Παραγωγή ζάχαρης από ζαχαρότευτλα: περιγραφή τεχνολογίας

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Η παραγωγή ζάχαρης είναι προνόμιο μεγάλων εργοστασίων. Εξάλλου, η τεχνολογία είναι αρκετά περίπλοκη. Οι πρώτες ύλες επεξεργάζονται σε συνεχείς γραμμές παραγωγής. Κατά κανόνα, οι εγκαταστάσεις παραγωγής ζάχαρης βρίσκονται σε κοντινή απόσταση από τοποθεσίες καλλιέργειας ζαχαρότευτλων.

Περιγραφή προϊόντος

Η ζάχαρη είναι ουσιαστικά ένας καθαρός υδατάνθρακας (σακχαρόζη) που έχει γλυκιά και ευχάριστη γεύση. Απορροφάται καλά και εξασφαλίζει τη φυσιολογική λειτουργία του σώματος (η οξύτητα της όρασης και της ακοής, σημαντική θρεπτική ουσία για τα εγκεφαλικά κύτταρα, συμμετέχει στο σχηματισμό λιπών). Η κατάχρηση του προϊόντος οδηγεί στην ανάπτυξη ασθενειών (τερηδόνα, υπερβολικό βάρος κ.λπ.).

Πρώτες ύλες για παραγωγή

Παραδοσιακά στη χώρα μας αυτό το προϊόν παρασκευάζεται από ζαχαρότευτλα. Η παραγωγή ζάχαρης απαιτεί μεγάλη προσφορά πρώτων υλών.

Τα παντζάρια είναι εκπρόσωπος της οικογένειας της ομίχλης. Αναπτύσσεται για δύο χρόνια, ο πολιτισμός είναι ανθεκτικός στην ξηρασία. Τον πρώτο χρόνο αναπτύσσεται μια ρίζα και στη συνέχεια αναπτύσσεται κατά το δεύτερο έτοςεμφανίζονται στέλεχος, άνθη και σπόροι. Η μάζα της ριζικής καλλιέργειας είναι 200-500 g. Το κλάσμα μάζας του σκληρού ιστού είναι 75%. Το υπόλοιπο είναι ζάχαρη και άλλες οργανικές ενώσεις.

Η συγκομιδή των τεύτλων διαρκεί 50 ημέρες. Ταυτόχρονα, τα εργοστάσια λειτουργούν κατά μέσο όρο 150 ημέρες το χρόνο. Για την παροχή πρώτων υλών για τη βιομηχανία ζάχαρης, τα τεύτλα αποθηκεύονται στα λεγόμενα kagat (μεγάλοι σωροί).

Τεχνολογία αποθήκευσης ζαχαρότευτλων

Τα παντζάρια τοποθετούνται σε στρώσεις σε στοίβες σε προπαρασκευασμένες περιοχές. Εάν παραβιαστεί η τεχνολογία αποθήκευσης, τα παντζάρια θα φυτρώσουν και θα σαπίσουν. Εξάλλου, οι ρίζες είναι ζωντανοί οργανισμοί. Χαρακτηριστικό της βλάστησης είναι ο δείκτης της αναλογίας των βλαστών προς τη μάζα ολόκληρου του καρπού. Σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής υγρασίας, τα παντζάρια αρχίζουν να βλασταίνουν ήδη από την πέμπτη ημέρα αποθήκευσης. Ταυτόχρονα, τα παντζάρια, που βρίσκονται στο πάνω μέρος του σωρού, βλασταίνουν πιο εντατικά. Αυτό είναι ένα εξαιρετικά αρνητικό φαινόμενο, το οποίο οδηγεί σε μείωση της αποτελεσματικότητας της παραγωγής ζάχαρης. Για να ελαχιστοποιηθούν οι απώλειες από τη βλάστηση, οι κορυφές των καρπών κόβονται κατά τη συγκομιδή και η ίδια η καλλιέργεια στους σωρούς αντιμετωπίζεται με ένα ειδικό διάλυμα.

