способ очистки сахара-сырца

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ САХАРА-СЫРЦА, включающий его клерование, приготовление известкового молока путем гашения оксида кальция, основную дефекацию клеровки известковым молоком, сатурацию и фильтрацию, отличающийся тем, что гашение оксида кальция осуществляют горячим сахаросодержащим раствором до получения суспензии известкового молока с содержанием 25 - 75 г/л CaO и клерование сахара-сырца производят этим известковым молоком.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии сахарного производства, преимущественно к очистке густых сахаросодержащих растворов, и может быть использовано для очистки сахара-сырца.

Известно, что растворение кристаллов сахара-сырца производят нагретыми промоями, полученными после вымывания сахара из сатурационного осадка в технологическом цикле очистки [1] Промои содержат 1-3% сахара. Этими же промоями производят гашение оксида кальция с получением суспендированной извести для очистки сахара-сырца плотностью 1,19 г/см³.

Известно, что при гашении оксида кальция избытком воды получаемый продукт гидроксида кальция характеризуется более высокой степенью дисперсности частиц, чем продукт, полученный при гашении теоретическим количеством воды [2]

При очистке сахара-сырца согласно рекомендациям необходимо готовить суспендированную известь плотностью не менее 1,19 г/см³, что достигается гашением оксида кальция определенным количеством промоев [3] В единице объема такой суспензии коллоидные частицы гидроксида кальция находятся на определенном расстоянии одна от другой и в определенном соотношении с межмицеллярной жидкостью. С понижением плотности увеличивается доля межмицеллярной жидкости за счет уменьшения количества частиц гидроксида кальция в единице объема раствора.

Известно, что при смешивании избытка извести с раствором сахара прежде всего образуются растворимые сахараты [4]

Однако происходит взаимодействие сахарозы и с осадком извести, в результате чего сахароза хемосорбируется на частицах извести, и таким образом происходит коркование осадка.

Известно также, что повышение в растворе концентрации сахарозы приводит к увеличению растворимости извести, одновременно повышается количество хемосорбированной сахарозы на осадке, которая приводит к большей изоляции осадка извести [5]

Известен способ очистки сахара-сырца, по которому сахар растворяют промоями (1-3 сахара, t 90^оС) до СВ 50-55 клеровку с температурой 70-75^оС направляют на дефекацию, куда вводят 3,5-4,5 оксида кальция к массе сахара в виде суспендированной извести плотностью не ниже 1,19 г/см³, 250-260 г/л СаО [6]

Длительность дефекации составляет 8-10 мин. Затем проводят двухступенчатую сатурацию с рециркуляцией клеровки на себя, после чего вторично вводят известь до 0,3-0,5 СаО к массе сырца и сатурируют до конечного рН 9,0-9,2. И только перед фильтрацией клеровка подогревается до 85^оС.

К недостаткам указанного способа относятся следующие:

необходимость использования на очистку суспендированной извести плотностью не ниже 1,19 г/см³, что объясняется стремлением уменьшить содержание воды в сахарных растворах с целью снижения расхода пара. Таким образом, наблюдается некоторая экономия топлива за счет ухудшения эффекта очистки;

низкая степень разложения редуцирующих веществ.

Известен также способ очистки сахара-сырца, в котором путем нагревания клеровки перед фильтрацией удалось увеличить степень разложения редуцирующих веществ [7]

По этому способу сахар-сырец растворяют в горизонтальной мешалке при температуре 80-85^оС, для чего сырец и промой вводят в головную часть аппарата, а затем известь прогрессивно в несколько точек по длине аппарата. Расход извести при этом составляет 1,2-1,7 к массе сырца. Начало растворения кристаллов сырца происходит без присутствия извести, которая начинает вводиться на последующих этапах продолжения растворения кристаллов, т.е. прототип включает приготовление известкового молока путем гашения оксида кальция, клерования сахара-сырца промоями в присутствии известкового молока, нагрев клеровки до заданной температуры, дефекацию известковым молоком, двухступенчатую сатурацию и фильтрацию клеровки.

