Спосіб виробництва цукру

1. Способ производства сахара, включающий отделение примесей от сахарной свеклы, мойку, измельчение ее, экстрагирование сахара, отделение твердой фазы, очистку и сгущение сока, кристаллизацию сиропа, центрифугирование утфелей, с получением сахара первого продукта, переработку межкристального раствора первого продукта и белой патоки второго продукта на сахар второго продукта, а межкристального раствора второго продукта и бурой патоки третьего продукта на сахар третьего продукта , возврат клеровки Сахаров второго и третьего продуктов и белой патоки первого продукта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что измельчение сырья производят до тонкой мезги при коэффициенте измельчения 84-96%, сахар экстрагируют водой, содержащей 0,05-0,5% к массе свеклы коагулянта в виде алюминия сернокислого, а при очистке в сок после отделения твердой фазы мезги вводят смесь клеровки Сахаров второго и третьего продуктов с белой патокой первого-продукта, содержащую 0,05-0,5% коагулянта в виде алюминия сернокислого, 0,1-1,2% адсорбента и 0,01-0,1% обесцвечивающего реагента в виде солей сернокислой кислоты к массе сухих веществ смеси при температуре 80-90°С, суспензию нагревают ро 90-100°С, в очищенный после отстаивания и фильтрования сок добавляют щелочной реагент до получения рН 7,5-8,0, сок сгущают до 75-78% сухих веществ, сироп кристаллизуют при охлаждении утфеля от 60 до 20°С и затравке кристаллами сахара в количестве 0,5-10% к массе сиропа, а переработку межкристального раствора первого продукта и белой патоки второго продукта на сахар второго продукта осуществляют сгущением сиропа второго продукта до 77-79% сухих веществ, переработку межкристального раствора второго продукта и бурой патоки третьего продукта на сахар третьего продукта - сгущением сиропа третьего продукта до 79-82% сухих веществ и сиропы второго и третьего продуктов кристаллизуют при охлаждении от 50 до 20°С и затравке в виде готового утфеля соответствующего продукта в количестве 5-30% к массе сиропа. 2 Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что для очистки сока и клеровки, в качестве коагулянта применяют гидроксосульфат алюминия. 3. Способ по п . 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве щелочного реагента используют тринатрийфосфат. С > о Ю 10427 Изобретение относится к пищевой промышленности, сахарной отрасли и может быть использовано на свеклосахарных заводах. По технической сущности наиболее близок к изобретению и принят в качестве прототипа способ получения сахара-песка из сахарной свеклы. Способ включает отделение легких и тяжелых примесей от сахарной свеклы, мойку, измельчение путем изрезания до стружки, экстрагирование сахара из стружки, отделение, дефеко-сатурациониую очистку и сульфитацию сока, отстаивание, фильтрование и сгущение сока, очистку (иногда адсорбентами), сульфитацию, фильтрование сиропа, уваривание и кристаллизацию утфеля первого продукта, центрифугирование его, высушивание, просеивание, взвешивание и упаковку сахара, переработку межкристальных растворов ^а сахар второго и третьего продуктов и возврат клеровки Сахаров второго и третьего продуктов в сироп первого продукта. Недостатками способа-прототипа являются: наличие сложных технологических процессов, требующих значительного количества тепла, вспомогательных процессов и материалов, диффузии (экстрагирования) сахара из стружки, дефеко-сатурационной очистки сока, обжига известняка, очистки гидроокиси кальция и диоксида углерода, отстаивания, многостадийного фильтрования, сульфитации соков и сиропов, кристаллизации сахара в вакуум-аппаратах. При этом имеют место значительные потери сахара при транспортировке и мойке свеклы, с грязевыми осадками отстойников и фильтров, от температурного и щелочного разложения сахарозы, в жоме и мелассе, достигающие на большинстве заводов 4 6% к массе свеклы. Серьезным отрицательным аргументом способа-прототипа яоляются большие затраты энергоносителей, а также то, что запасы камня-известняка ограничены и по оценкам специалистов могут исчерпаться