Як відкрити міні-завод із виготовлення цукру. З яких сортів коренеплоду роблять солодкий продукт

Технологія виробництва цукру - багаторівневий ланцюжок, що складається з кількох етапів:

Миття та очищення сировини від домішок;
- одержання бурякової стружки;
- Вироблення дифузійного соку та його очищення;
- Отримання сиропу;
- Виділення з сиропу цукру;
- переробка цукрової маси на цукор-пісок;
- фасування та зберігання готового продукту.

Миття та очищення

При домішки в ній становлять до 12% від загальної маси, причому крім землі та бадилля в домішках можуть бути камені і навіть деякі металеві предмети. Все це потрібно відокремити від корисної частини плодів. Для миття буряків застосовується барабанний буряко-мийка та водовідділювач, оснащені уловлювачами для домішок. Правильно виконане миття дозволить уникнути поломок подальшого обладнання для виробництва цукру.

Виробництво цукру з цукрових буряків - одержання бурякової стружки

Відповідно до технології виробництва цукру, для того щоб зробити сироп, буряк необхідно подрібнити. Подрібнення буряків - процес перетворення їх на стружку на бурякорізках, які за допомогою дифузійних ножів, встановлених на рамках, ріжуть плоди на дрібні частини. Товщина стружки 1 мм - оптимальна товщина для подальшої переробки.

Усередині корпусу бурякорізки, плоди обертаються за допомогою равлика, який під дією відцентрової сили притискає плоди до ріжучої кромки ножів. У процесі ковзання вздовж нерухомих ножів буряк перетворюється на стружку, яка, проходячи між ножами, потрапляє в контейнер для подальшої переробки. З усього обладнання для виробництва цукру бурякорізки вимагають найскладніше очищення за допомогою стисненого повітря та періодичної заміни ножів.

Вироблення дифузійного соку

Процес вилучення сахарози з буряків за технологією виробництва цукру є досить примітивним - бурякову стружку розмочують у гарячій водіу промислових дифузорах, що розм'якшує її волокна та випускає сік. Якщо використовувати холодну воду, то білкові сполуки у клітинах стружки значно уповільнять процес отримання соку.

Зазвичай використовується кілька послідовних дифузорів, для вироблення концентрованого соку. Для подальшої переробки дифузійний сік необхідно очистити від марної бурякової стружки. Суміш із соку та стружки поміщають у пульпові пастки, де відбувається фільтрація.

Дифузійний сік, навіть очищений від залишків плодів, залишається складним багатокомпонентним складом, в якому, крім цукру, також міститься білок, пектин, амінокислоти і так далі. За допомогою вакуум-фільтрів та сатураторів проводиться процес очищення цукрового сиропу від домішок.

Виділення цукру із сиропу

Цукровий сироп, отриманий після очищення соку, містить дуже багато води (до 75%), яку видаляють у випарній установці, отримуючи сироп, що містить до 70% сухих речовин. Після цього, згідно з технологією виробництва цукру, за допомогою вакуум-апарата сироп згущують до вмісту сухих речовин 93,5%, отримуючи утфель, який після проходження процесу кристалізації стане звичайним цукром.

Кристалізація цукру - завершальний етап технологічного процесу виробництва цукру

Утфель, отриманий з вакуум-апаратів, відправляється в центрифугу, де кристалізується, після чого висушується гарячим повітрям і через віброконвеєр відправляється в сушильно-охолоджувальну установку, після чого сортується за допомогою віброситу.

Незважаючи на досить довгий технологічний ланцюжок, більша частина обладнання для виробництва цукру має досить простий принцип дії. Простий принцип роботи окремих апаратів полегшує як обслуговування, так і ремонт всіх видів необхідної техніки, що дозволяє з досить невеликими витратами виробляти цукор у промислових масштабах.

Технологічна лінія виробництва цукру-піску

з цукрових буряків

Характеристика продукції, сировини та напівфабрикатів. Цукор– відноситься до найважливіших компонентів харчового раціону – вуглеводів. Останні поділяються на моносахариди (глюкоза, фруктоза, галактоза), дисахариди (сахароза, мальтоза, лактоза), на полісахариди (крохмаль, глюкоген) і неперетравлювані полісахариди (харчові волокна). Моносахариди та дисахариди мають солодкий смак і тому їх називають цукрами. Дисахариди та неперетравлювані полісахариди розщеплюються в організмі людини з утворенням глюкози та фруктози. Сахароза легко та повністю засвоюється в організмі людини, сприяє швидкому відновленню витраченої енергії.

При переробці цукрових буряків для харчових цілей виробляють білий цукор-пісок, що містить не менше 99,75% сахарози (у перерахунку на суху речовину) і має кольоровість не більше 0,8 умовних одиниць. Для промислової переробки також виробляють білий із жовтим відтінком цукор-пісок, що містить не менше 99,55 % сахарози (у перерахунку на суху речовину) і має кольоровість не більше 1,5 умовних одиниць. Цукор-пісок виробляється з розмірами кристалів від 02 до 25 мм.

Якість цукру-піску має відповідати вимогам стандарту за органолептичними, фізико-хімічними та мікробіологічними показниками.

Цукор-пісок має особливу цінність завдяки швидкості та легкості його засвоюваності і цим служить незамінним джерелом калорій для людей розумової та фізичної праці.

Вихідною сировиною у вітчизняній цукровій промисловості є цукровий буряк, коренеплід якого викопують і відвантажують на переробку. Буряк, що заготовляється, повинен відповідати вимогам стандарту за показниками фізичного стану та нормованого вмісту коренеплодів з певними дефектами (підв'ялені, квітучі, пошкоджені та ін.). Технологічні якості цукрових буряків також залежать від технічної стиглості буряків під час збирання, загальної забрудненості та найважливіших хімічних показників – вмісту сахарози та чистоти бурякового соку.

Слід зазначити, що у заготівельників буряків у процесі зберігання відбувається погіршення більшості показників якості, що у свою чергу знижує ефективність перебігу технологічних процесів, підвищує втрати сахарози, знижує вихід та якість готової продукції. Тому оптимальний виробничий період переробки цукрових буряків дорівнює 100 діб.

Основними напівфабрикатами буряк цукрового виробництває бурякова стружка, дифузійний сік, сироп, утфель та промитий цукор-пісок. Бурякова стружка– зрізи буряків певних розмірів та форми, отримані шляхом порізання коренеплодів у бурякорізках. Дифузійний сік– водний розчин сахарози та нецукорів, витягнутий із бурякової стружки дифузійним методом. Сироп- Насичений цукровий розчин, отриманий з очищеного соку випарюванням з нього води у випарній установці. Утфель– маса, що складається з кристалів сахарози та міжкристального розчину, що утворюється при уварюванні сиропу та відтіків у вакуум-апаратах. Промисловий цукор-пісок– промиті гарячою водоюкристали сахарози відокремлені від міжкристального розчину (відтіків) при центрифугуванні утфелю.

В результаті переробки цукрових буряків поряд з основною продукцією (цукор-пісок) одержують велику кількість побічної продукції. При середньому виході цукру 10...12% бурякове виробництво дає у відсотках до маси переробленого буряка: 80...83 сирого бурякового жому, 5,0...5,5 меляси, 10...13 фільтраційного осаду, які є цінними вторинними ресурсами.

Буряковий жом є знесахареною буряковою стружкою, що залишилася після вилучення з неї сахарози дифузійним методом. Він містить 0,3% сахарози. Жом має велику кормову цінність, проте для збільшення терміну зберігання потрібна його обробка: висушування або силосування. Ефективність використання жому можна підвищити за рахунок отримання пектину, харчових волокон, метану, одноклітинного протеїну.

Меласса являє собою міжкристальний розчин, що отримується при центрифугуванні утфелю останньої кристалізації. Меласса містить: мінеральні органічні речовини, зокрема вуглеводи; цінні амінокислоти та аміди; катіони лужних та лужноземельних металів; аніони вугільної, сірчаної та фосфорної кислот. Близько 50% виробленої меляси прямує на кормові цілі.

Крім того, меляса є цінною сировиною для виробництва етилового спирту, дріжджів, харчових кислот, розчинників та ін.

Фільтраційний осад містить вуглекислий газ, азотисті сполуки, безазотисті сполуки та мінеральні речовини, ряд елементів та інших сполук, корисних для живлення рослин та тварин. Однак цей цінний відхід цукробурякового виробництва до теперішнього часу не знаходить корисного практичного застосування, він завдає шкоди екології природного середовища при накопиченні у відвалах.

Особливості виробництва та споживання готової продукції.Цукрові заводи розміщуються у місцях вирощування цукрових буряків. Сучасний цукробуряковий завод – це велике промислове підприємство, яке залежно від проектної потужності може переробляти від 1,5 до 6 тисяч тонн цукрових буряків на добу.

Після розпаду СРСР на території Росії залишилося 95 цукробурякових заводів. У нових економічних умовах ці підприємства істотно скоротили вироблення цукру, оскільки обсяг буряків, що переробляється, зменшився в 2 рази. При цьому зросли обсяги переробки імпортного тростинного цукру-сирцю.

В даний час різко скоротилися площі посіву та обсяг заготівлі цукрових буряків. Основні виробничі фонди цукрових заводів мають значне зношування.

Відновлення та подальший розвиток вітчизняного цукробурякового комплексу залежить від вирішення проблем зі створення виробництва, конкурентоспроможного на світовому ринку. При цьому доведеться враховувати, що близько 80% конструкторсько-дослідницької та машинобудівної баз залишилося в Україні.

Особливості виробництва цукру-піску із цукрових буряків обумовлені тим, що готова продукція практично чиста сахароза. Такий хімічний склад продукції досягається тим, що майже на всіх стадіях технологічного процесу виконуються операції очищення вихідної сировини та напівфабрикатів від забруднень та сторонніх домішок. Більшість операцій пов'язані із забезпеченням чистоти зовнішньої поверхні коренеплодів буряків, дифузійного соку, і навіть кристалів білого цукру.

Зовнішню поверхню коренеплодів цукрових буряків очищають від легких (плаваючих) та важких (камені, пісок та ін.) домішок. Значна частина домішок відокремлюється при транспортуванні буряків на переробку в потоці буряків. Забруднення, міцно пов'язані з поверхнею коренеплодів, відмивають за допомогою механічних робочих органів у мийних машинах.

Вода є найбільш матеріаломістким відходом виробництва. Кількість води при прямоточній схемі її використання (без повторного та оборотного) становить близько 1800 % до маси буряка, що переробляється. Промислові стічні води вимагають спеціального очищення, щоб унеможливити негативний вплив на навколишнє середовище.

У зв'язку з повною механізацією збиральних та вантажно-розвантажувальних робіт значно збільшилися забруднення буряків землею та зеленою масою. Буряк з підвищеною забрудненістю значно збільшує обсяг транспортних перевезень, витрата транспортерно-мийної води та навантаження на очисні споруди, знижує продуктивність при переробці буряків, що зрештою призводить до додаткових витрат та зниження конкурентоспроможності виробництва.

