Потери сахара при уваривании утфелей
24-05-2017, 10:39
Потери сахара в продуктовом отделении зависят главным образом от применяемой кристаллизационной схемы, т. е. числа ступеней кристаллизации. При этом потери на каждой ступени кристаллизации (уваривания утфелей) зависят от технологического регламента уваривания утфелей и обусловлены главным образом термическим разложением сахарозы.
Непосредственное определение потерь сахарозы от ее термохимического разложения при уваривании утфелей затруднено из-за отсутствия надежных экспрессных методов анализа малых количеств сахарозы. Косвенный метод их определения по количеству отдельных групп красящих веществ является продолжительным.
Один из наиболее точных методов определения малых количеств сахарозы - изотопный, позволяющий определять ее содержание, равное 0,01%.
При уваривании утфелей термохимическое разложение сахарозы протекает в концентрированных сахарсодержащих растворах. Известно, что с повышением концентрации сухих веществ в растворе скорость разложения сахарозы снижается. Поэтому при определении разложения сахарозы в концентрированных сахарсодержащих растворах необходимо учитывать также и влияние концентрации сухих веществ.
Данные о разложении сахарозы, полученные изотопным методом в концентрированных сахарсодержащих растворах, приведены на рис. 28.
Из характера кривых этого рисунка следует, что для сахарсодержащих растворов с концентрацией сухих веществ 65...75%, величина минимума разложения сахарозы находится при значениях рН несколько больших, чем величина минимума для разбавленных растворов (соков).
Данные разложения сахарозы при нагревании с концентрацией сухих веществ 65...70% при температуре 65...85°С и рН20 5,5...9,0, полученные с помощью этого метода, были обработаны на ЭВМ. В результате такой обработки было получено уравнение, позволяющее определять величину разложения сахарозы в концентрированных сахарсодержащих растворах в зависимости от температуры и величины рН:
где Q - количество разложившейся сахарозы, мг/(кг•мин); t - температура, °С.
Это уравнение позволяет рассчитать величины разложения сахарозы (мг/(кг•мин)) при различных значениях рН и температурах уваривания утфелей.
Суммарная же величина этих потерь в продуктовом отделении зависит главным образом от величины разложения сахарозы при уваривании утфеля последней кристаллизации, которая, в свою очередь, в значительной степени зависит от величины рН увариваемого утфеля. Так, например, если при уваривании утфеля последней кристаллизации при 75°С и рН20, равной 6,5, эта величина равна 0,018%, то при рН20 6,0 она уже составляет 0,026%, а при 5,5 - 0,088% к массе свеклы.
Анализ полученных данных показывает, что величина рН20 утфеля последней кристаллизации не должна быть ниже 6,5, так как в противном случае резко возрастают потери сахарозы в результате ее термохимического разложения.
Тщательный контроль за величиной рН продуктов в продуктовом отделении способствует снижению потерь сахарозы от ее термохимического разложения при уваривании утфелей, особенно последней кристаллизации.
Снижения потерь сахарозы от ее термического разложения в продуктовом отделении можно достичь за счет уменьшения количества увариваемых утфелей или за счет интенсификации процесса уваривания.
Одним из реальных путей уменьшения количества утфелей является снижение расхода воды на пробеливание. Значительного снижения расхода воды на пробеливание и за счет этого уменьшения растворения кристаллов сахара, как известно, можно достичь путем применения комбинированной промывки сахара: сначала насыщенным сахарным раствором, а затем уменьшенным количеством воды. В качестве сахарного раствора может быть использован сироп, оттеки утфеля I кристаллизации, клеровка желтого сахара II.
ВНИИСПом рекомендуется схема пробеливания сахара утфеля I вначале разбавленным до 70...74% СВ и нагретым до 86...80°С вторым оттеком утфеля I, а затем горячей водой. При применении такого способа расход воды на пробеливание снижается примерно в два раза.
За счет уменьшения количества воды на пробеливание увеличивается выход кристаллов сахара, снижается количество второго оттека, что, в свою очередь, приводит к уменьшению количества утфелей I и II кристаллизации (табл. 46).
Из приведенных данных табл. 46 видно, что в случае применения комбинированного способа пробеливания количество увариваемых утфелей в этом случае на 13,37 кг меньше и соответственно меньшее количество сахарозы подвергается термическому разложению.
Величину потерь сахарозы при уваривании утфелей за счет термического ее разложения определяли, исходя из количества сахара в утфелях, константы скорости разложения сахарозы и параметров уваривания утфелей.
Анализ полученных данных (табл. 47) показывает, что при применении комбинированного способа пробеливания потери сахарозы от ее разложения при уваривании утфелей меньше примерно на 0,01%. Это дает возможность заводу производственной мощности 3 тыс. т свеклы дополнительно получить за сутки примерно 0,3 т сахара.
