Технология производства сахара песка. Виды сахарной продукции. Технология и оборудование на сахарозаводе

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.

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.

Является весьма прибыльным бизнесом. Сырьё для сахарного производства может быть из сахарного тростника, пальмового сока, крахмалистого риса, проса или свеклы. А как делают сахар из свеклы?

Изготовление сахара-песка является технологическим процессом, состоящим из нескольких ступеней:

• сбор и транспортировка свеклы на производство;
• очищение сырья от грязи и металлических предметов;
• изготовление стружки из свеклы;
• получение и очистка диффузионного сока;
• выпаривание сока до состояния сиропа;
• переработка сиропа в кристаллическую массу – утфель І;
• получение кристаллического сахара и патоки из утфеля І;
• выпаривание патоки в утфель ІІ, его разделение на мелассу и жёлтый сахар;
• очистка жёлтого сахара;
• фасовка сахарного песка.

Оборудование для сахарного производства

Производство сахара из сахарной свеклы включает в себя различные операции, напоминающие технологический процесс на обогатительной фабрике.

Оборудование для сахарной промышленности на подготовительном этапе включает в себя:

• свеклоподъёмники;
• гидротранспортёр;
• ловушки для ботвы, песка и камней;
• водоотделители;
• моечные машины для корнеплодов.

Оборудование для производства сахара основных технологических операций многочисленно:

• магнитные сепараторы для улавливания случайно попавших металлических предметов;
• конвейера с весами;
• бункера с системами желобов;
• свеклорезки центробежные, дисковые или барабанные;
• шнековый диффузионный аппарат;
• пресс;
• сушилки для жома;
• дефекатор с мешалкой;
• механический фильтр с подогревом;
• сатуратор;
• сульфитатор;
• вакуум-фильтр;
• центрифуга;
• выпаривающий аппарат с концентратором.

Для финишных операций сахарного производства нужны такие аппараты:

• вибрационный конвейер;
• сито с вибратором;
• сушилка с охладителем.

Подготовительный этап производства

Собранная свекла направляется на кагатные поля – промежуточные площадки для хранения свеклы, откуда она гидротранспортом направляется на перерабатывающий завод. Оборудование стоит под уклоном до самого завода, с установленными на нём ловушками для крупного мусора, в том числе ботвы, песка и камней. А также устанавливаются магнитные отделители, чтобы металлические предметы не попали в технологический процесс.

На заводе происходит финишная мойка сырья с последующей обработкой раствором хлорной извести – 150 гр. на 1 т свеклы. Вода используется холодная (до 18°С), чтобы не допустить потери сахарозы из плодов. Корнеплоды ленточным конвейером, на которых они обдуваются воздухом для удаления влаги, взвешивают и направляют в сборные бункера.

Сахарный комбинат

Из бункеров свекла системой желобов направляется на свеклорезки для получения стружки длиной 5–6 мм и толщиной около 1 мм. Тоньше 0,5 мм и короче 5 мм является браком, которого в стружке должно быть не более 3%.

Стружку из свеклы после взвешивания направляют в шнековую диффузионную установку для обессахаривания горячей водой. В результате получается жом и диффузионный сок, содержащий около 15% сахара, 2% «несахаров» и до 3 гр./л мезги. Сок фильтруют от мезги и с помощью извести очищают от осадка (солей кислот, белков и пектина). Этот процесс проходит в два этапа – преддефекация (длится до 5 мин.) и дефекация (10 мин.).

Чтобы дефекованный сок очистить от извести, он направляется на первую сатурацию. В сатураторе его обрабатывают углекислым газом. Известь переходит в углекислый кальций и осаждается вместе с несахарами. Сатурированный сок освобождают от осадка с помощью механических фильтров. Так как цвет диффузионного сока всё ещё тёмный, то его направляют на сульфитацию – обработку сернистым газом.

