Produkcja cukru z buraków cukrowych: opis technologii

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Produkcja cukru jest przywilejem dużych fabryk. W końcu technologia jest dość złożona. Surowce przetwarzane są na ciągłych liniach produkcyjnych. Z reguły zakłady produkujące cukier znajdują się w bliskiej odległości od miejsc uprawy buraków cukrowych.

Opis produktu

Cukier jest zasadniczo czystym węglowodanem (sacharozą), który smakuje słodko i przyjemnie. Dobrze się wchłania i zapewnia prawidłowe funkcjonowanie organizmu (ostrość wzroku i słuchu, ważny składnik odżywczy dla komórek mózgowych, bierze udział w tworzeniu tłuszczów). Nadużywanie produktu prowadzi do rozwoju chorób (próchnica, nadwaga itp.).

Surowce do produkcji

Tradycyjnie w naszym kraju ten produkt jest wytwarzany z buraków cukrowych. Produkcja cukru wymaga dużej podaży surowców.

Beetroot to przedstawiciel rodziny haze. Rośnie od dwóch lat, kultura odporna na suszę. W pierwszym roku korzeń rośnie, a w drugim roku rozwija siępojawiają się łodygi, kwiaty i nasiona. Masa rośliny okopowej wynosi 200-500 g. Udział masowy tkanki twardej wynosi 75%. Reszta to cukier i inne związki organiczne.

Zbiór buraków trwa 50 dni. Jednocześnie zakłady działają średnio 150 dni w roku. Aby zapewnić surowce dla przemysłu cukrowniczego, buraki składowane są w tzw. kagacie (duże pryzmy).

Technologia przechowywania buraków cukrowych

Buraki układa się warstwami w stosach na wcześniej przygotowanych powierzchniach. Jeśli technologia przechowywania zostanie naruszona, buraki będą kiełkować i gnić. W końcu korzenie to żywe organizmy. Cechą kiełkowania jest wskaźnik stosunku kiełków do masy całego owocu. W warunkach wysokiej temperatury i dużej wilgotności buraki zaczynają kiełkować już w piątym dniu przechowywania. Jednocześnie najintensywniej kiełkują buraki, które znajdują się w górnej części pryzmy. Jest to niezwykle negatywne zjawisko, które prowadzi do spadku wydajności produkcji cukru. Aby zminimalizować straty spowodowane kiełkowaniem, wierzchołki owoców są odcinane podczas zbioru, a sam plon w pryzmach jest traktowany specjalnym roztworem.

Ważne jest ostrożne przechowywanie owoców w stosach, starając się ich nie uszkodzić. Przecież uszkodzone obszary płodu są słabym punktem, który dotyczy przede wszystkim, a następnie zdrowych tkanek.

Rozwój bakterii jest w znacznym stopniu uzależniony od temperatury i wilgotności. Jeśli utrzymasz zalecany skład i temperaturę powietrza1-2°C, następnie procesy gnicia spowalniają (czasami nie rozwijają się).

Przechowywane buraki są bardzo zanieczyszczone (gleba, trawa). Brud utrudnia cyrkulację powietrza w pryzmie, prowokuje procesy gnicia.

Dlatego zaleca się mycie buraków i przechowywanie ich umytych. W ostatnich latach szeroko stosowane są specjalne urządzenia do wydmuchiwania chwastów, słomy i brudu.

Plon buraków

Jednym z najważniejszych zadań jest zwiększenie plonu buraków cukrowych. To zależy od wielu czynników. Produkcja cukru zależy bezpośrednio od wielkości zbiórki, a także od jakości technologicznej surowców.

Po pierwsze, technologiczne walory uprawianych buraków zależą od użytych nasion. Nowoczesne technologie pozwalają kontrolować cechy biologiczne i inne. Kontrola jakości nasion może znacznie zwiększyć plon z hektara zasianej powierzchni.

Ważna jest również metoda uprawy buraków. Znaczący wzrost plonu obserwuje się przy tzw. uprawie redlinowej (wzrost plonu waha się od 15 do 45% w zależności od warunków klimatycznych regionu). Istota metody jest następująca. Jesienią specjalne maszyny wylewają redliny, dzięki czemu ziemia aktywnie wchłania i gromadzi wilgoć. Dlatego wiosną ziemia dojrzewa wystarczająco szybko, stwarzając dogodne warunki do siewu, wzrostu i rozwoju owoców. Ponadto buraki są znacznie łatwiejsze do zbioru: gęstość gleby na redlinach jest stosunkowo niska.

Ciekawe, że ta technologia została zaproponowana przez radzieckiego naukowca Głuchowskiego w odległych latach 20. ubiegłego wieku. A stosunkowo niedawno metoda została wprowadzona w krajach rozwiniętych.

Pomimo ogromnej skuteczności technologia ta nie znalazła szerokiego zastosowania. Powodem tego jest brak i wysoki koszt specjalnego sprzętu. Produkcja cukru z buraków ma zatem perspektywy rozwoju i osiągnięcia nowego poziomu technologicznego.

