CC BY
26УДК 66.067.5 : 66.067.57 : 664.162.065 : 664.162.73 (088.8) + 664.162.006.354
Особенности подготовки утфелей гидратной глюкозы к центрифугированию
Л. С. ХВОРОВА, д-р техн. наук; Н. Д. ЛУКИН, д-р техн. наук
Всероссийский научно-исследовательский институт крахмалопродуктов, п. Красково, Московская обл.
с
ц?
для выде
ентрифугирование утфеля — одна из наиболее сложных и важных технологических операций в глюкозном производстве, предназначенная деления кристаллов из утфеля с отделением и отмывкой межкристального раствора от них в поле действия центробежных сил. В данной статье рассматриваются особенности получения утфелей глюкозы, подготовки их к центрифугированию и проведению процесса центрифугирования на примере утфелей гидратной глюкозы [1].
Результат центрифугирования (получение максимального выхода кристаллов высокой чистоты) зависит от качества утфеля, характеризующегося гранулометрическим составом кристаллов (их размером, формой, однородностью по размерам) и вязкостью межкристального раствора, а также параметров центрифугирования (фактора разделения и продолжительности центрифугирования) [2, 3]. В этой связи заслуживают внимания теоретические и практические работы по совершенствованию процесса центрифугирования утфелей при производстве сахара [4—6].
Для улучшения условий промывки кристаллов и разделения оттеков при центрифугировании с целью снижения расхода воды и повышения выхода кристаллов А. А. Славянский с сотрудниками [4, 5] разработали к сегрегатору устройство контроля момента отделения первого оттека. Принцип контроля состоит в измерении давления первого оттека на чувствительный элемент устройства и при достижении его 0,09— 0,10 МПА, начинают промывку в течение времени, равного времени отделения первого оттека при расходе воды 0,15—0,22% к массе утфеля в секунду. Изобретение обеспечивает увеличение выхода сахара из центрифуги и уменьшение расхода воды на промывку кристаллов при улучшении их качественных показателей.
Gbabo Agidi J., С. ^Ьека [6] разработали новую малолитражную центрифугу для предприятия производительностью 800 кг в день. Она выполняет до 160 циклов в день, мощность двигателя 20 л. с.
Глюкозные утфели — это дисперсные системы, дисперсной фазой в которых служат кристаллы глюкозы, а дисперсионной средой — межкристальный раствор. Кристаллы гидратной глюкозы представляют собой тонкие и хрупкие пластинки размером до 500 мкм. Их содержание к концу кристаллизации достигает 45—50% по массе утфеля. Вязкость межкристального раствора снижается от 0,08—0,09 до
0,04—0,05 Пас. Утфели при содержании кристаллов до 30% являются ньютоновскими жидкостями, их вязкость не зависит от градиента скорости сдвига. При содержании кристаллов в утфелях более 30% они проявляют свойства псевдопластических и пластических систем; их вязкость не остается постоянной, а уменьшается с увеличением градиента скорости, а течение утфелей начинается после достижения предела текучести, соответствующего определенной нагрузке [7]. Это их свойство оказывает отрицательное механическое воздействие на кристаллы вплоть до их разрушения, что необходимо учитывать при кристаллизации глюкозы [8].
Качество глюкозы и выход кристаллов обусловлены количеством и качеством межкристального раствора, находящегося на поверхности кристаллов. Поэтому в основе способов подготовки утфеля к успешному центрифугированию заложен принцип уменьшения количества пленки маточного раствора и улучшения ее качества на поверхности кристаллов. По величине количества межкристального раствора (Ммр) можно судить о правильности подготовки утфеля к центрифугированию и проведению самого процесса центрифугирования.
