Патент на изобретение №2255980

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА САХАРА

(57) Реферат:

Изобретение относится к сахарной промышленности. Способ предусматривает приготовление водного раствора, содержащего водорастворимый полимер в количестве 1-100 мг/л, электролит, обесцвечивающий реагент и антисептик, каждый из которых в количестве 1-50 мг/л, получают сахаросодержащий раствор из исходного сырья: свеклы, тростника, сахара-сырца. Приготовленный водный раствор используют на различных стадиях технологического процесса: в качестве экстрагента в диффузионных аппаратах, промывной жидкости, при имбибиции тростниковой массы и клеровочной жидкости, при приготовлении клеровок из сахара-сырца и желтых сахаров утфелей последних кристаллизаций. Изобретение обеспечивает проведение эффективной очистки сахаросодержащего раствора одновременно с экстракцией, промывкой и клеровкой и обеспечивает упрощение процесса при качестве готового продукта, отвечающем требованиям стандарта. 2 н. и 9 з.п. ф-лы.

Область техники

Изобретение относится к сахарной промышленности.

Предшествующий уровень техники

Известен способ производства сахара, предусматривающий получение сахаросодержащего раствора из исходного сырья: свекловичной стружки, сахара-сырца, его очистку от несахаров, введение флокулянта, сульфитацию, уваривание утфелей, количество которых определяется используемой продуктовой схемой, центрифугирование утфелей и вывод сахара утфеля первой кристаллизации в виде готового продукта.

При получении сахаросодержащего раствора в виде диффузионного сока в него вводят флокулянт в количестве 30-60 мг/л и затем проводят дефекацию до рН 10.0-11.0, сатурацию, фильтрацию и сульфитацию. После приготовления клеровок из сахара-сырца и утфелей последней кристаллизации с СВ 55-60% в них добавляют флокулянт в количестве 40-80 мг/л, нагревают и отстаивают, затем сульфитируют, фильтруют и направляют на уваривание утфеля. Из флокулянтов используют водорастворимые полимеры из ряда полианионитов, природные или синтетические полиамфолиты (RU 2161201 C1, 27.12.2002). Недостатком известного способа является многостадийность процесса очистки сахаросодержащего раствора, что усложняет в целом процесс производства и увеличивает материальные и энергетические затраты.

Ближайшим аналогом предложенного способа и его варианта является способ производства сахара, предусматривающий получение сахаросодержащего раствора из свекловичной стружки, сахарного тростника, сахара-сырца и желтых сахаров утфелей последней кристаллизации, очистку раствора, сгущение до сиропа, фильтрацию, уваривание утфелей, их центрифугирование и вывод сахара утфеля первой кристаллизации в виде готового продукта. При получении диффузионного сока из ошпаренной свекловичной стружки путем экстракции в качестве экстрагента используют свежую питающую воду, которая представляет собой сульфитированные конденсата вторичных паров выпарной установки, или барометрическую воду, или очищенную жомопрессовую воду. Экстрагент имеет рН 5.5-6.5, процесс проводят при температуре 67-70°С и введении антисептика – например, формалина. Диффузионный сок подают на отделение пульпы, нагревают и проводят очистку путем преддефекации, дефекации, сатурации, фильтрации и сульфитации. Сок из сахарного тростника получают на тандеме, содержащем дробилки, мельницы, а также диффузионную установку, в процессе имбибиции и экстракции с использованием промывной воды и экстрагента, в качестве которого используют воду из последних мельниц после осветления. Полученный тростниковый сок очищают путем дефекации до рН 9.5, нагревают до кипения и отстаивают при добавлении в отстойник извести до рН 9.0-9.5, фосфорной кислоты или растворимых фосфатов. Затем осветленный тростниковый сок сгущают и сироп направляют на уваривание утфеля. При получении сахаросодержащего раствора из сахара-сырца готовят клеровку с СВ 53-56%, причем в качестве клерующей жидкости используют промои с температурой 85°С. Клеровку направляют на дефекацию, сатурацию, затем нагревают, фильтруют, сульфитируют, фильтруют и уваривают утфель. Утфель последней кристаллизации кристаллизуют в утфелемешалке-кристаллизаторе и затем центрифугируют. Из желтого сахара готовят клеровку, которую подают на уваривание утфеля первой кристаллизации в вакуум-аппараты (А.Р.Сапронов. Технология сахарного производства. М.: Колос, 1998, с.78-393).

