Переработка сахарной свеклы

Иониты позволяют удалять из сахарных растворов почти весь содержащийся в них комплекс несахаристых веществ. Катиониты некоторых марок способны удалять из сахарного раствора 95... 100 % зольных элементов, 50...60 % азотосодержащих и такое же количество красящих веществ. Органические вещества, выделившиеся в результате обработки раствора катионитом, успешно поглощаются анионитом, в результате чего чистота сахарного раствора повышается до 99,0...99,5 единиц и раствор становится совершенно бесцветным. При практическом применении ионитов возникает вопрос о месте ионитной обработки продуктов в технологической схеме производства. Представляет большой интерес применение ионитов для очистки непосредственно диффузионного сока. В этом случае отпала бы необходимость в дефекосатурировании, фильтровании, известковом и газовом отделениях завода. Опыты показали, что при очистке диффузионного сока катионитами кислотность достигает рН 2,0...2,5 и происходит коагуляция коллоидных веществ сока. В результате этого поверхность ионитов забивается осадком, что приводит к уменьшению их поглотительной способности (активности). Очистка разжиженных оттеков 1-го продукта и кормовой патоки также не дала положительных результатов. Опыты показали, что очистка сока II сатурации является в настоящее время наиболее целесообразной [6]. Сок II сатурации, прошедший в смеси с клеровкой желтого сахара очистку известью и углекислым газом, направляют на катионитные реакторы, в которых катионы сока замещаются водородом. Затем сок направляют на ионообменные реакторы, в которых анионы сока замещаются гидроксильной группой ОН, и сок становится нейтральным. Несмотря на полноту очистки сока, ионообменный способ очистки в сахаропесочном производстве имеет существенные недостатки: периодичность очистки сока на дорогостоящем оборудовании; слабая ионообменная емкость анионитов по сравнению с катионитами, вследствие чего после ионитной очистки получается кислый сок (рН 6 и ниже). Это заставляет иногда очищать ионитами лишь часть сока и затем смешивать очищенный сок с оставшимся неочищенным, более щелочным соком для получения нейтральной смеси, что почти вдвое снижает эффект очистки; сахар кислого сока при повышении температуры быстро разлагается, что требует охлаждения сока перед очисткой до 20°С и ниже. Для охлаждения сока необходимо применять теплообменники с большой поверхностью теплообмена; затрата значительного количества реактивов для восстановления ионитов; разбавление сока на 10... 15 % промоями требует увеличения расхода топлива и мощности котельной. Применение новых марок ионитов с большой объемной емкостью может значительно повысить эффективность ионитной очистки соков [6]. Если полная деионизация сока пока не находит широкого применения в сахарной промышленности, то более простая обработка сока только катионитом в натриевом цикле получает широкое распространение на вновь построенных заводах. Для умягчения сока используют катиониты не в водородном цикле, а как пермеатиты для удаления иона кальция из сока. Работа ведется с горячим соком, так как кислые реакции отсутствуют и нет опасности инверсии сахара. Катионит регенерируют 5%-ным раствором соды. При умягчении соков содержание СаО в них снижается до 0,005 %. При этом выпарная станция почти не загорает и работает без выварки. Считают, что стоимость умягчения соков окупается более эффективным последующим выпариванием и связанной с этим экономией топлива. Кроме того, ионообменная обработка сока делает производство более гибким, независимым от качества сырья, которое часто изменяется в процессе производства.

12. Выпаривание сока и уваривание утфеля

По значению выполняемых функций, сложности и стоимости оборудования центральное место в тепловой схеме свеклосахарного завода занимает выпарная установка. Назначение выпарной установки -- сгущать очищенный сок II сатурации до концентрации густого сиропа. При этом содержание сухих веществ в продукте увеличивается с 14... 16 до 65...70 %.

