Довелося мені побувати на цукровому заводі, де й познайомився з процесом виготовлення звичного продукту - цукру.
Власне, починається все із прохідної, де гостей першим зустрічає позолочений В.І. Ленін, як бе натякає своїм жестом: «Товаг'ищи! Солодке там, за забогом!»
І що головне, не дурить. Цукор дійсно там, у товарних кількостях.
Всім відомо, що в нашій країні цукрова тростина не росте і цукор доводиться видобувати з буряка, цього зовсім не гламурного коренеплоду.
Тяжко навантажені буряком машини підганяють до пункту приймання
Зважують і потім розвантажують вміст кузовів та причепів у бункер.
Слід зазначити, що весь процес виробництва автоматизований, про що свідчить наявність різноманітних панелей та пультів на всіх ключових пунктах технологічного ланцюжка.
З бункера коренеплоди потрапляють на конвейєрну стрічку, яка забирає сировину в підземеллі.
Зрозуміло, що перш ніж використовувати буряк, потрібно його очистити від землі, бадилля, прилиплих каменів, піску та інших домішок - у готовий продукт все це потрапити не зможе у будь-якому випадку, але зіпсувати обладнання - запросто. Для цього, буряк, слідуючи по тракту подачі на виробництво, проходить через різні соломоботволовушки, камінники, пісколовики. Для остаточного очищення буряків від забруднень коренеплоди проходять через буряки.
Весь процес контролюється оператором. На моніторі праворуч - схема процесів, що відбуваються на ділянці очищення та миття, на якій відображається оперативна інформація. На монітор зліва виводиться відео з камери, встановленої над стрічковим транспортером, яким відмита сировина йде на наступну ділянку.
А ось і той самий транспортер, який дивиться камера. Чисті коренеплоди вирушають на бурякорізку.
Бурякові корені подаються в бункер бурякорізки і захоплюються всередину корпусу, де під впливом відцентрової сили притискаються до ріжучої кромки ножів, ковзаючи по яких буряк поступово зрізається на бурякову стружку. Сам процес поспостерігати проблематично, але ножі виглядають ось так:
«Ступінь видобутку цукру» дуже залежить від якості стружки. Вона має бути певної товщини, з гладкою, без тріщин поверхнею.
Отримана на попередньому етапі стружка по стрічковому транспортеру прямує до дифузійного апарату.
Усередині дифузійної колони знаходиться шнек (така штука як у м'ясорубці), за допомогою якої стружка з певною швидкістю переміщається знизу нагору. Проти руху, крізь стовп стружки зверху вниз безперервно протікає вода. Проходячи через подрібнену сировину, вода розчиняє цукор, що знаходиться в буряковій стружці, і насичується ним. Весь процес відбувається без доступу повітря та за певної температури. В результаті процесу внизу колони накопичується насичений цукром сік, а жом (знецукрова бурякова стружка) вивантажується з верхньої частини апарату.
Свіжовіджатий жом надходить у жомосушарку. Це величезний барабан, що обертається безперервно, всередині якого жом сушиться в потоці розпеченого газу.
Гранули висушеного жому підхоплюються повітряним потоком пневмотранспортера і по трубах відносяться на склад для подальшої реалізації - «вичавлена» січка буряків йде на корм худобі.
Отриманий у процесі дифузії сік, крім потрібної нам сахарози (тобто цукру), містить безліч різних речовин, об'єднаних терміном «нецукра». Усі цукрою більшою чи меншою мірою перешкоджають отриманню кристалічного цукру та збільшують втрати корисного продукту. І наступне технологічне завдання – видалення нецукорів із цукрових розчинів. Навіщо застосовують різні фізико-хімічні процеси.
Сік заважають із вапняним молоком, гріють, висаджують осад. Переддефікація, дефекація (саме так, я не почувся і не опечатався - російською це лише очищення), сатурація та багато інших цікавих термінів. На одному з етапів сік проходить фільтрацію ось у таких установках
По периметру фільтраційних апаратів видніються скляні колби, через які проганяється сік, що очищається.
Отриманий у результаті сік згущують випарюванням. Отриманий сироп виварюють до кристалізації. «Варка» цукру – найважливіша операція у приготуванні солодкого продукту. На фотографії - наш екскурсовод та головний технолог у пункті управління ділянкою уварювання
Перед нами серце виробництва – вакуум-апарати для виварювання сиропу. «Варка» відбувається у розрядженій атмосфері, за рахунок чого сироп кипить за 70 градусів Цельсія. За більш високих температур цукор просто згорить. Як це відбувається на сковорідці :) Зліва проглядається пульт керування. Одного разу один із них закричав сиреною і ввімкнув червону мигалку, сигналізуючи про необхідність людського втручання в автоматизований процес. Відразу з'явилася одна з робітниць і пульт задоволено замовк.
Апарат можна трохи «подоїти» і візуально перевірити якість сиропу.
Сироп на предметній скельці кристалізується на очах. Це вже майже цукор!
Уварений сироп - утфель, відправляють на центрифугування
У центрифузі з утфелю відокремлюється все зайве і йде в спеціальну збірку під установкою. А на стінках барабана залишаються кристали цукру-піску. Наступні фотографії зроблені протягом однієї хвилини і на них чітко проглядається пробілка цукру.
Вивантажений із центрифуг вологий цукор-пісок транспортують для висушування.
Сушильна установка Барабан обертається. Цукор усередині барабана обдувається розпеченим повітрям (більше 100 градусів).
Після сушіння цукор охолоджується до кімнатної температури при безперервному змішуванні у тій же установці. У цей час до неї можна пробратися з торця і відкрити секретний люк!
Барабан сушарки обертається та цукор пересипається, охолоджуючись.
Саме час випробувати готову продукціюна смак! Солодкий!
Висушений та охолоджений цукор-пісок подається на машину розсіву. Фотографія не передає руху, але вся конструкція човгається, як сито в руках у бабусі:)
Після закінчення розсіву цукор прямує на фасовку.