Осветлённый диффузионный сок выпаривается до состояния сиропа с влажностью 35%. Свекловичный сироп снова подвергают сульфитации до уровня рН 8,2 и содержанием сухого более 90%, фильтруют и направляют на вакуум-фильтры.

Из свекловичного сиропа получают утфель первой кристаллизации. Утфель І после мешалки подвергается центрифугированию с разделением на кристаллический сахар и так называемую зелёную патоку. Сахар промывают и подвергают обработке паром, получая сахарный песок с чистотой 99,75%.

Патоку возвращают на фильтрацию при высокой температуре с получением из утфеля второй кристаллизации жёлтого сахара и мелассы. Жёлтый сахар можно использовать в пищевой промышленности или обработать паром для получения белого сахарного песка.

При пропаривании образуется белая патока или второй оттек, который возвращают в технологическую цепочку в момент уваривания утфеля первой кристаллизации. Сахарный песок обдают разогретым воздухом для просушки до влажности 0,14%, фасуют и отправляют на склад. Мелассу используют как кормовую патоку.

Безотходное производство

Технология производства сахара из сахарной свеклы позволяет использовать продукты операций с низким содержанием сахаридов. Меласса является хорошей кормовой добавкой, из неё может быть сделано множество продуктов:

• спирт;
• лимонная кислота;
• дрожжи.

Жом от свекловичной стружки также широко используется для животных в качестве корма. Содержание сухих веществ в нём до 6%.

Чтобы улучшить возможность транспортировки и повысить кормовую ценность, жом подсушивают до 80% влажности. Если планируют его долго хранить, то сушат с помощью топочных газов до содержания воды 10%.

Изготовление рафинада

Для изготовления сахара-рафинада используют сахарный песок с содержанием сухих веществ от 99,85%, примесями несахаров не более 0,25% и цветностью 1,8. Из сахарного песка в автоклаве изготавливают сироп с содержанием сахара 73%. Сироп проходит фильтрацию и очистку от красителей с повторением этапов.

Для адсорбции применяют активированный уголь АГС-4 или порошковый уголь. Потом сладкий раствор направляют на сгущение в вакуумных установках, кристаллизуют в центрифугах.

Полученные кристаллы обрабатывают клерсом и ультрамарином и отправляют на карусельные прессы. В результате получаются брикеты, которые подвергаются сушке и разрезают на части.

Видео: Производство сахара из сахарной свёклы

Сахар – пищевой продукт, получаемый главным образом из сахарной свеклы и сахарного тростника. Выпускается в виде сахара-песка и сахара-рафинада. Калорийность 100 г сахара – около 400 ккал. Важнейшим показателем качества сахара является его цветность, которая в единицах Штаммера не должна превышать 1.0.

Независимо от сырья ощущение сладости сахара определяется исключительно величиной поверхности кристаллов и, следовательно, быстротой таяния во рту. Медленнотающие крупные кристаллы кажутся недостаточно сладкими, тогда как мелкие и особенно сахарная пудра имеют приторно сладкий вкус.

Сахарная свекла – двухлетнее растение из семейства маревых. В первый год ее развития из первоначально высеянных семян образуются сочные богатые сахаром корнеплоды с широко разросшимся хвостовиком, боковыми корешками и мощной прикорневой розеткой листьев – ботвой, но без цветков и семян. Именно эти корни после обрезки ботвы (вместе с верхней частью корневой головки), а также удаления хвостовика и части корешков и служат сырьем для свеклосахарного производства. Средняя урожайность корнеплодов 25…40 т/га, на поливных землях Украины – свыше 60 т/га.

Образование сахара в свекле происходит путем первоначального синтеза под действием солнечного света простейших углеводов (глюкозы и фруктозы) из углекислого газа и воды в содержащих хлорофилл листьях растений.

Массовую копку корнеплодов проводят со второй половины сентября. Доставленная транспортными средствами свекла до переработки хранится в кагатах (буртах). Для предупреждения гнилостных процессов свекла в кагатах опрыскивается известковым молоком, а в жаркую погоду орошается водой.

