Уваривание утфеля I
25-04-2017, 17:39
Процесс уваривания утфеля I ведется периодически и состоит из нескольких стадий.
Сгущение до «пробы». Так называется первоначальное выпаривание воды из сиропа, пока не получится пересыщенный раствор, в котором уже можно «завести» кристалл — образовать достаточное количество центров кристаллизации. Это первоначальное сгущение следует вести при максимальном разрежении (62—64 см рт. ст.); таким образом, мы имеем низкую температуру кипения 68—70° С, что предотвращает разложение сахара и в то же время ускоряет выпаривание, так как получается максимальная разность температур между греющим паром и кипящим сиропом.
Раньше принято было вести первоначальное сгущение и заводку кристалла при пониженном разрежении и, следовательно, при повышенной температуре (около 90° С), так как существовало необоснованное, предвзятое мнение, будто бы при более низкой температуре получается менее «резкий» кристалл. Повышение температуры внутри аппарата снижало полезную разность температур греющего пара и кипящей жидкости и замедляло теплопередачу.
Для сгущения до пробы в аппарат берут такое количество сиропа, чтобы им полностью была покрыта вся поверхность нагрева. Таким образом, включается в работу сразу вся поверхность нагрева, что весьма ускоряет уваривание утфеля.
По мере сгущения сиропа температура его при том же разрежении повышается, так как более концентрированные растворы кипят при более высокой температуре. Таким образом, к моменту образования кристалла устанавливается температура 74—77° С.'
Образование кристалла. Момент образования кристалла — достаточную степень пересыщения — определяют или на глаз по скорости движения и величине пузырьков пара на зрительных стеклах, по пробе «на волос», по виду струи сиропа, стекающей с пробного крана, или по виду брызг, стекающих по зрительным стеклам, или по показаниям особых приборов (кондуктометров). Определение момента, когда следует приступать к образованию («заводке») кристаллов, является весьма ответственным. Поэтому на признаках наступления момента заводки кристаллов («пробы») необходимо остановиться подробнее.
Вначале жидкий еще сироп кипит энергично, и шарообразные пузырьки пара быстро двигаются вверх мимо зрительных стекол аппарата, легко поднимаясь в жидком подвижном сиропе. По мере сгущения сиропа вязкость его повышается, теплопередача и кипение замедляются, мимо зрительных стекол лишь медленно движутся продолговатые пузыри пара.
На зрительные стекла, расположенные выше уровня кипящего сиропа, вначале попадают брызги жидкого сиропа, которые быстро стекают вниз, оставляя на стекле малозаметный след. Когда же сироп сгущен «до пробы», т. е. перед заводкой кристаллов, капли сиропа медленно стекают по зрительным стеклам, оставляя на них большой след.
Проба «на волос» состоит в том, что берут каплю сиропа между сухими пальцами (большим и указательным), затем пальцы раздвигают; при этом между пальцами образуется нить (волос) сиропа. Пока сироп еще жидкий, образуется лишь короткая нить, которая при увеличении расстояния между пальцами рвется. При сгущении сиропа получается более длинная нить. Если сгущение, достаточное для заводки кристаллов, то нить сиропа (волос) не рвется и при большом расстоянии между пальцами.
Затравка. Затравку в виде сахарной пудры вносят в количестве около 30—40 г через пробный кран. Как уже выше было сказано, кроме заданных с пудрой кристаллов, образуется много новых центров кристаллизации. При большом количестве пудры кристаллы получаются более ровные и заводятся быстрее. Большое значение имеет степень пересыщения раствора в момент образования кристалла. Нормально пересыщение должно быть около 1,25 (лабильная зона) для утфеля I кристаллизации (или концентрация 82—8.4% СВ). При увеличении пересыщения центры кристаллизации появляются слишком быстро и в чрезмерном количестве. Если пересыщение очень небольшое, то, наоборот, период образования кристаллов чрезмерно затягивается. Нормально достаточное количество кристаллов должно появиться через 2—5 мин с момента внесения пудры в аппарат.
Внеся пудру, аппаратчик берет пробы через каждые 0,5—1 мин и ждет, когда появится достаточное количество кристаллов, что определяется обычно на глаз. Между тем это очень важный момент; если кристаллов будет заведено мало, то получится крупный сахар, если много — мелкий сахар. Пробы следовало бы всегда рассматривать в лупу.