На жаль, на ділянці фасування мене попросили не знімати. Дозволили зйомку лише після закінчення робочої змінита зупинки конвеєра.
На фотографії напівавтоматичні фасувальні бункери, біля яких на лавках сидять пакувальники. Зі стопки береться мішок, надівається на горловину бункера, дозатор відсипає в мішок 50 кг. Після чого конвеєрна стрічка зсувається, горловина мішка потрапляє в «швейну машинку», яка простягає мішок і далі зашитий мішок транспортерною стрічкою їде на склад.
На підприємстві є ще лінія автоматичного фасування, там майже те саме, тільки тіточок-упаковщиць немає. Все дійство відбувається в напівпрозорому тунелі, по суті тільки видно, як автомат підхоплює зі стопки мішок, натягує його на розтруб бункера, завантажує порцію цукрового піску, потім зашиває та відправляє у готову продукцію. Фотографій процесу з якоїсь причини не виявилося. Мабуть, був загіпнотизований саморушними мішками:)
На цьому все.
p.s. На виробництві дуже галасливо, багато чого зі сказаного не почув. Так що якщо був не точний в описі технології та процесів, не обессудьте.
Є дуже прибутковим бізнесом. Сировина для цукрового виробництваможе бути із цукрової тростини, пальмового соку, крохмалистого рису, проса чи буряків. А як роблять цукор із буряків?
Виготовлення цукру-піску є технологічним процесом, що складається з декількох ступенів:
- збирання та транспортування буряків на виробництво;
- очищення сировини від бруду та металевих предметів;
- виготовлення стружки з буряка;
- отримання та очищення дифузійного соку;
- випарювання соку до стану сиропу;
- переробка сиропу у кристалічну масу – утфель І;
- одержання кристалічного цукру та патоки з утфелю І;
- випарювання патоки в утфель ІІ, його поділ на мелясу та жовтий цукор;
- очищення жовтого цукру;
- фасування цукрового піску.
Устаткування для цукрового виробництва
Виробництво цукру з цукрових буряків включає різні операції, що нагадують технологічний процес на збагачувальній фабриці.
Устаткування для цукрової промисловості підготовчому етапівключає в себе:
- бурякопідйомники;
- гідротранспортер;
- пастки для бадилля, піску та каміння;
- водовідділювачі;
- мийні машини для коренеплодів.
Устаткування для виробництва основних цукру технологічних операційчисленно:
- магнітні сепаратори для уловлювання металевих предметів, що випадково потрапили;
- конвеєра з вагами;
- бункера із системами жолобів;
- бурякорізки відцентрові, дискові або барабанні;
- шнековий дифузійний апарат;
- прес;
- сушарки для жому;
- дефекатор із мішалкою;
- механічний фільтр із підігрівом;
- сатуратор;
- сульфітатор;
- вакуум-фільтр;
- центрифуга;
- випарюючий апарат із концентратором.
Для фінішних операцій цукрового виробництва потрібні такі апарати:
- вібраційний конвеєр;
- сито із вібратором;
- сушарка з охолоджувачем.
Підготовчий етап виробництва
Зібрані буряки прямують на кагатні поля – проміжні майданчики для зберігання буряків, звідки вони гідротранспортом прямують на переробний завод. Обладнання стоїть під ухилом до самого заводу, із встановленими на ньому пастками для великого сміття, у тому числі бадилля, піску та каміння. А також встановлюються магнітні відокремлювачі, щоб металеві предмети не потрапили до технологічного процесу.
На заводі відбувається фінішне миття сировини з подальшою обробкою розчином хлорного вапна – 150 гр. на 1 т буряків. Вода використовується холодна (до 18 ° С), щоб не допустити втрати цукрози з плодів. Коренеплоди стрічковим конвеєром, на яких вони обдуваються повітрям для видалення вологи, зважують та направляють у збірні бункера.
Цукровий комбінат
З бункерів буряк системою жолобів прямує на бурякорізки для отримання стружки довжиною 5-6 мм і завтовшки близько 1 мм. Найтонше 0,5 мм і коротше 5 мм є шлюбом, якого в стружці має бути не більше 3%.
Стружку з буряка після зважування направляють у шнекову дифузійну установку для знесахарювання гарячою водою. В результаті виходить жом і дифузійний сік, що містить близько 15% цукру, 2% «нецукров» і до 3 гр./л мезги. Сік фільтрують від мезги і за допомогою вапна очищають від осаду (солей кислот, білків та пектину). Цей процес проходить у два етапи – переддефекація (триває до 5 хв.) та дефекація (10 хв.).
Щоб дефекований сік очистити від вапна, він прямує на першу сатурацію. У сатуратор його обробляють вуглекислим газом. Вапно переходить у вуглекислий кальцій і тримає в облозі разом з нецукровими. Сатурований сік звільняють від осаду за допомогою механічних фільтрів. Оскільки колір дифузійного соку все ще темний, його направляють на сульфітацію – обробку сірчистим газом.
Освітлений дифузійний сік випаровується до стану сиропу з вологістю 35%. Буряковий сироп знову піддають сульфітації до рівня рН 8,2 та вмістом сухого більше 90%, фільтрують і направляють на вакуум-фільтри.
З бурякового сиропу одержують утфель першої кристалізації. Утфель І після мішалки піддається центрифугування з поділом на кристалічний цукор і так звану зелену патоку. Цукор промивають і обробляють парою, отримуючи цукровий пісок з чистотою 99,75%.
Патоку повертають на фільтрацію при високій температурі з отриманням з утфелю другої кристалізації жовтого цукру та меляси. Жовтий цукор можна використовувати у харчовій промисловості або обробити парою для отримання білого цукрового піску.
При пропарюванні утворюється біла патока або другий відтік, який повертають у технологічний ланцюжок у момент уварювання утфелю першої кристалізації. Цукровий пісок обдають розігрітим повітрям для просушування до вологості 0,14%, фасують та відправляють на склад. Мелассу використовують як кормову патоку.
