Характеристика и производство сахара

Продукт представляет собой чистый углевод – сахарозу, характеризуется приятным сладким вкусом и высокой усвояемостью. Обладает большой физиологической ценностью, возбуждающе действует на ЦНС, способствуя обострению органов зрения, слуха; является питательным веществом для серого вещества мозга; участвует в образовании жира, белково-углеводных соединений и гликогена.
При избыточном употреблении сахара развиваются ожирение, сахарный диабет, кариес. Суточная норма – 100 г, в год – 36,5 кг, но ее следует дифференцировать в зависимости от возраста и образа жизни.

Технология производства

Сырье: сахарная свекла, импортный тростниковый сахар-сырец. Вырабатывают два вида сахара – сахар-песок и сахар-рафинад.

Классификация и ассортимент

Сахар классифицируется на сахар-рафинад и сахар-песок. Сахар-рафинад в зависимости от способа выработки подразделяется на:
- прессованный;
- рафинированный сахар-песок;
- рафинадная пудра.
Сахар-рафинад вырабатывается в следующем ассортименте:
- прессованный колотый насыпью в мешках, пачках и коробках;
- прессованный быстрорастворимый в пачках и коробках;
- прессованный в мелкой фасовке;
- рафинированный сахар-песок насыпью в мешках и пакетах;
- рафинированный в мелкой фасовке
- сахароза для шампанского;
- рафинадная пудра в мешках и пакетах.

Кусковой прессованный сахар-рафинад производят в виде отдельных комочков, имеющих форму параллелепипеда, толщина куска 11 или 22 мм (3 мм). Рафинированный сахар-песок вырабатывается со следующими размерами кристаллов(мм): мелкий 0,2-0,8; средний 0,5-1,2; крупный 1,2-2,5.
Сахарозу для шампанского вырабатывают в виде кристаллов размерами от 1, 0 до 2,5 мм без подкраски ультрамарином или индигокармином.

Показатели качества сахара

Органолептические: Цвет – белый, чистый, без пятен и посторонних примесей, допускается у сахара-рафинада голубоватый оттенок, у сахара-песка для промышленной переработки – желтоватый.
Вкус у всех видов сахара должен быть сладким, запах – характерным, без посторонних привкусов и запахов (как в сухом сахаре, так и в растворе).
Раствор должен быть прозрачным или слабоопалесцирующим, без нерастворимого осадка, механических или других посторонних примесей.
Сахар-песок должен быть сыпучим, без комков, у сахара-песка для пром. переработки допускаются комки, разваливающиеся при легком нажатии.
Физико-химические показатели: - массовая доля влаги (%, не более): сахар-песок – 0, 14, (сахар-песок для промпереработки – 0,15); сахар-рафинад - от 0,1 для сахара-песка до 0,3 для сахара-рафинада в мелкой фасовке.

Массовая доля сахарозы (в пересчете на сухое вещество, % не менее): сахар-песок – 99,75 (для промпереработки – 99,55); сахар-рафинад – 99,9.
- массовая доля редуцирующих веществ (в пересчете на сухое вещество, % не более): сахар-песок – 0, 05, сахар-песок для промпереработки – 0,065); сахар-рафинад всех видов – 0,03.

Массовая доля мелочи (осколков сахара-рафинада массой менее 25% массы кусочка, кристаллов пудры) для сахара-рафинада прессованного колотого в пачках - не более 2,0%, для быстрорастворимого в пачках – не более 1,5%.

Дефекты и условия хранения

1. увлажнение, потеря сыпучести, наличие нерассыпающихся комочков. Причина – хранение при высокой относительной влажности и резких перепадах температур.
2. нехарактерный желтоватый или серый цвет, наличие комочков непробеленного сахара, примеси. Причина – нарушение технологии.
3. посторонние вкус и запах сахар может приобретать от упаковки, а также вследствие несоблюдения товарного соседства.
Хранение

Упакованные сахар-песок и сахар-рафинад должны храниться на складах, при температуре не выше 40 С и ОВВ не выше 70%, а неупакованный сахар-песок – в силосах при температуре не выше 60 С и ОВВ 60%, не допуская перепадов температур.
Запрещается хранить сахар совместно с другими материалами.

Хранение сахарной свеклы

После проведения технологической оценки сахарной свеклы,она поступает на хранение. Корнеплоды укладывают в кагаты на редварительно подготовленном кагатном поле. Корнеплоды сахарной свеклы - живые организмы, в которых протекают процессы дыхания, а при неправильном хранении может происходить прорастание и загнивание корнеплодов сахарной свеклы. Прорастание характеризуется отношением массы ростков к массе всей свеклы в образце. Прорастание начинается через 5-7 суток после уборки при повышенной
температуре и влажности. Корнеплоды, находящиеся в кагате, прорастают неравномерно: в верхней части в 2 раза больше, чем в нижней. Прорастание - отрицательное явление, так как ведет к потерям сахарозы, в связи с усилением дыхания и увеличения выделения теплоты. Интенсивнее прорастают корнеплоды в невентилируемых кагатах, и те, на которых остались ростовые почки.
Для борьбы с прорастанием удаляют верхушки головки корнеплода при уборке и обрабатывают корнеплоды перед укладкой в кагаты 1%-ым раствором натриевой соли гидразида малеиновой кислоты (3-4л на 1т свеклы). Если головка свеклы низко срезана, или она слегка подвялена, то при укладке в кагаты используют 0,3%-ый раствор пирокатехина (3-4л на 1т свеклы).
Микроорганизмы в первую очередь развиваются на отмерших клетках, механически поврежденных, подмороженных и увядших участках корнеплодов, затем поражаются живые, но ослабленные клетки. Поэтому важным условием предохранения сырья от порчи является его целостность. Необходимо создать благоприятные условия для защитных реакций в ответ на механические и другие повреждения. Для подавления жизнедеятельности микрофлоры на корнеплодах применяют 0,3%-ый раствор пирокатехина, 18-20%-ый раствор углеаммиаката (2-2,5% на 1т свеклы), препарат ФХ-1(1-1,5% к массе обрабатываемой свеклы). ФХ-1 представляет собой суспензию свежего фильтрационного осадка =1,05-1,15г/см, обработанного свежей хлорной известью(1,5% к массе свеклы).

Большое значение имеет температура и влажность как для прорастания, так и для развития микроорганизмов. Поддержание температуры 1-2 С, газового состава воздуха в межкорневом пространстве, влажности с помощью принудительного вентилирования кагатов, ликвидация очагов гниения способствуют сохранению корнеплодов сахарной свеклы от гниения, прорастария. Минимальные потери сырья обеспечивают хранение его на комплексных гидромеханизированных складах.