Корнеплоды в кагатах продолжают жить, потребляя из воздуха кислород и выделяя углекислый газ, а также пары воды.

Тростниковый сахар -сырец, вырабатываемый в Индии, Бразилии и на Кубе, является продуктом переработки сока, отжимаемого из стеблей сахарного тростника. Содержание сахарозы в соке – 97…98%, а в стеблях тростника – 12…15%, урожай 40…60 т/га.

Отжатый тростниковый сок подвергается химической очистке небольшим количеством извести, фосфорной кислоты и сернистым газом. В отфильтрованном виде поступает на выпарную установку. После сгущения сироп из выпарки уваривают до выделения кристаллов сахара, которые и отделяют на центрифугах в виде сахара-сырца.

Заводы, на которых вырабатывается сахар, представляют собой крупные, оснащенные высокопроизводительной техникой производства. Мощность отдельных свеклосахарных заводов по переработке свеклы достигает 6…9 тыс. т в сутки, а в среднем – 2,5 тыс. т в сутки. Свеклосахарное производство – массовое, поточное. В нем в едином производственном потоке осуществляются основные технологические процессы и промежуточные операции по переработке свеклы с получением одного вида массовой товарной продукции – белого сахара-песка. Побочными видами товарной продукции являются жом и патока-меласса.

Чтобы предохранить сахарозу от разложения, все технологические процессы ведутся при температуре, не превышающей 90…100°С (только в первых корпусах выпарки до 120…125°С), и в щелочной среде (за исключением слабокислой реакции диффузного сока).

Длительность производственного цикла от поступления свеклы до получения белого сахара-сырца не более 12…16 часов, а с учетом переработки всех паток и желтых сахаров в продуктовом отделении – 36…42 часа.

Важнейшими стадиями технологии производства сахара из свеклы являются следующие:

• приемка, хранение и подача свеклы на завод;
• очистка корней свеклы от земли и посторонних примесей;
• измельчение (резание) свеклы в стружку и получение из нее сока диффузным способом; очистка сока; выпаривание воды из сока с получением сиропа; уваривание сиропа в кристаллическую массу – утфель I и последующее разделение этой массы путем центрифугирования на белый кристаллический сахар и патоку; уваривание патоки в утфель II, дополнительная кристаллизация его и центрифугирование с получением желтого сахара и конечной патоки-мелассы – отхода производства при работе по схеме с двумя утфелями.

В случае работы по схеме с тремя утфелями патока от утфеля II не является конечной. Она еще раз уваривается на утфель III, из которого после кристаллизации и центрифугирования получается еще один желтый сахар и уже как отход производства – меласса.

Очистка (аффинация) последнего желтого сахара, растворение желтых сахаров в соке (клерование) с возвращением получаемого при этом раствора – клеровки по очистке сиропа.

Кроме этих технологических операций осуществляются вспомогательные процессы: получение необходимых для очистки сока извести и сатурационного (углекислого) газа путем сжигания серы сульфитационного (сернистого) газа для очистки сока и сиропа.

На некоторых заводах осуществляются дополнительные технологические операции, являющиеся как бы продолжением основных процессов производства – сушка свекловичного жома и производство на его основе комбикормов (обогащение жома добавками), получение из мелассы микробиологическим путем лимонной кислоты.

Все технологические операции осуществляются в трех основных отделениях завода: свеклоперерабатывающем, включающем подачу свеклы на завод; сокоочистительном, включающем выпарку и получение извести, сатурационного и сульфатационного газов;продуктовом – варочно-кристаллизационном и пробелочном.

Извлечение сахара из свекловичной стружки

Извлечение сахара из свекловичной стружки производят выщелачиванием теплой водой и диффузионным соком и основано на явлениях диффузии и осмоса через проницаемые стенки клеток сахарной свеклы.

