способ получения сахара из утфеля последней кристаллизации

Формула изобретения

Способ получения сахара из утфеля последней кристаллизации, предусматривающий его уваривание с последующим охлаждением при перемешивании в утфелемешалках, введение химического реагента, снижающего растворимость сахарозы, раскачку утфеля расчетным количеством воды и отделение сахара последней кристаллизации от мелассы путем центрифугирования, отличающийся тем, что в качестве химического реагента используют этиловый спирт и его вводят в смеси с водой, подаваемой на раскачку утфеля в утфелемешалки, при этом смесь содержит 75-85% воды и 15-25% спирта по ее объему, причем 15-30% сваренного утфеля из первой утфелемешалки по ходу процесса кристаллизации центрифугируют с возвратом оттека в эту же утфелемешалку на начало процесса охлаждения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии сахарного производства и предназначено для повышения выхода сахара и ускорения процесса кристаллизации.

Известен способ кристаллизации сахара, предусматривающий повышение выхода кристаллического сахара путем снижения растворимости сахара в межкристальном растворе и уменьшение вязкости. В процессе уваривания или охлаждения утфеля последней кристаллизации в него вводят химический реагент - моноаммонийфосфат в количестве 0,10 - 0,15% к массе утфеля при диссоциации [SU, авторское свидетельство N 1472512, кл. C 13 F 1/02, 1989].

Недостатком этого способа является введение химического реагента, снижающего качество мелассы.

Ближайшим техническим решением к предложенному является способ кристаллизации сахара, предусматривающий уваривание утфеля последнего продукта с последующим его охлаждением в утфелемешалках и введение в процессе уваривания или охлаждения химического реагента - кристаллогидрата сульфата магния [SU, авторское свидетельство N 1105505, кл. C 13 F 1/02, 1984].

Недостатком данного способа является невысокий эффект дополнительной кристаллизации сахара при добавлении кристаллогидрата сульфата магния, так как для дозирования реагента предусматривается его разведение водой, которая является мелассообразователем.

Технический результат изобретения заключается в повышении выхода сахара и ускорении процесса кристаллизации.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе получения сахара из утфеля последней кристаллизации предусматривается его уваривание с последующим охлаждением при перемешивании в утфелемешалках и введение химического реагента, снижающего растворимость сахарозы. Раскачку утфеля производят расчетным количеством воды и далее отделяют сахар последней кристаллизации от мелассы путем центрифугирования. В качестве химического реагента используют этиловый спирт и его вводят в смеси с водой, подаваемой на раскачку утфеля в утфелемешалки, причем смесь содержит 75-85% воды и 15-25% спирта по ее объему. 15-30% сваренного утфеля из первой утфелемешалки по ходу процесса кристаллизации центрифугируют с возвратом оттека в эту же утфелемешалку на начало процесса охлаждения.

Способ осуществляют следующим образом.

В вакуум-аппарате утфель уваривают при температуре 65-75^oC до содержания сухих веществ 93-96% и кристаллов 34-40%. Затем утфель, сваренный в вакуум-аппарате, разбавляют (раскачивают) водой температурой 65-75^oC. Объем воды, подаваемой на раскачку в вакуум-аппарат, равен примерно половине расчетного количества воды. Раскаченный утфель выгружают из вакуум-аппарата в приемную утфелемешалку и сразу центрифугируют 15-30% утфеля. Полученный кристаллический сахар направляют в клеровочную мешалку, а оттек возвращают в первую утфелемешалку по ходу процесса кристаллизации, снижая вязкость утфеля в 1,5-2,0 раза и увеличивая таким образом массовую скорость кристаллизации. В оставшейся воде, предназначенной для раскачивания утфеля в кристаллизационной установке, 15-25% ее (по объему) заменяют этиловым спиртом. Водно-спиртовая смесь вводится равномерно в нижнюю часть второй, третьей и четвертой утфелемешалок-кристаллизаторов, заполненных утфелем, повышая таким образом истинный коэффициент пересыщения в 1,3-1,6 раза. Соответственно, скорость кристаллизации сахара увеличивается. Скорость охлаждения утфеля в среднем поддерживают 1,8-2,0^oC/ч.

Охлаждение утфеля в кристаллизационной установке заканчивают при температуре 40-50^oC, когда вязкость межкристального раствора приблизится к вязкости нормальной мелассы (4,4-8,0 Пас при 40^oC) и без дополнительного нагревания утфель центрифугируют. Время охлаждения утфеля при перемешивании в утфелемешалках сокращается на 8-10 ч. Следовательно, снижается расход электроэнергии на работу утфелемешалок и расход тепла на подогрев утфеля перед центрифугированием.

