способ получения затравочной суспензии кристаллов для утфелей сахарного производства

Формула изобретения

Способ получения затравочной суспензии кристаллов для утфелей сахарного производства, предусматривающий смешивание сиропа с этанолом для образования зародышей кристаллов и их выращивание в смеси сиропа со спиртом, отличающийся тем, что сироп готовят путем растворения сахара-песка в обессоленной воде до достижения коэффициента пересыщения 1,15 - 1,20 с последующим отделением от него примесей и после выращивания кристаллов в смеси сиропа со спиртом суспензию разделяют в поле центробежных сил в две ступени, при этом на первой ступени из суспензии удаляют кристаллы размером более 50 мкм, а на второй ступени отделяют фракцию кристаллов размером 10 - 50 мкм от межкристального раствора с мелкими кристаллами менее 10 мкм, причем выделенную фракцию кристаллов смешивают с приготовленным насыщенным раствором сахара для образования затравочной суспензии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии сахарного производства и может быть использовано при кристаллизации сахара.

Известен способ получения затравочной суспензии кристаллов для утфелей сахарного производства, предусматривающий смешивание кристаллов с этиловым спиртом и высоковязким веществом - моноглицеридом жирных кислот, измельчение кристаллов в смеси при температуре 40 - 50^oC [Ru, 2103371, C 13 F 1/02, 27.01.1998].

Однако, при дроблении кристаллов получаются зародыши кристаллизации различного размера и формы, что отрицательно сказывается на качестве выращенных на этих зародышах кристаллов.

Наиболее близким к изобретению является способ получения затравочной суспензии кристаллов для утфелей сахарного производства, предусматривающий добавление низкомолекулярного органического вещества или смеси этих веществ, предпочтительно этилового спирта, в сахарный сироп, имеющий от 60 до 80% по массе сахарозы и от 20 до 40% по массе воды, при этом количество органической смеси достаточно для образования соотношения органическая смесь:вода по массе от 0,6:1 до 3:1, предпочтительно от 1,2:1 до 1,6:1 соответственно [US, 4164429, C 13 F 1/02, 14.08.1979].

Недостатком этого способа является то, что этиловый спирт добавляют в нечистый сахарный сироп, поступающий на стадию кристаллизации сахара, поэтому затравочные кристаллы не всегда имеют правильную форму, а скорость кристаллизации снижена по сравнению со скоростью кристаллизации в чистом сахарном растворе. Кроме того, возможно получение как мелких затравочных кристаллов размером менее 10 мкм, так и крупных кристаллов.

Технический результат изобретения заключается в повышении качества затравочной суспензии, содержащей одиночные равномерные кристаллы правильной формы, и в снижении расхода этилового спирта.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе получения затравочной суспензии кристаллов для утфелей сахарного производства предусматривается смешивание сиропа с этанолом для образования зародышей кристаллов и их выращивание в смеси сиропа со спиртом. Сироп готовят путем растворения сахара-песка в обессоленной воде до достижения коэффициента пересыщения 1,15 - 1,20 с последующим отделением от него примесей. После выращивания кристаллов в смеси сиропа со спиртом суспензию обрабатывают в поле центробежных сил в две ступени. На первой ступени из суспензии удаляют кристаллы размером более 50 мкм, а на второй ступени отделяют фракцию кристаллов размером 10 - 50 мкм от межкристального раствора с мелкими кристаллами менее 10 мкм. Выделенную фракцию кристаллов смешивают с приготовленным насыщенным раствором сахара для образования затравочной суспензии.

Способ осуществляют следующим образом.

Сахарный сироп готовят растворением сахара-песка в воде в течение 20 - 25 мин при поддержании температуры 90 - 102^oC и pH 6,5-8,0.

Высокие значения температуры (90 - 102^oC) и длительное время растворения сахара-песка (20 - 25 мин) обеспечивают полное растворение всех кристаллов и одновременную частичную стерилизацию раствора сахара. Значения pH в интервале 6,5 - 8,0 соответствуют минимальному разложению сахарозы.

Сахар-песок растворяют в обессоленной воде в количестве, необходимом для создания пересыщения 1,15 - 1,20 при температуре 20 -25^oC.

Обессоленная вода, полученная методом ионного обмена, создает в дальнейшем благоприятные условия при кристаллизации сахарозы, так как в чистом растворителе будут образовываться кристаллы высокой чистоты и правильной формы.

