Учебник Второе издание п рекомендовано

• Название: Учебник Второе издание п рекомендовано
• Анкор: 465031.doc
• Дата: 28.01.2017
• Размер: 28.63 Mb.
• Имя файла: 465031.doc
• Тип: Учебник; #686
• страница: 6 из 38

Сырье для получения сахара. Для производства пищевой 1харозы (в дальнейшем — сахар) используют два основных вида

65

64

сырья — сахарную свеклу и сахарный тростник. Поскольку в Рос­сии сахарный тростник не произрастает, то получают на сахарных заводах сахар-песок либо из сахарной свеклы; либо из тростниково­го сахара-сырца, уже содержащего предварительно очищенную са­харозу.

В сахарной свекле содержится 25—28% сухих веществ, в том числе сахарозы в среднем около 17,5%. При этом сахароза находит­ся в растворенном состоянии в клеточном соке корней свеклы. Для получения сахара важное значение имеют не только содержание сахарозы, но и ее количество, а также состав несахаров свеклы, ко­торые затрудняют выработку качественного продукта и выводятся в отходы сахарного производства. Поэтому для выделения сахарозы из клетки ее не разрушают, а экстрагируют водой в противоточном экстракторе. В этих условиях из клетки выделяются только водо­растворимые клеточные компоненты, в том числе и сахароза, что существенно снижает затраты на очистку, а также увеличивается

выход готового продукта.

В стружке, идущей в отход в виде жома, содержатся главным образом клеточные структуры и нерастворимые в воде компоненты: клетчатка, гемицеллюлоза и пектиновые вещества (около 2,4%).

Среди водорастворимых азотосодержащих несахаров (1,1%) наряду с белками, составляющими большую часть этой фракции, в водном экстракте имеются аминокислоты, амиды кислот, бетаин, пуриновые основания, а также безазотистые вещества (0,9%) и зольные элементы (0,5%). Они усложняют процесс кристаллизации сахарозы, формируют красящие и ароматические соединения. Не­белковые азотистые вещества относятся к «неудаляемому азоту», поскольку не осаждаются известью при очистке сахарного сока, то­гда как белковые вещества при этом осаждаются. В состав органи­ческих безазотистых растворимых веществ входят главным образом органические кислоты (лимонная, щавелевая, яблочная и др.) и не­большие количества растворимых пектиновых веществ, глюкозы, фруктозы, раффинозы; имеются сапонины, красящие вещества.

Свекло-сахарные заводы должны быть расположены в местах выращивания сахарной свеклы, так как транспортирование ее на дальние расстояния нерентабельно. Сахарную свеклу хранят в кага-

66

тах-хранилищах типа буртов, применяемых для хранения овощей. От продолжительности хранения свеклы зависит период работы са­харных заводов, однако сахарное производство пока еще носит се­зонный характер. На предприятиях сахарной промышленности вы­рабатывается два основных вида продукции: сахарный песок и са­хар-рафинад. Сахарный песок изготавливают из сахарной свеклы на свекло-сахарных заводах, расположенных- в районах свеклосеяния, а сахар-рафинад — из сахарного песка на сахарорафинадных заводах, как правило, располагающихся в местах потребления. Существуют свекло-сахарорафинадные заводы и рафинадные цехи при свекло­сахарных заводах, получающих сахар-рафинад путем переработки свеклы.

Схема производства сахара-песка. В схему производства са­харного песка входят следующие основные технологические про­цессы: 1) подготовка свеклы и экстракция из нее водорастворимых компонентов — получение диффузионного сока; 2) очистка диффу­зионного сока; 3) выпаривание сока — получение сиропа; 4) увари­вание сиропа — получение утфеля; 5) отделение кристаллов сахара от межкристальной патоки на центрифугах; 6) сушка сахарного пес­ка и его упаковка; 7) переработка отходов.