через 20-30 лет. Известняка расходуют 6,4-7% к массе свеклы. На обжиг известняка расходуют 7,5-8% условного топлива к массе известняка. На 100 т свеклы по такой схемо расходуется около 180 кВт электроэнергии, 54 т пара или 6-6,5 тонн условного топлива с теплотворной способностью 29310 кДж. В основу изобретения поставлена задача создания способа производства сахара путем введения новых технологических процессов, обеспечить проведение способа при более низких температурах, лучшее аг 5 10 15 20 25 30 35 40 регирование осадка белковых ипектиновых веществ, снижение цветности сиропов и уменьшение разложения сахара при сгущении сиропа. Поставленная задача решается тем, что в способе производства сахара, включающем отделение примесей от сахарной свеклы, мойку, измельчение ее, экстрагирование сахара, отделение твердой фазы, очистку и сгущение сока, кристаллизацию сиропа, центрифугирование утфелей, высушивание, просеивание, взвешивание, упаковку, переработку межкристальных растворов на сахар второго и третьего продуктов и возврат клеровки в сироп первого продукта, согласно изобретению измельчение сырья производят до тонкой мезги при коэффициенте измельчения 84-96%, сахар экстрагируют водой, содержащей 0,05-0,5% алюминия сернокислого к массе свеклы, а при очистке в сок после отделения твердой фазы - мезги вводят смесь клеровки Сахаров второго и третьего продуктов с белой патокой первого продукта, содержащую 0,05-0,5% алюминия сернокислого, 0,1-1,2% адсорбента и 0,01— 0,1% гидросульфата натрия к массе сухих воществ смеси при температуре 20-80°С, суспензию охлаждают до 10-30°С при перемешивании, в очищенный после отстаивания и фильтрования сок добавляют щелочь до получения рН 7,5-8,0, сок сгущают до 75-78% сухих веществ, кристаллизуют при охлаждении утфеля от 60 до 20°С и затравке кристаллами сахара в количестве 0,5-10% по массе сиропа, а переработку межкристальных растворов ни сахар второго и третьего продуктов осуществляют путем сгущения сиропов до 77-82 % сухих веществ и кристаллизуют при охлаждении от 50 до 20°С и затравке в виде готового утфеля сооіветствующего продукта в количестве 5 30% к массе сиропа. Можно для очистки сока и клеровки вме45 сто алюминия сернокислого применять гидрооксосульфат алюминия. Можно в очищенный сок в качестве щелочи применять тринатрий фосфат. Причинно-следственная связь между 50 предлагаемыми признаками и техническим результатом заключается в следующем. Данный способ в отличие от существующих упраздняет ряд сложных технологических процессов: дефеко-сатурационную очистку, 55 снабжение, дробление, подачу и обжиг известкового камня, гашение извести и очистку известкового молока, его подачу и дозирование в сок, очистку диоксида углерода и подачу в сатурационные котлы, сульфитацию сока и с и р о п а , с г у щ е н и е и 10427 кристаллизацию сиропа в вакуум-аппаратах. По предлагаемому способу процесс очистки сока протекает на холоду, без наличия щелочи, что позволяет снизить разложение 5 Сахаров и цветность сока. Уваривание сиропов производят до меньшего содержания сухих веществ - 7582%, а кристаллизацию сиропов ведут не при нагревании, а при охлаждении, что зна- 10 чительно экономит энергоносители. Так как клетки сахарной свеклы разрывают на 84-96%, то экстрагирование сахара водой протекает мгновенно, а в мезге потери сахара снижаются в 8-10 раз по 15 сравнению со способом-прототипом. Новый способ позволяет облегчить центрифугирование утфелей за счет более низкой вязкости их, снизить количество технологического оборудования (металло- 20 емкость), упростить технологию и облегчить обслуживание. Сахарную свеклу истирают до частиц размером не более 0,3 мм до коэффициента измельчения 84-96%. Если свеклу истирают 25 до коэффициента менее 84%, то время экстрагирования сахара увеличивается в два раза, а потери сахара с мезгой увеличиваются на 28%. Истереть большие количества свеклы 30 более 96% технически выполнить в практике нельзя. Это регламентируется возможностью существующих терок, например, Т-350. Коэффициент измельчения (К) опреде- 35 ляют по