Гидромеханизированные склады с твердым покрытием, оборудованной системой гидроподачи и вентилирования позволяют резко сократить потери свекломассы и сахара, но и значительно повысить эффективность использования всего комплекса технических средств и операций при разгрузке, складировании, хранении и подачи свеклы в переработку. Механизированные способы возделывания и уборки сахарной свеклы привели к тому, что значительно увеличилась ее загрязненность. За последние годы загрязненность приемного сырья в среднем по России составила 14-16%, в отдельных случаях, превышая 30%.

В поступающей свекле содержится земля, травянистые примеси, ботва и свекловичный бой, которые, попадая в кагат, уплотняют его пространство,ухудшают аэрацию. Кроме того, попавшие в кагат мелочь и бой легко поражаются микроорганизмами, тем самым способствуя массовому гниению сырья.

Одно из радикальных средств снижения загрязненности - гидравлический способ очистки корнеплодов и последующее их хранение в мытом виде. Хорошие результаты обеспечивает установка на буртоукладочной машине устройства для выдувания сорняков, ботвы и соломы. На некоторых сахарных заводах в настоящее время используют способ очистки свеклы с помощью грохотов-очистителей с дальнейшим извлечением свекломассы из отходов очистки.

Заменители сахара

В последнее время отмечается существенное увеличение производства и расширение ассортимента подслащивающих веществ, используемых в качестве заменителей сахарозы. Основной тенденцией при этом является получение подслащивающих веществ более низкой калорийности и более высокой сладости по сравнению с углеводами. Групповой ассортимент заменителей сахара представлен сиропами, сладкими веществами естественного и искусственного происхождения, а также композициями на основе нескольких сладких веществ.

К первой группе относятся: глюкозо-фруктозные, глюкозные, фруктозные и другие сиропы, вырабатываемые из крахмал-фруктозного и сахаросодержащего сырья. К природным заменителям сахара относят полиспирты – сорбит и ксилит. Они обладают сладким вкусом, однако сладость их в 2 раза ниже сладости сахарозы. Энергетическая ценность – 1481 кДж и 1536 кДж соответственно (у сахара – 1565 кДж). Сорбит содержится в плодах рябины, шиповника, яблоках, ксилит получают из хлопковой шелухи, стержней кукурузных початков.

В настоящее время значительную долю рынка занимают искусственные подсластители:
Сахарин – в 500 раз слаще сахарозы, самый дешевый подсластитель, однако имеются данные, что сахарин, цикламаты, дульцин относятся к канцерогенным веществам.
Сукралоза – в 600 раз слаще сахара.
Аспартам (торговая марка «Нутра свит») - в 200 раз слаще сахарозы, калорийность в 10 раз меньше. Разработанный в настоящее время во Франции супераспартам в 55000 раз слаще сахарозы.
К подслащивающим веществам нового поколения относятся вещества белковой природы алитам (в 2000 раз слаще сахарозы) и гемсвит (в 800 раз слаще сахарозы).
Широко используются смеси различных подсластителей, например, сорбита с сахарином, сорбит-ксилит, и др.

Технология производства сахара из свеклы относится к непрерывно-поточному механизированному производству с высоким уровнем автоматизации основных процессов. Особенностью территориального размещения сахарных заводов является их жёсткая привязка к посевным площадям сахарной свеклы, поскольку перевозка свеклы на сколь-нибудь значительные расстояния экономически неэффективна. В ряде случаев, сахарные заводы имеют собственные посевные площади, расположенные непосредственно вблизи предприятия. Отходы сахарной промышленности (жом, барда, дефекационная грязь) могут быть использованы как удобрения, в некоторых случаях - и как корм для скота. Сахар – высококалорийная пища; его энергетическая ценность составляет около 400 ккал на 100г. Он легко переваривается и легко усваивается организмом, то есть служит концентрированным и быстро мобилизуемым источником энергии. С химической точки зрения сахаром можно назвать любое вещество из обширной группы водорастворимых углеводов. В быту же сахаром принято называть обычный пищевой подсластитель – сахарозу, сладкое кристаллическое вещество, выделяемое главным образом из сока сахарного тростника или сахарной свеклы. В чистом (рафинированном) виде сахар белый, а кристаллы его бесцветны.
Буроватая окраска некоторых его сортов объясняется примесью мелассы – сгущенного растительного сока, обволакивающего кристаллы. Возникновение сахарной промышленности в России относится к началу 17 века, когда в Петербурге был построен первый сахарорафинадный завод, перерабатывающий привозной тростниковый сахар – сырец. Их сахарной свеклы сахар стали вырабатывать в России в начале 19 века. На сегодняшний день в России существует 96 сахарных заводов, работающих из которых только 84. На размещение предприятий сахарной промышленности решающее воздействие оказывает сырьевой фактор, т.е. сахарные заводы привязаны к посевным площадям сахарной свеклы, поскольку перевозка свеклы на сколько-нибудь значительные расстояния экономически неэффективна. Лидерами по производству сахара в нашей стране является Белгородская, Тамбовская, Воронежская и Липецкая области. Главный компонент сахара – сахароза. Это дисахарид, состоящий из глюкозы и фруктозы, не обладающие редуцирующими свойствами. В свекле содержится 25-28 % сухих веществ, из них на долю сахарозы приходится в среднем 17,5%. Сахароза растворена в соке, который заполняет вакуум клеток. Основным потребителем сахара в нашей стране остается население (около 55%), примерно 30% выпущенного отраслью продукции потребляется пищевой промышленностью.

Производство и потребление сахара носит сезонный характер. Свекловичный сахар в основном производится в сентябре – октябре после снятия урожая свеклы, сырцовый – в марте – июле. Пик потребления, как правило, приходится на июль, в пору массовых сельскохозяйственных заготовок. В зависимости от технологии производства сахар получается сыпучим или твердым (кусковым, колотым, леденцовым). САХАРНЫЙ ПЕСОК (сыпучий сахар) – его также называют «дробленым», «молотым», «гранулированным» или «сахарным песком» важен в кулинарии больше, чем любой другой: именно его чаще всего используют как подсластитель различных блюд. КУСКОВОЙ, КОЛОТЫЙ, ПИЛЕНЫЙ САХАР. «Кусковым» называют сахар, спрессованный в небольшие кубики. Рафинированный кусковой сахар называют «рафинадом». Кусковой сахар быстро растворяется в горячей воде, поэтому его очень часто подают к чаю. Чуть дольше растворяется в воде «колотый» или «пиленый» сахар – он, в сущности, представляет собой распиленный на маленькие части большой кусок сахара. ЛЕДЕНЦОВЫЙ, КАМЕННЫЙ САХАР внешне очень похожи на карамель (это полупрозрачное очень твердые кристаллы неправильной формы), да и процесс производства этого продукта очень напоминает приготовление «сосалок». Растворяется он гораздо дольше, чем кусковой.

