Свекла известна людям давно – первые упоминания об этой овощной культуре восходят ко второму тысячелетию до нашей эры. С тех пор селекционерами выведено множество ее сортов. Есть среди них листовые формы, например – мангольд, большинство же корнеплодные.

Корнеплодные формы свеклы делятся на пищевые и кормовые. Нынешняя появилась именно из кормовых сортов. Произошло это довольно поздно – в XVIII веке.

Современные сорта и гибриды сахарной свеклы содержат до 18% сахара . Лучшие из них – Кристалл, Манеж, Несвижский и др. Как именно добывают из них сахар — расскажем дальше.

Технология и оборудование на сахарозаводе

Кратко расскажем, как на основе корнеплода производят сахар на специальных заводах (узнать о том, как применяют сахарную свеклу и что получают в процессе ее переработки, можно ). Производство на заводе проходит в несколько технологических этапов.

1. Подготовительный этап (линия очистки и мойки) . В свекле, привезенной прямо с поля или из хранилища, могут попасться камни, осколки, кусочки металла. Это опасно для оборудования. Свекла может быть просто грязной.

   Для того, чтобы избежать потери сахара при мойке, температура воды контролируется – она не должна быть свыше 18 градусов. После мойки свеклу ополаскивают хлорированной водой – из расчета 10-15 кг хлорной извести на 100 тонн свеклы. Затем свекла подается на транспортер. Там ее обдувают сильной струей воздуха. Так удаляются остатки воды и прилипшие легкие примеси.

   Оборудование:

   • гидротранспортеры (одновременно с подачей свекла отмывается от грязи);
   • песколовушки, камнеловушки, ботволовушки;
   • водоотделители;
   • моечные машины.
2. Измельчение . Как его делают? Подготовленная сахарная свекла взвешивается и поступает в бункер-накопитель. Отсюда она под собственным весом поступает для измельчения на центробежные, барабанные или дисковые свеклорезки. Ширина полученной стружки находится в пределах 4-6, а толщина – 1,2-1,5 миллиметров.

   Оборудование:

   • конвейер с магнитным сепаратором;
   • свеклорезка;
   • весы;
3. Диффузия . На диффузионных установках происходит основной процесс – вымывание сахара из измельченного материала. Стружка обрабатывается горячей водой и отдает в раствор сахар и другие растворимые вещества. Процесс этот происходит при температуре порядка 70-80 градусов в слабокислой среде.

   Среда, богатая сахарами, является благодатной средой для развития микроорганизмов. Это приводит и к порче продукта, и к более опасным последствиям – например, возможным взрывам. Поэтому в процессе диффузии в аппарат периодически добавляется раствор формалина.

   Конечная концентрация его невелика – 0,02% от общей массы продукта, но достаточна для подавления активной микрофлоры. Продукт, который получается на этой стадии – диффузионный сок. Это мутная жидкость, быстро темнеющая на воздухе. В ней содержится большое количество мезги.

   Мезга отделяется на мезголовушках. Вторым продуктом является свекольный жом. Он прессуется и либо отправляется непосредственно на корм скоту, либо высушивается.

   Оборудование:

   • диффузионная установка (шнековая или ротационная);
   • сушилка для жома
4. Очистка диффузионного сока . Сок, который получен после диффузии, представляет собой сложную смесь из множества растворимых органических веществ самой разнообразной природы. Для очистки сока от этих примесей проводится процесс дефекации.

   Процесс с этим неаппетитным названием проводится в два этапа. Он сводится к обработке сока известью (известковым молоком). Реакция раствора при этом достигает значений рН 12,2 – 12,4, то есть раствор становится щелочным.

   При этом нейтрализуются органические кислоты, выпадают в осадок белки. Прочие нежелательные примеси также вступают в реакцию. Продукты реакции либо осаживаются тут же, либо удаляются на следующем этапе – этапе сатурации. Термином «сатурация» обозначается известный всем процесс «газирования», то есть насыщения раствора углекислым газом. При этом образуется мелкодисперсная взвесь карбоната кальция (обычного мела), который поглощает окрашивающие примеси.

   Затем раствор фильтруют и вторично сатурируют. Перед этим, при необходимости, иногда проводится повторная дефекация. Далее получившийся прозрачный, но все еще окрашенный раствор обрабатывают двуокисью серы (сернистым газом). Этот процесс называется сульфитацией. При этом понижается щелочная реакция раствора и происходит его обесцвечивание. Снижается также вязкость сиропа.

   Оборудование:

   • аппарат дефекации;
   • фильтр с подогревательным устройством;
   • сатуратор;
   • сульфитатор;
   • отстойник.
5. Сгущение и кристаллизация . Полученный после сульфитации сок – это обычный ненасыщенный раствор сахарозы. Если сгустить раствор до насыщенного состояния, то в нем, как известно из школьного курса физики, начнется процесс кристаллизации.

   Получившиеся кристаллы станут выпадать в осадок. Это и происходит в вакуум-аппаратах. Там раствор, предварительно выпаренный до состояния, близкого к насыщенному, начинает кипеть при пониженном давлении, и сгущается до пересыщенного состояния. Начинается процесс массовой кристаллизации.

   Выпавшие кристаллы сахара отделяют на центрифугах и проводят еще через несколько этапов окончательной обработки. Там они осветляются и превращаются в знакомый, всем известный, сахарный песок.

   Оборудование:

   
   

Выход сахара из 1 тонны корнеплодов после обработки составляет приблизительно 100-150 кг . Разброс показателей зависит не в последнюю очередь от агротехники и погодных условий в текущем году (больше том, где растет свекла, какой климат и почву «любит», читайте ).

Заводским показателем эффективности производства служит коэффициент извлечения сахара. Он показывает отношение массы сахарозы в готовом продукте (сахарном песке) к массе сахарозы в исходном сырье. Обычно он составляет приблизительно 80 %.

Как получить продукт в домашних условиях?

Скажем сразу, что приготовить именно привычный сахар-рафинад дома вряд ли получится. Но сахарный сироп приготовить несложно. Это будет настоящий натуральный продукт, изготовленный своими руками. Оборудование для этого годится самое незамысловатое.

Потребуется :

• произвольное количество ;
• эмалированная посуда (кастрюли, тазы);
• мясорубка, нож, деревянная лопатка;
• марля или иная ткань для фильтрования.

