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 - востребованный продукт, который используется в чистом виде, в кондитерской промышленности, производстве напитков, фармацевтических средств, пластика и еще ряде сфер. Таким образом, предприниматель, наладивший эффективное производство сахара, может рассчитывать на высокую рентабельность бизнеса.

Основное преимущество сахарного бизнеса заключается в том, что продукция востребована независимо от сезона. Причем объемы ее потребления постоянно увеличиваются, что создает предпосылки к открытию новых предприятий. В среднем один житель России съедает 20 кг сахара. Огромные объемы необходимы пищевой промышленности. Таким образом, есть все шансы наладить взаимовыгодное сотрудничество с крупными потребителями практически в любом регионе страны.

Преимущества и недостатки данного бизнеса

Главный недостаток этого бизнеса – существенная зависимость от мест произрастания сырья. На территории РФ большая часть продукции изготавливается из сахарной свеклы, центры выращивания которой сосредоточены в Центральном, Приволжском и Южном округах. Таким образом, для производителей из других регионов значительно возрастают транспортные расходы.

Базовое преимущество заключается в однокомпонентности продукта – предпринимателю достаточно найти одного-двух ответственных поставщиков для обеспечения бесперебойного снабжения предприятия. Кроме того, уровень потребления сахара высок, а организационные расходы относительно невелики, что позволяет быстро окупить вложения.

Организация производства сахара

Для открытия масштабного бизнеса оптимальна организационная форма . Также необходимо оформить разрешительную документацию в СЭС, пожарной инспекции и прочих инстанциях. Конкретные нормы рекомендуется уточнять на местах, поскольку они могут разниться от региона к региону.

Требования, предъявляемые к конечному продукту, регламентируются рядом стандартов, основными среди которых являются:

• Свекла сахарная. Технические условия (Р 52647-2006);
• Свекла сахарная. Методы испытаний (Р 53036-2008);
• Метод определения сахарозы (12571-2013);
• Производство сахара (Р 52678-2006).

Виды сахарной продукции

Используя различные технологии, можно получить продукты, которые отличаются по своим свойствам. Существует 4 вида сахара:

• Рафинад – сахароза высокой степени очистки в виде отдельных кусочков (чаще – кубической формы).
• Песок – в виде кристаллов размером 0.5-2.5 мм.
• Сырец – в виде отдельных неизмельченных кристаллов.
• Пудра – порошкообразная сахароза, получаемая путем измельчения кристаллов.

Оборудование для производства сахара

Каждый производственный этап требует использования определенных агрегатов. Так, комплект установок для подготовки сырья включает аппараты для мытья, водоотделитель, камне-, песко- и ботволовушки, гидротранспортер и свеклоподъемное оборудование.

Базовая линия комплектуется из свеклорезки, сушилок для жома, шнекового пресса, диффузора, весов, конвейера с магнитным сепаратором.

Очистка сока выполняется с использованием отстойников, сульфитаторов, сатураторов, фильтров с опцией подогрева, агрегатов дефекации.

Кристаллизация осуществляется при участии выпарной установки с концентратором, центрифуги, вакуумного аппарата, сушильно-охладительной камеры, вибросита и виброконвейера.

Организовать завод можно как с нуля, так и купив готовую линию по производству сахара. В первом случае стоимость оборудования напрямую зависит от мощности. Например, оборудование, рассчитанное на изготовление до 10 тонн продукции в сутки, обойдется порядка $20,000. Цена на комплекс, позволяющий получать 50 тонн сахара – около $200,000.

При покупке действующего комплекса важно провести оценку степени его износа. Как правило, для этого привлекаются специализированные организации. В среднем цена оборудования, запущенного до 2000 года составляет до 2,000,000. Более современные комплексы могут стоить от $5,000,000 и более.

Сырье

В СНГ сложилась устойчивая традиция производства сахара из сахарной свеклы. Но на данный момент все больше изготовителей предпочитают импортное сырье. Наряду с корнеплодами из США, Франции, Германии, широко применяют:

• стебли хлебного сорго (преимущественно из КНР);
• крахмалистый рис и просо (получение солодового сахара);
• пальмовый сок (из Юго-Восточной Азии);
• сахарный тростник (поставляется из Индии, Кубы, Бразилии).

Технология производства сахара + Видео как делают

Сахар из свеклы

Классическая технология изготовления сахара из сахарной свеклы включает следующие этапы:

• Экстракция . Корнеплоды промывают, освобождают от кожуры, взвешивают и отправляют на стружку. Полученный промежуточный продукт загружают в диффузор, где смешивают с водой и нагревают, получая, таким образом, диффузный сок с 15% содержанием сахарозы.
• Очистка диффузного сока . В массу добавляют известковое молоко и проводят несколько этапов очистки.
• Выпаривание жидкости. Под действием высокой температуры вода постепенно испаряется. В результате получают сироп, в котором около 50% объема составляет сахароза.
• Кристаллизация . Сироп последовательно подается в центрифуги, утфелераспределители и вакуумные агрегаты. Пройдя перечисленные стадии, сырье превращается в сахар, который привык видеть потребитель.