Технология производства сахара

Сахарное производство нашей страны является крупной отраслью пищевой промышленности, объединяющей производство сахара-песка и сахара-рафинада.

Сырьем для производства сахара-песка служат или сахарная свекла, или сахарный тростник. Сахарный тростник принадлежит к семейству злаковых и возделывается на Кубе, в Мексике, Индии, Австралии и других странах с жарким климатом. Сахар, в основном сахароза, содержится в соке стеблей (12…15%) высотой до 4 м и толщиной до 50 мм. С 1 га сахарного тростника получается в два раза больше сахара, чем из свеклы.

Отжатый тростниковый сок очищают, уваривают и выделяют сахар-сырец. Тростниковый сахар-сырец – вещество светло-кремового цвета, массовая доля сахара в котором составляет 97…98%, инвертного сахара 0,6…0,8%, влаги 0,5…0,8%.

Сахарная свекла принадлежит к семейству маревых. Это двухлетнее засухоустойчивое растение. В первый год вырастает корнеплод, в во второй – стебель, цветы и семена. Для производства сахара используют корнеплоды первого года. Масса корнеплода 200…500 г. В корнеплоде массовая доля воды составляет 75%, сухих веществ, которые состоят из сахаров и несахаров. 25%.

Период уборки сахарной свеклы составляет 40…50 сут. Сахарные заводы работают 110…150 сут в году, поэтому около 60% уб-ранной свеклы приходится закладывать на хранение. Хранение осуществляют в трапецеидальных кучах, называемых кагатами.

1. Доставка свеклы на завод и отделение примесей

Для обеспечения бесперебойной работы предприятия на нем создается 1…2-суточный запас свеклы, для чего предусматривают железобетонную емкость, так называемую бурачную, расположенную рядом с главным корпусом.

Из бурачной свекла подается на производство с помощью гидротранспортера – наклонного желоба, по которому свекла транспортируется водой. Подача воды составляет 600…700% от массы свеклы. В свою очередь. свекла содержит 5…15% примесей (ботвы, песка, камней, земли). Поэтому гидротранспортер оснащен песколовушками, ботволовушками и камнеловушками, которые улавливают как всплывшие на поверхность воды вещества (ботву, солому и др.), так и погружающиеся на дно (песок, камни и др.).

2. Мойка, взвешивание и изрезание свеклы

При подаче свеклы с помощью гидротранспортера часть механических примесей отделяется, но остаются примеси в виде прилипшей земли и др. Для их удаления свеклу подают в моечное отделение завода. Процесс мойки должен производиться очень тщательно, так как оставшиеся примеси ухудшают работу свеклорезок и загрязняют диффузионный сок. Для мойки свеклы применяют свекломоечные машины различных типов.

После моечных машин свеклу поднимают в верхнее отделение завода на высоту до 20 м, чтобы обеспечить ее гравитационный спуск на автоматические весы и в свеклорезки. На транспортере свекла очищается от ферромагнитных примесей и подается в бункер автоматических весов для взвешивания.

Сахар из свеклы извлекают диффузионным способом (растворением в воде). Для облегчения извлечения сахара свеклу измельчают в тонкую стружку желобчатой или пластинчатой формы. Толщина пластинок свекловичной стружки не должна превышать 0,5…1 мм, ширина полоски желобчатой стружки – 4…6 мм, пластинчатой – 2,5…3 мм.

Качество свекловичной стружки оказывает решающее влияние на работу диффузионного аппарата, служащего для извлечения сахара из стружки в водный раствор. Качество стружки оценивается длиной 100 г стружки, выраженной в метрах (число Силина), или отношением массы стружки длиной более 5 см к массе стружки менее 1 см (шведский фактор), для чего из определенной массы стружки выделяют частицы длиной менее 1 см и более 5 см. Для качественной стружки число Силина должно быть 9…15 м, а шведский фактор – не ниже 8.

Для изрезания свеклы наиболее распространены центробежные свеклорезки, в вырезах вертикальных цилиндрических корпусов которых неподвижно закреплено 12 или 16 ножевых рам. Свекла поступает во вращающийся ротор-улитку свеклорезки, вращается вместе с ротором, центробежной силой прижимается к ножам и режется. Затем свекловичная стружка по ленточному транспортеру поступает в отделение для получения диффузионного сока.3. Получение диффузионного сока

Целью диффузионного процесса в сахарном производстве является извлечение из свекловичной стружки максимального количества сахарозы. Сахарозу из свеклы извлекают диффузионным способом (экстракцией), который заключается в противоточной обработке свекловичной стружки горячей водой. При этом сахароза и растворимые несахара переходят (диффундируют) в воду, в результате чего их содержание в стружке понижается, а в воде  повышается. Такое движение растворимых веществ происходит под влиянием градиента концентрации. С повышением температуры диффузия ускоряется, поэтому процесс извлечения сахаров проводят при температуре 70…74°С. При более высокой температуре в раствор переходит часть пектиновых веществ. Таким образом, содержание сахаров в стружке в процессе экстракции снижается с 18,3% до 0,3%, а в диффузионном соке – повышается до 13,4%.

На отечественных сахарных заводах процесс извлечения сахарозы из свекловичной стружки осуществляется в непрерывнодействующих автоматизированных диффузионных установках. Длительность процесса диффузии составляет не более 80 мин, так как ее увеличение приводит к повышению содержания растворимых пектиновых веществ в диффузионном соке и его вязкости, а также к ухудшению условий дальнейшей очистки.

При понижении температуры ниже 70°С интенсивно развиваются микроорганизмы. С увеличением расхода воды на обессахаривание стружки снижаются потери сахаров в жоме, но на практике ограничивают его величиной 120…130% от массы стружки, идущей на диффузию, что обусловлено необходимостью экономии топлива, расходуемого на выпаривание лишней воды при сгущении сока.

Диффузионный сок является благоприятной средой для развития микроорганизмов, поступающих вместе со свеклой и водой. Развитие микроорганизмов подавляют улучшением отмывания свеклы, обеспечением чистоты диффузионной установки и питающей воды, а также ритмичной работой. Кроме того, в диффузионный аппарат периодически подают раствор формалина.

В диффузионном соке, выходящем из диффузионного аппарата, содержится много мезги (мельчайших частиц стружки), ухудшающей дальнейшую переработку сока. Поэтому диффузионный сок перед подачей на дальнейшую переработку очищают от мезги.

Обессахаренная стружка (жом) выводится из верхней части диффузионного аппарата и подается в жомовый пресс. Массовая доля сухих веществ в стружке перед прессованием составляет примерно 8%. Жом после прессования в шнековых прессах имеет массовую долю сухих веществ 12…14%, если он в сыром виде будет скармливаться скоту, либо его прессуют до 22…25% сухих веществ и направляют на высушивание до массовой доли сухих веществ 86%. Для сохранения и повышения кормовой ценности жом обогащают добавками и брикетируют. В среднем выход сушеного жома составляет 4,5…5% от массы свеклы.