Недостаток известного способа заключается в сложности технологического процесса как при производстве сахара из свеклы, тростника, так и из сахара-сырца и, в частности, в наличии многостадийной и сложной очистки сахаросодержащих растворов.

Раскрытие изобретения

Технический результат изобретения заключается в упрощении способа производства сахара при обеспечении качества готового продукта, отвечающего стандарту.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе производства сахара (вариант), предусматривающем получение сахаросодержащего раствора из исходного сырья, очистку, сгущение до сиропа, фильтрацию, уваривание утфелей, их центрифугирование и вывод сахара в виде готового продукта, перед получением сахаросодержащего раствора готовят водный раствор, содержащий водорастворимый полимер в количестве 1-100 мг/л, электролит, обесцвечивающий реагент и антисептик, каждый из которых берут в количестве 1-50 мг/л. При получении сахаросодержащего раствора из свеклы или тростника указанный раствор используют в качестве экстрагента в процессе экстракции и промывной воды в процессе имбибиции тростника, очистку сока проводят одновременно с указанными процессами. При проведении экстракции через сок пропускают углекислый газ. При получении сахаросодержащего раствора в виде сиропа-клеровки с СВ 5-60% из сахара-сырца и желтого сахара последнего продукта приготовленный водный раствор с указанными компонентами используют в качестве клерующей жидкости и в процессе растворения сахара одновременно проводят очистку клеровки от несахаров.

Перед фильтрацией в сироп для очистки следует добавлять водный раствор, содержащий поли-N-виниламид в количестве 10 мг/л, Na₃PO₄ – 5 мг/л, перекись водорода – 5 мг/л и хлорную известь – 5 мг/л.

Из водорастворимых полимеров целесообразно использовать полианиониты, поликатиониты и полиамфолиты природного или синтетического происхождения, включая желатину, агар-агар, поливиниламин, полиалиламин, поли-N-виниламиды, полидиметилдиалиламмоний галогениды, полиакриловую и полиметакриловую кислоты, а также высокомолекулярные соединения из мономеров, соответствующих вышеперечисленным полимерам в виде сополимеров. В качестве щелочного агента могут быть использованы: КОН, NaOH, Nа₂СО₃, Na₂SiO₃, Cu(OH)₂, Ba(OH)₂ и др. В качестве осветлителей раздельно или в смеси могут быть использованы: SO₂, Н₂О₂, О₃, КСlO_з, Са(ОН)Сl, Na₂SO₃, Na₂SO₄, P₂O₅, НСООН, СН₃СООН и др. В качестве антисептиков могут быть использованы озон, различные фенолы, формамин, а также перекись водорода, другие органические и неорганические перекиси и гидроперекиси самостоятельно или в смеси.

Варианты осуществления изобретения

Способ осуществляют следующим образом.

Готовят водный раствор, содержащий водорастворимый полимер в количестве 1-100 мг/л, электролит, обесцвечивающий реагент и антисептик, каждый из которых в количестве 1-50 мг/л. Из водорастворимых полимеров целесообразно использовать полианиониты, поликатиониты и полиамфолиты природного или синтетического происхождения, включая желатину, агар-агар, поливиниламин, полиалиламин, поли-N-виниламиды, полидиметилдиалиламмоний галогениды, полиакриловую и полиметакриловую кислоты, а также высокомолекулярные соединения из мономеров, соответствующих вышеперечисленным полимерам в виде сополимеров. В качестве щелочного агента могут быть использованы: КОН, NaOH, Na₂CO₃, Na₂SiO₃, Cu(OH)₂, Ba(OH)₂ и др. В качестве осветлителей раздельно или в смеси могут быть использованы: SO₂, H₂O₂, О₃, КСlO₃, Са(ОН)Сl, Na₂SO₃, Na₂SO₄, P₂O₅, НСООН, СН₃СООН и др. В качестве антисептиков могут быть использованы озон, различные фенолы, формамин, а также перекись водорода, другие органические и неорганические перекиси и гидроперекиси самостоятельно или в смеси.

