Технологии производства сахара

Информационная помощь на тему: "Технологии производства сахара" с полным раскрытием тематики статьи от профессионалов.

Как открыть мини-завод по изготовлению сахара

Сахар – ингредиент алкогольных напитков, кондитерских и хлебобулочных изделий, пищевых продуктов. Продукт широко используется не только в пищевой промышленности, но и при изготовлении пластмассы, в фармацевтической индустрии. Поэтому производство сахара – востребованный и прибыльный вид бизнеса, у которого прекрасные перспективы для дальнейшего развития.

Анализ рынка сахара

Сахар – товар первой необходимости, спрос на который не подвержен спаду. С 2011 года производство сахара в России стремительно растет. Это объясняется реконструкцией ведущих заводов и увеличением их производительности. Наблюдается положительная динамика потребления сахара на душу населения, показатель на текущий момент времени составляет 19,06 кг в год. В среднем каждый житель России ежегодно съедает около 20 кг сахара, не включая продукт в составе других купленных товаров. Ведущие страны-производители сахара отображены на фотографии ниже.

Россия входит в число прочих стран и занимает вторую позицию по поставкам свекловичного сахара после США.

Нормативные документы, регулирующие деятельность заводов по производству сахара

Перед тем как организовать производство сахара из сахарной свеклы необходимо ознакомиться с такими документами:

  • ГОСТ Р 52647-2006 – Свекла сахарная. Технические условия;
  • ГОСТ Р 53036-2008 – Свекла сахарная. Методы испытаний;
  • ГОСТ 12571-86 – Метод определения сахарозы;
  • ГОСТ Р 52678-2006 – Производство сахара.

Сырье для производства сахара

Для изготовления сахара предприятия могут использовать следующее сырье:

  • Сахарный тростник – тростниковый сахар изготовляют предприятия Бразилии, Индии и Кубы.
  • Сахарную свеклу – на производстве свекловичного сахара специализируются предприятия России, США, Франции и Германии.
  • Сок пальм – пальмовый сахар изготавливается в странах Юго-Восточной Азии.
  • Крахмалистый рис или просо – солодовый сахар производится на территории Японии.
  • Стебли хлебного сорго – сорговый сахар потребляется жителями Китая. Данный вид сахар не обладает конкурентными преимуществами по сравнению с тростниковым или свекольным продуктом.

Виды сахара

По способу изготовления выделают виды сахара:

  • Сахар-сырец – представляет собой отдельные кристаллы, состоящие из сахарозы;
  • Сахарную пудру – тщательно измельченные кристаллы сахара. Сахарная пудра широко используется при изготовлении кондитерских изделий;
  • Сахар-песок – продукт, который представляет собой сахарозу, кристаллы которой 0,5-2,5 мм.
  • Сахар-рафинад – продукт из сахарозы высокой чистоты.

Производство сахара из свеклы

Технологический процесс изготовления свекловичного сахара включает этапы:

1. Экстракция

Осуществляется подготовка свеклы: ее моют, очищают от посторонних примесей, взвешивают и нарезают в стружку. Далее стружку загружают в диффузор, в котором сахар экстрагируется из растительной массы свеклы горячей водой. В итоге извлекают «диффузионный сок», в состав которого входит сахароза (10-15%) и жом – стружка свеклы, из которой получили сок. Отходы производства сахара используют при производстве корма для животных.

Диффузионный сок смешивают с известковым молоком. Смесь компонентов осуществляется в сатураторе. Затем в смеси оседают тяжелые примеси и пропускают диоксид углерода через нагретый раствор. В результате осуществляется фильтрация раствора, и получают «очищенный» сок. На многих предприятиях фильтрация может осуществляться через ионообменные смолы.

3. Выпаривание – удаляется избыток воды из сока

При выпаривании изменяется химический состав сока. В завершение сироп обрабатывают сернистым газом, фильтруют на механических фильтрах. В результате получают сироп, в котором содержится 50-65 % сахара.

4. Кристаллизация

Кристаллизация осуществляется в вакуум-аппаратах при температуре 75° С. Спустя три часа получают продукт – утфель первой кристаллизации. Утфель – смесь кристаллов сахарозы и мелассы. Далее продукт поступает в мешалку, а затем – в утфелераспределитель и центрифуги. Кристаллический сахар, который остается в центрифуге отбеливают и пропаривают паром. В результате получают кристаллический сахар.

Схема производства сахара отображена на фотографии ниже.

Производство тростникового сахара

История свидетельствует, что первые методы извлечения сахара из тростника были изобретены на территории Индии. На сегодняшний день производство тростникового сахара во многом аналогично технологическому процессу изготовления свекловичного продукта.

Однако существуют и существенные различия:

1. Первый этап в производстве тростникового сахара – отжимание на вальцах вместо экстракции. Благодаря обработке стеблей водой, на оборудовании удается извлечь около 90% всего сахара, который содержится в стеблях растений. Отжатый сок на прессах поступает в ловушку для мезги, а затем – на соковые мерники.

2. Второе отличие – способ очистки сока. Обработка тростникового сахара осуществляется малым количеством извести, а в свеклосахарном производстве – сок подвергается преддефекации, дефекации и сатурации, а также второй сатурации, где количество извести достигает 3% от веса свеклы. При изготовлении тростникового сахара доля извести составляет 0,07% от общего веса стеблей.

Производство сахара рафинада

Технология производства сахара рафинада достаточно проста. Для изготовления продукта необходим тростниковый или свекловичный сахар-песок. Для предприятий России более выгодно и рентабельно в качестве сырья использовать свекловичный сахар-песок.

Разработано два способа получения сахара-рафинада:

1. Прессованный способ – начинается с обработки в центрифуге сахарного сиропа. Далее осуществляется прессование, и высушивание готовой смеси. В завершение прессованный сахар разделяется на кубики.

2. Литой способ – более материально затратный и трудоемкий процесс. Литой способ подразумевает помещение сахарной массы в специальные формы, в которых она затвердевает. Далее масса заливается сахаром, в котором отсутствуют примеси. Промывание повторяется несколько раз. Затем кусковый сахар, очищенный от патоки, сушится, извлекается из форм. В завершение масса разделяется на кубики.

Оборудование для производства сахара

Линия по производству сахара начинается с комплекса специализированного оборудования для подготовки свеклы к технологическому процессу.