На сахарных и рафинадных заводах сиропы поступают на уваривание для дополнительного удаления воды. При этом раствор становится пересыщенным и сахар выделяется в виде кристаллов. Полученный после уваривания продукт называется утфелем. Сиропы уваривают в вакуум-аппаратах периодического действия, работающих с разрежением. За счет разрежения температура уваривания понижается до 75...80 °С [6]. Применение невысоких температур при уваривании утфелей, которые представляют собой довольно густую и вязкую смесь кристаллов и межкристаллической жидкости, предохраняет их от интенсивного разложения сахара. Низкие температуры при уваривании интенсифицируют процесс испарения воды в вакуум-аппарате вследствие увеличения полезной разности температур между греющим паром и кипящей массой. Для уваривания утфелей на сахарных заводах применяют двух или трехкристаллизационные схемы или их модификации. Двух-кристаллизационная схема более простая. Ее применяют на заводах, получающих сироп с чистотой не более 92 %. Различают отстойное и фильтрационное центрифугирование. В сахарной промышленности применяют исключительно фильтрационное центрифугирование. Разделение утфелей осуществляется в результате действия на них центробежной силы, возникающей в перфорированном роторе центрифуги, вращающемся с окружной скоростью 50...60 м/с. Для лучшего отделения межкристального оттека и удержания кристаллов сахара внутри ротора центрифуги устанавливают подкладочные и фильтрующие сита. Утфель I кристаллизации разделяется на автоматизированных центрифугах периодического действия. В настоящее время такие центрифуги обеспечивают получение сахара-песка товарного качества. В связи с недостаточной промывкой кристаллов сахара водой в роторах центрифуг, значительным измельчением кристаллов сахара, а также в связи с тем, что при разделении утфелей пониженного качества возможно попадание в готовый продукт вместе с кристаллами части оттеков, центрифуги непрерывного действия могут быть использованы только для разделения утфелей I кристаллизации [6]. Наиболее эффективным оборудованием для разделения промежуточного, аффинационного и последних утфелей являются инерционные центрифуги непрерывного действия с центробежной выгрузкой осадка.

13. Высушивание сахарного сиропа

В свеклосахарном производстве высушивают сахарный сироп и отжатый свекловичный жом, а в сахарорафинадном -- сахар-рафинад. Процесс сушки заключается в удалении влаги из высушиваемых материалов для улучшения их сохранности или с целью придания им транспортабельности. После цетрифугирования температура сахара-песка составляет 60...70°С, влажность около 0,5 % при работе центрифуг с пропаркой и примерно 1,7 % при работе только с пробелкой сахара водой. Особенности сушки сахара-песка заключаются в том, что сахар после сушки необходимо охлаждать до температуры хранения на складе, равной 20...25 ^JC. Влажность при хранении в мешках должна составлять 0,14...0,10 % и 0,03...0,05 % при бестарном хранении [7]. Для сушки сахара-песка применяют сушилки непрерывного действия с конвективным способом передачи теплоты. В качестве теплоносителя используют подогретый воздух, перемешающийся по отношению к высушиваемому сахару противоточно или перекрестным током. По конструктивному признаку сушилки подразделяются на одно- или двухбарабанные с различными распределительными насадками, а также на шахтные с пересыпными полками. Сушка сахара-рафинада отличается от сушки других пищевых продуктов. Особенность сушки сахара-рафинада обусловлена закономерностями испарения воды из межкристального сахарного раствора и кристаллизации, сопровождающей это испарение. Свойства рафинада, к которым относятся крепость и длительность растворения в воде, приобретаются в процессе его сушки и охлаждения. Сырой сахар-рафинад представляет собой массу, легко рассыпающуюся на отдельные кристаллы. Задача сушки заключается в цементировании отдельных кристаллов высыхающим и кристаллизирующимся межкристальным раствором. Несмотря на капиллярно-пористую структуру и незначительное первоначальное содержание влаги в рафинадной кашке (около 1,5...3,0 % к массе кашки), рафинад высушивается до конечной влажности 0,2...0,3 % в течение 4...6 ч [3]. Прессованный сахар-рафинад высушивают по одному из трех способов: в потоке нагретого воздуха; путем нагревания в подогреваемых камерах с последующим применением в них разрежения; чередования подогрева и сушки в одних и тех же вакуум-сушилках без перемещения рафинада из подогревателей в сушилку. В конструктивном отношении различают сушилки: камерные с прямотоком, противотоком и поперечным током сушильного агента; вакуум-сушилки и сушилки-автоматы, входящие в состав линий для получения прессованного рафинада. Продолжительность сушки рафинада может быть значительно снижена при высушивании в поле токов высокой частоты, но ряд причин пока препятствует применению этого способа в промышленности. К ним относятся: большой расход энергии, высокая стоимость установки и возможность высушивания рафинада с начальной влажностью не более 1,2 %.

14. Прессование

В сахарной промышленности применяют прессы для отжатия сырого жома, его прессования, брикетирования высушенного жома и получения брусков сахара-рафинада. Сырой жом, удаляемый из диффузионных аппаратов, содержит около 93...94 % воды, что затрудняет его транспортирование и хранение. Прессование жома дает наибольший эффект при сочетании его с возвратом жомопрессовых вод в диффузионные аппараты, что уменьшает потери сахара с водой, уходящей из диффузионных аппаратов, и резко снижает расход свежей воды на диффузию. Жом, предназначенный для быстрого скармливания, отжимается до концентрации сухих веществ, равной 9... 10 %, а поступающий в сушильное отделение прессуется до их содержания равного I5...20 %. Плотность сухого жома мала (150...250 кг/м³), поэтому для его хранения требуются склады большой вместимости, а при его транспортировании недостаточно полно используется грузоподъемность транспортных средств. Кроме того, хранить сухой жом насыпью трудно, так как он гигроскопичен. Отсыревший жом, лежащий толстым слоем, способен самосогреваться и портиться. Увеличить плотность сухого жома, уменьшить его гигроскопичность и улучшить транспортабельность можно путем прессования [6]. Прессованный жом получают в виде брикетов круглого или прямоугольного сечения высотой 20...40 мм. Для снижения расхода топлива на сушку жома увеличивают степень отжима воды из него. Практика показала, что существует предел давления, выше которого количество удаляемой воды не увеличивается. Кроме того, при большой степени отжима жома на шнековых прессах наблюдаются большие потери сухих веществ с отжатой водой. Такая степень отжима приводит также к уменьшению производительности пресса и увеличению расхода энергии на прессование. Таким образом, оптимальный режим работы прессов для отжима сырого жома необходимо определять из условия максимальной экономической эффективности совместной работы прессового и сушильного отделений сахарного завода.

В сахарной промышленности часть сахара-песка перерабатывают в сахар-рафинад. Влажная кашка сахара-песка как исходный продукт для получения сахара-рафинада состоит из кристаллов сахара различных размеров. Их грани покрыты тонкой пленкой сахарного раствора. При прессовании промежутки между кристаллами значительно сокращаются, они заполняются осколками раздробленных кристаллов. Все это создает благоприятные условия для сращивания кристаллов в отдельных брикетах при их сушке. В связи с уменьшением пористости возрастает плотность кусочков сахара, увеличивается контактная поверхность кристаллов и механическая прочность кусочков [5]. Цементация кристаллов в отдельных брусках завершается кристаллизацией дополнительного количества сахара при сушке.

Заключение

Технический прогресс в отечественной сахарной промышленности осуществляется с учетом разработок ученых и предложений инженерно-технических работников сахарной промышленности. Так, в нашей стране разработаны методы длительного хранения свеклы (акад. А. И. Опарин, проф. С. В. Лебедев, проф. Б. А. Рубин, проф. М. 3. Хелемский и др.), создан комплекс машин для механизации трудоемких работ (В. А. Новиков, Н. М. Кичигин, М. Д. Обрывко и др.), ведущими учеными внесен значительный вклад в разработку теории и оборудования для реализации процессов переработки сахар содержащего сырья.

Производительность сахарорафинадных заводов оценивается массой готовой продукции, выпускаемой за определенный промежуток времени.

В свеклосахарном производстве количество выпускаемого сахара-песка зависит от качества сырья, главным образом от сахаристости свеклы, и продолжительности работы сахарного завода в течение года, определяемой количеством заготовленной сахарной свеклы. Вследствие этого производительность сахарного завода принято определять не количеством выпускаемой продукции, а количеством сырья, перерабатываемого за определенный промежуток времени.

Производительность отдельных машин и аппаратов сахарного производства также выражают в тоннах перерабатываемой свеклы в сутки. Производительность рафинадного завода определяют в тоннах рафинада, произведенного в сутки.

Список использованной литературы

1. Исследование продовольственных товаров: Учеб. пособие для товаровед, фак. торг. вузов/Боровикова Л.А., Гримм А.И., Дорофеев А.Л. и др. -- М.: Экономика, 1980. -- 336 с.

2. Матюхина З.П. Товароведение. - М. - 2002. - 272 с.

3. Наместников А.Ф. Хранение и переработка овощей, плодов и ягод. - М., 1969.

4. Справочник организации общественного питания. М.: Экономика, 1981.

5. Справочник технолога общественного питания. М.: Экономика, 1984.

6. Технологическое оборудование сахарных заводов. - М., 2007

7. Трушина Т.П. Основы микробиологии, физиологии и санитарии для общепита. - Ростов н/Д.: Феникс, 2000. - 384 с

Размещено на Allbest.ru