Крупным считается сахар, содержащий в 1 г меньше 2000 кристаллов, и мелким — содержащий более 5000 кристаллов. В настоящее время принято варить сахар только мелкий или с кристаллами размером менее среднего, так как с этим связан темп уваривания. При высоких темпах уваривания сахар не успевает выкристаллизовываться, если кристаллы крупны и имеют, следовательно, малую суммарную поверхность, растет пересыщение и образуется кристаллическая «мука», так как появляется много новых мелких кристаллов.
Образование необходимого количества центров кристаллизации — ответственная задача, требующая от варщика большого внимания, надлежащей квалификации и опытности. Поэтому, чтобы упростить работу, предлагают (особенно для утфеля II продукта) совсем не стремиться к образованию новых центров кристаллизации, а вносить их полностью готовыми в виде пудры, увеличивая количество ее, например до 500 г. Сахарную пудру следует добавлять при малых пересыщениях раствора (1,05—1,10).
Как только появилось достаточное количество кристаллов, необходимо немедленно и быстро прекратить дальнейшее образование новых кристаллов. Для этого открывают наборный вентиль и понижают степень пересыщения, быстро подкачивая сироп. При коэффициенте пересыщения ниже 1,10—1,05 новых кристаллов уже не появляется, а растут лишь образовавшиеся ранее (метастабильная зона).
Для надлежащего снижения пересыщения делают с небольшими промежутками одну за другой две-три подкачки, которые называются иногда закрепительными, так как во время этих подкачек образовавшиеся кристаллы быстро растут, закрепляются.
После этих подкачек пересыщение должно быть снижено приблизительно до 1,1—1,05. Если сделать слишком большие подкачки, легко можно понизить пересыщение ниже 1,0, следовательно, растворить образовавшиеся уже кристаллы и испортить, таким образом, начатое уваривание (придется вновь заводить кристалл).
Наращивание кристалла. В этот период варки задачей является выращивание заведенных кристаллов без образования новых. Поэтому пересыщение сиропа путем своевременных подкачек поддерживают в пределах 1,05—1,10, что предотвращает образование новых кристаллов и растворение уже образованных.
Раньше вели варку на редких периодических подкачках, при которых коэффициент пересыщения и густота массы псе время колебались, перед каждой новой подкачкой имели довольно густую и вязкую массу, что замедляло теплопередачу и удлиняло уваривание. Более рациональная варка на более частых подкачках или даже на непрерывной подкачке и притом на «слабой» пробе, т. е. при возможно более низких коэффициентах пересыщения. При этих условиях вязкость низка и варка чрезвычайно ускоряется.
Конечно, здесь имеется опасность растворить кристалл или замедлить его рост при неосторожном чрезмерном открытии сиропного вентиля. Поэтому при варке на непрерывной подкачке особенно важное значение приобретает контроль концентрации увариваемой массы при помощи особых приборов (кондуктометр).
По мере постепенного выкристаллизовывания сахара Ч межкристального сиропа становится все ниже и ниже.
При повышенной температуре сиропа он в разреженном пространстве вакуум-аппарата вскипает вследствие самоиспарения и пузырями образующегося пара быстро перемешивается с утфелем.
Когда в аппарате остается место лишь для оттеков, то подкачку сиропа прекращают и начинают подкачивать белый оттек. Белый оттек весь забирают в вакуум-аппарат I продукта.
Кроме белого оттека, после него тем же порядком иногда вводят в аппарат в конце варки зеленый оттек, причем количество его увеличивают в том случае, когда имеют чрезмерно высокую Ч оттека от I утфеля. Подкачиваемые оттеки предварительно нагревают паром через барботер до 90—95° С для растворения содержащихся в них кристаллов сахара. Сироп также должен быть нагрет на 3—5° выше температуры утфеля в аппарате.
Оттеки сравнительно мало ухудшают качество утфеля и получаемого сахара, так как в конце уваривания Ч межкристального сиропа приблизительно такая же, как и Ч подкачиваемых оттеков.
С этой точки зрения подкачивание оттеков в середине варки утфеля или подкачивание сиропа после оттеков, конечно, следует признать недопустимым.
Сгущение («отварка», «стягивание») утфеля. Задача здесь состоит в том, чтобы оставить лишь малое количество воды, довести утфель, следовательно, до максимальной концентрации — 92,0—92,5% СВ.