Безвідходне виробництво
Технологія виробництва цукру з цукрових буряків дозволяє використовувати продукти операцій із низьким вмістом сахаридів. Меласса є гарною кормовою добавкою, з неї може бути зроблено безліч продуктів:
- спирт;
- лимонна кислота;
- дріжджі.
Жом від бурякової стружки також широко використовується для тварин як корм. Зміст сухих речовин, у ньому до 6%.
Щоб покращити можливість транспортування та підвищити кормову цінність, жом підсушують до 80% вологості. Якщо планують його довго зберігати, сушать за допомогою топкових газів до вмісту води 10%.
Виготовлення рафінаду
Для виготовлення цукру-рафінаду використовують цукровий пісок із вмістом сухих речовин від 99,85%, домішками нецукорів трохи більше 0,25% і кольоровістю 1,8. Із цукрового піску в автоклаві виготовляють сироп із вмістом цукру 73%. Сироп проходить фільтрацію та очищення від барвників із повторенням етапів.
Для адсорбції застосовують активоване вугілля АГС-4 або порошкове вугілля. Потім солодкий розчин направляють на згущення у вакуумних установках, кристалізують у центрифугах.
Отримані кристали обробляють клерсом та ультрамарином та відправляють на карусельні преси. В результаті виходять брикети, які піддаються сушінню та розрізають на частини.
Відео: Виробництво цукру з цукрових буряків
На всіх цукрових заводах Росії прийнято єдину технологічну схему отримання цукру-піску з цукрових буряків. бурякової стружкивиробляють на різальних машинах (дискові горизонтальні та циліндричні з вставленими ножовими рамами). Довжина 100 г стружки має бути 10 – 12 м.
Одержання бурякового соку можна проводити шляхом пресування стружки та із застосуванням дифузійного способу. Пресовим способом витягується 70 - 80% соку. Дифузійний спосіб дозволяє скоротити витрати і більш повній кількості виділити цукор. Під явищем дифузії розуміють здатність різних речовин, що змішуються між собою, мимоволі проникати один в одного, до утворення однорідної суміші.
Технологічна сутність отримання дифузійного сокуполягає в наступному. Тканина бурякового кореня складається з клітин, що містять сік, у яких розчинені цукру та цукрові. Завдання бурякового виробництва витягти цукру, а саме сахарозу. Але клітина оточена протоплазмовим шаром, який складається з білків. Через цей шар із клітини проходить лише вода, а не цукор та інші речовини. Щоб відбулася дифузія соку через стінки клітин, потрібно зруйнувати протоплазмовий шар. Це досягається обробкою бурякових клітин водою температурою 60 С і вище. На практиці обробка стружки гарячою водою здійснюється в дифузійних апаратах періодичної та безперервної дії.
Набули поширення колонні дифузійні апарати (КДА). Апарат складається з ошпарювача, де стружку підігрівають, та вертикальної колони (власне дифузора). В апаратах такого типу назустріч буряковій стружці протиточно рухається сік, наприкінці апарату – у верхній його частині знесахана стружка зустрічається з чистою гарячою водою, яка омиває стружку. Після знесахарювання стружки вона має вигляд віджатої маси і називається жом. Просування стружки у верхню частину дифузійного апарату проводиться валом, що обертається, з лопатями.
Дифузійний спосіб вилучення соку– це безперервне знесахання бурякової стружки спочатку соком (попереднього вилучення), концентрація якого поступово знижується, і до кінця процесу стружка омивається гарячою водою. Тривалість операції 80 – 100 хв.
Отримують дифузійний сік, який містить 83% вологи та 17% сухих речовин, з них 15% сахароза та 2% цукрові. З отриманого соку необхідно видалити цукром, що здійснюється хімічними способами. Нецукор затримують кристалізацію сахарози, збільшуючи втрати цукру з кінцевим продуктом – мелясою. Щоб позбутися нецукорів проводять очищення соку вапном. дефекаціюз подальшим видаленням її надлишку діоксидом вуглецю - сатурація.
Дефекація дифузійного соку– це обробка соку вапном, яке проводиться у два етапи: попередня дефекція та основна дефекція. На переддефекції до маси буряків додають 0,2 – 0,3% CaO, на основний 2,5 – 3% CaO, у своїй pH соку підвищується до 12,2 – 12,3.
Призначення операції – вапно з цукром дає осад. Відбувається коагуляція колоїдних речовин, нейтралізація та осадження кальцієвих солей низки кислот (лимонної, оксилимонної, яблучної та ін.). Тривалість 20 – 30 хв, температура соку: під час проведення холодної переддефекції 50ºС, теплої – 50 – 60 ºС, гарячої – 85 – 90 ºС.
Основну дефекацію проводять відразу після переддефекації. Основні процеси при другій дефекації: розкладання нецукрових соку, омилення жирів, осадження аніонів кислот, створення надлишку вапна (для подальшої достатньої кількості CaCO3, що утворює при сатурації) тривалість операції 10 - 30 хв.
Сатурація дифузійного соку. Під сатурацією розуміють обробку соку сатураційним газом, що містить 30 - 34% діоксиду вуглецю. Сатурацію проводять у дві стадії (I та II сатурації) з проміжним відділенням осаду нецукорів. Щоб запобігти зворотному переходу в розчин нецукорів, які випали в осад на стадіях дефекації, I сатурацію закінчують за наявності в розчині невеликого надлишку вапна, як і переддефекації (0,2 – 0,3% CaO), pH соку підтримується на рівні 10, 8 - 11,6. Сатурацію гарячого соку (80 – 85 ºС) з метою переведення вапна у нерозчинний стан CaCO3.
CaO + CO 2 → CaCO 3 (вапняк). CaCO3 є хорошим адсорбентом, адсорбує нерозчинні у воді цукру та барвники.