4. Очистка диффузионного сока

Из свеклы в диффузионный сок переходит почти вся сахароза и до 90% растворимых несахаров. Кроме того, в диффузионном соке содержится много мелких частиц свеклы (мезги), которые на воздухе быстро темнеют и пенятся.

Из такого сока без очистки трудно выделить сахарозу, так как несахара существенно замедляют скорость кристаллизации и увеличивают содержание сахара в отходах (мелассе). Одна часть несахаров удерживает в мелассе до 1,5 частей сахарозы. Чтобы получить максимальный выход сахара-песка и низкий выход мелассы, из диффузионного сока необходимо удалить как можно больше несахаров и довести его до слабощелочной реакции, в которой сахароза наиболее устойчива к разложению.

Производится довольно сложная и многоступенчатая очистка диффузионного сока.

Первой ступенью очистки диффузионного сока является преддефекация. При этом в диффузионный сок добавляют известковое молоко в количестве 0,2…0,3% СаО от массы свеклы равномерно во времени в течение 20…30 мин при температуре 40…60°С. Целью преддефекации является коагуляция (укрупнение) частиц коллоидной дисперсии для выведения их из раствора.
Далее производится основная дефекация. Целью основной дефекации является вторичная обработка диффузионного сока избытком извести сразу же после преддефекации. Основной дефекацией достигаются полное разложение амидов кислот, редуцирующих и пектиновых веществ, солей аммония, омыление жиров, а также создание избытка извести, необходимой для получения достаточного количества карбоната кальция при дальнейшей очистке – на 1-й сатурации. Общее количество активной извести, расходуемой на преддефекацию и основную дефекацию, составляет 2,2…2,5% СаО от массы свеклы. Температура, длительность процесса и доза известкового молока определяются лабораторией в зависимости от качества перерабатываемой в данный момент свеклы.

Сразу же после дефекации производится 1-я сатурация. После основной дефекации нефильтрованный сок, содержащий известь (меньшую часть – в растворе и большую часть – в осадке), поступает на 1-ю сатурацию, где его обрабатывают сатурационным газом (смесью газов, содержащих в большом количестве диоксид углерода). Диоксид углерода (СО2) вступает в реакцию с гидроксидом кальция (Са(ОН)2) и образует карбонат кальция (СаСО3). На положительно заряженной поверхности свежеобразованных кристаллов СаСО3 адсорбируются несахара сока, в том числе продукты распада пектиновых и других веществ, несущих отрицательный заряд.

Таким образом, если на предварительной и основной дефекациях химическая очистка осуществлялась путем коагуляции, осаждения и разложения несахаров, то на 1-й сатурации проводится физико-химическая очистка сока адсорбцией, что и является основной целью 1-й сатурации. Кроме того, образующийся кристаллический осадок СаСО3 служит основой для создания фильтрующего слоя при фильтрации сока.

Образовавшийся осадок СаСО3 с адсорбированными несахарами отфильтровывают.

Нефильтрованный сок 1-й сатурации содержит 4…5% взвешенных частиц, которые необходимо отделить, чтобы продолжить дальнейшую очистку сока. Фильтрование чаще всего производят на листовых саморазгружающихся фильтрах-сгустителях периодического действия. Сок 1-й сатурации на фильтре разделяется на фильтрованный сок и сгущенную суспензию.

Отфильтрованный сок содержит на выходе из фильтра не более 1 г/л твердой фазы и без контрольного фильтрования направляется на 2-ю сатурацию. Сгущенную суспензию сока 1-й сатурации повторно фильтруют в камерных вакуум-фильтрах, на которых осадок промывается горячей водой и просушивается воздухом или паром. Разбавленный сок, получаемый на первой стадии промывки, присоединяют к отфильтрованному соку. Сильно разбавленный сок, получаемый на окончательной стадии промывки осадка, используют в других технологических процессах. В фильтрованном осадке содержится 75…80% карбоната кальция и 20…25% органических и неорганических несахаров. Он используется в сельском хозяйстве для известкования кислых почв. Потери сахарозы в фильтрованном осадке составляют примерно 1% от его массы. На промывку фильтрованного осадка расходуется 105…110% воды от массы осадка.

Тщательно отфильтрованный, чистый сок подвергают ^ 2-й сатурации для того, чтобы перевести оставшиеся после 1-й сатурации в растворе гидрооксиды кальция, калия и натрия в углекислые соли и вывести их в осадок, а также вывести в осадок кальций, связанный с органическими кислотами в комплексы.

Для повышения качества к соку перед 2-й сатурацией добавляют небольшое количество извести (0…0,5% СаО от массы сока), что способствует не только дополнительному разложению несахаров, но и увеличению адсорбционной поверхности в результате большего образования карбоната кальция. Перед 2-й сатурацией сок нагревают до температуры 93…95°С и в течение 10 мин сатурируют (продувают СО2). При сатурировании из сока испаряется более 1% воды, и он охлаждается на 2…5°С. Для дополнительного удаления кальция из раствора сок после сатуратора следует подвергнуть “дозреванию” в течение 10…15 мин при интенсивном перемешивании в отдельном сосуде, что снижает накипеобразование в выпарной установке.

После “дозревания” сок 2-й сатурации фильтруют на листовых фильтрах таким же образом, как и сок 1-й сатурации. Фильтрат направляют на сульфитирование, а сгущенную суспензию – на преддефекацию.

Сульфитацией называется обработка сахарных растворов диоксидом серы (SO2), который получают сжиганием комовой серы на воздухе в специальной печи. В получаемом сульфитационном газе содержится 10…15% SО2, воздуха  85…90%.

Диоксид серы – бесцветный газ с резким запахом, ядовит, вызывает удушье, хорошо растворим в воде, но только небольшая часть растворенного диоксида серы реагирует с водой, образуя сернистую кислоту.

Целями сульфитации являются: обесцвечивание сока, снижение его вязкости, а также обеззараживание. При пропускании сульфида серы через сок образуется сернистая кислота, являющаяся сильным восстановителем. Она частично переходит в серную кислоту; при этом выделяется молекулярный водород, который восстанавливает органические окрашенные вещества. Действие сернистого газа продолжается и при выпаривании, что способствует меньшему потемнению сиропа. Коэффициент использования диоксида серы составляет 70…80%, оптимальное значение рН сульфитированного сока составляет 8,5…8,8.

