Технологічна схема отримання цукру-рафінаду

На рафінадних заводах більшу частину продукції отримують у вигляді щільних шматків певної форми і фортеці і відносно невелику частину (близько 17%) у вигляді рафінованого цукрового піску. За способом виробництва кускового цукру розрізняють цукор-рафінад пресований і литий.

У повоєнні роки відновлення і розвиток рафінадного виробництва відбувалося головним чином на основі пресового способу як менш трудомісткого і легше піддається механізації і автоматизації. Цей спосіб за останні роки майже повністю витіснив старий спосіб вироблення литого рафінаду. Пресований кусковий рафінад отримують пресуванням отриманої з утфеля вологою рафінадної кашки під великим тиском. Зближення монокристалів досягається при цьому способі пресуванням, а зчеплення їх (цементація) відбувається в результаті додаткової кристалізації сахарози, яка викристалізовується з розчину (клерсу) при висушуванні вологого пресованого рафінаду.

У цукрово-рафінадному виробництві застосовують багаторазову кристалізацію, і зазвичай кожної кристалізації передує механічне та адсорбційна очищення сиропів. При цьому спостерігається циклічний повторюваність технологічних операцій, в результаті яких сахароза цукрового піску перетворюється в цукор-рафінад, а несахара, утримуючи значну частину сахарози, концентруються в рафінадної мелясі.

Кожен цикл технологічних операцій починається з отримання і очищення (механічної та адсорбційної) вихідного сиропу.

З сиропу уварюють і кристалізують утфель, який поділяють на кристалічний цукор і набряки. Виділена з утфеля межкрістальная рідина називається першим темним відтік (зелений набряк), а при пробеліваніі кристалів клерсу утворюється другий світлий відтік (білий відтік). Світлий відтік приєднується до сиропу тієї ж кристалізації, а темний - направляють на наступний цикл для очищення і отримання утфелю.

Таких циклів кристалізації буває п'ять - сім. При цьому цукор-рафінад отримують лише з перших двох-трьох циклів. Наступні цикли служать для обессахаріванія темного оттека утфелю останньої рафінадної кристалізації. У обессахарівающіх циклах отримують не рафінадну кашку, а цукор-пісок, який розчиняють і приєднують до сиропу з попередніх циклів.

Технологічна схема виробництва пресованого рафінаду складається з наступних основних операцій:

очищення цукру-піску; приготування рафінадного сиропу і клерсу; видалення з сиропу механічних домішок; адсорбційної очистки; уварювання рафінадного сиропу; отримання рафінадної кашки; пресування кашки; сушки рафінаду.

Перед подачею цукрового піску в причіпного відділення з нього видаляють великі домішки (обрізки шпагату, мішечний ворс, солому та ін.) На шпагатоуловітеле. Шпагатоуловітель є короткий стрічковий транспортер з сітчастою дротяної стрічкою, натягнутої на два барабана. При русі стрічка безперервно здригається, і цукровий пісок проходять крізь сітку, а затримані великі домішки скидаються в ящик або підвішений мішок.

[B] Приготування рафінадного сиропу і клерсу [/ b]

Після попереднього видалення великих домішок цукровий пісок зі складу подається в причіпного відділення для приготування першого рафінадного сиропу і клерсу. Тут цукровий пісок направляють в причіпного котел, який представляє собою вертикальний циліндричний апарат, забезпечений мішалкою і пристосуванням для обігріву парою. Цукор розчиняють у гарячій воді при безперервній роботі мішалки і підігріві. При досягненні розчином потрібної температури (80-85 ° С) і концентрації сироп перекачують у збірник на вежі, розташованої на висоті 3,0 3,5 м над пісковими фільтрами.

Клер містить 63-65% сухих речовин, для його приготування використовують кращий за якістю цукровий пісок і відходи, одержувані при пресуванні та обробленні рафінаду. Рафінадний же сироп отримують зі звичайного цукрового піску концентрацією до 73% СВ.

