Сырье для сахарной промышленности

Сырье для сахарной промышленности

ТЕХНОЛОГИЯ САХАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОИЗВОДСТВЕ

2. СЫРЬЕ ДЛЯ САХАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

3. ПРОИЗВОДСТВО САХАРА ИЗ СВЕКЛЫ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОИЗВОДСТВЕ

Сахар является одним из важнейших высококачественных продуктов народного питания. Обладая высокой степенью чистоты и приятным сладким вкусом, сахар имеет большую питательную ценность, легко усваивается организмом, быстро восстанавливая утраченные силы.

Сахарная промышленность нашей страны, объединяющая свеклосахарное и сахарорафинадное производства, представляет собою крупнейшую отрасль пищевой промышленности. В России сахар производится в основном из отечественного сырья — сахарной свеклы. Свеклосахарное производство — сезонное, длительность его в среднем составляет 130 суток (с сентября по январь). Свеклосахарные заводы обычно расположены в сельской местности вблизи посевов сахарной свеклы. Отходы от очистки свеклы на поле (свекловичная ботва) и от переработки ее на заводах (свекловичный жом, патока-меласса, фильтрационный осадок-дефекат) используют в сельском хозяйстве как кормовые средства. Меласса, кроме того, является выгодным сахарсодержащим сырьем для производства пищевого (этилового) спирта, хлебопекарных дрожжей, лимонной кислоты и другой продукции.

Помимо непосредственного употребления в пищу сахар широко применяется в качестве исходного или вспомогательного сырья в ряде отраслей пищевой промышленности — кондитерской, консервной, хлебопекарной, в производстве безалкогольных напитков, мороженого и др.

СЫРЬЕ ДЛЯ САХАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Сахарная свекла — двухлетнее растение из семейства маревых.

С учетом урожайности и сахаристости средний сбор сахара с 1 га площади посева определяется в размере 4,0-4,5 т.

Извлечение содержащейся в корнях свеклы сахарозы и представляет собой главную цель свеклосахарного производства.

В клеточном соке в среднем содержится примерно 25% сухих веществ, в том числе сахарозы около 20% к массе сока и 5% других растворенных веществ — несахаров.

Сахарные заводы кроме центрального призаводского пункта обычно имеют несколько периферийных (пристанционных) свеклоприемных пунктов.

На свеклоприемных пунктах свеклу после взвешивания и взятия проб на загрязненность и сахаристость направляют либо на укладку в так называемые кагаты (бурты) для длительного хранения, либо сразу на отгрузку в вагоны — на периферийных пунктах. Свекловичные кагаты укладывают высотой до 6 м и более. В основании они имеют форму удлиненного прямоугольника, с боков и сверху укрываются соломенными или камышовыми матами или пленочными искусственными материалами. Для предупреждения возникновения гнилостных процессов свекла в кагатах опрыскивается известковым молоком, а в жаркую погоду орошается водой.

3. ПРОИЗВОДСТВО САХАРА ИЗ СВЕКЛЫ Организация производства и общая схема

Важнейшими стадиями технологии производства сахара из свеклы являются следующие:

приемка, хранение и подача свеклы на завод;

очистка корней свеклы от земли и посторонних примесей;

измельчение (резание) свеклы в стружку и получение из нее сока диффузионным способом;

выпаривание воды из сока с получением сиропа;

уваривание сиропа в кристаллическую массу — утфель I и последующее разделение этой массы путем центрифугирования на белый кристаллический сахар и патоку;

уваривание патоки в утфель II, дополнительная кристаллизация его и центрифугирование с получением желтого сахара и конечной патоки-мелассы-отхода производства при работе по схеме с двумя утфелями. В случае работы по схеме с тремя утфелями патока от утфеля II не является конечной: она еще раз уваривается на утфель III, из которого после кристаллизации и центрифугирования получается еще один желтый сахар и уже как отход производства — меласса;

очистка (аффинация) последнего желтого сахара, растворение желтых сахаров в соке (клерование) с возвращением получаемого при этом раствора-клеровки на очистку сиропа.