Эту величину в сахарном производстве определяют на основании данных анализа утфеля, кристаллов и отделенного оттека, используя следующее уравнение [9]. Применительно к производству глюкозы при выражении через глюкозный эквивалент (ГЭ) уравнение имеет вид:
СВ(ГЭ- ГЭ )[100(100 - ГЭ ) - СВ(ГЭ- ГЭ )]
* д _ у у от/1 4 от' гу г от7-1
р СВг(ГЭ-ГЭотХ100-ГЭ— '
где СВу — содержание сухих веществ в утфеле, % (75); СВг — содержание сухих веществ в сырой глюкозе, % (86); ГЭу — глюкозный эквивалент утфеля, % (91); ГЭг — глюкозный эквивалент сырой глюкозы, % (99,5); ГЭот — глюкозный эквивалент межкристального оттека, % (80).
При подстановке в него числовых значений получаем:
75(91 - 80)[100(100 - 80) - 86(99,5г - 80)]
Ммр =-г-= 7,94%.
86(99,5 - 80)(100 - 80)
7,94% — это количество межкристального раствора, подлежащее удалению с поверхности кристаллов промывкой водой.
Размер кристаллов, мм 3000 мин-1 2000 мин-1
Рис. 1. Зависимость количества отделившегося оттека от размера кристаллов при центрифугировании
Количество межкристального раствора на поверхности кристаллов понижается с увеличением размера кристаллов, улучшением степени однородности кристаллов, уменьшением количества конгломератов, при снижении вязкости межкристального раствора, с увеличением фактора разделения центрифуги и продолжительности центрифугирования.
На рис. 1 показана зависимость количества отделившегося оттека в модельных утфелях глюкозы от размера кристаллов и фактора разделения при центрифугировании на лабораторной центрифуге.
Из рисунка следует, что при возрастании размера кристаллов в утфелях от 0,07 до 0,63 мм количество отделившегося оттека увеличивается в 1,5 раза, а количество остаточного межкристального раствора снижается в 4 раза, от 40 до 10%. Увеличение скорости центрифугирования от 2000 до 3000 мин-1 повышает количество отделившегося оттека на 7-10%, а количество остаточного раствора уменьшается более, чем в 2 раза — от 40 до 18%. Результаты опытов показывают, что главным условием успешного центрифугирования является получение крупных и однородных кристаллов.
Процесс кристаллизации глюкозы проводится в кристаллизаторах горизонтального и вертикального типов, технологические режимы кристаллизации в которых существенно различаются [10, 11]. Гранулометрический состав кристаллов глюкозы как и многих других веществ, например, сахарозы, формируется на стадии кристаллообразования и в значительной мере зависит от степени пересыщения сиропа, способа проведения операции затравки, размера и количества затравочных кристаллов. Гид-ратная глюкоза кристаллизуется медленно, поэтому в производственных условиях требуется полное введение готовых центров кристаллизации. При проведении кристаллизации в горизонтальных кристал-
лизаторах наиболее распространенный способ введения затравочных кристаллов (для инициирования кристаллизации глюкозы) предусматривает заливку сиропа на утфель, оставляемый в качестве затравки в кристаллизаторе от предыдущего цикла. Объем затравочного утфеля составляет 25-30 % объема кристаллизатора, что соответствует 10-15% в пересчете на кристаллы.
Процесс медленного перемешивания сиропа с утфелем продолжается в течение 1 сут. При смешивании горячего сиропа (55...56 °С) с густым и относительно холодным (25 °С) утфелем, содержащим истощенный межкристальный раствор, образуются флуктуации концентраций, температуры, пересыщений и дополнительные центры кристаллизации. Способ отличается простотой, но имеет ряд недостатков, которые снижают скорость кристаллизации, производительность оборудования и усложняют получение равномерных кристаллов в процессе их роста [10]. Повышение скорости перемешивания сиропа с затравочным утфелем способствует улучшению гранулометрического состава кристаллов с минимизацией образования конгломератов и сокращению продолжительности цикла кристаллизации на 12 ч [11].
Дальнейший рост кристаллов глюкозы происходит в политермических условиях постепенного охлаждения утфеля за счет циркуляции охлаждающей воды в поверхности теплообмена кристаллизатора, образованной водяной рубашкой и полыми дисками мешалки. При этом внутренняя поверхность стенки кристаллизатора и дисков в результате соприкосновения с утфелем являются зонами риска вторичного образования кристаллов, которое повышает неравномерность кристаллов и приводит к образованию конгломератов, особенно когда нарушается допустимая разность температур (8.10 °С) между утфелем и охлаждающей водой.