Buraki powinny być zbierane przed przymrozkami. Dostawy do przedsiębiorstw buraków kopanych mogą być realizowane na zasadzie flow lub metodą flow-transshipment. W celu ograniczenia strat sacharozy podczas długotrwałego przechowywania w bazach przeładunkowych, owoce przykrywa się słomą.

Proces produkcji

Przeciętna cukrownia w Rosji jest w stanie przetworzyć kilka tysięcy ton surowców (buraki cukrowe). Imponujące, prawda?

Produkcja opiera się na złożonych procesach i reakcjach chemicznych. Istota jest następująca. Aby uzyskać kryształy cukru, konieczne jest wyizolowanie (wyekstrahowanie) sacharozy z surowców. Następnie oddziela się cukier od zbędnych substancji i otrzymuje się gotowy do spożycia produkt (białe kryształy).

Technologia produkcji cukru składa się z następujących operacji:

• czyszczenie z brudu (pranie);
• odbieranie wiórów (siekanie, mielenie);
• ekstrakcja sacharozy;
• filtracja soku;
• zagęszczanie (odparowanie wilgoci);
• masa wrząca(syrop);
• oddzielanie melasy od cukru;
• cukier suszący.

Płukanie buraków cukrowych

Kiedy surowce docierają do cukrowni, trafiają do swego rodzaju bunkra. Może znajdować się zarówno pod ziemią, jak i na zewnątrz. Silny, ukierunkowany strumień wody wypłukuje buraki cukrowe z zasobnika. Rośliny okopowe spadają na przenośnik, podczas którego surowce są wstępnie oczyszczane z wszelkiego rodzaju gruzu (słoma, trawa itp.).

Miażdżenie roślin okopowych

Wytwarzanie cukru z buraków jest niemożliwe bez ich mielenia. W grę wchodzą tak zwane krajarki do buraków. Wynikiem są cienkie paski buraków cukrowych. W technologii produkcji cukru bardzo ważny jest sposób cięcia kawałków: im większa powierzchnia, tym efektywniej oddzielana jest sacharoza.

Ekstrakcja sacharozy

Zrębki buraczane są podawane przez przenośnik do aparatu dyfuzyjnego ze ślimakiem. Cukier oddziela się od frytek ciepłą wodą. Frytki są podawane przez ślimak, a do niego płynie ciepła woda, która wydobywa cukier. Oprócz samego cukru woda przenosi również inne rozpuszczalne substancje. Proces jest dość efektywny: na wyjściu miazga (tzw. chipsy buraczane) zawiera tylko 0,2-0,24% cukru na ułamek masowy. Woda nasycona cukrami i innymi substancjami organicznymi mętnieje i silnie się pieni. Ten płyn jest również nazywany sokiem dyfuzyjnym. Najpełniejsza obróbka jest możliwa tylko wtedy, gdy surowiec zostanie podgrzany do 60 stopni. W tej temperaturze białka koagulują i nie odstają od buraków. Produkcja cukru na tym się nie kończy.

Oczyszczanie dyfuzyjne soku

Z cieczy należy usunąć najmniejsze zawieszone cząstki buraków i rozpuszczone substancje organiczne. Technologicznie można usunąć do 40% produktów ubocznych. To, co pozostało, gromadzi się w melasie i jest usuwane dopiero na końcowym etapie produkcji.

Sok podgrzany do 90°C. Następnie jest przetwarzany z wapnem. W rezultacie wytrącają się białka i inne substancje zawarte w soku. Ta operacja jest wykonywana na specjalnym sprzęcie w ciągu 8-10 minut.

Teraz musisz usunąć wapno. Ten proces nazywa się nasyceniem. Jego istota jest następująca: sok nasyca się dwutlenkiem węgla, który wchodzi w reakcję chemiczną z wapnem, tworząc węglan wapnia, który wytrąca się, pochłaniając różne zanieczyszczenia. Przezroczystość soku wzrasta, staje się lżejszy.

Sok jest filtrowany, podgrzewany do 100°C i ponownie nasycony. Na tym etapie przeprowadzane jest głębsze oczyszczanie z zanieczyszczeń, po czym sok jest ponownie przesyłany do filtracji.

Sok musi być odbarwiony i rozrzedzony (nie tak lepki). W tym celu przepuszcza się przez nią dwutlenek siarki. W soku powstaje kwas siarkowy - bardzo silny czynnik redukujący. Reakcja z wodą wytwarza pewną ilość kwasu siarkowego, uwalniając wodór, który z kolei rozjaśnia sok.

Po grubym i czystym nasyceniu wyjście wynosi 91-93% oryginalnej objętości wysokiej jakości,bielony sok. Procentowa zawartość sacharozy w otrzymanej objętości soku wynosi 13-14%.

Odparowanie wilgoci

Produkowane w dwóch etapach przy użyciu specjalnego sprzętu. Do produkcji cukru na pierwszym etapie ważne jest uzyskanie gęstego syropu o zawartości suchej masy 65-70%. Powstały syrop jest dodatkowo oczyszczany i ponownie poddawany procedurze odparowywania, tym razem w specjalnych urządzeniach próżniowych. Niezbędne jest uzyskanie lepkiej, gęstej substancji o zawartości sacharozy 92-93%.