Кроме этих основных технологических процессов на каждом сахарном заводе осуществляются вспомогательные процессы: получение необходимых для очистки сока извести и сатурационного (углекислого) газа путем обжига известняка и получение путем сжигания серы сульфитационного (сернистого) газа для очистки сока и сиропа.

На некоторых сахарных заводах осуществляются дополнительные технологические процессы, являющиеся как бы продолжением основных процессов производства — сушка свекловичного жома и производство на его основе комбикормов, получение из мелассы микробиологическим путем лимонной кислоты.

Приемка, хранение и очистка свеклы

Сахарная свекла с призаводского кагатного поля, где осуществляется длительное хранение сырья, или из бурачных, где создается 2-3-суточный запас свеклы для текущей переработки, по гидравлическому транспортеру сплавляется водой в заводское помещение. Для выгрузки из вагонов, и вымывки свеклы из бурачных применяют гидранты с сильной струёй воды. На гидравлическом транспортере для свеклы установлены устройства для удаления посторонних примесей — камнеловушки и сбломоловушки. Свекловодяная смесь из транспортера при помощи специальных центробежных свеклонасосов поднимается для подачи ее в моечное отделение завода.

Выгружаемые из свекломойки чистые корни поступают на сепаратор -водоотделитель и с него в карманы цепного свеклоподъемного элеватора.

Из элеватора мытая свекла попадает на горизонтальный контрольный транспортер с электромагнитным устройством (сепаратором) для удаления случайных металлических примесей и далее поступает на порционные автоматические весы.

Взвешенная свекла попадает в приемный бункер над свеклорезками. В центробежных или дисковых свеклорезках свекла измельчается в лапшевидную или желобчатую стружку, которая наклонным ленточным транспортером с установленными на нем контрольными ленточными весами подается в непрерывно действующий диффузионный аппарат.

В них навстречу свекловичной стружке противоточно движется сок, а в конце аппарата поступает сульфитированная горячая вода, которая смывает выходящую из него обессахаренную стружку — жом и затем превращается во все более концентрированный сок, встречающийся с поступающей в аппарат свекловичной стружкой.

Читайте также:  Как растет морковь видео

Прессованный жом отправляется на скотооткормочные пункты и частично поступает на сушку или на хранение в жомовых ямах.

Из мезголовушек диффузионный сок, имеющий температуру 40-45° С, непрерывно поступает в подогреватели, где нагревается паром до 85-90° С, и затем идет на химическую очистку, осуществляемую также непрерывно, но в несколько последовательных стадий. Сначала в аппарате — мешалке так называемой предварительной дефекации. Преддефекованный сок самотеком поступает в аппарат основной дефекации, где обрабатывается известковым молоком. Этот дефекованный сок также самотеком идет в аппарат I сатурации на обработку сатурационным газом. В аппарате I сатурации через дефекованный сок продувается сатурационный газ, углекислота которого разлагает моносахарат с высвобождением из него сахарозы. Нефильтрованный сок I сатурации подвергается тканевой фильтрации.

Как указывалось выше, необходимые для очистки сока известь и сатурационный (углекислый) газ получаются на сахарном заводе путем обжига известняка при температуре 1000-1100° С в шахтной печи. Нефильтрованный сок II сатурации подвергается фильтрации. Затем отфильтрованный сок II сатурации без подогрева поступает в сульфитатор, где обрабатывается сульфитационным газом. При сульфитации происходит некоторое снижение цветности и вязкости сока, он становится менее окрашенным и легче подвергается последующему выпариванию и увариванию.

Сульфитированный сок поступает в паровые трубчатые подогреватели перед выпаркой, где нагревается от 85 до 125° С, после чего направляется в выпарную установку.