Наиболее эффективным для получения утфеля с равномерными кристаллами является непрерывный способ кристаллизации в вертикальном кристаллизаторе [12, 13]. Кристаллизатор при диаметре около 3 м имеет высоту 10-15 м, разделенную на секции с змеевиковой поверхностью теплообмена. При кристаллизации в нем в качестве затравочного используют утфель, отбираемый из кристаллизатора на уровне 1/3 высоты от его верха и перекачиваемый в верхнюю часть кристаллизатора для смешивания с заливаемым сиропом. Затравочный утфель имеет равномерные кристаллы и межкристальный раствор с высоким глюкозным эквивалентом, близким к сиропу. Устройство поверхности теплообмена в нем в виде змеевиков, расположенных по секциям, и конструкция мешалки являются более рациональными, минимизируют образование вторичных кристаллов и обеспечивают их равномерность. С помощью математического моделирования в вертикальном кристаллизаторе подобраны минимальная температура охлаждающей воды 25,5 и 20,5 °С и время пребывания продукта в аппарате.
Таблица 1
Показатели режима кристаллизации глюкозы
Время, ч Межкристальный раствор Утфель (СВУ = 76,43%; ГЭУ = 90,48%)
СВ, % ГЭ, % Вязкость, Па-с Коэффициент пересыщения Содержание кристаллов, % Вязкость, Пас Средний размер кристаллов
3 73,08 87,47 0,100 1,21 18,39 — 86
27 72,38 86,68 0,099 1,23 23,91 1,7 89
39 72,13 86,03 0,097 1,25 26,44 3,2 98
51 70,67 85,27 0,093 1,22 29,39 5,1 99
63 69,57 84,90 0,089 1,19 30,70 8,0 118
75 68,94 83,60 0,083 1,25 34,88 13,2 106
87 66,76 81,65 0,068 1,24 39,96 17,3 93
98 — — — — — 18,4 89
110 — — — — — — 69
Чем больше кристаллов содержится в утфеле и сухих веществ в межкристальном растворе, тем больше вязкость утфеля. С увеличением концентрации кристаллов увеличивается вязкость, кристаллам становится труднее перемещаться в межкристальном растворе, скорость кристаллизации уменьшается, а кристаллы начинают истираться.
При проведении процесса кристаллизации важно не только соблюдение определенного технологического режима, но и своевременное определение конца кристаллизации. Проблема заключается в том, что кристаллы гидратной глюкозы обладают низкой механической прочностью и при перемешивании утфелей с высокой вязкостью подвергаются разрушению — истиранию.
В глюкозном производстве конец кристаллизации определяют по достижению соответствующего истощения маточного раствора, которое оценивается по разности ГЭ и СВ между утфелем и маточным раство-
Размер кристаллов, мкм • • ■ • • Затравка Через 70 ч - - □ - - Через 110 ч
Рис. 2. Гранулометрический состав кристаллов утфелей на разных стадиях кристаллизации
ле около 45%. Если кристаллизацию своевременно не прекратить, то кристаллы из-за низкой прочности разрушаются при перемешивании и процесс центрифугирования ухудшается, снижается выход кристаллов и ухудшается качество глюкозы.
Экспериментальные данные параметров утфеля и истощения межкристального раствора в процессе кристаллизации представлены в табл. 1, а изменение гранулометрического состава кристаллов — на рис. 2.
Из таблицы следует, что процесс кристаллизации протекал при значениях коэффициентов пересыщения 1,19-1,25, характерных для метастабильной зоны, что исключало выпадение «муки» и ее возможное влияние на гранулометрический состав кристаллов. Средний размер кристаллов в начале кристаллизации возрастает, достигает максимальной величины 118 мкм и затем при содержании кристаллов в утфеле около 30% начинает постепенно уменьшаться до 60-65 мкм.