При получении сахаросодержащего раствора вымытую сахарную свеклу измельчают в стружку, ошпаривают и подают в диффузионный аппарат для экстракции и получения диффузионного сока. В качестве экстрагента (питающей воды) используют описанный выше водный раствор, содержащий комплекс веществ. Процесс экстракции проводят одновременно с очисткой сока при температуре 60-75°С и рН среды 8.0-8.5 в течение 80-90 минут. Для поддержания рН в диффузионный аппарат подают СO₂. Для приготовления водного раствора используют барометрическую воду, аммиачный конденсат после удаления аммиака и очищенную жомопрессовую воду. Диффузионный сок и стружка соответствуют требованиям по качеству, стерильности и цветности. Сок не содержит коллоидов, белков, пектиновых примесей, органических кислот и аминокислот, образующих со щелочью нерастворимые соли. Диффузионный сок, отбираемый из аппарата в количестве 110-120% от объема перерабатываемой свеклы, фильтруют, сгущают на вакуум-выпарной установке до сиропа с СВ 55-60%, фильтруют и направляют в вакуум-аппарат для варки утфеля первой кристаллизации. Перед фильтрацией в сироп в зависимости от его качественных показателей добавляют водный раствор, содержащий поли-N-виниламид в количестве 10 мг/л, тринатрийфосфат – 5 мг/л, перекись водорода – 5 мг/л и хлорную известь – 5 мг/л. Это обеспечивает дополнительную очистку и дезинфекцию.

Сваренный утфель первой кристаллизации центрифугируют, белый сахар сушат и выводят готовый продукт из продуктового отделения. В зависимости от выбранной схемы осуществляют уваривание двух или трех утфелей. Полученные желтые сахара последних кристаллизаций и оттеки направляют на перекристаллизацию согласно технологическому процессу.

Жом, выгруженный из диффузионного аппарата, прессуют и используют, например, в качестве корма, а жомопрессовую воду подвергают очистке и используют для приготовления водного раствора, описанного выше.

При получении сахаросодержащего раствора из тростника на тандеме в процессе имбибиции и экстракции сока из тростниковой массы в диффузионном аппарате при включении его в тандем в качестве промывной воды и экстрагента используют водный раствор, имеющий состав, описанный выше. Это позволяет провести очистку сока и в процессе отстаивания нагретого до кипения сока удалить белковые, коллоидные, органические и другие несахара. Сгущенную суспензию из отстойника фильтруют, фильтрат и декантат смешивают, сгущают до сиропа. Последний сульфитируют, фильтруют и направляют на уваривание утфеля первой кристаллизации. Осуществляют уваривание утфелей согласно схеме кристаллизации, используемой для тростникового производства. При центрифугировании утфеля первой кристаллизации получают белый сахар, который сушат и выводят из производства как готовый продукт.

При производстве сахара из сахара-сырца готовят из него и желтых сахаров утфелей последних кристаллизаций клеровку с содержанием сухих веществ 55-60% в клеровочной мешалке, при этом в качестве клеровочной жидкости используют нагретый до 85-95°С водный раствор, содержащий водорастворимый полимер в количестве 1-100 мг/л, электролит, обесцвечивающий реагент и антисептик, каждый из которых в количестве 1-50 мг/л. Используемый водный раствор обеспечивает не только растворение, но и очистку клеровки. Затем клеровку фильтруют и уваривают утфель первой кристаллизации с содержанием сухих веществ 93-96%. Утфель центрифугируют и отделенный сахар после промывки сушат. Готовый сахар-песок направляют на хранение. Уваривание утфелей проводят по двухпродуктовой, трехпродуктовой или четырехпродуктовой схеме, предусматривающей перекристаллизацию желтых сахаров и оттеков.

