Технология производства сахара из тростника

Изготовление сахара из свеклы

Существует два основных вида сырья для сахарного производства.

Сахарная свекла

Корни этой культуры содержат до 20% сахарозы. Выращивают свеклу преимущественно в Европейских странах с умеренным климатом. Но к числу крупных производителей свекловичного сырья также относится Турция и Египет.

Сахарный тростник

Это травянистое злаковое растение, похожее на бамбук. Произрастает в странах с тропическим или субтропическим климатом. Основные производители – Куба и Бразилия. Стебли растения содержат сахарозы чуть меньше, чем сахарная свекла, но благодаря высокой урожайности выход сахара с 1 га тростника получается в 2 раза больше.

Сахарный тростник

Сахарный тростник

Сахар можно производить из таких растений:

  • сахарный клен (Канада);
  • стебли сорго (Китай);
  • крахмалистый рис (Япония);
  • пальмовый сок (Юго-Восточная Азия).

Продукт из такого сырья можно назвать экзотическим. В повседневном питании он используется редко.

Первое место в мировом производстве сахара из свеклы занимает США, второе – Россия. Технологический процесс за последние 200 лет почти не претерпел никаких изменений: основные этапы сахарного производства остались прежними, но стали высоко автоматизированными.

Получение сахара и сахарной свеклы

Получение сахара и сахарной свеклы

Сахарная свекла

Сахарная промышленность – это безотходное производство, использующее сахарные тростник и свеклу. Получая сахарный песок из корнеплодов, отходы производства повторно используют в технологическом процессе и других отраслях:

  • Свекловичная пульпа (жом) – мякоть свеклы. Используется для кормления скота.
  • Меласса, или патока. Используется в кулинарии, спиртовой промышленности и как корм для скота.

Даже дефекационные отходы после очистки свекольного сока имеют много полезных элементов:

  • известь;
  • органические вещества;
  • азот;
  • фосфор;
  • калий;
  • серу.

Это дает возможность использовать дефекационную грязь как удобрение.

Технология производства сахара

Технология производства сахара

Делают сахар из свеклы на заводах в сезон (сентябрь–декабрь), по истечении которого в качестве сырья используется тростниковый сахар-сырец. Различают сахарное и рафинадное производство. Для изготовления сахара-рафинада производится рафинация (очистка) сахарного сиропа или перекристаллизация готового сахара. Рафинад отличается твердостью, чисто белым цветом, иногда с голубизной, и отсутствием несахаров.

Другой вид продукта – сахар-кандис. Его еще называют леденцовым или каменным. Делают сахар-кандис путем длительного уваривания перенасыщенного сиропа с последующей естественной кристаллизацией. Встречается кандис белый и коричневый.

Сахар-сырец из свеклы, в отличие от тростникового сырца, который имеет полезные свойства, – условно-съедобный, у него неприятные запах и вкус. Пищевая промышленность использует еще 1 вид сахара – жидкий, белого или янтарного цвета.

Производство сахара – сложный технологический процесс. Он состоит из нескольких этапов, каждый из которых имеет много операций.

Экстракция. На специальных свеклорезках корнеплоды измельчают на стружку. Она должна быть строго определенных размеров: толщиной до 1 мм, длиной – 5–6 мм. Для обессахаривания стружку обрабатывают в диффузной установке горячей водой.

Обработка сахарной свеклы

Обработка сахарной свеклы

Очищение. Свекольный сок поддается многократному очищению. Он содержит мезгу, поэтому осуществляется фильтрация (дефекация) известковым молоком. Дополнительно происходит очистка от пектина, белков, солей кислот.

Потом сок очищается от извести в сатураторе: обрабатывается углекислым газом. После химической реакции известь в виде углекислого кальция вместе с несахарами выпадает в осадок. Очищенный и профильтрованный диффузионный сок остается темным. Его осветляют с помощью сернистого газа.