Είναι σημαντικό να αποθηκεύετε τα φρούτα σε σωρούς προσεκτικά, προσπαθώντας να μην τα καταστρέψετε. Άλλωστε, οι κατεστραμμένες περιοχές του εμβρύου είναι ένα αδύναμο σημείο που επηρεάζεται πρώτα από όλα και μετά οι υγιείς ιστοί.

Η ανάπτυξη των βακτηρίων επηρεάζεται σημαντικά από τα επίπεδα θερμοκρασίας και υγρασίας. Εάν διατηρείτε τη συνιστώμενη σύνθεση και θερμοκρασία αέρα1-2 °C, τότε οι διαδικασίες αποσύνθεσης επιβραδύνονται (μερικές φορές δεν αναπτύσσονται).

Τα παντζάρια που αποθηκεύονται είναι εξαιρετικά μολυσμένα (χώμα, χόρτο). Η βρωμιά βλάπτει την κυκλοφορία του αέρα στο σωρό, προκαλεί διαδικασίες σήψης.

Συνιστάται λοιπόν να πλένετε τα παντζάρια και να τα αποθηκεύετε πλυμένα. Τα τελευταία χρόνια, ειδικές συσκευές έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως για να ξεριζώσουν τα ζιζάνια, το άχυρο και τη βρωμιά.

απόδοση τεύτλων

Ένα από τα πιο σημαντικά καθήκοντα είναι η αύξηση της απόδοσης των ζαχαρότευτλων. Εξαρτάται από πολλούς παράγοντες. Η παραγωγή ζάχαρης εξαρτάται άμεσα από τον όγκο συλλογής, καθώς και από την τεχνολογική ποιότητα των πρώτων υλών.

Πρώτα απ' όλα, οι τεχνολογικές ιδιότητες των καλλιεργούμενων τεύτλων εξαρτώνται από τους σπόρους που χρησιμοποιούνται. Οι σύγχρονες τεχνολογίες επιτρέπουν τον έλεγχο βιολογικών και άλλων χαρακτηριστικών. Ο ποιοτικός έλεγχος των σπόρων μπορεί να αυξήσει σημαντικά την απόδοση ανά εκτάριο σπαρμένης έκτασης.

Η μέθοδος καλλιέργειας τεύτλων είναι επίσης σημαντική. Σημαντική αύξηση της απόδοσης παρατηρείται με τη λεγόμενη μέθοδο καλλιέργειας κορυφογραμμών (η αύξηση της απόδοσης κυμαίνεται από 15 έως 45%, ανάλογα με τα κλιματικά χαρακτηριστικά της περιοχής). Η ουσία της μεθόδου είναι η εξής. Το φθινόπωρο, ειδικές μηχανές ρίχνουν κορυφογραμμές, χάρη στις οποίες η γη απορροφά και συσσωρεύει ενεργά την υγρασία. Επομένως, την άνοιξη, η γη ωριμάζει αρκετά γρήγορα, δημιουργώντας ευνοϊκές συνθήκες για σπορά, ανάπτυξη και ανάπτυξη των καρπών. Επιπλέον, τα παντζάρια συγκομίζονται πολύ πιο εύκολα: η πυκνότητα του εδάφους των κορυφογραμμών είναι σχετικά χαμηλή.

Είναι περίεργο ότι αυτή η τεχνολογία προτάθηκε από τον Σοβιετικό επιστήμονα Glukhovsky στη μακρινή δεκαετία του '20 του περασμένου αιώνα. Και σχετικά πρόσφατα, η μέθοδος εισήχθη σε προηγμένες χώρες.

Παρά τη μεγάλη αποτελεσματικότητα, αυτή η τεχνολογία δεν έχει βρει ευρεία εφαρμογή. Ο λόγος για αυτό είναι η έλλειψη και το υψηλό κόστος ειδικού εξοπλισμού. Επομένως, η παραγωγή ζάχαρης από τεύτλα έχει προοπτικές ανάπτυξης και επίτευξης νέου τεχνολογικού επιπέδου.