Комплект оборудования включает:

  • свеклоподъемную установку;
  • гидротранспортер;
  • песколовушки;
  • ботволовушки;
  • водоотделитель;
  • камнеловушки;
  • машины для мытья свеклы.

Главная линия по производству сахара включает такое оборудование: конвейер с магнитным сепаратором, свеклорезку, весы, диффузионные установки, шнековый пресс, а также сушилки для жома.

Следующий комплекс оборудования включает: аппараты дефекации, фильтры с подогревательными устройствами, сатураторы, сульфитаторы, отстойники.

[1]

Наиболее энергоемкое оборудование – вакуум аппараты, центрифуги, выпарная установка с концентратором.

Автоматизированная линия завершается комплексом оборудования, который включает: виброконвейер, вибросито и сушильно-охладительную установку.

Завод по производству сахара

Для организации производства сахара необходимо ввести в действие завод.

Начинающие производственники могут выбрать два пути организации бизнеса:

1. Купить мини-завод по производству сахара. При покупке завода необходимо уточнять дату ввода в эксплуатацию предприятия. Если завод уже давно введен в действие, тогда оборудование может быть непригодным. Стоимость старого завода может составлять до 2 млн. $. Цена завода, введённого в эксплуатацию в 2000-х годах, будет свыше 5 млн. $.

2. Открытие нового завода и закупка линии производства сахара.

На сегодняшний день действуют такие цены на линии производства сахара:

  • линия, мощность которой составляет 10 т в сутки стоит 10-20 тыс. $;
  • линия производительностью 15 т сахара ежедневно стоит около 100 тыс. $;
  • линия мощностью 50 т продукта в сутки стоит около 200 тыс. $.

При открытии завода по изготовлению сахара необходимо учитывать не только размер первоначальных инвестиций, доходы от основной деятельности, но и прибыль от реализации отходов производства.

Ведь производство сахарного песка предполагает извлечение отходов: жома и мелассы. Эти два продукта можно использовать в качестве средств бартера и реализовывать поставщикам сырья. В процессе изготовления готового товара извлекается и патока, которая также имеет свой рынок сбыта.

Читайте так же:  Выплата отпускных и заработной платы перед отпуском

«Технология получения сахара-рафинада»

Студент группы ТМ-21б

Требования к качеству сахара-песка.

Основные стадии производства сахара-рафинада.

Дефекты. Требования к качеству сахара-рафинада.

Упаковка, маркировка и хранение сахара-песка и сахара-рафинада.

Сахар — это пищевой продукт, состоящий из сахарозы высокой степени чистоты. Вырабатывается два вида сахара: сахар-песок и сахар-рафинад. Сахар — ценный пищевой продукт, который состоит почти из чистой сахарозы с небольшим количеством других веществ и влаги. Он легко усваивается организмом, повышает работоспособность человека, укрепляет нервную систему, снимает усталость. В день человек должен употреблять в среднем 100 г сахара. Однако избыточное употребление сахара приводит к ожирению. Калорийность 100 г сахара 374—375 ккал(1565—1569 кДж).

Сахароза имеет приятный сладкий вкус. В водных растворах сладость сахарозы ощущается при концентрации около 0,4%. Растворы, содержащие свыше 30%сахарозы, приторно-сладкие.

Сахароза быстро и легко усваивается. В организме под действием ферментов она расщепляется на глюкозу и фруктозу. Сахароза используется организмом человека как источник энергии и как материал для образования гликогена, жира, белковых и углеродных соединений.

Ощущение сладкого вкуса сахара возбуждающе действует на центральную нервную систему, способствует обострению зрения и слуха.

Сырьем для выработки сахара служат сахарная свекла (около 45%) и сахарный тростник, произрастающий в районах с тропическим и субтропическим климатом. Для производства сахара используют также такие растения-сахароносы, как сорго, кукуруза, пальма. Отечественная промышленность вырабатывает сахар из сахарной свеклы. Тростниковый сахар ввозят в виде полуфабриката — сахара-сырца, который перерабатывают в товарный белый сахар.

У нас в стране ежегодно вырабатывается из сахарной свеклы до 9млн.-т сахара, из тростникового сахара-сырца — до 2—3 млн. т. Потребление сахара на человека в год составляет 42 кг при физиологически обоснованной норме36,5 кг.

Выпускают сахар следующих видов: сахар-песок, сахар-рафинад, рафинадную пудру.

Ассортимент сахара

В продажу поступает сахар-песок и сахар-рафинад различных наименований, а также рафинадная пудра.

Сахар-песок выпускают обычный (мелкокристаллический), который имеет белый цвете блеском, сладкий вкус, и рафинированный,- который получают путем дополнительной очистки (рафинации) сахарного сиропа или перекристаллизации, включая адсорбцию примесей сахара-песка обычного. В отличие от обычного сахара-песка кристаллы рафинированного сахара-песка имеют ярко выраженные грани и блестящие плоскости. В зависимости от их размера этот сахар-песок делят на мелкий (от 0,2 до 0,8 мм), средний (от 0,5 до 1,2), крупный (от 1,0 до 2,5) и особо крупный (от 2,0 до 4,0 мм). Цвет белее, чем у сахара-песка обычного, допускается голубоватый оттенок.

Сахар-рафинад вырабатывают в следующем ассортименте:

прессованный колотый и прессованный в кубиках — получают прессованием сахара-песка в бруски, которые высушивают и раскалывают, на кусочки в виде параллелепипеда по 5,5, 7,5 или 15 г с толщиной кусочка 11 и 22мм, а также в виде кубиков по 4,8 г;

прессованный колотый со свойствами литого — готовят прессованиемпод большим давлением кристаллов сахара-песка с повышенной влажностью (3—3,5%)в виде кусочков формы параллелепипеда такой же массы и толщины, как у прессованного колотого;

прессованный быстрорастворимый — вырабатывают на автоматах прессованием сахара-песка в отдельные кусочки правильной формы по 5,5 и 5,9 г, которые укладывают в пачки по 500 и 1000 г, этот сахар имеет небольшую прочность и быстро растворяется в воде;

прессованный в мелкой фасовке (дорожный) — выпускают отдельными кусочками до 7,5 г или сдвоенными— по 15 г, которые завертывают в подвертку и этикетку, этот сахар достаточно прочный;

литой колотый сахар-рафинад — отличается большой прочностью, выпускают кусками неправильной формы массой не менее 5 и не более 60 г.