Jeśli będziesz dalej odparowywać wodę, roztwór staje się przesycony, pojawiają się centra krystalizacji i rosną kryształki cukru. Powstała masa nazywa się Massecuite.

Temperatura wrzenia powstałej masy wynosi 120 °C w normalnych warunkach. Ale dalsze gotowanie odbywa się w próżni (aby zapobiec karmelizacji). W warunkach zbliżonych do próżni temperatura wrzenia jest znacznie niższa - 80 °C. Masa ta na etapie odparowywania w aparacie próżniowym jest „stopowana” z cukrem pudrem. Co stymuluje wzrost kryształów.

Oddzielanie cukru od melasy

Masa cukru trafia do wirówek. Tam kryształy są oddzielane od melasy. Ciecz, która wypływa po oddzieleniu kryształków cukru to zielona melasa.

Kryształy cukru pozostają na siatce bębna wirówki, które są traktowane gorącą wodą i parowane w celu wybielenia. W tym przypadku powstaje tak zwana biała melasa. Jest to roztwór cukru i pozostałości zielonej melasy w wodzie. Melasa biała poddawana jest wtórnemu przetwarzaniu wmaszyny próżniowe (w celu zminimalizowania strat, poprawy wydajności produkcji).

Zielona melasa trafia do innego aparatu do gotowania. W efekcie uzyskuje się tzw. drugą cukrzycę, z której uzyskuje się już żółty cukier. Po pierwszym czyszczeniu rozpuszcza się w soku.

Cukier suszący

Cykl produkcji cukru nie jest jeszcze zakończony. Zawartość wirówki jest usuwana i wysyłana do wyschnięcia. Po odwirowaniu zawartość wilgoci w cukrze wynosi około 0,5%, a temperatura 70°C. W suszarce bębnowej produkt jest suszony do wilgotności 0,1% (zapewnia to w dużej mierze temperatura resztkowa po wirowaniu).

Odpady

Głównymi produktami odpadowymi produkcji cukru z buraków cukrowych są pulpa (tzw. wióry korzeniowe), melasa, błoto z pras filtracyjnych.

Wysłodki buraczane stanowią do 90% masy surowców. Służy jako dobra pasza dla zwierząt gospodarskich. Transport miazgi na duże odległości jest nieopłacalny (ze względu na dużą wilgotność jest bardzo ciężki). W związku z tym jest kupowana i wykorzystywana przez gospodarstwa zlokalizowane w pobliżu cukrowni. Aby zapobiec uszkodzeniu miazgi, jest ona przetwarzana na kiszonkę.

W niektórych cukrowniach wióry z buraków cukrowych są tłoczone (do 50% wilgoci jest usuwane), a następnie suszone w specjalnych komorach. W wyniku takiej obróbki masa pulpy gotowej do użycia zgodnie z przeznaczeniem i transportowanej na duże odległości nie przekracza 10% jej pierwotnej masy.

Melassa –melasa pastewna - otrzymana po przetworzeniu drugiej cukini. Jego objętość wynosi 3-5% masy surowca. Zawiera 50% cukru. Melasa paszowa jest ważnym składnikiem w produkcji alkoholu etylowego, a także w produkcji pasz dla zwierząt. Ponadto jest stosowany w produkcji drożdży, w produkcji kwasu cytrynowego, a nawet leków.

Objętość błota z prasy filtracyjnej sięga 5-6% masy nieprzetworzonych surowców. Stosowany jako nawóz do gleb rolniczych.

Produkcja cukru rafinowanego

Produkcja cukru rafinowanego zwykle odbywa się w samych cukrowniach. W ramach takich zakładów istnieją specjalne warsztaty. Ale organizacje zewnętrzne, które kupują cukier granulowany z fabryk, mogą również produkować cukier rafinowany. Zgodnie z metodą otrzymywania cukru rafinowanego można go odlewać i prasować.

Sekwencja operacji technologicznych w produkcji cukru rafinowanego jest następująca.

Cukier rozpuszcza się w wodzie. Gęsty syrop jest przetwarzany w celu usunięcia różnych substancji barwiących. Po oczyszczeniu syrop gotuje się w komorze próżniowej i uzyskuje się pierwszą rafinowaną cukrzycę. W celu wyeliminowania zażółcenia do komory próżniowej dodaje się ultramarynę (0,0008% wagowo syropu, nie więcej). Proces gotowania jest podobny do procesu gotowania przy otrzymywaniu cukru.

Wyrafinowana masażystka musi być oddzielona od siebie. Powstaje gęsta masa (zawiesina o wilgotności 3%, nie więcej), która jest prasowana. Rezultatem jest rafinowany cukier, który przyjmuje formę prasy. Dopracować się w formiegłowy, masażystka przelewa się do odpowiednich form. Na dnie formy znajduje się specjalny otwór, przez który wypływa reszta roztworu. Cukier rafinowany mokry suszy się gorącym powietrzem, aż wskaźnik wilgotności spadnie do wartości 0,3-0,4%. Następnie pozostaje tylko poczekać, aż grudki cukru ostygną, pokroić (w razie potrzeby) i zapakować.