[B] Видалення з сиропу механічних домішок [/ b]

Після шпагатоуловітеля дрібні домішки залишаються в цукровому піску і потрапляють в сироп. Для їх видалення сиропи фільтрують через тканинні або пісочний (гравійні) фільтри. Більш повне очищення досягається додаванням до сиропу (від 0,1 до 0,25% до маси сухих речовин сиропу) діятимуть або перліту 1 з подальшою фільтрацією на фільтр-пресах.

[B] Адсорбційна очистка рафінадного сиропу і клерсу [/ b] [/ b]

Для видалення з сиропу фарбувальних речовин і частково мінеральних домішок сироп обробляють адсорбентами. Основний адсорбент в рафінадному виробництві - костеугольная крупка, значно рідше використовується активний (активоване) деревне вугілля різних марок. Костеугольную крупку отримують на спеціальних заводах з попередньо подрібнених і знежирених кісток тварин прокаливанием протягом 8-12 год при 700 ° С без доступу повітря. При прожаренні залишок згорілих органічних речовин у вигляді вуглецю вистилається тонким шаром на стінках пористого мінерального остова кісток. Середній склад крупи в%: Са3 (Р O 4) 2 77-78, вуглецю 7-10, Сас03 7-8, води 4-9. Після прожарювання крупку охолоджують і подрібнюють до частинок розміром 5-15 мм.

Адсорбційна обробка сиропу костеугольной крупкою відбувається в спеціальних апаратах (адсорберах), які представляють собою заповнені кістяний крупкою залізні вертикальні циліндри діаметром близько 1 м і висотою близько 8 м.

З збірників, встановлених на 8- 10 м вище горловини адсорбера, сироп самопливом під тиском надходить в адсорбер (рис. 1). Щоб цукор не розкладався, температура сиропів не повинна перевищувати 85 ° С, а рН 7,0-7,5. Орієнтовна тривалість зіткнення сиропу з вугіллям для окремих продуктів від 2,25 до 3 ч. Для подовження шляху проходження сиропу і збільшення ефекту його знебарвлення адсорбер з'єднують в батареї, в яких більш доброякісні продукти обробляються більш свіжої крупкою, а менш доброякісні - вже використаної ( « втомленою ») крупкою.

Оброблений адсорбентом сироп направляється через контрольний фільтр до збірки сиропу.

При фільтрації сиропів кістяний вугілля поступово втрачає свою активність, і через деякий час адсорбція припиняється, - Крупку обессахарівают промиванням гарячою водою, вивантажуючи з адсорбера, і направляють на регенерацію.

Мал. 1. Схема адсорбційної очищення: 1 адсорбер; 2 - напірний збірник; 3 - мішечний фільтр; 4 - контрольний фільтр; 5 - збірник сиропу; 6 - клеровочний котел; 7 - пастка; 8 - насос.

Розрізняють термічну і хімічну регенерацію. У першому випадку для регенерації крупку спочатку піддають виваренню в киплячій воді протягом 1-2 год для видалення розчинних речовин, адсорбованих нею, потім промивають гарячою проточною водою протягом 3-4 ч, пропарюють парою і направляють на термічну регенерацію. Процес регенерації полягає в прожаренні крупки без доступу повітря при температурі близько 500 550 ° С протягом години в спеціальних костекалільних печах різних систем. При термічній регенерації крупки повністю видаляються тільки органічні речовини. Неорганічні домішки відокремлюються тільки частково при промиванні і пропарюванні. Інша частина неорганічних адсорбованих речовин, головним чином солі кальцію (CaS04. СаСО3), міцно утримуються капілярами крупки. Кількість їх поступово наростає, що призводить до забивання капілярів. Тому приблизно через кожні 10 термічних регенераций виробляють хімічну регенерацію вугілля.

Перед регенерацією крупку попередньо обробляють гарячою водою, а потім її кип'ятять 1,5-2 ч в розчині соди. Після спуску лугу крупку промивають (4-6 ч) гарячою водою і обробляють протягом години технічної соляною кислотою (при кип'ятінні).