Рафинадная пудра представляет собой измельченные кристаллы сахара размером не более 5 мм. Готовится она из крошки (кусочки менее 5 г), которая образуется в сахарорафинадном производстве.

Технология производства сахара-песка

Производство сахара-песка из сахарной свеклы состоит из следующих технологических стадий:

  • освобождение корнеплодов свеклы от посторонних примесей,
  • мойка,
  • взвешивание,
  • получение свекловичной стружки,
  • получение диффузионного сока,
  • очистка сока,
  • сгущение сока выпариванием (получение сиропа),
  • уваривание сиропа и оттека до утфелей,
  • центрифугирование утфеля,
  • пробелка и сушка сахара-песка,
  • фасование, упаковывание и хранение.

Для получения сахара-песка сахарную свеклу (содержание сахарозы 16–18%), предварительно очищенную от посторонних примесей, моют, в дисковом водоотделителе освобождают от транспортно-моечной воды, обломков свеклы, песка и мелких камней.

Мойка свеклы осуществляется в барабанной свекломойке и затем направляется на второй водоотделитель, в котором с помощью форсунки одновременно опрыскивается хлорированной водой. Вымытая свекла элеватором загружается на транспортер с электромагнитным сепаратором для улавливания ферропримесей.

Чистая свекла взвешивается, загружается в бункер накопитель, из которого подается на свеклорезку. Свеклу измельчают в тонкую стружку для разрушения клеточных стенок и освобождения клеточного сока, в котором растворена сахароза.

Для получения стружки применяют центробежные, дисковые и барабанные свеклорезки. Свекловичная стружка представляет собой полоски желобчатого (кровлеобразного) или
прямоугольного сечения толщиной от 0,5 до 1,5 мм и шириной 3–5 мм.

Свекловичная стружка поступает на взвешивание. Стружку обрабатывают в шнековом наклонном диффузионном аппарате с противотоком горячей воды (температура +80…90 °С), где она обессахаривается. Жом удаляется из аппарата.

Процесс извлечения сахара основан на диффузии клеточного сока водой из разрушенных клеток.

Технология производства сахара (стр. 3 из 6)

Использование аммиачных конденсатов в качестве питательной воды весьма выгодно. Но для того, чтобы использовать ее на диффузии, ее необходимо подготовить.

Для нашей технологической схемы мы предусмотрели схему подготовки питательной воды на диффузию, разработанную профессором кафедры технологии сахаристых веществ ВГТА А.И.Громковским и В.Е.Апасовым, которая была применена на Добринском сахарном заводе. По этой схеме барометрическая вода из сборника насосом подается в дефекосатуратор, где повышают pH воды до 1111.5. В контрольный ящик дефекосатуратора подается аммиачная и жомопрессовая воды из сборников и. Затем смесь барометрической, аммиачной и жомопрессовой вод поступает в сульфитатор I ступени, потом в сульфитатор II ступени, в результате чего pH воды снижается до 6-6.5. Далее сульфитированная добавочная вода подогревается в пароконтактном подогревателе до температуры 75-85оС и аэрируется перед попаданием в сборник питательной воды на диффузию, в котором она имеет следующие параметры: pH=6-6,5; t=70оС. Подготовленная вода поступает на диффузию.

Удаление аммиака осуществляется продуванием аммиачной воды в течение 12-15 мин диспергированным воздухом.

При переработке свеклы пониженного качества аммиачные конденсаты обрабатывают ортофосфорной кислотой, которая осаждает ионы железа, аммония, магния, а с ионами кальция при pH=5.8-6.5 образует Ca(H2PO4)2. Эта соль кальция переводит пектиновые вещества в нерастворимое состояние и делает свекловидную стружку более упругой. На дефекации ортофосфорная кислота полностью осаждается.

Такой способ подготовки питательной воды предусматривает подщелачивание ее известью до pH 11.5, сульфикацию до pH 7.0-7.2 и добавление ортофосфорной кислоты до pH 5.8-6.5.

Диффузионный сок, освобождаясь от мезги на ротационной пульполовушке типа ПР-25/30, направляется на известково-углекислотную очистку.

1.6. О Ч И С Т К А Д И Ф Ф У З И О Н Н О Г О С О К А.

Читайте так же:  Как открыть дополнительный оквэд для ип

Диффузионный сок — поликомпонентная система. Он содержит сахарозу и несахара, представленные растворимыми белковыми, пектиновыми веществами и продуктами их распада, редуцирующими сахарами, аминокислотами и др.

Все несахара в большей или меньшей мере препятствуют получению кристаллической сахарозы и увеличивают потери сахарозы с мелассой. Поэтому одной из важнейших задач технологии сахарного производства является максимальное удаление несахаров из сахарных растворов. Для решения этой задачи применяются физико-химические процессы очистки. Несахара диффузионного сока различны по химической природе и в силу этого обладают широким спектром физико-химических свойств, что обуславливает различную природу реакций, приводящих к удалению их из осадка. При использовании в качестве реагентов для очистки гидроксида кальция и диоксида углерода осуществляются реакции коагуляции, осаждения, разложения, гидролиза, адсорбции и ионообмена.

Эти мероприятия направлены на решение двух основных задач: повышение общего эффекта очистки, который до настоящего времени не превышает 40%, и сокращение расхода реагентов.

Очищенный в пульполовушках диффузионный сок поступает в подогреватели для нагрева до температуры (85-90)оС и затем направляется в котел прогрессивной преддефекации. В последнюю секцию вводится молоко в количестве (0.2-0.3)% к массе свеклы, обеспечивающим выход сока из него с pH 10.8-11.6. На преддефекации, где сок достигает метастабильного состояния pH 8.5-9.5, вводится вся сгущенная суспензия сока II сатурации, а также 150% к массе свеклы сока I сатурации (нефильтрованного). Холодная преддефекация (температура до 50оС) длится (20-30) минут, теплая (температура 50-60оС) — 15 минут.

Из преддефекатора сок без подогрева поступает в аппарат на холодную (теплую) основную дефекацию, где смешивается с известковым молоком (1-1.8)% CaO массы свеклы. Оптимальная длительность холодной дефекации (20-30) минут, теплой — 15 минут.

После холодной дефекации сок нагревается до температуры (85-90)оС в подогревателях и подается в дефекатор (горячая дефекация), где выдерживается 10 минут. На выходе из дефекатора к соку добавляется известковое молоко (0.5-0.7)% СаО к массе свеклы для повышения фильтровальных свойств сока I сатурации. Далее дефекованный сок поступает в циркуляционный сборник _, где смешивается с (5-7) кратным количеством сока I сатурации, рециркулируемого по внешнему контуру, и в аппарате I сатурации сатурируется в течение 10 минут до pH 10.8-11.6. Затем сок самотеком поступает в сборник и насосом через подогреватель перекачивается в напорный сборник, расположенный примерно на высоте 6 м над листовыми фильтрами.

В ФИЛСах сок I сатурации разделяется на фильтрат и сгущенную суспензию. Достоинствами ФИЛС являются: простота конструкции, малая металлоемкость, малая занимаемая площадь, в (3-5) раз меньше затрат времени на фильтрование, а так же более высокое (в 1.5-2 раза) содержание твердой фазы в суспензии, что повышает производительность вакуум-фильтров.

Суспензия через нижний сборник и верхний напорный сборник направляется в вакуум-фильтры, где после отделения и промывания фильтрованный осадок выводится в отходы, а фильтрат отделяется в ресивере и смешивается с нефильтрованным соком I сатурации в нижнем сборнике.

Применение вакуум-фильтров обусловлено полным отделением частиц осадка от сока и промывки осадка от сахарозы.

К фильтрованному соку, поступающему из ФИЛС, добавляют известковое молоко (0.2-0.5)% СаО к массе свеклы, нагревают смесь до температуры (92-95)оС и в течение 4-5 минут подвергают дополнительной дефекации в дефекаторе.

Из дефекатора сок самотеком поступает в сатуратор, где в течение 20 минут сатурируется до оптимальной щелочности (0.01-0.025)% СаО (pH 9-9.5), затем насосом через нижний сборник перекачивается в напорный сборник, фильтруется на листовых фильтрах и подается в сульфитатор, где его обрабатывают сульфитированным газом (10-12)% SO2 до щелочности 0.05-0.1% CaO (pH 8.5-8.8).

Сульфитированный газ получают путем сжигания серы в серосжигательных печах. Газ охлаждают в сублиматоре и вентилятором подают в нижнюю часть сульфитатора. Сульфитированый сок в начале насосом подается на дисковые фильтры. Фильтрованный сок направляют на выпарную станцию.

Сгущенная суспензия сока II сатурации из сборника возвращается на преддефекацию, где кристаллы карбоната кальция этой суспензии, обладающие достаточно высоким положительным x-потенциалом, используются как затравочные центры для осаждения коагулирующих несахаров.

При переработке свеклы хорошего качества применяют более _ простую схему очистки диффузионного сока с горячей оптимальной преддефекацией (когда диффузионный сок нагревают до температуры 85-90оС и вводят в него сразу всю известь, необходимую для достижения оптимального pH), возвратом сока или сгущенной суспензии сока I сатурации на преддефекацию, горячей основной дефекацией, без дефекации перед II сатурацией.

Преимущество типовой схемы перед схемой очистки диффузионного сока с горячей оптимальной преддефекацией состоит в том, что холодная (теплая) прогрессивная преддефекация (ППД) с противоточным движением извести и сока позволяет полнее осадить вещества коллоидной дисперсности, не разлагая их в щелочной среде, и получить плотный и устойчивый к пептизации коагулят.

При возврате сгущенной суспензии сока II сатурации (вместо нефильтрованного сока или сгущенной суспензии сока I сатурации) в несколько раз уменьшается рециркуляция больших масс сока, что положительно влияет на его термоустойчивость и качество.

В процессе холодной основной дефекации (ОД) в соке растворяется в 3-4 раза больше извести, чем при горячей. Позднее, когда сок нагревается, и проводится горячая дефекация, большая часть растворенной извести в осадок не выпадает, а осаждается в пересыщенном состоянии, что обеспечивает более глубокое разложение несахаров. Для этой же цели предназначена и дополнительная дефекация перед II сатурацией. Кроме разложения несахаров, введение извести перед II сатурацией дает возможность повысить эффективность адсорбционной очистки сока карбонатом кальция.

Видео удалено.
Видео (кликните для воспроизведения).

Все основные мероприятия, позволяющие добиться максимально возможного выхода сахара необходимого качества при переработке свеклы пониженного качества, заложены в типовой схеме.

К дополнительным радикальным мероприятиям по повышению качества и выхода сахара можно отнести отделение преддефекованного осадка, замену сока I сатурации при возврате на преддефекацию (ПД) сгущенной суспензии.

В качестве экстремальной меры можно использовать проведение «мгновенной» дефекации, т.е. осуществление дефекосатурации при пониженном значении pH. В этом случае, чтобы устранить пенение диффузионного сока в предсатураторе, его предварительно нагревают до (55-60)оС, смешивают с суспензией сока II или I сатурации до pH2o 8.5-9.0 и подают в сборник рециркулятор внешнего рециркуляционного контура предсатуратора.

При переработке свеклы порченой с наличием корнеплодов, пораженных слизистым бактериозом, для улучшения фильтрования рекомендуется применять раствор активированного полиакриламида.

Целью преддефекации является максимальное осаждение веществ коллоидной дисперсности и ВМС и образование осадка, структура которого была бы достаточно устойчивой к разрушающему воздействию ионов Са в условиях высокой щелочности и температуры на ОД. ППД позволяет при постоянном добавлении извести добиться постепенного нарастания щелочности (Щ), при этом достигаются благоприятные условия для коагуляции не только pH 11.0, но и более низких его значениях, что дает возможность заметно ускорить фильтрование сока I сатурации, т.е. позволяет выполнить цепь процесса ПД. Добавление сгущенной суспензии осадка сока I сатурации в зону со значением pH

Производства сахара-песка: очистка диффузионного сока

Процесс извлечения сахара основан на диффузии клеточного сока водой из разрушенных клеток. Одновременно с сахарозой в диффузионный сок переходят и другие вещества (белки, аминокислоты, пектиновые вещества, органические кислоты, пигменты, сапонины и др.), окрашивающие его в темный цвет, а также кусочки мезги. В диффузионном соке содержится 15% сахара (по отношению к массе свеклы) и до 2% нерастворимых несахаров, мезги 1,5–3 г/л. Полученный диффузионный сок быстро темнеет.

Читайте так же:  Условия и стоимость франшизы мтс

В первую очередь сок очищают в мезголовушках непрерывного действия от содержащейся мезги, т.е. мелких кусочков свекловичной стружки. Эта операция необходима, так как мезга, содержащая протопектин, переходящий в щелочной среде в раствор, может на станции очистки с известью перейти в желатиновый раствор и затруднит фильтрацию.

Схема очистки диффузионного сока включает: дефекацию (предварительную и основную), первую сатурацию, вторую сатурацию, фильтрацию, сульфитацию.

Дефекация – обработка сока известью. Цель предварительной дефекации – осторожным воздействием извести (0,2–0,3% к массе свеклы) нейтрализовать свободные кислоты диффузионного сока, скоагулировать значительную часть коллоидных веществ и осадить другие несахара. Преддефекация проводится в аппаратах непрерывного действия – предцефекаторах. Известь подводится не сразу в аппарат, а по зонам в определенном количестве при помощи вращающихся труб. Процесс преддефекации проводят в течение 3–5 мин.

Затем преддефектованный сок отводится в аппарат основной дефекации. При этом известь добавляют в количестве 2,5– 3% к массе свеклы. Дефекатор представляет собой аппарат непрерывного действия с мешалкой. Продолжительность основной дефекации составляет 8–10 мин.

При основной дефекации протекают процессы разложения ряда органических несахаров сока (солей аммония, редуцирующих веществ, амидов кислот), а также омыляются жиры.

После дефекации сок поступает в сатуратор первой сатурации и обрабатывается сатурационным газом, содержащим 30– 34% диоксида углерода. Избыточная известь выпадает в осадок в виде карбоната кальция. При этом сок немного остывает.

Он подогревается в теплообменнике и после фильтрации направляется на вторую сатурацию для снижения до минимального предела извести и солей кальция (0,002% СаО). На второй сатурации через сок также пропускают сатурационный газ в течение 8-10 мин.

После второй сатурации сок направляют на дисковые фильтры (могут быть с горизонтальным или вертикальным валом), работающие под давлением с намывным слоем вспомогательного вещества.

Сок фильтруется через фильтровальную ткань и удаляется по сокоотводящим трубкам. Осадок, собранный на фильтровальной ткани, промывается и смывается с дисков соком первой и второй сатурации. Осадок в виде суспензии выводится из фильтра и направляется на предварительную дефекацию. Цикл фильтрования составляет 12–16 ч и контролируется АСУ ТП по возрастанию давления в фильтре.

Отфильтрованный сок второй сатурации поступает на третью очистку – в сульфитатор.

Цель сульфитации – осветление сока путем превращения красящих веществ в бесцветные лейкосоединения и снижение его вязкости для улучшения условий фильтрации и стерилизации.

После сульфитации сок имеет слабую щелочную реакцию (рН 8,5). Время сульфитации в сульфитаторах со слоем сока составляет 5 мин, а в оросительных сульфитаторах – быстротечно.

Из сборника сок, предварительно нагретый до температуры кипения в теплообменнике, поступает в выпарную установку.

Технологическая схема тростниковосахарного производства

ПРОИЗВОДСТВО САХАРА ИЗ САХАРНОГО ТРОСТНИКА

Переработка сахарного тростника имеет специфические особенности, обусловленные как составом сырья, так и историческими, и экономическими аспектами.

Производство и торговля сахаром имеют важное значение для многих стран. В некоторых же странах сахар является одним из главных источников валютных поступлений.

Основным видом продукции, получаемым при переработке сахарного тростника, является сахар-сырец, который проще получать, транспортировать через океан, легче реализовать на мировом рынке вследствие меньшей его стоимости.

Тростниковый сахар-сырец для непосредственного употребления непригоден. Поэтому его подвергают переработке (рафинированию), которая проводится как в странах, производящих сахарный тростник, так и импортирующих сахар-сырец. При этом получают рафинированный сахар-песок.

Технология получения сахара-сырца из сахарного тростника в принципе подобна получению сахара из сахарной свеклы. Принципиальная схема получения сахара-сырца на тростниково-сахарном заводе представлена на рис. 8.1

Она практически включает те же операции, которые используются в свеклосахарном производстве:

– извлечение сока из сахарного тростника;

– сгущение очищенного сока в сироп;

– кристаллизация сахара из сиропа;

Технология получения сахара-сырца из сахарного тростника проще, чем получение сахара-песка из сахарной свеклы.

Схема получения сахара-сырца на тростниковосахарном заводе

Однако она имеет свои особенности, обусловленные специфическими особенностями сахарного тростника как сырья и получаемого из него сока. Эти особенности наглядно видны на представленной на рис. 8.2 аппаратурно-технологической схеме получения тростникового сахара-сырца на тростнико-во сахарном заводе, применяющем известковую очистку сока.

Технологическая схема тростниковосахарного производства

Для получения сока из сахарного тростника его вначале взвешивают, а затем изрезывают на куски, которые измельчают на вальцовой дробилке. Измельченную массу подвергают последовательному прессованию на трех вальцовых отжимающих прессах.

Измельчение тростника производится при помощи ножей–измельчителей, расположенных над наклонным транспортером, и вращающихся со скоростью 600 – 800 об./мин.

После ножей тростник поступает на дробилку, состоящую из двух вальцов с зубчатой поверхностью.

Измельченный тросник поступает на мельницы, представляющие собой вальцовые прессы. Каждая мельница имеет три валка. Валки диаметром: 900 мм длиной 2,5 – 3 м имеют рифленую поверхность, облегчающую транспортировку измельченной массы тростника. Два нижних валка неподвижные. Верхний вместе с подшипниками может перемещаться в вертикальной плоскости. При помощи гидравлического устройства он силой до 500 т прижимается к двум нижним валкам.

На сахарном заводе устанавливают последовательно одну за другой несколько мельниц, соединяя их планочным транспортером. Поточная линия, состоящая из одной или двух дробилок и нескольких мельниц (от 3 до 7) называется тандемом.

При прохождении через мельницы из измельченной массы тростника отжимается сок, содержащий сахар. Из последней мельницы тандема выходит обессахаренный остаток (содержащий в основном клетчатку), который называется багассой. Для более полного извлечения сахара из тростника процесс отжима сока на вальцах мельниц сочетают с противоточным выщелачиванием водой. При прохождении массы измельченного тростника от мельницы к мельнице ее смачивают все более жидким соком, а затем водой. Этот процесс называется имбибицией (иногда мацерацией). Вода для имбибиции подается к тростниковой массе перед последней мельницей. Полученный на последней мельнице жидкий сок подают насосом к массе перед предпоследней мельницей и т.д. Благодаря такой противоточной схеме в головной части тандема получают концентрированный сырой сок, а багасса уходит с минимальным содержанием сахара.

Расход воды 10 – 30 % к массе тростника. Повышение температуры более 65°С ведет к растворению воска.

Багасса содержит около 45% клетчатки и до 48% воды, ее выход

25%. сжигается в паровых котлах, теплотворная способность 2260 – 2500 ккал.

Сок, отжатый на мельницах, стекает на поддоны и поступает на бронзовые сита, расположенные над сборниками сока. На ситах от сока отделяются мелкие кусочки багассы, которые называются багацилло.

В производство поступает сок с дробилки и первых двух мельниц. Эту смесь называют смешанным соком и направляют на очистку.

Прессово-имбибиционный (мацерационный) способ позволяет извлечь примерно 85% сахара, содержащегося в сахарном тростнике. Применение же диффузионного способа при обессахаривании измельченной массы позволяет повысить эту величину до 95 – 98%.

Смешанный сок сахарного тростника, направляемый на очистку, содержит более 1 % редуцирующих веществ, которые состоят из глюкозы и фруктозы. Эти соединения под действием температуры и извести разлагаются с образованием интенсивно окрашенных соединений (красящих веществ). Если проводить очистку смешанного сока таким же методом, который применяется в свеклосахарном производстве при очистке диффузионного сока, то получается очищенный сок с большой интенсивностью окраски, что затруднит в дальнейшем получение из него сахара соответствующего качества.

Читайте так же:  Производство строительных бытовок

Поэтому очистку смешанного сока проводят в более «мягких» условиях, чем в свеклосахарном производстве, а именно при меньшей щелочности (величине рН).

На тростниковосахарных заводах очистка сока при получении тростникового сахара-сырца проводится при помощи двух реагентов: извести и диоксида серы. При этом возможны различные сочетания применения этих реагентов как отдельно, так и совместно, а отсюда и различные варианты способов очистки.

В зависимости от применяемого (применяемых) реагентов различают два способа очистки:

По первому способу для осаждения несахаров используется известь, а по второму – диоксид серы.

Получение сахара-сырца с применением известкового способа очистки распространено на Кубе, Бразилии, а сернокислотного – в странах Азии и Индии.

При известковом способе очистки в тростниковосахарном производстве известь применяют в количестве не более 0,1 % (т. е. примерно в 25 раз меньше, чем в свеклосахарном), величину поддерживают при значениях рН, близких к 7, стремятся избегать высоких температур.

Смешанный сок обрабатывают известью на холоде 5 –10 минут, расход нести колеблется в пределах 0,04 – 0,1 % к массе тростника. Дозирование извести проводится по рН, которое 6,8 – 7. Недостаток извести – плохое отстаивание, избыток – темные и вязкие сока.

После добавления извести сок нагревают до 105°С и затем направляют в отстойники. Из отстойника осветленный сок поступает на выпарку.

[3]

К сгущенной суспензии из отстойника добавляют багацилло, и затем эту массу фильтруют на вакуум-фильтре. Фильтрат направляют на выпарную установку. Фильтрационный осадок, называемый качассой, используется в качестве удобрения.

В сернистокислотном способе смешанный сок обрабатывается SO2 до величины рН 3,4 — 4%. При этом значении рН происходит осаждение коллоидов (ВМС) сока. После этого сок обрабатывают известковым молоком, доводя его величину рН до 7.

Сок сгущают на выпарной установке до концентрации сухих веществ примерно 60%.

Сироп направляется в кристаллизационное отделение.

Уваривание утфелей на тростниково сахарных заводах проводится по трех– и двух продуктовой кристаллизационным схемам.

При трех продуктовой схеме утфеля I (А) и II (В) кристаллизации уваривают на кристаллической основе. Она представляет собой утфель-затравку с готовыми кристаллами, полученную в результате смешивания желтого сахара III продукта (сахар С) и сиропа. В зарубежной литературе утфель-затравку называют магмой. Уваривание утфелей на кристаллической основе позволяет сократить время уваривания, получить более крупные кристаллы сахара, что является одним из важнейших показателей, предъявляемых к тростниковому сахару-сырцу.

Сахара А (I кристаллизации) и В (II кристаллизации) смешивают. Эта масса и представляет собой сахар-сырец.

Состав тростникового сахара-сырца как в отдельных странах, так и на отдельных заводах колеблется и зависит от многих факторов (сорта тростника, его качества, применяемой технологии его получения и т.д.).

Из сахарного тростника при его переработке извлекают примерно 85% содержащегося в нем сахара. Остальные 15% (2% к массе тростника) теряются. Эти потери составляют:

в мелассе – 1,1 – 1,2%

в багассе – 0,7 — 0,8%

Отходами в тростниковосахарном производстве являются багасса, меласса и качасса.

Багасса

. Выход багассы составляет 20 — 25% к массе сахарного тростника, ее влажность составляет примерно 50%. Она используется в качестве топлива в котлах ТЭЦ, для получения бумаги, строительных материалов и т.д.

Меласса

. Выход мелассы составляет примерно 2% к массе сахарной: тростника. Используется, как и меласса свеклосахарного производства, в качестве сырья для бродильных производств.

Качасса

[2]

представляет собой фильтрационный осадок, выход которого составляет около 3% к массе сахарного тростника. Используется в качестве удобрения.

Химия производства сахара и крахмала: состав и процессы

Сырьем для производства сахара (сахарозы) служат сахарная свекла и сахарный тростник. В нашей стране сахарный тростник не выращивается, поэтому практически единственным сырьем является сахарная свекла. В то же время у нас в значительном количестве перерабатывается тростниковый сахар-сырец

Корнеплод сахарной свеклы содержит 75 % воды и 25 у сухих веществ.

Среднее содержание сахарозы 17,5 %. Оно колеблется от 15д до 22,5 % и зависит от сорта, условий выращивания, способов уборки, хранения. В состав нерастворимых органических веществ (5 %) входят гемицеллюлозы 1,3 %, пектиновые вещества 2,4 %. в состав азотистых органических веществ (1,2 %) – белок’ 0,7 %; беатин – 0,2. аминокислоты – 0,2 %; безазотистые органические вещества включают иквергный сахар – 0,12, орга. нические кислоты – 0,50 %; минеральный состав, пересчитанный на оксиды: К-О – 0,20 %; СаО – 0,07, Na20 – 0,04; P2Os -0,07 % и др.

Свекла, поступающая на сахарный завод, после мойки и удаления примесей измельчается в тонкую стружку определенных размеров и поступает на экстрагирование (диффузию) для извлечения сахарозы (обессахаривание). Скорость экстракции и глубина извлечения резко возрастают при повышении температуры (до 70 °С) в результате денатурации белков протоплазмы и мембран. Температура экстракции 70-75 “С, при более высокой температуре происходит набухание пектиновых веществ, снижается упругость стружки, при температуре же ниже 70 °С интенсивно развиваются микроорганизмы, что приводит к ее порче.

Диффузионный срок с содержанием сухих веществ 16-17%, в том числе 14-15 % сахарозы, перед выпариванием подвергается длительной и сложной очистке для удаления хлопьев скоагулированного белка, обрывков клеток, растворенных в нем органических и неорганических примесей (растворимые белки, пектиновые вещества и продукты их распада, редуцирующие сахара, аминокислоты, азотистые основания, соли органических и неорганических кислот и другие соединения), которые затрудняют кристаллизацию и снижают выход сахарозы.

В основе современных методов очистки диффузионного сов лежит обработка его гидроксидом кальция (дефекация), а затеи удаление его избытка углекислым газом (сатурация).

Цель дефекации – химическая очистка диффузионного сов коагуляцией содержащихся в нем коллоидов, разложение несахаров и осаждение образующихся продуктов.

Цель сатурации – адсорбционная очистка дефекованного сока. На сатурацию (насыщение СОг) поступает сок вместе с осадком после дефекации. При сатурации значительная часть несахаров переводится в осадок и отделяется фильтрованием. Образующийся при насыщении сока углекислым газом осадок СаСОз служит основой для создания фильтрующего слоя.

Примеси, содержащиеся в диффузионном соке, имеют различный химический состав и свойства, а это требует различия условий для эффективного выведения их из раствора. Это привело к появлению на практике ряда приемов, позволяющих наиболее эффективно осуществлять очистку диффузионного сока.

Сатурационный сок, содержащий примерно 15 % сахарозы, поступает для дальнейшей очистки на сульфитацию (обработка диоксидом серы), которую проводят, пропуская через раствор сульфптационный газ. Цель сульфитации – снижение цветности и щелочности сока. При сульфитации происходит обесцвечиваете красящих веществ за счет восстановления и перехода их в лейкосоедкнения, блокирования альдегиде- и кетогруппы в сахарах и продуктах их распада и предотвращения образования красящих веществ с их участием, снижение щелочности сока и сиропа. При сульфитации снижается вязкость раствора, они лучше фильтруются, облегчается кристаллизация сахарозы.

Диффузионный сок направляется на выпарную установку для сгущения до содержания сухих веществ 60-65 %. Дальнейшее удаление воды до содержания сухих веществ 92,5-93,5% проводят в вакуум-аппаратах. Полученный продукт (утфель-1) представляет собой кристаллы сахарозы (около 55 %) и межкристальный раствор сахарозы. Кристаллы сахарозы (сахар-песок, влажность 0,8-1,2 %) отделяют от раствора центрифугированием. Сахар-песок сушат. Готовый продукт должен иметь влажность не более 0,14 % и содержать сахарозы 99,75 %.

Читайте так же:  Как рассчитать фондовооруженность формула расчета

На последней ступени кристаллизации получают мелассу-огтек (выход 3,5-6,0 к массе свеклы). Состав мелассы колеблется в зависимости от качества свеклы и технологии сахародобывания (%): сухих веществ 76-84, в том числе сахарозы 46-51, бетаина 4-7, редуцирующих веществ 1,0-2,5, раффинозы 0,8- 1,2, молочной кислоты 4-6, муравьиной кислоты 0,2-0,5, уксусной 0,2-0,5, красящих веществ 4-8, золы 6-10. В состав мелассы входят аминокислоты, в первую очередь глутаминовая. Меласса используется в биотехнологии при производстве спирта, кислот, дрожжей, в комбикормовой промышленности.

Сахарный песок растворяют и направляют на рафинацию для удаления примесей, придающих ему желтый цвет, специфический вкус и запах. Очистку раствора проводят активированными углями или ионообменными смолами. Очищенный сироп уваривают, кристаллы отделяют, получая рафинированный сахар. Готовый, высушенный сахар-рафинад должен содержать не менее 99,9 % сахарозы, иметь белый цвет и не обладать посторонним вкусом и запахом. В нашей стране сахар-рафинад выпускают в виде рафинированного сахара-песка и различных видов кускового сахара-рафинада (быстрорастворимый, престранный, колотый, литой колотый и т. д.). Сахарную пудру полуучают путем разлома кристаллического сахара.

Крахмал, сахаристые продукты на его основе (патока, декстрины, кристаллическая глюкоза), модифицированные крахмалы широко применяют в пищевой промышленности и в других отраслях народного хозяйства. Основное сырье для их получения – картофель и кукуруза. Технология получения крахмала и крахмалопродуктов из них различна.

Клубни картофеля содержат до 18,2 % крахмала.

Поступивший на производство картофель проходит мойку для удаления грязи и других примесей, а затем измельчается. При этом происходит разрушение клеток клубней картофеля и высвобождение крахмальных зерен. Освобожденный из клеток крахмал называется «свободным». Кашеобразная смесь «картофельная кашка» состоит из «свободного» крахмала, разрушенных клеточных стенок (мезги), крахмала, оставшегося в неразрушенных клетках («связанный» крахмал), и клеточного сока. Клеточный сок (содержание сухих веществ 3,5-5%), содержащий белок, безазотистые органические соединения, сахара, минеральные вещества, отделяется на центрифугах. Эту операцию необходимо проводить максимально быстро, так как содержащаяся в клеточном соке аминокислота тирозин под влиянием фермента полифенолоксидазы окисляется с образованием окрашенных соединений, которые снижают качество готового крахмала. Из оставшейся после отделения клеточного сока кашки вымывают свободный крахмал. Образующую крахмальную суспензию (крахмальное молоко) отделяют от мезги. Суспензию крахмала очищают (рафинируют), удаляя оставшиеся в ней примеси, многократно промывают водой, отделяя крахмальные зерна. Влажность сырого крахмала составляет 40-52 %, затем его подвергают дальнейшей переработке для получения сухого крахмала.

Зерно кукурузы содержит до 70 % крахмала и является основным сырьем для его получения. Для получения крахмала зерно кукурузы замачивается в течение 48-50 ч в 0,2 %-ном растворе сернистой кислоты при 48-50 °С. Зерно набухает, размягчается, при этом ослабевают связи между его составными частями, белком и крахмалом. Оболочки становятся проницаемыми, влажность – зерна возрастает до 40-45 % и в «замочную» воду переходит J/J растворимых веществ зерна. Происходит инактивация ферментов. Замоченное зерно вместе с крахмальным молоком поступает на дробление. Цель его – разделение зерна на пасти, высвобождение зародыша и выделение максимального количества крахмала. В результате дробления удается выделить до 90-97 % зародыша, из которого получают кукурузное масло. Из оставшейся кукурузной кашки отделяют остатки клетчатки, выделяют свободный крахмал и глютен. Чистый кукурузный крахмал обезвоживается до содержания влаги 13 %.

Широкое применение в пищевой промышленности находят разнообразные продукты, получаемые из крахмала. К ним относятся гидролизаты крахмала (крахмальная патока, крахмальные сиропы, глюкоза), модифицированные продукты на основе гидролизатов (глюкозофруктозные сиропы) и продукты модификации самого крахмала (модицированные крахмалы).

Гидролизаты крахмала – продукты частичного гидролиза крахмала разбавленными кислотами, ферментами или и теми, и другими.

При гидролизе (осахаривании) происходит деструкция крахмала и образование продуктов с различной молекулярной массой (декстрины, мальтозы, глюкозы). Управляя этим процессом, можно получить нужные для пищевой промышленности и питания продукты. Их состав, а следовательно, свойства и пути использования различны. Глубину гидролиза оценивают по содержанию редуцирующих веществ и условно выражают в глюкозных единицах (процентное содержание D-глюкозы в массе сухого вещества продукта). Промышленные продукты неполного гидролиза крахмала – патоки. Их применяют в качестве антикристаллизатора при производстве карамели, повидла, в хлебопечении, в консервном производстве, производстве безалкогольных напитков, мороженого. Карамельная патока содержит 38- 40 % редуцирующих веществ к массе сухого вещества, низкоосахаренная – 30-34 %, глюкозная – 44-60 %.

Основные операции при получении крахмальной патоки: подготовка крахмала, его гидролиз, нейтрализация кислоты послe его завершения (кислотный гидролиз) или инактивация ферментов (ферментативный гидролиз), очистка полученных сиропов и их уваривание. Кислотный гидролиз раствора крахмала, крахмальное молоко, проводят обычно соляной кислотой при температуре 140-145 “С.

Производство глюкозы. Глюкоза является конечным продуктом гидролиза крахмала, широко применяется в пищевой промышленности, медицине, химии, биотехнологии. При получении глюкозы проводят более глубокий гидролиз суспензии крахмала, получая гидролизаты с высоким содержанием глюкозы. Осахаренный сироп упаривают и направляют на кристаллизацию. Продукт, полученный в результате затвердевания очищенных и уваренных гидролизатов, называют крахмальным сахаром, а выделенные кристаллы глюкозы – кристаллической глюкозой. Последняя должна содержать не менее 99,5 % редуцирующих веществ (в пересчете на сухое вещество).

Производство глюкозо-фруктозных сиропов.

Необходимость максимального удовлетворения потребностей растущего населения земного шара в сахаристых веществах потребовала производства новых видов сахарсодержащих продуктов, которые по сладости эквивалентны сахарозе. Решить эту проблему позволили достижения биотехнологии. Такими продуктами являются получаемые из крахмала глюкозо-фруктозные сиропы. Необходимо отметить, что один из их компонентов – фруктоза- является самым сладким природным сахаром, а следовательно, может потребляться в меньшем количестве, чем сахароза, и ее могут употреблять не только здоровые люди, но и страдающие диабетом.

Видео удалено.
Видео (кликните для воспроизведения).

Для получения глюкозо-фруктозных сиропов крахмальное молоко гидролизуют при участии соляной кислоты или фермента ацилазы, как было описано ранее, получая гидролизаты крахмала- Затем, продолжая гидролиз с помощью глюкоамилазы (рН 4-5,6, температура 55-60 °С), получают D-глюкозу, которую изомеризуют с помощью фермента глюкозоизомеразы (рН 6-6,2, температура 60-70 °С) во фруктозу. Получают глюкозо-фруктозные сиропы с содержанием 45-50 % фруктозы и 55-60 % глюкозы. Они имеют такую же сладость, как и сахароза. Если сладость 15 %-ного раствора сахарозы принять за 100%. то сладость идентичного раствора глюкозы 60-65 %, фруктозы 130-150 %. В настоящее время выпускают сиропы с содержанием фруктозы 55 % и высокофруктозные сиропы с содержанием фруктозы 90-95 %.

Источники


  1. Петряев, К. Д. Вопросы методологии исторической науки / К.Д. Петряев. — М.: Вища школа, 2017. — 164 c.

  2. Матвиенко, Л.О.; Соколов, А.Н. Как оформить земельный участок в собственность; М.: Инфра-М, 2013. — 425 c.

  3. Андрианов Н. В. Гражданское общество как среда институционализации адвокатуры; Либроком — М., 2011. — 304 c.
Технологии производства сахара
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here