формуле: А к» ^ «inn* К А + В 1UUt где А - масса свободной сахарозы в 100 г 40 мезги; В - масса связанной сахарозы в 100 г мезги. Сахар из мезги экстрагируют водой, содержащей 0,05-0,5% алюминия сернокислого к массе свеклы, что позволяет 45 уменьшить переход в сок пектиновых и белковых веществ за счет дубящего и осаждающего воздействия. Дозировка алюминия сернокислого менее 0,05% малоэффективна, а более 0,5% - экономически нецелесо- 50 образна и также малоэффективна. Предпочтительная дозировка - 0,1-0,2%. Мезга хорошо промывается и с потерями сахара, не превышающими 0,1 % к массе 55 свеклы, выводится на корм скоту. Введение в сок после отделения мезги смеси клеровки Сахаров второго, третьего продуктов, белой патоки, 0,05-0,5% алюминия сернокислого, 0,1-1,2% адсорбента и 0,01 -0,1 % гидросульфита натрия при темпе ратуре 80~90°С с последующим нагреванием суспензии до 100°С позволяет очистить и клеровку и сок на 50 - 70% от несахаров, взвешенных коллоидов, мезги. Суспензию осаждают и сок декантируют, оставшийся осадок фильтруют. Введение в клеровку менее 0,05% алюминия сернокислого, 0,1% адсорбента и 0,01 % гидросульфита натрия не дает эффекта обесцвечивания. Введение в клеровку более 0,5% алюминия сернокислого, 1,2% адсорбента, 0,1 гидросульфита натрия дает незначительный эффект, но повышает затраты средств, обслуживание. Клеровку готовят растворением холодных кристаллов горячей водой с температурой 80-90°С, чтобы легче растворить кристаллы, затем температура самопроизвольно устанавливается в ходе перемешивания и перекачки в пределах 20~80°С. При этом лучше протекают процессы обесцвечивания, осаждения, что позволяет повысить эффект очистки. После смешивания клеровки с соком, смесь нагревают до 90-100°С для лучших агрегации и осаждения частиц несахаров. Менее 90°С нагревать не следует, получается слабый осадок, а 100°С - предельная температура кипения. С целью избежания нарастания цветности соков при сгущении за счет кислотного разложения сахарозы сок перед сгущением подщелачивают до рН 7,5-8,0 введением щелочи, например, тринатрий фосфата или натрия углекислого. Сгущение соков до 75-82% СВ не требует такого значительного испарения воды, как по способу-прототипу До менее 75% СВ сгущать сока нельзя, так как при температурах начала кристаллизации 60~45°С пересыщения сиропа нельзя достичь - кристаллы сахара не будут образовываться. До более 82% СВ сгущать сок нецелесообразно из-за увеличения вязкости сиропов и снижения скорости кристаллизации, повышения расхода энергоносителей. Кристаллизацию сиропов осуществляют при охлаждении водой от 60 до 20°С. Начинать охлаждение при температуре более 60°С и менее 20°С экономически невыгодно, в первом случае - необходимо сиропы сгущать до больших концентраций и тратить больше энергоносителей, во втором - применять холодильные агрегаты. Затравку утфелем в количестве 5-30% и кристаллами от 1 до 10% применяют с целью получения однородных кристаллов сахара 11 10427 фита натрия. Клеровка имеет температуру 85°С, ее смешивают с соком и нагревают до 100°С. Суспензию отстаивают, фильтруют через фильтрующую присадку (перлит) на вакуум-фильтре с микросъемом осадка. При очистке удаляется с осадком 0,4 кг сахара, 1,8 кг растворимых и нерастворимых несахароо. До выпарной станции получают 163,8 кг сока,содержащего29,1 килограммов, втом числе 27,1 кг сахара. Сок при этом содержит 16,5% СВ и имеет доброкачественность 93.1%. В очищенный сок вводят кальцинированную соду или тринатрийфосфат до рИ 7-8, нагревают до 120-130°С, направляют на трехкорпусную выпарную станцию с концентратом. Сок сгущают до 70% СВ и направляют через контрольный фильтр в сборник-холодильник. Снижение рН менее 7 и повышение долее 8 сопровождается значительным термическим разложением сахарозы. После выпарной станции получают 75,5 кг сиропа с Дб 93,1%, что на 2,3 ед. выше, чем по способу-прототипу На выпарной станции испаряется 88,3 кг воды. Сироп охлаждают с 74-78°С до 50°С, что соответствует коэффициенту пересыщения 1,15. Если сироп сгущают до 77,9%, что также соответствует