Сущность технологического процесса производства сахара
В России основным сахарсодержащим сырьем является сахарная свекла, поэтому ниже описано свеклосахарное производство и его микробиология.
В мировом производстве сахара очень большую роль как сырье играет сахарный тростник. Принципиально технологическая схема тростниковосахарного производства не отличается от производства свеклосахарного.
Технологический процесс извлечения сахара из свеклы и превращения его в кристаллический продукт - сахарный песок, прессованный сахар-рафинад представляет собой многостадийный и сложный физико-химический процесс.
Сахарную свеклу, очищенную от посторонних примесей и вымытую, взвешивают и измельчают в тонкую стружку. Из стружки извлекают сахар горячей водой - диффузией. Диффузионный сок, содержащий, кроме Сахаров, еще и другие растворимые вещества свеклы (несахара), очищают от примесей известью, углекислым газом и фильтрацией через фильтрпрессы или вакуум-фильтры. После этого сок выпаривают и обесцвечивают путем обработки его сернистым газом (SO2), затем снова фильтруют и уваривают под вакуумом. Получается утфель первой кристаллизации - первый продукт, это перенасыщенный раствор, содержащий большое количество кристаллов сахарозы. Для отделения этих кристаллов утфель первой кристаллизации поступает в мешалку утфеле-распределителя, затем на центрифуги, где происходит также и отбеливание сахара. Полученный сахар высушивают в барабанных сушилках, упаковывают и направляют на склад готовой продукции.
Маточный раствор, из которого отделены кристаллы сахара, - зеленую патоку снова направляют для уваривания и получают утфель второй кристаллизации. Этот утфель также направляют в приемник для размешивания, а затем на центрифуги. В результате получают желтый сахар и кормовую патоку - мелассу, из которой обычными способами сахар уже не извлекается. Желтый сахар идет на повторную обработку, а патока поступает в специальный резервуар (она является отходом производства). После откачки зеленой патоки в результате промывки сахара водой (пробелки) получают белую патоку, которую направляют для уваривания в утфель первого продукта.
Кроме двухпродуктовой схемы, на некоторых заводах применяют трехпродуктовую схему, по которой получают еще и утфель третьего продукта. Последняя схема более сложная, но при работе по этой схеме продукт получается более высокого качества и в кормовой патоке остается меньше сахара, т. е. снижаются потери его. Ниже изображена принципиальная схема последовательных технологических операций процесса извлечения сахара из свеклы (двухпродуктовая схема). Каждая операция описана кратко, чтобы показать влияние микроорганизмов на ход технологического процесса и методы борьбы с посторонней микрофлорой.
Свеклу доставляют на завод железнодорожным или автотранспортом. Разгружают ее при помощи специальных механизмов в заводские хранилища - бурачные. В этих хранилищах свекла находится не более суток. Из заводских хранилищ свеклу гидравлическим транспортером, шнеками, подъемными колесами и другими механизмами подают в моечное отделение. Посторонние примеси отделяют от свеклы при помощи камнеловушек, песколовушек и соломоловушек. Затем свеклу направляют на мойку для очистки от прилипшей к корням земли. На современных сахарных заводах эту операцию осуществляют машинами-свекломойками различных систем. После мойки свеклу подают на весы обычно автоматические типа «Хронос» со счетчиками. С весов сырье поступает на свеклорезки. Измельчение свеклы, превращение ее в тонкую равномерную стружку необходимо для более полного и быстрого извлечения сахара при обработке ее водой - диффузии. Толщина стружки от 0,5 до 1 мм; форма стружки желобчатая, иногда пластинчатая.
Диффузия. При этой технологической операции сахара, содержащиеся в клетках ткани свеклы, переходят в воду. После свертывания белков протоплазмы при нагревании стружки до 60 СС и выше они вместе с другими веществами проникают через пористые и полупроницаемые клеточные оболочки.
Установлено, что сахароза извлекается из свеклы на 98%, т. е. почти полностью. Вместе с сахарозой извлекаются и другие растворимые в воде вещества, такие как корни свеклы «несахара» зольные вещества, белки, коллоиды и т. д.
Диффузию осуществляют в специальных аппаратах - диффузорах периодического или непрерывного действия. В настоящее время непрерывные методы диффузии вытесняют периодические. Для диффузии используется барометрическая вода, получаемая путем конденсации водяных паров, отходящих при выпаривании. Температура в процессе диффузии находится в пределах от 50 до 81 °С.
Стружка, из которой извлечен весь сахар, называется жомом. Жом, извлеченный из диффузоров, содержит 6% сухих веществ, в которых имеются и питательные вещества: сахар, белки, пектин и др. Жом хранят в ямах, где происходит закисание его под действием молочнокислых, масляно-кислых бактерий и других микроорганизмов. Закисший жом используют на корм скоту.
Очистка сока. В концентрированном диффузионном соке содержится около 16-17% сухих веществ, но из них на долю сахарозы приходится только 14-15%, остальные 1-2% составляют несахара. В сок переходят некоторые коллоидные вещества, белки, пектиновые и красящие вещества, а также некоторое количество аминокислот, амидов, солей фосфорной кислоты, калия, кальция, магния и др.
