Лекция 8

План лекции

1. Технология сахарного производства.

2. Технология кондитерского производства.

1. Технология сахарного производства

Характерной особенностью свеклосахарного производства является небольшое количество выпускаемых изделий (сахар-песок, сахар-рафинад), что обуславливает высокую степень специализации производства и постоянную структуру производственных процессов в течение всего технологического периода. В связи с этим свеклосахарное производство относится к типу массового химико-технологического производства. Специализация сахарных заводов и высокая степень непрерывности технологического процесса обусловили применение механизированного ритмичного непрерывного потока.

В качестве типовой технологической схемы сахарного производства в РФ принята схеме с тремя утфелями (трехпродуктовая), эта схема обеспечивает получение сахара высокого качества.

Технологический процесс включает следующие операции: мойка свеклы, взвешивание, получение стружки, диффузия, дефекация, 1-я сатурация, фильтрование, 2-я сатурация, фильтрование, сульфитация, выпаривание, промывание и пробеливание сахара, сушка сахара, упаковка.

Свекла подается на завод по гидротранспортеру, в котором свекла моется и от нее отделяются легкие и тяжелые примеси, после водоотделителя вторая мойка свеклы осуществляется в трехкамерном моечном агрегате (на 1 кг свеклы расходуется около 600 кг воды).

Для получения стружки чистая свекла через систему автоматических весов подается на центробежную свеклорезку (ЦБС-500, ЦБС-800), производительность которой 500-800 кг/час. В зависимости от конфигурации свеклорезных ножей получают стружку пластинчатой или желобчатой формы толщиной от 0,5 до 1,5 мм и шириной 3-5мм, длиной от 1 до 5см.

Свекловичная стружка от свеклорезок направляется при помощи грабельного транспортера в диффузионный аппарат для извлечения из нее сахара экстрагентом – горячей водой. В настоящее время применяются различные диффузионные аппараты, но принцип их действия одинаков – противоточный, т. е. свекловичная стружка и экстрагент перемещаются навстречу друг другу. В нашей стране используются колонные (КДА) и наклонные (С-17) диффузионные аппараты.

Для извлечения сахара необходимо свекловичную стружку нагреть перед поступлением в аппарат. Подогрев осуществляют в специальном ошпаривателе или в самом диффузионном аппарате при помощи греющих камер или путем подачи подогретого рециркуляционного сока. Обычно в аппаратах непрерывного действия этот процесс ведут при температуре 72-75 ^оС.

Аппараты непрерывного действия отличаются друг от друга расположением корпуса и конструкцией транспортирующих устройств.

Независимо от конструкции аппарата эффективность его работы определяется, исходя из закона Фика, поверхностью контакта фаз, разностью концентраций сахара в клетках свекловичной стружки и в диффузионном соке и временем процесса диффузии и температурой ошпаривания стружки.

Средние величины этих параметров определены практикой и находятся в следующих пределах: длина 100 г стружки равна 8-20 м; отбор диффузионного сока из аппарата – 110-130 % к массе стружки; температура – 72-75 ^оС и время диффузионного процесса – 60-90 мин.

Продуктами диффузионного процесса являются диффузионный сок и жом. Диффузионный сок содержит в среднем 15 % сахара по отношению к массе свеклы, а также растворимые пектиновые вещества и другие несахара. Диффузионный сок имеет темный цвет и пенящуюся консистенцию, поэтому он поступает на очистку.

В первую очередь сок очищают от содержащейся мезги, т. е. мелких кусочков свекловичной стружки, проходящей через отверстия сит диффузионных аппаратов. Такую очистку осуществляют на мезголовушках непрерывного действия. Эта операция необходима, так как мезга содержит протопектин, который в щелочной среде переходит в раствор и на следующей стадии очистки с известью может образовывать осадок, затрудняющий фильтрацию.

Схема очистки включает: дефекацию, состоящую из преддефекации и основной дефекации, 1-ю сатурацию, фильтрацию, 2-ю сатурацию и сульфитацию.

Обычно дефекация проводится в два приема. Сначала на предварительную дефекацию подают 0,2-0,3 % извести к массе свеклы, а затем около 2,5 % на основную дефекацию. Общее количество извести, идущее на дефекацию, зависит от качества перерабатываемой свеклы.

Цель дефекации состоит в том, чтобы воздействием извести нейтрализовать свободные кислоты диффузионного сока, скоагулировать значительную часть коллоидных веществ и осадить другие несахара. Процесс преддефикации проводят в течение 3-5 мин, процесс основной дефекации – 8-10 мин. Аппараты дефекации представляют собой цилиндрические емкости с мешалкой непрерывного действия.

