Производство на захар от захарно цвекло: описание на технологията

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Производството на захар е прерогатив на големите фабрики. В крайна сметка технологията е доста сложна. Суровините се обработват на непрекъснати производствени линии. По правило съоръженията за производство на захар се намират в непосредствена близост до обектите за отглеждане на захарно цвекло.

Описание на продукта

Захарта е по същество чист въглехидрат (захароза), който има сладък и приятен вкус. Добре се усвоява и осигурява нормалното функциониране на организма (остротата на зрението и слуха, важно хранително вещество за мозъчните клетки, участва в образуването на мазнини). Злоупотребата с продукта води до развитие на заболявания (кариес, наднормено тегло и др.).

Суровини за производство

Традиционно у нас този продукт се произвежда от захарно цвекло. Производството на захар изисква голямо предлагане на суровини.

Цвеклото е представител на семейството на мъглата. Расте две години, културата е устойчива на суша. През първата година израства корен, а след това през втората година се развивасе появяват стъбло, цветя и семена. Масата на кореновата култура е 200-500 г. Масовата част на твърдата тъкан е 75%. Останалото е захар и други органични съединения.

Прибирането на цвекло отнема 50 дни. В същото време заводите работят средно 150 дни в годината. За осигуряване на суровини за захарната индустрия, цвеклото се съхранява в така наречените кагат (големи купчини).

Технология за съхранение на захарно цвекло

Цвеклото се полага на слоеве на купчини върху предварително подготвени площи. Ако технологията за съхранение е нарушена, цвеклото ще покълне и ще изгние. В крайна сметка корените са живи организми. Характеристика на кълняемостта е индексът на съотношението на кълновете към масата на целия плод. При условия на висока температура и висока влажност цвеклото започва да покълва още на петия ден на съхранение. В същото време цвеклото, което се намира в горната част на купчината, покълва най-интензивно. Това е изключително негативно явление, което води до намаляване на ефективността на производството на захар. За да се сведат до минимум загубите от покълване, върховете на плодовете се отрязват по време на прибиране на реколтата, а самата реколта в купчините се обработва със специален разтвор.

Важно е да съхранявате плодовете на купчини внимателно, като се опитвате да не ги повредите. В крайна сметка, увредените участъци на плода са слабо място, което се засяга преди всичко, а след това и здравите тъкани.

Развитието на бактериите се влияе значително от нивата на температура и влажност. Ако поддържате препоръчания състав и температура на въздуха1-2 °C, след което процесите на разпад се забавят (понякога не се развиват).

Цвеклото, което се съхранява, е изключително замърсено (почва, трева). Мръсотията нарушава циркулацията на въздуха в купчината, провокира процеси на гниене.

Затова се препоръчва да измиете цвеклото и да го съхранявате измито. През последните години широко се използват специални устройства за издухване на плевели, слама и мръсотия.

Доход от цвекло

Една от най-важните задачи е да се увеличи добива на захарно цвекло. Зависи от много фактори. Производството на захар пряко зависи от обема на събиране, както и от технологичното качество на суровините.

На първо място, технологичните качества на култивираното цвекло зависят от използваните семена. Съвременните технологии позволяват да се контролират биологични и други характеристики. Контролът на качеството на семената може значително да увеличи добива от хектар засята площ.

Методът на отглеждане на цвекло също е важен. Значително увеличение на добива се наблюдава при т. нар. метод на култивиране на билото (нарастването на добива варира от 15 до 45%, в зависимост от климатичните особености на региона). Същността на метода е следната. През есента специални машини изливат хребети, благодарение на които земята активно абсорбира и натрупва влага. Следователно през пролетта земята узрява достатъчно бързо, създавайки благоприятни условия за сеитба, растеж и развитие на плодовете. Освен това цвеклото е много по-лесно за прибиране: плътността на почвата на хребетите е сравнително ниска.

Любопитно е, че тази технология е предложена от съветския учен Глуховски през далечните 20-те години на миналия век. И сравнително наскоро методът беше въведен в напредналите страни.

Въпреки голямата ефективност, тази технология не е намерила широко приложение. Причината за това е липсата и високата цена на специално оборудване. Следователно производството на захар от цвекло има перспективи за развитие и достигане на ново технологично ниво.