К недостаткам этого способа относится необходимость [3] доводить плотность суспендированной извести на очистку не ниже 1,19 г/см³ 250-260 г/л СаО. Противоречие состоит в том, что, с одной стороны, снижение плотности известкового молока приводит к увеличению количества выпариваемой воды при уваривании утфеля и, следовательно, к перерасходу топлива, что весьма нежелательно, с другой стороны, гашение оксида кальция избытком воды [2] с получением известкового молока низкой плотности приводит к образованию дисперсности коллоидных частиц извести более высокой степени, а следовательно, к более высокой растворимости гидроксида кальция, что, как известно, повышает эффект очистки.

Известковое молоко высокой плотности отличается от молока низкой плотности не только тем, что межмицеллярной жидкости в ней меньше, а частиц гидроксида кальция больше приходится на единицу объема, но и тем, что в густом известковом молоке дисперсность частиц ниже, а следовательно, ниже и растворимость гидроксида кальция.

Процессы изоляции осадка протекают всегда, если в системе имеются растворенная сахароза и известь в осадке. Скорость и полнота изоляции зависят от концентрации и дисперсного состояния частиц осадка, а также от концентрации сахара в системе.

Изоляция осадка явление нежелательное, но неизбежное, оно ускоряется и углубляется с повышением концентрации сахарозы и повышением плотности известкового молока.

В густом известковом молоке частицы извести существуют как сами по себе, так и в агрегатах. При введении такого молока в концентрированный раствор сахарозы происходит обволакивание трехкальциевым сахаратом не только отдельных частиц, но и агрегатов. В дальнейшем агрегаты могут слипаться с мелкими частицами и друг с другом, образуя крупные изолированные от мицеллярной жидкости агрегаты. Образуется таким образом грубодисперсная система.

В изестковом молоке низкой плотности частицы извести существуют в подавляющем большинстве сами по себе. При введении такого молока в концентрированный раствор сахарозы происходит также обволакивание трехкальциевым сахаратом частиц осадка извести, которые в дальнейшем также могут образовывать агрегаты. Образуется, таким образом, уже мелкодисперсная система.

Следовательно, в первом случае (известковое молоко высокой плотности) образуется грубодисперсная система, во втором (известковое молоко низкой плотности) более мелкодисперсная, хотя в обоих случаях осадок извести изолирован от межмицеллярной жидкости трехкальциевым сахаратом. Однако в дальнейшем на сатурации изолированный осадок (как грубо-, так и мелкодисперсный) растворится с образованием карбоната кальция.

С точки зрения поведения того или другого изолированного осадка в процессе сатурации и их влияния на скорость сатурации можно сказать следующее: чем осадок мелкодисперснее, тем выше скорость процесса сатурации, тем выше степень удаления из раствора продуктов распада редуцирующих веществ (эффект очистки сахарного раствора повышается), и наоборот.

С позиции физико-химических процессов для увеличения степени удаления из раствора продуктов распада редуцирующих веществ (повышение эффекта очистки сахара-сырца) целесообразнее использовать известковое молоко низкой плотности.

Но поставленная цель повышения эффекта очистки густых сахарных растворов на основе использования известкового молока низкой плотности наталкивается на проблему выпаривания дополнительного количества воды, что связано с перерасходом топлива.

Вопрос состоит в том, как использовать на очистку известковое молоко низкой плотности, не перерасходуя дополнительно топлива. Как разрешить это противоречие?

Целью изобретения является повышение степени удаления редуцирующих веществ из раствора и увеличение выхода сахара.

Это достигается тем, что в способе очистки сахара-сырца, включающем приготовление суспензии известкового молока путем гашения оксида кальция, клерование сахара-сырца в присутствии оксида кальция, нагрев клеровки до заданной температуры, дефекацию известковым молоком, двухступенчатую сатурацию и фильтрацию, отличием является то, что гашение оксида кальция проводят нагретым до 90^оС сахаросодержащим раствором (1-3 сахара) до достижения содержания извести в суспензии 25-75 г/л и клерование сахара-сырца осуществляют полученной суспензией известкового молока.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что отличием способа является клерование сахара-сырца горячей сахаросодержащей суспензией известкового молока, содержащей 25-75 СаО. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "Новизна".

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Гашение оксида кальция проводят нагретым до 90^оС сахаросодержащим раствором (1-3 сахара) до достижения содержания извести в суспензии 25-75 г/л и клерование сахара-сырца осуществляют полученной суспензией известкового молока.

