KR101116926B1 - Method for white sucrose, brown sucrose and black sucrose production using direct recovery process - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사탕수수를 압착 및 착즙하여 사탕수수 원액을 추출하는 압착 및 착즙단계; 상기 원액에 석회를 첨가하고, 이물질과 불순물을 제거하여 건조 물질 기준으로 80 % 이상의 수크로오스 함량의 원액을 제조하는 석회첨가 여과단계; 상기 여과된 원액을 제1 진공농축장치에서 진공농축하여 수크로오스를 포함하는 1차 진공결정슬러리를 제조하는 1차 진공결정단계; 상기 1차 진공결정슬러리를 제1 고속원심분리기에서 원심분리하여 제1 결정과 제1 모액으로 분리하고, 상기 제1 결정으로 삼온당을 제조하거나, 또는 상기 제1 결정을 제2 진공농축장치로 이송시키는 단계; 상기 제2 진공농축장치에서 진공농축하여 수크로오스를 포함하는 2차 진공결정슬러리를 제조하는 2차 진공결정단계; 상기 2차 진공결정슬러리를 제2 고속원심분리기에서 원심분리하여 제2 결정과 제2 모액으로 분리하고, 상기 제2 모액은 상기 압착 및 착즙단계로 이송시키고, 상기 제2 결정은 건조시켜 중백당을 제조하거나 또는 제3 진공농축장치로 이송시키는 단계; 상기 제3 진공농축장치에서 진공농축하여 수크로오스를 포함하는 3차 진공결정슬러리를 제조하는 3차 진공결정단계; 상기 3차 진공결정슬러리를 제3 고속원심분리기에서 원심분리하여 제3 결정과 제3 모액으로 분리하고, 상기 제3 모액을 제1 진공농축장치로 이송시키고, 상기 제3 결정은 건조시켜 정백당을 제조하는 단계를 포함하는 정백당, 중백당 및 삼온당의 제조방법에 관한 것이다. The present invention is a pressing and juice step of extracting the sugar cane juice by squeezing and juice the sugar cane; A lime addition filtration step of adding lime to the stock solution and removing foreign substances and impurities to prepare a stock solution having a sucrose content of 80% or more on a dry matter basis; A primary vacuum crystal step of producing a primary vacuum crystal slurry containing sucrose by vacuum concentrating the filtered stock solution in a first vacuum concentrator; The first vacuum crystal slurry is centrifuged in a first high-speed centrifuge to separate the first crystal and the first mother liquor, and the tricrystalline sugar is produced from the first crystal, or the first crystal is transferred to a second vacuum concentrator. Transferring; A secondary vacuum crystal step of concentrating a vacuum in the second vacuum concentrator to produce a secondary vacuum crystal slurry containing sucrose; The second vacuum crystal slurry is centrifuged in a second high-speed centrifuge to separate the second crystal and the second mother liquor, the second mother liquor is transferred to the pressing and juice step, and the second crystal is dried to give a heavy white sugar. Manufacturing or transferring the same to a third vacuum concentrator; A tertiary vacuum crystallization step of preparing a tertiary vacuum crystal slurry containing sucrose by vacuum concentrating in the third vacuum concentrator; The third vacuum crystal slurry is centrifuged in a third high-speed centrifuge to separate the third crystal and the third mother liquor, the third mother liquor is transferred to a first vacuum concentrator, and the third crystal is dried to obtain white sugar. It relates to a method for producing white sugar, heavy white sugar and tri-temperature sugar comprising the step of preparing.
수크로오스, 직접회수공법, 정백당, 정제당, 삼백당, 중백당, 갈색당, 원당, 흑설탕 Sucrose, direct recovery method, white sugar, refined sugar, three hundred sugar, heavy white sugar, brown sugar, raw sugar, brown sugar
Description
본 발명은 정백당, 중백당 및 삼온당의 제조방법에 관한 것으로, 사탕수수로부터 착즙되어진 원액으로부터 다단의 진공결정화 공정에 의한 정백당, 중백당 및 삼온당 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing white sugar, heavy white sugar and tri-sugar, and to a method for producing white sugar, heavy white sugar and tri-temperature sugar by a multi-stage vacuum crystallization process from a stock solution extracted from sugarcane.
일반적으로 설탕은 사탕수수나 사탕무를 원료로 하여 제조되는 것으로, 사탕수수의 경우 사탕수수를 분쇄하고 물로 끓여 설탕성분을 추출해낸 뒤 건조시켜 '원당'을 제조한다. 원당은 순수한 설탕 성분뿐만 아니라 사탕수수에 들어있던 여러 영양분과 섬유질도 같이 결정화 되어 있기 때문에, 풍부한 미네랄 성분과 풍미 및 향기를 지니는 장점이 있으나, 반대로 당도가 떨어질 뿐만 아니라 섬유질 및 기타 성분으로 인해 정백당 만큼 장기 보관할 수 없으며, 상온에서 오래 두면 풍미가 변질되는 특성을 지니고 있어 산업적인 유통에 어려운 점이 있다.In general, sugar is manufactured from sugar cane or sugar beet as a raw material, and in the case of sugar cane, sugar cane is pulverized and boiled with water to extract sugar components and dried to produce 'raw sugar'. Raw sugar has the advantage of rich minerals, flavors and aromas because it is crystallized not only with pure sugar but also with various nutrients and fiber contained in sugarcane. It can not be stored for a long time, and if it is left at room temperature for a long time, the flavor is deteriorated.