Після I сатурації сік фільтрують (використовують вакуум-фільтри або фільтри-згущувачі) і направляють на II сатурацію. Вона проводиться з метою зниження соку вмісту розчинних солей кальцію, так як неповне їх видалення призводить до утворення накипу в теплообмінних апаратах і збільшують втрати сахарози. Тривалість ІІ сатурації 10 хв за 85 – 92 ºС.
Потім сік фільтрують із застосуванням дискових фільтрів під надмірним тиском 0,15 – 0,20 МПа.
Сульфітація дифузійного соку проводиться для зниження кольоровості та лужності. Сік обробляють діоксидом сірки. Сульфітаційний газ містить 10 - 15% діоксиду сірки. Освітлювальна дія SO2 полягає в утворенні сірчистої кислоти, яка є гарним відновником:
SO 2 + H 2O → H 2 SO 3
Сірчиста кислота та її солі блокують карбонільні групи моносахаридів та продуктів їх розпаду, тим самим запобігаючи утворенню барвників у соку. Сірчиста кислота знижує лужність соку за рахунок переходу карбонату калію в нейтральний сульфіт.
K 2 CO 3 + H 2 SO 3 → K 2 SO 3 + H 2 O + CO 2
Очищений сік містить (%): 12 – 14 сухих речовин, їх 10 – 12 сахарози, 0,5 – 0,7 азотистих речовин, 0,4 – 0,5 безазотистих органічних речовин, 0,5 золи. Чистота соку 86 – 92%.
Згущення соку випарюваннямведуть у два етапи: спочатку згущують до вмісту сухих речовин 65%, потім після очищення згущують до вмісту сухих речовин 925-935%.
Перший етап згущення проводять на випарній установці та отримують сироп. Очищений сироп, що містить 60 - 65% сухих речовин, надходить на уварювання.
Варіння утфелів та отримання кристалічного цукру. Щоб виділити з сиропу чисту сахарозу, кристалізацію проводять у киплячих пересичених розчинах у вакуум-апаратах за низької температури. Щоб витягти цукор у максимальній кількості кристалізацію сахарози ведуть багаторазово (як правило, проводять три кристалізації). Продукт, отриманий після уварювання соку називається утфелем. Він містить 7,5 – 8% води, 92 – 92,5% сухих речовин і близько 55% цукру, що викристалізувався. Процес уварювання у вакуум-апараті поділяють на 4 етапи: одержання пересиченого розчину – згущення сиропу; заводка кристалів цукру - утворення кристалів; нарощування кристалів цукру; остаточне згущення утфелю та спуск із вакуум-апарата утфелю. Готовий утфель I кристалізації (утфель I) направляють на центрифуги відділення кристалів сахарози і відтіків. Кристали пробілюють артезіанською водою (70 - 95 ºС).
Цукор-пісок, що вийшов із центрифуги, містить вологи 0,8 – 1%; його висушують гарячим повітрям до вмісту вологи 0,14% і потім охолоджують.
Відтіки, отримані при центрифугуванні утфелю I направляють у вакуум-апарати на уварювання та отримання утфелю II від кристалізації (утфель II). Уварювання ведуть до вмісту сухих речовин 93%. При центрифугуванні утфелю II відбирають два відтіки та кристали сахарози. Пробілювання кристалів ведуть гарячою водою і доводять їх до необхідної вологості.
Відтіки, отримані при центрифугуванні утфелю II спрямовують на уварювання та отримання утфелю III із вмістом сухих речовин у ньому 93,5 – 94%. У цьому випадку утфель центрифугують без пробілювання цукру водою. Отримують один відтік - мелясу, яку направляють у ємності для зберігання. Меласса– густа рідина темно-коричневого кольору з гострим запахом та неприємним смаком, містить 76 – 85% сухих речовин, із них 46 – 51% сахарози. Чистота маси 56 – 62%, величина pH 6 – 8. До складу нецукорів входять (%): що редукують цукру 0,5 – 25; рафінозу 0,6 - 1,4; загальний азот 1,5 - 2; молочна кислота 4 – 6; оцтова, мурашина кислоти 02 - 05; фарбувальні речовини та зольні елементи 6 – 11.
Цукор III кристалізації для підвищення чистоти направляють в афінатор, де змішують з першим відпливом утфелю I, який розбавляють очищеним соком до 74 - 76% сухих речовин, і отримують афінаційнийутфель. Цей утфель центрифугують. Отриманий цукор разом із цукром II-ої кристалізації направляють у клерувальний апарат і розчиняють (клерують) у соку II-ої сатурації до вмісту сухих речовин 65 - 70%, потім змішують з сиропом з випарної установки і направляють на сульфітацію.
Трикристалізаційна схема продуктового відділення дозволяє максимально виділити сахарозу з сировини, що переробляється.
Запитання для самоконтролю на тему 5
Назвіть склад цукрових буряків.
Що таке доброякісність (чистота) дифузійного соку? Виробниче значення цього показника.
Як здійснюється процес дифузії цукрози на сучасних цукробурякових заводах?
Які операції включає очищення соку і яке їх призначення?
У чому полягає суть уварювання утфелю? Із яких стадій складається цей процес?
Меласса, її склад та використання?
Особливості одержання цукру з тростинного цукру-сирцю.
Якою є мета операції дефекації дифузійного соку?
Якою є мета операції сатурації дифузійного соку?
Яка мета операції сульфітації дифузійного соку?
Тести на тему 5
1. Потемніння дифузійного соку обумовлено утворенням __________- в результаті реакції між монозами, що не розклалися, і амінокислотами.