Выщелачивание происходит в диффузионных батареях, состоящих из 12 – 16 диффузоров. Диффузоры, представляющие собой металлические цилиндры емкостью 5-10 м 3 , снабжены устройствами для загрузки стружки и выгрузки жома. Содержимое диффузоров подогревают циркулирующим по трубам внутри диффузора паром. Температура в диффузоре достигает 60 °С и более. При такой температуре свертывается протоплазма клеток, что облегчает выщелачивание из них сахара.

Выщелачивание сахара в диффузионной батарее осуществляется постепенно. Диффузионный сок, переходя от одного диффузора к другому, постепенно насыщается сахаром, пока содержание сахара в соке не приблизится максимально к сахаристости свеклы.

Первый диффузор батареи загружают стружкой и заливают теплой водой, заполняющей в диффузоре все пространство между стружкой.

Если сахаристость свежезагруженной свекловичной стружки составляет 18% (она может быть и немного больше и меньше), то после выщелачивання водой части сахара и достижения диффузионного равновесия сахар в стружке и воде распределяется поровну и сахаристость стружки и полученного сока становится одинаковой: она составляет 9% (18:2).

Полученный в первом диффузоре сок переводят во второй, загруженный свежей стружкой. По достижении диффузионного равновесия сахар в стружке и соке во втором диффузоре распределяется поровну, и сахаристость сока составляет 13,5% ((18+9)/2).

Из второго диффузора сок переводят в третий, также заполненный свежей стружкой. Сахаристость сока в нем достигает 15,75% ((18+13,5)/2) и т.д. В последнем диффузоре сахаристость сока мало отличается от сахаристости свежей свекловичной стружки.

Так как в стружке в первом диффузоре остается еще 9% сахара (в сок переходит только 9 из 18%, содержащихся в свежей стружке), для извлечения сахара его вторично заливают чистой водой.

По установлению диффузионного равновесия в первом диффузоре вновь получается сок, хотя уже с меньшей сахаристостью: (9:2=4,5%). Этот сок затем переводят во второй диффузор, где сахаристость стружки составляет 13,5%. Диффузионный сок здесь получается с сахаристостью 9% ((13, 5+4,5)/2). Переводя этот сок в третий диффузор, где сахаристость стружки составляет 15,75%, получают сок с содержанием сахара 12,37% и т.д.

Таким образом, когда установлена работа диффузионной батареи, на свежую, свекловичную стружку подают, наиболее концентрированный сок, а на более или менее обессахаренную стружку подают либо сок слабой концентрации, либо чистую воду.

Этим способом удается максимально извлекать сахар из свекловичной стружки и получать диффузионный сок высокой концентрации. Потери сахара в жоме при этом составляют всего 0,2 – 0,25%.

Перемещение сока от одного диффузора к другому осуществляется благодаря небольшому давлению, создаваемому при накачивании воды в первый диффузор.

В последнее время на сахарных заводах получают применение диффузионные аппараты непрерывного действия, заменяющие диффузионные батареи, загружаемые и разгружаемые периодически.

С одной стороны в действующий диффузионный аппарат непрерывно подают свекловичную стружку, которая движется навстречу поступающей с противоположной стороны воде. Непрерывно омывающая стружку вода выщелачивает из нее сахар и постепенно превращается в обогащенный сахаром диффузионный сок, который выводят из диффузионного аппарата. Так же непрерывно из аппарата выводят обессахаренную стружку – жом.

Очистка диффузионного сока

Кроме сахара, в диффузионном соке содержатся (примерно 2%) и другие вещества, называемые несахарами (соли фосфорной и других кислот, белки), а также мелкие взвешенные частицы, придающие соку темный цвет.

Очистку диффузионного сока от взвешенных частиц и значительной части несахаров производят при помощи извести, а для последующего удаления из сока извести применяют углекислоту. Известь и углекислый газ получают на сахарных заводах обжигом известняка (СаСО 3 =СаО+СО 2); его расход составляет 5-6% от веса перерабатываемой свеклы.