Получаемая при этом смесь- общий сироп -поступает на сульфитацию и идет на фильтрацию. Отфильтрованный общий сироп собирается в приемные сборники при вакуум-аппаратах.

Сваренный утфель I спускается из вакуум-аппарата в приемную мешалку и в горячем виде поступает в автоматизированные вертикальные центрифуги. Здесь под действием ^центробежной силы утфель разделяется на кристаллы сахара, которые остаются на сите центрифуги и подвергаются промывке (пробеливанию) чистой горячей водой. Пробеленный сахар-песок выгружается из центрифуг на вибрационный желоб-трясучку, которым подается к сахарному элеватору. Элеватором белый сахар-песок транспортируется на сушильную установку, где высушивается до содержания влаги не более 0,05-0,1%, а затем охлаждается.

Рассортированный сахар ссыпают в бункера и упаковывают в тканевые мешки.

Независимо от сырья ощущение сладости сахара определяется исключительно величиной поверхности кристаллов и, следовательно, быстротой таяния во рту. Медленно тающие крупные кристаллы кажутся недостаточно сладкими, тогда как мелкие и особенно сахарная пудра имеют приторно сладкий вкус.

Отходы свеклосахарного производства используются следующим образом. Свекловичные хвостики и "бой" свеклы возвращаются в производство, пополняя основную массу сырья, или идут на корм скоту. Свекловичный жом используется в качестве кормового средства, Фильтрационный осадок — дефекат — поступает в отстойники и после их чистки — в отвалы, откуда частично забирается для известкования и удобрения полей. Патока-меласса идет главным образом в качестве сырья для бродильных производств — спиртового, дрожжевого, выработки лимонной и других пищевых кислот, а часть ее используется на кормовые цели. Таким образом, большая часть отходов свеклосахарного производства в том или ином виде возвращается в сельское хозяйство.

Основным сырьем для производства сахара являются сахарная свекла, которая содержит 15-22 % сахарозы, и сахарный тростник.

Получение сахара-песка начинается с подготовки сахарной свеклы. Корнеплоды моют, очищают от примесей и измельчают в стружку. Затем проводят нагревание стружки с водой до 70- 75 °С. При этом происходит диффузия растворимых веществ в воду с образованием диффузионного сока темно-серого цвета, который, кроме сахарозы, содержит и другие вещества.

Очистка диффузионного сока заключается в обработке его известью, а затем углекислым газом. Первый процесс получил название дефекации, а второй — сатурации. При дефекации сахароза частично реагирует с известью, образуя сахараты, выпадающие в осадок. После дефекации сок становится светло-желтой окраски с хлопьевидным осадком. Затем сок подвергают сатурации — переводу извести в нерастворимый углекислый кальций и разложению сахаратов до сахарозы. После двойной сатурации сок фильтруют и обрабатывают сернистым газом (сульфитация). В результате такой обработки сок становится светло-желтым, прозрачным, содержащим около 14 % сахарозы.

Из очищенного сока сахар выделяют кристаллизацией. Для этого сок выпаривают до содержания 65 % сухих веществ. Полученный сироп обрабатывают адсорбентами, фильтруют и снова сульфитируют. Прозрачный бесцветный сгущенный сироп поступает в вакуум-аппараты, где происходят дальнейшее выпаривание воды и кристаллизация сахара. В результате этого образуются густая масса (7,5 % воды) — утфель первой кристаллизации и межкристальная жидкость — зеленая патока. Для отделения последней утфель обрабатывают на центрифугах. Осевшие там кристаллы сахара промывают небольшим количеством воды, пропаривают и центрифугируют. При этом отделяется так называемая белая патока, содержащая растворимые в воде кристаллы сахара. Ее собирают и направляют в вакуум-аппараты для повторного уваривания.