Рис. 2 демонстрирует графики изменения гранулометрического состава кристаллов по размерам в начале, середине и конце процесса кристаллизации. Видно, что кривые распределения кристаллов по размерам в середине процесса имеют явно выраженный максимум. Характер таких же кривых в начале и конце кристаллизации резко отличается от выше описанных, максимум сдвинут в сторону мелких кристаллов, что указывает на разрушение кристаллов.
Исследования показали, что истирание кристаллов в условиях производства начинает происходить при их содержании в утфеле около 35% и вязкости утфеля 10-12 Пас, а при содержании кристаллов близком к 45% качество утфеля заметно ухудшается, изменяется его внешний вид. Он приобретает белесоватый оттенок, становится более текучим при перемешивании, что свидетельствует об измельчении кристаллов и внедрении пузырьков воздуха в межкристальное пространство.
Улучшить реологические свойства утфелей с целью уменьшения механического разрушения кристаллов возможно раскачкой утфелей оттеками.
ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ
0,3 -г-------------------Г-------------------!-------------------1-------------------1-------------------: 50 -Г-------------------Г------------г-
0,25-
5 0,15-
0,05-
50
200
250
Таблица2
Сравнительные показатели утфелей при их раскачке различными оттеками
Глюкозный эквивалент, %
Технологическая утфеля
схема сиропа до раскачки после раскачки раствора раскачки
С раскачкой зеленой патокой 90-91 90-91 89,5-90 80-81
С промежуточным центрифугированием 90-91 92-93 90-91 84-85
С раскачкой белой патокой 90-91 90-91 90-91 90-92
45
40-
<в 35
О
о
30-
$ 25-
2 20-
15-
10-
100 150
Нагрузка, г -Щ- После раскачки До раскачки
Рис. 3. Реологические характеристики утфеля
Раскачка утфеля зеленой патокой. При раскачке утфеля зеленой патокой снижается относительная концентрация кристаллов в утфеле, улучшается текучесть утфелей и гранулометрический состав кристаллов. Из рис. 3 и 4 следует, что через 21 ч после раскачки утфеля зеленой патокой качество утфеля заметно улучшается из-за снижения его вязкости, которое подтверждается изменением характера реологических кривых (см. рис. 3). Реологическая кривая для утфеля после раскачки располагается выше такой же кривой для исходного утфеля, а величина отрезка, отсекаемого кривой на оси абсцисс, уменьшается после
5-
60 80 100 120 140 160 180 200 Размер кристаллов, мкм До раскачки • • ■ • • После раскачки
Рис. 4. Гранулометрический состав кристаллов
раскачки. Заметно улучшился и гранулометрический состав кристаллов за счет снижения содержания в них мелких фракций (см. рис. 4). Утфель становится подвижным, сочным, истирание кристаллов уменьшается, улучшается гранулометрический состав кристаллов.
Однако применение раскачек утфелей зеленой патокой наряду с положительным влиянием оказывает и отрицательное воздействие на качество утфелей. В связи с тем что зеленая патока имеет низкий ГЭ (80-81%), на 8-10% ниже ГЭ утфеля (90-91%), то ее применение для раскачки в сочетании с последующим использованием утфеля для затравки неизбежно приводит к снижению ГЭ утфелей и уменьшению выхода глюкозы.
В табл. 2 представлены сравнительные данные ГЭ утфелей при раскачке их разными оттеками: зеленой патокой, оттеком от промежуточного центрифугирования, белой патокой.
Из таблицы следует, что только белая патока, имеющая ГЭ 90-92% (не ниже ГЭ утфеля), не снижает его ГЭ при раскачках и, следовательно, не имеет противопоказаний для длительного использования такого утфеля в качестве затравки, что благотворно отражается на процессе кристаллизации [14].