Слід зазначити, що при всіх додаткових зусиллях не вдається отримати буряки з необхідною для прогресивної технології чистотою зовнішньої поверхні, що призводить до зношування обладнання. Зокрема, в СРСР було припинено серійний випуск та практичне застосування дискових бурякорізок. Серед відомих типів бурякорізок саме дискові споживають менше енергії та виробляють бурякову стружку гарної якості. Для надійної роботи дискових буряків потрібний більш високий рівень чистоти буряків, але це не перешкоджає їх широкому застосуванню на передових зарубіжних цукрових заводах.

Дифузійний сік містить приблизно 16 ... 19% сухих речовин з них 14 ... 17% сахарози та близько 2% нецукорів. Усі цукру більшою чи меншою мірою ускладнюють одержання кристалічної сахарози і збільшують її втрати з мелясою. Одна частина нецукорів при кристалізації здатна утримувати розчині 1,2…1,5 частини сахарози. Тому одним із найважливіших завдань технології цукрового виробництва є максимальне видалення нецукорів із цукрових розчинів.

До складу нецукорів входять численні речовини: органічні кислоти, білки, пектини, жири, редукуючі речовини (продукти розкладання сахарози у водних розчинах на глюкозу і фруктозу під дією іонів водню або ферментів), фарбувальні речовини та ін. що обумовлює різну природу реакцій, що призводять до видалення їх з дифузійного соку.

Послідовність основних етапів фізико-хімічного очищення дифузійного соку наступна: попередня дефекація, основна дефекація, І сатурація, ІІ сатурація, відділення осаду, сульфітація.

Дефекація– процес обробки дифузійного соку вапном (вапняною крейдою). Метою попередньої дефекації є коагуляція та осадження під дією властивостей, що дегідратують, іонів, білків, пектинових та інших речовин колоїдної дисперсності, а також утворення хорошої структури осаду. Крім коагуляції та осадження білково-пектинового комплексу, на попередній дефекації відбувається реакція нейтралізації кислот та осадження солей кальцію. Головним завданням основної дефекації є розкладання амідів кислот, солей амонію, редукуючих речовин, омилення жирів, а також створення надлишку вапна, необхідного для отримання достатньої кількості осаду СаСО3 на сатурації.

Сатурація– процес обробки дефекованого соку сатураційним газом, що містить діоксид вуглецю (СО2). Внаслідок чого утворюються кристали карбонату кальцію, на поверхні яких у свою чергу адсорбуються частинки нецукорів. Після I сатурації осад карбонату кальцію з адсорбованими нецукровими та коагулятом відокремлюють відстоюванням або фільтруванням та виводять у відходи. Потім сік додають вапно і проводять II дефекацію. На II сатурації в результаті хімічних реакцій на поверхні осаду СaCO3, що утворюється, осаджуються солі кальцію та інші цукрові. Після цього знову від соку відокремлюється сатураційний осад.

Сульфітація- процес обробки соку або сиропу сірчистим газом або сірчистою кислотою. Сульфітація проводиться з метою зниження в'язкості сахаровмісних розчинів та зниження їх забарвленості. Сульфітований сироп фільтрують для відокремлення осаду.

Кількість нецукорів у вихідній сировині істотно впливає на ефективність процесу очищення соку: чим їх більше, тим важче досягти необхідної чистоти, тобто масової частки сахарози в перерахунку на сухі речовини. Співвідношення між кількостями сахарози та нецукорів у буряках залежить від її технологічних властивостей. Зокрема, квітучі коренеплоди мають знижений (на 2…3 %) вміст сахарози та підвищену кількість речовин, що редукують. Чистота бурякового соку в підв'ялених коренеплодах нижче на 4…12 %, ніж у буряків. З коренеплодів із сильними механічними ушкодженнями при гідроподачі на переробку вимивається в транспортерно-мийну воду до 0,16…0,30 % сахарози. За наявності зеленої маси на коренеплодах знижується чистота дифузійного соку на 17-26%. Природно, що при зберіганні перелічених дефектних коренеплодів погіршення показників їхньої якості відбувається більш інтенсивно, ніж у буряків. Таким чином, заготівля та переробка буряків погіршеної якості призводить до втрат цукру і, зрештою, знижує конкурентоспроможність цукробурякового виробництва.

Сахароза добре розчиняється у воді, у разі підвищення температури її розчинність зростає. У розчинах сахароза є сильним дегідратом. Вона легко утворює пересичені розчини, кристалізація яких починається лише за наявності центрів кристалізації. Швидкість цього процесу залежить від температури, в'язкості розчину та коефіцієнта пересичення.

Кристалізація дозволяє з багатокомпонентної суміші речовин, якою є сироп, отримати практично чисту сахарозу.

Технологічна схема передбачає стільки ступенів кристалізації, щоб сумарний ефект кристалізації (різниця чистоти вихідного сиропу з клеруванням та меляси) становив 30...33%. Зазвичай заводи працюють за схемами з двома або трьома кристалізація, при цьому товарний продукт отримують тільки на першому ступені. Двокристалізаційна схема простіше і економніше трикристалізаційної, але при її експлуатації не завжди досягається досить повне знесахування меляси та отримання цукру-піску високої якості.

Товарний цукор-пісок висушується до нормативної вологості 0,04% при безтарному зберіганні та 0,14% при пакуванні в мішки та пакети.

Зберігання цукру на цукробурякових заводах ускладнюється тим, що вся продукція виробляється протягом декількох місяців, після чого її доводиться зберігати тривалий час. Для ефективного використання ємності цукрового складу мішки з цукром укладають у штабелі. Для штабелювання мішків використовуються різні пересувні підйомники. Зазвичай під мішки підкладають дерев'яні ґрати, що підтримують їх на висоті близько 100 мм від підлоги та забезпечують хорошу вентиляцію повітря під ними. Для правильного зберігання цукру у складі потрібно забезпечити відповідний температурний та вологий режим.

Силоса безтарного зберігання цукру повинні мати конструкцію, що виключає можливість утворення вологи на внутрішніх поверхнях. Такий склад повинен бути обладнаний системою кондиціювання, а також аспірації, що забезпечує очищення повітря, що відсмоктується, до вибухобезпечної концентрації цукрового пилу.

Для доставки споживачам невпакованого цукру використовують вагони спеціальної конструкції (хоперу).

Стадії технологічного процесу.Виробництво цукру-піску з цукрових буряків можна розділити на наступні стадії та основні операції:

– транспортування та попереднє очищення буряків;

- Миття буряків;

- зрізування буряків у бурякову стружку;

- Вилучення соку з бурякової стружки;

– фізико-хімічне очищення дифузійного соку;

– випарювання соку та очищення сиропу;

– уварювання утфелю, кристалізація сахарози та відділення утфелю (центрифугування);

- сушіння, охолодження, сортування та упаковка цукру-піску.

Характеристика комплексів устатковання.Лінія починається з комплексу обладнання для транспортування та очищення зовнішньої поверхні буряків, до складу якого входять системи гідротранспортерів, бурякосос, ботвосоломоловушки, каменепастки, водовідділювач, буряко-мийка та магнітний сепаратор, а також обладнання для відбору хвостиків буряка.

Наступний комплекс обладнання призначений для отримання та обробки бурякової стружки, що включає ваги, бурякорізку, дифузійний апарат, мезголовушки та обладнання для віджимання вологи від бурякового жому.

До третього комплексу обладнання для фізико-хімічної обробки дифузійного соку та відділення опадів входять апарати для дефекації та сатурації соку, підігрівачі, дозатори вапняного молока, відстійники, сульфітатори та фільтри.

Четвертий комплекс обладнання призначений для випарювання дифузійного соку та очищення сиропу, що містить у своєму складі чотирикорпусну випарну установку з концентратором, сульфітатор сиропу та фільтр сиропу.

Провідним є комплекс обладнання для уварювання сиропу, кристалізації цукру, відділення утфелю та промивання кристалів цукру. Основним обладнанням цього комплексу є вакуум-апарати утфелю, утфелемішалки, утфелерозподільники, центрифуги, афінаційна мішалка, збірки набряків утфелів та меляси, а також вібротранспортер для промитого цукру-піску.

Завершальний комплекс обладнання для отримання товарного цукру-піску включає елеватор, сушильно-охолоджувальну установку, сортувальну установку для цукру, приймальні бункери цукру-піску, а також циклони сухого та вологого очищення повітря від цукрового пилу та мішалку для розчинення цукрового пилу та грудок цукру-піску .

Машинно-апаратурна схема лінії виробництва цукру-піску з кондиційного цукрового буряка показана на рис. 2.8.

Пристрій та принцип дії лінії.Буряк зі складу короткострокового зберігання (бурякової) 1 у вигляді бурякововодної суміші у співвідношенні 1: 6…1: 7 подається в головний гідротранспортер, що складається з нижньої та верхньої ділянок. Нижній гідротранспортер 2 заглиблений у землі з ухилом у бік бурякопідйомної станції. На вході в головний гідротранспортер для запобігання заторам встановлені похилі та горизонтальні грати 3 . Наприкінці гідротранспортера встановлено регулятор потоку – пульсуючий шибер 4 .

З нижньої ділянки гідротранспортера бурякововодяна суміш перекачується бурякососом 5 у верхній гідротранспортер 6 , Розташований на висоті більше 20 м. Подальше переміщення її для виконання різних технологічних операцій відбувається за рахунок сили тяжіння. При русі по металевому гідравлічному транспортеру коренеплоди піддаються очищенню поперемінно в ботвосоломоловушках і каменеловушках. Легкі домішки вловлюються в ботвосоломоловушках 7 і 9 , а важкі у каменяловушках 8 і 10 .

Далі буряководяна суміш проходить через дисковий водовіддільник 11 , де коренеплоди звільняються від транспортерно-мийної води, уламків буряків, піску та дрібних вільних домішок і подаються до буряків. 12 для відмивання від землі та інших прилиплих домішок. Кількість домішок становить при ручному збиранні 1…3 % до маси буряків, а при механізованому збиранні комбайнами 8…10 % і більше.

Кількість води, що подається на миття буряків, залежить від ступеня її забрудненості, конструкції машини і в середньому становить 60% маси буряка. З миття коренеплоди надходять на бурякоополіскувач 13 , де проводиться остаточний змив бруду з поверхні буряків та очищення його від сторонніх домішок. З бурякоополіскувача коренеплоди надходять на другий водовіддільник 14 , де від них відокремлюють мийну воду і обполіскують хлорованою водою, що подається через форсунки, і направляють на елеватор 15 .

У стічні води гідравлічного конвеєра і мийної машини потрапляють хвостики, що відламалися, світлі, невеликі шматочки і дрібні коренеплоди (всього 1...3 % до маси буряків), тому транспортерно-мийна вода з уламками буряків з водовідділювачів подається в ротаційний хвостико 16 . Відокремлені у уловлювачі уламки буряків, солома та бадилля надходять до класифікатора хвостиків. 17 . Тут уламки буряків відокремлюються від соломи та бадилля і прямують на бурякоополіскувач 18 , а з нього подаються насосом на елеватор і переробляються разом із буряком. Рослинні домішки скидаються на конвеєр 19 .