Известны различные пути сокращения длительности уваривания утфелей (применение современных методов уваривания, перемешивание, использование химических реагентов и т. д.).
В практике сахарного производства довольно распространены методы уваривания утфелей на кристаллической основе.
Одним из таких методов является уваривание утфеля II кристаллизации на готовой кристаллической основе, приготовленной из желтого сахара утфеля III кристаллизации. При таком способе длительность уваривания утфеля II кристаллизации сокращается примерно в 2 раза и вследствие этого неучтенные потери сахара сокращаются на 0,02 % к массе свеклы.
Известен также способ уваривания утфеля III кристаллизации на кристаллической основе, в качестве которой используется часть утфеля II кристаллизации.
При уваривании утфеля III кристаллизации таким способом длительность его уваривания сокращается на 1...1,5 ч, и за счет этого неучтенные потери сахара снижаются на 0,05 % к массе свеклы.
Здесь следует иметь в виду, что основное назначение этих способов состоит в улучшении гранулометрического состава сахара, особенно утфеля последней кристаллизации, что важно как для снижения содержания сахара в мелассе, так и улучшения качества желтого сахара.
Интенсифицировать процесс уваривания утфелей можно путем применения поверхностно-активных веществ (ПАВ).
В отечественной сахарной промышленности для этих целей используются ацетилированные моноглицериды дистиллированные (АМГД). Применение АМГД в период переработки свеклы с низкими технологическими качествами дает возможность сократить длительность уваривания утфелей последней ступени кристаллизации на 15...20%.
Одним из факторов, влияющих на термохимическое разложение сахарозы, является температура. При понижении последней снижается величина константы скорости разложения сахарозы, а тем самым и потери сахара.
ВНИИСПом разработан режим уваривания утфелей, при котором температура процесса на 10...15°С ниже, чем обычно применяемая на свеклосахарных заводах. Разработчики этого способа указывают, что, например, с понижением температуры уваривания утфеля III кристаллизации с 76,0 до 62,5°С константа скорости распада сахарозы уменьшается в 2,5 раза, а потери сахарозы от разложения - в 2,6 раза.
В настоящее время все более широкое распространение находит уваривание утфелей в вакуум-аппаратах, оборудованных перемешивающими устройствами. Экспериментально доказано, что длительность уваривания утфеля в вакуум-аппарате с механическим циркулятором сокращается примерно на 15%.
Сопоставляя различные способы интенсификации процесса уваривания утфелей, следует иметь в виду, что, наряду с решением комплекса задач, каждый из них способствует снижению потерь сахара от химического разложения сахарозы.
Непосредственное определение потерь сахарозы от ее термохимического разложения при уваривании утфелей затруднено из-за отсутствия надежных экспрессных методов анализа малых количеств сахарозы. Косвенный метод их определения по количеству отдельных групп красящих веществ является продолжительным.
Один из наиболее точных методов определения малых количеств сахарозы - изотопный, позволяющий определять ее содержание, равное 0,01%.
При уваривании утфелей термохимическое разложение сахарозы протекает в концентрированных сахарсодержащих растворах. Известно, что с повышением концентрации сухих веществ в растворе скорость разложения сахарозы снижается. Поэтому при определении разложения сахарозы в концентрированных сахарсодержащих растворах необходимо учитывать также и влияние концентрации сухих веществ.
Данные о разложении сахарозы, полученные изотопным методом в концентрированных сахарсодержащих растворах, приведены на рис. 28.
Из характера кривых этого рисунка следует, что для сахарсодержащих растворов с концентрацией сухих веществ 65...75%, величина минимума разложения сахарозы находится при значениях рН несколько больших, чем величина минимума для разбавленных растворов (соков).
Данные разложения сахарозы при нагревании с концентрацией сухих веществ 65...70% при температуре 65...85°С и рН20 5,5...9,0, полученные с помощью этого метода, были обработаны на ЭВМ. В результате такой обработки было получено уравнение, позволяющее определять величину разложения сахарозы в концентрированных сахарсодержащих растворах в зависимости от температуры и величины рН:
где Q - количество разложившейся сахарозы, мг/(кг•мин); t - температура, °С.
Это уравнение позволяет рассчитать величины разложения сахарозы (мг/(кг•мин)) при различных значениях рН и температурах уваривания утфелей.
Суммарная же величина этих потерь в продуктовом отделении зависит главным образом от величины разложения сахарозы при уваривании утфеля последней кристаллизации, которая, в свою очередь, в значительной степени зависит от величины рН увариваемого утфеля. Так, например, если при уваривании утфеля последней кристаллизации при 75°С и рН20, равной 6,5, эта величина равна 0,018%, то при рН20 6,0 она уже составляет 0,026%, а при 5,5 - 0,088% к массе свеклы.