Видео как делают:

Сахар-рафинад

Установка производства КНР, способная производить 150-200 кг продукции за смену, обходится около ₽2,000,000, оборудование от одной из турецких компаний – порядка ₽7,000,000. Наряду с этим потребуется фасовочная линия (₽600,000).

Такой сахар бывает двух типов: прессованный и литой. Первый изготавливается из сахара-песка путем обработки в центрифуге, прессования, сушки и деления на кубики установленного размера. Литой сахар получают путем загрузки сахарного песка в формы и выдерживания до полного затвердевания. Затем сырье несколько раз заливают чистым сахаром и промывают для удаления патоки. Подготовленные пласты сушат и раскалывают на кубики.

Тростниковый сахар

В целом процесс напоминает получение сахара из сахарной свеклы за тем исключением, что вместо экстракции, предварительно замоченные стебли растения отжимают на специальных вальцах. Таким образом, добывается 90% сахарозы, которая содержится в тростнике. После этого сок подается в мезгоуловитель и обрабатывается на сокоизмерителях.

Меласса и жом

Побочные продукты, получаемые в процессе изготовления сахара, используются в качестве корма для скота. Как правило, их обменивают по бартеру на свеклу у сельскохозяйственных производителей. Жом (или патока) также востребован определенной категорией потребителей.

Источником дополнительного дохода может стать и получение сахара-кандиса, представляющего собой достаточно крупные прозрачные кристаллы. Для этого потребуется приобрести специальное оборудование.

Помещение

Требование к помещению, где будет размещено производственное оборудования аналогичны тем, которые выдвигаются для любого пищевого производства. Площадь его поддирается в зависимости от габаритов оборудования. Обязательно наличие коммуникаций (водоснабжение, водоотведение, электричество), санитарного узла, сухого и хорошо проветриваемого складского комплекса, поскольку сахар быстро впитывает запахи.

Сезонность производственного процесса

Основная нагрузка на производственный комплекс приходится на 3-4 месяца, когда созревает сырье. По истечению этого периода необходимо произвести технический осмотр оборудования и при необходимости его ремонт.

Процессы, происходящие в рамках производства сахара, считаются безопасными, поскольку не являются источниками пыли, токсичных газов и т. д. При этом нужно учитывать высокий уровень шума во время работы установок.

Расширение мощностей

Большинство начинающих производителей изначально ориентируются на производство сахара-песка. И только после выхода на окупаемость принимают решение о расширении производства. Как правило, речь идет об изготовлении следующих продуктов.

Рентабельность сахарного бизнеса

При эффективной организации производства вложения окупаются от 6 месяцев. При этом большое значение имеет закупочная цена оборудования. Так, европейские агрегаты мощностью до 20 тонн сахара в сутки обойдутся не менее €90 тыс.

Также следует уделить внимание вопросам реализации готового продукта. Предпринимателю необходимо создать узнаваемый бренд, разработать привлекательный для потребителя дизайн упаковки, наладить стабильный рынок сбыта.

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%.

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.

Технологическая линия производства сахара-песка

из сахарной свеклы

Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов. Сахар – относится к важнейшим компонентам пищевого рациона – углеводам. Последние подразделяются на моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза), дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза), на перевариваемые полисахариды (крахмал, глюкоген) и неперевариваемые полисахариды (пищевые волокна). Моносахариды и дисахариды имеют сладкий вкус и поэтому их называют сахарами. Дисахариды и неперевариваемые полисахариды расщепляются в организме человека с образованием глюкозы и фруктозы. Сахароза легко и полностью усваивается в организме человека, способствует быстрому восстановлению затраченной энергии.

При переработки сахарной свеклы для пищевых целей вырабатывают белый сахар-песок, содержащий не менее 99,75 % сахарозы (в пересчете на сухое вещество) и имеющий цветность не более 0,8 условных единиц. Для промышленной переработки также производят белый с желтым оттенком сахар-песок, содержащий не менее 99,55 % сахарозы (в перерасчете на сухое вещество) и имеющий цветность не более 1,5 условных единиц. Сахар-песок вырабатывается с размерами кристаллов от 0,2 до 2,5 мм.

Качество сахара-песка должно соответствовать требованиям стандарта по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям.

Сахар-песок имеет особую ценность благодаря быстроте и легкости его усвояемости и тем самым служит незаменимым источником калорий для людей умственного и физического труда.