Повышение урожайности сахарной свеклы и улучшение ее технологического качества

Повышение урожайности сахарной свеклы и улучшение ее технологического качества - важнейшая задача свеклосахарного комплекса.
Решение этой задачи зависит от многих факторов: сорта возделываемой свеклы, качества используемых семян, качества почвы, применяемых агротехнических мероприятий и т. д.

Качество семян является одним из решающих факторов. Поэтому фирмы, занимающиеся производством семян, уделяют их качеству особое внимание, проводя соответствующую обработку семян и осуществляя тщательный их контроль. При этом, наряду с традиционными показателями качества семян (засоренности, всхожести и т. д.), в настоящее время определяются с помощью современного оборудования биологические, физиологические и другие показатели.

Кроме качества семян на урожайность большое влияние оказывает технология возделывания свеклы. В этом направлении в последние годы ведутся интенсивные разработки.

Так, в начале двадцатых годов на Украине В.С. Глуховским с сотрудниками разработан новый, так называемый гребневый способ возделывания сахарной свеклы. Способ заключается в том, что с осени готовят гребни, что способствует в этот период интенсивному накоплению влаги, а весной - ускоренному созреванию почвы в их зоне. В гребни затем высевают семена. (Данная технология подобна технологии при выращивании картофеля.)
Преимуществом такой технологии является то, что вследствие большей поверхности гребня почва весной прогревается гораздо быстрее, что способствует более быстрому росту растений.
На грядках из-за большей рыхлости почвы свекла образует более длинные корешки и тем самым достигнет быстрее слоя почвы, содержащего влагу. На гребнях меньше потери влаги испарением из нижнего слоя. Гребневый способ возделывания свеклы способствует ускорению прорастания семян и росту растений.

Поскольку почва на гребнях менее уплотнена, то свекла образует меньше боковых корешков, ее легче убирать.
Гребневый способ повышает продуктивность сахарной свеклы. Об этом свидетельствует опыт применения этого способа в последние годы в Германии и Италии.

Так, на севере Германии в течение четырех лет при применении данного способа урожайность была примерно на 15% выше. В Италии, которая только начала применять этот способ, урожайность была на 30...45% выше.
Недостаточно широкое распространение данной технологии возделывания свеклы может быть связано с отсутствием необходимого оборудования.
В начальный период для формирования грядок использовалась техника, которая применялась при возделывании картофеля. Однако она не всегда обеспечивала получение устойчивых грядок.

Фирмой Delitzsch в настоящее время разработана техника, позволяющая одновременно формировать 12 грядок и высевать в них семена. Это открывает возможности для более широкой реализации данного способа.
Уборка свеклы. Начало копки свеклы зависит от сроков пуска завода, убрать ее необходимо до наступления морозов. Уборка свеклы проводится поточным (с челночным) способом вывозки корнеплодов на завод или поточно-перевалочным способом. Для снижения потерь массы и сахара при необходимости хранения (более 2...3 суток) корнеплодов на перевалочных площадках в буртах их следует укрывать ботвой или соломой.

Технология производства сахара - многоуровневая цепочка, которая состоит из нескольких этапов:

Мытье и очистка сырья от примесей;
- получение свекловичной стружки;
- выработка диффузионного сока и его очищение;
- получение сиропа;
- выделение из сиропа сахара;
- переработка сахарной массы в сахар-песок;
- фасовка и хранение готового продукта.

Мытье и очистка

При примеси в ней составляют до 12% от общей массы, причем кроме земли и ботвы в примесях могут быть камни и даже некоторые металлические предметы. Все это необходимо отделить от полезной части плодов. Для мытья свеклы применяется барабанная свекломойка и водоотделитель, оснащенные улавливателями для примесей. Правильно выполненная мойка позволит избежать поломок последующего оборудования для производства сахара.

Произодство сахара из сахарной свеклы - получение свекловичной стружки

В соответствии с технологией производства сахара, для того чтобы произвести сироп, свеклу необходимо измельчить. Измельчение свеклы - процесс превращения ее в стружку на свеклорезках, которые с помощью диффузионных ножей, установленных на рамках, режут плоды на мелкие части. Толщина стружки в 1 мм - оптимальная толщина для дальнейшей переработки.

Внутри корпуса свеклорезки, плоды вращаются с помощью улитки, которая под действием центробежной силы прижимает плоды к режущей кромке ножей. В процессе скольжения вдоль неподвижных ножей свекла превращается в стружку, которая проходя между ножами попадает в контейнер для дальнейшей переработки. Из всего оборудования для производства сахара свеклорезки требуют самой сложно очистки с помощью сжатого воздуха, и периодической замены ножей.

Выработка диффузионного сока

Процесс извлечения сахарозы из свеклы по технологии производства сахара является достаточно примитивным - свекловичную стружку размачивают в горячей воде в промышленных диффузорах, что размягчает ее волокна и выпускает сок. Если использовать холодную воду, то белковые соединения в клетках стружки значительно замедлят процесс получения сока.

Обычно используется несколько последовательных диффузоров, для выработки более концентрированного сока. Для дальнейшей переработки диффузионный сок необходимо очистить от ставшей бесполезной свекловичной стружки. Смесь из сока и стружки помещают в пульповые ловушки, где происходит фильтрация.

Диффузионный сок, даже очищенный от остатков плодов, остается сложным многокомпонентным составом, в котором кроме сахара также содержится белок, пектин, аминокислоты и так далее. С помощью вакуум-фильтров и сатураторов производится процесс очистки сахарного сиропа от примесей.

Выделение сахара из сиропа

Сахарный сироп, полученный после очищения сока, содержит слишком много воды (до 75%), которую удаляют в выпарной установке, получая сироп, содержащий до 70% сухих веществ. После этого, согласно технологии производства сахара, с помощью вакуум-аппарата сироп сгущают до содержания сухих веществ в 93,5%, получая утфель, который после прохождения процесса кристаллизации станет обычным сахаром.

Кристаллизация сахара - завершающий этап технологического процесса производства сахара

Утфель, полученный из вакуум-аппаратов отправляется в центрифугу, где кристаллизуется, после чего высушивается горячим воздухом и через виброконвейер отправляется в сушильно-охладительную установку, после чего сортируется с помощью вибросита.

Несмотря на достаточно длинную технологическую цепочку, большая часть оборудования для производства сахара обладает достаточно простым принципом действия. Простой принцип работы отдельных аппаратов облегчает, как обслуживание, так и ремонт всех видов необходимой техники, что позволяет с достаточно небольшими затратами производить сахар в промышленных масштабах.

Сахар - востребованный продукт, который используется в чистом виде, в кондитерской промышленности, производстве напитков, фармацевтических средств, пластика и еще ряде сфер. Таким образом, предприниматель, наладивший эффективное производство сахара, может рассчитывать на высокую рентабельность бизнеса.