Відмитий буряк піднімається елеватором 15 на контрольний конвеєр 20 з електромагнітним сепаратором 21 для уловлювання феромагнітних домішок і надходить на автоматичні ваги 22 , розташовані над бурякорізками. Зважений на автоматичних вагах буряк вивантажується в бункер-накопичувач 23 .

Буряк з бункера-накопичувача подається в бурякорізку 24 для отримання бурякової стружки. Для гарного екстрагування бурякового соку зі стружки вона має бути гладкою, пружною і без мезги. Хороша бурякова стружка є довгими і тонкими смужками буряків жолобчастого, прямокутного або ромбовидного перерізу товщиною 0,5...1 мм.

Бурякова стружка конвеєром 25, на якому встановлені автоматичні стрічкові ваги 26 , Спрямовується в безперервно діючий дифузійний апарат 27 . Як поживна вода використовуються сульфітовані аміачні конденсати або барометрична вода зі збірки 29 , а також очищена жомопресова вода зі збірки 28 .

У коренеплодах цукрових буряків міститься 20...25 % сухих речовин, їх вміст сахарози коливається від 14 % до 18 %.

Сахароза, розчинена в клітинному соку, може бути вилучена з клітин тільки після денатурації (згортання) протоплазми з напівпроникною оболонкою. Тому для нормального перебігу дифузійного процесу бурякову стружку попередньо нагрівають до температури 70...80 °С.

Цукор витягується з клітин тканини коренеплоду протиточною дифузією, при якій стружка надходить у головну частину апарату 17 і рухається до хвостової частини, віддаючи цукор шляхом дифузії в екстрагенту, що рухається назустріч, висолоджує гарячу воду. З кінця хвостової частини апарату виводиться стружка з малою концентрацією цукру, а екстрагент, збагачений цукром, виводиться дифузійний сік. Зі 100 кг буряків одержують приблизно 120 кг дифузійного соку. У сік потрапляє 1,5...3 г/л мезги, яку відокремлюють у мезголовушці 32 , потім подають до збірки 33 .

Жом, що вивантажується з дифузійного апарату, надходить у шнек-водовідділювач 30 і подається у віджимний прес 31 , потім - на сушіння та бункерування. У середньому кількість жому, що видаляється з апарату 27 становить 80 % до маси буряків.

Дифузійний сік подається зі збірки 33 на фізико-хімічне очищення, що складається з низки послідовних стадій. Попередня дефекація здійснюється в апараті 34 , куди окрім соку подається вапняне молоко та суспензія соку II сатурації для формування осаду нецукорів З переддефекатора сік надходить на перший щабель основної дефекації в апарат 35 , де змішується з вапняним молоком щодо реакції розкладання нецукорів. Вапняне молоко у кількості, що відповідає витраті соку, що подається, подається з мішалки вапняного молока 36 дозаторами 37 .

Після першого ступеня основної дефекації сік надходить до збірки 38 та насосом подається в підігрівач 39 , де нагрівається до 85 ... 90 ° С і прямує в дефекатор 40 на другий (гарячий) ступінь основної дефекації. У переливну коробку дефекатора додається вапняне молоко підвищення фільтраційних властивостей осаду соку I сатурації. З дефекатора 40 сік надходить до циркуляційної збірки 41 , де поєднується з 5 ... 7-кратною кількістю рециркуляційного соку I сатурації, в апараті 42 піддається I сатурації і самопливом надходить у збірник соку I сатурації 43 . Далі, пройшовши підігрівач 44 , сік перекачується насосом у напірну збірку 45 , розташований над листовими фільтрами 46 .

46 через мішалку 48 та напірна збірка 49 подається у вакуум-фільтри 50 . Фільтрат відводиться з вакуум-фільтрів через вакуум-збірник 51 у збірник фільтрованого соку I сатурації 47 . Фільтраційний осад, що утворюється, надходить у мішалку 52 , а з неї прямує на поля фільтрації.

Фільтрований сік I сатурації, нагрітий у підігрівачі 53 до температури 92…95 °C, подається насосом у дефекатор 54 на дефекацію перед ІІ сатурацією. У всмоктуючий трубопровід насоса вводиться вапняне молоко. З дефекатора сік самопливом надходить в апарат 55 на II сатурацію, обробляється там діоксидом вуглецю і прямує до збірки 56 , звідки насосом перекачується до напірної збірки 57 , розташований над листовими фільтратами 58 .

Мал. 2.8. Машинно-апаратурна схема лінії виробництва цукру-піску з цукрових буряків

Згущена суспензія з фільтрів 58 подається в мішалку 59 звідки перекачується на переддефекацію Фільтрат з листових фільтрів надходить до збірки 60 . Після фільтрів сік II сатурації сульфітується діоксидом сірки у сульфітаторі 61 і збирається у збірці 62 звідки насосом подається для контрольної фільтрації на фільтр 63 . Фільтрований сік II сатурації збирається у збірнику 64 .

Згущення соку ведуть у два етапи: спочатку його згущують на випарній установці до вмісту сухих речовин 65 % (при цьому сахароза ще не кристалізується), а потім після додаткового очищення в'язкий сироп на вакуум-апараті згущують до вмісту сухих речовин 92,5... 93,5% і одержують утфель.

На першому етапі сік прямує насосом через три групи підігрівачів. 65 у корпус 66 випарної установки. Вона призначена для послідовного згущення соку другої сатурації до концентрації сирого густого; при цьому вміст сухих речовин у продукті збільшується з 14% у першому корпусі до 65...70% (згущений сироп) в останньому. Свіжа пара надходить тільки в перший корпус, а наступні корпуси обігріваються соковою парою попереднього корпусу.

З I корпусу сік проходить послідовно II корпус 68 , III корпус 69 , IV корпус 70 та концентратор 71 , що згущується до певної щільності. Випарена з соку частина води в I корпусі утворює вторинну пару, яка використовується для обігріву наступного корпусу і т. д. конденсат, що утворюється у випарних апаратах, відводиться через конденсатні колонки 67 у збірники конденсату.

З випарної установки отриманий сироп надходить до збірки 72 , звідки насосом подається до сульфітатора. 73 . У сульфітатор також подається клерування (розчин цукру II кристалізації та цукру-афінаду). Сульфітований сироп із клеруванням направляється до збірки 74 . Потім суміш підігрівається у підігрівачах 75 і прямує до напірної збірки 76 , звідки подається для фільтрації у фільтр 77 і вступає до збірки 78 . Фільтрована суміш насосом направляється до збірки 79 перед вакуум-апаратами.

Зі збірки 79 суміш надходить у вакуум-апарат 80 та уварюється до вмісту сухих речовин 92,5 %. Таким чином, сироп уварюється до пересичення, після введення цукрової пудри сахароза виділяється у вигляді кристалів та утворюється утфель I кристалізації. Він містить близько 7,5 % води і 55 % цукру, що викристалізувався. Утфель I кристалізації (утфель I) спускають у приймальну утфелемішалку 81 . З неї утфель надходить через утфелерозподільник 82 у центрифуги 83 де під дією відцентрової сили кристали цукру відокремлюються від міжкристального розчину. Цей розчин називається першим набряком. Чистота першого відпливу 75%, що значно нижче за чистоту утфелю.

Щоб одержати із центрифуги білий цукор, його кристали промивають невеликою кількістю гарячої води – пробілюють. При пробілюванні частина цукру розчиняється, тому з центрифуги відходить відтік більш високої чистоти другий відтік. Перший відтік направляють до збірки 84 , другий – до збірки 85 .

З центрифуги 83 промитий цукор-пісок вологістю 0,8…1 % вивантажують на вібротранспортер 86 елеватором 87 піднімають у сушильно-охолоджувальну установку 88 ,і висушують гарячим повітрям температурою 105 ... 110 ° С до вологості 0,14%.

Готовий цукор-пісок містить грудки та феромагнітні домішки. Останні видаляють за допомогою електромагнітного сепаратора, підвішеного над стрічковим конвеєром 89 . У сортувальній установці 90 відокремлюють грудки, а цукор-пісок за розміром кристалів поділяють на фракції і подають до бункера. 91 , що розташовані в пакувальному приміщенні.

Повітря, що відсмоктується вентилятором із сушильно-охолоджувальної установки, очищається від цукрового пилу в циклоні сухого очищення 92 та в циклоні вологого очищення 93 . Уловлена ​​цукрова пудра і грудки цукру-піску розчиняються соком II сатурації в мішалці 94 , і далі розчин надходить у клерувальну мішалку 104 .

Перший і другий набряки, отримані при центрифугуванні утфелю I, перекачують відповідно до збірників перед вакуум-апаратами 95 і 96 . Утфель II кристалізації (утфель II) уварюють з другого та першого відтіків утфелю I у вакуум-апаратах 97 до вмісту сухих речовин 93%, зокрема близько 50% кристалічного цукру. Утфель II спускають у приймальну утфелемішалку 98 і обприскують гарячою водою. Через утфелерозподільник 99 утфель направляють у центрифуги 100 , де він центрифугується з відбором двох набряків, які направляють у збірники 101 і 102 . З центрифуг цукор II кристалізації шнеком 103 подається в клерувальну мішалку 104 де він розчиняється (клерується) у фільтрованому соку II сатурації. Потім клеювання направляють на сульфітацію разом із сиропом.

Для уварювання утфелю III кристалізації (утфель) у вакуум-апаратах 108 послідовно забирають другий і перший набряки утфелю II кристалізації зі збірок. 105 і 106 та афінаційний відтік зі збірки 107 . Вміст сухих речовин в утфелі III доводять до 93,5 ... 94%. Через приймальну утфелемішалку 109 його спускають у кристалізаційну установку 110 де проводять додаткову кристалізацію цукру при штучному охолодженні утфелю. В останній утфелемішалці кристалізаційної установки утфель для зняття надлишкового пересичення міжкристального розчину нагрівають на 5 ... 10 ° С і через розподільник 111 подають до центрифуги 112 , де його центрифугують без промивання цукру водою з відбором одного набряку меляси до збірки 113 . Мелассу зі збірки направляють через напірну збірку 114 на ваги 115 , зважують та перекачують у ємності на зберігання.

Цукор III кристалізації змішують в афінаторі 116 з першим набряком утфелю I кристалізації, отримуючи аффинационный утфель із вмістом сухих речовин 89…90 %. Аффінаційний утфель центрифугують на центрифугах 117 окремо від утфелю II кристалізації. Цукор-афінад промивають гарячою водою, відбираючи два набряки разом, і направляють їх до збірки 118 звідки перекачують до збірки 107 для уварювання утфелю ІІІ кристалізації. Цукор-афінад подають шнеком 103 в клерувальну мішалку 104 і розчиняють фільтрованим соком II сатурації разом із цукром II кристалізації.

Цукор - практично чиста сахароза (З 12 Н 22 Про 11), що має солодкий смак, легко і повністю засвоюється організмом, сприяє швидкому відновленню витраченої енергії. Сахароза – це дисахарид, який під дією кислоти чи ферменту розщеплюється на глюкозу та фруктозу (інвертний цукор). Сахароза може перебувати у двох станах: кристалічному та аморфному. за хімічної природицукор є слабкою багатоосновною кислотою, що дає з оксидами лужних та лужноземельних металів сполуки – сахарати.