Как изготавливают домашний сахар :

1. Свёклу перебрать, очистить от корней и попорченных участков. Кожицу не снимать!
2. Промыть.
3. В целом виде положить в кастрюлю с кипящей водой и варить в течение часа.
4. Слить воду. Дать немного остыть и с теплой свеклы снять кожицу.
5. Измельчить с помощью мясорубки или ножом, что предпочтительнее. Нарезанные пластинки должны получиться не толще 1 мм.
6. Измельченную свеклу поместить в холщовый мешок и заложить под пресс. Подставить таз для стекающего сока. Если пресса нет, можно отжать сок и вручную, скручивая мешок, как при отжиме белья.
7. После первого отжима жом залить горячей водой (не кипятком) в объеме, примерно равном половине объема свеклы, дать постоять. Отбросить свеклу на сито, дать стечь жидкости в таз с отжатым ранее соком. Гущу повторно отжать туда же.
8. Получившийся сок подогреть до 70-80 градусов и профильтровать через двойную марлю.
9. Отфильтрованный сок выпаривать на плите до нужной густоты. Посуду при этом желательно использовать широкую и плоскую, эмалированную или луженую.
10. Правильно приготовленный сироп имеет консистенцию жидкого меда. Хранится он, как и мед, очень долго.

Получаемый в ходе выпаривания сироп необходимо постоянно помешивать деревянной лопаточкой – он легко пригорает.

Из 5 килограммов сахарной свеклы получается около 1 кг сиропа , или, в пересчете, 600 грамм чистого сахара.

Получение твердого сахара

Сироп необходимо осторожно уварить так, как уваривается сахар для получения домашних леденцов. Уваренный сироп разлить в плоские металлические формы. Выставить в холодное место. Там сироп быстро остынет и кристаллизуется. Дальше его остается только извлечь из формы и расколоть на кусочки желательной величины.

Полезное видео

Предлагаем посмотреть видео о том, как добывают сахар из свеклы:

Сахар - практически чистая сахароза (С 12 Н 22 О 11), обладающая сладким вкусом, легко и полностью усваиваемая организмом, способствующая быстрому восстановлению затраченной энергии. Сахароза - это дисахарид, который под действием кислоты или фермента расщепляется на глюкозу и фруктозу (инвертный сахар). Сахароза может находиться в двух состояниях: кристаллическом и аморфном. По химической природе сахар является слабой многоосновной кислотой, дающей с оксидами щелочных и щелочноземельных металлов соединения - сахараты.

Инвертный сахар благодаря фруктозе гигроскопичен. Он предохраняет варенье от засахаривания, замедляет процесс черствения хлеба, предохраняет от высыхания кондитерские изделия (мармелад, пастилу, зефир, помадку и др.).

Сахароза хорошо растворяется в воде, при повышении температуры ее растворимость возрастает. В растворах сахароза является сильным дегидратором. Она легко образует пересыщенные растворы, кристаллизация в которых начинается только при наличии центров кристаллизации. Скорость этого процесса зависит от температуры, вязкости раствора и коэффициента пересыщения.

Исходным сырьем для получения сахара являются сахарная свекла и сахарный тростник. Благодаря более высокой урожайности сахарного тростника по сравнению с сахарной свеклой с каждого гектара его посевов получают сахара примерно в 2 раза больше, хотя содержание сахарозы в стеблях сахарного тростника несколько меньше, чем в сахарной свекле.

Сахарная промышленность выпускает следующие виды сахара:

• сахар-песок - сыпучий пищевой продукт белого цвета (без комков), имеющий сладкий вкус без посторонних привкусов и запахов (с содержанием влаги не более 0,14 %, сахарозы не менее 99,75 %, металлопримесей не более 3 мг на 1 кг сахара, с размерами на более 0,3 мм);
• сахар жидкий - жидкий пищевой продукт светло-желтого цвета, сладкий на вкус, без посторонних привкусов и запахов (с содержанием сахарозы не менее 99,80 % для высшей категории и не менее 99,5 % для первой категории, с содержанием сухих веществ не менее 64 %);
• сахар-рафинад - кусковой прессованный сахар, рафинадный сахар-песок и рафинадная пудра белого цвета, сладкие на вкус, без посторонних привкусов и запахов (с содержанием сахарозы не менее 99,9 %, редуцирующих веществ не более 0,03 %, влаги не более 0,2 %).

Особенности производства и потребления готовой продукции

На всех сахарных заводах действует типовая схема получения сахара - песка из сахарной свеклы с непрерывным обессахариванием свекловичной стружки, прессованием жома и возвратом жомопрессовой воды в диффузионную установку, известково-углекислотной очисткой диффузионного сока, тремя кристаллизациями и аффинацией желтого сахара III кристаллизации. В корнеплодах сахарной свеклы содержится 20…25 % сухих веществ, из них содержание сахарозы колеблется от 14 до 18 %. Сахарозу извлекают из свеклы диффузионным способом. Полученный диффузионный сок содержит 15…16 % сухих веществ, из них 14…15 % сахарозы и около 2 % несахаров. Чтобы избавиться от несахаров проводят очистку диффузионного сока известью (дефекация) с последующим удалением ее избытка диоксидом углерода (сатурация). Для снижения цветности и щелочности фильтрованный сок II сатурации обрабатывают диоксидом серы (сульфитация). Сгущение сока ведут в два этапа: сначала его сгущают на выпарной установке до содержания сухих веществ 55…65 % (при этом сахароза еще не кристаллизуется), а затем после дополнительной очистки вязкий сироп на вакуум-аппарате сгущают до содержания сухих веществ 92,5.. .93,5 % и получают утфель. Готовый утфель I кристаллизации центрифугируют, получая кристаллы сахара и два оттека. Сахар-песок выгружают из центрифуги с содержанием влаги 0,8… 1 % и высушивают горячим воздухом температурой 105… 110 °С до 0,14 % (при бестарном хранении массовая доля влаги в сахаре-песке должна быть 0,03…0,04 %).

Норма потребления сахарозы составляет 75г в день, включая сахар, находящийся в других пищевых продуктах.

Период уборки сахарной свеклы длится 40.. .50 сут. в году. Средняя производственная мощность одного завода составляет 2,84 тыс. т переработки свеклы в сутки с коэффициентом извлечения сахара из свеклы 72 %.

