Cлучилось мне побывать на сахарном заводе, где и познакомился с процессом изготовления привычного всем продукта - сахара.
Собственно, начинается все с проходной, где гостей первым встречает позолоченный В.И. Ленин, каг бе намекающий своим жестом: «Товаг’ищи! Сладкое там, за забог’ом!»
И что главное, не обманывает. Сахарок действительно там, в товарных количествах.
Всем известно, что в нашей стране сахарный тростник не растет и сахар приходится добывать из свеклы, этого совсем не гламурного корнеплода.
Тяжело груженые буряком машины подгоняют к пункту приемки
Взвешивают и затем разгружают содержимое кузовов и прицепов в бункер
Следует отметить, что весь процесс производства автоматизирован, о чем свидетельствует наличие разнообразных панелей и пультов на всех ключевых пунктах технологической цепочки
Из бункера корнеплоды попадают на конвеерную ленту, которая уносит сырье в подземелье.
Понятно, что прежде чем использовать свеклу, нужно её очистить от земли, ботвы, прилипших камней, песка и прочих примесей - в готовый продукт всё это попасть не сможет в любом случае, но испортить оборудование - запросто. Для этого, свекла, следуя по тракту подачи на производство, проходит через различные соломоботволовушки, камнеловушки, песколовушки. Для окончательной очистки свеклы от загрязнений корнеплоды проходят через свекломойку.
Весь процесс контролируется оператором. На мониторе справа - схема происходящих на участке очистки и мойки процессов, на которой отображается оперативная информация. На монитор слева выводится видео с камеры, установленной над ленточным транспортером, по которому отмытое сырье уходит на следующий участок.
А вот и тот самый транспортер, на который смотрит камера. Чистые корнеплоды отправляются на свеклорезку.
Свекловичные корни подаются в бункер свеклорезки и увлекаются внутрь корпуса, где под воздействием центробежной силы прижимаются к режущей кромке ножей, скользя по которым, свекла постепенно изрезается на свекловичную стружку. Сам процесс пронаблюдать проблематично, но вот ножи выглядят вот так:
«Степень извлекаемости сахара» очень сильно зависит от качества стружки. Она должна быть определенной толщины, с гладкой, без трещин поверхностью.
Полученная на предыдущем этапе стружка по ленточному транспортеру направляется к диффузионному аппарату.
Внутри диффузионной колонны находится шнек (такая штука как в мясорубке), с помощью которой стружка с определенной скоростью перемещается снизу вверх. Супротив движению, сквозь столб стружки сверху вниз непрерывно протекает вода. Проходя через измельченное сырье, вода растворяет находящийся в свекольной стружке сахар и насыщается им. Весь процесс происходит без доступа воздуха и при определенной температуре. В результате процесса внизу колонны накапливается насыщенный сахаром сок, а жом (обезсахаренная свекольная стружка) выгружается из верхней части аппарата.
Свежеотжатый жом поступает в жомосушилку. Это огромный, непрерывно вращающийся барабан, внутри которого жом сушится в потоке раскаленного газа.
Гранулы высушенного жома подхватываются воздушным потоком пневмотранспортера и по трубам уносятся на склад для последующей реализации - «выжатая» сечка свеклы идет на корм скоту.
Полученный в процессе диффузии сок, помимо нужной нам сахарозы (то бишь сахара), содержит множество различных веществ, объединенных термином «несахара». Все несахара в большей или меньшей мере препятствуют получению кристаллического сахара и увеличивают потери полезного продукта. И следующая технологическая задача - удаление несахаров из сахарных растворов. Для чего применяют различные физико-химические процессы.
Сок мешают с известковым молоком, греют, высаживают осадок. Преддефикация, дефекация (именно так, я не ослышался и не опечатался - по-русски это всего лишь очищение), сатурация и много других интересных терминов. На одном из этапов сок проходит фильтрацию вот в таких установках
По периметру фильтрационных аппаратов виднеются стекляный колбы, через которые прогоняется очищаемый сок.
Полученный в итоге сок сгущают выпариванием. Полученный сироп вываривают до его кристаллизации. «Варка» сахара - важнейшая операции в приготовлении сладкого продукта. На фотографии - наш экскурсовод и главный технолог в пункте управления участком уваривания
Перед нами сердце производства - вакуум-аппараты для вываривания сиропа. «Варка» происходит в разряженной атмосфере, за счет чего сироп кипит при 70 градусах Цельсия. При более высоких температурах сахар просто сгорит. Как это происходит на сковородке:) Слева просматривается пульт управления. В один момент один из них завопил сиреной и включил красную мигалку, сигнализируя о необходимости человеческого вмешательства в автоматизированный процесс. Тут же появилась одна из работниц и пульт удовлетворенно умолк.
Аппарат можно немножко «подоить» и визуально проверить качество сиропа.
Сироп на предметном стеклышке кристаллизуется на глазах. Это уже практически сахар!
Уваренный сироп - утфель, отправляют на центрифугирование
В центрифуге, из утфеля отделяется все лишнее и уходит в специальный сборник под установкой. А на стенках барабана остаются кристаллы сахара-песка. Следующие фотографии сделаны в течении одной минуты и на них отчетливо просматривается пробелка сахара.
Выгруженный из центрифуг влажный сахар-песок транспортируют для высушивания
Сушильная установка. Барабан вращается. Сахар внутри барабана обдувается раскаленным воздухом (больше 100 градусов).
После сушки сахар охлаждается до комнатной температуры при непрерывном смешивании в той же установке. В это время, к ней можно пробраться с торца и открыть секретный люк!
Барабан сушилки вращается и сахар пересыпается, охлаждаясь.
Самое время опробовать готовую продукцию на вкус! Сладкий!
Высушенный и охлажденный сахар-песок подается на машину рассева. Фотография не передает движения, но вся конструкция колдыбается, как сито в руках у бабушки:)
По окончанию рассева сахар направляется на фасовку.
К сожалению, на участке фасовки меня попросили не снимать. Разрешили съемку только после окончания рабочей смены и остановки конвейера.
На фотографии полуавтоматические фасовочные бункеры, возле которых на лавках сидят упаковщицы. Из стопки берется мешок, надевается на горловину бункера, дозатор отсыпает в мешок 50 кг. После чего конвейерная лента сдвигается, горловина мешка попадает в «швейную машинку», которая прострачивает мешок и далее зашитый мешок по транспортерной ленте едет на склад.
На предприятии есть еще линия автоматической фасовки, там почти то же самое, только тетечек-упаковщиц нет. Все действо происходит в полупрозрачном тоннеле, по сути только видно как автомат подхватывает из стопки мешок, напяливает его на раструб бункера, загружает порцию сахарного песка, потом зашивает и отправляет в готовую продукцию. Фотографий процесса, по какой-то причине, не оказалось. Видимо был загипнотизирован самодвижущимися мешками:)
На этом все.
p.s. На производстве очень шумно, многое из сказанного не расслышал. Так что если был не точен в описании технологии и процессов, не обессудьте.
В этой статье:
Сахар – ингредиент алкогольных напитков, кондитерских и хлебобулочных изделий, пищевых продуктов. Продукт широко используется не только в пищевой промышленности, но и при изготовлении пластмассы, в фармацевтической индустрии. Поэтому производство сахара – востребованный и прибыльный вид бизнеса, у которого прекрасные перспективы для дальнейшего развития.
Анализ рынка сахара
Сахар – товар первой необходимости, спрос на который не подвержен спаду. С 2011 года производство сахара в России стремительно растет. Это объясняется реконструкцией ведущих заводов и увеличением их производительности. Наблюдается положительная динамика потребления сахара на душу населения, показатель на текущий момент времени составляет 19,06 кг в год. В среднем каждый житель России ежегодно съедает около 20 кг сахара, не включая продукт в составе других купленных товаров. Ведущие страны-производители сахара отображены на фотографии ниже.
Россия входит в число прочих стран и занимает вторую позицию по поставкам свекловичного сахара после США.
Нормативные документы, регулирующие деятельность заводов по производству сахара
Перед тем как организовать производство сахара из сахарной свеклы необходимо ознакомиться с такими документами:
- ГОСТ Р 52647-2006 – Свекла сахарная. Технические условия;
- ГОСТ Р 53036-2008 – Свекла сахарная. Методы испытаний;
- ГОСТ 12571-86 – Метод определения сахарозы;
- ГОСТ Р 52678-2006 – Производство сахара.
Сырье для производства сахара
Для изготовления сахара предприятия могут использовать следующее сырье:
- Сахарный тростник – тростниковый сахар изготовляют предприятия Бразилии, Индии и Кубы.
- Сахарную свеклу – на производстве свекловичного сахара специализируются предприятия России, США, Франции и Германии.
- Сок пальм – пальмовый сахар изготавливается в странах Юго-Восточной Азии.
- Крахмалистый рис или просо – солодовый сахар производится на территории Японии.
- Стебли хлебного сорго – сорговый сахар потребляется жителями Китая. Данный вид сахар не обладает конкурентными преимуществами по сравнению с тростниковым или свекольным продуктом.
Виды сахара
По способу изготовления выделают виды сахара:
- Сахар-сырец – представляет собой отдельные кристаллы, состоящие из сахарозы;
- Сахарную пудру – тщательно измельченные кристаллы сахара. Сахарная пудра широко используется при изготовлении кондитерских изделий;
- Сахар-песок – продукт, который представляет собой сахарозу, кристаллы которой 0,5-2,5 мм.
- Сахар-рафинад – продукт из сахарозы высокой чистоты.
Производство сахара из свеклы
Технологический процесс изготовления свекловичного сахара включает этапы:
1. Экстракция
Осуществляется подготовка свеклы: ее моют, очищают от посторонних примесей, взвешивают и нарезают в стружку. Далее стружку загружают в диффузор, в котором сахар экстрагируется из растительной массы свеклы горячей водой. В итоге извлекают «диффузионный сок», в состав которого входит сахароза (10-15%) и жом – стружка свеклы, из которой получили сок. Отходы производства сахара используют при производстве корма для животных.
2. Очистка
Диффузионный сок смешивают с известковым молоком. Смесь компонентов осуществляется в сатураторе. Затем в смеси оседают тяжелые примеси и пропускают диоксид углерода через нагретый раствор. В результате осуществляется фильтрация раствора, и получают «очищенный» сок. На многих предприятиях фильтрация может осуществляться через ионообменные смолы.
3. Выпаривание – удаляется избыток воды из сока
При выпаривании изменяется химический состав сока. В завершение сироп обрабатывают сернистым газом, фильтруют на механических фильтрах. В результате получают сироп, в котором содержится 50-65 % сахара.
4. Кристаллизация
Кристаллизация осуществляется в вакуум-аппаратах при температуре 75° С. Спустя три часа получают продукт – утфель первой кристаллизации. Утфель – смесь кристаллов сахарозы и мелассы. Далее продукт поступает в мешалку, а затем – в утфелераспределитель и центрифуги. Кристаллический сахар, который остается в центрифуге отбеливают и пропаривают паром. В результате получают кристаллический сахар.
Схема производства сахара отображена на фотографии ниже.
Производство тростникового сахара
История свидетельствует, что первые методы извлечения сахара из тростника были изобретены на территории Индии. На сегодняшний день производство тростникового сахара во многом аналогично технологическому процессу изготовления свекловичного продукта.
Однако существуют и существенные различия:
1. Первый этап в производстве тростникового сахара – отжимание на вальцах вместо экстракции. Благодаря обработке стеблей водой, на оборудовании удается извлечь около 90% всего сахара, который содержится в стеблях растений. Отжатый сок на прессах поступает в ловушку для мезги, а затем – на соковые мерники.