Исходным сырьем в отечественной сахарной промышленности является сахарная свекла, корнеплод которой выкапывают и отгружают на переработку. Заготовляемая свекла должна соответствовать требованиям стандарта по показателям физического состояния и нормированного содержания корнеплодов с определенными дефектами (подвяленные, цветущие, поврежденные и др.). Технологические качества сахарной свеклы также зависят от технической спелости свеклы во время уборки, общей загрязненности и важнейших химических показателей – содержания сахарозы и чистоты свекловичного сока.

Следует отметить, что у заготовителей свеклы в процессе хранения происходит ухудшение большинства показателей качества, что в свою очередь снижает эффективность протекания технологических процессов, повышает потери сахарозы, снижает выход и качество готовой продукции . Поэтому оптимальный производственный период переработки сахарной свеклы равен 100 суткам.

Основными полуфабрикатами свеклосахарного производства являются свекловичная стружка, диффузионный сок, сироп, утфель и промытый сахар-песок. Свекловичная стружка – срезы свеклы определенных размеров и формы, полученные путем изрезания корнеплодов в свеклорезках. Диффузионный сок – водный раствор сахарозы и несахаров, извлеченный из свекловичной стружки диффузионным методом. Сироп – насыщенный сахарный раствор, полученный из очищенного сока выпариванием из него воды в выпарной установке. Утфель – масса, состоящая из кристаллов сахарозы и межкристального раствора, образующаяся при уваривании сиропа и оттеков в вакуум-аппаратах . Промышленный сахар-песок – промытые горячей водой кристаллы сахарозы, отделенные от межкристального раствора (оттеков) при центрифугировании утфеля.

В результате переработки сахарной свеклы наряду с основной продукцией (сахар-песок) получают большое количество побочной продукции. При среднем выходе сахара 10…12 % свекловичное производство дает в процентах к массе переработанной свеклы: 80…83 сырого свекловичного жома, 5,0…5,5 мелассы, 10…13 фильтрационного осадка, которые являются ценными вторичными ресурсами .

Свекловичный жом представляет собой обессахаренную свекловичную стружку, оставшаяся после извлечения из нее сахарозы диффузионным методом. Он содержит 0,3 % сахарозы. Жом имеет большую кормовую ценность, однако для увеличения срока хранения требуется его обработка: высушивание или силосование. Эффективность использования жома можно повысить за счет получения из него пектина, пищевых волокон, метана, одноклеточного протеина.

Меласса представляет собой межкристальный раствор, получаемый при центрифугирования утфеля последней кристаллизации. Меласса содержит: минеральные органические вещества, в том числе углеводы; ценные аминокислоты и амиды; катионы щелочных и щелочноземельных металлов; анионы угольной, серной и фосфорной кислот. Около 50 % вырабатываемой мелассы направляется на кормовые цели.

Кроме того, меласса является ценным сырьем для производства этилового спирта, дрожжей, пищевых кислот, растворителей и др.

Фильтрационный осадок содержит углекислый газ, азотистые соединения, безазотистые соединения и минеральные вещества, ряд элементов и других соединений, полезных для питания растений и животных. Однако этот ценный отход свеклосахарного производства до настоящего времени не находит полезного практического применения, он наносит ущерб экологии природной среды при накапливании в отвалах.

Особенности производства и потребления готовой продукции. Сахарные заводы размещаются в местах выращивания сахарной свеклы. Современный свеклосахарный завод – это крупное промышленное предприятие, которое в зависимости от проектной мощности может перерабатывать от 1,5 до 6 тысяч тонн сахарной свеклы в сутки.

После распада СССР на территории России осталось 95 свеклосахарных заводов. В новых экономических условиях эти предприятия существенно сократили выработку сахара, так как объем перерабатываемой свеклы уменьшился в 2 раза. При этом возросли объемы переработки импортного тростникового сахара-сырца.

В настоящее время резко сократились площади посева и объем заготовки сахарной свеклы. Основные производственные фонды сахарных заводов имеют значительный износ.

Восстановление и дальнейшее развитие отечественного свеклосахарного комплекса зависит от решения проблем по созданию производства, конкурентоспособного на мировом рынке. При этом придется учитывать, что около 80 % конструкторско-исследовательской и машиностроительной базы осталось на Украине.

Особенности производства сахара-песка из сахарной свеклы обусловлены тем, что готовая продукция практически чистая сахароза. Такой химический состав продукции достигается тем, что почти на всех стадиях технологического процесса выполняются операции очистки исходного сырья и полуфабрикатов от загрязнений и посторонних примесей. Большинство операций связано с обеспечением чистоты наружной поверхности корнеплодов свеклы, диффузионного сока, а также кристаллов белого сахара.