Основное преимущество сахарного бизнеса заключается в том, что продукция востребована независимо от сезона. Причем объемы ее потребления постоянно увеличиваются, что создает предпосылки к открытию новых предприятий. В среднем один житель России съедает 20 кг сахара. Огромные объемы необходимы пищевой промышленности. Таким образом, есть все шансы наладить взаимовыгодное сотрудничество с крупными потребителями практически в любом регионе страны.

Преимущества и недостатки данного бизнеса

Главный недостаток этого бизнеса – существенная зависимость от мест произрастания сырья. На территории РФ большая часть продукции изготавливается из сахарной свеклы, центры выращивания которой сосредоточены в Центральном, Приволжском и Южном округах. Таким образом, для производителей из других регионов значительно возрастают транспортные расходы.

Базовое преимущество заключается в однокомпонентности продукта – предпринимателю достаточно найти одного-двух ответственных поставщиков для обеспечения бесперебойного снабжения предприятия. Кроме того, уровень потребления сахара высок, а организационные расходы относительно невелики, что позволяет быстро окупить вложения.

Организация производства сахара

Для открытия масштабного бизнеса оптимальна организационная форма . Также необходимо оформить разрешительную документацию в СЭС, пожарной инспекции и прочих инстанциях. Конкретные нормы рекомендуется уточнять на местах, поскольку они могут разниться от региона к региону.

Требования, предъявляемые к конечному продукту, регламентируются рядом стандартов, основными среди которых являются:

Свекла сахарная. Технические условия (Р 52647-2006);
Свекла сахарная. Методы испытаний (Р 53036-2008);
Метод определения сахарозы (12571-2013);
Производство сахара (Р 52678-2006).

Виды сахарной продукции

Используя различные технологии, можно получить продукты, которые отличаются по своим свойствам. Существует 4 вида сахара:

Рафинад – сахароза высокой степени очистки в виде отдельных кусочков (чаще – кубической формы).
Песок – в виде кристаллов размером 0.5-2.5 мм.
Сырец – в виде отдельных неизмельченных кристаллов.
Пудра – порошкообразная сахароза, получаемая путем измельчения кристаллов.

Оборудование для производства сахара

Каждый производственный этап требует использования определенных агрегатов. Так, комплект установок для подготовки сырья включает аппараты для мытья, водоотделитель, камне-, песко- и ботволовушки, гидротранспортер и свеклоподъемное оборудование.

Базовая линия комплектуется из свеклорезки, сушилок для жома, шнекового пресса, диффузора, весов, конвейера с магнитным сепаратором.

Очистка сока выполняется с использованием отстойников, сульфитаторов, сатураторов, фильтров с опцией подогрева, агрегатов дефекации.

Кристаллизация осуществляется при участии выпарной установки с концентратором, центрифуги, вакуумного аппарата, сушильно-охладительной камеры, вибросита и виброконвейера.

Организовать завод можно как с нуля, так и купив готовую линию по производству сахара. В первом случае стоимость оборудования напрямую зависит от мощности. Например, оборудование, рассчитанное на изготовление до 10 тонн продукции в сутки, обойдется порядка $20,000. Цена на комплекс, позволяющий получать 50 тонн сахара – около $200,000.

При покупке действующего комплекса важно провести оценку степени его износа. Как правило, для этого привлекаются специализированные организации. В среднем цена оборудования, запущенного до 2000 года составляет до 2,000,000. Более современные комплексы могут стоить от $5,000,000 и более.

Сырье

В СНГ сложилась устойчивая традиция производства сахара из сахарной свеклы. Но на данный момент все больше изготовителей предпочитают импортное сырье. Наряду с корнеплодами из США, Франции, Германии, широко применяют:

стебли хлебного сорго (преимущественно из КНР);
крахмалистый рис и просо (получение солодового сахара);
пальмовый сок (из Юго-Восточной Азии);
сахарный тростник (поставляется из Индии, Кубы, Бразилии).

Технология производства сахара + Видео как делают

Сахар из свеклы

Классическая технология изготовления сахара из сахарной свеклы включает следующие этапы:

Экстракция . Корнеплоды промывают, освобождают от кожуры, взвешивают и отправляют на стружку. Полученный промежуточный продукт загружают в диффузор, где смешивают с водой и нагревают, получая, таким образом, диффузный сок с 15% содержанием сахарозы.
Очистка диффузного сока . В массу добавляют известковое молоко и проводят несколько этапов очистки.
Выпаривание жидкости. Под действием высокой температуры вода постепенно испаряется. В результате получают сироп, в котором около 50% объема составляет сахароза.
Кристаллизация . Сироп последовательно подается в центрифуги, утфелераспределители и вакуумные агрегаты. Пройдя перечисленные стадии, сырье превращается в сахар, который привык видеть потребитель.

Видео как делают:

Сахар-рафинад

Установка производства КНР, способная производить 150-200 кг продукции за смену, обходится около ₽2,000,000, оборудование от одной из турецких компаний – порядка ₽7,000,000. Наряду с этим потребуется фасовочная линия (₽600,000).

Такой сахар бывает двух типов: прессованный и литой. Первый изготавливается из сахара-песка путем обработки в центрифуге, прессования, сушки и деления на кубики установленного размера. Литой сахар получают путем загрузки сахарного песка в формы и выдерживания до полного затвердевания. Затем сырье несколько раз заливают чистым сахаром и промывают для удаления патоки. Подготовленные пласты сушат и раскалывают на кубики.

Тростниковый сахар

В целом процесс напоминает получение сахара из сахарной свеклы за тем исключением, что вместо экстракции, предварительно замоченные стебли растения отжимают на специальных вальцах. Таким образом, добывается 90% сахарозы, которая содержится в тростнике. После этого сок подается в мезгоуловитель и обрабатывается на сокоизмерителях.

Меласса и жом

Побочные продукты, получаемые в процессе изготовления сахара, используются в качестве корма для скота. Как правило, их обменивают по бартеру на свеклу у сельскохозяйственных производителей. Жом (или патока) также востребован определенной категорией потребителей.

Источником дополнительного дохода может стать и получение сахара-кандиса, представляющего собой достаточно крупные прозрачные кристаллы. Для этого потребуется приобрести специальное оборудование.

Помещение

Требование к помещению, где будет размещено производственное оборудования аналогичны тем, которые выдвигаются для любого пищевого производства. Площадь его поддирается в зависимости от габаритов оборудования. Обязательно наличие коммуникаций (водоснабжение, водоотведение, электричество), санитарного узла, сухого и хорошо проветриваемого складского комплекса, поскольку сахар быстро впитывает запахи.

Сезонность производственного процесса

Основная нагрузка на производственный комплекс приходится на 3-4 месяца, когда созревает сырье. По истечению этого периода необходимо произвести технический осмотр оборудования и при необходимости его ремонт.