Гашение производят избыточным количеством промоев, тем количеством, которым в прототипе производят клерование сахара. Полученный гидроксид кальция плотностью 25-75 г/л СаО направляют на растворение кристаллов сахара-сырца. Клеровку с содержанием СВ 50-55 и щелочностью 1,5-1,8 СаО к массе продукта направляют на очистку по обычной схеме.

При гашении оксида кальция избытком промоев образуется гидроксид кальция более высокой степени дисперсности. Уже одно это способствует повышению растворимости извести. И второе быстрее гасятся частицы, например, перепала, т.е. полнее используется обожженная известь.

Использование суспензии гидроксида кальция низкой плотности для растворения сахара-сырца и получения клеровки способствует:

достаточно высокой степени дезинфекции клеровочного отделения и трубопроводов,

ускорению растворения кристаллов сахара,

сокращению времени дефекации и в целом сокращению времени пребывания клеровки на верстате.

Жизнедеятельность микроорганизмов, как известно, подавляется при высоком рН (рН 11,5), причем подавление идет постоянно, а не периодически, как при клеровании промоями.

Суспендированный гидроксид кальция низкой плотности при его использовании для растворения сахара не только сокращает время растворения (клерования), но при этом уже при клеровании начинается разложение редуцирующих веществ. Если по прототипу разложение редуцирующих веществ начинается после ввода в клеровку гидроксида кальция и завершается на дефекации, то по предлагаемому способу время клерования и время движения клеровки по трубопроводам до дефекатора активно используется для разложения редуцирующих веществ. И таким образом время пребывания клеровки в дефекаторе может быть сокращено, что в целом приведет к снижению гидролиза сахарозы и повышению выхода сахара.

Известно, что распределить мгновенно густую суспендированную известь в объеме клеровки невозможно. Происходит взаимодействие сахарозы с агрегатами осадка извести, что в итоге приводит к покрытию этих агрегатов трехкальциевым сахаратом и их изоляции от жидкости. Образуется, таким образом, грубодисперсная система на дефекации.

При вводе в клеровку суспензии гидроксида кальция низкой плотности также происходит изоляция осадка извести, но по ряду причин, отмеченных выше, в итоге на дефекации образуется более мелкодисперсная система.

Если грубодисперсная система, образовавшаяся на дефекации, замедляет сатурацию, то мелкодисперная, наоборот, ускоряет сатурацию и таким образом сокращает время пребывания клеровки на верстате, отчего повышается выход сахара.

Таким образом, при растворении сахара-сырца в суспензии гидроксида кальция низкой плотности происходит не только дезинфекция клеровочного отделения, ускоряется процесс клерования, сокращается время очистки клеровки, что непременно сказывается на повышении выхода сахара, повышается степень разложения редуцирующих веществ как основного компонента несахаров.

Предлагаемый способ поясняется следующими примерами исполнения, осуществленными РосНИИсахпром на сахаре-сырце одного и того же качества с содержанием редуцирующих веществ 1,12 к массе веществ. Для сравнения очистка сахара-сырца проводится по способу-прототипу и по предлагаемому.

П р и м е р 1 (по прототипу). Берут 1 кг сахара-сырца с содержанием редуцирующих веществ 1,12 к массе сахара. Сахар растворяют в 1 л нагретой сахаросодержащей воды (2 сахара). Полученную клеровку снова нагревают до 80^оС, вводят в нее суспендированную известь плотностью 1,19 г/см³ в количестве 1,8 СаО к массе клеровки. После энергичного перемешивания проводят дефекацию в течение 10 мин, затем сатурируют до рН 10,5, после чего в клеровку вводят суспендированную известь в количестве 0,3 СаО к массе клеровки и сатурируют до рН 9,0. Затем клеровку нагревают до 85^оС и фильтруют. В фильтрате определяют содержание редуцирующих веществ, которые составляют 0,185 к массе сырца.

П р и м е р 2 (по предлагаемому способу). 1,2 л нагретой до 90^оС сахаросодержащей воды (2 сахара), предназначенной для растворения сахара-сырца, направляют сначала на гашение оксида кальция, количество которого составляет 3,6 к массе сырца. В полученной суспендированной извести плотностью 25 г/л СаО растворяют 1 кг сахара-сырца. Полученную клеровку, содержащую 1,8 СаО к массе клеровки, нагревают до 80^оС и проводят дефекацию в течение 10 мин, затем сатурируют до рН 10,5, после чего в клеровку снова вводят суспендированную известь плотностью 25 г/л СаО в количестве 0,3 СаО к массе клеровки и сатурируют до рН 9,0. Затем клеровку нагревают до 85^оС и фильтруют. В фильтрате определяют содержание редуцирующих веществ, составляющих 0,130 к массе сырца. По отношению к прототипу произошло снижение содержания редуцирующих веществ в очищенной клеровке на 29,7

П р и м е р 3. 1,1 л нагретой до 90^оС сахаросодержащей воды (2 сахара), предназначенной для растворения сахара-сырца, направляют сначала на гашение оксида кальция, количество которого составляет 3,6 к массе сырца. В полученной горячей сахаросодержащей суспензии известкового молока плотностью 50 г/л СаО, растворяют 1 кг сахара-сырца. Полученную клеровку, содержащую 1,8 СаО к массе клеровки, нагревают до 80^оС и проводят дефекацию в течение 10 мин, затем сатурируют до рН 10,5, после чего в клеровку снова вводят суспендированную известь плотностью 25 г/л СаО в количестве 0,3 СаО к массе клеровки и сатурируют до рН 9,0. Затем клеровку нагревают до 85^оС и фильтруют. В фильтрате определяют содержание редуцирующих веществ, составляющих 0,120 к массе сырца. По отношению к прототипу произошло снижение содержания редуцирующих веществ в очищенной клеровке на 32,2

П р и м е р 4. 1 л нагретой до 90^оС сахаросодержащей воды (2 сахара), предназначенной для растворения сахара-сырца, направляют сначала на гашение оксида кальция, количество которого составляет 3,6 к массе сырца. В полученной горячей сахаросодержащей суспензии известкового молока, содержащей 75 г/л СаО, растворяют 1 кг сахара-сырца. В остальном, как в примере 3.

В фильтрате определяют содержание редуцирующих веществ, составляющих 0,132 к массе сырца. По отношению к прототипу произошло снижение на 28,7

П р и м е р 5. 1,22 л нагретой до 90^оС сахаросодержащей воды (2 сахара), предназначенной для растворения сахара-сырца, направляют сначала на гашение оксида кальция, количество которого составляет 3,6 к массе сырца. В полученной горячей сахаросодержащей суспензии известкового молока, содержащей 20 г/л СаО, растворяют 1 кг сахара-сырца. В остальном, как в примере 3.

В фильтрате определяют содержание редуцирующих веществ, составляющих 0,128 к массе сырца. По отношению к прототипу произошло снижение содержания редуцирующих веществ в очищенной клеровке на 32,8

Из примера 5 следует, что получение горячей сахаросодержащей суспензии известкового молока, содержащей менее 25 г/л СаО, невыгодно тем, что имеют место разбавление клеровки и дополнительный перерасход топлива.

П р и м е р 6. 0,98 л нагретой до 90^оС сахаросодержащей воды (2 сахара), предназначенной для растворения сахара-сырца, направляют сначала на гашение оксида кальция, количество которого составляет 3,6 к массе сырца. В полученной горячей сахаросодержащей суспензии известкового молока, содержащей 80 г/л СаО, растворяют 1 кг сахара-сырца. В остальном, как в примере 3.

В фильтрате определяют содержание редуцирующих веществ, составляющих 139 к массе сырца. По отношению к прототипу произошло снижение содержания редуцирующих веществ в очищенной клеровке на 25,7

Из примера 6 следует, что получение горячей сахаросодержащей суспензии известкового молока, содержащей более 75 г/л СаО, невыгодно тем, что имеет место снижение степени разложения редуцирующих веществ.

Кроме того, активное использование времени клерования (растворения) сахара и времени движения клеровки до дефекатора приводит к сокращению дефекации в аппарате и времени пребывания продуктов на верстате завода в целом, что приводит к увеличению выхода сахара.

Активное использование емкостей клеровочных мешалок и трубопроводов до дефекатора увеличивает степень разложения редуцирующих веществ, способствуя повышению количества выведенных при очистке несахаров, что приводит к увеличению выхода сахара.

Получение мелкодисперсного осадка извести путем клерования сахара суспендированным гидроксидом кальция низкой плотности способствует более эффективному использованию извести на сатурации, что также приводит к увеличению выхода сахара.