Ефективні способи сушіння та зберігання цукру-піску

Початкова вологість цукру перед сушінням становить 0,5…1,5%, а кінцева для нормального зберігання повинна складати не більше 0,14% при зберіганні в мішках та 0,05% при зберіганні в силосах. Вода в кристалах цукру може бути зв’язана хімічно, фізико-хімічно та фізично. З них найбільш стійким є хімічний зв’язок, коли молекули води зв’язані з матеріалом хімічно (вода гідротаційна та кристалогідротаційна). Таку воду неможливо видалити без руйнування структури матеріалу.

Фізико-хімічними силами зв’язана вода, що знаходиться на поверхні матеріалу. Сила такого зв’язку залежить від структури поверхні матеріалу та характеризується водневими зв’язками.

Вода, зв’язана фізичними силами (найбільш слабими). Менше всього утримується матеріалом.

Вологість кристалічного цукру зумовлена трьома формами:

1) вільна волога – волога, що міститься в поверхневому шарі маточного розчину, що обволікає кристал після центрифугування. Ця волога легко видаляється звичайним сушінням. Надлишок вільної вологи перебуває у рівновазі з навколишнім середовищем. Властивості такої вільної вологі дуже близькі до властивостей чистої води.

2) зв’язана волога  - представлена надлишком поверхневого шару сиропу, котрий закритий пересиченим шаром розчину, що залишається після сушарки. Її можна ліквідувати інтенсифікацією та продовженням тривалості процесів. Під час сушіння вона дифундує до поверхні та додатково впливає на механічні властивості цукру.

3) Інклюзована (внутрішня)волога – являє собою воду, що знаходиться в маточному розчині, включеним в кристалічну решітку цукрози. Ця волога звільнюється тільки в результаті подрібнення кристалів. Тому на процес зберігання цукру вона не впливає.

Для сушіння цукру в основному застосовуються барабанні сушарки з конвективним підводом тепла, при цьому теплоносієм служить гаряче повітря. На деяких заводах використовується сушарка з псевдо-киплячим шаром, переваги котрої полягають в першу чергу в мінімальному стиранні кристалів, рівномірному сушінні цукру та можливістю отримати в одному апараті цукру з вологістю, придатною для безтарного зберігання.

Тиск водяної пари над кристалами цукру та його гігроскопічність є важливими параметрами при виборі оптимальних параметрів зберігання цукру. Ступінь насичення повітря водяною парою залежить від температури, при підвищенні якої відносна вологість повітря зменшується.

Рівновага між вологістю цукру та відносною вологістю повітря в значній мірі залежить від якості цукру, тобто від кількості нецукрів, що знаходяться в цукровому розчині на поверхні кристалів. Як правило вважається, що цукор з більш високим вмістом золи зберігається при більш низькій відносній вологості. Аналогічним чином впливає і наявність РР.

Виявилось, що „зв’язана» волога дуже небезпечна для зберігання цукру-піску, так як з часом вона переходить у вільний стан і в середньому                               

підвищує загальний вологовміст в сховищі в 2-2,5 рази. Як видно з наведеного рисунка, процес переходу зв’язаної вологи у вільну для більш крупних кристалів відбувається інтенсивніше, ніж для дрібних.

Для силосу ємністю 20 тис. т. збільшення вологовмісту цукру під час зберігання за рахунок переходу „зв’язаної вологи” у вільну складає 10-12,5т. Ця кількість вологи, вільно переміщуючись при наявності температурних градієнтів, викликає погіршення початкових якостей закладеного на зберігання цукру. За таких умов виникає явище „цементації” або грудкування в теплих зонах. Це стосується і тарного зберігання цукру-піску в мішках, коли при нерівномірному опаленні складу „зв’язана” волога після переходу у вільну викликає також „цементацію” продукту.

Ці явища викликають необхідність пошуку шляхів для видалення „зв’язаної” вологи з цукру-піску перед закладанням його в сховище. І як наслідок, виникають питання попереднього підготовлення цукру-піску перед зберіганням.

Цукор-пісок, який відправляють на зберігання, повинен відповідати стандарту якості. Вологу і температуру нормують в залежності від способу зберігання. Для складів в тарі допускається вологість до 0,14% і температура до 25^оС. Для безтарного зберігання вологість не повинна перевищувати 0,04%, а температура 22 ^оС.

Для запобігання грудкування та цементації цукру-піску є два шляхи технічних і технологічних рішень цієї проблеми:

1. Видалення „зв’язаної” вологи з цукру-піску перед закладанням його на зберігання.

2. Знепилення цукру-піску перед його зберіганням.

У зв’язку з цим можна рекомендувати наступні технологічні і технічні заходи запобігання цементуванню та грудкуванню цукру-піску:

1. Підготовлення повітря при зберіганні цукру, тобто кондиціювання повітря, що полягає в необхідності використання установки для охолодження і підсушування повітря.

2. Застосування к ондиціонеру попереднього підготовлення цукру-піску для видалення зв’язаної вологи – головної причини цементування і грудкування.

3. Встановлення повітряного знепилювача замість механічних розсіювачів – для видалення (відсмоктування) мілких фракцій цукру-піску розмірами до 0,2 – 0,3 мм, котрі в подальшому процесі зберігання сприяють «цементуванню» або грудкуванню цукру-піску.

4.  Висушування цукру-піску в с ушарці з псевдорозрідженим шаром, котра забезпечує такі параметри цукру піску, що запобігають цементуванню цукру.

У 80-ті роки ВНДІЦП розробив конструкції кондиціонера для попередньої підготовки цукру-сирцю та  повітряного знепилювала, котрі пройшли апробацію на Яготинському експериментальному цукровому заводі. Фірма ВМА випускає вертикальний охолоджувач-знепилювач з псевдо киплячим шаром цукру VEC. Дослідження в цьому напрямку активно проводяться зараз і НУХТ.