способ получения затравочной суспензии

Формула изобретения

Способ получения затравочной суспензии, предусматривающий образование центров кристаллизации в пересыщенном сахарном растворе при перемешивании и охлаждении его до заданной конечной температуры и наращивание центров кристаллизации, отличающийся тем, что сахарный раствор используют с температурой 30^oС и коэффициентом пересыщения 1,05 - 1,1 и перемешивание его осуществляют путем вибрации при помощи заполненного кристаллами сахара сетчатого цилиндра, при этом наращивание центров кристаллизации проводят без перемешивания кристалломассы при естественном ее охлаждении до температуры окружающей среды, причем готовую затравочную суспензию декантируют для отделения межкристального раствора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сахарной промышленности, в частности к способам получения затравочного материала, и может быть применено при уваривании сахарных утфелей для заводки кристаллов в вакуум-аппарате.

Известен способ получения затравочной суспензии, предусматривающий образование центров кристаллизации в горячем пересыщенном сиропе путем пропускания его через шнековый экструдер непрерывного действия таким образом, чтобы центры кристаллизации индуцировались в течение среднего времени пребывания менее 25 с, после чего сироп с центрами кристаллизации подают на ленточный транспортер для дальнейшего наращивания кристаллов без перемешивания (ЕР 0156596 A2, C 13 F 1/02, 02.10.1985).

Недостатком известного способа является неоднородный гранулометрический состав затравочной суспензии.

Ближайшим техническим решением является способ получения затравочной суспензии, предусматривающий образование центров кристаллизации в пересыщенном сахарном растворе при перемешивании и охлаждении до 25-35^oC, наращивание центров кристаллизации и центрифугирование суспензии (SU 82299 A, C 13 F 1/00, 28.05.1949).

Недостатками известного способа являются полидисперсность гранулометрического состава кристаллов затравочной суспензии, полученной при быстром охлаждении раствора, сопровождающемся высокими скоростями роста кристаллов из раствора с огромным пересыщением и повышенная способность к закристаллизовыванию суспензии, имеющей остаточное избыточное пересыщение раствора при конечной температуре охлаждения.

Технический результат изобретения заключается в улучшении гранулометрического состава затравочной суспензии в результате оборудования более однородных по размеру центров кристаллизации.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе получения затравочной суспензии, предусматривающем образование центров кристаллизации в пересыщенном сахарном растворе при перемешивании и охлаждении его до заданной конечной температуры и наращивание центров кристаллизации, сахарный раствор используют с температурой 30^oC и коэффициентом пересыщения 1,05-1,1 и перемешивание его осуществляют при помощи заполненного кристаллами сахара сетчатого цилиндра. Наращивание центров кристаллизации проводят без перемешивания кристалломассы при естественном ее охлаждении до температуры окружающей среды. Готовую затравочную суспензию декантируют для отделения межкристального раствора.

Способ осуществляют следующим образом.