Очень полезно дать себе отчет, как отражается пониженная концентрация утфеля на Ч оттека. Пусть в момент спуска утфеля имеем температуру 75° С, СВ утфеля 92,0%, сахара в нем 82,8% Ч его 90,0% и коэффициент пересыщения межкристального оттека 1,10. Тогда в растворе придется на одну часть воды 3,477*1,10 = 3,825 части сахара (здесь 3,477 — растворимость сахара при температуре 75°С в одной части воды). В 100 кг утфеля мы имеем воды: 100 — 92,0 = 8,0 кг. На те же 100 кг утфеля в оттеке будет содержаться:
и, следовательно, Ч оттека будет
Если тот же утфель с Ч = 90,0% будет сгущен лишь до СВ 91,0%, то подобным же расчетом мы найдем Ч оттека уже не 76,9%, а 79,1%. Таким образом, 1% лишней воды в утфеле повысил Ч оттека на 2,2. В то же время и чрезмерное сгущение утфеля выше чем до 92,5% СВ не рекомендуется, так как это требует излишней затраты времени (выпаривание воды из густой утфельной массы идет чрезвычайно медленно), и, кроме того, приводит к замедлению фуговки. Поэтому окончательно утфель сгущают до 92—92,5% СВ вместо практиковавшегося ранее сгущения до 93% СВ.
Спуск и пропарка. При спуске утфеля с температурой, например, 80° С в холодную мешалку температура его быстро падает на 5—6°, что соответствует повышению коэффициента пересыщения почти на 0,1. Поэтому имеется опасность появления «муки». Во избежание этого рекомендуется утфель при спуске опрыскивать водой, нагретой до 75° С, рассчитывая количество добавляемой воды (около 0,5% к массе утфеля) так, чтобы получить коэффициент пересыщения оттека, близким к 1,00.
Утфель, спущенный в мешалку, немедленно направляют в центрифуги для пробелки, не давая ему далее охлаждаться и кристаллизоваться.
Все эти меры, конечно, повышают несколько Ч зеленого оттека, но зато в центрифугу поступает горячий, более подвижный утфель, не содержащий «муки», что резко улучшает условия пробелки и ускоряет ее почти в 2 раза.
Сгущение до «пробы». Так называется первоначальное выпаривание воды из сиропа, пока не получится пересыщенный раствор, в котором уже можно «завести» кристалл — образовать достаточное количество центров кристаллизации. Это первоначальное сгущение следует вести при максимальном разрежении (62—64 см рт. ст.); таким образом, мы имеем низкую температуру кипения 68—70° С, что предотвращает разложение сахара и в то же время ускоряет выпаривание, так как получается максимальная разность температур между греющим паром и кипящим сиропом.
Раньше принято было вести первоначальное сгущение и заводку кристалла при пониженном разрежении и, следовательно, при повышенной температуре (около 90° С), так как существовало необоснованное, предвзятое мнение, будто бы при более низкой температуре получается менее «резкий» кристалл. Повышение температуры внутри аппарата снижало полезную разность температур греющего пара и кипящей жидкости и замедляло теплопередачу.
Для сгущения до пробы в аппарат берут такое количество сиропа, чтобы им полностью была покрыта вся поверхность нагрева. Таким образом, включается в работу сразу вся поверхность нагрева, что весьма ускоряет уваривание утфеля.
По мере сгущения сиропа температура его при том же разрежении повышается, так как более концентрированные растворы кипят при более высокой температуре. Таким образом, к моменту образования кристалла устанавливается температура 74—77° С.'
Образование кристалла. Момент образования кристалла — достаточную степень пересыщения — определяют или на глаз по скорости движения и величине пузырьков пара на зрительных стеклах, по пробе «на волос», по виду струи сиропа, стекающей с пробного крана, или по виду брызг, стекающих по зрительным стеклам, или по показаниям особых приборов (кондуктометров). Определение момента, когда следует приступать к образованию («заводке») кристаллов, является весьма ответственным. Поэтому на признаках наступления момента заводки кристаллов («пробы») необходимо остановиться подробнее.
Вначале жидкий еще сироп кипит энергично, и шарообразные пузырьки пара быстро двигаются вверх мимо зрительных стекол аппарата, легко поднимаясь в жидком подвижном сиропе. По мере сгущения сиропа вязкость его повышается, теплопередача и кипение замедляются, мимо зрительных стекол лишь медленно движутся продолговатые пузыри пара.