따라서 이러한 원당으로부터 순수 설탕 성분 외의 다른 성분을 제거하여 제조된 것을 통상 정백당, 중백당, 삼온당이라고 하고, 이 때 사용되는 일반적인 공 정은 다음과 같다. 원당을 다시 세당 및 용해하여 포충공법, 탈색공법, 이온정제공법, 결정화공법 등으로 설탕 성분만을 추출해 낸 것을 '정백당'이라고 한다. 이러한 정백당 공정중 발생한 밀에 재결정 및 밀투입 과정을 거친 것이 '중백당'이며, 당밀 및 카라멜을 첨가 함에 따라 '흑설탕'을 생산할 수 있다. 이러한 설탕 종류는 단순히 조미료의 용도뿐만 아니라, 제과제빵을 비롯하여 양조, 식품가공, 식품보존, 음료 등 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.Therefore, what is prepared by removing other components other than pure sugar components from such raw sugars are commonly referred to as white sugar, heavy white sugar, and three temperature sugar, and the general process used at this time is as follows. It is called 'white sugar' by extracting only the sugar components by taxing and dissolving the raw sugars again, using the insect trapping method, the bleaching method, the ion purification method, and the crystallization method. Re-crystallization and milling process of wheat generated during the white sugar process is 'baekbaek sugar' and 'brown sugar' can be produced by adding molasses and caramel. This kind of sugar is not only used for seasonings, but also widely used in confectionery baking, brewing, food processing, food preservation, and beverages.
종래 설탕 제조과정은 우선적으로 원당을 제조하게 되는데, 도 1에 기재된 원당의 제조방법과 같이, 압착 및 착즙단계, 석회첨가 및 여과단계, 농축결정단계, 고속원심분리단계, 건조단계로 이루어진다.Conventional sugar manufacturing process is to prepare the raw sugar preferentially, as in the manufacturing method of the raw sugar shown in Figure 1, it consists of a pressing step and a juice step, lime addition and filtration step, concentrated crystallization step, high-speed centrifugation step, drying step.
먼저, 압착 및 착즙단계는, 원재료인 사탕수수를 압착하여 그 사탕수수 줄기에서 원액을 추출하는 단계이다. First, the crimping and squeezing step is a step of extracting the stock solution from the sugarcane stem by compressing the sugarcane which is a raw material.
석회첨가 및 여과단계는, 상기 추출된 원액이 자연적으로 산성의 성질을 가지고 있어 원액에 석회를 첨가하여 원액의 산성도를 중화시키고, 중화된 원액에 석회의 첨가로 인해 발생된 침전물이나 이물질, 각종 불순물 등을 걸러내는 단계이다.In the lime addition and filtration step, the extracted crude liquid has an acidic property in nature, neutralizing the acidity of the crude liquid by adding lime to the crude liquid, and precipitates, foreign substances, and various impurities generated by adding lime to the neutralized crude liquid. Filter your back.
농축결정단계는 여과단계를 거친 원액에 포함된 수분을 제거하여 원액을 농축하여 수크로오스 성분을 석출하는 단계이다.The concentration determination step is a step of depositing sucrose by concentrating the stock solution by removing the water contained in the stock solution after the filtration step.
고속원심분리단계는 원당을 만들기 위한 단계로서, 농축결정단계를 거친 슬러리를 2000 ~ 5000 rpm 정도의 높은 회전수를 이용하여 원당을 분리하는 생산 단 계를 나타낸 것이다.The high-speed centrifugation step is a step for making raw sugar, and shows the production step of separating the raw sugar using a high rotational speed of 2000 ~ 5000 rpm of the slurry passed through the concentration determination step.
상기와 같은 방법에 의하여 원당을 제조한 후, 원당으로부터 정백당, 중백당, 삼온당을 제조하기 위해서는 또 다른 공정이 필요하게 된다. 도 2는 종래 정백당 및 중백당, 삼온당의 제조방법을 나타낸 공정도로서, 원당으로부터 정백당의 생산을 위해 원당을 세척하는 세당공정, 수용액상으로 만드는 용탕공정, 탄산가스를 포충탑 하부에서 상부로 주입하여 탄산칼슘 침전효과를 통해 원액의 탈색 및 이물제거를 위해 실시하는 포충공정, 이물질 및 불순물 제거를 위한 여과공정, 색도 제거를 위한 탈색공정, 및 이온정제공정을 통하여 정제된 당액을 얻게되는 단계를 거치며, 최종단계로 농축결정을 통하여 정제된 정백당을 얻을 수 있는 단계를 나타낸 것이다. 또한, 정백당을 만들고 난 밀을 다시 농축하여 결정을 만드는 재처리 공정을 통하여 중백당 및 삼온당을 얻을 수 있으며, 이 때의 결정은 황색이나 갈색 계열의 색깔을 띠게 된다. After the raw sugar is prepared by the method as described above, another process is required in order to prepare white sugar, heavy white sugar, and tri warm sugar from the raw sugar. Figure 2 is a process chart showing a conventional white sugar, heavy white sugar, three-temperature sugar production process, washing the raw sugar for the production of white sugar from raw sugar, the process of washing the raw sugar, the molten process to form an aqueous solution, the injection of carbon dioxide gas from the bottom of the nesting tower Step of obtaining purified sugar solution through the encapsulation process for decolorization and removal of foreign substances through the calcium carbonate precipitation effect, the filtration process for removing foreign substances and impurities, the decolorization process for removing color, and the ion purification process. Through, the final step shows a step to obtain purified white sugar through concentrated crystals. In addition, white sugar and tri-temperature sugar can be obtained through a reprocessing process of making white sugar and re-concentrating wheat flour, and the crystals have yellow or brown color.
상기와 같이, 종래 설탕 제조공법은 여러 단계의 복잡한 공정을 거쳐야 되므로 정제공정에서 발생되는 폐수 및 부재료 사용으로 인해 제조원가 절감에 공정상 한계가 있다. As described above, the conventional sugar manufacturing method has to go through a complex process of several steps, there is a process limitation in the manufacturing cost reduction due to the use of waste water and subsidiary materials generated in the purification process.