Подготовка сахарной свеклы и извлечение из нее сахара. Эти операции ведутся в свеклоперерабатывающем отделении. При­нятую для переработки свеклу транспортируют в цех по гидравли­ческому транспортеру — желобу с небольшим наклоном. Свекла передвигается по нему вместе с водой, промывается и освобождает­ся от посторонних примесей — камней, песка, соломы. Затем в ме­ханизированных свекломойках непрерывного действия свекла окончательно очищается от грязи и примесей. Металлические при­меси удаляются на электромагнитном сепараторе.

Вымытую свеклу разрезают на свеклорезках непрерывного действия на тонкую стружку с большой удельной поверхностью, стружка имеет желобчатое сечение и толщину до 2 мм. Извлечение сахара из свекольной стружки осуществляется путем противоточной диффузии, при этом получают диффузионный сок. Сахароза и дру-|не водорастворимые компоненты, растворенные в клеточном соке, диффундируют через стенки клеток в воду. Ускорению диффузии

67

сахара из свеклы благоприятствуют: малая толщина стружки (ко­роткий путь диффундирующих частиц), повышенная температура, перемешивание жидкости, окружающей стружку, большая разница между концентрацией сахара в стружке и в окружающей жидкости, а также другие факторы.

Существуют различные конструкции противоточных экстрак­торов, но все они работают по тому же принципу противотока: с одного конца поступает свежая свекольная стружка и выходит гото­вый диффузионный сок, с другого конца отходит отработанная стружка, навстречу которой подается чистая вода'. Свекловичная стружка, первоначально содержащая около 16—18% Сахаров, после обработки в диффузионном аппарате лишается почти всех Сахаров и удаляется из аппарата в виде отхода или жома, содержащего всего около 0,2—0,3% Сахаров. Длительность диффундирования в батарее (т. е. время соприкосновения свекловичной стружки с диффузион­ным соком) непродолжительна: около 50—60 минут.

В диффузионный сок из сахарной свеклы переходят не только сахара, но и другие растворимые в воде вещества — минеральные, азотистые (преимущественно небелковые), некоторые углеводы (пектиновые вещества, раффиноза и пр.), вещества окрашенные, а также обладающие неприятным запахом и вкусом. Диффузионный сок содержит обычно около 15—18% сухих веществ.

Очистка диффузионного сока. Цель этой операции — удале­ние большей части примесей несахаров. Для этого применяют де­фекацию, т.е. обработку диффузионного сока известью. Диффузи­онный сок очищают путем дефекации в два приема. Сначала его подвергают предварительной дефекащр, добавляя небольшое коли­чество извести (0,25—0,31% СаО к весу свеклы), чтобы нейтрализо­вать свободные кислоты, вызвать коагуляцию коллоидных веществ и перевести в осадок ряд других несахаров. Затем следует основная дефекация, при которой к соку добавляют большее количество из­вести (2—2,5% СаО к весу свеклы) в виде известкового молока. При этом продолжаются процессы осаждения несахаров, их разложения и взаимодействия извести с сахаром (образование сахарата). Под воздействием извести рН сока (6,2—6,7) из слабокислой, вследствие присутствия органических кислот, становится щелочной (рН более

68

11). В щелочной среде в осадок выпадают минеральные соли (сер­нокислый и фосфорнокислый кальций и др.), соли органических кислот (щавелевой, винной), гидраты окисей магния, сахараты кальция глюкозы, сахараты кальция фруктозы, алюминия, железа, белковые, красящие и различные другие вещества, содержащиеся в соке. Однако некоторые примеси (несахара) при подобной обработ­ке остаются в соке. К ним относится большинство азотистых небел­ковых веществ, хлористый калий и другие соли калия и натрия, рас­творимые углеводы (пектиновые и другие вещества, раффиноза).

Вместе с тем под воздействием извести и высокой температу­ры образуются сахараты сахарозы — соединения сахарозы и каль­ция. Из них трехкальциевый сахарат (СпНггОп • ЗСаО) в воде труд-порастворим, а одно- и двухкальциевые сахараты (С^НггОц • СаО и С12Н22О11 • 2СаО) хорошо растворимы, однако при нагревании они разлагаются, образуя нерастворимые трисахараты и сахарозу. Во время дефекации сахароза образует с известью главным образом моносахарат (однокальциевый сахарат).