Процессы, происходящие в рамках производства сахара, считаются безопасными, поскольку не являются источниками пыли, токсичных газов и т. д. При этом нужно учитывать высокий уровень шума во время работы установок.

Расширение мощностей

Большинство начинающих производителей изначально ориентируются на производство сахара-песка. И только после выхода на окупаемость принимают решение о расширении производства. Как правило, речь идет об изготовлении следующих продуктов.

Рентабельность сахарного бизнеса

При эффективной организации производства вложения окупаются от 6 месяцев. При этом большое значение имеет закупочная цена оборудования. Так, европейские агрегаты мощностью до 20 тонн сахара в сутки обойдутся не менее €90 тыс.

Также следует уделить внимание вопросам реализации готового продукта. Предпринимателю необходимо создать узнаваемый бренд, разработать привлекательный для потребителя дизайн упаковки, наладить стабильный рынок сбыта.

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.

Производство сахара - прерогатива крупных заводов. Ведь технология достаточно сложная. Сырье перерабатывается на непрерывно-поточных линиях. Как правило, предприятия по производству сахара расположены в непосредственной близости от мест взращивания сахарной свеклы.

Описание продукта

Сахар - это, по сути, чистый углевод (сахароза), на вкус сладкий и приятный. Хорошо усваивается и обеспечивает нормальную работу организма (острота зрения и слуха, важный питательный элемент для клеток мозга, принимает участие в формировании жиров). Злоупотребление продуктом ведет к развитию заболеваний (кариес, лишний вес и др.).

Сырье для производства

Традиционно в нашей стране этот продукт делают из Производство сахара требует больших объемов поставок сырья.

Свекла является представителем семейства маревых. Растет на протяжении двух лет, культура устойчива к засухе. В течение первого года вырастает корень, а затем в течение второго года развивается стебель, появляются цветы и семена. Масса корнеплода составляет 200-500 г. Массовая доля твердой ткани составляет 75 %. Остальное - сахар и другие органические соединения.

Свеклы происходит на протяжении 50 суток. В то же время заводы работают в среднем 150 дней в году. Чтобы обеспечить сырьем предприятия по производству сахара, свекла хранится в так называемых кагатах (большие кучи).

Технология хранения сахарной свеклы

Свекла укладывается слоями в кагаты на предварительно подготовленных участках. При нарушении технологии хранения свекла будет прорастать и гнить. Ведь корнеплоды являются живыми организмами. Характеристикой прорастания является индекс отношения ростков к массе всего плода. В условиях повышенной температуры и большой влажности свекла начинает прорастать уже на пятые сутки хранения. При этом свекла, которая находится в верхней части кагата, прорастает наиболее интенсивно. Это крайне негативное явление, которое приводит к понижению эффективности сахарного производства. Чтобы минимизировать потери от прорастания, при уборке урожая обрезаются верхушки плодов, а сам урожай в кагатах обрабатывается специальным раствором.

Важно складировать плоды в кагаты аккуратно, стараясь их не повредить. Ведь поврежденные участки плода являются слабым местом, которое поражается прежде всего, а затем уж и здоровые ткани.

На развитие бактерий существенное влияние оказывает температура и уровень влажности. Если поддерживать рекомендованный состав воздуха и температуру 1-2 °C, то процессы гниения замедляются (порой и не развиваются).

Свекла, которая поступает на хранение, чрезвычайно загрязнена (земля, трава). Грязь ухудшает циркуляцию воздуха в кагате, провоцирует процессы гниения.

Урожайность свеклы

Одной из важнейших задач является повышение урожайности сахарной свеклы. Она зависит от множества факторов. Производство сахара напрямую зависит от объемов сбора, а также от технологического качества сырья.

В первую очередь технологические качества возделываемой свеклы зависят от используемых семян. Современные технологии позволяют контролировать биологические и другие характеристики. Контроль качества семян позволяет значительно увеличить урожайность с гектара посевных площадей.

Также немаловажен способ возделывания свеклы. Существенное повышение урожайности наблюдается при так называемом гребневом способе возделывания (рост урожайности составляет от 15 до 45 % в зависимости от климатических особенностей региона). Суть метода состоит в следующем. Осенью специальные машины насыпают гребни, благодаря чему земля активно впитывает и накапливает влагу. Поэтому весной земля достаточно быстро созревает, создавая благоприятные условия для посева, роста и развития плодов. Кроме того, свеклу гораздо легче собирать: плотность почвы гребней сравнительно невелика.

Любопытно, что данная технология была предложена советским ученым Глуховским в далекие 20-е годы прошлого столетия. И сравнительно недавно метод был внедрен в передовых странах.

Несмотря на большую результативность, данная технология не нашла широкого применения. Причиной тому отсутствие и дороговизна специального оборудования. Производство сахара из свеклы поэтому имеет перспективы развития и выхода на новый технологический уровень.

Уборка свеклы должна быть проведена до наступления заморозков. Поставки на предприятия выкапываемой свеклы могут осуществляться по поточному принципу либо поточно-перевалочным способом. Для того чтобы снизить потери сахарозы при длительном хранении на перевалочных базах, плоды накрываются соломой.

Техпроцесс производства

Среднестатистический завод по производству сахара в России способен перерабатывать несколько тысяч тонн сырья (сахарной свеклы). Впечатляет, не так ли?

В основе производства лежат сложные химические процессы и реакции. Суть сводится к следующему. Для получения кристаллов сахара нужно выделить (экстагировать) сахарозу из сырья. Затем отделяют сахар от ненужных веществ и получают продукт, готовый к употреблению (кристаллы белого цвета).

Технология производства сахара состоит из следующих операций:

очистка от грязи (мытье);
получение стружки (шинкование, измельчение);
извлечение сахарозы;
фильтрация сока;
сгущение (выпаривание влаги);
уваривание массы (сиропа);
отделение патоки от сахара;
просушивание сахара.

Мойка сахарной свеклы

При поступлении сырья на завод по производству сахара оно попадает в своеобразный бункер. Он может располагаться как под землей, так и снаружи. Мощной направленной струей воды сахарная свекла вымывается из бункера. Корнеплоды попадают на транспортер, при движении которого происходит предварительная очистка сырья от всевозможного мусора (солома, трава и т.д.).

Измельчение корнеплодов

Производство сахара из свеклы невозможно без ее измельчения. В дело вступают так называемые свеклорезки. На выходе получаются тонкие полосы из сахарной свеклы. В технологии производства сахара способ нарезания кусков имеет очень важное значение: чем больше площадь поверхности, тем эффективнее отделяется сахароза.

