лекция 10. Лекция 10 Сахарорафинадное производство
 Скачать 17.44 Kb.
|
|
Лекция №10 Сахарорафинадное производство Рафинадное производство возникло в России во второй половине XVII в. — за полтора столетия до того, как начало развиваться производство сахара из свеклы. К моменту возникновения производства сахара из свеклы (1802 г.) в России уже работали семь рафинадных заводов. Это были небольшие предприятия, выпускавшие около 5 ц рафинада в сутки каждое. На протяжении всего периода с половины XVII до начала XIX в. рафинадные заводы перерабатывали привозной тростниковый сахар-сырец. Возможность вырабатывать сахар из своего сырья — свеклы — послужила мощным стимулом для развития отечественного сахарного производства вообще и рафинадного производства в частности. К 1860 г. в России существовало уже 38 рафинадных заводов, но производственная мощность отдельного завода все еще не превышала нескольких десятков центнеров рафинада в сутки. Принципы рафинадного производства Рафинад как в виде кристаллов сахара, так и в виде кусочков характеризуется повышенной чистотой. Чистота рафинада по действующему ГОСТ 22-94 должна быть не ниже 99,9% и, следовательно, примесей допускается лишь 0,1%. В рафинаде по сравнению с обычным кристаллическим белым сахаром содержится примесей в 2,5 раза меньше. Однако, наличие в сахаре 0,25% примесей обычно не сказывается на вкусовых и тем более на пищевых свойствах сахара. Чистота сахара тесно связана с его внешним видом, а эта характеристика имеет важнейшее значение. Привлекательный внешний вид кристаллического сахара в некоторых странах считают даже решающим для суждения о его сортности. Для оценки качества сахара по внешнему виду кристаллов предложены приборы (рефлектометры), которые должны объективно измерять степень блеска их при сопоставлении со степенью отражения света от эталонных поверхностей. Такие приборы пока распространения не получили, но следует признать, что блеск, степень отражения света – весьма важные показатели качества сахара, не менее важные, чем содержание ничтожной доли примеси. Внешний вид кристаллического сахара зависит также от размера кристаллов и степени их равномерности. Размер и равномерность кристаллов сахара определяют рассевом при помощи лабораторного набора сит и проводя соответствующие пересчеты. Кроме того, определяют количество нежелательных кристаллических сростков (друз), содержащихся среди монокристалликов сахара-песка. О чистоте сахара можно судить и по содержанию в нем золы. В результате рафинирования концентрация золы в рафинаде уменьшается примерно в 10 раз по сравнению с обычным сахаром. Концентрация золы в сахаре тесно связана с электропроводностью его раствора. Следовательно, электропроводность может быть важной характеристикой качества сахара. При нагревании сахар разлагается и окрашивается в коричнево-бурый цвет. Загрязнения, содержащиеся в сахаре, усиливают, как бы катализируют это разложение. Чем чище сахар, тем лучше он выдерживает нагревание, поэтому по интенсивности окраски, возникающей при нагревании сухого сахара на масляной бане в течение 15 мин при температуре 175°С, можно судить о его качестве. Среди сортов рафинада в РФ наиболее важным является кусковой. Эта форма рафинада возникает вследствие сцепления отдельных кристаллов (монокристаллов) сахара между собой. В монокристаллах молекулы сахара практически сплошь заполняют пространство, поэтому масса сахара в монокристалле, отнесенная к массе воды в том же объеме, должна являться физико-химической константой. Будем называть эту величину относительной плотностью сахарозы. Ее можно принять равной 1,59. Технология получения сахара-рафинада. Очистка рафинада. Для повышения чистоты рафинада применяют два технологических процесса: перекристаллизацию; очистку, т. е. удаление загрязнений. Очищаемый сахар должен быть предварительно расклерован, т. е. растворен в воде. Первое условие всякого процесса кристаллизации сахара из раствора, а в частности и процесса перекристаллизации, заключается в том, что кристаллизуемое вещество (сахар) должно количественно преобладать над прочими компонентами (несахарами) сухого вещества раствора. При удалении воды в процессе уваривания маточный раствор становится пересыщенным только