Технология производства сахара из сахарной свеклы

Оглавление

Введение 2

1. Приемка  и технологическая оценка сахарной  свеклы 5

2. Хранение 6

3. Подача  на завод 8

4. Мойка свеклы 10

5. Получение  диффузионного сока из свекловичной  стружки 11

6. Очистка  диффузионного сока 14

7. Сгущение  сока выпариванием 20

8. Варка утфеля  и получение кристаллического  сахара 22

9. Сушка, охлаждение  и хранение сахара-песка 23

10. Машинно-аппаратурная  схема линии производства сахара-песка  из сахарной свеклы. Устройство  и принцип действия. 24

11. Приложение. 28

12. Список литературы: 29

 

Введение

Сахар — практически чистая сахароза (С₁₂Н₂₂О₁₁), 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 свекла (Beta vulgaris). В нашей стране для промышленного производства сахара возделывается сахарная свекла. Она принадлежит к семейству Маревых. Это двухлетнее, засухоустойчивое растение. В первый год из семян выращивают корнеплод с розеткой листьев и мощной корневой системой. В следующем году из высаженных в почву корнеплодов вырастает новая розетка листьев, стебель, цветы и семена.

Для производства сахара используют корнеплоды первого года развития. Корнеплод сахарной свеклы представляет собой мясистую, сильно уплотненную  часть корневой системы. Обычно он имеет  коническую форму, с двух сторон на нем по спирали расположены бороздки, из которых растут корешки. Масса  корнеплодов составляет в среднем 200 - 500 г.

Мякоть корнеплода состоит из множества  микроскопических клеток, выполняющих  различную роль. Наружная защитная ткань - перидерма - состоит из плотных  влагонепроницаемых опробковевших  клеток, обладающих естественным иммунитетом; основная - паренхимная - ткань корня  образована из клеток, в которых  накапливается свекловичный сок, содержащий сахарозу и другие растворимые в  воде вещества. Клетка паренхимной  ткани имеет оболочку, состоящую  из клетчатки. Стенки оболочки изнутри  выстланы слоем полупроницаемой, протоплазмы  с находящимся в ней клеточным  ядром. Протоплазма состоит из белковых веществ и окружает вакуоль, заполненную  соком. Слой протоплазмы не пропускает из вакуоли растворенные вещества, но пропускает воду. Чтобы извлечь  сахар из клетки, необходимо прогреть протоплазму до температуры свертывания  белка.

Химический состав. Химический состав корнеплода сахарной свеклы зависит от качества семян и климатических условий выращивания свеклы.

В корнеплоде сахарной свеклы содержится примерно 75% воды и 25% сухого вещества, которое в сахарном производстве условно делят на сахарозу и несахара. Под несахарами понимают все остальные, кроме сахарозы, сухие вещества, включая редуцирующие сахара и рафинозу.

Содержание сахарозы в свекле, или  сахаристость, может колебаться от 15 до 22% и в среднем составляет 17,5%. Из 75 кг воды примерно 3 кг прочно удерживается коллоидами, а 72 кг является растворителем  для 17,5 кг сахарозы и 2,5 кг несахаров  сока. Таким образом, количество неразбавленного  сока в 100 кг свеклы составит (17,5 + 2,5 + 72) =93 кг.

Важным показателем является чистота, или доброкачественность сока. Под  ним понимают отношение содержания (в %) сахарозы к сухому веществу свеклы. Например, если в 93 кг клеточного сока содержится 17,5 кг сахарозы и 2,5 кг несахаров, то в 100 кг сока будет содержаться 18,82 кг сахарозы и 2,69 кг несахаров, и чистота  сока равна 4=18,82/(18 82 + + 2,69) X 100% =87,5%.