Інвертний цукор завдяки фруктозі гігроскопічний. Він захищає варення від зацукровування, уповільнює процес черствіння хліба, захищає від висихання кондитерські вироби (мармелад, пастилу, зефір, помадку та ін.).

Сахароза добре розчиняється у воді, у разі підвищення температури її розчинність зростає. У розчинах сахароза є сильним дегідратом. Вона легко утворює пересичені розчини, кристалізація яких починається лише за наявності центрів кристалізації. Швидкість цього процесу залежить від температури, в'язкості розчину та коефіцієнта пересичення.

Вихідною сировиною для отримання цукру є цукровий буряк і цукрова тростина. Завдяки вищій врожайності цукрової тростини порівняно з цукровим буряком з кожного гектара його посівів отримують цукру приблизно в 2 рази більше, хоча вміст сахарози в стеблах цукрової тростини дещо менший, ніж у цукровому буряку.

Цукрова промисловість випускає такі види цукру:

• цукор-пісок - сипучий харчовий продукт білого кольору (без грудок), що має солодкий смак без сторонніх присмаків та запахів (з вмістом вологи не більше 0,14 %, сахарози не менше 99,75 %, металопримішок не більше 3 мг на 1 кг цукру , з розмірами понад 0,3 мм);
• цукор рідкий - рідкий харчовий продукт світло-жовтого кольору, солодкий на смак, без сторонніх присмаків та запахів (з вмістом сахарози не менше 99,80 % для вищої категорії та не менше 99,5 % для першої категорії, з вмістом сухих речовин не менше 64%);
• цукор-рафінад - кусковий пресований цукор, рафінадний цукор-пісок і рафінадна пудра білого кольору, солодкі на смак, без сторонніх присмаків і запахів (з вмістом сахарози не менше 99,9 %, речовин, що редукують не більше 0,03 %, вологи не більше 0,2%).

Особливості виробництва та споживання готової продукції

На всіх цукрових заводах діє типова схема отримання цукру - піску з цукрових буряків з безперервним знесахуванням бурякової стружки, пресуванням жому і поверненням жомопресової води в дифузійну установку, вапняно-вуглекислотним очищенням дифузійного соку, трьома кристалізацією. У коренеплодах цукрових буряків міститься 20...25 % сухих речовин, їх вміст сахарози коливається від 14 до 18 %. Сахарозу витягують із буряків дифузійним способом. Отриманий дифузійний сік містить 15-16% сухих речовин, з них 14-15% сахарози і близько 2% нецукорів. Щоб позбавитися нецукорів проводять очищення дифузійного соку вапном (дефекація) з подальшим видаленням її надлишку діоксидом вуглецю (сатурація). Для зниження кольоровості та лужності фільтрований сік II сатурації обробляють діоксидом сірки (сульфітація). Згущення соку ведуть у два етапи: спочатку його згущують на випарній установці до вмісту сухих речовин 55...65 % (при цьому сахароза ще кристалізується), а потім після додаткового очищення в'язкий сироп на вакуум-апараті згущують до вмісту сухих речовин 92,5. .93,5% і одержують утфель. Готовий утфель I кристалізації центрифугують, отримуючи кристали цукру та два відтіки. Цукор-пісок вивантажують із центрифуги з вмістом вологи 0,8...1 % і висушують гарячим повітрям температурою 105...110 °С до 0,14 % (при безтарному зберіганні масова частка вологи в цукор-піску має бути 0,03...0,04 %).

Норма споживання сахарози становить 75г на день, включаючи цукор, що міститься в інших харчових продуктах.

Період збирання цукрових буряків триває 40...50 діб. в році. Середня виробнича потужність одного заводу становить 2,84 тис. т переробки буряків на добу з коефіцієнтом вилучення цукру з буряка 72%.

Стадії технологічного процесу

Процес отримання цукру-піску на цукробурякових заводах складається з наступних стадій:

• подача буряків та очищення його від домішок;
• отримання дифузійного соку з бурякової стружки;
• очищення дифузійного соку;
• згущення соку випарюванням;
• варіння утфелю та отримання кристалічного цукру;
• сушіння, охолодження та зберігання цукру-піску.

Характеристика комплексів обладнання

Лінія починається з комплексу обладнання для підготовки буряків до виробництва, що складається з бурякопідйомної установки, гідротранспортера, пісколовушки, ботволовушки, каменепастки та водовідділювача, а також буряко-мийної машини.

Провідний комплекс обладнання лінії складається з конвеєра з магнітним сепаратором, бурякорізки, ваги, дифузійної установки, шнекового преса та сушарки для жому.

Наступний комплекс обладнання представляють фільтри з підігрівальними пристроями, апарати попередньої та основної дефекації, сатуратори, відстійники, сульфітатори та фільтри.

Найбільш енергоємним комплексом обладнання лінії є випарна установка з концентратором, а також вакуум-апарати, мішалки та центрифуги.

Завершальний комплекс обладнання лінії складається з віброконвеєра, сушильно-охолоджувальної установки та віброситу.

Машинно-апаратурна схема лінії виробництва цукру-піску з цукрових буряків представлена ​​малюнку 1.

Малюнок 1 — Машинно-апаратурна схема лінії виробництва цукру-піску з цукрових буряків

Пристрій та принцип дії лінії

Цукровий буряк подається в завод із бурякового або з кагатного поля. За гідравлічним конвеєром вона надходить до свеклонасосів і піднімається на висоту до 20 м. Подальше переміщення її для здійснення різних операцій технологічного процесу відбувається самопливом. По довжині гідравлічного конвеєра 1 (малюнок 1) послідовно встановлені соломоботволовушки 2, камнеловушки 4 і водовідділювачі 5. Це технологічне обладнання призначене для відділення легенів (солома, бадилля) і важких (пісок, каміння) домішок, а також відділення транспортерно-мийної води. Для інтенсифікації процесу уловлювання соломи і бадилля в поглиблення 3 подається повітря. Цукровий буряк після водовідділювачів надходить у мийну машину 6.

Мийна машина призначена для остаточного очищення буряків (кількість прилиплої землі складає при ручному збиранні 3...5 % буряків, а при механізованому збиранні комбайнами - 8...10 %).

Кількість води, що подається на миття буряків, залежить від ступеня її забрудненості, конструкції машини і в середньому становить 60... 100% маси буряка. У стічні води гідравлічного конвеєра і мийної машини потрапляють хвостики буряків, що відламалися, невеликі шматочки і дрібні коренеплоди (всього 1…3 % до маси буряків), тому транспортерно-мийні води попередньо направляються в сепаратор для відокремлення від них хвостиків і шматочків. надходять на стрічковий конвеєр 14.

Відмиті цукрові буряки зрошуються чистою водою зі спеціальних пристроїв 7, піднімається елеватором 8 і надходить на конвеєр 9, де електромагніт 10 відокремлює металеві предмети, що випадково потрапили в буряк. Потім буряк зважують на терезах 11 і з бункера 12 направляють в подрібнюючі машини-бурякорізки 13. Стружка повинна бути рівною, пружною і без мезги, пластинчастого або ромбовидного перерізу, товщиною 0,5 ... 1,0 мм.

Бурякова стружка з подрібнювальних машин за допомогою стрічкового конвеєра 14, на якому встановлені конвеєрні ваги, подається в дифузійну установку 15.

Цукор, розчинений у буряковому соку коренеплоду, витягується з клітин протиточною дифузією, при якій стружка надходить в головну частину агрегату і рухається до хвостової частини, віддаючи цукор шляхом дифузії в екстрагенту, що рухається назустріч, висолоджує воду. З кінця хвостової частини агрегату виводиться стружка з малою концентрацією цукру, а екстрагент, збагачений цукром, виводиться дифузійний сік. Зі 100 кг буряків одержують приблизно 120 кг дифузійного соку. Жом відводиться з дифузійних установок конвеєром 16 цех для пресування, сушіння і брикетування.

Дифузійний сік пропускається через фільтр 17, підігрівається в пристрої 28 і направляється в апарати попередньої і основної дефекації 27, де він очищається в результаті коагуляції білків і барвників і осадження ряду аніонів, що дають нерозчинні солі з іоном кальцію, що міститься в вапно ). Вапняне молоко вводиться в сік за допомогою дозуючих пристроїв.

Дефекований сік подається в котел першої сатурації 26, де він додатково очищається шляхом адсорбції розчинних нецукорів і особливо барвників на поверхні частинок дрібного осаду СаСО 3 який утворюється при пропусканні діоксиду вуглецю через дефекований сік. Сік першої сатурації подається через підігрівач 25 гравітаційний відстійник 24. У відстійниках сік ділиться на дві фракції: освітлену (80 % всього соку) і згущену суспензію, що надходить на вакуум-фільтри 23.

Фільтрований сік першої сатурації направляється в апарати другої сатурації 22 де з нього видаляється вапно у вигляді СаСО 3 .

Сік другої сатурації подається на фільтри 21. Соки цукрового виробництва доводиться кілька разів фільтрувати. Залежно від мети фільтрування використовуються різні схеми процесу та фільтрувальне обладнання.

Відфільтрований сік з фільтра 21 подається в сульфітаційний котел 20. Мета сульфітації - зменшення кольоровості соку шляхом обробки його діоксидом сірки, який отримують при спалюванні сірки.

Сульфітований сік направляють на станцію фільтрів 19, а потім транспортують через підігрівачі перший корпус випарної станції 18. Випарні установки призначені для послідовного згущення очищеного соку другої сатурації до концентрації густого сиропу; при цьому вміст сухих речовин у продукті збільшується з 14 ... 16% в першому корпусі до 65 ... 70% (згущений сироп) в останньому. Свіжа пара надходить тільки в перший корпус, а наступні корпуси обігріваються соковою парою попереднього корпусу. Площа поверхні нагріву випарної станції цукрового заводу продуктивністю 5000 т буряків на добу становить 10 000 м 2 .

Отриманий сироп направляється у сульфітатор 29, а потім на станцію фільтрації 30. Фільтрований сироп підігрівається в підігрівачі 31, звідки надходить у вакуум-апарати першого продукту 32. Сироп у вакуум-апаратах уварюється до пересичення, цукор виділяється у вигляді кристалів. Продукт, отриманий після уварювання, називається утфелем. Він містить близько 7,5% води і близько 55% цукру, що викристалізувався.

Сироп уварюють у періодично діючих вакуум-апаратах. Утфель першої кристалізації з вакуум-апаратів надходить у приймальну утфелемішалку 33, звідки його направляють у розподільну мішалку, а потім центрифуги 34, де під дією відцентрової сили кристали цукру відокремлюються від міжкристальної рідини. Ця рідина називається першим відпливом. Чистота першого відпливу 75 ... 78%, що значно нижче чистоти утфелю.

Щоб одержати із центрифуги білий цукор, його кристали промивають невеликою кількістю гарячої води – пробілюють. При пробілюванні частина цукру розчиняється, тому з центрифуги відходить відтік більш високої чистоти другий відтік.