Для разложения сахаратов сахарозы кальция и снижения по­вышенной щелочности, остающейся в соке после дефекации, при­меняют сатурацию, т. е. обработку углекислотой. Под ее воздейст­вием протекает химическая реакция и из гидрата окиси кальция об­разуется нерастворимый в воде углекислый кальций, который, оса­ждаясь, абсорбирует на своей поверхности некоторое количество растворимых несахаров. Сахараты сахарозы также разлагаются, об­разуя тот же углекислый кальций и свободную сахарозу.

Сатурацию проводят также в два этапа: после первой сатура­ции оставляют небольшую щелочность (соответствующую 0,08%— 0,10% СаО). После этого сок фильтруют, затем приступают ко вто­рой сатурации, оставляя очень малую щелочность, соответствую­щую 0,015—0,020% СаО, и вторично фильтруют сок. В результате гаких технологических операций количество несахаров в диффузи­онном соке снижается на 35—45%.

Полученный сок подвергают сульфитации, т. е. обработке тернистым газом (50₂), что способствует дополнительной очистке | ока и снижению его цветности. Во время сульфитации происходит (шокирование активных альдегидных и кетонных групп глюкозы и

69




фруктозы за счет образования бисульфитных производных. Подоб­ные соединения являются лейкосоединениями, т. е. не имеющими окраску, в результате чего снижается цветность диффузионного со­ка. Большая часть бисульфитных производных глюкозы и фрукто­зы, как установлено автором, в дальнейшем выводится с темной и зеленой патокой, однако некоторая часть остается в готовом про­дукте. Эти устойчивые при хранении соединения являются прекрас­ными маркерами для определения вводимой сахарозы в другие пи­щевые продукты, одновременно они вызывают мутационные эф­фекты в организме человека, формируя раковые заболевания.

Выпаривание сока — получение сиропа. Очищенный диффу­зионный сок подвергают упариванию до концентрации сухих ве­ществ (60—65%).. Это осуществляется на многокорпусной выпарной установке, состоящей из трех—пяти последовательно расположен­ных аппаратов. В первом из них упаривание производится под не­которым избыточным давлением, в каждом последующем давление паров кипящей жидкости несколько ниже, чем в предыдущем; в по­следнем аппарате сироп упаривается под глубоким вакуумом. Тем­пература кипения сока в первом аппарате должна быть не выше 126°, чтобы не происходило разложения сахара, а в последнем кор­пусе может снижаться почти до 60°.

Полученный сироп подвергают вторичной сульфитации, при
которой уменьшаются его цветность и вязкость. Для дополнитель­
ного удаления красящих веществ и некоторых других несахаров си­
роп обрабатывают активированным углем или другими адсорбента­
ми, которые адсорбируют на своей поверхности различные при­
меси. ,

Уваривание сиропа и получение утфеля. Сироп с выпарной стадии поступает в отделение на варку утфеля, который образуется после удаления воды из сиропа до содержания сухих веществ около 93% и представляет собой смесь кристалликов сахара и межкри­стального сиропа. В результате концентрации сухих веществ саха­роза, являющаяся основным компонентом, переходит в пе­ресыщенное состояние и начинают формироваться центры кристал­лизации. На эти центры кристаллизации начинают активно оседать молекулы сахарозы, формируя кристаллы, а примеси остаются в

70
растворе — сахарной патоке. Утфель варят в вакуум-аппарате под глубоким вакуумом, чтобы уменьшить разложение сахарозы от на­гревания. В вакуум-аппаратах образуется утфель первой кристалли­зации — состоящий из кристаллов сахарозы и межкристальной жид­кости — патоки.

Отделение кристаллов сахара от межкристальной патоки. Кристаллы отделяют от патоки на центрифугах с вертикальной осью и сетчатым барабаном. Утфель загружают во вращающиеся центрифуги, где под влиянием центробежной силы межкристальная жидкость отделяется, проходит через сита, вложенные в барабан центрифуги, и собирается внутри кожуха. Эта жидкость представ­ляет собой зеленую патоку. Кристаллы сахара путем пробеливания (промывания горячей водой и обработки паром) освобождаются от приставшей к ним межкристальной жидкости; полученная жид­кость — белая патока — собирается отдельно.