Зеленую патоку также уваривают в вакуум-аппаратах и получают утфель второй кристаллизации. Если содержание сахара в патоке утфеля второй кристаллизации остается высоким, то из нее получают утфель третьей кристаллизации. Патоку утфеля последней кристаллизации — мелассу — используют для получения этилового спирта, лимонной кислоты, аминокислот и для других целей.

Читайте также:  Бензин без масла в бензопилу что будет

Полученный сахар из центрифуг поступает на сушку. Затем его пропускают через магнитный улавливатель, сортируют и упаковывают.

Получают сахар-рафинад из сахара-песка. Для производства используют чистый свекловичный сахар-песок и тростниковый сахар-сырец. Его растворяют в горячей воде до густоты сиропа. Затем обрабатывают адсорбентами, ионитами (искусственные смолы) и фильтруют. Профильтрованный сироп поступает в вакуум-аппараты, где его сгущают до утфеля и центрифугируют. Чтобы обеспечить белизну рафинадного утфеля, в него добавляют суспензию ультрамарина (краситель синего цвета).

Производят сахар-рафинад литой и прессованный. При получении литого сахара-рафинада горячий утфель заливают в конусообразные формы высотой 60 м, медленно охлаждают, сверху поливают клерсом (насыщенный раствор чистого сахара). При этом клере по мере вытекания из нижней части формы смывает с кристаллов сахарозы патоку и уносит ее остатки. Промывку клерсом проводят несколько раз. Затем сахар сушат, выбивают из форм и раскалывают на куски.

Процесс изготовления литого сахара-рафинада довольно трудоемкий. Чаще производят прессованный сахар-рафинад. При его производстве утфель пробеливают в центрифугах. Полученную рафинадную кашку (2 % влаги) прессуют. Спрессованные бруски высушивают и после охлаждения раскалывают на куски правильной формы. Путем регулирования влажности рафинадной кашки можно изменять прочность сахара.

Для получения рафинада прессованного со свойствами литого в рафинадной кашке оставляют больше влаги (3-3,5%), для быстрорастворимого, наоборот, меньше (1,5%).

Сырьем для получения сахара служат сахарный тростник и сахарная свекла.

Возникновение сахарного производства связано с культурой сахарного тростника, которая была известна в Китае еще во II веке до нашей эры. Сначала в пищу употребляли сок и сироп из тростника.

Промышленное производство и торговля сахаром возникли в XVI — XVII веках, чему способствовало распространение культуры тростника в Индии, Индонезии и Латинской Америке. В настоящее время тростниковый сахар в наибольших количествах производится на Кубе (около 7—8 млн. т), в Индии, Бразилии (примерно по 2 млн. т) и в Австралии (около 1,2 млн. т).

Сахарный тростник (Arundo saccharifera) принадлежит к семейству злаковых. Высота его стебля достигает 4 м; толщина — 50 мм. Стебель тростника, являющийся сырьем для получения сахара, состоит из отдельных междоузлий и внутри заполнен рыхлой сочной паренхимной тканью, содержащей сахар.

В сахарном тростнике сахара содержится несколько меньше, чем в сахарной свекле, чистота 1 сока у него тоже заметно ниже, а сахара с 1 га из тростника получают в 2 раза больше, чем из свеклы. К недостаткам тростника следует отнести повышенное содержание в нем глюкозы (от 0,1 до нескольких процентов), которая не позволяет обрабатывать нагретый сок избытком извести при его очистке.

Сахарная свекла (Beta vulgaris) принадлежит к ботаническому семейству маревых, к которому относятся такие засухоустойчивые травянистые растения, как шпинат и лебеда.

Корнеплод сахарной свеклы представляет собой мясистую, сильно утолщенную часть корневой системы, он является только хранилищем питательных веществ, передаваемых боковыми корнями и листьями. Форма корнеплода веретенообразная, с двух сторон его расположены по спирали углубления— бороздки, из которых растут тонкие корешки, широко и глубоко распространяющиеся в почве (до 2,5 м). Масса корня свеклы обычно составляет 200—500 г.