Стадии технологического процесса

Процесс получения сахара-песка на свеклосахарных заводах складывается из следующих стадий:

• подача свеклы и очистка ее от примесей;
• получение диффузионного сока из свекловичной стружки;
• очистка диффузионного сока;
• сгущение сока выпариванием;
• варка утфеля и получение кристаллического сахара;
• сушка, охлаждение и хранение сахара-песка.

Характеристика комплексов оборудования

Линия начинается с комплекса оборудования для подготовки свеклы к производству, состоящего из свеклоподъемной установки, гидротранспортера, песколовушки, ботволовушки, камнеловушки и водоотделителя, а также свекломоечной машины.

Ведущий комплекс оборудования линии состоит из конвейера с магнитным сепаратором, свеклорезки, весов, диффузионной установки, шнекового пресса и сушилки для жома.

Следующий комплекс оборудования представляют фильтры с подогревательными устройствами, аппараты предварительной и основной дефекации, сатураторы, отстойники, сульфитаторы и фильтры.

Наиболее энергоемким комплексом оборудования линии является выпарная установка с концентратором, а также вакуум-аппараты, мешалки и центрифуги.

Завершающий комплекс оборудования линии состоит из виброконвейера, сушильно-охладительной установки и вибросита.

Машинно-аппаратурная схема линии производства сахара-песка из сахарной свеклы представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Машинно-аппаратурная схема линии производства сахара-песка из сахарной свеклы

Устройство и принцип действия линии

Сахарная свекла подается в завод из бурачной или с кагатного поля. По гидравлическому конвейеру она поступает к свеклонасосам и поднимается на высоту до 20 м. Дальнейшее перемещение ее для осуществления различных операций технологического процесса происходит самотеком. По длине гидравлического конвейера 1 (рисунок 1) последовательно установлены соломоботволовушки 2, камнеловушки 4 и водоотделители 5. Это технологическое оборудование предназначено для отделения легких (солома, ботва) и тяжелых (песок, камни) примесей, а также для отделения транспортерно-моечной воды. Для интенсификации процесса улавливания соломы и ботвы в углубление 3 подается воздух. Сахарная свекла после водоотделителей поступает в моечную машину 6.

Моечная машина предназначена для окончательной очистки свеклы (количество прилипшей земли составляет при ручной уборке 3…5 % свеклы, а при механизированной уборке комбайнами - 8… 10 %).

Количество воды, подаваемой на мойку свеклы, зависит от степени ее загрязненности, конструкции машины и в среднем составляет 60… 100 % к массе свеклы. В сточные воды гидравлического конвейера и моечной машины попадают отломившиеся хвостики свеклы, небольшие кусочки и мелкие корнеплоды (всего 1…3 % к массе свеклы), поэтому транспортерно-моечные воды предварительно направляются в сепаратор для отделения от них хвостиков и кусочков свеклы, которые после обработки поступают на ленточный конвейер 14.

Отмытая сахарная свекла орошается чистой водой из специальных устройств 7, поднимается элеватором 8 и поступает на конвейер 9, где электромагнит 10 отделяет металлические предметы, случайно попавшие в свеклу. Затем свеклу взвешивают на весах 11 и из бункера 12 направляют в измельчающие машины-свеклорезки 13. Стружка должна быть ровной, упругой и без мезги, пластинчатого или ромбовидного сечения, толщиной 0,5… 1,0 мм.

Свекловичная стружка из измельчающих машин с помощью ленточного конвейера 14, на котором установлены конвейерные весы, подается в диффузионную установку 15.

Сахар, растворенный в свекловичном соке корнеплода, извлекается из клеток противоточной диффузией, при которой стружка поступает в головную часть агрегата и движется к хвостовой части, отдавая сахар путем диффузии в движущуюся навстречу экстрагенту высолаживающую воду. Из конца хвостовой части агрегата выводится стружка с малой концентрацией сахара, а экстрагент, обогащенный сахаром, выводится как диффузионный сок. Из 100 кг свеклы получают приблизительно 120 кг диффузионного сока. Жом отводится из диффузионных установок конвейером 16 в цех для прессования, сушки и брикетирования.

Диффузионный сок пропускается через фильтр 17, подогревается в устройстве 28 и направляется в аппараты предварительной и основной дефекации 27, где он очищается в результате коагуляции белков и красящих веществ и осаждения ряда анионов, дающих нерастворимые соли с ионом кальция, содержащимся в известковом молоке (раствор извести). Известковое молоко вводится в сок с помощью дозирующих устройств.

Дефекованный сок подается в котел первой сатурации 26, где он дополнительно очищается путем адсорбции растворимых несахаров и особенно красящих веществ на поверхности частиц мелкого осадка СаСО 3 , который образуется при пропускании диоксида углерода через дефекованный сок. Сок первой сатурации подается через подогреватель 25 в гравитационный отстойник 24. В отстойниках сок делится на две фракции: осветленную (80 % всего сока) и сгущенную суспензию, поступающую на вакуум-фильтры 23.

Фильтрованный сок первой сатурации направляется в аппараты второй сатурации 22, где из него удаляется известь в виде СаСО 3 .

Сок второй сатурации подается на фильтры 21. Соки сахарного производства приходится фильтровать несколько раз. В зависимости от цели фильтрования используются различные схемы процесса и фильтровальное оборудование.

Отфильтрованный сок из фильтра 21 подается в котел сульфитации 20. Цель сульфитации - уменьшение цветности сока путем обработки его диоксидом серы, который получают при сжигании серы.

Сульфитированный сок направляют на станцию фильтров 19, а затем транспортируют через подогреватели в первый корпус выпарной станции 18. Выпарные установки предназначены для последовательного сгущения очищенного сока второй сатурации до концентрации густого сиропа; при этом содержание сухих веществ в продукте увеличивается с 14… 16 % в первом корпусе до 65.. .70 % (сгущенный сироп) в последнем. Свежий пар поступает только в первый корпус, а последующие корпуса обогреваются соковым паром предыдущего корпуса. Площадь поверхности нагрева выпарной станции сахарного завода производительностью 5000 т свеклы в сутки составляет 10 000 м 2 .

Полученный сироп направляется в сульфитатор 29, а затем на станцию фильтрации 30. Фильтрованный сироп подогревается в подогревателе 31, откуда поступает в вакуум-аппараты первого продукта 32. Сироп в вакуум-аппаратах уваривается до пересыщения, сахар выделяется в виде кристаллов. Продукт, полученный после уваривания, называется утфелем. Он содержит около 7,5 % воды и около 55 % выкристаллизовавшегося сахара.

Сироп уваривают в периодически действующих вакуум-аппаратах. Утфель первой кристаллизации из вакуум-аппаратов поступает в приемную утфелемешалку 33, откуда его направляют в распределительную мешалку, а затем в центрифуги 34, где под действием центробежной силы кристаллы сахара отделяются от межкристальной жидкости. Эта жидкость называется первым оттеком. Чистота первого оттека 75…78 %, что значительно ниже чистоты утфеля.

Чтобы получить из центрифуги белый сахар, его кристаллы промывают небольшим количеством горячей воды - пробеливают. При пробеливании часть сахара растворяется, поэтому из центрифуги отходит оттек более высокой чистоты - второй оттек.

Второй и первый оттеки подают в вакуум-аппарат второй (последней) кристаллизации, где получают утфель второй кристаллизации, содержащий около 50 % кристаллического сахара. Этот утфель постепенно охлаждают до температуры 40 °С при перемешивании в утфелемешалках — кристаллизаторах. При этом дополнительно выкристаллизовывается еще некоторое количество сахара. Наконец, утфель второй кристаллизации направляется в центрифуги, где от кристаллов сахара отделяется меласса, которая является отходом сахарного производства, так как получение из нее сахара путем дальнейшего сгущения и кристаллизации нерентабельно. Желтый сахар второй кристаллизации рафинируют первым оттеком, полученный утфель направляется в распределительную мешалку, а затем в центрифуги. Полученный сахар растворяется, и сок поступает в линию производства.

Белый сахар, выгружаемый из центрифуг 34, имеет температуру 70 °С и влажность 0,5 % при пробеливании паром или влажность 1,5 % при пробеливании водой.

Он попадает на виброконвейер 35 и транспортируется в сушильно-охладительную установку 36.

После сушки сахар-песок поступает на весовой ленточный конвейер 37 и далее на вибросито 38. Комочки сахара отделяются, растворяются и возвращаются в продуктовый цех.

Товарный сахар-песок поступает в силосные башни 39 (склады длительного хранения).

На всех сахарных заводах России принята единая технологическая схема получения сахара-песка из сахарной свеклыПолучение свекловичной стружки производят на резальных машинах (дисковые горизонтальные и цилиндрические с вставленными ножевыми рамами). Длинна 100 г стружки должна быть 10 – 12 м.

Получение свекловичного сока можно проводить путем прессования стружки и с применением диффузионного способа. Прессовым способом извлекается 70 – 80% сока. Диффузионный способ позволяет сократить затраты и в более полном количестве выделить сахар. Под явлением диффузии понимают способность смешивающихся между собой различных веществ самопроизвольно проникать друг в друга, до образования однородной смеси.

Технологическая сущность получения диффузионного сока заключается в следующем. Ткань свекловичного корня состоит из клеток, содержащих сок, в которых растворены сахара и несахара. Задача свекловичного производства извлечь сахара, а именно сахарозу. Но клетка окружена протоплазменным слоем, который состоит преимущественно из белков. Через этот слой из клетки проходит только вода, а не сахар и другие вещества. Чтобы произошла диффузия сока через стенки клеток нужно разрушить протоплазменный слой. Это достигается обработкой свекловичных клеток водой температурой 60ºС и выше. На практике обработка стружки горячей водой осуществляется в диффузионных аппаратах периодического и непрерывного действия.

Получили распространение колонные диффузионные аппараты (КДА). Аппарат состоит из ошпаривателя, где стружку подогревают, и вертикальной колонны (собственно диффузора). В аппаратах такого типа навстречу свекловичной стружке противоточно движется сок, в конце аппарата – в верхней его части обессахаренная стружка встречается с чистой горячей водой, которая омывает стружку. После обессахаривания стружки она имеет вид отжатой массы и называется жом . Продвижение стружки в верхнюю часть диффузионного аппарата производится вращающимся валом с лопастями.

Диффузионный способ извлечения сока – это непрерывное обессахаривание свекловичной стружки сначала соком (предыдущего извлечения), концентрация которого постепенно снижается, и к концу процесса стружка омывается горячей водой. Продолжительность операции 80 – 100 мин.

Получают диффузионный сок, который содержит 83% влаги и 17% сухих веществ, из них 15% сахароза и 2% несахара. Из полученного сока необходимо удалить несахара, что осуществляется химическими способами. Несахара задерживают кристаллизацию сахарозы, увеличивая потери сахара с конечным продуктом – мелассой. Чтобы избавиться от несахаров проводят очистку сока известью - дефекацию с последующим удалением ее избытка диоксидом углерода - сатурация .

Дефекация диффузионного сока – это обработка сока известью, которая проводится в два этапа: предварительная дефекция и основная дефекция. На преддефекции к массе свеклы добавляют 0,2 – 0,3% CaO, на основной 2,5 – 3% CaO, при этом pH сока повышается до 12,2 – 12,3.

Назначение операции – известь с несахарами дает осадок. Происходит коагуляция коллоидных веществ, нейтрализация и осаждение кальциевых солей ряда кислот (лимонной, оксилимонной, яблочной и др.). Продолжительность 20 – 30 мин, температура сока: при проведении холодной преддефекции 50ºС, теплой – 50 – 60 ºС, горячей – 85 – 90 ºС.

Основную дефекацию проводят сразу после преддефекации. Основные процессы при второй дефекации: разложение несахаров сока, омыление жиров, осаждение анионов кислот, создание избытка извести (для дальнейшего достаточного количества CaCO3, образующего при сатурации) продолжительность операции 10 – 30 мин.

Сатурация диффузионного сока. Под сатурацией понимают обработку сока сатурационным газом, содержащим 30 – 34% диоксида углерода. Сатурацию проводят в две стадии (I и II сатурации) с промежуточным отделением осадка несахаров. Чтобы предотвратить обратный переход в раствор несахаров, которые выпали в осадок на стадиях дефекации, I сатурацию заканчивают при наличии в растворе небольшого избытка извести, как и на преддефекации (0,2 – 0,3% CaO), pH сока поддерживается на уровне 10,8 – 11,6. Сатурацию горячего сока (80 – 85 ºС) с целью перевода извести в нерастворимое состояние CaCO3.