Другий та перший відтіки подають у вакуум-апарат другої (останньої) кристалізації, де отримують утфель другої кристалізації, що містить близько 50% кристалічного цукру. Цей утфель поступово охолоджують до температури 40 ° С при перемішуванні в утфелемішалка - кристалізаторів. При цьому додатково викристалізовується ще деяка кількість цукру. Нарешті, утфель другої кристалізації прямує до центрифуги, де від кристалів цукру відокремлюється меляса, яка є відходом цукрового виробництва, оскільки отримання з неї цукру шляхом подальшого згущення та кристалізації нерентабельно. Жовтий цукор другої кристалізації рафінують першим відтіком, отриманий утфель направляється в розподільну мішалку, а потім центрифуги. Отриманий цукор розчиняється, і сік надходить у лінію виробництва.

Білий цукор, що вивантажується з центрифуг 34, має температуру 70 °С і вологість 0,5 % при пробілюванні парою або вологість 1,5 % при пробілюванні водою.

Він потрапляє на віброконвеєр 35 і транспортується в сушильно-охолоджувальну установку 36.

Після сушіння цукор-пісок надходить на ваговий стрічковий конвеєр 37 і далі на вібросито 38. Грудочки цукру відокремлюються, розчиняються і повертаються в продуктовий цех.

Товарний цукор-пісок надходить у силосні вежі 39 (склади тривалого зберігання).

Технологія виробництва цукру з буряків відноситься до безперервно-потокового механізованого виробництва з високим рівнем автоматизації основних процесів. Особливістю територіального розміщення цукрових заводів є їхня жорстка прив'язка до посівних площ цукрових буряків.

Характеристика та виробництво цукру

Продукт є чистим вуглеводом – сахарозою, характеризується приємним солодким смаком і високою засвоюваністю. Має велику фізіологічну цінність, збуджуюче діє на ЦНС, сприяючи загостренню органів зору, слуху; є поживною речовиною для сірої речовини мозку; бере участь в утворенні жиру, білково-вуглеводних сполук та глікогену.
При надмірному вживанні цукру розвиваються ожиріння, цукровий діабет, карієс. Добова норма- 100 г, на рік - 36,5 кг, але її слід диференціювати в залежності від віку та способу життя.

Технологія виробництва

Сировина: цукрові буряки, імпортний тростинний цукор-сирець. Виробляють два види цукру – цукор-пісок та цукор-рафінад.

Класифікація та асортимент

Цукор класифікується на цукор-рафінад та цукор-пісок. Цукор-рафінад залежно від способу виробітку поділяється на:
- Пресований;
- рафінований цукор-пісок;
- Рафінадна пудра.
Цукор-рафінад виробляється у наступному асортименті:
- пресований колотий насип у мішках, пачках та коробках;
- пресований швидкорозчинний у пачках та коробках;
- пресований у дрібній фасовці;
- рафінований цукор-пісок насипом у мішках та пакетах;
- рафінований у дрібній фасуванні
- сахароза для шампанського;
- рафінадна пудра в мішках та пакетах.

Кусковий пресований цукор-рафінад виробляють у вигляді окремих грудочок, що мають форму паралелепіпеда, товщина шматка 11 або 22 мм (3 мм). Рафінований цукор-пісок виробляється з такими розмірами кристалів(мм): дрібний 0,2-0,8; середній 0,5-1,2; великий 1,2-2,5.
Сахарозу для шампанського виробляють як кристалів розмірами від 1, 0 до 2,5 мм без підфарбовування ультрамарином або індигокарміном.

Показники якості цукру

Органолептичні: Колір – білий, чистий, без плям та сторонніх домішок, допускається у цукру-рафінаду блакитний відтінок, у цукру-піску для промислової переробки – жовтуватий.
Смак у всіх видів цукру має бути солодким, запах – характерним, без сторонніх присмаків та запахів (як у сухому цукрі, так і в розчині).
Розчин повинен бути прозорим або слабоопалесціюючим, без нерозчинного осаду, механічних або інших сторонніх домішок.
Цукор-пісок має бути сипким, без грудок, у цукру-піску для пром. переробки допускаються грудки, що розвалюються при легкому натисканні.
Фізико-хімічні показники: - масова частка вологи (%, не більше): цукор-пісок – 0, 14 (цукор-пісок для промпереробки – 0,15); цукор-рафінад - від 0,1 для цукру-піску до 0,3 для цукру-рафінаду у дрібній фасуванні.

Масова частка сахарози (у перерахунку на суху речовину, % не менше): цукор-пісок – 99,75 (для промпереробки – 99,55); цукор-рафінад – 99,9.
- масова частка редукуючих речовин (у перерахунку на суху речовину, % не більше): цукор-пісок – 0,05, цукор-пісок для промпереробки – 0,065); цукор-рафінад усіх видів – 0,03.

Масова частка дрібниці (уламків цукру-рафінаду масою менше 25% маси шматочка, кристалів пудри) для цукру-рафінаду пресованого колотого в пачках - не більше 2,0%, для швидкорозчинного в пачках - не більше 1,5%.

Дефекти та умови зберігання

1. зволоження, втрата сипкості, наявність грудочок, що не розсипаються. Причина – зберігання при високій відносній вологості та різких перепадах температур.
2. нехарактерний жовтуватий або сірий колір, наявність грудочок непробіленого цукру, домішки. Причина – порушення технології.
3. сторонні смак та запах цукор може набувати від упаковки, а також внаслідок недотримання товарного сусідства.
Зберігання

Упаковані цукор-пісок та цукор-рафінад повинні зберігатися на складах, при температурі не вище 40°С та ОВВ не вище 70%, а невпакований цукор-пісок – у силосах при температурі не вище 60°С та ОВВ 60%, не допускаючи перепадів температур.
Забороняється зберігати цукор разом із іншими матеріалами.

Зберігання цукрових буряків

Після проведення технологічної оцінки цукрових буряків, вона надходить на зберігання. Коренеплоди укладають у кагати на підготовленому кагатному полі. Коренеплоди цукрових буряків - живі організми, у яких протікають процеси дихання, а при неправильному зберіганні може відбуватися проростання та загнивання коренеплодів цукрових буряків. Проростання характеризується ставленням маси паростків до маси всіх буряків у зразку. Проростання починається через 5-7 діб після збирання при підвищеній
температурі та вологості. Коренеплоди, що знаходяться в кагаті, проростають нерівномірно: у верхній частині вдвічі більше, ніж у нижній. Проростання - негативне явище, оскільки веде до втрат сахарози, у зв'язку з посиленням дихання та збільшення виділення теплоти. Інтенсивніше проростають коренеплоди в канатах, що не вентилюються, і ті, на яких залишилися ростові нирки.
Для боротьби з проростанням видаляють верхівки головки коренеплоду при збиранні і обробляють коренеплоди перед укладанням в кагати 1% розчином натрієвої солі гідразиду малеїнової кислоти (3-4л на 1т буряків). Якщо головка буряка низько зрізана, або вона злегка підв'ялена, то при укладанні в кагати використовують 0,3% розчин пірокатехіну (3-4л на 1т буряка).
Мікроорганізми в першу чергу розвиваються на відмерлих клітинах, механічно пошкоджених, підморожених та зів'ялених ділянках коренеплодів, потім уражаються живі, але ослаблені клітини. Тому важливою умовою захисту сировини від псування є його цілісність. Необхідно створити сприятливі умови для захисних реакцій у відповідь механічні та інші ушкодження. Для придушення життєдіяльності мікрофлори на коренеплодах застосовують 0,3% розчин пірокатехіну, 18-20% розчин вуглеаміакату (2-2,5% на 1т буряків), препарат ФХ-1 (1-1,5% до маси оброблюваної) буряків). ФХ-1 являє собою суспензію свіжого осаду фільтрації =1,05-1,15г/см, обробленого свіжим хлорним вапном (1,5% до маси буряків).

Велике значення має температура і вологість як проростання, так розвитку мікроорганізмів. Підтримка температури 1-2°С, газового складу повітря в міжкореневому просторі, вологості за допомогою примусового вентилювання кагатів, ліквідація вогнищ гниття сприяють збереженню коренеплодів цукрових буряків від гниття, прорастарію. Мінімальні втрати сировини забезпечують зберігання його на комплексних гідромеханізованих складах.

Гідромеханізовані склади з твердим покриттям, обладнаною системою гідроподачі та вентилювання дозволяють різко скоротити втрати бурякомаси та цукру, а й значно підвищити ефективність використання всього комплексу технічних засобів та операцій при розвантаженні, складуванні, зберіганні та подачі буряків у переробку. Механізовані способи вирощування та збирання цукрових буряків призвели до того, що значно збільшилася її забрудненість. За Останніми рокамизабрудненість приймальної сировини в середньому по Росії становила 14-16%, в окремих випадках перевищуючи 30%.

У буряках, що надходять, міститься земля, трав'янисті домішки, бадилля і буряковий бій, які, потрапляючи в кагат, ущільнюють його простір, погіршують аерацію. Крім того, дрібниця і бій, що потрапили в кагат, легко уражаються мікроорганізмами, тим самим сприяючи масовому гниття сировини.

Один із радикальних засобів зниження забрудненості - гідравлічний спосіб очищення коренеплодів та подальше їх зберігання у митому вигляді. Хороші результати забезпечує встановлення на буртоукладальній машині пристрою для видування бур'янів, гички та соломи. На деяких цукрових заводах нині використовують спосіб очищення буряків за допомогою гуркотів-очисників з подальшим вилученням буряків з відходів очищення.

Замінники цукру

У Останнім часомвідзначається суттєве збільшення виробництва та розширення асортименту підсолоджувальних речовин, що використовуються як замінники сахарози. Основною тенденцією при цьому є отримання підсолоджувальних речовин нижчої калорійності та більш високої солодощі порівняно з вуглеводами. Груповий асортимент замінників цукру представлений сиропами, солодкими речовинами природного та штучного походження, а також композиціями на основі кількох солодких речовин.

До першої групи відносяться: глюкозо-фруктозні, глюкозні, фруктозні та інші сиропи, що виробляються з крохмаль-фруктозної та цукрозміщувальної сировини. До природних замінників цукру відносять поліспірти – сорбіт та ксиліт. Вони мають солодкий смак, проте насолода їх у 2 рази нижча за солодощі сахарози. Енергетична цінність – 1481 кДж та 1536 кДж відповідно (у цукру – 1565 кДж). Сорбіт міститься в плодах горобини, шипшини, яблуках, ксиліт отримують з бавовняного лушпиння, стрижнів кукурудзяних качанів.

В даний час значну частку ринку займають штучні підсолоджувачі:
Сахарин – у 500 разів солодший за сахарозу, найдешевший підсолоджувач, проте є дані, що сахарин, цикламати, дульцин відносяться до канцерогенних речовин.
Сукралоза – у 600 разів солодша за цукор.
Аспартам (торгова марка «Нутра світ») - у 200 разів солодша за сахарозу, калорійність у 10 разів менша. Розроблений нині у Франції супераспартам у 55000 разів солодший за сахарозу.
До підсолоджувальних речовин нового покоління відносяться речовини білкової природи алітам (у 2000 разів солодші за сахарозу) і гемсвіт (у 800 разів солодші за сахарозу).
Широко використовуються суміші різних підсолоджувачів, наприклад, сорбіту з сахарином, сорбіт-ксиліт, та ін.