2. Поверхнево-активна речовина __________ викликає освіту в дифузійному соку стійкою піни, що ускладнює очищення дифузійного соку
3. Вихід цукру з тростини становить ___________%
4. Відхід цукробурякового виробництва мелясу містить _______% цукрози
5. Дефекація - технологічна операція очищення дифузійного соку вапном від ______________
6. Сульфітація - обробка фільтрованого дифузійного соку діоксидом сірки для зниження його _________і____________
7. Продукт, що складається із суміші кристалів сахарози та сиропу, називають ___________
8. Безазотисті органічні сполуки, що містяться в дифузійному соку
2 пектинові речовини
3 амінокислоти
4 інвертний цукор
5 органічні кислоти
9. Речовини дифузійного соку, що перешкоджають кристалізації цукрози
1 інвертний
3 органічні кислоти
4 рафінозу
5 амінокислоти
6 пектинові речовини
10. Процеси, що відбуваються при дефекації дифузійного соку
3 коагуляція колоїдних речовин
6 створення надлишку вапна
11. Процеси, що відбуваються при сатурації дифузійного соку
1 нейтралізація та осадження кислот у вигляді кальцієвих солей
2 зниження концентрації вапна та розчинних солей кальцію
4 знебарвлення дифузійного соку
5 зниження лужності дифузійного соку
6 відділення осаду нецукорів
12. Процеси, що відбуваються при сульфітації дифузійного соку
1 нейтралізація та осадження кислот у вигляді кальцієвих солей
2 зниження концентрації вапна та розчинних солей кальцію
3 коагуляція колоїдних речовин
4 знебарвлення соку
5 відділення осаду нецукорів
6 зниження лужності соку
13. Хімічна сполука, що застосовується при дефекації дифузійного соку
1 діоксид вуглецю
2 окис кальцію
3 діоксид сірки
4 сірчанокислий амоній
5 двовуглекислий кальцій
14. Хімічна сполука, що застосовується при сульфітації дифузійного соку
1 діоксид вуглецю
2 окис кальцію
3 діоксид сірки
4 сірчанокислий амоній
5 двовуглекислий кальцій
15. Технологічна операція цукробурякового виробництва, що забезпечує переведення нецукорів дифузійного соку в осад
1 основна дефекація
2 II сатурація
3 I сатурація
4 сульфітація
5 попередня дефекація
16. Технологічна операція цукробурякового виробництва, що забезпечує знебарвлення дифузійного соку
1 основна дефекація
2 II сатурація
3 I сатурація
4 сульфітація
5 попередня дефекація
17. Технологічна операція цукробурякового виробництва, що забезпечує нейтралізацію та осадження кислот у вигляді кальцієвих солей у дифузійному соку
1 основна дефекація
2 II сатурація
3 I сатурація
4 сульфітація
5 попередня дефекація
Таблиця 5 - Еталони відповідей на тести на тему 5
|
Меланоїдинів |
|
|
несахарів |
|
|
Кольоровості та лужності |
|
Характеристика продукції, сировини та напівфабрикатів.Цукор - практично чиста сахароза (З 12 Н 22 Про 11), що має солодкий смак, легко і повністю засвоюється організмом, сприяє швидкому відновленню витраченої енергії. Сахароза – це дисахарид, який під дією кислоти чи ферменту розщеплюється на глюкозу та фруктозу (інвертний цукор). Сахароза може перебувати у двох станах: кристалічному та аморфному. За хімічною природою цукор є слабкою багатоосновною кислотою, що дає з оксидами лужних та лужноземельних металів сполуки – сахарати.
Інвертний цукор завдяки фруктозі гігроскопічний. Він захищає варення від зацукровування, уповільнює процес черствіння хліба, захищає від висихання кондитерські вироби (мармелад, пастилу, зефір, помадку та ін.).
Сахароза добре розчиняється у воді, у разі підвищення температури її розчинність зростає. У розчинах сахароза є сильним дегідратом. Вона легко утворює пересичені розчини, кристалізація яких починається лише за наявності центрів кристалізації. Швидкість цього процесу залежить від температури, в'язкості розчину та коефіцієнта пересичення.
Вихідною сировиною для отримання цукру є цукровий буряк і цукрова тростина. Завдяки вищій урожайності цукрової тростини порівняно з цукровим буряком з кожного гектара його посівів отримують цукру приблизно в 2 рази більше, хоча вміст сахарози в стеблах цукрової тростини дещо менший, ніж у цукровому буряку.
Цукрова промисловість випускає такі види цукру:
Цукор-пісок - сипучий харчовий продукт білого кольору (без грудок), що має солодкий смак без сторонніх присмаків та запахів (з вмістом вологи не більше 0,14 %, сахарози не менше 99,75 %, металопримішок не більше 3 мг на 1 кг цукру) , з розмірами понад 0,3 мм);
Цукор рідкий - рідкий харчовий продукт світло-жовтого кольору, солодкий на смак, без сторонніх присмаків та запахів (з вмістом сахарози не менше 99,80 % для вищої категорії та не менше 99,5 % для першої категорії, з вмістом сухих речовин не менше 64%);
Цукор-рафінад - кусковий пресований цукор, рафінадний цукор-пісок та рафінадна пудра білого кольору, солодкі на смак, без сторонніх присмаків та запахів (з вмістом сахарози не менше 99,9 %, редукуючих речовин не більше 0,03 %, вологи не більше 0,2%).
Особливості виробництва та споживання готової продукції.На всіх цукрових заводах Росії діє типова схема отримання цукру - піску з цукрових буряків з безперервним знесахуванням бурякової стружки, пресуванням жому і поверненням жомопресової води в дифузійну установку, вапняно-вуглекислотним очищенням дифузійного соку, трьома кристалами. У коренеплодах цукрових буряків міститься 20...25% сухих речовин, з них вміст сахарози коливається від 14 до 18%. Отриманий дифузійний сік містить 15...16% сухих речовин, їх 14...15% сахарози і близько 2% нецукорів. Щоб позбутися нецукорів проводять очищення дифузійного соку вапном (дефекація) з подальшим видаленням її надлишку діоксидом вуглецю (сатурація). Для зниження кольоровості та лужності фільтрований сік II сатурації обробляють діоксидом сірки (сульфітація). Згущення соку ведуть у два етапи: спочатку його згущують на випарній установці до вмісту сухих речовин 92, 5.. .93,5 % та отримують утфель. Готовий утфель I кристалізації центрифугують, отримуючи кристали цукру та два відтіки. Цукор-пісок вивантажують із центрифуги з вмістом вологи 0,8... 1 % і висушують гарячим повітрям температурою 105... 110 °С до 0,14 % (при безтарному зберіганні масова частка вологи в цукор-піску має бути 0,03 ...0,04%).
Норма споживання сахарози становить 75 г на день, включаючи цукор, що міститься в інших харчових продуктах. Нині у Росії діє 95 цукробурякових заводів, що переробляють на добу 280 тис. т буряків. Період збирання цукрових буряків триває 40...50 діб. в році. Середня виробнича потужність одного заводу становить 2,84 тис. т переробки буряків на добу з коефіцієнтом вилучення цукру з буряка 72%.
Ст адії технологічного процесу.Процес отримання цукру-піску на цукробурякових заводах складається з наступних стадій:
Подача буряків та очищення його від домішок;
Одержання дифузійного соку із бурякової стружки;
Очищення дифузійного соку;
Згущення соку випарюванням;
Варіння утфелю та отримання кристалічного цукру;
Сушіння, охолодження та зберігання цукру-піску.
Характеристика комплексів устаткування.Лінія починається з комплексу обладнання для підготовки буряків до виробництва, що складається з бурякопідіймальної установки, гідротранспортера, пісколовушки, ботволовушки, каменепастки та водовідділювача, а також буряко-мийної машини.
Провідний комплекс обладнання лінії складається з конвеєра з магнітним сепаратором, бурякорізки, ваги, дифузійної установки, шнекового преса та сушарки для жому.
Наступний комплекс обладнання представляють фільтри з підігрівальними пристроями, апарати попередньої та основної дефекації, сатуратори, відстійники, сульфітатори та фільтри.
Найбільш енергоємним комплексом обладнання лінії є випарна установка з концентратором, а також вакуум-апарати, мішалки та центрифуги.
Завершальний комплекс обладнання лінії складається з віброконвеєра, сушильно-охолоджувальної установки та вібросіту.
Машинно-апаратурна схема лінії виробництва цукру-піску із цукрових буряків представлена на рис.
Рис. Машинно-апаратурна схема лінії виробництва цукру-піску з цукрових буряків
Пристрій та принцип дії лінії. Цукровий буряк подається в завод із свекольного або з кагатного поля. За гідравлічним конвеєром вона надходить до свеклонасосів і піднімається на висоту до 20 м. Подальше переміщення її для здійснення різних операцій технологічного процесу відбувається самопливом. По довжині гідравлічного конвеєра 1 (рис.) послідовно встановлені соломоботволовушки 2, камінці 4 і водовідділювачі 5. Це технологічне обладнанняпризначено для відділення легенів (солома, бадилля) та важких (пісок, каміння) домішок, а також для відділення транспортерно-мийної води. Для інтенсифікації процесу уловлювання соломи і бадилля в поглиблення 3 подається повітря. Цукровий буряк після водовідділювачів надходить у мийну машину 6.
Мийна машина призначена для остаточного очищення буряків (кількість прилиплої землі складає при ручному збиранні 3...5 % буряків, а при механізованому збиранні комбайнами - 8...10 %).
Кількість води, що подається на миття буряків, залежить від ступеня її забрудненості, конструкції машини і в середньому становить 60... 100% маси буряків. У стічні води гідравлічного конвеєра і мийної машини потрапляють хвостики буряків, що відламалися, невеликі шматочки і дрібні коренеплоди (всього 1...3 % до маси буряків), тому транспортерно-мийні води попередньо направляються в сепаратор для відокремлення від них хвостиків і шматочків. після обробки надходять на стрічковий конвеєр 14.
Відмиті цукрові буряки зрошується чистою водою зі спеціальних пристроїв 7, піднімається елеватором 8 і надходить на конвеєр 9 де електромагніт 10 відокремлює металеві предмети, випадково потрапили в буряк. Потім буряк зважують на терезах 11 і з бункера 12 направляють в подрібнюючі машини-бурякорізки 13. Стружка повинна бути рівною, пружною і без мезги, пластинчастого або ромбовидного перерізу, товщиною 0,5... 1,0 мм.
Бурякова стружка з подрібнювальних машин за допомогою стрічкового конвеєра 14, на якому встановлені конвеєрні ваги, подається в дифузійну установку 15.
Цукор, розчинений у буряковому соку коренеплоду, витягується з клітин протиточною дифузією, при якій стружка надходить в головну частину агрегату і рухається до хвостової частини, віддаючи цукор шляхом дифузії в екстрагенту, що рухається, висолоджує воду. З кінця хвостової частини агрегату виводиться стружка з малою концентрацією цукру, а екстрагент, збагачений цукром, виводиться як дифузійний сік. Зі 100 кг буряків отримують приблизно 120 кг дифузійного соку. Жом відводиться з дифузійних установок конвеєром 16 цех для пресування, сушіння і брикетування.
Дифузійний сік пропускається через фільтр 17, підігрівається в пристрої 28 і направляється в апарати попередньої та основної дефекації 27, де він очищається в результаті коагуляції білків і фарбуючих речовин і осадження ряду аніонів, що дають нерозчинні солі з іоном кальцію, що міститься в ). Вапняне молоко вводиться в сік за допомогою дозуючих пристроїв.
Дефекований сік подається в котел першої сатурації 26, де він додатково очищається шляхом адсорбції розчинних нецукорів і особливо барвників на поверхні частинок дрібного осаду СаС0 3 який утворюється при пропусканні діоксиду вуглецю через дефекований сік. Сік першої сатурації подається через підігрівач 25 гравітаційний відстійник 24. У відстійниках сік ділиться на дві фракції: освітлену (80 % всього соку) і згущену суспензію, що надходить на вакуум-фільтри 23.