Для испытания в производстве глюкозы представляет интерес способ пробеливания кристаллов сахара
Таблица 3
Технологические показатели утфелей до и после раскачки белой патокой
0
Время, ч Проба Межкристальный раствор Утфель Dop, мкм op1
СВ, % ГЭ, % Вязкость, Па-с СВ, % ГЭ, % Вязкость, Па-с % кристаллов
0 До раскачки 68,6 81,2 0,081 76,67 90,6 18,0 44,27 85
1 После раскачки, 10% 66,5 81,8 0,053 — — 10 37,60 —
19 При центрифугировании 64,6 77,5 0,048 75,14 90,6 12 47,50 91
Белая патока 47 91 — — — — — —
Таблица 4
Показатели режима центрифугирования утфелей с раскачками их зеленой и белой патокой
Операция Продолжительность центрифугирования утфеля, мин
без раскачки после раскачки зеленой патокой после раскачки белой патокой
Загрузка 1,5 1,35 1,3
Отделение зеленой патоки 12,98 11,92 9,88
В том числе:
1-я промывка 0,55 0,45 1,33
пропарка 2,13 — —
2-я промывка 1,9 1,07 —
Отделение белой патоки и просушка 25,72 19,7 16,82
В том числе:
промывка 2,5 2 1,47
пропарка 1,27 — —
просушка 15,75 12,1 10,33
Торможение и выгрузка 3,58 3,33 3,53
Всего 43,78 36,3 31,53
горячей водой с добавкой к ней сахарного раствора и переоксида водорода в количестве 0,004-0,008% к массе сахара [15].
Раскачка утфеля белой патокой. Результаты проведения кристаллизации с раскачкой утфеля белой патокой приведены в табл. 3.
Раскачку утфелей проводили через 50-55 ч от начала кристаллизации (при содержании кристаллов около 40%). К утфелю добавляли белую патоку (с ГЭ 91% и СВ 47%) в количестве 10% по его массе. При этом, как следует из табл. 3, благодаря раскачке СВ межкристального раствора понизилось на 2%, а его вязкость на 35%. Вязкость утфеля понизилась на 30% не только благодаря уменьшению количества кристаллов в нем, но и за счет снижения вязкости межкристального раствора. Названные положительные изменения параметров утфеля способствовали улучшению условий кристаллизации, уменьшению истирания кристаллов, что подтверждается увеличением среднего размера кристаллов с 85 до 91 мкм.
Центрифугирование. Процесс проводили на автоматизированной центрифуге периодического действия типа ФПН-1251Л. Глюкозные утфели стабильного качества, особенно в период «заводки» затравочных утфелей после полного освобождения кристаллизаторов для санитарной обработки или ремонта. В этом случае утфели содержат мелкие неоднородные кристаллы, от которых с трудом отделяется межкристальный и промывной раствор. Обычно промывку кристаллов от пленки раствора проводят водой температурой 40.45 °С при ее расходе около 3-4 л/мин. В условиях трудно отделяемого оттека применяют пропарку для снижения вязкости межкристального раствора и растворения «муки».
В табл. 4 приведены режимы работы центрифуг при обработке утфеля с раскачкой и без нее.
Как следует из таблицы, центрифугирование утфе-ля после раскачки проходило значительно легче и быстрее. Так, операция отделения зеленой патоки для
утфеля без раскачки проводилась с подачей воды и пропаркой в течение 2,13 мин, в то время как при центрифугировании утфеля после раскачки при отделении зеленой патоки не требовалось подачи пара. Промывание кристаллов утфеля без раскачки также было затруднительным, что вынуждало применять пропарку в течение 1,27 мин. Та же операция при центрифугировании утфеля после раскачки проходила без пропарки, сокращалось и время промывки водой. При этом продолжительность цикла центрифугирования снизилась на 17%. Значения СВ и ГЭ у оттеков были в пределах нормы. Центрифугирование утфелей после раскачки белой патокой проходило еще легче. Продолжительность цикла центрифугирования сократилась на 12 мин, выход глюкозы из утфе-ля увеличился на 4%, повысилась на 2% и прозрачность растворов глюкозы. Следовательно, для утфе-лей с высоким содержанием кристаллов и высокой вязкостью целесообразно прибегать к раскачке утфе-лей белой патокой во избежание снижения эффекта кристаллизации плохими условиями центрифугирования.