Извлечение сахарозы

По транспортеру стружка свеклы подается в аппараты диффузии со шнеком. Сахар отделяется от стружки теплой водой. Стружка подается по шнеку, а навстречу ей течет теплая вода, которая и извлекает сахар. Помимо собственно сахара, вода также увлекает за собой и другие растворимые вещества. Процесс достаточно эффективен: на выходе жом (так называется стружка свеклы) содержит лишь 0,2-0,24 % сахара по массовой доле. Вода, насыщаясь сахарами и другими органическими веществами, становится мутной и сильно пенится. Эту жидкость еще называют диффузионным соком. Наиболее полная переработка возможна лишь при нагреве сырья до 60 градусов. При данной температуре белки сворачиваются и не выделяются из свеклы. Производство сахара на этом не заканчивается.

Очистка диффузионного сока

Из жидкости необходимо убрать мельчайшие взвешенные частицы свеклы и растворенные органические вещества. Технологически можно удалить до 40 % побочных веществ. Все, что остается, накапливается в мелассе и удаляется лишь на конечном этапе производства.

Сок нагревается до 90 °C. Затем обрабатывается известкой. В результате белки и другие вещества, которые находятся в соке, выпадают в осадок. Данная операция производится на специальном оборудовании в течение 8-10 минут.

Теперь необходимо устранить известь. Данный процесс носит название сатурации. Суть его заключается в следующем: сок насыщается диоксидом углерода, который вступает в химическую реакцию с известью, образуя углекислый кальций, который и выпадает в осадок, поглощая при этом различные загрязнители. Прозрачность сока возрастает, он становится более светлым.

Сок фильтруется, подогревается до температуры 100 °C и подвергается сатурации повторно. На данном этапе проводится более глубокая очистка от примесей, после чего сок снова отправляется на фильтрацию.

Сок необходимо обесцветить и разжижить (сделать не таким вязким). С этой целью через него пропускают сернистый газ. В соке образуется сернистая кислота - очень сильный восстановитель. Реакция с водой приводит к образованию определенного количества серной кислоты с выделением водорода, который, в свою очередь, осветляет сок.

После грубой и чистой сатурации на выходе получается 91-93 % от первоначального объема качественного, отбеленного сока. Процентное содержание сахарозы в полученном объеме сока составляет 13-14 %.

Выпаривание влаги

Производится в два этапа с использованием специального оборудования. Для производства сахара на первом этапе важно получить густой сироп с содержанием сухих веществ 65-70 %. Полученный сироп проходит дополнительную очистку и вновь подвергается процедуре выпаривания, на этот раз в специальных вакуумных аппаратах. Необходимо получить вязкое густое вещество с содержанием сахарозы 92-93 %.

Если продолжить выпаривание воды, то раствор становится перенасыщенным, возникают центры кристаллизации и растут кристаллы сахара. Полученная масса называется утфелем.

Температура кипения полученной массы - 120 °C в нормальных условиях. Но дальнейшее уваривание проводится в вакууме (чтобы предотвратить карамелизацию). В условиях, близких к вакууму, температура кипения значительно ниже - 80 °C. Данную массу на этапе выпаривания в вакуумном аппарате «легируют» сахарной пудрой. Что стимулирует рост кристаллов.

Отделение сахара от патоки

Сахарная масса поступает на центрифуги. Там кристаллы отделяются от патоки. Жидкость, которая получается после отделения кристаллов сахара, - зеленая патока.

На сетке барабана центрифуги задерживаются которые подвергаются обработке горячей водой и пропариваются с целью отбеливания. При этом образуется так называемая белая патока. Это раствор сахара и остатков зеленой патоки в воде. Белая патока проходит вторичную обработку в вакуумных аппаратах (чтобы минимизировать потери, повысить эффективность производства).

Зеленая патока поступает на уваривание уже в другой аппарат. В результате получают так называемый второй утфель, из которого уже получают желтый сахар. Он растворяется в соке после первой очистки.

Просушивание сахара

Цикл производства сахара еще не завершен. Содержимое центрифуги извлекается и отправляется на просушку. После центрифуги влажность сахара составляет приблизительно 0,5 %, а температура 70 °C. В сушильном аппарате барабанного типа происходит просушивание продукта до влажности 0,1 % (во многом это обеспечивается остаточной температурой после центрифуг).

Отходы

Основные отходы производства сахара из сахарной свеклы - жом (так называется стружка корнеплода), кормовая патока, фильтр-прессная грязь.

Жом составляет до 90 % по массе от необработанного сырья. Служит хорошим кормом для домашнего скота. Перевозить жом на дальние расстояния нерентабельно (из-за повышенной влажности он очень тяжелый). Поэтому закупается и используется фермерскими хозяйствами, расположенными вблизи предприятий по производству сахара. Для предотвращения порчи жома он перерабатывается на силос.

На некоторых производствах сахара из сахарной свеклы стружка прессуется (при этом устраняется до 50 % влаги), а затем сушится в специальных камерах. В результате такой обработки масса жома, готового к употреблению по назначению и транспортировке на дальние расстояния, составляет не более 10 % от его первоначальной массы.

Меласса - кормовая патока - получается после обработки второго утфеля. Ее объем составляет 3-5 % от массы исходного сырья. На 50 % она состоит из сахара. Кормовая патока является важным компонентом в производстве этилового спирта, а также в производстве животных кормов. Кроме того, используется в дрожжевом производстве, при изготовлении лимонной кислоты и даже лекарственных средств.

Объем фильтр-прессной грязи достигает 5-6 % от массы не переработанного сырья. Используется в качестве удобрений для почв сельскохозяйственных угодий.

Производство рафинада

Производство сахара-рафинада находится, как правило, на самих сахарных заводах. В составе таких заводов имеются специальные цеха. Но производить рафинад могут и сторонние организации, закупающие сахар-песок на заводах. По способу получения рафинад может быть литым и прессованным.

Последовательность технологических операций при производстве рафинада следующая.

Сахар растворяют в воде. Густой сироп подвергается обработке с целью удаления различных окрашивающих веществ. После очистки сироп варится в вакуумной камере, при этом получают первый рафинадный утфель. С целью устранения желтизны в вакуумную камеру добавляется ультрамарин (0,0008 % от массы сиропа, не более). Сам процесс уваривания аналогичен процессу уваривания при получении сахара.

Рафинадный утфель нужно пробелить. Образуется густая масса (кашица с влажностью 3 %, не более), которая прессуется. В итоге получается рафинад, принимающий форму пресса. Чтобы получить рафинад в форме голов, утфель заливается в соответствующие формы. В нижней части формы имеется специальное отверстие, через которое вытекают остатки раствора. Мокрый рафинад сушится горячим воздухом, пока показатель влаги не уменьшится до значения 0,3-0,4 %. Далее остается лишь подождать, пока куски сахара остынут, разрезать (при необходимости) и упаковать.

Другое