Τα παντζάρια πρέπει να συλλέγονται πριν από τον παγετό. Οι παραδόσεις σε επιχειρήσεις εκσκαμμένων τεύτλων μπορούν να πραγματοποιηθούν σύμφωνα με την αρχή ροής ή με τη μέθοδο ροής-μεταφόρτωσης. Προκειμένου να μειωθεί η απώλεια σακχαρόζης κατά τη μακροχρόνια αποθήκευση στις βάσεις μεταφόρτωσης, οι καρποί καλύπτονται με άχυρο.

Διαδικασία παραγωγής

Ένα μέσο εργοστάσιο ζάχαρης στη Ρωσία είναι ικανό να επεξεργαστεί αρκετές χιλιάδες τόνους πρώτων υλών (ζαχαρότευτλα). Εντυπωσιακό, έτσι δεν είναι;

Η παραγωγή βασίζεται σε πολύπλοκες χημικές διεργασίες και αντιδράσεις. Η ουσία είναι η εξής. Για τη λήψη κρυστάλλων ζάχαρης, είναι απαραίτητο να απομονωθεί (εκχυλιστεί) σακχαρόζη από τις πρώτες ύλες. Στη συνέχεια, η ζάχαρη διαχωρίζεται από τις περιττές ουσίες και λαμβάνεται ένα έτοιμο προς κατανάλωση προϊόν (λευκοί κρύσταλλοι).

Η τεχνολογία παραγωγής ζάχαρης αποτελείται από τις ακόλουθες λειτουργίες:

• καθαρισμός από βρωμιά (πλύσιμο);
• λαμβάνω μάρκες (τεμαχισμός, τρίψιμο);
• εκχύλιση σακχαρόζης;
• φιλτράρισμα χυμού;
• πάχυνση (εξάτμιση υγρασίας);
• ζέουσα μάζα(σιρόπι);
• διαχωρισμός της μελάσας από τη ζάχαρη;
• ξήρανση ζάχαρης.

Πλύσιμο ζαχαρότευτλων

Όταν οι πρώτες ύλες φτάνουν στο εργοστάσιο ζάχαρης, καταλήγουν σε ένα είδος αποθήκης. Μπορεί να βρίσκεται τόσο υπόγεια όσο και εξωτερικά. Με έναν ισχυρό κατευθυνόμενο πίδακα νερού, τα ζαχαρότευτλα ξεπλένονται από τη χοάνη. Οι ριζικές καλλιέργειες πέφτουν στον μεταφορέα, κατά τη μετακίνηση του οποίου οι πρώτες ύλες προκαθαρίζονται από κάθε είδους υπολείμματα (άχυρο, γρασίδι κ.λπ.).

Σύνθλιψη ριζικών καλλιεργειών

Η παραγωγή ζάχαρης από παντζάρια είναι αδύνατη χωρίς άλεσμά τους. Στο παιχνίδι μπαίνουν τα λεγόμενα τεύτλα. Η παραγωγή είναι λεπτές λωρίδες ζαχαρότευτλων. Στην τεχνολογία παραγωγής ζάχαρης, ο τρόπος κοπής των τεμαχίων είναι πολύ σημαντικός: όσο μεγαλύτερη είναι η επιφάνεια, τόσο πιο αποτελεσματικά διαχωρίζεται η σακχαρόζη.