Крупную фракцию кристаллов, отсеянную из сахара-песка, вносят в сетчатый цилиндр, размеры отверстий сетчатой поверхности которого значительно меньше среднего размера кристаллов. Сгущенный сахарный раствор чистотой 99,75% и массовой долей сухих веществ СВ=69,3-70,3% подают в кристаллизатор с водяной рубашкой, в котором его термостатируют при температуре 30^oC и достигают в растворе коэффициента пересыщения 1,05-1,1. Затем в пересыщенный раствор погружают цилиндр с кристаллами, который приводят в гармонические колебательные движения от внешнего вибропривода для осуществления вибрационного перемешивания раствора. Цилиндром, исполняющим роль перемешивающего элемента, осуществляют в течение 1 часа вибрационное перемешивание пересыщенного сахарного раствора с интенсивностью 5800-8000 см²/с³, достаточной для инициирования образования центров кристаллизации при турбулентном и знакопеременном в период колебаний обтекании кристаллов, а также выравнивание полей температуры и пересыщения в объеме раствора. Образование центров кристаллизации при одинаковых физико-химических условиях и в метастабильной зоне состояния устойчивости сахарного раствора способствует их монодисперсному составу и правильной форме. После одночасового вибрационного перемешивания раствор содержит центры кристаллизации с размерами, превышающими критический размер зародыша, устойчивыми для дальнейшего существования, затем прекращают виброперемешивание раствора. При образовании центров кристаллизации происходит некоторое понижение пересыщения раствора, и для их дальнейшего наращивания осуществляют естественное охлаждение суспензии путем прекращения подачи теплоносителя в водяную рубашку кристаллизатора. При этом происходит медленное охлаждение суспензии до температуры помещения, обычно 18-22^oC, кристаллы достигают требуемого размера 10-20 мкм, а в межкристальном растворе полностью снимается избыточное пересыщение. Медленное охлаждение суспензии с экспоненциальным режимом изменения температуры способствует получению центров кристаллизации правильной формы. После охлаждения суспензии ее декантируют для отделения насыщенного межкристального раствора. Осажденные кристаллы с остатками межкристального раствора используют в виде затравочной суспензии для заводки кристаллов в вакуум-аппарате. Конечная температура затравочной суспензии, соответствующая температуре окружающей среды, способствует лучшему сохранению ее перед введением в вакуум-аппарат. Полученная суспензия имеет стабильное качество, которое обеспечивает ее хранение и точность дозирования. В суспензии отсутствуют такие отрицательные явления, как агрегация и конгломерация кристаллов, а также перекристаллизация и укрупнение кристаллов.

Декантированный межкристальный раствор используют для следующего цикла получения затравочной суспензии.

Пример 1. Горячий сахарный раствор чистотой 99,75% и с массовой долей сухих веществ 70,3% заливают в кристаллизатор и термостатируют при температуре 30^oC, обеспечивая тем самым коэффициент пересыщения раствора 1,1. Крупную фракцию кристаллов, отсеянную из сахара-песка, со средним размером 0,8 мм помещают в сетчатый цилиндр с размером отверстий в сетке 0,5 мм. Цилиндр соединяют с виброприводом и приводят в гармонические колебательные движения с амплитудой колебаний 10 мм и частотой колебаний 20 с^-1 (интенсивность перемешивания 800 см²/с³). Перемешивание раствора сетчатым цилиндром осуществляют в течение 1 часа для образования центров кристаллизации в результате обтекания раствором кристаллов. Затем отключают вибропривод и прекращают подачу теплоносителя в рубашку кристаллизатора. Суспензию в кристаллизаторе медленно охлаждают путем естественного снижения температуры от 30 до 18^oC и выдерживают для наращивания центров кристаллизации до размера 15-20 мкм.

Пример 2. Горячий сахарный раствор чистотой 99,75% и с массовой долей сухих веществ 69,3% заливают в кристаллизатор и термостатируют при температуре 30^oC, обеспечивая тем самым коэффициент пересыщения раствора 1,05. Крупную фракцию кристаллов, отсеянную из сахара-песка, со средним размером 0,8 мм помещают в сетчатый цилиндр с размером отверстий в сетке 0,5 мм. Цилиндр соединяют с виброприводом и приводят в гармонические колебательные движения с амплитудой колебаний 10 мм и частотой колебаний 18 с^-1 (интенсивность перемешивания 5800 см²/с³). Перемешивание раствора сетчатым цилиндром осуществляют в течение 1 часа для образования центров кристаллизации в результате обтекания раствором кристаллов. Затем отключают вибропривод и прекращают подачу теплоносителя в рубашку кристаллизатора. Суспензию в кристаллизаторе медленно охлаждают путем естественного снижения температуры от 30 до 22^oC и выдерживают для наращивания центров кристаллизации до размера 10-15 мкм.

Использование предлагаемого способа непрерывного кристаллообразования по сравнению с известным обеспечивает более равномерные размеры центров кристаллизации, а также улучшение их формы, уменьшение средних размеров центров кристаллизации в затравочной суспензии; увеличение срока хранения суспензии и ее стабильное качество; сокращение расхода затравочной суспензии для заводки кристаллов при уваривании утфеля в вакуум-аппарате.