по отношению к сахару и остается ненасыщенным по отношению ко всем другим растворенным компонентам. При этом условии силы притяжения между молекулами сахара становятся большими, чем силы притяжения между ними и молекулами воды. Силы притяжения в процессе кристаллизации специфичны: они воздействуют только на сблизившиеся частицы кристаллизующегося вещества. Молекулы сахара, притягиваясь одна к другой, а затем к граням растущих кристаллов, получают возможность отделяться, изолироваться и от молекул воды, и от частиц растворенных примесей и укладываться в строгую кристаллическую решетку. Кристаллам сахара присущ молекулярный характер кристаллической решетки. В узлах решетки находятся молекулы сахара (не атомы и не ионы). Перекристаллизация, которая, несомненно, является мощным средством очистки сахара, имеет все же довольно определенные границы. Может оказаться, что путем одних перекристаллизаций трудно и даже невозможно избавиться от некоторой окрашенности получаемого сахара (желтоватые и сероватые оттенки), в особенности, если учесть, что в самом процессе перекристаллизации появляются новые окрашенные вещества — продукты разрушения сахара. К тому же операция перекристаллизации довольно громоздкая и дорогая. Поэтому, наряду с перекристаллизацией применяют очищающую обработку маточных растворов. В настоящее время в отечественной рафинадной промышленности очистку сиропов осуществляют в основном при помощи адсорбционного процесса. В качестве адсорбентов в рафинадном производстве применяют угли четырех различных типов: - костяной уголь (крупку) — этот адсорбент начали применять с начала XIX в., т. е. свыше полутораста лет назад; - гранулированный уголь, производство которого освоили в последнее десятилетие; - активный уголь типа норит; - активный уголь типа карборафин. Угли последних двух типов применяют уже несколько десятков лет. В последние годы в рафинадной промышленности для очистки находят все возрастающее применение иониты. Это искусственные смолы, продукты органического синтеза. Указанные выше адсорбенты — угли — являются пористыми веществами с сильно развитой, активно адсорбирующей поверхностью. Получение кускового рафинада. Придать сахару кусковую форму можно различными приемами, причем куски сахара не обязательно должны быть кристаллической структуры. Путем сплавления из отдельных кристаллов можно получать куски аморфного сахара. Однако, во-первых, нагревание сахара до температуры плавления, т. е. до 160…180°С, сопровождается значительным разложением и, во-вторых, получаемый расплав вновь кристаллизоваться и терять аморфную структуру. К аморфному сахару приближаются имеющие большее распространение леденцы и карамель кондитерского производства. Однако в них содержится вода, правда, в весьма малом количестве — 1…2%, а также сухие вещества добавленной карамельной патоки, которые сильно тормозят возможную кристаллизацию сахара. Сахарозе в кристаллическом состоянии можно придать кусковую форму различными путями: - выращиванием крупных монокристаллов размером в несколько сантиметров. Такие кристаллы, которые назывались кандисом, вырабатывались у нас в XIX в. и поступали в продажу. Монокристаллические куски отличаются значительной прочностью. Они очень медленно растворяются и поэтому даже кажутся менее сладкими, чем обычный сахар; - прессованием сухого сахара-песка или сахарной пудры. Под давлением, превышающим 100 ат (10 Мн/м2 ), кристаллы сахара дробятся в мельчайший порошок, причем между спрессованными крупинками этого порошка возникает весьма сильное взаимопритяжение. Метод сухого прессования находит некоторое применение для приготовления из кристаллической глюкозы плоских плиток и таблеток, поступающих в продажу. В рафинадной промышленности в настоящее время кусковой сахар получают из монокристаллов сцеплением их при помощи сахара же, который дополнительно вводят в промежутки между монокристаллами. Аналогичные процессы структурообразования широко распространены и в природе, и в технике. Процесс образования льда из отдельных кристалликов снега, сплошное затвердевание расплавленных металлов в слитки, в которых все же сохраняются монокристаллы, выделившиеся в начале затвердевания, можно рассматривать как примеры таких процессов. |