Схема получения свекольного сока

Схема получения свекольного сока

Удаление влаги. Выпаривание диффузного сока до образования сиропа с концентрацией 65%. Опять происходит обработка сернистым газом с последующей фильтрацией.

Схема выпаривания сока и очистки сиропа

Схема выпаривания сока и очистки сиропа

Кристаллизация. Из сиропа в специальных варочно-кристаллизационных камерах образуется утфель первой кристаллизации. На центрифуге его разделяют на кристаллы сахара и зеленую патоку. Кристаллический сахар моют, обрабатывают паром. Образуется продукт почти 100% чистоты.

Кристаллизация сиропа

Кристаллизация сиропа

Схема производства сахара

Схема производства сахара

Повторная кристаллизация. Патоку, еще содержащую до 50% сахарозы, и оттек, образованный после промывки сахарных кристаллов, направляют на уваривание для получения утфеля II (2-й кристаллизации). После центрифугирования получается белая патока и жёлтый сахар, который можно употреблять в пищу.

Предлагаем ознакомиться:  Живут ли клопы в одежде – как обнаружить и истребить

После обработки паром из него получается белый сахар. Зеленую и белую патоку используют для получения утфеля III либо добавляют к сиропу, поступающему на первую кристаллизацию.

Кристаллизация утфелей с последующим центрифугированием – заключительный этап производства сахара. Готовый продукт сушат, обдувая горячим воздухом, охлаждают, очищают от посторонних фракций: комков сахара, ферромагнитных примесей.

Сахарный тростник: от стебля до сока

Производство

начинается с выращивания на плантациях сахарного тростника. Этот злак растет в тропическом и субтропическом климате и нуждается в большом количестве

и воды. Во время сбора урожая ручным или машинным способом срезают стебли

, отделяя от них непригодные для изготовления сахара верхушки и

Очень важно доставить полученное сырье как можно быстрее на сахарный завод, так как в срезанных стеблях падает уровень сахарозы. Для транспортировки обычно используют грузовики или малые железнодорожные сети.

После доставки на завод сырье очень тщательно промывают. Чистые стебли перемалывают на мелкие кусочки в дробилках. Следующий этап — выжимание сока. При этом измельченные волокна прессуют между цилиндрами внутри специальных мельниц.

Очистка диффузионного сока

Выжатый сок проверяют на уровень содержания сахарозы и наличие примесей. После этого жидкость подвергают воздействию химических веществ. Для очистки и регулирования уровня кислотности сок смешивают с известковым раствором и через некоторое время отделяют осевшие на дно твердые частицы.

Технология производства сахара из тростника

Следующий этап получения сахара называется выпаривание. Он предполагает превращение сладкой жидкости в густой сироп. При этом процессе очищенный сок нагревают и кипятят в особых емкостях. Уровень содержания сахара в продукте намного увеличивается: от 15 до 60%.

Кроме сахара, в диффузионном соке содержатся (примерно 2%) и другие вещества, называемые несахарами (соли фосфорной и других кислот, белки), а также мелкие взвешенные частицы, придающие соку темный цвет.

Очистку диффузионного сока от взвешенных частиц и значительной части несахаров производят при помощи извести, а для последующего удаления из сока извести применяют углекислоту. Известь и углекислый газ получают на сахарных заводах обжигом известняка (СаСО3=СаО СО2); его расход составляет 5-6% от веса перерабатываемой свеклы.

Обработку диффузионного сока известью (в виде известкового молока) производят в цилиндрических котлах с мешалками – дефекаторах. Под действием извести несахара коагулируют и осаждаются или разлагаются, образуя кальциевые соли, остающиеся в растворе.

Обработанный известью (дефекованный) сок поступает в сатуратор, где его обрабатывают углекислым газом. Под действием углекислого газа известь превращается в углекислый кальций СаСО3, который, выпадая в осадок, увлекает с собой и несахара.