Аналогично предлагается перерабатывать смеси зеленой и белой паток, полученных при производстве сахара из сахарной свеклы, с той только разницей, что вывод мелассы осуществляют через цикл, что уменьшает выход последней и увеличивает выход целевого продукта.

Пример 1. Сахарную свеклу очищают, моют, измельчают в стружку, ошпаривают и подают в диффузионный аппарат. Водный раствор, нагретый до 72°С, содержащий водорастворимый полимер – полидиметилдиалиламмоний хлорид в количестве 25 мг/л, электролит – оксид кальция в количестве 35 мг/л, обесцвечивающий реагент – озон в количестве 10 мг/л, антисептик – например, формалин в количестве 10 мг/л, вводят в аппарат в качестве экстрагента. Диффузионный сок отбирают в количестве 120% от объема перерабатываемой свеклы. В процессе экстракции в течение 90 минут в аппарат подают углекислый газ для поддержания рН среды на уровне 8.5-8.8. По окончании процесса диффузии жом прессуют до содержания сухих веществ 26%. Жомопрессовую воду после очистки используют для приготовления водного раствора, описанного выше. Жом имеет белый цвет и достаточно хорошие кормовые свойства, поскольку в нем содержатся осажденные коллоиды, белки, кальциевые соли органических кислот, пектины. Очищенный диффузионный сок содержит СВ – 17%, Дб – 88%, эффект очистки – 50%. Сок фильтруют, сгущают до сиропа с СВ – 60% и подают на уваривание утфеля первой кристаллизации в смеси с клеровкой желтого сахара и оттеками. Утфель с СВ 96% центрифугируют, кристаллы сахара промывают и сушат. Полученный сахар соответствует требованиям ГОСТ 21-78.

Пример 2. Очищенные стебли тростника измельчают, взвешивают, подают на мельницы и проводят имбибицию. Отжатую багассу загружают в диффузионный аппарат для экстракции. В качестве экстрагента используют водный раствор, содержащий модифицированный полиакриламид в количестве 5 мг/л, гидроксид кальция – 10 мг/л, перекись водорода – 5 мг/л и хлорную известь – 5 мг/л, экстракцию проводят в течение 90 минут при температуре 60°С. Сок в количестве 115% от массы перерабатываемого тростника фильтруют. Сок, содержащий СВ – 16%, Сх – 12%, имеющий рН 8.2, цветность 18 у.е., нагревают до кипения, отстаивают. Сгущенную суспензию фильтруют, фильтрат смешивают с декантатом. Сок после смешения имеет следующие показатели: СВ – 14%, Сх – 12.4%, Дб – 89%, рН 8.2. Сок сгущают до сиропа, который сульфитируют до рН 7.2 и фильтруют. Сироп и клеровку желтого сахара утфеля первой кристаллизации направляют на уваривание утфеля первой кристаллизации с СВ 93%. Утфель из вакуум-аппарата выгружают в утфелемешалку, раскачивают с нагретой до 75°С водой и центрифугируют. Кристаллы промывают горячей водой, сушат и готовый продукт сахар-песок направляют на дальнейшие технологические операции. Сахар имеет Дб – 99.8%, влажность – 0.12%, содержание редуцирующих веществ на 100 г сухих веществ – 0.05% и золы не более 0.03%, утфели последних кристаллизаций уваривают, кристаллизуют и центрифугируют в соответствии с технологией продуктового отделения завода.

