Технология производства и потребительские свойства сахара

     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 (рис.) 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 СаС03, 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 СаСОз.

     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 м2.

     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). 

     4.2 Производство сахара-рафинада 

     Рафинад – дополнительно очищенный сахар  в виде кусков, кристаллов. Сырьем для  его производства является сахар-песок.

     Устройство  и принцип действия машинно-аппаратурной линии производства сахара- рафинада. Исходное сырье в рафинадном производстве подвергают дополнительной очистке и перекристаллизации, что позволяет снизить содержание несахаров в готовом продукте. Сахар-песок растворяют в воде, полученный сироп очищают с помощью адсорбентов. В рафинадном производстве проводят несколько циклов кристаллизации.

     Сахар-рафинад  получают в первых двух или трех циклах, на последующих трех-четырех  циклах получают желтый сахар, который  возвращается на переработку. При выделении  сахара из промежуточных продуктов (паток и других) возможно вновь  появление окрашенных соединений вследствие инверсии сахарозы и разложения образовавшихся при этом простых сахаров (фруктозы и глюкозы). Чтобы снизить инверсию сахарозы, в процессе производства поддерживают слабощелочную реакцию  сахарных растворов, а для маскировки желтого цвета используют ультрамарин.

     Сахар-песок  рафинированный получают из утфеля с однородными по величине и строению кристаллами сахарозы. Сахар отделяют от патоки на центрифугах. Его сушат, а затем на ситах разделяют на фракции по размерам кристаллов. Сахар-рафинад кусковой вырабатывают прессованный и литой. При получении литого сахара горячий утфель заливают в конические формы высотой 60 см и медленно охлаждают. Затем в формы сверху заливают чистый сахарный раствор (клерс). Межкристальная жидкость, содержащая несахара, вытесняется клерсом. Промытый рафинад сушат в формах. Высушенный сахар, вынимают из металлических форм и раскалывают на кусочки. Литой сахар отличается высокой твердостью, медленно растворяется в воде. Прессованный рафинад получают, удаляя на центрифугах патоку из утфеля и промывая кристаллы клерсом.

     Влажные кристаллы, покрытые тонкой пленкой  сахарного раствора, образуют рафинадную кашку, которая направляется на прессы. Из нее формуют цельнопрессованные кусочки сахара-рафинада или бруски, которые после сушки раскалывают на кусочки. Прессование приводит к перемещению кристаллов относительно друг друга и уменьшению объема межкристальных пор в отформованной кашке. При этом происходит частичное дробление кристаллов, мелкие осколки которых заполняют пространства между более крупными. Поступающий на сушку сахар-рафинад имеет капиллярно-пористую структуру. На физические свойства сахара-рафинада влияют размеры кристаллов и их равномерность, влажность кашки и степень ее сжатия при прессовании, режим сушки. Для получения рафинада более высокой прочности используется кашка с большим содержанием растворенного сахара (влажность до 3–3,5%), для быстрорастворимого рафинада в кашке оставляют меньше влаги (до 1,5%). С повышением плотности прессованного сахара возрастает его прочность. Прессованный рафинад высокой плотности приближается по механическим свойствам к литому сахару.

     Структурная схема технологического процесса производства тростникового сахара представлена в Приложении 1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     5. ТЕХНИЧЕСКИЕ НОРМАТИВНЫЕ ПРАВОВЫЕ  АКТЫ НА САХАР, НОРМИРУЕМЫЕ  ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА В СООТВЕТСТВИИ  С ТРЕБОВАНИЯМИ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ  ДОКУМЕНТАЦИИ. 

• СТБ 1918-2008

Наименование Сахар. Ферментативный метод определения массовой доли                        раффинозы

Разработчик БелГИМ, г. Минск

Аннотация Стандарт устанавливает ферментативный метод определения массовой доли раффинозы в сахаре в диапазоне от 30 млн в степени (-1) до 4300 млн в степени (-1) с применением спетрофотометра. 

• СТБ 1893-2008

Наименование Свекла сахарная. Технические условия

Разработчик РУП "Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию", г.Минск

Аннотация Стандарт распространяется на корнеплоды сахарной свеклы, предназначенные для производства сахара. 

• СТБ 2086-2010

Наименование Сахар белый. Технические условия

Разработчик РУП "Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию", г.Минск

Аннотация Стандарт распространяется на белый сахар - пищевой продукт, представляющий собой кристаллизованную без вкусоароматических добавок сахарозу, полученную в результате переработки сахаросодержащего сырья - сахарной свеклы или тростникового сахара-сырца. 

• ГОСТ 20578-85

 

Наименование Свекла сахарная. Термины и определения

Разработчик Министерство сельского хозяйства СССР

Аннотация Стандарт устанавливает термины и определения понятий, относящихся к сахарной свекле. 

• ГОСТ 26521-85

 

Наименование Сахар. Метод определения массы нетто

Разработчик Министерство пищевой промышленности СССР

Аннотация Стандарт распространяется на сахар-песок и сахар-рафинад и устанавливает метод определения массы нетто.