Химический состав корнеплода сахарной свеклы. В зависимости от качества семян и условий роста химический состав сахарной свеклы может значительно колебаться. Его можно представить схемой (см. рис.1).

Около 72% воды корнеплода находится в свекловичном соке, а 3% — коллоидно связано с веществами мякоти свеклы. Сухие вещества корнеплода состоят из сахарозы и других веществ, условно объединяемых под общим названием «несахара». Наиболее ценной составной частью свеклы является сахароза. Ее содержание может колебаться от 15 до 22% к массе корня. Сахароза в корнеплоде свеклы распределена неравномерно. Наиболее сахаристой является средняя утолщенная часть корня. Головка, хвостик и боковые корешки имеют сахаристость, составляющую 50—60% от содержания сахара в средней части корня.

В состав мякоти входит до 50% пектиновых веществ, по 22—24% целлюлозы и гемицеллюлозы и примерно по 2% белка, сапонина и неорганических несахаров. Азотистые вещества сока (1,1%) на 60% состоят из белка, который при нагревании и действии извести коагулирует, вследствие чего легко устраняется и поэтому считается в сахарном производстве безвредным.

Безазотистые органические несахара сока свеклы (0,9%) более чем на 50% состоят из органических кислот: щавелевой, лимонной, виннокаменной. Кроме того, в их состав входит примерно по 11—12% редуцирующих Сахаров, пектиновых веществ, сапонина, примерно 3% жира и около 12% прочих веществ.

Минеральных веществ в свекле содержится 0,6% (0,5%—в соке и 0,1% —в мякоти свеклы). В основном они представляют собой фосфорные соли калия. Их считают одной из главных причин потери сахара в мелассе.

Если в 100 кг корня свеклы среднего качества содержится около 92 кг сока (72 кг воды,17,5 кг сахарозы и 2,5 кг несахаров), то его состав будет следующим:

Хранение сахарной свеклы. Корни сахарной свеклы после уборки и очистки несмотря на отсутствие листьев продолжают жить. Жизнь проявляется в дыхании свеклы, которое может протекать с участием кислорода воздуха и при его отсутствии. При кислородном дыхании сахароза сначала распадается под действием фермента инвертазы на глюкозу и фруктозу, которые окисляются:

Читайте также:  Внутренняя отделка балкона стоимость

С6Н1206 + 602 -> 6Н2О + 6С02 + 2821,9 кДж (674 ккал).

Интенсивность дыхания и потери сахара на него зависят от температуры хранения свеклы. При повышении температуры на 10°С потери на дыхание увеличиваются почти в 2—2,5 раза.

Кроме кислородного дыхания в свекле при хранении происходит процесс превращения сахарозы в некоторые несахара (интрамолекулярное дыхание), который заметно усиливается при не
достатке или полном отсутствии кислорода. При анаэробном хранении корнеплодов количество выделяемого1 углекислого газа уменьшается вдвое, но увеличивается превращение сахарозы в несахара.

При длительном хранении свеклы потери сахара на ее дыхание составляют значительную величину. Например, при средней потере 0,01% сахара к массе свеклы в сутки за 150 дней хранения теряется 1,5% сахарозы к массе корней, или около 9% от массы сахара, содержащегося в свекле.

Кроме физиологически неизбежных потерь сахара на дыхание при хранении свеклы могут быть еще потери от разрушения тканей корнеплода микроорганизмами (фитопатологические потери). При небрежном обращении со свеклой, механическом повреждении корней и при нарушении правильных режимов их хранения фитопатологические потери быстро возрастают и могут привести к полной гибели больших количеств свеклы.

Убранная свекла не стерильна, но обладает естественным иммунитетом, и микроорганизмы на здоровых корнях не развиваются, так как здоровые живые клетки тканей свеклы оказывают сопротивление развитию болезнетворных зародышей, выделяя особые вещества, убивающие плесени и бактерии. Микроорганизмы начинают усиленно развиваться лишь на отмерших клетках свеклы, которые имеются на пораненных, подмороженных или завядших местах корня. Развившиеся на мертвых клетках микроорганизмы поражают и соседние ослабленные живые клетки.

Никакие искусственные мероприятия против потерь фитопатологического характера не помогают, если сама свекла утратила естественный иммунитет из- за небрежного обращения с ней при уборке, перевозке и хранении.

Так как период выкапывания в основных районах свеклосеяния обычно длится 60—75 сут, а сахарные заводы работают 110—150 сут, то значительное количество свеклы приходится хранить длительное время на специально отведенном земельном участке, называемом кагатным полем. Кагатное поле своевременно подготавливают для приемки свеклы: тщательно очищают, вспахивают, боронуют, укатывают катками и дезинфицируют известью.

Для хранения свеклу укладывают в правильные длинные кучи трапецеидального сечения, называемые кагатами (рис. 2). Кагат для краткосрочного хранения имеет ширину у основания 10—12 м и высоту 3—3,5 м, а для длительного хранения — ширину 15— 18 м и высоту 4-—5 м. Длина кагата от 50 до 100 м. Свеклу в кагаты укладывают машинами — кагатоукладчиками. По мере укладки кагат немедленно укрывают соломенными или камышовыми матами, чтобы предохранить от солнца, тепла и снизить циркуляцию воздуха во избежание увядания свеклы.

Рис. 2. Свекловичный кагат в разрезе: 1— свекла; 2—маты; 3 — земля.

С наступлением заморозков кагаты укрывают с боков еще землей слоем от 25 до 50 см, чтобы предотвратить замерзание свеклы. Для стока влаги и предохранения свеклы от воды верхнюю поверхность кагата делают несколько выпуклой и маты располагают
так, чтобы они немного свисали с кагата, а стебли соломы или камыша лежали поперек него.

Вдоль кагатов делают канавки для отвода влаги. О состоянии свеклы при хранении обычно судят по температуре, поэтому в свекловичных кагатах устанавливают ртутные термометры в деревянной оправе, а также электрические термометры сопротивления. Повышение температуры на 2—3°С выше средней по кагату сигнализирует о процессе гниения свеклы.

Кроме обычного способа хранения свеклы в последние годы стали применять новые, усовершенствованные методы: хранение с активным вентилированием кагатов и замораживание свеклы естественным холодом.

Для обеспечения бесперебойной работы сахарный завод кроме кагатного поля имеет бурачные — длинные железобетонные закрома, вмещающие 2— 3-суточный запас свеклы. Современные предприятия обычно оборудуются бурачными эстакадного типа. К ним подводятся железнодорожные пути и автомобильные дороги. Между закромами бурачной устраивают эстакаду (помост) с рельсами. Она предназначена для приема и разгрузки саморазгружающихся железнодорожных вагонов и по длине должна обеспечить одновременную разгрузку всего железнодорожного состава. С внешних сторон закромов свеклу подвозят на автомашинах.

По дну бурачной проходит желоб гидравлического транспортера шириной около 600 мм и глубиной 700— 800 мм. В этот желоб свеклу смывают струей воды под избыточным давлением 0,2—0,3 МПа с помощью переставных водобоев или гидрантов. Гидравлический транспортер бурачной впадает в главный транспортер, несущий свеклу к заводу.

Доставка свеклы на территорию завода. С полей убранную свеклу автопогрузчиком загружают в автомашины, которые отвозят ее или на ближайший свеклопункт, находящийся у железной дороги, или непосредственно на территорию завода (если завод близко расположен).

На свеклопунктах свеклу укладывают в кагаты и хранят в них до отправки на завод по железной дороге. Доставленную на завод свеклу выгружают из вагонов механизированным способом в закрома бурачных.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector