1) Характеристика сахарозы как сырья для пищевых производств.
2) Характеристика сахарной свеклы.
3) Технологическая схема производства сахара.
4) Использование отходов свеклосахарного производства.
1. Характеристика сахарозы как сырья для пищевых производств.
Выпускаемый в промышленности сахар в основном состоит из сахарозы 99.9 %. Сахарозой богаты такие растения, как сахарная свекла, сахарный тростник, сок некоторых пальм. Она содержится во многих плодах: персики, абрикосы, груши; а также в бахчевых культурах.
Сахароза обладает сладким вкусом и легко и полностью усваивается организмом человека, способствует быстрому восстановлению затраченной энергии. Чрезмерное потребление сахарозы перегружает организм глюкозой, нарушая обмен веществ.
Нормы потребности 100 гр. в день, включая сахар в пищевых продуктах.
Сахароза может находиться в 2-х состояниях: кристаллическом и аморфном, последнее присуще сахаристым кондитерским изделиям.
Температура кипения сахарных растворов повышается с увеличением концентрации.
2. Характеристика сахарной свеклы.
Средняя масса плодов сахарной свеклы составляет 200-500 гр. Химический состав включает 75 % воды; 25 % сухих веществ, из них 75 % сахарозы, 7.5 % несахара (клетчатка, нерастворимые углеводы, минеральные вещества, азотистые вещества и моносахариды).
Хранят свеклу в трапециидальных кучах называемых кагатами. Срок хранения до 150 дней. Каждый день хранения свекла теряет до 1.5 % сахарозы. Эта потеря происходит за счет аэробного дыхания. Кроме того, происходят микробиологические потери. Для увеличения сроков хранения свеклы используют следующие способы:
· Замораживание.
· Частичное высушивание нарезанной свеклы.
· Приготовление полуфабрикатов неочищенного сахара в виде брикетов.
3. Технологическая схема производства сахара.
Технологическая схема производства сахара включает следующие стадии:
1) Мойка.
Она имеет большое значение, т.к. примеси загрязняют диффузионный сок и ухудшают работу свеклорезок. Предварительная мойка осуществляется в гидротранспортерах с помощью устройств ловушек. Свекла имеет плотность близкую к 1, поэтому ее легко поддержать во взвешенном состоянии. При этом тяжелые примеси оседают на дно, а ботва и солома вверху. Окончательная мойка осуществляется в моечных машинах, представляющих собой корыто с мешалками, при этом вода и свекла подаются противотоком. Продолжительность мойки 8-15 мин., эффективность 50-70 %. Вымытая свекла с помощью транспортера через магнитоуловители подается на дальнейшую переработку.
2) Резание в стружку.
Оно необходимо для извлечения сахара из свеклы диффузионным способом. Форма стружки бывает желобчатой, пластинчатой, ромбовидной и т.д. Форма выбирается в зависимости от качества свеклы и типа используемых диффузионных аппаратов. Степень измельчения определяется длиной 100 гр. стружки, которая должна быть не менее 9 см. для получения свекловичной стружки используют барабанные дисковые и центробежные свеклорезки.
3) Получение диффузионного сока.
Оно основано на явлении диффузии. Для этого чтобы вещества клеточного сока диффундировали через клеточные стенки стружку прогревают до температуры 65°С. При этой температуре происходит набухание пектиновых веществ и денатурация белка. Вода и свекловичная стружка в диффузном аппарате движутся противотоком.
4) Очистка диффузионного сока.
Диффузионный сок представляет собой мутную жидкость темного цвета, которая содержит обрывки клеточных тканей, хлопья коагулированного белка, растворенные несахара – все эти вещества мешают кристаллизации сахара.
Очистка диффузионного сока осуществляется следующим образом:
· Предварительная дефекация путем добавления извести 0.2-0.3 % к массе сока.
· Основная дефекация осуществляется путем добавления извести 2.5-3 % к массе сока. При этом происходит коагуляция белков и удаление красящих веществ. Сахароза образует сахараты, которые выпадают в осадок. рН достигает12, что способствует предотвращению инверсии. Предварительная дефекация осуществляется в течении 3-5 мин. в котлах смесителях. Основная – в дефекаторах при температуре 85-90°С 10 мин.