После дефекации сок самотеком поступает в сатуратор непрерывного действия. Там он обрабатывается сатурационным газом, содержащим 28-32 % СО₂. Сатурационный газ подается в сатуратор при помощи специального газового насоса. Температура сока после дефекации должна быть 82-84 %, а щелочность 1,7-2,0 %.

В результате взаимодействия углекислоты сатурационного газа на свободную известь щелочность сока на 1-й сатурации понижается. При этом происходит нейтрализация извести с образованием мелкокристаллического осадка СаСО₃. Очистка сока протекает тем полнее, чем больше поверхность контакта твердой и жидкой фаз.

В процессе 1-й сатурации сок немного остывает, перед фильтрацией его нагревают до температуры 100 ^оС. Фильтрацию осуществляют в дисковых или патронных фильтрах.

Цель 2-й сатурации состоит в уменьшении содержания извести, солей кальция и других химических и механических примесей в соке до минимального предела. Адсорбирующее действие выпадающего мелко кристаллического осадка обеспечивает дальнейшее повышение частоты сока и снижение его цветности. При нормальном режиме 2-ой сатурации содержание кальциевых солей в соке не должно превышать 0,002 % СаО.

Фильтрованный сок второй сатурации направляют на следующую стадию очистки – сульфитацию.

Цель сульфитации заключается в осветлении сока путем превращения красящих веществ в бесцветные, а также снижение его вязкости для улучшения условий фильтрации и стерилизации.

При сульфитации сок обрабатывается сернистым газом, содержащим 12-15 % сернистого ангидрида (SО₂). Перед сульфитацией сок нагревается до температуры 85-90 ^оС. При пропускании сернистого газа через слой сока в растворе получается сернистая кислота (H₂SO₃), которая является сильным восстановителем.

После сульфитации сок имеет слабую щелочную реакцию. Время сульфитации в сульфитаторах со слоем сока составляет 5 мин, а в оросительных сульфитаторах практически процесс протекает быстротечно.

Выпаривание воды из сока производится всегда в два этапа: на выпарных аппаратах и в вакуум-выпарных аппаратах. На выпарных многокорпусных установках удаляется большая часть воды, примерно 90-95 % по отношению к массе свеклы, что составляет для завода со средней производительностью 3000 т свеклы в сутки около 125 т/ч. Применение многокорпусных выпарных установок позволяет последовательно многократно использовать пар, поступающий на первый корпус.

На выпарной установке очищенный сок концентрируется с 14-15 % до 65-70 % сухих веществ и превращается в сироп.

Затем из сиропа в вакуум-аппаратах выпаривается еще 15-20 % воды, при этом образуется густая масса, называемая утфелем.

Утфель после очистки и отбеливания направляется на следующую стадию – получение кристаллов. Процесс получения кристаллов осуществляется в цилиндрическом сосуде с мешалкой – утфелемешалке. Для образования кристаллов в утфелемешалку вводят сахарную пудру, на кристаллах которой происходит наращивание кристаллов сахара. Процесс кристаллообразования заканчивается при получении около 55 % кристаллов и межкристаллической жидкости.

Для отделения кристаллов сахара (с содержанием сахарозы 92,5-93 %) от межкристаллической жидкости используют центрифуги. Типовой является подвесная автоматическая центрифуга циклического действия АПН-1250.

При максимальной частоте вращения ротора (около 1500 об/мин) отделяется межкристаллическая жидкость (зеленый оттек), однако кристаллы сахара имеют желтоватый цвет, так как на их поверхности еще удерживается тонкий слой межкристаллической жидкости. Для удаления этого слоя кристаллы сахара пробеливают, для этого их промывают теплой водой при температуре около 50 ^оС. Процесс пробеливания осуществляется 4-5 раз.

После пробеливания сахар выгружается из центрифуги, имея температуру около 70 ^оС и влажность около 0,5 %. Такой сахар высушивается до влажности 0,05-0,1 % в воздушных сушилках непрерывного действия.

Полученный сахар-песок, первого выхода имеет следующие показатели:

Влажность, не более 0,12 %,

Содержание сахарозы, на СВ, не менее 99,75 %,

Содержание редуцирующих веществ, на СВ, не более 0,05 %,

Содержание углекислой золы, на СВ, не более 0,03 %,

Цветность на 100 частей СВ, не более 0,8 град