Опыты показали, что успешное центрифугирование глюкозных утфелей зависит от их качества, которое формируется на стадиях кристаллообразования, роста кристаллов и в конце процесса кристаллизации. Повышению размера кристаллов и их равномерности способствует увеличение скорости перемешивания на стадии кристаллообразования — перемешивания сиропа с затравочным утфелем. На стадии роста кристаллов главным условием их равномерности является исключение образования вторичных кристаллов вблизи поверхности теплообмена, что достигается поддержанием соответствующей разности температур между утфелем и охлаждающей водой. Улучшению гранулометрического состава кристаллов способствует применение раскачек утфе-лей белой патокой за 20 ч до конца кристаллизации.
Литература
1. Хворова, Л. С. Технология производства фармакопейной и пищевой глюкозы / Л. С. Хворова. — Пищевая промышленность. — 2008. — № 6. — С. 56.
2. Соколов, В. И. Центрифугирование / В. И. Соколов. — М.: Химия, 1976. — 408 с.
3. Mullin, J. W. Qystallization (4th ed.) / J. W Mullin. — Oxford: Butterworth-Heinemann, 2001. — 594 р.
4. Славянский, А. А. Промывка кристаллов сахара от остаточной маточной жидкости / А. А. Славянский [и др.]. — Патент на изобретение RUS 2227810; заяв. 28.02.2003; опубл. 27.04.2004.
5. Семенов Е. В. Промывание кристаллического белого сахара в роторе центрифуги / Е. В. Семенов, А. А. Славянский, Н. Н. Лебедева. — Хранение и переработка сельхоз-сырья. — 2017. — № 3. — С. 36-39.
6. Gbabo Agidi, J. Development and performance of a sugar centrifuge / J. Gbabo Agidi, C. Igbeka // Sugar Tech., 2003. — Vol. 5. — Iss. 3. — РР. 131-136.
7. Хворова, Л. С. Условия кристаллизации гидратной глюкозы из сиропов, полученных с применением ферментов / Л. С. Хворова. — Хранение и переработка сельхозсы-рья. — 2008. — № 6. — С. 48-49.
8. Хворова, Л. С. Влияние реологических свойств утфелей на кинетику кристаллизации гидратной глюкозы / Л. С. Хворова. — Сахар. — 2008. — № 7. — С. 74-77.
9. Воронина, И. С. Качество желтого сахара и пути его повышения / И. С. Воронина, Е. Н. Астапова // Электронный ресурс: http://www.scienceforum.ru/2015/pdf/17930.pdf, [email protected].
10. Хворова, Л. С. Сравнительная оценка технологических схем получения кристаллической глюкозы / Л. С. Хворо-ва // Материалы X Всероссийской научно-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых с междунар. участием (24-26 мая 2017 г., Бийск). — Бийск: Изд-во Алтайского гос. техн. ун-та, 2017. — С. 447-451.
11. Хворова, Л. С. Научно-практические основы получения кристаллической глюкозы / Л. С. Хворова. — М.: Рос-сельхозакадемия, 2013. — 270 с.
12. IXМеждународный сахарный форум 15-17 июня 2010 г. в выставочном центре «Курская Коренская ярмарка». — Электронный ресурс: http://www.ikar.ru/articles/85.html. Сайт IKAR.ru.
13. Tolea Andreea, Mironescu Vionela. Modeling and optimization of the dextrosemonohydrate cristallisation process /Andreea Tolea, Vionela Mironescu. — Acta Universitatis Cibiniensis. Series E: Food Technology. — 2008. — Vol. XII. — No. 23.
14. Хворова, Л. С. Способ кристаллизации гидратной глюкозы / Л. С Хворова, Н. Р. Андреев, Н. Д. Лукин. — Патент на изобретение RUS 2336308 20.10.2008; № заявки 2007124185/13 от 28.06.2007.
15. Ильина, В. В. Повышение эффективности технологии получения и центрифугирования утфеля 1 кристаллизации / В. В. Ильина. — Автореф. канд. дисс. М., 2005. — 21 с.
References
1. Khvorova L. S. [Technology of production of pharmacopeic and food glucose]. Pishchevayapromyshlennost', 2008, no. 6, p. 56. (In Russ.)
