7.8.4. Основные принципы правильного уваривания утфелей
Вакуум-аппарат следует тщательно пропарить.
Для заводки кристаллов использовать продукт требуемого качества — более высокого, чем для наращивания кристаллов.
Количество набираемого сиропа (оттека) в аппарат в начальный период уваривания должно быть таким, чтобы вся поверхность нагрева в момент заводки кристаллов сахара была закрыта кипящим сиропом (оттеком).
Температура при заводке кристаллов не должна быть ниже 76—780С.
Необходимо обеспечить требуемое количество заведенных кристаллов.
Осуществлять постоянный контроль при заводке и наращивании кристаллов.
Спускать хорошо сгущенный («отваренный утфель»).
7.8.5. Центрифугирование утфелей и получение сахара-песка
Сваренный утфель представляет собой массу, состоящую на 40 — 55% из кристаллов сахара и 60 — 45% межкристального раствора. Обычно уфтель I содержит примерно 55% кристаллов, утфель II — 45%, а утфель Ш 40%. Содержание кристаллов в утфеле зависит от его чистоты (доброкачественности). Чем ниже чистота утфеля, тем больше содержится в нем несахаров, больше его вязкость (несахара повышают вязкость раствора) и, соответственно, меньше кристаллов, так как они тоже повышают вязкость утфеля. При более высоком содержании кристаллов утфель будет очень вязким и его трудно перемешивать в мешалках.
Для отделения кристаллов сахара от жидкости применяются центрифуги, разделение в которых происходит под действием центробежных сил.
В сахарном производстве применяются центрифуги периодического и непрерывного действия. Центрифуги непрерывного действия применяются для центрифугирования утфеля последней кристаллизации.
Разрез автоматизированной центрифуги периодического действия представлен на рис. 7.26.
Основными узлами такой центрифуги являются вращающийся на валу перфорированный ротор (2), заключенный в кожух (6), и привод. Внутри ротора закреплены сита с мелкими отверстиями. При вращении ротора с частотой -1000 об./мин, находящийся на сите слой утфеля прижимается к ситу центробежной силой, межкристальный раствор проходит через слой кристаллов сахара, затем через отверстия сит и попадает в пространство, образованное ротором и кожухом, откуда и отводится из центрифуги. Полностью удалить в процессе центрифугирования межкристальный раствор невозможно. Часть его остается на поверхности кристаллов сахара, что ухудшает его качество. Для удаления оставшейся части межкристального раствора в центрифугу на слой сахара при помощи форсунок подают нагретую артезианскую воду в количестве примерно 3% к массе утфеля. Этот процесс называют пробелкой. При пробелке (пробеливании) происходит частичное растворение сахара и вследствие этого качество отделяемого при этом раствора (2 оттека) выше, чем межкристального раствора (1 оттека). В сахарном производстве отделяемые при центрифугировании растворы называют оттеками. Деление, выходящих после центрифуги оттеков проводится при помощи специального устройства, называемого сегрегатором, представляющим собой поворачивающийся вокруг оси лоток, установленный над двумя желобами, по которым оттеки направляются в соответствующие сборники.
Оставшийся на сите кристаллической сахар затем при помощи механического ножа-выгружателя (3) выгружается из центрифуги.
Утфель I и II кристаллизации при работе по 3-кристаллизационной схеме центрифугируют «нагорячо», т.е. после спуска утфеля в мешалку его без охлаждения направляют на центрифуги.
Утфель же последнего продукта (II при 2-кристаллизационной схеме и III при 3-кристаллизационной схеме) дополнительно охлаждают в мешалках-кристаллизаторах, а затем центрифугируют.
При центрифугировании утфеля I получают белый сахар и два оттека — I (зеленый) и II (белый). Первый оттек («сахарники» его называют зеленым) представляет собой межкристальный раствор. Второй (белый) оттек получается при промывке (пробелке) водой слоя сахара в центрифуге после отделения межкристального оттека. Промывка (пробелка, пробеливание) слоя сахара горячей водой при помощи форсунки проводится для смыва (удаления
с поверхности кристаллов сахара пленки межкристального раствора. Удаление этой пленки позволяет повысить качество сахара (сахар после пробелки становится более белым и содержит меньше несахаров).
(Выгружаемый из центрифуги сахар имеет влажность примерно 1 %. Согласно ГОСТу сахар должен иметь влажность не более 0,14%. Поэтому сахар направляют в сушильное отделение, где его высушивают до требуемой влажности.)
Утфель II (промежуточной) кристаллизации также центрифугируют «нагорячо», но сахар в центрифуге не пробеливают водой. Дело в том, что при центрифугировании такого утфеля получается желтый сахар, который по качеству значительно хуже белого сахара. Его цветность примерно в 10 раз выше, и он содержит значительного больше несахаров. Пробелкой можно несколько улучшить его качество, но не настолько, чтобы он соответствовал по качеству белому сахару.
Пробеливание сахара водой в центрифуге связано с растворением части кристаллического сахара, что, в свою очередь, требует дополнительного расхода топлива. С целью уменьшения расхода воды на пробеливание ее можно проводить в две ступени, используя на первой ступени насыщенный сахарсодержащий раствор, а на второй — воду.
Желтый сахар, выгруженный из центрифуги, направляют в клеровочные котлы, в которых его растворяют (клеруют) в сульфитированном соке, получая сахарсодержащий раствор с концентрацией сухих веществ ~65%. Этот раствор называют клеровкой, которую направляют на уваривание утфеля I кристаллизации, т.е. подвергают перекристаллизации, что позволяет получить из нее белый сахар.
Кроме желтого сахара, при центрифугировании промежуточного утфеля (утфеля II) получают оттек II, из которого варится утфель III.
Сваренный утфель III (утфель последней кристаллизации) спускается в приемную мешалку, а затем направляется в мешалки-кристаллизаторы с искусственным охлаждением.
Для этого утфель перемешивают в мешалках-кристаллизаторах с постепенным снижением его температуры с 75 до 40°С. При понижении температуры растворимость сахарозы уменьшается и избыточный сахар выкристаллизовывается на уже имеющиеся в утфеле кристаллы сахара.
Такая кристаллизация проводится на установке (батареи), состоящей из 4 — 6 последовательно соединенных мешалок-кристаллизаторов, через которые и проходит последовательно утфель.
В качестве мешалок-кристаллизаторов обычно применяют кристаллизаторы с дисковой поверхностью теплообмена.
Кристаллизатор состоит из горизонтального корытообразного корпуса, в котором вращается полый вал, на котором укреплены перемешивающие лопасти и тонкие полые диски, связанные между собой трубками. Вода подается в полый вал, а затем поступает в полные диски, за счет чего и происходит охлаждение утфеля в мешалках-кристаллизаторах. Утфель и вода движутся в противотоке. Продолжительность охлаждения составляет примерно 30 часов.
Перед центрифугированием утфель в отдельной мешалке-кристаллизаторе подогревают до 40°С. Подогрев утфеля проводится с целью снижения его вязкости, что способствует лучшему протеканию процесса центрифугирования, более полному отделению оттека (мелассы) и получению желтого сахара II (производственники называют его иногда «бурым» сахаром из-за его темной окраски) более высокого качества.
Желтый сахар II, так же как и желтый сахар I, клеруют, и полученную клеровку направляют на уваривание утфеля I или же его вначале подвергают аффинации.