Обработку диффузионного сока известью (в виде известкового молока) производят в цилиндрических котлах с мешалками – дефекаторах. Под действием извести несахара коагулируют и осаждаются или разлагаются, образуя кальциевые соли, остающиеся в растворе.

Обработанный известью (дефекованный) сок поступает в сатуратор, где его обрабатывают углекислым газом. Под действием углекислого газа известь превращается в углекислый кальций СаСО 3 , который, выпадая в осадок, увлекает с собой и несахара.

Обработанный углекислым газом (сатурированный) сок фильтруют на механических фильтрах. При этом от сока отделяется фильтрпрессовая грязь, содержащая углекислый кальций, несахара и незначительное количество сахара (до 1% от веса грязи).

Очищенный диффузионный сок сохраняет темный цвет, устраняемый при последующей обработке сока сернистым газом (его получают сжиганием серы). Процесс обработки сока сернистым газом называют сульфитацией.

Выпаривание сока, уваривание сиропа и получение сахара

Очищенный сок поступает на выпарную установку, где из него удаляют большую часть воды. Сок приобретает концентрацию сиропа (65% сухих веществ, в том числе 60% сахара и 5% несахаров, остающихся в диффузионном соке после его очистки).

Полученный сироп опять отбеливают сернистым газом и фильтруют, после чего уваривают в вакуум-аппаратах. Уваривание сиропа продолжается 2,5 – 3 часа при температуре около 75 °С (под вакуумом). В процессе уваривания происходит кристаллизация сахара. При этом получается продукт, содержащий 55 – 60% кристаллов сахара и называемый утфелем первой кристаллизации. Концентрация сухих веществ в утфеле достигает 92,5% (из них примерно 85% сахара).

Из вакуум-аппаратов утфель спускают в мешалку, а затем направляют в центрифуги, где производится отделение маточного раствора от кристаллов сахара. Отделенный маточный раствор называют зеленой патокой. В ней содержится еще значительное количество сахара, а также несахара.

После удаления зеленой патоки, оставшийся в центрифуге сахар промывают водой и пропаривают паром. В результате сахар становится белым. При промывке кристаллов сахара в центрифуге образуется жидкость, содержащая растворенный сахар – белая патока. Ее возвращают в вакуум-аппараты для дополнительного уваривания на утфель первой кристаллизации, дающий белый сахар.

Сахар же из центрифуг направляют в сушильный барабан. Высушенный сахар является уже вполне готовым продуктом – сахарным песком, содержащим до 99,75% чистого сахара, считая на сухое вещество.

Зеленую патоку тоже направляют в вакуум-аппараты для ува-рнвания на утфель второй кристаллизации. При этом получают желтый сахар, идущий главным образом в кондитерскую промышленность. Специальной обработкой желтый сахар можно превратить и в обыкновенный, белый.

После выделения из утфеля второй кристаллизации желтого сахара получают кормовую патоку, или мелассу, являющуюся отходом производства. Выход кормовой патоки составляет около 5% от веса переработанной свеклы.

С учетом потерь сахара в процессе производства (больше всего его теряется в кормовой патоке – 9 – 14% содержащегося в свекле сахара) выход его из свеклы практически составляет 12 – 13%. При этом расход свеклы на 1 т сахара превышает 7 – 8 т.

В процессе сахароварения расходуется много пара и горячей воды, обычно получаемых в заводской котельной установке. Общий расход условного топлива на свеклосахарных заводах (включая и расход на обжиг известняка) составляет 11 – 12% от веса перерабатываемой свеклы.

Свеклосахарное производство характеризуется большим расходом воды на технологические процессы. Он в 20 раз превышает вес перерабатываемой свеклы. С учетом использования оборотной воды, расход свежей воды тоже весьма значителен и достигает 8 т на 1 т свеклы.

Использование отходов.

Наиболее ценным отходом свеклосахарного производства является кормовая патока, почти наполовину состоящая из сахара и содержащая также другие питательные вещества. Вследствие этого патоку используют в качестве концентрированного корма для скота (непосредственным скармливанием или в составе комбикормов). Кроме того, кормовую патоку перерабатывают на спирт, дрожжи, лимонную и молочную кислоту и другие продукты.