Вырабатываемый из сахарной свеклы сахар-песок и сахар-рафинад представляют собой почти чистую сахарозу; так, в сахарном песке сахарозы содержится 99,75% сухого вещества, а в сахаре-рафинаде - не менее 99,9%. [4]

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 %). [1] 

Производство сахара-песка   на  свеклосахарных  заводах осуществляется по типовым  технологическим  схемам  или по схемам, к ним приближающимся. Типовые  технологические схемы разрабатываются на основе современных достижений науки и техники при условии  получения вырабатываемого продукта высокого качества. Для выполнения отдельных операций в технологической  схеме  применяется  типовое технологическое оборудование.[2]

Стадии технологического процесса. Процесс получения сахара-песка на свеклосахарных заводах складывается из следующих стадий:

— приемка и технологическая оценка сахарной свеклы

— хранение сахарной свеклы

— подача свеклы на завод, очистка ее от примесей, мойка

— получение диффузионного сока из свекловичной стружки;

— очистка диффузионного сока;

— сгущение сока выпариванием;

— варка утфеля и получение кристаллического сахара;

— сушка, охлаждение и хранение сахара-песка.

1. Приемка и технологическая оценка сахарной свеклы

При уборке и транспортировке свеклы кроме зелени, прилипшей к свекле, к ней примешиваются мелкие и тяжелые примеси. При приемке сахарной свеклы на завод,  сырьевая лаборатория  проводит  анализ получаемой свеклы.  Технологическое  качество сахарной свеклы характеризуется рядом показателей,  из которых  основными  являются сахаристость и чистота свекловичного сока свеклы,  они взаимосвязаны: с увеличением сахаристости повышается и его чистота.

Приемку сахарной свеклы,  отбор образцов, определение загрязненности и сахаристости проводят в  соответствии  с  требованиями ГОСТ 17421-82  "Свекла сахарная для промышленной переработки. Требования при заготовках "договора,  контракции  и  инструкции  по приемке, хранению и учету сахарной свеклы.   

Табл.1  Корнеплоды кондиционной сахарной свеклы  должны  соответствовать следующим требованиям:    

 

Цветушные корнеплоды	не более  1%
Подвяленные корнеплоды	не более 5%
Корнеплоды с сильными механическими повреждениями	не более 12%
зеленая масса	не более 3%

Содержание мумифицированных, подмороженных, загнивших корнеплодов не допускается! Партии свеклы осматриваются, делятся по категориям, взвешиваются вместе  с транспортом.  Проводится определение общей загрязненности, а затем на полуавтоматической линии УЛС-1-сахаристости. [2]

2. Хранение

Чтобы правильно сохранить плоды  их необходимо распределить по категориям. 

Первая категория. Это корнеплоды, убранные до 5 октября. Они должны быть технически спелыми, с минимальным количеством механических повреждений. Процент загрязненности таких плодов должен не превышать 10%.Их можно хранить около 2 месяцев.

Вторая категория. Должна представлять собой здоровые неподмороженные плоды, убранные после 5 октября. Допускаются механические повреждения около 12%, срок хранения такого сырья - меньше 2 месяцев.

Третья категория. Такие корнеплоды могут иметь сильные механические повреждения и могут быть убраны с поля довольно поздно, после 25 октября. В свекле третьей категории  могут присутствовать подмороженные корнеплоды, но без почерневших тканей. [3]

Период уборки сахарной свеклы составляет в среднем 40 - 50 сут. Сахарные заводы работают 110 - 150 сут. в году, поэтому •около 60% убранной свеклы приходится закладывать на хранение. Хранение осуществляют в трапецеидальных кучах, называемых кагатами. Длина кагата 50 - 100 м, высота 2 - 5 м, ширина 8 - 18 м. Укладку свеклы в кагаты производят свекло-укладчиками.