На зрительные стекла, расположенные выше уровня кипящего сиропа, вначале попадают брызги жидкого сиропа, которые быстро стекают вниз, оставляя на стекле малозаметный след. Когда же сироп сгущен «до пробы», т. е. перед заводкой кристаллов, капли сиропа медленно стекают по зрительным стеклам, оставляя на них большой след.
Проба «на волос» состоит в том, что берут каплю сиропа между сухими пальцами (большим и указательным), затем пальцы раздвигают; при этом между пальцами образуется нить (волос) сиропа. Пока сироп еще жидкий, образуется лишь короткая нить, которая при увеличении расстояния между пальцами рвется. При сгущении сиропа получается более длинная нить. Если сгущение, достаточное для заводки кристаллов, то нить сиропа (волос) не рвется и при большом расстоянии между пальцами.
Затравка. Затравку в виде сахарной пудры вносят в количестве около 30—40 г через пробный кран. Как уже выше было сказано, кроме заданных с пудрой кристаллов, образуется много новых центров кристаллизации. При большом количестве пудры кристаллы получаются более ровные и заводятся быстрее. Большое значение имеет степень пересыщения раствора в момент образования кристалла. Нормально пересыщение должно быть около 1,25 (лабильная зона) для утфеля I кристаллизации (или концентрация 82—8.4% СВ). При увеличении пересыщения центры кристаллизации появляются слишком быстро и в чрезмерном количестве. Если пересыщение очень небольшое, то, наоборот, период образования кристаллов чрезмерно затягивается. Нормально достаточное количество кристаллов должно появиться через 2—5 мин с момента внесения пудры в аппарат.
Внеся пудру, аппаратчик берет пробы через каждые 0,5—1 мин и ждет, когда появится достаточное количество кристаллов, что определяется обычно на глаз. Между тем это очень важный момент; если кристаллов будет заведено мало, то получится крупный сахар, если много — мелкий сахар. Пробы следовало бы всегда рассматривать в лупу.
Крупным считается сахар, содержащий в 1 г меньше 2000 кристаллов, и мелким — содержащий более 5000 кристаллов. В настоящее время принято варить сахар только мелкий или с кристаллами размером менее среднего, так как с этим связан темп уваривания. При высоких темпах уваривания сахар не успевает выкристаллизовываться, если кристаллы крупны и имеют, следовательно, малую суммарную поверхность, растет пересыщение и образуется кристаллическая «мука», так как появляется много новых мелких кристаллов.
Образование необходимого количества центров кристаллизации — ответственная задача, требующая от варщика большого внимания, надлежащей квалификации и опытности. Поэтому, чтобы упростить работу, предлагают (особенно для утфеля II продукта) совсем не стремиться к образованию новых центров кристаллизации, а вносить их полностью готовыми в виде пудры, увеличивая количество ее, например до 500 г. Сахарную пудру следует добавлять при малых пересыщениях раствора (1,05—1,10).
Как только появилось достаточное количество кристаллов, необходимо немедленно и быстро прекратить дальнейшее образование новых кристаллов. Для этого открывают наборный вентиль и понижают степень пересыщения, быстро подкачивая сироп. При коэффициенте пересыщения ниже 1,10—1,05 новых кристаллов уже не появляется, а растут лишь образовавшиеся ранее (метастабильная зона).
Для надлежащего снижения пересыщения делают с небольшими промежутками одну за другой две-три подкачки, которые называются иногда закрепительными, так как во время этих подкачек образовавшиеся кристаллы быстро растут, закрепляются.
После этих подкачек пересыщение должно быть снижено приблизительно до 1,1—1,05. Если сделать слишком большие подкачки, легко можно понизить пересыщение ниже 1,0, следовательно, растворить образовавшиеся уже кристаллы и испортить, таким образом, начатое уваривание (придется вновь заводить кристалл).
Наращивание кристалла. В этот период варки задачей является выращивание заведенных кристаллов без образования новых. Поэтому пересыщение сиропа путем своевременных подкачек поддерживают в пределах 1,05—1,10, что предотвращает образование новых кристаллов и растворение уже образованных.