CaO + CO 2 → CaCO 3 (известняк).CaCO3 является хорошим адсорбентом, адсорбирует нерастворимые в воде сахара и красящие вещества.

После I сатурации сок фильтруют (используют вакуум-фильтры или фильтры-сгустители) и направляют на II сатурацию. Она проводиться с целью снижения в соке содержания растворимых солей кальция, так как неполное их удаление приводит к образованию накипи в теплообменных аппаратах и увеличивают потери сахарозы. Продолжительность II сатурации 10 мин при 85 – 92 ºС.

Затем сок фильтруют с применением дисковых фильтров под избыточным давлением 0,15 – 0,20 МПа.

Сульфитация диффузионного сока проводится для снижения цветности и щелочности. Сок обрабатывают диоксидом серы. Сульфитационный газ содержит 10 – 15% диоксида серы. Осветляющие действие SO2 заключается в образовании сернистой кислоты, которая является хорошим восстановителем:

SO 2 + H 2O → H 2 SO 3

Сернистая кислота и ее соли блокируют карбонильные группы моносахаридов и продуктов их распада, тем самым предотвращая образование красящих веществ в соке. Сернистая кислота снижает щелочность сока за счет перехода карбоната калия в нейтральный сульфит.

K 2 CO 3 + H 2 SO 3 → K 2 SO 3 + H 2 O + CO 2

Очищенный сок содержит (%): 12 – 14 сухих веществ, из них 10 – 12 сахарозы, 0,5 – 0,7 азотистых веществ, 0,4 – 0,5 безазотистых органических веществ, 0,5 золы. Чистота сока 86 – 92%.

Сгущение сока выпариванием ведут в два этапа: сначала сгущают до содержания сухих веществ 65%, затем после очистки сгущают до содержания сухих веществ 92,5 – 93,5%.

Первый этап сгущения проводят на выпарной установке и получают сироп. Очищенный сироп, содержащий 60 – 65% сухих веществ, поступает на уваривание.

Варка утфелей и получение кристаллического сахара. Чтобы выделить из сиропа чистую сахарозу, кристаллизацию проводят в кипящих пересыщенных растворах в вакуум-аппаратах при низкой температуре. Чтобы извлечь сахар в максимальном количестве кристаллизацию сахарозы ведут многократно (как правило, проводят три кристаллизации). Продукт, полученный после уваривания сока называется утфелем . Он содержит 7,5 – 8% воды, 92 – 92,5% сухих веществ и около 55% выкристаллизовавшегося сахара. Процесс уваривания в вакуум-аппарате разделяют на 4 этапа: получение пересыщенного раствора – сгущение сиропа; заводка кристаллов сахара – образование кристаллов; наращивание кристаллов сахара; окончательное сгущение утфеля и спуск из вакуум-аппарата утфеля. Готовый утфель I кристаллизации (утфель I) направляют на центрифуги для отделения кристаллов сахарозы и оттеков. Кристаллы пробеливают артезианской водой (70 - 95 ºС).

Сахар-песок, вышедший из центрифуги, содержит влаги 0,8 – 1%; его высушивают горячим воздухом до содержания влаги 0,14% и затем охлаждают.

Оттеки, полученные при центрифугировании утфеля I направляют в вакуум-аппараты на уваривание и получение утфеля II от кристаллизации (утфель II). Уваривание ведут до содержания сухих веществ 93%. При центрифугировании утфеля II отбирают два оттека и кристаллы сахарозы. Пробеливание кристаллов ведут также горячей водой и доводят их до необходимой влажности.

Оттеки, полученные при центрифугировании утфеля II направляют на уваривание и получение утфеля III с содержанием сухих веществ в нем 93,5 – 94%. В этом случае утфель центрифугируют без пробеливания сахара водой. Получают один оттек – мелассу , которую направляют в емкости для хранения. Меласса – густая жидкость темно-коричневого цвета с острым запахом и неприятным вкусом, содержит 76 – 85% сухих веществ, из них 46 – 51% сахарозы. Чистота массы 56 – 62%, величина pH 6 – 8. В состав несахаров входят (%): редуцирующие сахара 0,5 – 25; раффиноза 0,6 – 1,4; общий азот 1,5 – 2; молочная кислота 4 – 6; уксусная, муравьиная кислоты 0,2 – 0,5; красящие вещества и зольные элементы 6 – 11.

Сахар III-ей кристаллизации для повышения чистоты направляют в аффинатор, где смешивают с первым оттеком утфеля I, который разбавляют очищенным соком до 74 – 76% сухих веществ, и получают аффинационный утфель. Этот утфель центрифугируют. Полученный сахар вместе с сахаром II-ой кристаллизации направляют в клеровочный аппарат и растворяют (клеруют) в соке II-ой сатурации до содержания сухих веществ 65 – 70%, затем смешивают с сиропом из выпарной установки и направляют на сульфитацию.

Трехкристаллизационная схема продуктового отделения позволяет максимально выделить сахарозу из перерабатываемого сырья.

Вопросы для самоконтроля по теме 5

Назовите состав сахарной свеклы.

Что такое доброкачественность (чистота) диффузионного сока? Производственное значение этого показателя.

Как осуществляется процесс диффузии сахарозы на современных свеклосахарных заводах?

Какие операции включает в себя очистка сока и каково их назначение?

В чем заключается сущность уваривания утфеля? Из каких стадий состоит этот процесс?

Меласса, ее состав и использование?

Особенности получения сахара из тростникового сахара-сырца.

Какова цель операции дефекации диффузионного сока?

Какова цель операции сатурации диффузионного сока?

Какова цель операции сульфитации диффузионногосока?