Технологія виробництва цукру з буряків відноситься до безперервно-потокового механізованого виробництва з високим рівнем автоматизації основних процесів. Особливістю територіального розміщення цукрових заводів є їх жорстка прив'язка до посівних площ цукрових буряків, оскільки перевезення буряків на значні відстані економічно неефективна. У ряді випадків цукрові заводи мають власні посівні площі, розташовані безпосередньо поблизу підприємства. Відходи цукрової промисловості (жом, барда, дефекаційний бруд) можуть бути використані як добрива, у деяких випадках – і як корм для худоби. Цукор – висококалорійна їжа; його енергетична цінність становить близько 400 ккал на 100г.

Технологія виробництва цукру з буряків відноситься до безперервно-потокового механізованого виробництва з високим рівнем автоматизації основних процесів. Особливістю територіального розміщення цукрових заводів є їх жорстка прив'язка до посівних площ цукрових буряків, оскільки перевезення буряків на значні відстані економічно неефективна. У ряді випадків цукрові заводи мають власні посівні площі, розташовані безпосередньо поблизу підприємства. Відходи цукрової промисловості (жом, барда, дефекаційний бруд) можуть бути використані як добрива, у деяких випадках – і як корм для худоби. Цукор – висококалорійна їжа; його енергетична цінність становить близько 400 ккал на 100г. Він легко перетравлюється і легко засвоюється організмом, тобто служить концентрованим джерелом енергії, що швидко мобілізується. З хімічної точки зору цукром можна назвати будь-яку речовину з великої групи водорозчинних вуглеводів. У побуті ж цукром прийнято називати звичайний харчовий підсолоджувач - сахарозу, солодку кристалічну речовину, що виділяється головним чином із соку цукрової тростини або цукрових буряків. У чистому (рафінованому) вигляді цукор білий, а кристали безбарвні.
Буре забарвлення деяких його сортів пояснюється домішкою меляси - згущеного рослинного соку, що обволікає кристали. Виникнення цукрової промисловості у Росії належить до початку 17 століття, як у Петербурзі було побудовано перший сахарорафинадный завод, переробний привізний тростинний цукор – сирець. Їх цукрових буряків цукор почали виробляти у Росії початку 19 століття. На сьогоднішній день у Росії існує 96 цукрових заводів, які працюють із яких лише 84. На розміщення підприємств цукрової промисловості вирішальний вплив надає сировинний фактор, тобто. цукрові заводи прив'язані до посівних площ цукрових буряків, оскільки перевезення буряків на скільки-небудь значні відстані є економічно неефективним. Лідерами з виробництва цукру в нашій країні є Білгородська, Тамбовська, Воронезька та Липецька області. Головний компонент цукру – сахароза. Це дисахарид, що складається з глюкози і фруктози, що не мають властивостей, що редукують. У буряках міститься 25-28 % сухих речовин, їх частку сахарози припадає у середньому 17,5%. Сахароза розчинена у соку, який заповнює вакуум клітин. Основним споживачем цукру нашій країні залишається населення (близько 55%), приблизно 30% випущеного галуззю продукції споживається харчової промисловістю.

Виробництво та споживання цукру носить сезонний характер. Буряковий цукор переважно виробляється у вересні – жовтні після зняття врожаю буряків, сирцевий – у березні – липні. Пік споживання, зазвичай, посідає липень, під час масових сільськогосподарських заготовок. Залежно від технології виробництва цукор виходить сипучим або твердим (кусковим, колотим, льодяним). ЦУКРОВИЙ ПІСОК (сипкий цукор) – його також називають «дробленим», «молотим», «гранульованим» або «цукровим піском» важливий у кулінарії більше, ніж будь-який інший: саме його найчастіше використовують як підсолоджувач різних страв. Шматковий, колотий, пиляний ЦУКОР. "Кусковим" називають цукор, спресований у невеликі кубики. Рафінований кусковий цукор називають «рафінадом». Шматковий цукор швидко розчиняється у гарячій воді, тому його часто подають до чаю. Трохи довше розчиняється у воді «колотий» або «пиляний» цукор – він, по суті, є розпиляним на маленькі частини великим шматком цукру. ЛЬОДЯНИЙ, КАМ'ЯНИЙ ЦУКОР зовні дуже схожі на карамель (це напівпрозоре дуже тверді кристали неправильної форми), та й процес виробництва цього продукту дуже нагадує приготування «сосалок». Розчиняється він набагато довше, ніж кусковий.

Технологія виробництва цукру

Цукрове виробництво нашої країни є великою галуззю харчової промисловості, що поєднує виробництво цукру-піску та цукру-рафінаду.

Сировиною для виробництва цукру-піску служать або цукрові буряки, або цукрова тростина. Цукрова тростина належить до сімейства злакових та обробляється на Кубі, в Мексиці, Індії, Австралії та інших країнах із спекотним кліматом. Цукор, переважно сахароза, міститься у соку стебел (12…15%) висотою до 4 метрів і товщиною до 50 мм. З 1 га цукрової тростини виходить удвічі більше цукру, ніж із буряків.

Віджатий очеретяний сік очищають, уварюють і виділяють цукор-сирець. Тростинний цукор-сирець – речовина світло-кремового кольору, масова частка цукру в якому становить 97...98%, інвертного цукру 0,6...0,8%, вологи 0,5...0,8%.

Цукрові буряки належать до сімейства маревих. Це дворічна посухостійка рослина. У перший рік виростає коренеплід, у другий – стебло, квіти та насіння. Для виробництва цукру використовують коренеплоди першого року. Маса коренеплоду 200 ... 500 г. У коренеплоді масова частка води становить 75%, сухих речовин, які складаються з цукрів та нецукорів. 25%.

Період збирання цукрових буряків становить 40...50 діб. Цукрові заводи працюють 110 ... 150 діб на рік, тому близько 60% уб-ранних буряків доводиться закладати на зберігання. Зберігання здійснюють у трапецеїдальних купах, які називають кагатами.

1. Доставка буряків на завод та відділення домішок

Задля більшої безперебійної роботи підприємства у ньому створюється 1…2-суточный запас буряків, навіщо передбачають залізобетонну ємність, так звану бурачную, розташовану поруч із головним корпусом.

З бурякового буряка подається на виробництво за допомогою гідротранспортера – похилого жолоба, яким буряк транспортується водою. Подача води становить 600…700% маси буряків. В свою чергу. буряк містить 5 ... 15% домішок (бадилля, піску, каміння, землі). Тому гідротранспортер оснащений пісколовушками, ботволовушками і каменеловушкамі, які вловлюють як речовини, що спливли на поверхню, (бадилля, солому та ін.), так і занурюються на дно (пісок, камені та ін.).

2. Миття, зважування та порізання буряків

При подачі буряків за допомогою гідротранспортера частина механічних домішок відокремлюється, але залишаються домішки у вигляді землі, що прилипла, та ін. Для їх видалення буряк подають у мийне відділення заводу. Процес миття повинен проводитися дуже ретельно, так як домішки, що залишилися, погіршують роботу бурякорізок і забруднюють дифузійний сік. Для миття буряків застосовують буряко-мийні машини різних типів.

Після мийних машин буряк піднімають у верхнє відділення заводу на висоту до 20 м, щоб забезпечити його гравітаційний спуск на автоматичні ваги та бурякорізки. На транспортері буряк очищається від феромагнітних домішок і подається до бункеру автоматичних ваг для зважування.

Цукор із буряків витягують дифузійним способом (розчиненням у воді). Для полегшення вилучення цукру буряк подрібнюють тонку стружку жолобчастої або пластинчастої форми. Товщина пластинок бурякової стружки має перевищувати 0,5…1 мм, ширина смужки жолобчастої стружки – 4…6 мм, пластинчастої – 2,5…3 мм.

Якість бурякової стружки робить вирішальний вплив на роботу дифузійного апарату, що служить для вилучення цукру зі стружки у водний розчин. Якість стружки оцінюється довжиною 100 г стружки, вираженої в метрах (число Силіна), або відношенням маси стружки довжиною більше 5 см до маси стружки менше 1 см (шведський фактор), для чого з певної маси стружки виділяють частинки довжиною менше 1 см і більше см. Для якісної стружки число Силіна має бути 9…15 м, а шведський фактор – не нижче 8.

Для вирізування буряків найбільш поширені відцентрові буряки, у вирізах вертикальних циліндричних корпусів яких нерухомо закріплено 12 або 16 ножових рам. Буряк надходить у обертовий ротор-равлик бурякорізки, обертається разом з ротором, відцентровою силою притискається до ножів і ріжеться. Потім бурякова стружка стрічковим транспортером надходить у відділення для отримання дифузійного соку. 3. Отримання дифузійного соку

Метою дифузійного процесу у цукровому виробництві є вилучення з бурякової стружки максимальної кількості сахарози. Сахарозу з буряка витягують дифузійним способом (екстракцією), який полягає у протиточній обробці бурякової стружки гарячою водою. При цьому сахароза та розчинні цукрові переходять (дифундують) у воду, внаслідок чого їх вміст у стружці знижується, а у воді підвищується. Такий рух розчинних речовин відбувається під впливом концентрації градієнта. З підвищенням температури дифузія прискорюється, тому процес добування цукрів проводять при температурі 70...74°С. При більш високій температурі розчин переходить частина пектинових речовин. Таким чином, вміст цукрів у стружці в процесі екстракції знижується з 18,3 до 0,3%, а в дифузійному соку - підвищується до 13,4%.

На вітчизняних цукрових заводах процес вилучення сахарози із бурякової стружки здійснюється у безперервно діючих автоматизованих дифузійних установках. Тривалість процесу дифузії становить не більше 80 хв, оскільки її збільшення призводить до підвищення вмісту розчинних пектинових речовин у дифузійному соку та його в'язкості, а також до погіршення умов подальшого очищення.

При зниженні температури нижче 70 ° С інтенсивно розвиваються мікроорганізми. Зі збільшенням витрати води на знецукровування стружки знижуються втрати цукрів у жому, але на практиці обмежують його величиною 120…130% від маси стружки, що йде на дифузію, що обумовлено необхідністю економії палива, що витрачається на випарювання зайвої води при згущенні соку.

Дифузійний сік є сприятливим середовищем для розвитку мікроорганізмів, що надходять разом із буряком та водою. Розвиток мікроорганізмів пригнічують покращенням відмивання буряків, забезпеченням чистоти дифузійної установки та живильної води, а також ритмічною роботою. Крім того, дифузійний апарат періодично подають розчин формаліну.

У дифузійному соку, що виходить з дифузійного апарату, міститься багато мезги (дрібних частинок стружки), що погіршує подальшу переробку соку. Тому дифузійний сік перед подачею подальшу переробку очищають від мезги.

Знецукрова стружка (жом) виводиться з верхньої частини дифузійного апарату і подається в прес. Масова частка сухих речовин у стружці перед пресуванням становить приблизно 8%. Жом після пресування в шнекових пресах має масову частку сухих речовин 12...14%, якщо вона в сирому вигляді згодовуватиметься худобі, або її пресують до 22...25% сухих речовин і направляють на висушування до масової частки сухих речовин 86%. Для збереження та підвищення кормової цінності жом збагачують добавками та брикетують. У середньому вихід сушеного жому становить 4,5...5% маси буряків.