2. Sokolov V. I. Tsentrifugirovanie [Centrifugation]. Moscow, Khimiya Publ., 1976. 408 p.
3. Mullin J. W. Crystallization (4th ed.). Oxford, ButterworthHeinemann, 2001. 594 p.
4. Slavyanskii A. A. et al. Promyvka kristallovsakhara ot ostatoch-noi matochnoi zhidkosti [Washing of sugar crystals from residual mother liquor]. Patent RF No. 2227810; 27.04.2004.
5. Semenov E. V., Slavyanskii A. A., Lebedeva N. N. [Washing of crystalline white sugar in a centrifuge rotor]. Khranenie ipere-rabotka sel'khozsyrya, 2017, no. 3, pp. 36—39. (In Russ.)
6. Gbabo Agidi J., C. Igbeka C. Development and performance of a sugar centrifuge. Sugar Tech., 2003, vol. 5, issue 3, pp. 131-136.
7. Khvorova L. S. [The conditions for the crystallization of hydrated glucose from syrups obtained using enzymes]. Khranenie ipererabotka sel'khozsyrya, 2008, no. 6, pp. 48-49. (In Russ.)
8. Khvorova L. S. [Effect of the rheological properties of massecuites on the kinetics of crystallization of hydrated glucose]. Sakhar, 2008, no. 7, pp. 74-77. (In Russ.)
9. Voronina I. S., Astapova E. N. Kachestvo zheltogosakhara iputi ego povysheniya [Quality of yellow sugar and ways to increase it]. Electronic resource: http://www.scienceforum.ru/2015/ pdf/17930.pdf, [email protected].
10. Khvorova L. S. [Comparative evaluation of technological schemes for obtaining crystalline glucose]. Materialy X Vse-rossiiskoi nauchno-prakt. konf. studentov, aspirantov i molodykh uchenykh s mezhdunar. uchastiem (24—26 maya 2017g., Biisk) [Proc. The 10th All-Russian scientific and practical. conf. students, graduate students and young scientists from the intern. participation (May 24-26, 2017, Biysk)]. Biysk, Publ. house of the Altai State Technical University, 2017, pp. 44-451. (In Russ.)
11. Khvorova L. S. Nauchno-prakticheskie osnovypolucheniya kris-tallicheskoiglyukozy [Scientific and practical basis for obtaining crystalline glucose]. Moscow, Rossel'khozakademiya Publ., 2013. 270 p.
12. The 9th International Sugar Forum on June 15-17, 2010 in the exhibition center «Kursk Korenskaya Fair». The electronic resource: http://www.ikar.ru/articles/85.html. IKAR.ru site. (In Russ.)
13. Tolea Andreea, Mironescu Vionela. Modeling and optimization of the dextrosemonohydrate cristallisation process. Acta Universitatis Cibiniensis. Series E: Food Technology, 2008, vol. XII, no. 23.
14. Khvorova L. S., Andreev N. R., Lukin N. D. Sposob kristalli-zatsiigidratnoiglyukozy [Method for crystallization of hydrated glucose]. Patent RF No. 2336308; 20.10.2008.
15. Il'ina V. V. Povyshenie effektivnosti tekhnologii polucheniya i tsentrifugirovaniya utfelya 1 kristallizatsii: Avtoref. kand. diss. [Increasing the efficiency of technology for the production and centrifugation of massecuite 1 crystallization: Cand. Diss.]. Moscow, 2005.
Особенности подготовки утфелей гидратной глюкозы к центрифугированию
Ключевые слова
вязкость утфеля; глюкоза гидратная; истирание кристаллов; раскачка; условия кристаллизации; центрифугирование.