Тесты по теме 5

1. Потемнение диффузионного сока обусловлено образованием __________- в результате реакции между неразложившимися монозами и аминокислотами

2. Поверхностно-активное вещество ________ вызывает образование в диффузионном соке стойкой пены, что осложняет очистку диффузионного сока

3. Выход сахара из тростника составляет ___________%

4. Отход свеклосахарного производства меласса содержит_______%сахарозы

5. Дефекация – технологическая операция очистка диффузионного сока известью от ______________

6. Сульфитация – обработка фильтрованного диффузионного сока диоксидом серы для снижения его _________и____________

7. Продукт, состоящий из смеси кристаллов сахарозы и сиропа, называют___________

8. Безазотистые органические соединения, содержащиеся в диффузионном соке

2 пектиновые вещества

3 аминокислоты

4 инвертный сахар

5 органические кислоты

9. Вещества диффузионного сока, препятствующие кристаллизации сахарозы

1 инвертный

3 органические кислоты

4 раффиноза

5 аминокислоты

6 пектиновые вещества

10. Процессы, происходящие при дефекации диффузионного сока

3 коагуляция коллоидных веществ

6 создание избытка извести

11. Процессы, происходящие при сатурации диффузионного сока

1 нейтрализация и осаждение кислот в виде кальциевых солей

2 снижение концентрации извести и растворимых солей кальция

4 обесцвечивание диффузионного сока

5 снижение щелочности диффузионного сока

6 отделение осадка несахаров

12. Процессы, происходящие при сульфитации диффузионного сока

1 нейтрализация и осаждение кислот в виде кальциевых солей

2 снижение концентрации извести и растворимых солей кальция

3 коагуляция коллоидных веществ

4 обесцвечивание сока

5 отделение осадка несахаров

6 снижение щелочности сока

13. Химическое соединение, применяемое при дефекации диффузионного сока

1 диоксид углерода

2 окись кальция

3 диоксид серы

4 сернокислый аммоний

5 двууглекислый кальций

14. Химическое соединение, применяемое при сульфитации диффузионного сока

1 диоксид углерода

2 окись кальция

3 диоксид серы

4 сернокислый аммоний

5 двууглекислый кальций

15. Технологическая операция свеклосахарного производства, обеспечивающая перевод несахаров диффузионного сока в осадок

1 основная дефекация

2 II сатурация

3 I сатурация

4 сульфитация

5 предварительная дефекация

16. Технологическая операция свеклосахарного производства, обеспечивающая обесцвечивание диффузионного сока

1 основная дефекация

2 II сатурация

3 I сатурация

4 сульфитация

5 предварительная дефекация

17. Технологическая операция свеклосахарного производства, обеспечивающая нейтрализацию и осаждение кислот в виде кальциевых солей в диффузионном соке

1 основная дефекация

2 II сатурация

3 I сатурация

4 сульфитация

5 предварительная дефекация

Таблица 5 - Эталоны ответов на тесты по теме 5

	Меланоидинов
	несахаров
	Цветности и щелочности

Cлучилось мне побывать на сахарном заводе, где и познакомился с процессом изготовления привычного всем продукта - сахара.
Собственно, начинается все с проходной, где гостей первым встречает позолоченный В.И. Ленин, каг бе намекающий своим жестом: «Товаг’ищи! Сладкое там, за забог’ом!»
И что главное, не обманывает. Сахарок действительно там, в товарных количествах.

Всем известно, что в нашей стране сахарный тростник не растет и сахар приходится добывать из свеклы, этого совсем не гламурного корнеплода.

Тяжело груженые буряком машины подгоняют к пункту приемки

Взвешивают и затем разгружают содержимое кузовов и прицепов в бункер

Следует отметить, что весь процесс производства автоматизирован, о чем свидетельствует наличие разнообразных панелей и пультов на всех ключевых пунктах технологической цепочки

Из бункера корнеплоды попадают на конвеерную ленту, которая уносит сырье в подземелье.

Понятно, что прежде чем использовать свеклу, нужно её очистить от земли, ботвы, прилипших камней, песка и прочих примесей - в готовый продукт всё это попасть не сможет в любом случае, но испортить оборудование - запросто. Для этого, свекла, следуя по тракту подачи на производство, проходит через различные соломоботволовушки, камнеловушки, песколовушки. Для окончательной очистки свеклы от загрязнений корнеплоды проходят через свекломойку.

Весь процесс контролируется оператором. На мониторе справа - схема происходящих на участке очистки и мойки процессов, на которой отображается оперативная информация. На монитор слева выводится видео с камеры, установленной над ленточным транспортером, по которому отмытое сырье уходит на следующий участок.

А вот и тот самый транспортер, на который смотрит камера. Чистые корнеплоды отправляются на свеклорезку.

Свекловичные корни подаются в бункер свеклорезки и увлекаются внутрь корпуса, где под воздействием центробежной силы прижимаются к режущей кромке ножей, скользя по которым, свекла постепенно изрезается на свекловичную стружку. Сам процесс пронаблюдать проблематично, но вот ножи выглядят вот так:

«Степень извлекаемости сахара» очень сильно зависит от качества стружки. Она должна быть определенной толщины, с гладкой, без трещин поверхностью.

Полученная на предыдущем этапе стружка по ленточному транспортеру направляется к диффузионному аппарату.
Внутри диффузионной колонны находится шнек (такая штука как в мясорубке), с помощью которой стружка с определенной скоростью перемещается снизу вверх. Супротив движению, сквозь столб стружки сверху вниз непрерывно протекает вода. Проходя через измельченное сырье, вода растворяет находящийся в свекольной стружке сахар и насыщается им. Весь процесс происходит без доступа воздуха и при определенной температуре. В результате процесса внизу колонны накапливается насыщенный сахаром сок, а жом (обезсахаренная свекольная стружка) выгружается из верхней части аппарата.

Свежеотжатый жом поступает в жомосушилку. Это огромный, непрерывно вращающийся барабан, внутри которого жом сушится в потоке раскаленного газа.

Гранулы высушенного жома подхватываются воздушным потоком пневмотранспортера и по трубам уносятся на склад для последующей реализации - «выжатая» сечка свеклы идет на корм скоту.

Полученный в процессе диффузии сок, помимо нужной нам сахарозы (то бишь сахара), содержит множество различных веществ, объединенных термином «несахара». Все несахара в большей или меньшей мере препятствуют получению кристаллического сахара и увеличивают потери полезного продукта. И следующая технологическая задача - удаление несахаров из сахарных растворов. Для чего применяют различные физико-химические процессы.

Сок мешают с известковым молоком, греют, высаживают осадок. Преддефикация, дефекация (именно так, я не ослышался и не опечатался - по-русски это всего лишь очищение), сатурация и много других интересных терминов. На одном из этапов сок проходит фильтрацию вот в таких установках

По периметру фильтрационных аппаратов виднеются стекляный колбы, через которые прогоняется очищаемый сок.

Полученный в итоге сок сгущают выпариванием. Полученный сироп вываривают до его кристаллизации. «Варка» сахара - важнейшая операции в приготовлении сладкого продукта. На фотографии - наш экскурсовод и главный технолог в пункте управления участком уваривания

Перед нами сердце производства - вакуум-аппараты для вываривания сиропа. «Варка» происходит в разряженной атмосфере, за счет чего сироп кипит при 70 градусах Цельсия. При более высоких температурах сахар просто сгорит. Как это происходит на сковородке:) Слева просматривается пульт управления. В один момент один из них завопил сиреной и включил красную мигалку, сигнализируя о необходимости человеческого вмешательства в автоматизированный процесс. Тут же появилась одна из работниц и пульт удовлетворенно умолк.

Аппарат можно немножко «подоить» и визуально проверить качество сиропа.

Сироп на предметном стеклышке кристаллизуется на глазах. Это уже практически сахар!

Уваренный сироп - утфель, отправляют на центрифугирование

В центрифуге, из утфеля отделяется все лишнее и уходит в специальный сборник под установкой. А на стенках барабана остаются кристаллы сахара-песка. Следующие фотографии сделаны в течении одной минуты и на них отчетливо просматривается пробелка сахара.

Выгруженный из центрифуг влажный сахар-песок транспортируют для высушивания

Сушильная установка. Барабан вращается. Сахар внутри барабана обдувается раскаленным воздухом (больше 100 градусов).

После сушки сахар охлаждается до комнатной температуры при непрерывном смешивании в той же установке. В это время, к ней можно пробраться с торца и открыть секретный люк!

Барабан сушилки вращается и сахар пересыпается, охлаждаясь.

Самое время опробовать готовую продукцию на вкус! Сладкий!

Высушенный и охлажденный сахар-песок подается на машину рассева. Фотография не передает движения, но вся конструкция колдыбается, как сито в руках у бабушки:)

По окончанию рассева сахар направляется на фасовку.

К сожалению, на участке фасовки меня попросили не снимать. Разрешили съемку только после окончания рабочей смены и остановки конвейера.

На фотографии полуавтоматические фасовочные бункеры, возле которых на лавках сидят упаковщицы. Из стопки берется мешок, надевается на горловину бункера, дозатор отсыпает в мешок 50 кг. После чего конвейерная лента сдвигается, горловина мешка попадает в «швейную машинку», которая прострачивает мешок и далее зашитый мешок по транспортерной ленте едет на склад.

На предприятии есть еще линия автоматической фасовки, там почти то же самое, только тетечек-упаковщиц нет. Все действо происходит в полупрозрачном тоннеле, по сути только видно как автомат подхватывает из стопки мешок, напяливает его на раструб бункера, загружает порцию сахарного песка, потом зашивает и отправляет в готовую продукцию. Фотографий процесса, по какой-то причине, не оказалось. Видимо был загипнотизирован самодвижущимися мешками:)

На этом все.

p.s. На производстве очень шумно, многое из сказанного не расслышал. Так что если был не точен в описании технологии и процессов, не обессудьте.

Сахарный буряк — основа сахара

Сахар является ингредиентом, который широко используется для пищевых продуктов, алкогольных напитков, хлебобулочных и кондитерских изделий. Сахарная продукция имеет широкое применение в пищевой, фармацевтической промышленности, а также при производстве пластмассовых изделий. Поэтому при изготовлении данного продукта, линия по производству сахара – это востребованное и прибыльное оборудование, которое имеет прекрасные перспективы для развития бизнеса.

Сахар является продукцией первой надобности спрос, на которую не подчиняется спадам. С 2010 года изготовление сахара в Российской Федерации уверенно растет. Это поясняется восстановлением главных заводов и подъемом их продуктивности. Показателем на данный момент времени является 18,94 кг за один год. В среднем один житель Российской Федерации съедает примерно 22 кг сахара ежегодно, не учитывая продукцию, которая находится в составе других приобретенных изделий.

Для изготовления линии по производству сахара могут использовать данное сырье:

Тростник — для дешевого сахара

• тростник из сахара (тростниковый сахар производят на предприятиях Индии, Кубы и Бразилии);
• сахарная свекла (изготовление свекловичного сахара происходит на предприятиях США, России, Германии и Франции);
• пальмовый сок (сахар из пальмы производится в странах Юго-Восточной Азии);
• просо или крахмалистый рис (производство солодового сахара осуществляется в Японии);
• стебель хлебного сорго (сорговый сахар изготавливают жители Китая).

По методу производства насчитывают 4 вида сахара:

1. Сахар-сырец. Являет собой отдельный слой кристаллов, которые состоят из сахарозы.
2. Сахарная пудра. Являет собой тщательно измельченный кристалл сахара. Данный вид имеет широкое использование при производстве кондитерских и хлебобулочных продуктов;
3. Сахар-песок. Продукция, которая является сахарозой, размеры кристаллов которой 0,6–2,6 мм.
4. Сахар-рафинад. Продукция из высокочастотной сахарозы.

Схема производства сахара

Оборудование

Линии по производству сахара устанавливаются с комплектацией специальной техники для заготовки свеклы к технологическим этапам.

Линия оборудования включает в себя:

• свеклоподъемная установка;
• гидротранспортеры;
• песколовушка;
• ботволовушка;
• водоотделители;
• камнеловушка;
• машина для мойки свеклы.

В основную линию по изготовлению сахара входит такая техника:

• конвейера с магнитными сепараторами;
• свеклорезка;
• весы;
• диффузионная установка;
• шнековые прессы;
• сушилка для жома.

Второй комплекс техники включает в себя:

Самая энергоемкая техника:

• вакуумы аппаратов;
• центрифуга;
• испарительные установки с концентратором.

Автоматическая линия завершается комплектацией техники, которая включает в себя:

• виброконвейеры;
• вибросито;
• сушильно-охладительная установка.

Для организации изготовления сахара необходимо приобрести действующий завод или открыть новый.