4. Очищення дифузійного соку

З буряка в дифузійний сік переходить майже вся сахароза і до 90% розчинних нецукорів. Крім того, в дифузійному соку міститься багато дрібних частинок буряка (мізки), які на повітрі швидко темніють і піняться.

З такого соку без очищення важко виділити сахарозу, так як цукрові істотно уповільнюють швидкість кристалізації і збільшують вміст цукру у відходах (мелясі). Одна частина нецукорів утримує у мелясі до 1,5 частин сахарози. Щоб отримати максимальний вихід цукру-піску та низький вихід меляси, з дифузійного соку необхідно видалити якнайбільше нецукорів і довести його до слабколужної реакції, в якій сахароза найбільш стійка до розкладання.

Проводиться досить складне і багатоступінчасте очищення дифузійного соку.

Першим щаблем очищення дифузійного соку є переддефекація. При цьому дифузійний сік додають вапняне молоко в кількості 0,2...0,3% СаО від маси буряків рівномірно в часі протягом 20...30 хв при температурі 40...60°С. Метою переддефекації є коагуляція (укрупнення) частинок колоїдної дисперсії для виведення їх із розчину.
Далі провадиться основна дефекація. Метою основної дефекації є вторинна обробка дифузійного соку надлишком вапна відразу після переддефекації. Основною дефекацією досягаються повне розкладання амідів кислот, редукуючих та пектинових речовин, солей амонію, омилення жирів, а також створення надлишку вапна, необхідного для отримання достатньої кількості карбонату кальцію при подальшому очищенні – на 1-й сатурації. Загальна кількість активного вапна, що витрачається на переддефекацію та основну дефекацію, становить 2,2...2,5% СаО від маси буряків. Температура, тривалість процесу і доза вапняного молока визначаються лабораторією в залежності від якості буряків, що переробляються в даний момент.

Відразу після дефекації проводиться перша сатурація. Після основної дефекації нефільтрований сік, що містить вапно (меншу частину – в розчині і більшу частину – в осаді), надходить на 1-у сатурацію, де його обробляють сатураційним газом (сумішою газів, що містять у великій кількості діоксид вуглецю). Діоксид вуглецю (СО2) вступає в реакцію з гідроксидом кальцію (Са(ОН)2) та утворює карбонат кальцію (СаСО3). На позитивно зарядженій поверхні свіжоутворених кристалів СаСО3 адсорбуються цукром соку, в тому числі продукти розпаду пектинових та інших речовин, що несуть негативний заряд.

Таким чином, якщо на попередній та основний дефекаціях хімічне очищення здійснювалося шляхом коагуляції, осадження та розкладання нецукорів, то на 1-й сатурації проводиться фізико-хімічне очищення соку адсорбцією, що і є основною метою 1-ї сатурації. Крім того, кристалічний осад СаСО3, що утворюється, служить основою для створення фільтруючого шару при фільтрації соку.

Осад СаСО3, що утворився, з адсорбованими нецукровами відфільтровують.

Нефільтрований сік 1-ї сатурації містить 4-5% зважених частинок, які необхідно відокремити, щоб продовжити подальше очищення соку. Фільтрування найчастіше проводять на листових саморозвантажувальних фільтрах-згущувачах періодичної дії. Сік 1-ї сатурації на фільтрі поділяється на фільтрований сік і згущену суспензію.

Відфільтрований сік містить на виході з фільтра не більше 1 г/л твердої фази без контрольного фільтрування направляється на 2-ю сатурацію. Згущену суспензію соку 1 сатурації повторно фільтрують у камерних вакуум-фільтрах, на яких осад промивається гарячою водою і просушується повітрям або парою. Розведений сік, який отримується на першій стадії промивання, приєднують до відфільтрованого соку. Сильно розбавлений сік, що отримується на остаточній стадії промивання осаду, використовують в інших технологічних процесах. У фільтрованому осаді міститься 75-80% карбонату кальцію і 20-25% органічних і неорганічних нецукорів. Він використовується в сільському господарствідля вапнування кислих ґрунтів. Втрати сахарози у фільтрованому осаді становлять приблизно 1% його маси. На промивання фільтрованого осаду витрачається 105...110% води маси осаду.

Ретельно відфільтрований, чистий сік піддають ^ 2-ї сатурації для того, щоб перевести гідрооксиди кальцію, калію і натрію у вуглекислі солі, що залишилися після 1-ї сатурації в розчині, і вивести їх в осад, а також вивести в осад кальцій, пов'язаний з органічними кислотами у комплекси.

Для підвищення якості до соку перед 2-ою сатурацією додають невелику кількість вапна (0…0,5% СаО від маси соку), що сприяє не лише додатковому розкладанню нецукорів, але й збільшенню адсорбційної поверхні внаслідок більшого утворення карбонату кальцію. Перед 2-ї сатурацією сік нагрівають до температури 93...95°З протягом 10 хв сатурують (продують СО2). При сатуруванні із соку випаровується понад 1% води, і він охолоджується на 2...5°С. Для додаткового видалення кальцію з розчину сік після сатуратора слід піддати "дозрівання" протягом 10 ... 15 хв при інтенсивному перемішуванні в окремій посудині, що знижує накип утворення у випарній установці.

Після “дозрівання” сік 2-ї сатурації фільтрують на листових фільтрах так само, як і сік 1-ї сатурації. Фільтрат направляють на сульфітування, а згущену суспензію – на переддефекацію.

Сульфітацією називається обробка цукрових розчинів діоксидом сірки (SO2), який одержують спалюванням комової сірки на повітрі у спеціальній печі. У сульфітаційному газі міститься 10...15% SО2, повітря - 85...90%.

Діоксид сірки – безбарвний газ із різким запахом, отруйний, викликає задуху, добре розчинний у воді, але лише невелика частина розчиненого діоксиду сірки реагує з водою, утворюючи сірчисту кислоту.

Цілями сульфітації є: знебарвлення соку, зниження його в'язкості, а також знезараження. При пропущенні сульфіду сірки через сік утворюється сірчиста кислота, що є сильним відновником. Вона частково перетворюється на сірчану кислоту; при цьому виділяється молекулярний водень, який відновлює органічні забарвлені речовини. Дія сірчистого газу продовжується і при випаровуванні, що сприяє меншому потемнінню сиропу. Коефіцієнт використання діоксиду сірки становить 70...80%, оптимальне значеннярН сульфітованого соку становить 8,5...8,8.

Підвищення врожайності цукрових буряків та покращення її технологічної якості

Підвищення врожайності цукрових буряків та покращення її технологічної якості – найважливіше завдання цукробурякового комплексу.
Вирішення цього завдання залежить від багатьох факторів: сорти буряка, якості насіння, якості грунту, агротехнічних заходів і т.д.

Якість насіння є одним із вирішальних факторів. Тому фірми, що займаються виробництвом насіння, приділяють їх якості особливу увагу, проводячи відповідну обробку насіння та здійснюючи ретельний контроль. При цьому, поряд із традиційними показниками якості насіння (забур'яненості, схожості тощо), нині визначаються за допомогою сучасного обладнання біологічні, фізіологічні та інші показники.

Крім якості насіння на врожайність великий вплив має технологія вирощування буряків. У цьому напрямі останніми роками ведуться інтенсивні розробки.

Так, на початку двадцятих років в Україні В.С. Глухівським із співробітниками розроблено новий, так званий гребневий спосіб вирощування цукрових буряків. Спосіб полягає в тому, що з осені готують гребені, що сприяє в цей період інтенсивному накопиченню вологи, а навесні - прискореному дозріванню ґрунту в їхній зоні. У гребені потім висівають насіння. (Ця технологія подібна до технології при вирощуванні картоплі.)
Перевагою такої технології є те, що внаслідок більшої поверхні гребеня ґрунт навесні прогрівається набагато швидше, що сприяє більш швидкому зростанню рослин.
На грядках через більшу пухкість ґрунту буряк утворює більш довгі коріння і тим самим досягне швидше шару ґрунту, що містить вологу. На гребенях менше втрати вологи випаровуванням з нижнього шару. Гребеневий спосіб вирощування буряків сприяє прискоренню проростання насіння та росту рослин.

Оскільки ґрунт на гребенях менш ущільнений, то буряк утворює менше бічних корінців, його легше прибирати.
Гребеневий спосіб підвищує продуктивність цукрових буряків. Про це свідчить досвід застосування цього способу в останні роки в Німеччині та Італії.

Так, на півночі Німеччини протягом чотирьох років при застосуванні цього способу врожайність була приблизно на 15% вищою. В Італії, яка тільки почала застосовувати цей спосіб, урожайність була на 30...45% вищою.
Недостатньо широке поширення даної технології вирощування буряків може бути пов'язане з відсутністю необхідного обладнання.
У початковий період формування грядок використовувалася техніка, яка застосовувалася під час обробітку картоплі. Однак вона не завжди забезпечувала отримання стійких грядок.

Фірмою Delitzsch в даний час розроблена техніка, що дозволяє одночасно формувати 12 грядок і висівати насіння. Це відкриває можливості для ширшої реалізації цього способу.
Збирання буряків. Початок копання буряків залежить від термінів пуску заводу, прибрати його необхідно до морозів. Прибирання буряка проводиться потоковим (з човниковим) способом вивезення коренеплодів на завод або потоково-перевалочним способом. Для зниження втрат маси та цукру при необхідності зберігання (більше 2...3 діб) коренеплодів на перевалочних майданчиках у буртах їх слід вкривати бадиллям або соломою.

Виробництво цукру – прерогатива великих заводів. Адже технологія є досить складною. Сировина переробляється на безперервно-потокових лініях. Як правило, підприємства з виробництва цукру розташовані в безпосередній близькості від місць вирощування цукрових буряків.

Опис продукту

Цукор – це, по суті, чистий вуглевод (цукроза), на смак солодкий та приємний. Добре засвоюється та забезпечує нормальну роботу організму (гострота зору та слуху, важливий поживний елемент для клітин мозку, бере участь у формуванні жирів). Зловживання продуктом веде до розвитку захворювань (карієс, зайва вага та ін.).

Сировина для виробництва

Традиційно в нашій країні цей продукт роблять з виробництва цукру вимагає великих обсягів поставок сировини.

Буряк є представником сімейства маревих. Росте протягом двох років, культура стійка до посухи. Протягом першого року виростає корінь, а потім протягом другого року розвивається стебло, з'являються квіти та насіння. Маса коренеплоду становить 200-500 г. Масова частка твердої тканини становить 75%. Решта – цукор та інші органічні сполуки.

Буряки відбувається протягом 50 діб. Водночас заводи працюють у середньому 150 днів на рік. Щоб забезпечити сировиною підприємства з виробництва цукру, буряк зберігається у про кагатах (великі купи).