Наружную поверхность корнеплодов сахарной свеклы очищают от легких (плавающих) и тяжелых (камни, песок и др.) примесей. Значительная часть примесей отделяется при транспортировании свеклы на переработку в потоке свекловодяной смеси. Загрязнения, прочно связанные с поверхностью корнеплодов, отмывают при помощи механических рабочих органов в моечных машинах.

Вода является наиболее материалоемким отходом производства . Количество воды при прямоточной схеме ее использования (без повторного и оборотного) составляет около 1800 % к массе перерабатываемой свеклы. Промышленные сточные воды требуют специальной очистки, чтобы исключить отрицательное воздействие на окружающую среду.

В связи с полной механизацией уборочных и погрузочно-разгрузочных работ значительно увеличились загрязнения свеклы землей и зеленой массой. Свекла с повышенной загрязненностью значительно увеличивает объем транспортных перевозок, расход транспортерно-моечной воды и нагрузку на очистные сооружения , снижает производительность при переработке свеклы, что в конечном счете приводит к дополнительным затратам и снижению конкурентоспособности производства.

Следует отметить, что при всех дополнительных усилиях не удается получить свеклу с необходимой для прогрессивной технологии чистотой наружной поверхности, что приводит к износу оборудования. В частности, в СССР были прекращены серийный выпуск и практическое применение дисковых свеклорезок. Среди известных типов свеклорезок именно дисковые потребляют меньше энергии и производят свекловичную стружку хорошего качества. Для надежной работы дисковых свеклорезок требуется более высокий уровень чистоты свеклы, но это не препятствует их широкому применению на передовых зарубежных сахарных заводах.

Диффузионный сок содержит примерно 16…19 % сухих веществ из них 14…17 % сахарозы и около 2 % несахаров. Все сахара в большей или меньшей степени затрудняют получение кристаллической сахарозы и увеличивают ее потери с мелассой. Одна часть несахаров при кристаллизации способна удерживать в растворе 1,2…1,5 части сахарозы. Поэтому одной из важнейших задач технологии сахарного производства является максимальное удаление несахаров из сахарных растворов.

В состав несахаров входят многочисленные вещества: органические кислоты, белки, пектины, жиры, редуцирующие вещества (продукты разложения сахарозы в водных растворах на глюкозу и фруктозу под действием ионов водорода или ферментов), красящие вещества и др. Несахара обладают широким спектром физико-химических свойств, что обусловливает различную природу реакций, приводящих к удалению их из диффузионного сока.

Последовательность основных этапов физико-химической очистки диффузионного сока следующая: предварительная дефекация, основная дефекация, I сатурация, II сатурация, отделение осадка, сульфитация.

Дефекация – процесс обработки диффузионного сока известью (известковым мелом). Целью предварительной дефекации являются коагуляция и осаждение под действием дегидратирующих свойств ионов, белков, пектиновых и других веществ коллоидной дисперсности, а также образование хорошей структуры осадка. Кроме коагуляции и осаждения белково-пектинового комплекса, на предварительной дефекации происходит реакция нейтрализации кислот и осаждения солей кальция. Главной задачей основной дефекации является разложение амидов кислот, солей аммония , редуцирующих веществ, омыление жиров, а также создание избытка извести, необходимой для получения достаточного количества осадка СаСО3 на I сатурации.

Сатурация – процесс обработки дефекованного сока сатурационным газом, содержащим диоксид углерода (СО2). В результате чего образуются кристаллы карбоната кальция, на поверхности которых в свою очередь адсорбируются частицы несахаров. После I сатурации осадок карбоната кальция с адсорбированными несахарами и коагулятом отделяют отстаиванием или фильтрованием и выводят в отходы. Затем в сок добавляют известь и проводят II дефекацию. На II сатурации в результате химических реакций на поверхности образующегося осадка СaCO3 осаждаются соли кальция и другие несахара. После этого снова от сока отделяется сатурационный осадок.

Сульфитация – процесс обработки сока или сиропа сернистым газом или сернистой кислотой. Сульфитация проводится с целью снижения вязкости сахаросодержащих растворов и понижения их окрашенности. Сульфитированный сироп фильтруют для отделения осадка.

Количество несахаров в исходном сырье существенно влияет на эффективность процесса очистки сока: чем их больше, тем труднее добиться требуемой чистоты, т. е. массовой доли сахарозы в пересчете на сухие вещества. Соотношение между количествами сахарозы и несахаров в свекле зависит от ее технологических свойств. В частности, цветущие корнеплоды имеют пониженное (на 2…3 %) содержание сахарозы и повышенное количество редуцирующих веществ. Чистота свекловичного сока в подвяленных корнеплодах ниже на 4…12 %, чем у нормальной свеклы. Из корнеплодов с сильными механическими повреждениями при гидроподаче на переработку вымывается в транспортерно-моечную воду до 0,16…0,30 % сахарозы. При наличии зеленой массы на корнеплодах снижается чистота диффузионного сока на 1,7…2,6 %. Естественно, что при хранении перечисленных дефектных корнеплодов ухудшение показателей их качества происходит более интенсивно, чем у нормальной свеклы. Таким образом, заготовка и переработка свеклы ухудшенного качества приводит к потерям сахара и, в конечном счете, снижает конкурентоспособность свеклосахарного производства.

Сахароза хорошо растворяется в воде, при повышении температуры ее растворимость возрастает. В растворах сахароза является сильным дегидратором. Она легко образует пересыщенные растворы, кристаллизация в которых начинается только при наличии центров кристаллизации. Скорость этого процесса зависит от температуры, вязкости раствора и коэффициента пересыщения.

Кристаллизация позволяет из многокомпонентной смеси веществ, которой является сироп, получить практически чистую сахарозу.

Технологическая схема предусматривает столько ступеней кристаллизации, чтобы суммарный эффект кристаллизации (разность чистоты исходного сиропа с клеровкой и мелассы) составлял 30…33 %. Обычно заводы работают по схемам с двумя или тремя кристаллизациями, при этом товарный продукт получают только на первой степени. Двухкристаллизационная схема проще и экономнее трехкристаллизационной, но при ее эксплуатации не всегда достигается достаточно полное обессахаривание мелассы и получение сахара-песка высокого качества.

Товарный сахар-песок высушивается до нормативной влажности 0,04 % при бестарном хранении и 0,14 % при упаковывании в мешки и пакеты.

Хранение сахара на свеклосахарных заводах усложняется тем, что вся продукция вырабатывается в течение нескольких месяцев, после чего ее приходится хранить продолжительное время. Для эффективного использования емкости сахарного склада мешки с сахаром укладывают в штабеля. Для штабелирования мешков применяются различные передвижные подъемники. Обычно под мешки подкладывают деревянные решетки, поддерживающие их на высоте около 100 мм от пола и обеспечивающие хорошую вентиляцию воздуха под ними. Для правильного хранения сахара в складе нужно обеспечить соответствующий температурный и влажностный режим.

Силоса бестарного хранения сахара должны иметь конструкцию, исключающую возможность образования влаги на их внутренних поверхностях. Такой склад должен быть оборудован системой кондиционирования, а также ас­пирации, обеспечивающей очистку отсасываемого воздуха до взрывобезопасной концентрации сахарной пыли.

Для доставки потребителям неупакованного сахара используют вагоны специальной конструкции (хоппера).

Стадии технологического процесса. Производство сахара-песка из сахарной свеклы можно разделить на следующие стадии и основные операции:

– транспортирование и предварительная очистка свеклы;

– мойка свеклы;

– изрезывание свеклы в свекловичную стружку;

– извлечение сока из свекловичной стружки;

– физико-химическая очистка диффузионного сока;

– выпаривание сока и очистка сиропа;

– уваривание утфеля, кристаллизация сахарозы и отделение утфеля (центрифугирование);

– сушка, охлаждение, сортирование и упаковка сахара-песка.

Характеристика комплексов оборудования. Линия начинается с комплекса оборудования для транспортирования и очистки наружной поверхности свеклы, в состав которого входят системы гидротранспортеров, свеклонасос, ботвосоломоловушки, камнеловушки, водоотделитель, свекломойка и магнитный сепаратор, а также оборудование для отбора хвостиков свеклы.

Следующий комплекс оборудования предназначен для получения и обработки свекловичной стружки, включающий весы, свеклорезку, диффузионный аппарат, мезголовушки и оборудование для отжима влаги от свекловичного жома.

В третий комплекс оборудования для физико-химической обработки диффузионного сока и отделения осадков входят аппараты для дефекации и сатурации сока, подогреватели, дозаторы известкового молока, отстойники, сульфитаторы и фильтры.

Четвертый комплекс оборудования предназначен для выпаривания диффузионного сока и очистки сиропа, содержащий в своем составе четырехкорпусную выпарную установку с концентратором, сульфитатор сиропа и фильтр сиропа.

Ведущим является комплекс оборудования для уваривания сиропа, кристаллизации сахара, отделения утфеля и промывки кристаллов сахара. Основным оборудованием этого комплекса является вакуум-аппараты утфеля, утфелемешалки, утфелераспределители, центрифуги, аффинационная мешалка, сборники оттёков утфелей и мелассы, а также вибротранспортер для промытого сахара-песка.

Завершающий комплекс оборудования для получения товарного сахара-песка включает элеватор, сушильно-охладительную установку, сортировочную установку для сахара, приемные бункеры сахара-песка, а также циклоны сухой и влажной очистки воздуха от сахарной пыли и мешалку для растворения сахарной пыли и комков сахара-песка.

Машинно-аппаратурная схема линии производства сахара-песка из кондиционной сахарной свеклы показана на рис. 2.8.

Устройство и принцип действия линии. Свекла из склада краткосрочного хранения (бурачной) 1 в виде свекловодяной смеси в соотношении 1: 6…1: 7 подается в главный гидротранспортер, состоящий из нижнего и верхнего участков. Нижний гидротранспортер 2 заглублен в земле с уклоном в сторону свеклоподъемной станции. На входе в главный гидротранспортер для предотвращения заторов уста­новлены наклонная и горизонтальная решетки 3 . В конце гидротранспортера установлен регулятор потока – пульсирующий шибер 4 .

Из нижнего участка гидротранспортера свекловодяная смесь перекачива­ется свеклонасосом 5 в верхний гидротранспортер 6 , размещенный на высоте более 20 м. Дальнейшее перемещение ее для выполнении различных технологических операций происходит за счет силы тяжести. При движению по металлическому гидравлическому транспортеру корнеплоды подвергаются очистке попеременно в ботвосоломоловушках и камнеловушках. Лег­кие примеси улавливаются в ботвосоломоловушках 7 и 9 , а тяжелые в камнело­вушках 8 и 10 .

Далее свекловодяная смесь проходит через дисковый водоотделитель 11 , где корнеплоды освобождаются от транспортерно-моечной воды, обломков свеклы, песка и мелких свободных примесей и подаются в свекломойку 12 для отмывания от земли и других прилипших примесей. Количество примесей составляет при ручной уборке 1…3 % к массе свеклы, а при механизированной уборке комбайнами 8…10 % и более.

Количество воды, подаваемой на мойку свеклы, зависит от степени ее загряз­ненности, конструкции машины и в среднем составляет 60% к массе свеклы. Из мойки корнеплоды поступают на свеклоополаскиватель 13 , где производится окончательный смыв грязи с поверхности свеклы и очистка ее от посторонних примесей. Из свеклоополаскивателя кор­неплоды поступают на второй водоотделитель 14 , где от них отделяют моеч­ную воду и ополаскивают хлорированной водой, подаваемой через форсунки, и направляют на элеватор 15 .

В сточные воды гидравлического конвейера и моечной машины попадают отломившиеся хвостики светлы, небольшие кусочки и мелкие корнеплоды (всего 1...3 % к массе свеклы), поэтому транспортерно-моечная вода с обломками свеклы из водоотделителей подается в ротационный хвостикоулавливатель 16 . Отде­ленные в улавливателе обломки свеклы, солома и ботва поступают в классифи­катор хвостиков 17 . Здесь обломки свеклы отделяются от соломы и ботвы и на­правляются на свеклоополаскиватель 18 , а из него подаются насосом на элева­тор и перерабатываются вместе со свеклой. Растительные примеси сбрасыва­ются на конвейер 19 .

Отмытая свекла поднимается элеватором 15 на контрольный конвейер 20 с электромагнитным сепаратором 21 для улавливания ферромагнитных при­месей и поступает на автоматические весы 22 , расположенные над свеклорезками. Взвешенная на автоматических весах свекла выгружается в бункер-накопитель 23 .

Свекла из бункера-накопителя подается в свеклорезку 24 для получения свекловичной стружки. Для хорошего экстрагирования свекловичного сока из стружки она должна быть гладкой, упругой и без мезги. Хорошая свекловичная стружка представляет собой длинные и тонкие полоски свеклы желобчатого, прямоугольного или ромбовидного сечения толщиной 0,5…1 мм.

Свекловичная стружка конвейером 25, на котором установлены автоматические ленточные весы 26 , направляется в непрерывно-действующий диффузионный аппарат 27 . В качестве питательной воды используются сульфитированные аммиачные конденсаты или барометрическая вода из сборника 29 , а также очищенная жомопрессовая вода из сборника 28 .

В корнеплодах сахарной свеклы содержится 20...25 % сухих веществ, из них содержание сахарозы колеблется от 14 % до 18 %.

Сахароза, растворенная в клеточном соке, может быть извлечена из клеток только после денатурации (свертывания) протоплазмы с ее полупроницаемой оболочкой. Поэтому для нормального протекания диффузионного процесса свекловичную стружку предварительно нагревают до температуры 70…80 °С.

Сахар извлекается из клеток ткани корнеплода противоточной диффузией, при которой стружка поступает в головную часть аппарата 17 и движется к хвостовой части, отдавая сахар путем диффузии в движущуюся на­встречу экстрагенту высолаживающую горячую воду. Из конца хвостовой части аппарата выводится стружка с малой концентрацией сахара, а экстрагент, обогащенный саха­ром, выводится как диффузионный сок. Из 100 кг свеклы получают приблизительно 120 кг диффузионного сока. В сок попадает 1,5…3 г/л мезги, которую отделяют в мезголовушке 32 , затем подают в сборник 33 .

Выгружаемый из диффузионного аппарата жом поступает в шнек-водоотделитель 30 и подается в отжимной пресс 31 , затем – на сушку и бункерирование. В среднем количество жома, удаляемого из аппарата 27 , составляет 80 % к массе свеклы.

Диффузионный сок подается из сборника 33 на физико-химическую очистку, которая состоит из ряда последовательных стадий. Предварительная дефекация осуществляется в аппарате 34 , куда кроме сока подается известковое молоко и суспензия сока II сатурации для формирования осадка несахаров. Из преддефекатора сок поступает на первую ступень основной дефе­кации в аппарат 35 , где смешивается с известковым молоком для проведения реакции разложения несахаров. Известковое молоко в количестве, соответст­вующем расходу поступающего сока, подается из мешалки известкового моло­ка 36 дозаторами 37 .

После первой ступени основной дефекации сок поступает в сборник 38 и насосом подается в подогреватель 39 , где нагревается до 85…90 °С и направляется в дефекатор 40 на вторую (горячую) ступень основной дефекации. В переливную коробку дефекатора добавляется известковое молоко для повышения фильтрационных свойств осадка сока I сатурации. Из дефека­тора 40 сок поступает в циркуляционный сборник 41 , где смешивается с 5…7-кратным количеством рециркуляционного сока I сатурации, в аппарате 42 подвергается I сатурации и самотеком поступает в сборник сока I сатурации 43 . Далее, пройдя подогреватель 44 , сок перекачивается насосом в напорный сборник 45 , расположенный над листовыми фильтрами 46 .

46 через мешалку 48 и напорный сбор­ник 49 подается в вакуум-фильтры 50 . Фильтрат отводится из вакуум-фильтров через вакуум-сборник 51 в сборник фильтрованного сока I сатурации 47 . Обра­зующийся фильтрационный осадок поступает в мешалку 52 , а из нее направляется на поля фильтрации.

Фильтрованный сок I сатурации, нагретый в подогревателе 53 до темпе­ратуры 92…95 °C, подается насосом в дефекатор 54 на дефекацию перед II сату­рацией. Во всасывающий трубопровод насоса вводится известковое молоко. Из дефекатора сок самотеком поступает в аппарат 55 на II сатурацию, обрабатыва­ется там диоксидом углерода и направляется в сборник 56 , откуда насосом пе­рекачивается в напорный сборник 57 , расположенный над листовыми фильтратами 58 .

Рис. 2.8. Машинно-аппаратурная схема линии производства сахара-песка из сахарной свеклы

Сгущенная суспензия из фильтров 58 подается в мешалку 59 , откуда перекачивается на преддефекацию. Фильтрат из листовых фильтров поступает в сборник 60 . После фильтров сок II сатурации сульфитируется диоксидом серы в сульфитаторе 61 и собирается в сборнике 62 , откуда насосом подается для кон­трольной фильтрации на фильтр 63 . Фильтрованный сок II сатурации собирается в сборнике 64 .

Сгущение сока ведут в два этапа: сначала его сгущают на выпарной установке до содержания сухих веществ 65 % (при этом сахароза еще не кристаллизуется), а затем после дополнительной очистки вязкий сироп на вакуум-аппарате сгущают до содержания сухих веществ 92,5...93,5 % и получают утфель.

На первом этапе сок направляется насосом через три группы подогревателей 65 в корпус 66 выпарной установки. Она предназначена для последовательного сгущения сока второй сатурации до концентрации густого сиропа; при этом содержание сухих ве­ществ в продукте увеличивается с 14% в первом корпусе до 65...70 % (сгущенный сироп) в последнем. Свежий пар поступает только в первый корпус, а последующие корпуса обогреваются соковым паром предыдущего корпуса.

Из I корпуса сок проходит последовательно II корпус 68 , III корпус 69 , IV корпус 70 и концентратор 71 , сгущаясь до определенной плотности. Выпарен­ная из сока часть воды в I корпусе образует вторичный пар, который использу­ется для обогрева последующего корпуса и т. д. Образующийся в выпарных ап­паратах конденсат отводится через конденсатные колонки 67 в сборники кон­денсата.

Из выпарной установки полученный сироп поступает в сборник 72 , отку­да насосом подается в сульфитатор 73 . В сульфитатор также подается клеровка (раствор сахара II кристаллизации и сахара-аффинада). Сульфитированный си­роп с клеровкой направляется в сборник 74 . Затем смесь подогревается в по­догревателях 75 и направляется в напорный сборник 76 , откуда подается для фильтрации в фильтр 77 и поступает в сборник 78 . Фильтрованная смесь насосом направляется в сборник 79 перед вакуум-аппаратами.

Из сборника 79 смесь поступает в вакуум-аппарат 80 и уваривается до со­держания сухих веществ 92,5 %. Таким образом, сироп уваривается до пересыщения, после введения сахарной пудры сахароза выделяется в виде кристаллов и образуется утфель I кристаллизации. Он содержит около 7,5 % воды и 55 % выкристаллизовавшегося сахара. Утфель I кристаллизации (утфель I) спускают в приемную утфелемешалку 81 . Из нее утфель поступает через утфелераспределитель 82 в центрифуги 83 , где под действием центробежной силы кристаллы сахара отделяются от межкристального раствора. Этот раствор называется первым оттёком. Чистота первого оттека 75%, что значительно ниже чистоты утфеля.

Чтобы получить из центрифуги белый сахар, его кристаллы промывают неболь­шим количеством горячей воды – пробеливают. При пробеливании часть сахара растворяется, поэтому из центрифуги отходит оттёк более высокой чистоты – второй оттёк. Первый оттёк направляют в сборник 84 , второй – в сборник 85 .

Из центрифуги 83 промытый сахар-песок влажностью 0,8…1 % выгружают на вибротранспортер 86 , элеватором 87 поднимают в сушильно-охладительную установку 88 ,и высушивают горячим воздухом температурой 105…110 °С до влажности 0,14 %.

Готовый сахар-песок содержит комки и ферромагнитные примеси. Последние удаляют с помощью электромагнитного сепаратора, подвешенного над ленточным конвейером 89 . В сортировочной установке 90 отделяют комки, а сахар-песок по размеру кристаллов разделяют на фракции и подают в бункера 91 , расположенные в упаковочном помещении.

Воздух, отсасываемый вентилятором из сушильно-охладительной уста­новки, очищается от сахарной пыли в циклоне сухой очистки 92 и в циклоне влажной очистки 93 . Уловленная сахарная пудра и комки сахара-песка растворяются соком II сатурации в мешалке 94 , и далее раствор поступает в клеровочную мешалку 104 .

Первый и второй оттёки, полученные при центрифугировании утфеля I, перекачивают соответственно в сборники перед вакуум-аппаратами 95 и 96 . Утфель II кристаллизации (утфель II) уваривают из второго и первого оттёков утфеля I в вакуум-аппаратах 97 до содержания сухих веществ 93 %, в том числе около 50 % кристаллического сахара. Утфель II спускают в приемную утфелемешалку 98 и опрыскивают горячей водой. Через утфелераспределитель 99 утфель направляют в центрифуги 100 , где он центрифугируется с отбором двух оттёков, которые направляют в сборники 101 и 102 . Из центри­фуг сахар II кристаллизации шнеком 103 подается в клеровочную мешалку 104 , где он растворяется (клеруется) в фильтрованном соке II сатурации. Затем кле­ровку направляют на сульфитацию совместно с сиропом.

Для уваривания утфеля III кристаллизации (утфель) в вакуум-аппаратах 108 последовательно забирают второй и первый оттёки утфеля II кристаллизации из сборников 105 и 106 и аффинационный оттёк из сборника 107 . Содержание сухих веществ в утфеле III доводят до 93,5…94 %. Через прием­ную утфелемешалку 109 его спускают в кристаллизационную установку 110 , где проводят дополнительную кристаллизацию сахара при искусственном охлаждении утфеля. В последней утфелемешалке кристаллизационной установки утфель для снятия избыточного пересыщения межкристального раствора нагре­вают на 5…10 °С и через утфелераспределитель 111 подают в центрифуги 112 , где его центрифугируют без промывания сахара водой с отбором одного оттёка мелассы в сборник 113 . Мелассу из сборника направляют через напорный сборник 114 на весы 115 , взвешивают и перекачивают в емкости на хранение.

Сахар III кристаллизации смешивают в аффинаторе 116 с первым оттёком утфеля I кристаллизации, получая аффинационный утфель с содержанием су­хих веществ 89…90 %. Аффинационный утфель центрифугируют на центрифугах 117 отдельно от утфеля II кристаллизации. Сахар-аффинад промывают горячей водой, отбирая два оттёка вместе, и направляют их в сборник 118 , откуда пере­качивают в сборник 107 для уваривания утфеля III кристаллизации. Сахар-аффинад подают шнеком 103 в клеровочную мешалку 104 и растворяют фильт­рованным соком II сатурации вместе с сахаром II кристаллизации.