Цвеклото трябва да се прибира преди замръзване. Доставките до предприятията на изкопано цвекло могат да се извършват по потоков принцип или по поточно-претоварен метод. За да се намали загубата на захароза при дългосрочно съхранение в претоварни бази, плодовете се покриват със слама.

Производствен процес

Един среден захарен завод в Русия е в състояние да преработи няколко хиляди тона суровини (захарно цвекло). Впечатляващо, нали?

Производството се основава на сложни химични процеси и реакции. Същността е следната. За получаване на захарни кристали е необходимо да се изолира (екстрахира) захарозата от суровините. След това захарта се отделя от ненужните вещества и се получава готов за консумация продукт (бели кристали).

Технологията за производство на захар се състои от следните операции:

• почистване от мръсотия (измиване);
• получаване на чипс (нарязване, смилане);
• екстракция на захароза;
• филтриране на сок;
• сгъстяване (изпаряване на влага);
• вряща маса(сироп);
• отделяне на меласата от захарта;
• сушене на захар.

Измиване на захарно цвекло

Когато суровините пристигат в захарния завод, те се озовават в един вид бункер. Може да се намира както под земята, така и отвън. С мощна насочена струя вода захарното цвекло се измива от бункера. Кореноплодните растения падат върху конвейера, по време на движението на който суровините се почистват предварително от всякакви отпадъци (слама, трева и др.).

Раздробяване на кореноплодни култури

Производството на захар от цвекло е невъзможно без смилането му. В действие влизат така наречените резачки за цвекло. Резултатът е тънки ивици захарно цвекло. В технологията за производство на захар начинът на нарязване на парчетата е много важен: колкото по-голяма е повърхността, толкова по-ефективно се отделя захарозата.

Извличане на захароза

Чипсът от цвекло се подава през конвейера в дифузионния апарат със шнек. Захарта се отделя от чипса с топла вода. Чипсът се подава през шнека, а към него тече топла вода, която извлича захарта. Освен самата захар, водата носи и други разтворими вещества. Процесът е доста ефективен: на изхода пулпата (т.нар. чипс от цвекло) съдържа само 0,2-0,24% захар от масова част. Водата, наситена със захари и други органични вещества, става мътна и силно се пени. Тази течност се нарича още дифузионен сок. Най-пълната обработка е възможна само когато суровината се нагрява до 60 градуса. При тази температура протеините се коагулират и не се открояват от цвеклото. Производството на захар не свършва дотук.

Пречистване на дифузен сок

От течността е необходимо да се отстранят най-малките суспендирани частици от цвекло и разтворени органични вещества. Технологично могат да бъдат отстранени до 40% от страничните продукти. Всичко, което е останало, се натрупва в меласата и се отстранява само на последния етап на производство.

Сок, загрят до 90°C. След това се обработва с вар. В резултат на това протеините и други вещества, които се намират в сока, се утаяват. Тази операция се извършва на специално оборудване в рамките на 8-10 минути.

Сега трябва да премахнете вар. Този процес се нарича насищане. Същността му е следната: сокът е наситен с въглероден диоксид, който влиза в химическа реакция с вар, образувайки калциев карбонат, който се утаява, абсорбирайки различни замърсители. Прозрачността на сока се увеличава, той става по-лек.

Сокът се филтрира, загрява се до 100 °C и отново се насища. На този етап се извършва по-дълбоко пречистване от примеси, след което сокът отново се изпраща за филтриране.

Сокът трябва да бъде обезцветен и разреден (не толкова вискозен). За целта през него се пропуска серен диоксид. В сока се образува сярна киселина – много силен редуктор. Реакция с вода произвежда определено количество сярна киселина, освобождавайки водород, който от своя страна осветява сока.

След грубо и чисто насищане, продукцията е 91-93% от оригиналния обем с високо качество,избелен сок. Процентът на захарозата в получения обем сок е 13-14%.

Изпаряване на влага

Произвежда се на два етапа със специално оборудване. За производството на захар на първия етап е важно да се получи гъст сироп със съдържание на твърди вещества 65-70%. Полученият сироп се подлага на допълнително пречистване и отново се подлага на процедурата на изпаряване, този път в специални вакуумни устройства. Необходимо е да се получи вискозно гъсто вещество със съдържание на захароза 92-93%.