При приеме и кагатировании определяют соответствие качества сахарной свеклы требованиям ГОСТа по физическому состоянию, спелости, общей загрязненности и в зависимости от этого укладывают в кагаты на разные сроки хранения. В кагаты длительного хранения направляется свежая, здоровая свекла без механических повреждений, с минимальным количеством примесей. Здоровые корнеплоды свеклы обладают естественным иммунитетом, т. е. оказывают сопротивление развитию болезнетворных микроорганизмов, выделяя особые вещества, убивающие плесени и бактерии. При механическом повреждении корнеплодов и нарушении режимов их хранения иммунитет теряется и это может привести к порче значительных количеств свеклы. Поэтому поврежденную свеклу сразу направляют на переработку, а при необходимости укладывают в кагаты краткосрочного хранения (не более 1 мес) с принудительной вентиляцией, обеспечивающей оптимальные условия хранения.

В процессе хранения свекла дышит. На интенсивность дыхания оказывают влияние температура храпения, физическое состояние корнеплодов, влажность воздуха, способ и продолжительность хранения. Процесс дыхания сложен и представляет собой ряд последовательных окислительно-восстановительных реакций, протекающих с участием большего числа ферментов. В результате происходит выделение химической энергии, накопленной растением в процессе синтеза, и ее использование. •Основным материалом, расходуемым в процессе дыхания, являются углеводы, но участвуют в нем также жиры, кислоты и азотсодержащие вещества. [4]

 

 3. Подача на завод

При уборке и транспортировке  свеклы кроме земли,  прилипшей к свекле, к ней примешиваются легкие и тяжелые примеси - ботва, солома, песок, шлак, камни и даже отдельные металлические предметы.

В случае  попадания  этих примесей в свеклорезку,  ножи тупятся повреждаются, что ведет к ухудшению качества свекловичной  стружки. Для получения стружки высокого качества необходимо более полно отделять от свеклы легкие и  тяжелые  примеси.  Для  этого  по тракту подачи  свеклы  в завод устанавливают соломоботволовушки и камнеловушки с песколовушками.    Поступающая на  завод  свекла  накапливается в железобетонной емкости,  называемой  бурачной и располагающейся рядом с главным корпусом  завода.  Главный  гидротранспортер  разделен на два участка: нижний и верхний.  В начале нижнего участка, заглубленного в землю,  устанавливают песколовушку большой вместимости. После нее свекловодяная смесь проходит через соломоботволовушку  и камнеловушку, где освобождается от легких и тяжелых примесей и центробежным насосом подается в желоб верхнего участка гидротранспортера. В верхнем гидротранспортере свекловодяная смесь повторно очищается с помощью ботвосоломоловушки и камнеловушки от примесей.    На нижнем гидротранспортере устанавливают четырехвалковую соломоловушку для более эффективного улавливания легких примесей, а на верхнем  гидротранспортере   двухвалковую  для  контрольного улавливания легких примесей. Грабельные цепные ловушки улавливают до 20%  легких примесей,  но они должны находиться в отапливаемом помещении, так как зимой может произойти обмерзание грабель, поэтому лучше принять ротационные.    

Для улавливания  тяжелых примесей в нашей схеме мы предусматриваем две камнеловушки модернизированные АТП-М.  Ее  достоинства заключаются в том, что она не требует дополнительного расхода воды для отделения тяжелых примесей от свеклы,  потребная  мощность для привода незначительна. Для нормальной работы  соломоловушек,  камнеловушек,  свеклонасосов и свекломоек необходимо регулировать количество поступающей свеклы по  гидротранспортеру  в  завод. Наиболее  надежными  и простыми механизмами, регулирующими подачу свеклы являются шиберные затворы. Правильное размещение регулирующих механизмов на тракте  подачи  играет существенную роль в качественной работе свекломойки. Свеклу из нижнего гидротранспортера в верхний поднимают с помощью электронасосного агрегата  ДН-ПНЦ-3х20. Подьем  свеклы осуществляется на высоту 20м. Перед поступлением свеклы на мойку важно как можно полнее отделить транспортерную воду и примеси от нее. Это осуществляется на дисковых и ротационных водоотделителях.