Особой переработкой из кормовой патоки можно извлечь содержащийся в ней сахар и тем самым повысить общий его выход из свеклы и снизить его себестоимость. Для этой цели на некоторых сахарных заводах построены цехи, в которых производят обессахаривание кормовой патоки.

Другим отходом является жом – лишенная сахара свекловичная стружка. Выгружаемый из диффузоров жом при помощи воды транспортируют в хранилища (жомовые ямы). Жом питателен, и его охотно поедают животные, он используется в животноводстве для откорма скота. При некоторых сахарных заводах имеются и свои скотооткормочные пункты.

Свежий жом содержит до 94% воды. Для повышения транспортабельности, а также кормовой ценности жома его частично обезвоживают и тем самым повышают содержание в нем сухих веществ до 15 – 18%. Для длительного хранения жом высушивают до влажности 10 – 12%, применяя для сушки топочные газы.

Сезонность работы свеклосахарных заводов

Свеклосахарные заводы отличаются резко выраженной сезонностью работы. Сахарная свекла созревает, как правило, во второй декаде сентября. В это время начинают копку и вывозку ее на заводы и переработку. На заводах создают запас свеклы, укладываемой в бурты, который перерабатывают по окончании ее копки и вывозки. При длительном хранении свеклы ее сахаристость значительно снижается. Поэтому на заводах стремятся переработать годовой запас сырья в минимальный срок – 3-4 месяца. Удлинение срока хранения свеклы уменьшает выход сахара из единицы сырья и снижает рентабельность свеклосахарного завода.

Производство сахара-рафинада

Около 20…25% выработанного сахара-песка подвергается рафинированию с целью получения более чистого пищевого продукта в твердом (кусковой рафинад) или рассыпчатом кристаллическом (рафинадный сахар-песок) виде.

Для промышленной переработки (на рафинирование) допускается сахар-песок с влажностью не более 0,15%, содержанием сахаров не менее 99,75% и цветности до 1,8 единиц Штаммера.

Сущность процесса рафинирования сахара заключается в том, что сахар-песок растворяют, полученный сироп очищают и уваривают на кристалл.

После отливки рафинадного утфеля в формы и его охлаждения получают сахар высокой твердости – литой сахар. Крупные куски литого сахара разбивают на более мелкие или распиливают на кусочки правильной формы.

Применяют и другой способ производства кускового сахара -прессование полученного из рафинадного утфеля увлажненного сахара-песка в формах. Так получают прессованный сахар, обладающий меньшей твердостью, чем литой.

Жидкий рафинад используется в хлебопекарной промышленности и производстве мороженого.

Цвет рафинада должен быть чисто белым, без пятен, допускается голубоватый оттенок, получаемый путем добавления ультрамарина.

Выход готового сахара-рафинада составляет около 98,5% к массе взятого в производство сахара-песка. Сахаро-рафинадные заводы в Одессе, Сумах и Черкассах работают круглый год.

В Украине основное производство сахара сосредоточено в Винницкой, Хмельницкой, Киевской, Черкасской областях. В каждой из них – по 30-40 сахарных заводов, большинство из них выпускают сахар сезонно. Выход белого сахара по отношению к массе сахара, содержащегося в свекле, называется коэффициентом завода. По сахарной промышленности он составляет 78-80%.

В среднем по промышленности годовой выход сахара составляет 12…13% к массе свеклы, следовательно, на 1 часть выработанного сахара расходуется 7…8 частей свеклы.

Трудоемкость по переработке сахарной свеклы – 15…16 человеко-дней на 100 т свеклы.

Общий расход нормального пара (со средним теплосодержанием 2700 кДж/кг) по заводу составляет 50…60% к массе свеклы.

Общий оборот воды – 1800…2000% к массе переработанной свеклы, он может быть сокращен до 150…300%.