εκχύλιση σακχαρόζης

Τα τσιπς τεύτλων τροφοδοτούνται μέσω του μεταφορέα στη συσκευή διάχυσης με κοχλία. Η ζάχαρη διαχωρίζεται από τα πατατάκια με ζεστό νερό. Τα τσιπς τροφοδοτούνται μέσω του κοχλία και ζεστό νερό ρέει προς το μέρος του, το οποίο εξάγει τη ζάχαρη. Εκτός από την ίδια τη ζάχαρη, το νερό μεταφέρει και άλλες διαλυτές ουσίες. Η διαδικασία είναι αρκετά αποτελεσματική: στην έξοδο, ο πολτός (τα λεγόμενα τσιπς τεύτλων) περιέχει μόνο 0,2-0,24% ζάχαρη κατά κλάσμα μάζας. Το νερό, κορεσμένο με σάκχαρα και άλλες οργανικές ουσίες, γίνεται θολό και αφρίζει έντονα. Αυτό το υγρό ονομάζεται επίσης χυμός διάχυσης. Η πιο ολοκληρωμένη επεξεργασία είναι δυνατή μόνο όταν η πρώτη ύλη θερμαίνεται στους 60 βαθμούς. Σε αυτή τη θερμοκρασία οι πρωτεΐνες πήζουν και δεν ξεχωρίζουν από τα παντζάρια. Η παραγωγή ζάχαρης δεν τελειώνει εκεί.

Καθαρισμός διάχυσης χυμού

Από το υγρό είναι απαραίτητο να αφαιρέσετε τα μικρότερα αιωρούμενα σωματίδια τεύτλων και διαλυμένων οργανικών ουσιών. Τεχνολογικά, μπορεί να αφαιρεθεί έως και το 40% των υποπροϊόντων. Ό,τι απομένει συσσωρεύεται στη μελάσα και αφαιρείται μόνο στο τελικό στάδιο παραγωγής.

Χυμός θερμαίνεται στους 90°C. Στη συνέχεια επεξεργάζεται με ασβέστη. Ως αποτέλεσμα, οι πρωτεΐνες και άλλες ουσίες που βρίσκονται στον χυμό καθιζάνουν. Αυτή η λειτουργία εκτελείται σε ειδικό εξοπλισμό μέσα σε 8-10 λεπτά.

Τώρα πρέπει να αφαιρέσετε το λάιμ. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται κορεσμός. Η ουσία του είναι η εξής: ο χυμός είναι κορεσμένος με διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο εισέρχεται σε χημική αντίδραση με ασβέστη, σχηματίζοντας ανθρακικό ασβέστιο, το οποίο κατακρημνίζεται, απορροφώντας διάφορους ρύπους. Η διαφάνεια του χυμού αυξάνεται, γίνεται πιο ελαφρύ.

Ο χυμός φιλτράρεται, θερμαίνεται στους 100 °C και ξανακορεσμένο. Σε αυτό το στάδιο, πραγματοποιείται βαθύτερος καθαρισμός από ακαθαρσίες, μετά τον οποίο ο χυμός στέλνεται ξανά για διήθηση.

Ο χυμός πρέπει να είναι αποχρωματισμένος και αραιωμένος (όχι τόσο παχύρρευστος). Για το σκοπό αυτό διοχετεύεται διοξείδιο του θείου μέσα από αυτό. Στο χυμό σχηματίζεται θειικό οξύ - ένας πολύ ισχυρός αναγωγικός παράγοντας. Η αντίδραση με το νερό παράγει μια ορισμένη ποσότητα θειικού οξέος, απελευθερώνοντας υδρογόνο, το οποίο με τη σειρά του φωτίζει το χυμό.

Μετά από χονδρό και καθαρό κορεσμό, η έξοδος είναι 91-93% του αρχικού όγκου υψηλής ποιότητας,λευκασμένος χυμός. Το ποσοστό σακχαρόζης στον όγκο του χυμού που προκύπτει είναι 13-14%.

Εξάτμιση υγρασίας

Παράγεται σε δύο στάδια με χρήση ειδικού εξοπλισμού. Για την παραγωγή ζάχαρης στο πρώτο στάδιο, είναι σημαντικό να ληφθεί ένα παχύρρευστο σιρόπι με περιεκτικότητα σε στερεά 65-70%. Το προκύπτον σιρόπι υφίσταται επιπρόσθετο καθαρισμό και υποβάλλεται ξανά στη διαδικασία εξάτμισης, αυτή τη φορά σε ειδικές συσκευές κενού. Είναι απαραίτητο να ληφθεί μια παχύρρευστη παχύρρευστη ουσία με περιεκτικότητα σε σακχαρόζη 92-93%.

Αν συνεχίσετε να εξατμίζετε το νερό, το διάλυμα γίνεται υπερκορεσμένο, εμφανίζονται κέντρα κρυστάλλωσης και αναπτύσσονται κρύσταλλοι ζάχαρης. Η προκύπτουσα μάζα ονομάζεται μάζα.

Το σημείο βρασμού της μάζας που προκύπτει είναι 120 °C υπό κανονικές συνθήκες. Αλλά ο περαιτέρω βρασμός πραγματοποιείται σε κενό (για να αποφευχθεί η καραμελοποίηση). Σε συνθήκες κοντά στο κενό, το σημείο βρασμού είναι πολύ χαμηλότερο - 80 °C. Αυτή η μάζα στο στάδιο της εξάτμισης σε μια συσκευή κενού είναι «κράμα» με ζάχαρη άχνη. Τι διεγείρει την ανάπτυξη των κρυστάλλων.

Διαχωρισμός της ζάχαρης από τη μελάσα

Η μάζα ζάχαρης πηγαίνει σε φυγοκεντρητές. Εκεί οι κρύσταλλοι διαχωρίζονται από τη μελάσα. Το υγρό που βγαίνει μετά τον διαχωρισμό των κρυστάλλων ζάχαρης είναι πράσινη μελάσα.

Οι κρύσταλλοι ζάχαρης παραμένουν στο πλέγμα του τυμπάνου της φυγοκέντρησης, οι οποίοι επεξεργάζονται με ζεστό νερό και μαγειρεύονται στον ατμό για να ασπρίσουν. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζεται η λεγόμενη λευκή μελάσα. Αυτό είναι ένα διάλυμα ζάχαρης και τα υπολείμματα πράσινης μελάσας σε νερό. Η λευκή μελάσα υφίσταται δευτερογενή επεξεργασίαμηχανές κενού (για ελαχιστοποίηση των απωλειών, βελτίωση της απόδοσης παραγωγής).

Η πράσινη μελάσα πηγαίνει σε άλλη συσκευή για βράσιμο. Ως αποτέλεσμα, λαμβάνεται το λεγόμενο δεύτερο massecuite, από το οποίο λαμβάνεται ήδη κίτρινη ζάχαρη. Διαλύεται στον χυμό μετά τον πρώτο καθαρισμό.

Ξήρανση ζάχαρη

Ο κύκλος παραγωγής ζάχαρης δεν έχει ακόμη ολοκληρωθεί. Το περιεχόμενο της φυγόκεντρου αφαιρείται και αποστέλλεται να στεγνώσει. Μετά τη φυγοκέντρηση, η περιεκτικότητα σε υγρασία της ζάχαρης είναι περίπου 0,5% και η θερμοκρασία είναι 70°C. Σε στεγνωτήριο τύπου τυμπάνου, το προϊόν ξηραίνεται σε περιεκτικότητα σε υγρασία 0,1% (αυτό εξασφαλίζεται σε μεγάλο βαθμό από την υπολειπόμενη θερμοκρασία μετά τις φυγόκεντρες).

Απόβλητα

Τα κύρια απόβλητα της παραγωγής ζάχαρης από ζαχαρότευτλα είναι ο πολτός (τα λεγόμενα ροκανίδια), η μελάσα, η λάσπη φίλτρου.

Ο πολτός τεύτλων είναι έως και 90% κατά βάρος των πρώτων υλών. Χρησιμεύει ως καλή τροφή για τα ζώα. Είναι ασύμφορη η μεταφορά του πολτού σε μεγάλες αποστάσεις (λόγω της υψηλής υγρασίας είναι πολύ βαρύς). Ως εκ τούτου, αγοράζεται και χρησιμοποιείται από αγροκτήματα που βρίσκονται κοντά σε εγκαταστάσεις παραγωγής ζάχαρης. Για να αποφευχθεί η ζημιά στον πολτό, μετατρέπεται σε ενσίρωση.