· Первая сатурация. Осуществляется путем добавления углекислого газа.
· Фильтрация сока.
· Вторая сатурация.
· Фильтрация.
Цель сатурации: перевод извести, находящейся в соке, в нерастворенное состояние (гипс) и разложение сахаратов кальция. При сатурации сок делают слабощелочным. Повышение щелочности не целесообразно, т.к. несахара и красящие вещества могут перейти в раствор.
Фильтрацию осуществляют на вакуум-фильтрах, а затем сок сгущают отстаиванием в специальных 5-и ярусных отстойниках 5 ч.
· Сульфитация. Она осуществляется путем добавления сернистого ангидрида. В результате снижается вязкость сока и происходит его осветление.
5) Получение сиропа.
Чтобы извлечь сахар из сока в кристаллическом виде сок необходимо сгустить, чтобы раствор перешел в пересыщенное состояние. Для этого сок подвергают выпариванию 2 способами:
· В открытых варочных котлах до содержания сухих веществ 65 %. При этом происходит снижение щелочности за счет удаления NH3, повышается цветность из-за карамелизации сахаров, в осадок выпадают соли кальция.
· В вакуум-аппаратах с целью снижения температуры выпаривания до 70°С.
Полученный сироп сульфитируют, фильтруют.
6) Варка утфеля[9].
Варка осуществляется в вакуум-аппаратах в 4 стадии:
· При температуре 70-72°С до коэффициента пересыщения[10] 1.25-1.3.
· Подается сахарная пудра, что вызывает образование кристаллов или центров кристаллизации.
· Как только в утфеле оказывается достаточное количество кристаллов их образование прекращают введением новых порций сиропа.
· Уваривают утфель до содержания сухих веществ 92 %. В результате образуется утфель, в котором 60 % сахарозы и 40 % патоки.
7) Очистка утфеля.
Она осуществляется с помощью центрифугирования на ситчатых барабанных центрифугах с частотой вращения 900-1000 об/мин. Под действием центробежной силы межкристаллическая жидкость (патока) отделяется, образуя первый оттек. Отделенный сахар имеет желтоватый цвет. Для отбелки в барабан направляют горячую струю воды 3-3.5 % к массе утфеля. Часть сахара растворяется и образуется второй оттек. Обработка горячей водой способствует удалению остатков окрашенной патоки и поддерживает высокие температуры, что облегчает сушку сахара.
8) Сушка сахара.
Сахар, оставшийся в центрифуге, разгружают на ленточный транспортер и сушат на барабанных сушилках горячим воздухом. В конце сушки подается холодный воздух. Затем сахар через сепаратор подается на сортировочную трясучку, где он просеивается и сортируется по размеру. Затем в бункера на расфасовку и упаковку.
Сахар рафинад.
Сахар песок растворяют в воде, полученный сироп пропускают через костный уголь для удаления несахаров и осветления. Затем сироп уваривается в вакуум-аппаратах для получения рафинадного утфеля. Особенностью его получения является введение при уваривании красителя ультрамарина 75 гр. на 10 тонн утфеля. Затем осуществляют отделение рафинадной патоки с помощью центрифугирования. После пробелки водой получают белую рафинадную патоку и сырую рафинадную кашку. Влажность кашки регламентируется в зависимости от желаемой крепости рафинада 1.5-2.9 %. Затем рафинадную кашку прессуют и сушат в противоточных сушилках.
4. Использование отходов свеклосахарного производства.
Первый оттек или зеленая патока содержит 78 % сахарозы, поэтому ее подают сначала на сульфитацию, а затем на клеровку[11]. После этого смесь подвергается увариванию до сиропа, а затем до утфеля по такой же схеме. После очистки образуется желтый сахар и черная патока. После отбеливания желтого сахара получают белый сахар и бурую патоку, из которой после клеровки получают дополнительное количество сахара.
Черная патока (меласса) используется для производства спирта, жидких дрожжей, лимонной кислоты, глицерина, комбикормов.
Жом (обессахаренная стружка) используется на корм скоту, получение пектина и пектинового клея.