Обработанный углекислым газом (сатурированный) сок фильтруют на механических фильтрах. При этом от сока отделяется фильтрпрессовая грязь, содержащая углекислый кальций, несахара и незначительное количество сахара (до 1% от веса грязи).

Очищенный диффузионный сок сохраняет темный цвет, устраняемый при последующей обработке сока сернистым газом (его получают сжиганием серы). Процесс обработки сока сернистым газом называют сульфитацией.

Предлагаем ознакомиться:  Сорта и технология выращивания лука порея

Очищенный сок поступает на выпарную установку, где из него удаляют большую часть воды. Сок приобретает концентрацию сиропа (65% сухих веществ, в том числе 60% сахара и 5% несахаров, остающихся в диффузионном соке после его очистки).

Полученный сироп опять отбеливают сернистым газом и фильтруют, после чего уваривают в вакуум-аппаратах. Уваривание сиропа продолжается 2,5 – 3 часа при температуре около 75 °С (под вакуумом). В процессе уваривания происходит кристаллизация сахара.

Из вакуум-аппаратов утфель спускают в мешалку, а затем направляют в центрифуги, где производится отделение маточного раствора от кристаллов сахара. Отделенный маточный раствор называют зеленой патокой. В ней содержится еще значительное количество сахара, а также несахара.

После удаления зеленой патоки, оставшийся в центрифуге сахар промывают водой и пропаривают паром. В результате сахар становится белым. При промывке кристаллов сахара в центрифуге образуется жидкость, содержащая растворенный сахар – белая патока.

Сахар же из центрифуг направляют в сушильный барабан. Высушенный сахар является уже вполне готовым продуктом – сахарным песком, содержащим до 99,75% чистого сахара, считая на сухое вещество.

Зеленую патоку тоже направляют в вакуум-аппараты для ува-рнвания на утфель второй кристаллизации. При этом получают желтый сахар, идущий главным образом в кондитерскую промышленность. Специальной обработкой желтый сахар можно превратить и в обыкновенный, белый.

После выделения из утфеля второй кристаллизации желтого сахара получают кормовую патоку, или мелассу, являющуюся отходом производства. Выход кормовой патоки составляет около 5% от веса переработанной свеклы.

С учетом потерь сахара в процессе производства (больше всего его теряется в кормовой патоке – 9 – 14% содержащегося в свекле сахара) выход его из свеклы практически составляет 12 – 13%. При этом расход свеклы на 1 т сахара превышает 7 – 8 т.

В процессе сахароварения расходуется много пара и горячей воды, обычно получаемых в заводской котельной установке. Общий расход условного топлива на свеклосахарных заводах (включая и расход на обжиг известняка) составляет 11 – 12% от веса перерабатываемой свеклы.

pic_38.wmf

Свеклосахарное производство характеризуется большим расходом воды на технологические процессы. Он в 20 раз превышает вес перерабатываемой свеклы. С учетом использования оборотной воды, расход свежей воды тоже весьма значителен и достигает 8 т на 1 т свеклы.

Использование отходов.

Наиболее ценным отходом свеклосахарного производства является кормовая патока, почти наполовину состоящая из сахара и содержащая также другие питательные вещества. Вследствие этого патоку используют в качестве концентрированного корма для скота (непосредственным скармливанием или в составе комбикормов).

Особой переработкой из кормовой патоки можно извлечь содержащийся в ней сахар и тем самым повысить общий его выход из свеклы и снизить его себестоимость. Для этой цели на некоторых сахарных заводах построены цехи, в которых производят обессахаривание кормовой патоки.

Другим отходом является жом – лишенная сахара свекловичная стружка. Выгружаемый из диффузоров жом при помощи воды транспортируют в хранилища (жомовые ямы). Жом питателен, и его охотно поедают животные, он используется в животноводстве для откорма скота. При некоторых сахарных заводах имеются и свои скотооткормочные пункты.