이에 본 발명자는 제조원가 절감 및 제품의 생산성을 향상시킬 수 있는 제조방법을 연구하던 중, 원당 제조공정을 거치지 않고, 정백당, 중백당 및 삼온당을 직접 회수하는 직접회수공법을 적용할 경우, 제조공정의 효율이 향상될 뿐만 아니라, 폐수발생이 없어 친환경적임을 확인하고 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors studied the manufacturing method that can reduce the manufacturing cost and improve the productivity of the product, and if the direct recovery method of directly recovering white sugar, heavy white sugar and trionose sugar without going through the raw sugar manufacturing process, the manufacturing process In addition to improving the efficiency, there is no waste water generated and confirmed that it is environmentally friendly and completed the present invention.
본 발명은, 전술한 종래 기술에 따른 방법의 복잡성 및 제조원가절감의 한계 및 폐수 발생을 개선하여 친환경적인 정백당, 중백당 및 삼온당의 제조방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention is to provide an environment-friendly method for producing white sugar, heavy white sugar and tri-temperature sugar by improving the complexity of the method according to the prior art and the limitation of manufacturing cost reduction and waste water generation.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving the above object,
사탕수수를 압착 및 착즙하여 사탕수수 원액을 추출하는 압착 및 착즙단계(단계 1);Compressing and squeezing the sugar cane to extract the sugar cane juice (step 1);
상기 원액에 석회를 첨가하고, 이물질과 불순물을 제거하는 석회첨가 여과단계(단계 2);Lime addition filtration step of adding lime to the stock solution and removing foreign substances and impurities (step 2);
상기 여과된 원액을 제1 진공농축장치에서 진공농축하여 수크로오스를 포함하는 1차 진공결정슬러리를 제조하는 1차 진공결정단계(단계 3);A primary vacuum crystal step (step 3) of concentrating the filtered stock solution in a first vacuum concentrator to produce a primary vacuum crystal slurry containing sucrose;
상기 1차 진공결정슬러리를 제1 고속원심분리기에서 원심분리하여 제1 결정과 제1 모액으로 분리하고, 상기 제1 결정으로 삼온당을 제조하거나, 또는 상기 제1 결정을 제2 진공농축장치로 이송시키는 단계(단계 4);The first vacuum crystal slurry is centrifuged in a first high-speed centrifuge to separate the first crystal and the first mother liquor, and the tricrystalline sugar is produced from the first crystal, or the first crystal is transferred to a second vacuum concentrator. Transferring (step 4);
상기 제2 진공농축장치에서 진공농축하여 수크로오스를 포함하는 2차 진공결정슬러리를 제조하는 2차 진공결정단계(단계 5);A secondary vacuum crystallization step (step 5) of vacuum concentrating in the second vacuum concentrator to produce a secondary vacuum crystal slurry containing sucrose;
상기 2차 진공결정슬러리를 제2 고속원심분리기에서 원심분리하여 제2 결정과 제2 모액으로 분리하고, 상기 제2 모액은 상기 압착 및 착즙단계로 이송시키고, 상기 제2 결정은 건조시켜 중백당을 제조하거나 또는 제3 진공농축장치로 이송시키는 단계(단계 6);The second vacuum crystal slurry is centrifuged in a second high-speed centrifuge to separate the second crystal and the second mother liquor, the second mother liquor is transferred to the pressing and juice step, and the second crystal is dried to give a heavy white sugar. Manufacturing or transferring the same to a third vacuum concentrator (step 6);
상기 제3 진공농축장치에서 진공농축하여 수크로오스를 포함하는 3차 진공결정슬러리를 제조하는 3차 진공결정단계(단계 7);A third vacuum determination step (step 7) of preparing a third vacuum crystal slurry containing sucrose by vacuum concentrating in the third vacuum concentrating device;
상기 3차 진공결정슬러리를 제3 고속원심분리기에서 원심분리하여 제3 결정과 제3 모액으로 분리하고, 상기 제3 모액을 제1 진공농축장치로 이송시키고, 상기 제3 결정은 건조시켜 정백당을 제조하는 단계(단계 8)를 포함하는 정백당, 중백당 및 삼온당의 제조방법을 제공한다. The third vacuum crystal slurry is centrifuged in a third high-speed centrifuge to separate the third crystal and the third mother liquor, the third mother liquor is transferred to a first vacuum concentrator, and the third crystal is dried to obtain white sugar. It provides a method for producing white sugar, heavy white sugar and tri-temperature sugar comprising the step of preparing (step 8).
이하 본 발명의 제조방법에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 정백당, 중백당 및 삼온당은 사탕수수로부터 압착 및 착즙단계, 석회첨가 여과단계, 1차 진공결정단계, 2차 진공결정단계, 3차 진공결정단계, 고속원심분리단계, 건조단계로 이루어진다. 또한 본 발명에 따른 제조방법을 전체적인 흐름으로 나타내면 도 4와 같다. Hereinafter, the manufacturing method of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4. As shown in Figure 3, the white sugar, heavy white sugar and tri-temperature sugar of the present invention is pressed and squeezed from sugar cane, lime addition filtration step, the first vacuum crystallization step, the second vacuum crystallization step, the third vacuum crystallization step, It consists of a high speed centrifugation step and a drying step. In addition, the manufacturing method according to the present invention is shown as an overall flow as shown in FIG.
상기 단계 1은, 사탕수수를 압착 및 착즙하여 사탕수수 원액을 추출하는 압착 및 착즙단계로서, 일정한 크기로 세절된 사탕수수를 통상의 압착기 및/또는 착즙기에 투입하여 원액을 추출하는 단계이다. Step 1 is a pressing and juice step of extracting the sugar cane juice by compressing and extracting the sugar cane, and the step of extracting the stock solution by feeding the sugar cane, which has been cut into a predetermined size, into a conventional presser and / or juicer.
상기 단계 2는, 상기 원액에 석회를 첨가하고, 이물질과 불순물을 제거하는 석회첨가 여과단계로서, 단계 1에서 얻어진 원액의 산성도를 낮추고 이물질을 제거하기 위한 단계이다. Step 2 is a lime addition filtration step of adding lime to the stock solution and removing foreign substances and impurities, and is a step for lowering the acidity of the stock solution obtained in step 1 and removing foreign substances.