такому коэффициенту, то сироп охлаждают до 60 с С. При начальном охлажденном охлаждении 40°С сироп сгущают до 74,2% СВ. Такие концентрации сиропов по сравнению со способом-прототипом требуют меньшей затраты энергоносителей, уменьшают вязкость и позволяют получить более крупные кристаллы сахара. В 75,5 кг сиропа вводят суспензию сахара-песка с сиропом, содержащую 5% кристаллов к массе сиропа. Для этого берут 3,8 кг кристаллов сахара-песка после центрифуги и вносят их в предварительно залитый в сборник 7,6 кг сироп первого продукта с СВ 76% и температурой 50°С. Смесь перемешивают при 30-60 об/мин 10-20 мин и заливают в кристаллизатор. Сироп охлаждают по следующему графику снижения температуры в течение 8 ч. При значительном возникновении вторичных кристаллов типа "мука" охлаждение приостанавливают. Гранулометрический состав кристаллов регулируют колебанием температуры охлаждаемой зоны. 79,2 кг готового утфеля центрифугируют, кристаллы промывают водой, высушивают, охлаждают, просеивают, взвешивают, упаковывают. Получают 20 кг сахара-песка, соответствующего ГОСТ 21-78. 10 кг белой патоки возвращают с клеровкой в сок перед выпаркой, а 45 кг зеле 12 ной патоки с СВ 68% и Дб 86% сгущают до 77,6% CR, охлаждают до 45°С. Это соответствует коэффициенту пересыщения 1,2. Сироп второго продукта кристаллизуют 5 при наличии 20% затравки готового утфеля предыдущей кристаллизации. В данном случае получают 39,4 кг сиропа второго продукта, который заливают на 8,7 кг утфеля второго продукта, перемешивают и темпе10 ратуру снижают в течение 24 часов с 45 до 25°С, примерно по 1°С в час. 15 20 25 30 35 40 45 50 55 После центрифугирования утфеля второго продукта 8 кг желтого сахара с Дб 96% растворяют в воде с температурой 70-90°С (менее 70°С - ухудшается действие адсороента, более 90°С - ухудшается осаждение несахароо нарастает цветность), добавляют белую патоку и желтый сахар третьего продукта. В клеровку вводят 0,1-1% адсорбента - а к т и в н о г о угля м а р к и " Б " , преимущественно 0,5-0,8% к массе сухих веществ клеровки (менее 0,1 % - малоэффективно, более 1% - экономически невыгодно), 0,05-0,5% сернокислого алюминия и 0,01-0,3% гидросульфита натрия (преимущественно - 0,05 -0,15% сернокислого алюминия и 0,01-0,05% гидросульфита натрия). Такую смесь вводят в неочищенный сок, находящийся в сборнике-реакторе. 5 кг белого оттека второго продукта от промывки кристаллов желтого сахара с Дб 84%, СВ 66% возвращают в сироп второго продукта. 26 кг зеленого оттека второго продукта с Дб 78%, СВ 68% сгущают до 80% СВ. 22 кг сиропа третьего продукта охлаждают до 40°С Это соответствует коэффициенту пересыщения 1,3. Сироп заливают на затравку в виде 30% готового утфеля третьего продукта (6,6 кг) с таким расчетом, чтобы после смешивания температура была 40°С. Температуру снижают с 40 до 20°С в течение 48 часов, охлаждая у.фель на 3-4°С в смену. Утфель центрифугируют, кристаллы промывают. Получают 6 кг бурого сахара с Д6 96%, который направляют шнеком вклеровочный сборник желтого сахара второго продукта для очистки. 3 кг бурого оттека с 64% СВ и Дб 9 1 % возвращают в сироп третьего продукта. 1,3 кг бурого оттека третьего продукта с СВ 66% и Дб 79% возвращают "на себя", вводят в сироп третьего продукта перед сгущением, а 14 кг мелассы выводят из производства в баки-хранилища (цистерны). Состав мелассы: сухих веществ - 70%, сахара - 47,6%, доброкачественность 68%. По новому способу в данном случае получают следующие результаты: выход сахара 10427 13 из свеклы - 15%, выход сухих веществ мелассы - 3,8% по массе свеклы. Расход воды составляет: свежей - 100%, оборотной - 1 категории - 300%, оборотной 2 категории 14 200%. Всего: 600% к массе свеклы. Расход пара 30-35% или 4-4,5% условного топлива к массе свеклы. На 100 т свеклы расходуют 70 кВт электроэнергии. Час после заливки Температура, °С 1 50 46 42 39 2 3 4 5 6 7 8 Упорядник Замовлення 4014 36 33 30 25 Техред М.Моргентал Коректор О.Кравцова Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53. Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101