Предлагаем ознакомиться:  Пионы посадка уход пересадка и обрезка

Свежий жом содержит до 94% воды. Для повышения транспортабельности, а также кормовой ценности жома его частично обезвоживают и тем самым повышают содержание в нем сухих веществ до 15 – 18%. Для длительного хранения жом высушивают до влажности 10 – 12%, применяя для сушки топочные газы.

Свеклосахарные заводы отличаются резко выраженной сезонностью работы. Сахарная свекла созревает, как правило, во второй декаде сентября. В это время начинают копку и вывозку ее на заводы и переработку.

На заводах создают запас свеклы, укладываемой в бурты, который перерабатывают по окончании ее копки и вывозки. При длительном хранении свеклы ее сахаристость значительно снижается. Поэтому на заводах стремятся переработать годовой запас сырья в минимальный срок – 3-4 месяца.

Около 20…25% выработанного сахара-песка подвергается рафинированию с целью получения более чистого пищевого продукта в твердом (кусковой рафинад) или рассыпчатом кристаллическом (рафинадный сахар-песок) виде.

Для промышленной переработки (на рафинирование) допускается сахар-песок с влажностью не более 0,15%, содержанием сахаров не менее 99,75% и цветности до 1,8 единиц Штаммера.

Сущность процесса рафинирования сахара заключается в том, что сахар-песок растворяют, полученный сироп очищают и уваривают на кристалл.

После отливки рафинадного утфеля в формы и его охлаждения получают сахар высокой твердости – литой сахар. Крупные куски литого сахара разбивают на более мелкие или распиливают на кусочки правильной формы.

Применяют и другой способ производства кускового сахара -прессование полученного из рафинадного утфеля увлажненного сахара-песка в формах. Так получают прессованный сахар, обладающий меньшей твердостью, чем литой.

Жидкий рафинад используется в хлебопекарной промышленности и производстве мороженого.

Цвет рафинада должен быть чисто белым, без пятен, допускается голубоватый оттенок, получаемый путем добавления ультрамарина.

pic_39.wmf

Выход готового сахара-рафинада составляет около 98,5% к массе взятого в производство сахара-песка. Сахаро-рафинадные заводы в Одессе, Сумах и Черкассах работают круглый год.

В Украине основное производство сахара сосредоточено в Винницкой, Хмельницкой, Киевской, Черкасской областях. В каждой из них – по 30-40 сахарных заводов, большинство из них выпускают сахар сезонно. Выход белого сахара по отношению к массе сахара, содержащегося в свекле, называется коэффициентом завода. По сахарной промышленности он составляет 78-80%.

В среднем по промышленности годовой выход сахара составляет 12…13% к массе свеклы, следовательно, на 1 часть выработанного сахара расходуется 7…8 частей свеклы.

Трудоемкость по переработке сахарной свеклы – 15…16 человеко-дней на 100 т свеклы.

Общий расход нормального пара (со средним теплосодержанием 2700 кДж/кг) по заводу составляет 50…60% к массе свеклы.

Общий оборот воды – 1800…2000% к массе переработанной свеклы, он может быть сокращен до 150…300%.

Этапы производства сахара из свеклы

Затем сырье моется холодной водой, обрабатывается хлорной известью и обдувается воздухом, чтобы устранить лишнюю влагу.

Основные стадии переработки сахарной свеклы

Основные стадии переработки сахарной свеклы

Кристаллизация сахара

Полученный сироп помещают в вакуумные установки для дальнейшего кипячения. Чтобы инициировать образование кристаллов сахара, в массу всыпают некоторое количество готового кристаллического сахара. В результате получается густая смесь кристаллического сахара и некристаллического сиропа.

Далее пасту помещают в высокоскоростные центрифуги, где кристаллы сахара отделяются от патоки. Полученный сахар имеет коричневатый оттенок. На некоторых заводах его подвергают дополнительной очистке, и он обретает белый цвет.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector