной клеровки до плотности, близкой к насыщенному раствору, и уваривание в вакуум-аппарате рафинадного утфеля, отличающийся тем, что аффинированный сахар-сырец клеруют до содержания в клеровке 38-42% сухих веществ, дефекацию клеровки проводят до достижения в ней рН 7,5-8,5, при этом обесцвечивание дефекованной клеровки проводят в две стадии с фильтрацией между ними, причем на первой стадии активный уголь вводят в дефекованную клеровку в количестве 0,2-0,6% и на второй стадии его подают в фильтрованную дефекованную клеровку в количестве 0,1-0,4% к ее массе, причем его вводят на вторую стадию в смеси с измельченным катионитом в Н⁺ форме в количестве 0,1-0,2% к массе клеровки и процесс очистки клеровки проводят одновременно с ее обесцвечиванием активным углем, а перед сгущением фильтрованную очищенную клеровку дополнительно обесцвечивают путем пропускания через слой анионита и подают на уваривание в вакуум-аппарат рафинадного утфеля.