Раньше вели варку на редких периодических подкачках, при которых коэффициент пересыщения и густота массы псе время колебались, перед каждой новой подкачкой имели довольно густую и вязкую массу, что замедляло теплопередачу и удлиняло уваривание. Более рациональная варка на более частых подкачках или даже на непрерывной подкачке и притом на «слабой» пробе, т. е. при возможно более низких коэффициентах пересыщения. При этих условиях вязкость низка и варка чрезвычайно ускоряется.
Конечно, здесь имеется опасность растворить кристалл или замедлить его рост при неосторожном чрезмерном открытии сиропного вентиля. Поэтому при варке на непрерывной подкачке особенно важное значение приобретает контроль концентрации увариваемой массы при помощи особых приборов (кондуктометр).
По мере постепенного выкристаллизовывания сахара Ч межкристального сиропа становится все ниже и ниже.
При повышенной температуре сиропа он в разреженном пространстве вакуум-аппарата вскипает вследствие самоиспарения и пузырями образующегося пара быстро перемешивается с утфелем.
Когда в аппарате остается место лишь для оттеков, то подкачку сиропа прекращают и начинают подкачивать белый оттек. Белый оттек весь забирают в вакуум-аппарат I продукта.
Кроме белого оттека, после него тем же порядком иногда вводят в аппарат в конце варки зеленый оттек, причем количество его увеличивают в том случае, когда имеют чрезмерно высокую Ч оттека от I утфеля. Подкачиваемые оттеки предварительно нагревают паром через барботер до 90—95° С для растворения содержащихся в них кристаллов сахара. Сироп также должен быть нагрет на 3—5° выше температуры утфеля в аппарате.
Оттеки сравнительно мало ухудшают качество утфеля и получаемого сахара, так как в конце уваривания Ч межкристального сиропа приблизительно такая же, как и Ч подкачиваемых оттеков.
С этой точки зрения подкачивание оттеков в середине варки утфеля или подкачивание сиропа после оттеков, конечно, следует признать недопустимым.
Сгущение («отварка», «стягивание») утфеля. Задача здесь состоит в том, чтобы оставить лишь малое количество воды, довести утфель, следовательно, до максимальной концентрации — 92,0—92,5% СВ.
Очень полезно дать себе отчет, как отражается пониженная концентрация утфеля на Ч оттека. Пусть в момент спуска утфеля имеем температуру 75° С, СВ утфеля 92,0%, сахара в нем 82,8% Ч его 90,0% и коэффициент пересыщения межкристального оттека 1,10. Тогда в растворе придется на одну часть воды 3,477*1,10 = 3,825 части сахара (здесь 3,477 — растворимость сахара при температуре 75°С в одной части воды). В 100 кг утфеля мы имеем воды: 100 — 92,0 = 8,0 кг. На те же 100 кг утфеля в оттеке будет содержаться:
и, следовательно, Ч оттека будет
30,6*100 /39,8 = 76,9%.
Если тот же утфель с Ч = 90,0% будет сгущен лишь до СВ 91,0%, то подобным же расчетом мы найдем Ч оттека уже не 76,9%, а 79,1%. Таким образом, 1% лишней воды в утфеле повысил Ч оттека на 2,2. В то же время и чрезмерное сгущение утфеля выше чем до 92,5% СВ не рекомендуется, так как это требует излишней затраты времени (выпаривание воды из густой утфельной массы идет чрезвычайно медленно), и, кроме того, приводит к замедлению фуговки. Поэтому окончательно утфель сгущают до 92—92,5% СВ вместо практиковавшегося ранее сгущения до 93% СВ.
Спуск и пропарка. При спуске утфеля с температурой, например, 80° С в холодную мешалку температура его быстро падает на 5—6°, что соответствует повышению коэффициента пересыщения почти на 0,1. Поэтому имеется опасность появления «муки». Во избежание этого рекомендуется утфель при спуске опрыскивать водой, нагретой до 75° С, рассчитывая количество добавляемой воды (около 0,5% к массе утфеля) так, чтобы получить коэффициент пересыщения оттека, близким к 1,00.
Утфель, спущенный в мешалку, немедленно направляют в центрифуги для пробелки, не давая ему далее охлаждаться и кристаллизоваться.
Все эти меры, конечно, повышают несколько Ч зеленого оттека, но зато в центрифугу поступает горячий, более подвижный утфель, не содержащий «муки», что резко улучшает условия пробелки и ускоряет ее почти в 2 раза.