Ако продължите да изпарявате водата, разтворът става пренаситен, появяват се центрове на кристализация и растат захарни кристали. Получената маса се нарича маскут.

Точката на кипене на получената маса е 120 °C при нормални условия. Но по-нататъшното кипене се извършва във вакуум (за предотвратяване на карамелизиране). При условия, близки до вакуум, точката на кипене е много по-ниска – 80 °C. Тази маса на етапа на изпаряване във вакуумна апаратура се „легира“с пудра захар. Какво стимулира растежа на кристалите.

Разделяне на захарта от меласата

Захарната маса отива в центрофуги. Там кристалите се отделят от меласата. Течността, която излиза след отделяне на захарните кристали, е зелена меласа.

Захарни кристали се задържат върху мрежата на барабана на центрофугата, които се обработват с гореща вода и се запарват, за да се избелят. В този случай се образува така наречената бяла меласа. Това е разтвор на захар и остатъците от зелена меласа във вода. Бялата меласа се подлага на вторична обработка ввакуумни машини (за минимизиране на загубите, подобряване на ефективността на производството).

Зелената меласа отива в друг апарат за варене. В резултат на това се получава т. нар. втори масец, от който вече се получава жълта захар. Разтваря се в сок след първото почистване.

Изсушаване на захар

Цикълът на производство на захар все още не е завършен. Съдържанието на центрофугата се отстранява и се изпраща да изсъхне. След центрофугата съдържанието на влага в захарта е приблизително 0,5% и температурата е 70°C. В барабанна сушилня продуктът се суши до съдържание на влага от 0,1% (това до голяма степен се осигурява от остатъчната температура след центрофугите).

Отпадъци

Основните отпадъчни продукти от производството на захар от захарно цвекло са пулпа (т.нар. коренови стърготини), меласа, филтър-пресова кал.

Цвекловата каша е до 90% от теглото на суровините. Служи като добра храна за добитъка. Нерентабилно е транспортирането на целулоза на дълги разстояния (поради високата влажност е много тежко). Поради това се купува и използва от ферми, разположени в близост до мощности за производство на захар. За да се предотврати увреждане на пулпата, тя се преработва в силаж.

В някои заводи за производство на захар стърготини се пресоват от захарно цвекло (отстранява се до 50% от влагата) и след това се сушат в специални камери. В резултат на такава обработка масата на пулпата, готова за употреба по предназначение и транспортирана на дълги разстояния, е не повече от 10% от първоначалната му маса.

Melassa –фуражна меласа - получена след обработка на втория тълк. Обемът му е 3-5% от теглото на суровината. Състои се от 50% захар. Фуражната меласа е важен компонент в производството на етилов алкохол, както и в производството на фуражи. Освен това се използва в производството на дрожди, в производството на лимонена киселина и дори лекарства.

Обемът на филтър-пресовата кал достига 5-6% от масата на непреработените суровини. Използва се като тор за земеделски почви.

Производство на рафинирана захар

Производството на рафинирана захар обикновено се намира в самите захарни фабрики. Като част от такива заводи има специални работилници. Но организации на трети страни, които купуват гранулирана захар от фабрики, също могат да произвеждат рафинирана захар. Според метода за получаване на рафинирана захар, тя може да се лее и пресова.

Последователността на технологичните операции при производството на рафинирана захар е както следва.

Захарта се разтваря във вода. Гъстият сироп се обработва за отстраняване на различни оцветяващи вещества. След пречистване сиропът се вари във вакуумна камера и се получава първият рафиниран утфел. За да се елиминира жълтеникавостта, към вакуумната камера се добавя ултрамарин (0,0008% от теглото на сиропа, не повече). Процесът на варене е подобен на процеса на варене при получаване на захар.

Рафинираният маскут трябва да бъде разположен на разстояние. Образува се гъста маса (каша със съдържание на влага 3%, не повече), която се пресова. Резултатът е рафинирана захар, която приема формата на преса. Да се усъвършенства във форматаглави, маскутът се изсипва в съответните форми. На дъното на формата има специален отвор, през който изтича останалият разтвор. Влажната рафинирана захар се суши с горещ въздух, докато индексът на влага спадне до стойност от 0,3-0,4%. След това остава само да изчакате, докато бучките захар се охладят, нарежете (ако е необходимо) и опаковате.