사탕수수 원액은 그 자체의 산성도가 높고, 또한 원액 이외의 이물질이 많기 때문에 원액을 그대로 사용할 수 없다. 따라서 석회를 첨가하여 원액을 중화하고 이물질과 불순물을 여과하여 사용하게 된다. 이물질과 불순물 여과시 통상의 여과기를 사용할 수 있으며, 일례로 필터 프레스 등을 사용할 수 있다. 상기 석회첨가 여과단계에 의하여 원액의 수크로오스 함량을 높일 수 있으며, 바람직하게는 수크로오스 함량이 건조된 원액을 기준으로 80 % 이상이 되는 것이 바람직하다. The sugarcane stock solution cannot be used as it is because the acidity of the sugarcane itself is high and many foreign substances other than the stock solution are used. Therefore, lime is added to neutralize the stock solution, and foreign substances and impurities are filtered and used. In the case of filtering foreign substances and impurities, a conventional filter may be used, and for example, a filter press or the like may be used. The sucrose content of the stock solution may be increased by the lime addition filtration step, and the sucrose content is preferably 80% or more based on the dried stock solution.
상계 단계 3은, 상기 여과된 원액을 제1 진공농축장치에서 진공농축하여 수크로오스를 포함하는 1차 진공결정슬러리를 제조하는 1차 진공결정단계로서, 원액에서 첫 번째 수크로오스 결정이 제조되는 단계이다. Phase 3 is a primary vacuum crystal step of preparing a primary vacuum crystal slurry containing sucrose by vacuum concentrating the filtered stock solution in a first vacuum concentrator, wherein the first sucrose crystals are prepared in the stock solution.
여과된 원액을 진공농축장치가 설비된 제1 진공농축장치의 반응조에 이송시킨 후, 제1 진공농축장치에서 내부 온도 및 내부 진공도를 조절하여 진공농축하면 원액의 포화도가 높아져 수크로오스 결정이 석출되고 이에 따라 1차 진공결정슬러리를 얻을 수 있다. 바람직하게는 상기 내부 온도를 55 ~ 90 ℃ 로 유지하고 내부 진공도를 500 ~ 800 mmHg 로 유지하는 것이 슬러리가 형성되는 측면에서 바람직하다. 또한, 바람직하게는 결정의 생성을 촉진하기 위하여, 원액의 수크로오스 고형분 대비하여 10 ~ 200 ppm 비율로 종당(Seed)을 첨가하여 1차 진공결정슬러리를 얻는 것이 바람직하다. After transferring the filtered stock solution to the reaction tank of the first vacuum concentrator equipped with a vacuum concentrator, the vacuum concentration is controlled by adjusting the internal temperature and the internal vacuum degree in the first concentrator to increase the saturation of the stock solution to precipitate sucrose crystals. Thus, the first vacuum crystal slurry can be obtained. Preferably, the internal temperature is maintained at 55 to 90 ° C. and the internal vacuum level is maintained at 500 to 800 mmHg. In addition, preferably, in order to promote the formation of crystals, it is preferable to add a seed (Seed) at a ratio of 10 to 200 ppm relative to the sucrose solids of the stock solution to obtain a primary vacuum crystal slurry.
또한 정제수의 온도에 따라 탈색율 및 정제도가 달라지기 때문에, 상기 제조된 1차 진공결정슬러리를 30 ~ 40 ℃ 정제수로 세정하는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. In addition, since the decolorization rate and the degree of purification vary depending on the temperature of the purified water, it is preferable to further include the step of washing the prepared primary vacuum crystal slurry with 30 ~ 40 ℃ purified water.
상기 단계 4는, 상기 1차 진공결정슬러리를 제1 고속원심분리기에서 원심분리하여 제1 결정과 제1 모액으로 분리하고, 상기 제1 결정으로 삼온당을 제조하거나, 또는 상기 제1 결정을 제2 진공농축장치로 이송시키는 단계이다. 상기 제1 모액은 최종 부산물인 당밀이며 이러한 당밀은 바이오 산업의 발효공정 등에 탄소원으로써 재판매될 수 있다. 즉, 도 4에서 고속원심분리기(S1)를 통해 삼온당과 모액(최종당밀부산물)으로 분리되며, 분리된 삼온당은 제품으로 생산되거나 또는 제 2 결정단계로 이송되어지는 단계를 거치며, 이 때 분리된 모액은 본 발명의 제조방법에서 최종 부산물로써 얻을 수 있다. In step 4, the first vacuum crystal slurry is centrifuged in a first high-speed centrifuge to separate the first crystal and the first mother liquor, and the tricrystalline sugar is prepared from the first crystal, or the first crystal is removed. 2 is a step of transferring to the vacuum concentrator. The first mother liquor is molasses which is a final by-product and such molasses can be resold as a carbon source for fermentation processes in the bio industry. That is, in Figure 4 through the high-speed centrifuge (S1) is separated into three-temperature sugar and mother liquor (final molasses by-product), the separated three-temperature sugar is produced as a product or transferred to a second crystallization step, at this time The separated mother liquor can be obtained as a final by-product in the production process of the present invention.
본 발명에서 사용되는 용어 '삼온당'은, 정제 정도가 낮고 옅은 차갈색을 띠며 진한 향과 색깔이 있는 촉촉한 특징을 갖는 흑설탕을 의미한다.The term 'samone sugar' used in the present invention refers to brown sugar having a low refinement degree, light tea brown color, and a moist characteristic with a dark aroma and color.
1차 진공결정슬러리를 원심분리하면 결정과 모액으로 분리될 수 있으며, 바람직하게는 내부온도 55 ~ 65℃, 2000 ~ 3000 rpm의 회전속도로 원심분리하는 것이 바람직하다. 상기 분리된 결정은 건조시켜 삼온당을 제조할 수 있다. Centrifugation of the first vacuum crystal slurry can be separated into crystals and mother liquor, preferably centrifugation at an internal temperature of 55 to 65 ° C and a rotational speed of 2000 to 3000 rpm. The separated crystals can be dried to prepare trisaccharides.
상기 분리하여 회수된 결정은 제2 진공농축장치로 이송시켜 중백당 및/또는 정백당을 제조하는데 사용된다. 이 때, 분리하여 회수된 결정을 진공농축장치가 설 비된 반응조에 스크류 컨베이어를 이용하여 이송시킬 수 있으며, 이 때 스크류 컨베이어 내부의 잔여 결정을 열수를 통과시켜 2차 진공결정장치로 이송 완료시킨다. 열수를 통과시키면 결정이 열수에 녹아 이송시킬 수 있기 때문에 잔여 결정이 컨베이어 내부에 남아있지 않게 된다. 잔여 결정을 충분히 녹일 수 있도록 80 ~ 90℃의 열수를 사용하는 것이 바람직하다. The separated and recovered crystals are transferred to a second vacuum concentrator and used to produce heavy white sugar and / or white sugar. At this time, the separated and recovered crystals can be transferred to a reactor equipped with a vacuum concentrator using a screw conveyor. At this time, the remaining crystals inside the screw conveyor are transferred to the secondary vacuum crystallizer by passing hot water. Passing the hot water allows the crystals to melt and transport in the hot water so that no residual crystals remain inside the conveyor. It is preferable to use hot water of 80 to 90 ° C. to sufficiently dissolve the remaining crystals.
'삼온당'외의 설탕, 즉 중백당 또는 정백당을 보다 많이 제조하고자 하는 경우에는, 분리된 상기 제1 결정으로 '삼온당'을 제조하기 보다는 제2 진공농축장치로 이송시키는 것이 바람직하며, 이에 따라 시장의 수요를 고려하여 각 설탕의 제조율을 쉽게 조절할 수 있다. In the case of preparing more sugar other than 'samone sugar', that is, heavy white sugar or white sugar, it is preferable to transfer the sewage sugar to the second vacuum condenser rather than to produce 'samone sugar' as the separated first crystals. Given the market demand, the production rate of each sugar can be easily adjusted.
상기 단계 5는, 상기 제2 진공농축장치에서 진공농축하여 수크로오스를 포함하는 2차 진공결정슬러리를 제조하는 2차 진공결정단계로서, 제2 진공농축장치로 이송된 결정과 열수가 혼합된 용액을 다시 진공농축하여 2차 진공결정슬러리를 제조하는 단계이다.Step 5 is a secondary vacuum crystallization step of producing a secondary vacuum crystal slurry containing sucrose by vacuum concentrating in the second vacuum concentrator, a solution mixed with crystals and hot water transferred to the second vacuum concentrator Concentrating the vacuum again to produce a secondary vacuum crystal slurry.
진공농축장치에서 내부 온도 및 내부 진공도를 조절하여 진공농축하면 원액의 포화도가 높아져 수크로오스 결정이 석출되고 이에 따라 2차 진공결정슬러리를 얻을 수 있다. 바람직하게는 상기 내부 온도를 55 ~ 90℃로 유지하고 내부 진공도를 500 ~ 800 mmHg 로 유지하는 것이 슬러리가 형성되는 측면에서 바람직하고, 수크로오스의 준안정 구역 내에서 결정의 입도 분포와 형상에 따라 55 ~ 90℃ 열수를 투입 및 제어하는 것이 슬러리가 형성되는 측면에서 바람직하다. 수크로오스 준안 정 구역이란, 수크로오스 용해도 곡선 상에서 특정 온도 및 농도범위에서 과포화 영역에 존재하고 있으나, 결정의 성장만 이루어지며 결정생성은 이루어지지 않는 영역을 의미한다. In the vacuum concentrator, if the vacuum concentration is controlled by adjusting the internal temperature and the internal vacuum degree, the saturation of the stock solution is increased, and sucrose crystals are precipitated, thereby obtaining a secondary vacuum crystal slurry. Preferably, the internal temperature is maintained at 55-90 ° C. and the internal vacuum is 500-800 mmHg in view of the formation of a slurry, and the particle size distribution and shape of the crystal in the metastable zone of sucrose is 55. Injecting and controlling hot water at ˜90 ° C. is preferable in view of the formation of a slurry. The sucrose metastable zone refers to a region in the supersaturated region at a specific temperature and concentration range on the sucrose solubility curve, but only crystal growth and no crystal formation.
또한 정제수의 온도에 따라 탈색율 및 정제도가 달라지기 때문에, 상기 제조된 2차 진공결정슬러리를 60 ~ 70℃ 정제수로 세정하는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. In addition, since the decolorization rate and the degree of purification vary depending on the temperature of the purified water, it is preferable to further include the step of washing the prepared secondary vacuum crystal slurry with 60 ~ 70 ℃ purified water.
상기 단계 6은, 상기 2차 진공결정슬러리를 제2 고속원심분리기에서 원심분리하여 제2 결정과 제2 모액으로 분리하고, 상기 제2 모액은 상기 압착 및 착즙단계로 이송시키고, 상기 제2 결정은 건조시켜 중백당을 제조하거나 또는 제3 진공농축장치로 이송시키는 단계이다.In step 6, the second vacuum crystal slurry is separated into a second crystal and a second mother liquid by centrifugation in a second high-speed centrifuge, and the second mother liquid is transferred to the pressing and juice step, and the second crystal Is dried to produce the white sugar or transferred to a third vacuum concentrator.
본 발명에서 사용되는 용어 '중백당'은, 향과 색깔이 약간 있는 갈색 설탕으로 삼온당 보다는 정제 정도가 높은 설탕을 의미한다. The term 'heavy white sugar' used in the present invention is a brown sugar having a slight aroma and color, and refers to a sugar having a higher degree of refinement than three warm sugars.
2차 진공결정슬러리를 원심분리하면 결정과 모액을 분리될 수 있으며, 바람직하게는 내부온도 55 ~ 65℃, 2000 ~ 3000 rpm의 회전속도로 원심분리하는 것이 바람직하다. 상기 분리된 모액은 여전히 수크로오스를 포함하고 있기 때문에 이를 다시 압착 및 착즙공정으로 이송시키면 수크로오스의 전체 회수율이 높아지므로 제조단가를 낮출 수 있다. Centrifugation of the secondary vacuum crystal slurry can separate the crystals and the mother liquor. Preferably, the secondary vacuum crystal slurry is centrifuged at an internal temperature of 55 to 65 ° C and a rotational speed of 2000 to 3000 rpm. Since the separated mother liquor still contains sucrose, if it is transferred to the pressing and juice process again, the overall recovery of sucrose may be increased, thereby lowering the manufacturing cost.
상기 분리하여 회수된 결정은 건조하여 중백당을 제조하거나 또는 제3 진공농축장치로 이송시킬 수 있다. 이 때, 분리하여 회수된 결정을 진공농축장치가 설 비된 반응조에 스크류 컨베이어를 이용하여 이송시킬 수 있으며, 이 때 스크류 컨베이어 내부의 잔여 결정을 열수를 통과시켜 3차 진공결정장치로 이송 완료시킨다. 열수를 통과시키면 결정이 열수에 녹아 이송시킬 수 있기 때문에 잔여 결정이 컨베이어 내부에 남아있지 않게 된다. 잔여 결정을 충분히 녹일 수 있도록 80 ~ 90℃의 열수를 사용하는 것이 바람직하다. The separated and recovered crystals may be dried to produce white sugar or transferred to a third vacuum concentrator. At this time, the separated and recovered crystals can be transferred to a reactor equipped with a vacuum concentrator using a screw conveyor. At this time, the remaining crystals inside the screw conveyor are transferred to the tertiary vacuum crystallizer by passing hot water. Passing the hot water allows the crystals to melt and transport in the hot water so that no residual crystals remain inside the conveyor. It is preferable to use hot water of 80 to 90 ° C. to sufficiently dissolve the remaining crystals.
중백당보다 정백당을 보다 많이 제조하고자 하는 경우에는, 분리된 상기 제2 결정으로 중백당을 제조하기 보다는 제3 진공농축장치로 이송시키는 것이 바람직하며, 이에 따라 시장의 수요를 고려하여 각 설탕의 제조율을 쉽게 조절할 수 있다. In the case where more white sugar is to be prepared than heavy white sugar, it is preferable to transfer the separated white crystals to the third vacuum concentrator rather than to produce the heavy white sugar. Therefore, each sugar is prepared in consideration of market demand. Tuning can be easily adjusted.
상기 단계 7은, 상기 제3 진공농축장치에서 진공농축하여 수크로오스를 포함하는 3차 진공결정슬러리를 제조하는 3차 진공결정단계로서, 제3 진공농축장치로 이송된 결정과 열수가 혼합된 용액을 다시 진공농축하여 3차 진공결정슬러리를 제조하는 단계이다. Step 7 is a tertiary vacuum crystallization step of producing a tertiary vacuum crystal slurry containing sucrose by vacuum concentrating in the third vacuum concentrator, a solution mixed with the crystals and hot water transferred to the third vacuum concentrator Concentrating the vacuum again to prepare a third vacuum crystal slurry.
진공농축장치에서 내부 온도 및 내부 진공도를 조절하여 진공농축하면 원액의 포화도가 높아져 수크로오스 결정이 석출되고 이에 따라 3차 진공결정슬러리를 얻을 수 있다. 바람직하게는 상기 내부 온도를 55 ~ 90℃로 유지하고 내부 진공도를 500 ~ 800 mmHg 로 유지하는 것이 바람직하며, 수크로오스의 준안정 구역 내에서 결정의 입도 분포와 형상에 따라 55 ~ 90℃ 열수를 투입 및 제어하는 것이 슬러리가 형성되는 측면에서 바람직하다. In the vacuum concentrator, if the vacuum concentration is controlled by adjusting the internal temperature and the internal vacuum degree, the saturation of the stock solution is increased, and sucrose crystals are precipitated, thereby obtaining a tertiary vacuum crystal slurry. Preferably, the internal temperature is maintained at 55 to 90 ° C. and the internal vacuum level is maintained at 500 to 800 mmHg, and 55 to 90 ° C. hot water is added according to the particle size distribution and shape of the crystal in the metastable zone of sucrose. And controlling in terms of forming a slurry is preferred.
또한 정제수의 온도에 따라 탈색율 및 정제도가 달라지기 때문에, 상기 제조 된 3차 진공결정슬러리를 80 ~ 90℃ 정제수로 세정하는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 정제 스팀압력을 0.5 ~ 2.0 kg/cm2으로 유지하여 스팀을 분사하여 세정하는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. In addition, since the decolorization rate and the degree of purification vary depending on the temperature of the purified water, it is preferable to further include the step of washing the prepared third vacuum crystal slurry with purified water of 80 ~ 90 ℃. More preferably, it is preferable to further include the step of cleaning by spraying steam by maintaining a tablet steam pressure of 0.5 ~ 2.0 kg / cm 2 .
상기 단계 8은, 상기 3차 진공결정슬러리를 제3 고속원심분리기에서 원심분리하여 제3 결정과 제3 모액으로 분리하고, 상기 제3 모액을 제1 진공농축장치로 이송시키고, 상기 제3 결정은 건조시켜 정백당을 제조하는 단계이다. In step 8, the third vacuum crystal slurry is centrifuged in a third high-speed centrifuge to separate the third crystal and the third mother liquid, and the third mother liquid is transferred to the first vacuum concentrator, and the third crystal Is dried to produce white sugar.
본 발명에서 사용되는 용어 '정백당'은, 순도가 가장 높은 설탕으로 흰색의 설탕을 의미한다. The term 'white sugar' used in the present invention means sugar having the highest purity and white sugar.
3차 진공결정슬러리를 원심분리하면 결정과 모액을 분리될 수 있으며, 바람직하게는 내부온도 55 ~ 65℃, 2000 ~ 3000 rpm의 회전속도로 원심분리하는 것이 바람직하다. 상기 분리하여 회수된 결정을 건조함으로써 순도 99.9%의 고순도 정백당을 제조할 수 있으며, 상기 분리하여 회수된 모액은 1차 진공결정단계로 이송, 순환하도록 하여 공정 내 수크로오스의 회수율을 높이도록 한다. 본 발명에 따라 제조된 정백당은 사탕수수 원액에서 결정화 과정을 적어도 3번 거치기 때문에 그 순도를 매우 높일 수 있는 것이다.When the third vacuum crystal slurry is centrifuged, the crystal and the mother liquid can be separated, and preferably, the internal temperature is 55-65 ° C. and centrifuged at a rotation speed of 2000-3000 rpm. The separated and recovered crystals can be dried to produce high purity white sugar with a purity of 99.9%, and the separated and recovered mother liquor can be transferred and circulated to the first vacuum crystallization step to increase the recovery rate of sucrose in the process. The white sugar prepared according to the present invention is very high in purity because it undergoes a crystallization process in sugarcane stock solution at least three times.
본 발명에 따른 정백당, 중백당, 삼온당 제조방법은 종래 기술과 비교해 볼 때, 다음과 같은 장점이 있다. The white sugar, heavy white sugar, and three-temperature sugar preparation methods according to the present invention have the following advantages when compared with the prior art.
첫째, 본 발명은 원당 제조공정을 거치지 않고, 정백당, 중백당, 삼온당을 직접 회수하는 직접회수공법이므로 제조원가 절감 효과가 있다. 종래 공법에서는, 정백당, 중백당, 삼온당을 제조하기 위해서는 사탕수수로부터 소정의 과정을 거친 원당을 우선 제조한 후, 이 원당을 다시금 여러 단계의 공정을 거쳐 정백당, 중백당, 삼온당을 제조하였다. 이는 원당을 기준으로 두 가지 공법이 분리되어 있던 것으로, 각각의 제조공정이 복잡하여 제조원가가 높았다. 그러나 본 발명은 원당 제조공정 없이 사탕수수로부터 직접적으로 정백당, 중백당, 삼온당을 제조하는 것이므로 제조공정의 단순화는 물론 제조원가를 크게 절감할 수 있다. 또한, 공정의 단순화를 통한 제품의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과도 아울러 가지고 있다.First, the present invention is a direct recovery method of directly recovering white sugar, heavy white sugar, and three-temperature sugar without going through the raw sugar manufacturing process, thereby reducing the manufacturing cost. In the conventional method, in order to prepare white sugar, heavy white sugar and tri-sugar, raw sugar which has undergone a predetermined process from sugarcane was first prepared, and then the raw sugar was again subjected to several steps to produce white sugar, heavy white sugar and tri-sugar. . The two methods were separated on the basis of raw sugar, and the manufacturing cost was high because each manufacturing process was complicated. However, since the present invention is to prepare white sugar, heavy white sugar, and three-temperature sugar directly from sugar cane without the raw sugar manufacturing process, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be greatly reduced. In addition, it also has the effect of improving the productivity of the product by simplifying the process.
둘째, 본 발명에서는 정제공정이 없어 폐수발생이 없으므로 친환경적이다. 종래 정백당, 중백당, 삼온당을 제조하는 공정에서는 우선 원당을 제조한 후, 이 원당을 이용하여 정백당, 중백당, 삼온당을 제조하게 되는데, 이 때 원당을 사용하기 전에 반드시 원당을 세척하는 것과 같은 정제공정이 필요하였다. 그러나 본 발명에서는 원당의 제조없이 바로 정백당, 중백당, 삼온당을 제조하므로 이러한 정제공정이 없는바, 정제공정에서 발생되는 폐수 및 부재료의 사용을 근본적으로 배제한다. 또한 본 발명에서 정제수로 세정하여 분리되는 액은 모액이므로, 이러한 모액은 공정내에서 회수되기 때문에 폐수가 발생하지 않는다. 이는 친환경적인 측면 과 함께, 설비투자비 절감효과를 가져올 수 있어 제조원가 경쟁력을 얻는 효과가 있다. Secondly, in the present invention, there is no purification process, so there is no waste water, which is environmentally friendly. Conventionally, in the process of producing white sugar, white sugar, and three- warm sugar, raw sugar is first prepared, and then, the raw sugar is used to produce white sugar, white sugar, and three-temperature sugar. At this time, the raw sugar must be washed before using the raw sugar. The same purification process was needed. However, in the present invention, since the white sugar, the heavy white sugar, and the three-temperature sugar are prepared directly without the preparation of raw sugar, there is no such purification process, and thus basically excludes the use of wastewater and subsidiary materials generated in the purification process. In addition, in the present invention, since the liquid separated by washing with purified water is the mother liquid, such mother liquid is recovered in the process so that no waste water is generated. This, in addition to being environmentally friendly, can lead to a reduction in facility investment costs, resulting in cost competitiveness.
이하，본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐，실시예에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be presented to assist in understanding the present invention. However, the following examples are merely provided to more easily understand the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the examples.