Пример 3. Сахар-сырец, имеющий СВ – 96.5%, Дб – 98%, подают в клеровочную мешалку, заполненную нагретым до 90°С водным раствором, содержащим полидиметилдиалиламмоний хлорид в количестве 20 мг/л, фосфорную кислоту – 100 мг/л, оксид кальция – 200 мг/л и озон – 5 мг/л. Осуществляют клерование сахара-сырца при перемешивании в течение 10 минут. Клеровку с СВ 55% выдерживают 30 минут и фильтруют при температуре 80°С. Отфильтрованный осадок в количестве 3% от объема перерабатываемого сырца промывают, сушат и используют в качестве корма. Очищенная клеровка имеет следующие параметры: СВ – 54%, Сх – 54%, Дб – 98.2%, цветность 8.2 у.е., рН 8.7, эффект очистки составляет 60%, эффект обесцвечивания – 92%. Клеровку направляют в вакуум-аппарат, сгущают до СВ – 92%, уваривают утфель первой кристаллизации. Готовый утфель выгружают из вакуум-аппарата в утфелемешалку, раскачивают с водой, нагретой до 75°С, центрифугируют, кристаллы сахара промывают водой и сушат. Полученный сахар-песок соответствует предъявляемым к нему требованиям.

Пример 4. Готовят клеровку из первого оттека утфеля первой кристаллизации и желтого сахара утфеля второй кристаллизации путем растворения в нагретом до 90°С водном растворе, содержащем сополимер диметилдиалиламмоний хлорида и поливинилпирролидона с молекулярной массой – 200000 (соотношение сомономеров 7:3 соответственно) в количестве 30 мг/л, фосфорную кислоту – 30 мг/л, оксид кальция – 50 мг/л, озон – 5 мг/л, хлорную известь – 10 мг/л. Клеровку перемешивают в течение 10 минут, выдерживают 30 минут, нагревают до 85°С и фильтруют. Очищенная клеровка имеет следующие параметры: СВ – 55%, Сх – 52%, Дб – 97%, цветность – 12 у.е., эффект очистки – 51%, эффект обесцвечивания – 81%. Полученную клеровку направляют на уваривание утфеля с СВ 93%. Утфель раскачивают, подают в утфелемешалку-кристаллизатор и кристаллизуют при охлаждении. Затем его нагревают и центрифугируют, кристаллы сахара промывают водой, сушат и выводят из технологического цикла как продуктовый сахар. Качество последнего соответствует требованиям ГОСТа 21-78. Оттеки очищают, используя водный раствор, содержащий комплекс указанных реагентов, и после фильтрации смешивают с клеровкой, направляемой на уваривание утфеля первой кристаллизации. Через несколько циклов при необходимости первый оттек утфеля второй кристаллизации выводят из технологического цикла в качестве мелассы.

Следует отметить, что используемые широкие пределы варьирования количества реагентов в водном растворе обусловлены их различной эффективностью, а также качеством сырья. При выборе конкретного состава раствора и концентраций реагентов необходимо руководствоваться результатами анализа сырья, учитывая, что нижний предел концентраций обусловлен достаточностью вещества для достижения требуемого эффекта, а верхний – экологической и экономической целесообразностью. Также необходимо учитывать взаимную совместимость используемых в растворе реагентов.

Осаждение в процессе диффузии пектиновых веществ, коллоидов, белков органических и аминоорганических кислот и др. не только улучшает качество диффузионного сока, который после фильтрации можно концентрировать до сиропа, но и повышает кормовые качества жома, обогащая его коллоидами, белками и ценными солями.

Разные температурные режимы при обессахаривании обусловлены видом и качеством сырья. А также тем, что выше 75°С жом разваривается, а из багассы при температуре выше 60°С в сок переходят воска. Нагревание клеровок до 90°С и выше увеличивает скорость и качество осаждения не сахаров и снижает цветность. При растворении сырца в нагретом до 95°С и выше водном растворе с комплексом реагентов несахара не растворяются и выпадают в осадок, что способствует более эффективному использованию реагентов, не говоря уже о скорости фильтрации клеровок.

Таким образом, использование водного раствора, содержащего комплекс реагентов, на описанных выше стадиях технологического процесса позволяет упростить его, поскольку уменьшается количество стадий очистки, а также улучшается качество полупродуктов.

Формула изобретения

1. Способ производства сахара, предусматривающий получение сахаросодержащего раствора из исходного сырья, очистку, фильтрацию сиропа, уваривание утфелей, их центрифугирование и вывод сахара утфеля первой кристаллизации в виде готового продукта, отличающийся тем, что перед получением сахаросодержащего раствора готовят водный раствор, содержащий водорастворимый полимер в количестве 1-100 мг/л, электролит, обесцвечивающий реагент и антисептик, каждый из которых в количестве 1-50 мг/л, при этом при получении сахаросодержащего раствора из свеклы или тростника указанный раствор используют в качестве экстрагента в процессе экстракции и промывной воды в процессе имбибиции тростника, и очистку сока проводят одновременно с экстракцией и имбибицией сырья, причем в процессе экстракции через сок пропускают углекислый газ.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед фильтрацией в сироп для очистки добавляют водный раствор, содержащий поли-N-виниламид в количестве 10 мг/л, тринатрийфосфат – 5 мг/л, перекись водорода- 5 мг/л и хлорную известь – 5 мг/л.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что из водорастворимых полимеров используют полианиониты, поликатиониты и полиамфолиты природного или синтетического происхождения, включая желатину, агар-агар, поливиниламин, полиалиламин, поли-N-виниламиды, полидиметилдиалиламмоний галогениды, полиакриловую и полиметакриловую кислоты, а также высокомолекулярные соединения из мономеров, соответствующих вышеперечисленным полимерам в виде сополимеров.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что из электролитов используют КОН, NaOH, Nа₂СО₃, Na₂SiO₃, Cu(OH)₂ или Ва(ОН)₂.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что из обесцвечивающих реагентов раздельно или в смеси используют SO₂, Н₂O₂, О₃, КСlO₃, Са(ОН)Сl, Na₂SO₃, Na₂SO₄, P₂O₅, НСООН, или СН₃СООН.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что из антисептиков используют озон, различные фенолы, формамин, а также перекись водорода, другие органические и неорганические перекиси и гидроперекиси самостоятельно или в смеси.

7. Способ производства сахара, предусматривающий получение сахаросодержащего раствора из исходного сырья, очистку, фильтрацию сиропа, уваривание утфелей, их центрифугирование и вывод сахара утфеля первой кристаллизации в виде готового продукта, отличающийся тем, что перед получением сахаросодержащего раствора готовят водный раствор, содержащий водорастворимый полимер в количестве 1-100 мг/л, электролит, обесцвечивающий реагент и антисептик, каждый из которых в количестве 1-50 мг/л, при этом указанный раствор используют в качестве клеровочной жидкости при получении сиропа с СВ 55-60% путем растворения сахара-сырца и желтого сахара последнего продукта с одновременной очисткой от несахаров.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что из водорастворимых полимеров используют полианиониты, поликатиониты и полиамфолиты природного или синтетического происхождения, включая желатину, агар-агар, поливиниламин, полиалиламин, поли-N-виниламиды, полидиметилдиалиламмоний, галогениды, полиакриловую и полиметакриловую кислоты, а также высокомолекулярные соединения из мономеров, соответствующих вышеперечисленным полимерам в виде сополимеров.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что из электролитов используют КОН, NaOH, Nа₂СО₃, Na₂SiO₃, Cu(OH)₂ или Ва(ОН)₂.

10. Способ по п.7, отличающийся тем, что из обесцвечивающих реагентов раздельно или в смеси используют SO₂, Н₂О₂, О₃, КСlO₃, Са(ОН)Сl, Na₂SO₃, Na₂SO₄, P₂O₅, HCOOH или СН₃СООН.

11. Способ по п.7, отличающийся тем, что из антисептиков используют озон, различные фенолы, формамин, а также перекись водорода, другие органические и неорганические перекиси и гидроперекиси отдельно или в смеси.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 08.03.2005

Извещение опубликовано: 27.01.2007 БИ: 03/2007