Значения коэффициента пересыщения 1,15 - 1,20 для пересыщенных растворов соответствуют метастабильной зоне пересыщения, в которой возможен рост существующих кристаллов сахарозы, но самопроизвольно кристаллы не зарождаются.

Полученный пересыщенный сироп отделяют от примесей фильтрованием или осветлением в поле центробежных сил.

Осветленный сироп охлаждают до 20 - 25^oC, при перемешивании добавляют этиловый спирт в количестве, необходимом для создания пересыщения 1,25 - 1,40 при температуре 20-25^oC, и смесь выдерживают при этих условиях в течение 10 - 20 мин.

Кристаллизацию проводят при температуре 20 - 25^oC, что не требует охлаждения или нагревания среды. Кроме того, испарение спирта и воды будет минимальным, так как указанные значение температур значительно ниже, чем температуры кипения этих жидкостей.

Добавление этилового спирта снижает растворимость сахарозы и повышает пересыщение до 1,25 - 1,40, при котором происходит спонтанное зарождение кристаллов.

Этиловый спирт предпочтительнее других низкомолекулярных полярных органических соединений из-за его способности полного и неограниченного смешивания с водой и нетоксичности. Количество этилового спирта в качестве высаливающего реагента невелико и не требует выделения из смеси и возвращения в процесс кристаллизации.

Затравочные кристаллы, полученные путем самопроизвольного зарождения при высоких значениях пресыщения, имеют правильную форму и очень высокую степень однородности в отличие от затравочных кристаллов, полученных размалыванием крупных кристаллов сахара или в виде сахарной пудры. Кроме того, чистота кристаллов, выращенных на затравочных кристаллах правильной формы, намного выше, так как окклюзия межкристального раствора, содержащего основное количество несахаров, минимальна.

Выдерживание смеси в течение 10 - 20 мин обеспечивает рост и закрепление кристаллов, которые при введении в аппарат в качестве затравочных кристаллов на стадии основной кристаллизации практически полностью сохраняются.

Полученную суспензию разделяют в поле центробежных сил в две ступени для получения однородных кристаллов размером 10 - 50 мкм.

На первой ступени из суспензии удаляют крупные кристаллы размером более 50 мкм. На второй ступени отделяют фракцию кристаллов размером 10 - 50 мкм от межкристального раствора с мелкими кристаллами менее 10 мкм.

Однородность кристаллов выделенной фракции обеспечивает в дальнейшем равномерное кристаллообразование на стадии основной кристаллизации.

Выделенную фракцию кристаллов смешивают с предварительно приготовленным отфильтрованным насыщенным раствором сахара для образования затравочной суспензии. Хранят затравочную суспензию при температуре 20 - 25^oC.

Насыщенный сахарный раствор обеспечивает сохранность затравочных кристаллов, так как в насыщенном растворе кристаллы не растут и не растворяются.

Пример. Берут 1 л воды, предварительно обессоленной методом ионного обмена, с температурой 100^oC, добавляют 2,38 кг сахара, выдерживают при перемешивании 20 мин при температуре 100^oC и pH 7,2. Полученный сироп фильтруют и охлаждают до 23^oC. Сахарный сироп содержит СВ=67,04%, коэффициент пересыщения сиропа K_пер=1,17.

К полученному сиропу добавляют 605 мл 96%об-ного этилового спирта до K_пер=1,33 при 23^oC и выдерживают 15 мин для образования кристаллов.

Полученную суспензию разделяют на лабораторной фильтрующей центрифуге с размером отверстий сит 55 мкм для удаления кристаллов более 50 мкм. Затем на гидроциклонах отделяют межкристальный раствор с кристаллами меньше 10 мкм. Кристаллы размером 10 - 50 мкм промывают спиртом, высушивают и взвешивают. Получают 420 г кристаллов размером 10 - 50 мкм.

Полученные кристаллы смешивают с 630 г профильтрованного насыщенного раствора в виде сиропа с содержанием СВ=67 % и температурой 23^oC.

Параллельно осуществляют процесс по известному способу.

Использование предложенного способа позволяет получить затравочную суспензию высокого качества, содержащую одиночные равномерные кристаллы правильной формы, и снизить расход этилового спирта в 2 - 4 раза.