Чтобы получить чистый, белый сахар и уменьшить потери его в кормовой патоке, диффузионный сок очищают, т. е. удаляют из него возможно большее количество коллоидов, переводят в осадок соли и адсорбируют поверхностно-активные вещества.
Сок для очистки обрабатывают известковым молоком - дефекация, а затем насыщают углекислым газом - сатурация. Начинают внедряться в производство и более совершенные методы очистки - фильтрация через ионообменные смолы.
Выпаривание. Очищенный сок подвергают сгущению до консистенции сиропа, чтобы при последующем уваривании легче выделить из него кристаллический сахар. При выпаривании химический состав сока изменяется: происходит, частичная, карамелизация сахара, выделение аммиака и углекислоты, а также осаждение некоторых солей и снижение щелочности. Затем сироп обрабатывают сернистым газом и фильтруют на механических фильтрах.
Уваривание сиропа и кристаллизация первого продукта. Очищенный сироп поступает в вакуум-аппараты, где происходит дальнейшее удаление из него воды - уваривание, но в этой стадии процесс протекает под вакуумом при температуре около 75 °С. Через 2,5-3 ч получается продукт, который называется утфелем первой кристаллизации. В утфеле содержится кристаллического сахара от 55 до 65% и около 7,5% воды. Из вакуум-аппарата утфель поступает в мешалку, а оттуда он также самотеком - в утфелераспределитель и далее на центрифуги, где под действием центробежной силы кристаллы сахара отделяются от маточного раствора, который удаляется через ситчатый барабан центрифуги.
Кристаллический сахар, оставшийся в центрифуге, отбеливают - промывают водой для удаления остатков маточного раствора и затем пропаривают паром, в результате получается белый сахар. Сахаристый раствор, полученный при этой операции, называется белой патокой, ее собирают отдельно и возвращают в аппарат, где уваривают утфель первой кристаллизации.
Белый сахар, содержащий около 0,5% веды, выгружают из центрифуг и транспортируют на сушку во вращающиеся сушильные барабаны. Далее сахар поступает в закрома, оттуда в упаковку и на склад.
Для извлечения сахара из зеленой патоки ее направляют на повторное уваривание для получения второго продукта. Зеленую патоку уваривают в специальном вакуум-аппарате для второго продукта. В результате получается утфель второго продукта - смесь кристаллов сахара с маточным раствором, содержащая 94-95% сухих веществ. После уваривания второй утфель спускают в мешалку-кристаллизатор, где при перемешивании происходит дополнительная кристаллизация при постепенном снижении температуры от 80°С в начале, до 40 °С в конце. Процесс кристаллизации продолжается 24 ч. Затем в той же мешалке утфель подогревают до 46-48°С и передают на центрифуги, где отделяют кристаллический сахар от маточного раствора, который является отходом называемым мелассой (кормовая или черная патока).
Мелассу спускают в специальные резервуары - мелассохранилища. Полученный кристаллический сахар называется желтый сахар (по цвету). Его растворяют в соке второй сатурации (клеруют) и направляют в сульфитатор для осветления, а оттуда на уваривание первого продукта.
При работе по трехпродуктовой схеме получают еще утфель третьей кристаллизации и только после отделения кристаллов желтого сахара третьей кристаллизации получают кормовую патоку - мелассу, но в меньшем количестве.
В мелассе содержатся все несахара сока, около 50% некристаллизующейся сахарозы, небольшое количество инвертного сахара и иногда раффиноза. Меласса является очень ценным продуктом, используемым как сырье в различных отраслях бродильной промышленности: дрожжевой, спиртовой, при производстве глицерина, ацетона, бутанола, лимонной кислоты, антибиотиков, а также на корм скоту. Кроме того, из мелассы получают глютаминовую кислоту, поташ и др.
Невозможность извлечения из мелассы всего сахара в кристаллическом виде объясняется наличием в ней несахаров, которые, как показали исследования, увеличивают растворимость сахара. Работники сахарной промышленности стремятся уменьшить до минимума потерн сахара в мелассе. Разрабатывают и внедряют очистку соков ионообменными смолами или применяют извлечение сахара из патоки химическими методами, например методом сепарации. Этот метод основан на способности сахарозы, образовывать с окислами щелочноземельных металлов нерастворимые осадки, из которых она может быть выкристаллизована. Известны так называемые - баритовая, стронциевая и известковая сепарации. Наиболее распространена и применяется в производственных условиях известковая сепарация.
От: PoljakovA,
Скрыть комментарии (0)
| UP |
Похожие темы:
- Сущность технологического процесса производства спирта
- Микробиологический и санитарный контроль производства сахара и методы борьбы с инфекцией на заводе
- Микроорганизмы - вредители производства сахара и пути их проникновения
- Мыло производства «Чистая линия» на растительной основе, отзывы
- Технология производства йогурта