Σε ορισμένες μονάδες παραγωγής ζάχαρης, τα ροκανίδια συμπιέζονται από ζαχαρότευτλα (αφαιρείται έως και το 50% της υγρασίας) και στη συνέχεια ξηραίνονται σε ειδικούς θαλάμους. Ως αποτέλεσμα αυτής της επεξεργασίας, η μάζα του πολτού, που είναι έτοιμος για χρήση όπως προορίζεται και μεταφέρεται σε μεγάλες αποστάσεις, δεν υπερβαίνει το 10% της αρχικής του μάζας.

Melassa –κτηνοτροφική μελάσα - που λαμβάνεται μετά την επεξεργασία του δεύτερου μασεκιού. Ο όγκος του είναι 3-5% κατά βάρος της πρώτης ύλης. Είναι 50% ζάχαρη. Η μελάσα ζωοτροφών είναι σημαντικό συστατικό στην παραγωγή αιθυλικής αλκοόλης, καθώς και στην παραγωγή ζωοτροφών. Επιπλέον, χρησιμοποιείται στην παραγωγή μαγιάς, στην παρασκευή κιτρικού οξέος ακόμα και σε φάρμακα.

Ο όγκος της λάσπης φίλτρου-πρέσσας φτάνει το 5-6% της μάζας των μη επεξεργασμένων πρώτων υλών. Χρησιμοποιείται ως λίπασμα για γεωργικά εδάφη.

Παραγωγή ραφιναρισμένης ζάχαρης

Η παραγωγή ραφιναρισμένης ζάχαρης βρίσκεται συνήθως στα ίδια τα εργοστάσια ζάχαρης. Ως μέρος τέτοιων φυτών, υπάρχουν ειδικά εργαστήρια. Αλλά και τρίτες οργανώσεις που αγοράζουν κρυσταλλική ζάχαρη από εργοστάσια μπορούν επίσης να παράγουν ραφιναρισμένη ζάχαρη. Σύμφωνα με τη μέθοδο λήψης ραφιναρισμένης ζάχαρης, μπορεί να χυθεί και να συμπιεστεί.

Η σειρά των τεχνολογικών εργασιών στην παραγωγή ραφιναρισμένης ζάχαρης έχει ως εξής.

Η ζάχαρη διαλύεται σε νερό. Το παχύρρευστο σιρόπι επεξεργάζεται για να αφαιρεθούν διάφορες χρωστικές ουσίες. Μετά τον καθαρισμό, το σιρόπι βράζεται σε θάλαμο κενού και λαμβάνεται το πρώτο εξευγενισμένο μασκέιτ. Προκειμένου να εξαλειφθεί το κιτρίνισμα, προστίθεται ultramarine στον θάλαμο κενού (0,0008% κατά βάρος του σιροπιού, όχι περισσότερο). Η διαδικασία του βρασμού είναι παρόμοια με τη διαδικασία του βρασμού κατά τη λήψη ζάχαρης.

Το εκλεπτυσμένο μασκέιτ πρέπει να απέχει. Σχηματίζεται μια παχιά μάζα (πολτός με περιεκτικότητα σε υγρασία 3%, όχι περισσότερο), η οποία πιέζεται. Το αποτέλεσμα είναι μια ραφιναρισμένη ζάχαρη που παίρνει τη μορφή πρέσας. Για να βελτιωθεί η φόρμακεφάλια, χύνεται μασέρ στις κατάλληλες φόρμες. Στο κάτω μέρος του καλουπιού υπάρχει μια ειδική τρύπα από την οποία ρέει το υπόλοιπο διάλυμα. Η υγρή ραφιναρισμένη ζάχαρη ξηραίνεται με ζεστό αέρα έως ότου ο δείκτης υγρασίας μειωθεί σε τιμή 0,3-0,4%. Στη συνέχεια, μένει μόνο να περιμένουμε μέχρι να κρυώσουν οι σβώλοι ζάχαρης, κόψτε (αν χρειάζεται) και συσκευάστε.