실시예 : 직접회수공법에 의한 정백당, 중백당 및 삼온당 제조Example: Preparation of white sugar, heavy white sugar and trionsugar by direct recovery method
진공농축장치를 3개로 구성하고, 1차 진공농축장치 내부의 슬러리 온도는 55 ~ 90℃, 진공도는 500 ~ 760 mmHg로 유지하고, 2차 진공농축장치 내부의 슬러리 온도는 55 ~ 75℃, 진공도는 600 ~ 760 mmHg로 유지하고, 3차 진공농축장치 내부의 슬러리 온도는 55 ~ 65℃, 진공도는 700 ~ 760 mmHg로 유지하면서 각 단계별 결정의 성장속도를 결정입도 및 형상에 따라 55 ~ 90℃ 열수를 투입 제어하였다. 상기 온도와 압력은 일정하게 고정되는 것이 아니라, 공정이 유지되는 동안 변화되는 것이므로, 상기의 온도와 압력의 범위가 유지되도록 조절하였다. Consists of three vacuum concentrators, the slurry temperature in the primary vacuum concentrator is maintained at 55 ~ 90 ℃, the vacuum degree is 500 ~ 760 mmHg, the slurry temperature in the secondary vacuum concentrator is 55 ~ 75 ℃, vacuum degree Is maintained at 600 ~ 760 mmHg, the slurry temperature in the tertiary vacuum concentrator is 55 ~ 65 ℃, the vacuum degree is 700 ~ 760 mmHg while the growth rate of each step of the crystal depending on the grain size and shape 55 ~ 90 ℃ Hot water was injected and controlled. The temperature and pressure are not fixed at all, but change while the process is maintained, so that the temperature and pressure ranges are maintained.
각 단계별 결정 슬러리는 고속원심분리장치로 이송되고, 1차 진공결정 슬러리는 30℃의 정제수를 3초간 분사하여 세정하고, 세정된 후 분리된 결정을 건조기로 일정량씩 연속적으로 보내어 60℃에서 건조하여 최종적으로 1차 결정을 얻었다. 얻어진 1차 결정의 분석결과는 표 1에 나타내었다. Each step of the crystal slurry is transferred to a high-speed centrifugal separator, and the first vacuum crystal slurry is washed by spraying purified water at 30 ° C. for 3 seconds. Finally, primary crystals were obtained. The analysis results of the obtained primary crystals are shown in Table 1.
2차 진공결정 슬러리는 60℃의 정제수를 3초간 분사하여 세정하고, 세정된 후 분리된 결정을 건조기로 일정량씩 연속적으로 보내어 60℃에서 건조하여 최종적으로 2차 결정을 얻었다. 얻어진 2차 결정의 분석결과는 표 1에 나타내었다. The secondary vacuum crystal slurry was washed by spraying purified water at 60 ° C. for 3 seconds, and after washing, the separated crystals were continuously sent to a dryer in a predetermined amount and dried at 60 ° C. to finally obtain secondary crystals. The analysis results of the obtained secondary crystals are shown in Table 1.
3차 진공결정 슬러리는 80℃의 정제수를 3초간 분사한 뒤, 정제 스팀압력을 1 kg/cm2으로 유지하여 1초간 스팀을 분사하여 세정하고, 세정된 후 분리된 결정을 건조기로 일정량씩 연속적으로 보내어 60℃에서 건조하여 최종적으로 3차 결정을 얻었다. 얻어진 3차 결정의 분석결과는 표 1에 나타내었다.The tertiary vacuum crystal slurry was sprayed with purified water at 80 ° C. for 3 seconds, and then cleaned by spraying steam for 1 second while maintaining the purified steam pressure at 1 kg / cm 2 . It was sent to and dried at 60 ℃ to finally obtain a tertiary crystal. The analysis results of the obtained tertiary crystals are shown in Table 1.
*b 전화당 : 수크로오스 분리, 건조되어진 결정의 전화당(glucose & fructose) 함량 (HPLC정량)
*c 수율 : 공정별 원액 내에 존재하는 수크로오스 함량으로부터 결정으로 얻어진 수크로오스 함량 비 (HPLC 함량 분석 & 얻어진 결정의 중량비)
*d T(%) : 결정 수크로오스의 용해 후 색가 (420 nm spectrophotometer)
*e Ash(%) : 결정 수크로오스에 포함되어진 회분 함량 (식품공전법)* a Purity: Purity of sucrose separated and dried crystals (HPLC quantification)
* b Invert sugar: Invert sugar (glucose & fructose) content of sucrose separated and dried crystals (HPLC quantification)
* c yield: Sucrose content ratio obtained as a crystal from the sucrose content present in the stock solution by process (HPLC content analysis & weight ratio of the obtained crystal)
* d T (%): Color value after dissolution of crystalline sucrose (420 nm spectrophotometer)
* e Ash (%): Ash content in crystalline sucrose (Food Code)
도 1은, 사탕수수로부터 원당 제조방법을 나타낸 공정도이다. 1 is a process chart showing a raw sugar production method from sugar cane.
도 2는, 원당으로부터 정백당, 중백당, 삼온당 제조방법을 나타낸 공정도이다. Figure 2 is a process chart showing a method for producing white sugar, heavy white sugar, and three-temperature sugar from raw sugar.
도 3은, 본 발명에 따른 사탕수수로부터 정백당, 중백당, 삼온당 제조방법을 나타낸 공정도이다. Figure 3 is a process chart showing a method for producing white sugar, heavy white sugar, tri-sugar from sugarcane according to the present invention.
도 4는, 본 발명에 따른 사탕수수로부터 정백당, 중백당, 삼온당 제조방법을 전체적인 흐름으로 나타낸 공정도이다. Figure 4 is a process diagram showing the entire flow of sugar white sugar, heavy white sugar, tri-temperature sugar production method according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
P : 압착 & 착즙 장치(Presser)P: Crimp & Juicer
FP : 압력 여과장치(Filter press)FP: Pressure press
W : 정제수 탱크W: purified water tank
C1 : 1차 진공농축장치C1: primary vacuum concentrator
C2 : 2차 진공농축장치C2: secondary vacuum concentrator
C3 : 3차 진공농축장치C3: 3rd vacuum concentrator
S1 : 1차 고속원심분리장치S1: 1st high speed centrifugal separator
S2 : 2차 고속원심분리장치S2: 2nd high speed centrifugal separator
S3 : 3차 고속원심분리장치S3: 3rd high speed centrifugal separator
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