Кислотний розчин спускають, і крупсвязі з охолодженням утфельної гарячою водою до повного видалення хлористих солей.

Після хімічної регенерації крупку направляють на термічну регенерацію.

При сталій роботі на рафінадному заводі маса крупи становить близько 65% маси рафінаду, при цьому щодня близько 14-15% її регенерується.

Регенерація вугілля являє собою дуже складний, трудомісткий і дорогий процес.

З метою зменшення витрат на очищення адсорбцией в нашій рафінадної промисловості в останні роки стали широко застосовувати деревні активні вугілля, що володіють високою активністю.

З деревних активного вугілля в рафінадному виробництві знайшов застосування переважно карбофін, отриманий при прожаренні просочених ZnCb деревного вугілля або деревини при температурі 600 ° С.

Він складається з мікроскопічних пилинок вугілля.

Адсорбуюче дію карбофіна значно вище, ніж костеугольной крупки. Тому однакового ефекту знебарвлення їм можна досягти при порівняно невеликій витраті (0,3-0,5% до маси рафініруемого цукру).

З активного вугілля попередньо готують 30% -ну водну суспензію, яку потім протягом 15-20 хв перемішують з сиропом в періодично працюючій мішалці при температурі 80 ° С.

Оброблений сироп фільтрують через фільтр-прес і карбофін після однократного використання викидають.

Потужним засобом для знебарвлення рафінадних сиропів можуть служити також синтетичні смоли - іоніти.

Загальний витрата іонітів 0,02% до маси виробляється рафінаду.

[B] уварюванні рафінадний сироп [/ b]

Варка утфеля з рафінадного сиропу принципово не відрізняється від варіння утфеля в цукробуряковому виробництві. Тільки рафінадні Утфель варять значно менше цукрових (близько 50 хв), що обумовлено високою чистотою уварювалася сиропів і більшої їх концентрацією (73% СВ замість 65%).

Особливість отримання рафінадного утфеля - введення при його уварюванні ультрамарину, що представляє собою мінеральну фарбу інтенсивно синього кольору (80-150 г на 100 ц утфелю).

[B] Отримання рафінадної кашки [/ b]

Рафінадної кашкою називається напівпродукт, що отримується після центрифугування і пробелкой клерсу рафінадних утфелей. Вона складається з кристалів цукру, покритих плівкою зволожуючого їх клерсу.

Для центрифугування утфелю в рафінадному виробництві широко застосовують безперервно діючі пульсуючі центрифуги (рис. 1). Центрифуга має 4 горизонтальних барабана, виготовлених з щілиновидних сит, розташованих послідовно вздовж осі центрифуги 1 і обертаються з частотою 800 об / хв. Діаметри барабанів збільшуються в міру просування цукру. Перший (2) і третій (3) барабани знаходяться як в обертальному, так і в зворотно поступальний рух.

Центрифуга укладена в горизонтальний кожух, в якому встановлена ​​перегородка для відділення зеленого відтоку від білого. Утфель через нерухому завантажувальний трубу безперервно надходить на перший барабан, де починається його центрифугування.

Під впливом пульсуючих поштовхів цукор переміщається з барабана на барабан і з четвертого барабана виводиться з центрифуги. На третій барабан підводять для пробелкой Клер (5-6% до маси утфеля).
Вологість рафінадної кашки регулюється витратою клерсу і режимом роботи центрифуги. Залежно від бажаної міцності рафінаду вологість, що обумовлюється залишковим клерсу, може коливатися від 1,5 до 3%. При виробництві міцного цукру в кашки залишають максимально можливу кількість клерсу, щоб в подальшому після пресування в процесі сушіння кристаллизуемой сахароза цементувала монокристали шматків цукру.

[B] Пресування рафінадної кашки [/ b]

Рафінадну кашку пресують для зближення монокристалів і отримання вологого рафінаду певної форми.

При пресуванні обсяг кашки і її пористість зменшуються і кристали зближуються.

При цьому вона формується в бруски масою 125 г, які після висушування розколюються до шматочків стандартного розміру, або в шматочки рафінаду масою 5,5 г.

У першому випадку процес пресування ведуть на пресі, основною робочою частиною якого є встановлений горизонтально обертається на вертикальному валу коло. У ньому симетрично розташовані наскрізні прямокутні прорізи, в які вставляються коробки (матриці). У ці коробки надходить під дією набивного пристосування кашка. Тут же вона і пресується.

Кожна матриця має перегородки, що дозволяють отримувати бруски розміром 24X24X188 мм. Принцип дії преса показаний на рис. 2.

Мал. 1. Пульсуюча центрифуга.

Мал. 2. Схема пристрою столу преса.

Протягом кожного повного обороту кола, що триває близько 10 с, прес робить чотири короткочасні зупинки, під час яких кожна матриця разом зі своїм пуансоном, що створює як би дно матриці, по черзі затримується на 1 -1,5 з в положеннях I, II III і IV.

У положенні / матриця готується до заповнення кашкою, для чого пуансон опускається.

У положенні II матриця підходить під набивні коробку і набивається кашкою.

У положенні III матриця підходить під плиту, а пуансон, піднімається вгору і стискає кашку в матриці.

У положенні IV пуансон виштовхує з матриці спресований вологий брусок, що зрушується потім на сушильну планку або на стрічку транспортера.

[B] Сушка сирого пресованого рафінаду [/ b]

Сушка рафінаду протікає в два періоди, що відрізняються в основному швидкістю процесу. Перший період характеризується інтенсивним видаленням вологи, а другий - різким уповільненням процесу. Сушка рафінадних брусків зазвичай проводиться в тунельних сушарках, що представляють собою дві довгі ізольовані камери (канали), всередині яких прокладений рейковий шлях.

Перша камера має в боковій стінці отвір для завантаження і вивантаження цукру.

Сирий рафінад надходить в перший канал (I зона), де прогрівається, при цьому з нього видаляється частина вологи.

Потім вагончики пересуваються в другій канал, в якому видаляється основна кількість вологи. Після цього вагончики повертаються в II зону першого каналу, де рафінад охолоджується повітрям.

У тунельної сушарці тривалість сушіння рафінаду складає 10-12 ч при температурі гарячого повітря не вище 95 ° С. При сушінні міцного пресованого рафінаду (вологістю вище 2,3%) застосовують вакуум-сушарки.

Висушений і охолоджений рафінад у вигляді брусків надходить на машину для розколювання на шматки розміром 22 x 22 x 13-14; 23 x 23 x 12-1З або 24 x 24 x 11-12 мм. Готовий рафінад упаковують вручну і механізованими методами.

При комплексної механізації виробництва пресованого рафінаду ряд технологічних процесів може бути пов'язаний в єдиному агрегаті, званому комбайном. До найбільш раціональним можна віднести комбайн, який працює на Московському рафінадному заводі. Головною частиною цього комбайна є ротаційний прес, що пресує цукор у вигляді доміно або кубиків. На сушку шматочків рафінаду в комбайні потрібно значно менше часу, ніж в тунельної сушарці. При вологості рафінадної кашки 1,6 1,8% сушка протікає близько 30 хв при температурі не вище 70 ° С.

В даний час в основному випускають три сорти рафінованого цукру: пресований колотий; пресований швидкорозчинний; рафінований цукор-пісок. Крім того в невеликих кількостях випускається рафінад колотий литий, пресований з властивостями литого і дорожній рафінад (в дрібній упаковці). Залежно від сорту діючий ГОСТ 22-66 пред'являє до цукру-рафінаду ряд вимог (табл. 1) за наступними показниками: фортеці (тимчасового опору паралелепіпеда роздрібнюють тиску преса), розчинності у воді (розчинність кубика рафінаду з ребром 10 мм при 20 ° С ); вологості, чистоти і т. п.