7.8. Кристаллизация сахара

Сироп после выпарной установки поступает в продуктовое отделение, в котором из него кристаллизацией выделяют сахарозу в виде кристаллов, получая затем сахар-песок.

7.8.1. Основные принципы кристаллизации сахарозы

Чтобы сахароза кристаллизовалась из раствора, из последнего необходимо выпарить воду или снизить температуру. Благодаря этим мероприятиям раствор станет пересыщенным, т.е. в нем на единицу воды будет приходиться больше сахара, чем в насыщенном растворе. Этот избыточный сахар и будет выкристаллизовываться.

Выпаривание воды из раствора является более эффективным способом, чем охлаждение. Поэтому в сахарном производстве основное количество сахара из раствора выделяется кристаллизацией, осуществляемой за счет выпаривания воды.

При кристаллизации сахара из раствора выпариванием воды получается масса, состоящая из кристаллов сахара и сахарного (межкристального) раствора. Эту массу называют утфелем, а процесс его получения называют «увариванием утфеля». Утфель должен быть текучим, содержать не более 55% кристаллов сахара и не более 95% сухих веществ, чтобы из него можно было центрифугированием выделить кристаллы сахара.

Кристаллизацией сахара в одну ступень из раствора можно выделить только около 60% кристаллического сахара. Остальное его количество в растворенном виде находится в межкристальном растворе, остающемся после отделения кристаллического сахара центрифугированием.

Для выделения сахара из межкристального раствора его снова подвергают кристаллизации (II ступень), получая утфель II кристаллизации.

В зависимости от качества перерабатываемой свеклы кристаллизацию проводят в 2 или 3 ступени. В соответствии с этим кристаллизационную схему, по которой работает завод, называют 2- или 3-кристаллизационной.

При центрифугировании утфеля последней ступени (II или III) кристаллизации получается межкристальный раствор, который называют мелассой. Из мелассы кристаллизацией очень трудно выделить сахар, поэтому она выводится из производства и является отходом сахарного производства. В ней находится примерно 15% сахара, содержащегося в перерабатываемой свекле.

Потери сахара с мелассой являются самыми большими в производстве и составляют примерно 70% от всех потерь.

Чтобы уменьшить содержание сахара в мелассе, утфель последней ступени (II или III) кристаллизации охлаждают в мешалках-кристаллизаторах

с 75°С до 40°С в течение примерно 30 часов и только после этого его центрифугируют. Кристаллизация утфеля последнего продукта путем его охлаждения в мешалках-кристаллизаторах позволяет уменьшить содержание сахара в мелассе на 0,3 — 0,5% к массе свеклы или же на эту величину увеличить выход белого сахара.

7.8.2.Кристаллизация сахара увариванием утфелей в вакуум-аппаратах

При нагревании сахаросодержащих растворов происходит частичное разложение сахарозы, в результате которого образуются окрашенные соединения и увеличивается окраска (цветность) нагреваемых растворов. При этом, чем выше температура и больше продолжительность нагревания, тем больше разлагается сахарозы и сильнее окрашен раствор. Интенсивность окраски раствора влияет на качество (цветность) получаемого сахара. Из сильно окрашенных растворов трудно получить сахар низкой цветности, так как красящие вещества включаются в кристаллы сахара.

Для уменьшения разложения сахарозы при уваривании утфеля этот процесс проводят при разрежении (под вакуумом) при температуре кипения массы примерно 80°С. При этой температуре обеспечивается минимальное разложение сахарозы и слабое нарастание окраски раствора.

Уваривание утфелей осуществляется в периодически действующих вертикальных цилиндрических аппаратах под разрежением (вакуумом). Поэтому такие аппараты получили название вакуум-аппаратов.

По своей конструкции вакуум-аппарат похож на выпарной аппарат (рис. 7.25). Он, как и выпарной аппарат, имеет паровую камеру, в которую подается пар и из нее отводится конденсат. Однако диаметр обогревательных трубок в паровой камере примерно в 2 раза больше, чтобы в них могла циркулировать густая масса утфеля. Для лучшей циркуляции утфельной массы и за счет этого сокращения времени уваривания утфеля в вакуум-аппарат вмонтировано перемешивающее устройство (4).

Разрежение (вакуум) в аппарате создается при помощи установки, состоящей из барометрического конденсатора, вакуум-насоса, сборников холодной и барометрической воды.

Спускное отверстие вакуум-аппарата закрывается конусным шибером (7) с помощью гидромасляной системы.