Фільтрований сік першої сатурації направляється в апарати другої сатурації 22 де з нього видаляється вапно у вигляді СаСОз.
Сік другої сатурації подається на 21 фільтри. Соки цукрового виробництва доводиться фільтрувати кілька разів. Залежно від мети фільтрування використовуються різні схеми процесу та фільтрувальне обладнання.
Відфільтрований сік з фільтра 21 подається в сульфітаційний котел 20. Мета сульфітації - зменшення кольоровості соку шляхом обробки його діоксидом сірки, який отримують при спалюванні сірки.
Сульфітований сік направляють на станцію фільтрів 19, а потім транспортують через підігрівачі перший корпус випарної станції 18. Випарні установки призначені для послідовного згущення очищеного соку другої сатурації до концентрації густого сиропу; при цьому вміст сухих речовин у продукті збільшується з 14...16% у першому корпусі до 65...70% (згущений сироп) в останньому. Свіжа пара надходить тільки в перший корпус, а наступні корпуси обігріваються соковою парою попереднього корпусу. Площа поверхні нагріву випарної станції цукрового заводу продуктивністю 5000 т буряків на добу становить 10 000 м 2 .
Отриманий сироп прямує у сульфітатор 29, а потім на станцію фільтрації 30. Фільтрований сироп підігрівається в підігрівачі 31, звідки надходить у вакуум-апарати першого продукту 32. Сироп у вакуум-апаратах уварюється до пересичення, цукор виділяється у вигляді кристалів. Продукт, отриманий після уварювання, називається утфелем. Він містить близько 7,5% води і близько 55% цукру, що викристалізувався.
Сироп уварюють у періодично діючих вакуум-апаратах. Утфель першої кристалізації з вакуум-апаратів надходить у приймальну утфелемішалку 33, звідки його направляють у розподільну мішалку, а потім центрифуги 34, де під дією відцентрової сили кристали цукру відокремлюються від міжкристальної рідини. Ця рідина називається першим відпливом. Чистота першого відпливу 75...78 %, що значно нижче за чистоту утфелю.
Щоб отримати з центрифуги білий цукор, його кристали промивають невеликою кількістю гарячої води – пробілюють. При пробілювання частина цукру розчиняється, тому з центрифуги відходить відтік вищої чистоти - другий відтік.
Другий та перший відтіки подають у вакуум-апарат другої (останньої) кристалізації, де отримують утфель другої кристалізації, що містить близько 50% кристалічного цукру. Цей утфель поступово охолоджують до температури 40 ° С при перемішуванні в утфелемішалка - кристалізаторах. При цьому додатково викристалізовується ще деяка кількість цукру. Нарешті, утфель другої кристалізації прямує в центрифуги, де від кристалів цукру відокремлюється меляса, яка є відходом цукрового виробництва, так як одержання з неї цукру шляхом подальшого згущення та кристалізації нерентабельно. Жовтий цукор другої кристалізації рафінують першим відпливом, отриманий утфель направляється в розподільну мішалку, а потім центрифуги. Отриманий цукор розчиняється, і сік надходить у лінію виробництва.
Білий цукор, що вивантажується з центрифуг 34, має температуру 70 °С і вологість 0,5 % при пробілюванні парою або вологість 1,5 % при пробілюванні водою. Він потрапляє на віброконвеєр 35 і транспортується в сушильно-охолоджувальну установку 36.
Після сушіння цукор-пісок надходить на ваговий стрічковий конвеєр 37 і далі на вібросито 38. Грудочки цукру відокремлюються, розчиняються і повертаються в продуктовий цех.
Товарний цукор-пісок надходить у силосні вежі 39 (склади тривалого зберігання).
Цукор - затребуваний продукт, який використовується у чистому вигляді, у кондитерській промисловості, виробництві напоїв, фармацевтичних засобів, пластику та ще низці сфер. Таким чином, підприємець, який налагодив ефективне виробництвоцукру може розраховувати на високу рентабельність бізнесу.
Основна перевага цукрового бізнесу полягає в тому, що продукція користується попитом незалежно від сезону. Причому обсяги її споживання постійно зростають, що створює передумови для відкриття нових підприємств. В середньому один мешканець Росії з'їдає 20 кг цукру. Величезні обсяги необхідні для харчової промисловості. Таким чином, є всі шанси налагодити взаємовигідне співробітництвоз великими споживачами у будь-якому регіоні країни.
Переваги та недоліки даного бізнесу
Головний недолік цього бізнесу – суттєва залежність від місць зростання сировини. На території РФ більшість продукції виготовляється з цукрових буряків, центри вирощування яких зосереджено у Центральному, Приволзькому і Південному округах. Таким чином, для виробників інших регіонів значно зростають транспортні витрати.
Базова перевага полягає в однокомпонентності продукту – підприємцю достатньо знайти одного-двох відповідальних постачальників задля забезпечення безперебійного постачання підприємства. Крім того, рівень споживання цукру високий, а організаційні витрати відносно невеликі, що дозволяє швидко окупити вкладення.
Організація виробництва цукру
Для відкриття масштабного бізнесу оптимальна організаційна форма. Також необхідно оформити дозвільну документацію у СЕС, пожежній інспекції та інших інстанціях. Конкретні норми рекомендується уточнювати на місцях, оскільки можуть відрізнятися від регіону до регіону.
Вимоги до кінцевого продукту регламентуються рядом стандартів, основними серед яких є:
- Буряк цукровий. Технічні умови(Р 52647-2006);
- Буряк цукровий. Методи випробувань (Р 53036-2008);
- Метод визначення цукрози (12571-2013);
- Виробництво цукру (Р 52678-2006).
Види цукрової продукції
Використовуючи різні технології, можна отримати продукти, що відрізняються за своїми властивостями. Існує 4 види цукру:
- Рафінад – сахароза високого ступеня очищення як окремих шматочків (частіше – кубічної форми).