Анализ полученных данных показывает, что величина рН20 утфеля последней кристаллизации не должна быть ниже 6,5, так как в противном случае резко возрастают потери сахарозы в результате ее термохимического разложения.
Тщательный контроль за величиной рН продуктов в продуктовом отделении способствует снижению потерь сахарозы от ее термохимического разложения при уваривании утфелей, особенно последней кристаллизации.
Снижения потерь сахарозы от ее термического разложения в продуктовом отделении можно достичь за счет уменьшения количества увариваемых утфелей или за счет интенсификации процесса уваривания.
Одним из реальных путей уменьшения количества утфелей является снижение расхода воды на пробеливание. Значительного снижения расхода воды на пробеливание и за счет этого уменьшения растворения кристаллов сахара, как известно, можно достичь путем применения комбинированной промывки сахара: сначала насыщенным сахарным раствором, а затем уменьшенным количеством воды. В качестве сахарного раствора может быть использован сироп, оттеки утфеля I кристаллизации, клеровка желтого сахара II.
ВНИИСПом рекомендуется схема пробеливания сахара утфеля I вначале разбавленным до 70...74% СВ и нагретым до 86...80°С вторым оттеком утфеля I, а затем горячей водой. При применении такого способа расход воды на пробеливание снижается примерно в два раза.
За счет уменьшения количества воды на пробеливание увеличивается выход кристаллов сахара, снижается количество второго оттека, что, в свою очередь, приводит к уменьшению количества утфелей I и II кристаллизации (табл. 46).
Из приведенных данных табл. 46 видно, что в случае применения комбинированного способа пробеливания количество увариваемых утфелей в этом случае на 13,37 кг меньше и соответственно меньшее количество сахарозы подвергается термическому разложению.
Величину потерь сахарозы при уваривании утфелей за счет термического ее разложения определяли, исходя из количества сахара в утфелях, константы скорости разложения сахарозы и параметров уваривания утфелей.
Анализ полученных данных (табл. 47) показывает, что при применении комбинированного способа пробеливания потери сахарозы от ее разложения при уваривании утфелей меньше примерно на 0,01%. Это дает возможность заводу производственной мощности 3 тыс. т свеклы дополнительно получить за сутки примерно 0,3 т сахара.
Известны различные пути сокращения длительности уваривания утфелей (применение современных методов уваривания, перемешивание, использование химических реагентов и т. д.).
В практике сахарного производства довольно распространены методы уваривания утфелей на кристаллической основе.
Одним из таких методов является уваривание утфеля II кристаллизации на готовой кристаллической основе, приготовленной из желтого сахара утфеля III кристаллизации. При таком способе длительность уваривания утфеля II кристаллизации сокращается примерно в 2 раза и вследствие этого неучтенные потери сахара сокращаются на 0,02 % к массе свеклы.
Известен также способ уваривания утфеля III кристаллизации на кристаллической основе, в качестве которой используется часть утфеля II кристаллизации.
При уваривании утфеля III кристаллизации таким способом длительность его уваривания сокращается на 1...1,5 ч, и за счет этого неучтенные потери сахара снижаются на 0,05 % к массе свеклы.
Здесь следует иметь в виду, что основное назначение этих способов состоит в улучшении гранулометрического состава сахара, особенно утфеля последней кристаллизации, что важно как для снижения содержания сахара в мелассе, так и улучшения качества желтого сахара.
Интенсифицировать процесс уваривания утфелей можно путем применения поверхностно-активных веществ (ПАВ).
В отечественной сахарной промышленности для этих целей используются ацетилированные моноглицериды дистиллированные (АМГД). Применение АМГД в период переработки свеклы с низкими технологическими качествами дает возможность сократить длительность уваривания утфелей последней ступени кристаллизации на 15...20%.
Одним из факторов, влияющих на термохимическое разложение сахарозы, является температура. При понижении последней снижается величина константы скорости разложения сахарозы, а тем самым и потери сахара.
ВНИИСПом разработан режим уваривания утфелей, при котором температура процесса на 10...15°С ниже, чем обычно применяемая на свеклосахарных заводах. Разработчики этого способа указывают, что, например, с понижением температуры уваривания утфеля III кристаллизации с 76,0 до 62,5°С константа скорости распада сахарозы уменьшается в 2,5 раза, а потери сахарозы от разложения - в 2,6 раза.
В настоящее время все более широкое распространение находит уваривание утфелей в вакуум-аппаратах, оборудованных перемешивающими устройствами. Экспериментально доказано, что длительность уваривания утфеля в вакуум-аппарате с механическим циркулятором сокращается примерно на 15%.
Сопоставляя различные способы интенсификации процесса уваривания утфелей, следует иметь в виду, что, наряду с решением комплекса задач, каждый из них способствует снижению потерь сахара от химического разложения сахарозы.