Сушка и упаковка сахарного песка. Из центрифуг сахар с влажностью до 1,5—1,7% направляют на сушку в горизонтальных вращающихся барабанах. Затем его пропускают через электромаг­нитный сепаратор для удаления мелких частиц железа и окалины, попадающих из аппаратуры. Сахар просеивают, отделяя комочки пспробеленного сахара, которые возвращают на переработку.

Полученный сахарный песок упаковывают в мешки и другую потребительскую тару.

Переработка промежуточных отходов. Зеленую патоку вновь уваривают на второй утфель, из которого выделяются кристаллилический желтый сахар и черная, или кормовая, патока — меласса. Так работают при двухпродуктовой технологической схе­ме. При трехпродуктовой технологической схеме, применяемой для свеклы с высокой доброкачественностью соков, из второго утфеля получают желтый сахар и вторую зеленую патоку, ее опять увари-вмют на утфель (третий продукт), из которого выделяются желтый саахар и меласса.

Желтый сахар, получаемый из второго (и третьего, если он есть) утфеля, перерабатывают, растворяя в сульфитированном соке п добавляя этот раствор в сироп после выпарки.

71

Схема производства сахара-рафинада. Схема производства сахара-рафинада слагается из следующих основных процессов: 1) очистки (рафинации) сиропа из сахарного песка; 2) уваривания си­ропа на утфель; 3) получения сахара-рафинада; 4) упаковки сахара.

В зависимости от способа формования сахара различают схе­мы производства сахара-рафинада литого и прессованного.

Сначала сахарный песок, поступающий на рафинадный завод, растворяют в горячей воде, получая сироп, содержащий около 72%

сахара.

Очистка сиропа. Сироп очищают адсорбционным методом,

используя костяной или активированный древесный уголь.

Сахарный сироп отделяют от механических примесей путем фильтрования через фильтр-прессы, а затем пропускают через дру­гие фильтры или другие адсорбенты. Для очистки активированным углем его добавляют в сироп, перемешивают и фильтруют, удаляя уголь. Большая часть посторонних примесей сахара, содержащихся в сиропе, при очистке адсорбируется на сильно развитой поверхно­сти угля.

Уваривание сиропа на утфель. Очищенный сироп уварива­ют на утфель в вакуум-аппаратах. Для частичного обесцвечивания окрашенных веществ иногда вводят гидросульфит натрия

Получение_литого_сахара_-_рафинада_.'>₂О4).

Получение литого сахара-рафинада. При получении литого

сахара-рафинада готовый рафинадный утфель наливают в формы, имеющие вид конусов — «голов». После охлаждения утфель засты­вает в виде сплошной массы. Ее пробеливают, открывая внизу фор­мы, у более узкой ее части, отверстие и заливая сверху насыщенным раствором чистого сахара — клерсом. Снизу стекает межкристаль­ная патока с желтоватой окраской, вытесняемая сверху клерсом. Пробеливание продолжают до полного удаления из голов желтова­той межкристальной патоки. Головы сахара в формах высушивают в вакуум-сушилках, затем вынимают из форм. Реализуют в сувенир­ной упаковке.

Получение прессованного сахара-рафинада. Этот сахар го­товят из рафинадного утфеля путем переработки его на центрифу­гах. Получаемые после пробелки на центрифугах кристаллы сахара

72

(рафинадную кашку) прессуют в виде брусочков, которые затем подсушивают и разрезают на кусочки той же формы, что и кусковой литой сахар-рафинад. Прессованный сахар менее тверд, чем литой. Чтобы увеличить твердость прессованного сахара, применяют осо­бый метод его изготовления: на прессование подают кашку с более высокой влажностью (около 3—3,5% вместо 2% для обычного прес­сованного сахара), и прессование ведут при меньшем давлении — с меньшим коэффициентом сжатия сахара. После прессования в саха­ре остается больше межкристальной жидкости, в готовом продукте кристаллы сахара сильнее сцементированы между собой вследствие того, что при высушивании кристаллизуется больше сахарозы. Та­ким образом получают прессованный сахар-рафинад со свойствами литого, т. е. с более высокой прочностью на раздавливание.