- Пісок – як кристалів розміром 0.5-2.5 мм.
- Сирець - у вигляді окремих нездрібнених кристалів.
- Пудра – порошкоподібна сахароза, одержувана шляхом подрібнення кристалів.
Устаткування для виробництва цукру
Кожен виробничий етап потребує використання певних агрегатів. Так, комплект установок для підготовки сировини включає апарати для миття, водовідділювач, камене-, піско- та ботволовушки, гідротранспортер та бурякопідйомне обладнання.
Базова лінія комплектується з буряків, сушарок для жому, шнекового преса, дифузора, ваг, конвеєра з магнітним сепаратором.
Очищення соку виконується з використанням відстійників, сульфітаторів, сатураторів, фільтрів із опцією підігріву, агрегатів дефекації.
Кристалізація здійснюється за участю випарної установки з концентратором, центрифуги, вакуумного апарату, сушильно-охолоджувальної камери, віброситу та віброконвеєра.
Організувати завод можна як з нуля, так і купивши готову лінію з виробництва цукру. У першому випадку вартість обладнання залежить від потужності. Наприклад, обладнання, розраховане на виготовлення до 10 тонн продукції на добу, коштуватиме близько $20,000. Ціна на комплекс, що дає змогу отримувати 50 тонн цукру – близько $200,000.
Купуючи діючий комплекс, важливо провести оцінку ступеня його зносу. Зазвичай, цього залучаються спеціалізовані організації. У середньому вартість устаткування, запущеного до 2000 року становить до 2,000,000. Більш сучасні комплекси можуть коштувати від $5,000,000 і більше.
Сировина
У СНД склалася стійка традиція виробництва цукру із цукрових буряків. Але на даний момент все більше виробників віддають перевагу імпортній сировині. Поряд із коренеплодами із США, Франції, Німеччини, широко застосовують:
- стебла хлібного сорго (переважно із КНР);
- крохмалистий рис та просо (одержання солодового цукру);
- пальмовий сік (з Південно-Східної Азії);
- цукрова тростина (постачається з Індії, Куби, Бразилії).
Технологія виробництва цукру + Відео як роблять
Цукор із буряків
Класична технологія виготовлення цукру з цукрових буряків включає наступні етапи:
- Екстракція. Коренеплоди промивають, звільняють від шкірки, зважують та відправляють на стружку. Отриманий проміжний продукт завантажують у дифузор, де змішують з водою і нагрівають, отримуючи таким чином дифузний сік з 15% вмістом сахарози.
- Очищення дифузного соку. У масу додають вапняне молоко та проводять кілька етапів очищення.
- Випарювання рідини. Під дією високої температури вода поступово випаровується. В результаті одержують сироп, у якому близько 50% обсягу становить сахароза.
- Кристалізація. Сироп послідовно подається в центрифуги, утфелерозподільники та вакуумні агрегати. Пройшовши перелічені стадії, сировина перетворюється на цукор, який звик бачити споживач.
Відео як роблять:
Цукор-рафінад
Установка виробництва КНР, здатна виробляти 150-200 кг продукції зміну, обходиться близько ₽2,000,000, устаткування однієї з турецьких компаній – порядку ₽7,000,000. Поряд із цим буде потрібна фасувальна лінія (₽600,000).
Такий цукор буває двох типів: пресований та литий. Перший виготовляється з цукру-піску шляхом обробки в центрифузі, пресування, сушіння та розподілу на кубики встановленого розміру. Литий цукор отримують шляхом завантаження цукрового піску у форми та витримування до повного затвердіння. Потім сировину кілька разів заливають чистим цукром і промивають видалення патоки. Підготовлені пласти сушать та розколюють на кубики.
Тростинний цукор
В цілому процес нагадує отримання цукру з цукрових буряків за винятком, що замість екстракції, попередньо замочені стебла рослини віджимають на спеціальних вальцях. Таким чином, видобувається 90% сахарози, що міститься у очереті. Після цього сік подається в мезгоуловлювач та обробляється на соковимірювачах.
Меласса та жом
Побічні продукти, що отримуються в процесі виготовлення цукру, використовуються як корм для худоби. Як правило, їх обмінюють за бартером на буряки у сільськогосподарських виробників. Жом (або меляси) також затребуваний певною категорією споживачів.
Джерелом додаткового доходу може стати і отримання цукру-кандису, що є досить великими прозорими кристалами. Для цього потрібно придбати спеціальне обладнання.
Приміщення
Вимога до приміщення, де буде розміщено виробниче обладнання, аналогічні тим, які висуваються для будь-якого харчового виробництва. Площа його піддирається залежно від габаритів обладнання. Обов'язково наявність комунікацій (водопостачання, водовідведення, електрика), санітарного вузла, сухого та добре провітрюваного складського комплексу, оскільки цукор швидко вбирає запахи.
Сезонність виробничого процесу
Основне навантаження на виробничий комплекс припадає на 3-4 місяці, коли дозріває сировина. Після закінчення цього періоду необхідно провести технічний огляд обладнання та при необхідності його ремонт.
Процеси, що відбуваються в рамках виробництва цукру, вважаються безпечними, оскільки не є джерелами пилу, токсичних газів тощо. При цьому необхідно враховувати високий рівень шуму під час роботи установок.
Розширення потужностей
Більшість виробників-початківців спочатку орієнтуються на виробництво цукру-піску. І лише після виходу на окупність ухвалюють рішення про розширення виробництва. Як правило, йдеться про виготовлення таких продуктів.
Рентабельність цукрового бізнесу
За ефективної організації виробництва вкладення окупаються від 6 місяців. При цьому велике значення має ціна закупівель обладнання. Так, європейські агрегати потужністю до 20 тонн цукру на добу коштуватимуть щонайменше €90 тис.
Також слід приділити увагу питанням реалізації готового товару. Підприємцю необхідно створити відомий бренд, розробити привабливий для споживача дизайн упаковки, налагодити стабільний ринок збуту.