Кристаллический сахар направляют в клеровочный аппарат, а мелассу, содержащую некоторое количество спирта, выводят на хранение. В межсезонный период ее перерабатывают на этиловый спирт-сырец и кормовые дрожжи.

Пример 1. На сахарном заводе, перерабатывающем 2700 т сахарной свеклы в сутки, в вакуум-аппарате уваривают 32,4 т утфеля III кристаллизации чистотой 79,4%, содержащий 94% сухих веществ (СВ) и 74,64% сахарозы. На раскачку утфеля до 90,64% СВ в конце процесса охлаждения при перемешивании по расчету требуется 1,2 т воды. Половину объема воды (0,6 т) вводят в вакуум-аппарат перед выгрузкой утфеля. Из вакуум-аппарата утфель выгружают в приемную утфелемешалку.

Основная часть утфеля поступает в утфелемешалки для кристаллизации охлаждением. На начало процесса охлаждения (в первую утфелемешалку) вводят 0,33 т кристаллогидрата сульфата магния. В третью утфелемешалку при достижении температуры 65^oC вводят вторую половину расчетного количества воды (0,6 т) для раскачки утфеля. После центрифугирования утфеля получают 16,2 т мелассы чистотой 59% и содержанием сухих веществ 83%. В пересчете на производительность завода 2700 т свеклы в сутки общее количество сваренного утфеля получилось 227,07 т, утфеля центрифугируемого 235,44 т, мелассы 114,2 т. Расход воды на раскачку утфеля составляет 235,44 - 227,07 = 8,4 т.

Меньшую часть (250 кг) утфеля из вакуум-аппарата направляют в экспериментальную утфелемешалку. Из нее отбирают 37,5 кг (15%) утфеля, центрифугируют, оттек возвращают на начало процесса охлаждения, а сахар направляют в клеровочный аппарат. Утфель охлаждают от 70 до 45^oC со скоростью 1,8 - 2,0^oC/час, равномерно добавляя в него водно-спиртовую смесь в количестве 4,6 л, содержащей 0,69 л спирта и 3,91 л воды. Объемное содержание этилового спирта в смеси составило 15%. Охлаждение утфеля при перемешивании в утфелемешалке длилась 20 ч при среднем коэффициенте пересыщения 1,12. При центрифугировании утфеля было получено 118 кг мелассы чистотой 57,52 %.

Результаты, полученные при кристаллизации в экспериментальной утфелемешалке, были пересчитаны на реальную производительность завода, то есть на 2700 т переработки свеклы в сутки. Так, при замене этиловым спиртом 15% воды, направляемой на раскачку утфеля в утфелемешалках в количестве 8,4 т, расход ее снижается на 8,415/100=1,26 т. При 45^oC в этой воде растворится 2,4481,26=3,084 т сахара. Следовательно, такое количество сахара из мелассы возвращается в производство, а количество мелассы снижается до 114,21-3,084= 111,126 т. Чистота мелассы будет 57,52%, что на 1,48% чем мелассы, полученной по известному способу.

Пример 2. Аналогично примеру 1, но спиртом заменяют 25% воды, расходуемой на раскачку утфеля. В этом случае суточный расход воды на раскачку снижается на 6,425/100=2,1 т, в которой при 45^oC растворится 2,4482,1=5,14 т сахара. Масса мелассы при этом снижается до 114,2-5,14=109,07 т, а ее чистота - до 56,56%. Это на 2,44% меньше, чем мелассы, полученной по известному способу.

При длительности производства переработки свеклы 100 суток, в результате замены 25% воды на раскачку утфеля этиловым спиртом, выход кристаллического сахара увеличивается на 5,14100= 514 т, что эквивалентно работе завода в течение 2 суток без увеличения расхода сырья.

Спирт, выводимый с мелассой, сохраняется практически полностью, так как находится в ней в виде ассоциатов и самопроизвольно не испаряется (температура кипения спирта 78,3^oC). При переработке мелассы на спирт и дрожжи он присоединяется к общей массе получаемого спирта.

В 1 т мелассы, содержащей 83% СВ и 46,95% сахарозы содержится 389,7 кг сахара. Из 100 кг сахара практический выход спирта составляет 60 л, а из 1 т мелассы 389,760/100= 234 л. При замене 25% воды, расходуемой на раскачку утфеля, спиртом суточная потребность его составит 2100 л. На выработку такого количества спирта будет израсходовано 2100/234=9 т мелассы.

Результаты анализа кристаллического сахара и мелассы, полученных при центрифугировании, представлены в таблице.

Использование предложенного способа обеспечивает повышение выхода кристаллического сахара из утфеля последней кристаллизации на 1,5 - 2,0%, продолжительность охлаждения утфеля при перемешивании в утфелемешалках сокращается примерно на 1/3.