Технологія зберігання цукрових буряків

Буряк укладається шарами в кагати на попередньо підготовлених ділянках. При порушенні технології зберігання буряк буде проростати та гнити. Адже коренеплоди є живими організмами. Характеристикою проростання є індекс відношення паростків до маси всього плода. В умовах підвищеної температури та великої вологості буряк починає проростати вже на п'яту добу зберігання. При цьому буряк, який знаходиться у верхній частині кагату, проростає найбільш інтенсивно. Це дуже негативне явище, що призводить до зниження ефективності цукрового виробництва. Щоб мінімізувати втрати від проростання, при збиранні врожаю обрізаються верхівки плодів, а врожай у кагатах обробляється спеціальним розчином.

Важливо складувати плоди в кагати акуратно, намагаючись не пошкодити. Адже пошкоджені ділянки плоду є слабким місцем, яке уражається насамперед, а потім і здорові тканини.

На розвиток бактерій істотно впливає температура і рівень вологості. Якщо підтримувати рекомендований склад повітря та температуру 1-2 °C, то процеси гниття уповільнюються (іноді не розвиваються).

Буряк, що надходить на зберігання, надзвичайно забруднений (земля, трава). Бруд погіршує циркуляцію повітря у кагаті, провокує процеси гниття.

Врожайність буряків

Однією з найважливіших завдань є підвищення врожайності цукрових буряків. Вона залежить від багатьох факторів. Виробництво цукру безпосередньо залежить від обсягів збирання, а також від технологічної якості сировини.

У першу чергу технологічні якості буряка, що обробляється, залежать від використовуваного насіння. Сучасні технології дозволяють контролювати біологічні та інші характеристики. Контроль якості насіння дозволяє значно збільшити врожайність із гектара посівних площ.

Також важливий спосіб вирощування буряків. Істотне підвищення врожайності спостерігається при так званому гребеневому способі вирощування (зростання врожайності становить від 15 до 45% залежно від кліматичних особливостей регіону). Суть методу полягає у наступному. Восени спеціальні машини насипають гребені, завдяки чому земля активно вбирає та накопичує вологу. Тому навесні земля досить швидко дозріває, створюючи сприятливі умови для сівби, зростання та розвитку плодів. Крім того, буряки набагато легше збирати: щільність ґрунту гребенів порівняно невелика.

Цікаво, що цю технологію було запропоновано радянським ученим Глуховським у далекі 20-ті роки минулого століття. І порівняно недавно метод було впроваджено у передових країнах.

Незважаючи на більшу результативність, ця технологія не знайшла широкого застосування. Причиною цього є відсутність і дорожнеча спеціального обладнання. Виробництво цукру з буряків тому має перспективи розвитку та виходу на новий технологічний рівень.

Прибирання буряка має бути проведене до настання заморозків. Поставки на підприємства буряка, що викопується, можуть здійснюватися за потоковим принципом або потоково-перевалочним способом. Для того щоб знизити втрати сахарози при тривалому зберіганніна перевалочних базах, плоди накриваються соломою.

Техпроцес виробництва

Середньостатистичний завод з виробництва цукру в Росії здатний переробляти кілька тисяч тонн сировини (цукрових буряків). Вражає, чи не так?

В основі виробництва лежать складні хімічні процеси та реакції. Суть зводиться до наступного. Для отримання кристалів цукру слід виділити (екстагувати) сахарозу із сировини. Потім цукор відокремлюють від непотрібних речовин і отримують продукт, готовий до вживання (кристали білого кольору).

Технологія виробництва цукру складається з наступних операцій:

• очищення від бруду (миття);
• отримання стружки (шаткування, подрібнення);
• вилучення сахарози;
• фільтрація соку;
• згущення (випарювання вологи);
• уварювання маси (сиропу);
• відділення патоки від цукру;
• просушування цукру.

Миття цукрових буряків

При надходженні сировини на завод із виробництва цукру воно потрапляє у своєрідний бункер. Він може розташовуватись як під землею, так і зовні. Потужним спрямованим струменем води цукровий буряк вимивається з бункера. Коренеплоди потрапляють на транспортер, при русі якого відбувається попереднє очищення сировини від сміття (солома, трава і т.д.).

Подрібнення коренеплодів

Виробництво цукру з буряка неможливе без його подрібнення. У справу вступають так звані буряки. На виході виходять тонкі смуги із цукрових буряків. У технології виробництва цукру спосіб нарізування шматків має дуже важливе значення: чим більша площа поверхні, тим ефективніше відокремлюється сахароза.

Вилучення сахарози

По транспортеру стружка буряка подається до апаратів дифузії зі шнеком. Цукор відокремлюється від стружки теплою водою. Стружка подається по шнеку, а назустріч їй тече тепла вода, яка й витягує цукор. Крім власне цукру, вода також захоплює за собою інші розчинні речовини. Процес досить ефективний: на виході жом (так називається стружка буряків) містить лише 0,2-0,24% цукру за масовою часткою. Вода, насичуючись цукрами та іншими органічними речовинами, стає каламутною та сильно піниться. Цю рідину ще називають дифузійним соком. Найбільш повна переробка можлива лише за нагрівання сировини до 60 градусів. За цієї температури білки згортаються і виділяються з буряка. Виробництво цукру на цьому не закінчується.

Очищення дифузійного соку

З рідини необхідно прибрати дрібні зважені частки буряків та розчинені органічні речовини. Технологічно можна вилучити до 40% побічних речовин. Все, що залишається, накопичується в мелясі і видаляється лише на кінцевому етапі виробництва.

Сік нагрівається до 90 °C. Потім обробляється вапном. В результаті білки та інші речовини, що знаходяться в соку, випадають в осад. Ця операція проводиться на спеціальному устаткуванні протягом 8-10 хвилин.

Тепер потрібно усунути вапно. Цей процес називається сатурації. Суть його полягає в наступному: сік насичується діоксидом вуглецю, який вступає в хімічну реакцію з вапном, утворюючи вуглекислий кальцій, який випадає в осад, поглинаючи при цьому різні забруднювачі. Прозорість соку зростає, він стає світлішим.

Сік фільтрується, підігрівається до температури 100 °C і повторно піддається сатурації. На цьому етапі проводиться більш глибоке очищення від домішок, після чого сік знову відправляється на фільтрацію.

Сік необхідно знебарвити і розріджувати (зробити не таким в'язким). З цією метою через нього пропускають сірчистий газ. У соку утворюється сірчиста кислота – дуже сильний відновник. Реакція з водою призводить до утворення певної кількості сірчаної кислоти з виділенням водню, який у свою чергу освітлює сік.

Після грубої та чистої сатурації на виході виходить 91-93% від початкового обсягу якісного, вибіленого соку. Відсотковий вміст сахарози в отриманому обсязі соку становить 13-14%.

Випарювання вологи

Виготовляється у два етапи з використанням спеціального обладнання. Для виробництва цукру першому етапі важливо отримати густий сироп із вмістом сухих речовин 65-70 %. Отриманий сироп проходить додаткове очищення і піддається процедурі випарювання, цього разу в спеціальних вакуумних апаратах. Необхідно отримати в'язку густу речовину з вмістом сахарози 92-93%.

Якщо продовжити випарювання води, то розчин стає перенасиченим, виникають центри кристалізації та ростуть кристали цукру. Отримана маса називається утфелем.

Температура кипіння отриманої маси – 120 °C у нормальних умовах. Але подальше уварювання проводиться у вакуумі (щоб запобігти карамелізації). В умовах, близьких до вакууму температура кипіння значно нижче - 80 °C. Дану масу на етапі випарювання у вакуумному апараті «легують» цукровою пудрою. Що стимулює зростання кристалів.

Відділення цукру від патоки

Цукрова маса надходить на центрифугу. Там кристали відокремлюються від патоки. Рідина, що виходить після відділення кристалів цукру, – зелена патока.

На сітці барабана центрифуги затримуються, які піддаються обробці гарячою водою і пропарюються з метою відбілювання. При цьому утворюється так звана біла меляса. Це розчин цукру та залишків зеленої патоки у воді. Біла патока проходить вторинну обробку у вакуумних апаратах (щоб мінімізувати втрати, підвищити ефективність виробництва).

Зелена патока надходить на уварювання вже в інший апарат. В результаті одержують так званий другий утфель, з якого вже одержують жовтий цукор. Він розчиняється у соку після першого очищення.

Просушування цукру

Цикл виробництва цукру ще не завершено. Вміст центрифуги витягується та вирушає на просушування. Після центрифуги вологість цукру становить приблизно 0,5 %, а температура – ​​70 °C. У сушильному апараті барабанного типу відбувається просушування продукту до вологості 0,1% (багато в чому це забезпечується залишковою температурою після центрифуг).

Відходи

Основні відходи виробництва цукру з цукрових буряків – жом (так називається стружка коренеплоду), кормова патока, фільтр-пресний бруд.

Жом становить до 90% за масою від необробленої сировини. Служить гарним кормом для худоби. Перевозити жом на дальні відстанінерентабельно (через підвищену вологість він дуже важкий). Тому закуповується та використовується фермерськими господарствами, розташованими поблизу підприємств із виробництва цукру. Для запобігання псуванню жому він переробляється на силос.

На деяких виробництвах цукру з цукрових буряків пресується стружка (при цьому усувається до 50% вологи), а потім сушиться в спеціальних камерах. В результаті такої обробки маса жому, готового до вживання за призначенням та транспортуванням на далекі відстані, становить не більше 10 % від його первісної маси.

Меласса – кормова патока – виходить після обробки другого утфелю. Її обсяг становить 3-5% від маси вихідної сировини. На 50% вона складається із цукру. Кормова патока є важливим компонентом у виробництві етилового спирту, а також у виробництві тваринних кормів. Крім того, використовується у дріжджовому виробництві, при виготовленні лимонної кислотиі навіть лікарських засобів.

Об'єм фільтр-пресного бруду досягає 5-6 % від маси не переробленої сировини. Використовується як добрива для ґрунтів сільськогосподарських угідь.

Виробництво рафінаду

Виробництво цукру-рафінаду знаходиться, як правило, на самих цукрових заводах. У складі таких заводів є спеціальні цехи. Але робити рафінад можуть і сторонні організації, які закуповують цукор-пісок на заводах. За способом одержання рафінад може бути литим та пресованим.

Послідовність технологічних операцій під час виробництва рафінаду така.

Цукор розчиняють у воді. Густий сироп піддається обробці з метою видалення різних фарбуючих речовин. Після очищення сироп вариться у вакуумній камері, при цьому одержують перший рафінадний утфель. З метою усунення жовтизни у вакуумну камеру додається ультрамарин (0,0008% від маси сиропу, не більше). Сам процес уварювання аналогічний до процесу уварювання при отриманні цукру.

Рафінадний утфель слід пробілити. Утворюється густа маса (кашка з вологістю 3%, не більше), що пресується. У результаті виходить рафінад, який набуває форми преса. Щоб отримати рафінад у формі голів, утфель заливається у відповідні форми. У нижній частині форми є спеціальний отвір, через який витікають залишки розчину. Мокрий рафінад сушиться гарячим повітрям, поки показник вологи не зменшиться до 0,3-0,4 %. Далі залишається лише почекати, доки шматки цукру охолонуть, розрізати (за потреби) і упаковати.