Рафинированный сахар-песок получают из рафинадного ут­феля так же, как и в свекло-сахарном производстве.

Показатели качества сахара

Сахар-песок и в еще большей степени сахар-рафинад содер­жат практически чистую сахарозу с очень малым количеством по­сторонних примесей. Качество сахара тем выше, чем меньше в нем посторонних примесей.

Органолептическиепоказателикачества сахара в значи­тельной степени зависят от наличия примесей в сахарозе.

Сахарный песок состоит из кристаллов сахарозы. Они должны быть однородными по размеру, правильными по форме, с ясно вы­раженными гранями, с блеском, рассыпчатыми, сухими на ощупь. В сахарном песке не должно быть комочков непробеленного сахара. Они содержат больше посторонних примесей несахаров.

Вкус сахара и его растворов должен быть чистым сладким. 11еобходимо, чтобы сахар и его водные растворы не имели запаха и постороннего вкуса.

Цвет должен быть белым. Сахар-рафинад должен иметь вид белых кусков, состоящих из кристаллов, без видимых посторонних включений и загрязнений.

73

Сахар-песок должен быть сыпучим без комков.

Чистота водных растворов. Раствор сахара должен быть прозрачным или слабо опалесцирующим, без нерастворимого осад­ка, механических или других посторонних примесей.

Толщина кусочка сахара-рафинада прессованного колотого может быть 11 и 22 мм. Рафинадная пудра вырабатывается в виде измельченных кристаллов размером не более 2 мм.

Физико-химическиепоказателикачества приведены в

табл. 9.

Таблица 9

Физико-химические показатели качества сахара-рафинада и сахара-песка



Влажность сахара очень мала и составляет всего десятые доли процента.

Содержание сахарозы на сухое вещество у сахара-песка меньше, а посторонних примесей больше, чем у сахара-рафинада. К посторонним примесям относятся, главным образом, минеральные вещества и инвертный сахар (редуцирующие вещества).

Для качества сахара-рафинада как твердого тела имеют значе­ние показатели его структуры.

Пористость — один из показателей структуры сахара. Сахар-рафинад, вследствие особенностей его получения, имеет некоторую пористость, более значительную в литом рафинаде, чем в прессо­ванном, при изготовлении которого под влиянием прессования кри­сталлы уплотняются больше. По данным исследований проф. Смо­ленского, пористость литого сахара (содержание воздушных пор в % ко всему объему литого сахара) — 18,7%, а прессованного — 13,3%, поэтому объемный вес этих видов сахара различен: объем­ный вес сахара-рафинада прессованного обычно не более 1,25, а ли-ГОго — 1,2.

Прочность, т. е. сопротивление на раздавливание, у прессо­ванного сахара-рафинада меньше, чем у литого, благодаря тому, что при изготовлении последнего при дополнительной кристаллизации сахара во время охлаждения утфеля, залитого в формы, кристаллы сахара прочнее сращиваются друг с другом.

Содержание крошки (кусочков весом менее 4,8 г) имеет суще-ственное значение для определения качества сахара-рафинада. Чем меньше прочность сахара, тем легче он крошится и тем больше ме-1ючи будет содержаться в нем.

Цветность — важный показатель качества сахарного песка. < )п:| измеряется в условных единицах — градусах Штаммера —-Путем сравнения с эталоном — нормальным стеклом желто-11|>;шжевой окраски. Нормально окрашенным считается такой рас-ГВор сахара, который при высоте слоя в 100 мм имеет цвет нор-Мального стекла, цветность которого равна 1°Штаммера. Цветность пересчитывают на 100 г сухого вещества сахара. Она должна быть Ее более 0,8°.