Мини завод по производству сахара Предприниматели, которые только начинают свой путь в сахарном бизнесе, могут выбрать два пути организации бизнеса:

1. Купить мини-завод по изготовлению сахара. Приобретая завод необходимо уточнить дату выхода в использование завода. Если он уже давно вышел в действие, тогда техника может быть непригодна. Цена старого завода составляет примерно 2 млн. $. Стоимость завода, который введён в использование после 2000 годов, будет больше 5 млн. $.
2. Линия производства сахара из сахарной свеклы может предполагать открытие нового завода и приобретение линии изготовления сахара.

На данное время активны такие цены на линии производства сахара:

• линия, мощностью 10 тонн в сутки стоит 11–21 тыс. $;
• линия по производству сахара, цена которой примерно 110 тыс. $ имеет производительность 16 тонн сахара в день;
• линия, мощность которой 55 тонн продукции за сутки стоит примерно 230 тыс. $.

Чтобы открыть завод по производству сахара необходимо учесть не только размеры первоначальной инвестиции, доход от руководящей деятельности, но также и доход от сбыта отходов предприятия.

Ведь изготовление сахара располагает извлечением отходов: мелассы и жома. Данные два продукта могут использоваться в качестве метода бартера и реализовываться поставщиками сырья. В процессе производства завершенного товара извлекают и патоку, которую также можно реализовать.

Сахар из сахарной свеклы

Технологический процесс производства сахара из свеклы включает этапы:

Экстракция

Выполняется подготовка свеклы: ее обмывают и чистят от посторонних смесей, взвесив, нарезают в стружку. Затем, стружка загружает в диффузоры, в которых кристаллы сахара экстрагируются из растительной смеси свеклы с помощью горячей воды. В завершение извлекается диффузионный сок, в составе которого есть сахароза (11–16%) и жом (стружка свеклы, из которой получился сок). Отход из производства сахара используется при изготовлении корма для животных.

Очистка

Диффузионный сок смешивается с известковым молоком, смешивание элементов происходит в сатураторе. Далее, в смеси выделяется осадок тяжелых примесей и пропускается диоксид углерода через горячий раствор. В завершение происходит фильтрация данного раствора и получается очищенный сок. На большинстве предприятий фильтрация осуществляется через ионообменную смолу.

Выпаривание

При этом этапе изменяют химический состав полученного сока. В результате сироп обрабатывается сернистым газом, фильтруется на механическом фильтре. В завершение, получается сироп, который содержит 56– 66% сахара.

Кристаллизация

Кристаллизация происходит в вакуумных аппаратах при температуре 78° С.

Через 3 часа получается особый продукт, который называется утфель первой кристаллизации. Утфель является смесью кристаллов мелассы и сахарозы. Затем, изделие поступает в мешалку, а потом в утфелераспределитель и центрифугу. Сахар кристаллический сохраняется в центрифугах, отбеливается, пропариваются парами. В завершение получается кристаллический сахар.

Сахар-рафинад

Технология изготовления сахара-рафинада является очень простой. Для производства продукта необходимо наличие тростникового или свекловичного сахара-песка. Для организаций России более рентабельным и выгодным в качестве исходного материала является использование свекловичного сахара-песка.

Линия производства сахара рафинада осуществляет 2 метода изготовления сахара-рафинада:

1. Прессованный метод. Он начинается с переработки в центрифугах сахарных сиропы. Далее, происходит прессование, а затем, просушка готового продукта. В результате прессованный сахар разделяют на кубики необходимых размеров.
2. Литой метод. Трудоемкий и материально расходный процесс. Литой метод подразумевает, перемещение сахарной смеси в специализированную форму, в которой она затвердевает. Далее, смесь заливают сахаром, в которой не присутствуют примеси. Промывка происходит несколько раз. Затем сахар кусковый, который уже очистили от патоки, просушивается и извлекается из формы. В результате смесь разделяют на кубики.

Сахар-песок

Сахарный песок растворяется даже в холодной воде

Сахарный песок отлично растворяется в воде. При высокой температуре возрастает ее растворимость. В растворе сахарный песок является мощным дегидратором. Он легко образуется в пересыщенный раствор, кристаллизация которого начинается лишь при существовании центра кристаллизации. Скоростью данного процесса является температура, вязкость раствора и коэффициент пресыщения.

Первоначальным сырьем для получения сахарного песка является сахарный тростник, а также сахарная свекла. Учитывая высокую урожайность тростникового сахара в сравнении с сахарной свеклой, с одного гектара его посева получается продукта в два раза больше. Однако содержание сахарозы в стебле тростника намного меньше, чем в свекле.
Линии производства сахара песка содержат комплекс техники для заготовки свеклы к изготовлению, которая состоит:

• свеклоподъемная машина;
• гидротранспортер;
• песколовушка;
• ботволовушка;
• камнеловушка;
• водоотделитель;
• свекломоечнаямашина.

Линия производства сахара песка, ведущим комплексом которой является конвейер, состоит из такой техники:

Лента просушки сахарного песка

• конвейер с магнитными сепараторами;
• свеклорезка;
• весы;
• диффузионная установка;
• шнековый пресс;
• сушилка для жома.

Следующим комплексом оборудования представляется:

• фильтр с подогревательным устройством;
• аппарат основной и предварительной дефекации;
• сатуратор;
• отстойник;
• сульфитатор;
• фильтр.

Наиболее энергоемкими комплектациями линии являются: выпарные установки с концентраторами, вакуум-аппарат, мешалка и центрифуга.

Финальная комплектация оборудования линии являет содержание:

• виброконвейер;
• охладительно-сушильная установка;
• вибросито.

Свекла сахарная передается в мини-завод из кагатного или бурчатного поля. На гидравлический конвейер свекла поступает к свеклонасосу и поднимается на вершину до 22м. В дальнейшем ее перемещение происходит самотеком, чтобы осуществить различные операции в технологическом процессе. Длина гидравлического конвейера установлена в такой последовательности:

• соломоботволовушка;
• камнеловушка;
• водоотделители.

Это технологическая техника. Она предназначена для отделения тяжелых (камень, песок) от легких (ботва, солома) добавок. А также чтобы отделить транспортерно-моечную воду. Для усиления процесса улавливания ботвы и соломы, в углубление подается кислород. Сахарный песок после водоотделителя продвигается в моечные машины.

Видео: Производство сахара

Похожие статьи