Реферат
Центрифугирование утфеля — одна из наиболее сложных и важных технологических операций в глюкозном производстве, предназначенная для выделения кристаллов из утфеля с отделением и отмывкой от них межкристального раствора. В статье рассматриваются особенности получения утфелей глюкозы, подготовки их к центрифугированию и проведению процесса центрифугирования на примере утфелей гидратной глюкозы. В основе всех способов заложен принцип уменьшения количества пленки маточного раствора и улучшения ее качества на поверхности кристаллов глюкозы. Результат центрифугирования зависит от качества утфеля и параметров операции центрифугирования. Чем крупнее и однороднее по размерам кристаллы и ниже вязкость межкристального раствора и содержание примесей в нем, а также чем выше фактор разделения и продолжительность центрифугирования, тем лучше и полнее удаляется межкристальный раствор с поверхности кристаллов. При кристаллизации глюкозы укрупнению кристаллов и повышению их однородности способствует повышение скорости перемешивания сиропа с затравочным утфелем на стадии кристаллообразования. На стадии роста кристаллов главным условием является недопустимость вторичного кристаллообразования в пристеночном пространстве кристаллизатора из-за неравномерного снижения температуры охлаждающей воды в «рубашке» кристаллизатора. В связи с тем что кристаллы глюкозы из-за низкой механической прочности подвержены истиранию при перемешивании, важным условием является своевременное окончание процесса кристаллизации во избежание ухудшения качества утфеля. Раскачка утфелей белой патокой за 15-20 ч до окончания кристаллизации улучшает параметры утфеля и условия центрифугирования. В результате раскачки возрастает средний размер кристаллов, улучшается их гранулометрический состав, уменьшается вязкость межкристального раствора, сокращается расход воды на промывку кристаллов и продолжительность центрифугирования, благодаря чему выход глюкозы из кристаллизатора возрастает на 4%, при этом снижается цветность растворов глюкозы.
Авторы
Хворова Людмила Степановна, д-р техн. наук; Лукин Николай Дмитриевич, д-р техн. наук Всероссийский научно-исследовательский институт крахмалопродуктов,
140051, Московская обл., Люберецкий район, п. Красково, ул. Некрасова, д. 11, [email protected], [email protected]
Features of Preparation of Massecuites of Pydrated Glucose for the Centrifugation
Key words
the viscosity of the massecuite; glucose hydrate; the abrasion of the crystals; the buildup; conditions of crystallization; centrifugation.
Abstract
A centrifugation of massecuiteis one of the most difficult and important technological operations in productionof glucose, which is intended for crystals to be isolated out ofmassecuite with following separation and washing out intercrystal solution from themin the action field of centrifugal forces. This article discusses the features of obtaining utpala glucose, preparing them to centrifugation, and carrying out the centrifugation process in the example of otteley the hydration of glucose. The principle of decrease of the quantity of a mother solution filmand improvement of its quality on the surface of glucosecrystals isthe basis of all methods of massecuite preparation for a successful centrifugation. The result of a centrifugation depends on massecuitequality and parameters of centrifugation. The larger and more uniformcrystalsizes and the lower viscosity of intercrystal solution and impurity level in it, are also the higher factor of division and duration of a centrifugation are the better and more fullintercrys-tal solution from the surface of crystals is removed. During glucose crystallization integration of crystals and increase of their uniformity are promoted by increasingthe speed of mixing the syrup with inoculation massecuites at a grain formation stage. At the stage of crys-talsgrowth the main condition is inadmissibility of the secondary grain formation near crystallizer walls due to the irregular temperature decrease of cooling water in the crystallizer «shirt». Because of low mechanical strength of glucose crystals being subjected to the attrition while mixing, the well-timed completion of crystallization is an important condition to avoid deterioration of massecuite. The addition of white syrupto massecuites before 15-20 h. prior to the end of crystallization improves massecuite parameters and centrifugation conditions. As a result of addition the average size of crystals increases, their distribution of sizes improves, the viscosity of inter-crystal solution decreases, water consumption for washing of crystals and duration of a centrifugation are reduced. It results that the yield of glucose from a crystallizer increases by 4% and a chromacity of glucosesolutions decreases.
Authors
Khvorova Lyudmila Stepanovna, Doctor of Technical Sciences; Lukin Nikolay Dmitnevich, Doctor of Technical Sciences All-Russian Research Institute of Starch Products, 11 Nekrasov st., Kraskovo, Lyuberetsky District, Moscow Region, 140051, Russia, [email protected]; [email protected]