2. Второе отличие – способ очистки сока. Обработка тростникового сахара осуществляется малым количеством извести, а в свеклосахарном производстве – сок подвергается преддефекации, дефекации и сатурации, а также второй сатурации, где количество извести достигает 3% от веса свеклы. При изготовлении тростникового сахара доля извести составляет 0,07% от общего веса стеблей.
Производство сахара рафинада
Технология производства сахара рафинада достаточно проста. Для изготовления продукта необходим тростниковый или свекловичный сахар-песок. Для предприятий России более выгодно и рентабельно в качестве сырья использовать свекловичный сахар-песок.
Разработано два способа получения сахара-рафинада:
1. Прессованный способ – начинается с обработки в центрифуге сахарного сиропа. Далее осуществляется прессование, и высушивание готовой смеси. В завершение прессованный сахар разделяется на кубики.
2. Литой способ – более материально затратный и трудоемкий процесс. Литой способ подразумевает помещение сахарной массы в специальные формы, в которых она затвердевает. Далее масса заливается сахаром, в котором отсутствуют примеси. Промывание повторяется несколько раз. Затем кусковый сахар, очищенный от патоки, сушится, извлекается из форм. В завершение масса разделяется на кубики.
Оборудование для производства сахара
Линия по производству сахара начинается с комплекса специализированного оборудования для подготовки свеклы к технологическому процессу.
Комплект оборудования включает:
- свеклоподъемную установку;
- гидротранспортер;
- песколовушки;
- ботволовушки;
- водоотделитель;
- камнеловушки;
- машины для мытья свеклы.
Главная линия по производству сахара включает такое оборудование: конвейер с магнитным сепаратором, свеклорезку, весы, диффузионные установки, шнековый пресс, а также сушилки для жома.
Следующий комплекс оборудования включает: аппараты дефекации, фильтры с подогревательными устройствами, сатураторы, сульфитаторы, отстойники.
Наиболее энергоемкое оборудование – вакуум аппараты, центрифуги, выпарная установка с концентратором.
Автоматизированная линия завершается комплексом оборудования, который включает: виброконвейер, вибросито и сушильно-охладительную установку.
Завод по производству сахара
Для организации производства сахара необходимо ввести в действие завод.
Начинающие производственники могут выбрать два пути организации бизнеса:
1. Купить мини-завод по производству сахара. При покупке завода необходимо уточнять дату ввода в эксплуатацию предприятия. Если завод уже давно введен в действие, тогда оборудование может быть непригодным. Стоимость старого завода может составлять до 2 млн. $. Цена завода, введённого в эксплуатацию в 2000-х годах, будет свыше 5 млн. $.
2. Открытие нового завода и закупка линии производства сахара.
На сегодняшний день действуют такие цены на линии производства сахара:
- линия, мощность которой составляет 10 т в сутки стоит 10-20 тыс. $;
- линия производительностью 15 т сахара ежедневно стоит около 100 тыс. $;
- линия мощностью 50 т продукта в сутки стоит около 200 тыс. $.
При открытии завода по изготовлению сахара необходимо учитывать не только размер первоначальных инвестиций, доходы от основной деятельности, но и прибыль от реализации отходов производства.
Ведь производство сахарного песка предполагает извлечение отходов: жома и мелассы. Эти два продукта можно использовать в качестве средств бартера и реализовывать поставщикам сырья. В процессе изготовления готового товара извлекается и патока, которая также имеет свой рынок сбыта.
Сахар - востребованный продукт, который используется в чистом виде, в кондитерской промышленности, производстве напитков, фармацевтических средств, пластика и еще ряде сфер. Таким образом, предприниматель, наладивший эффективное производство сахара, может рассчитывать на высокую рентабельность бизнеса.
Основное преимущество сахарного бизнеса заключается в том, что продукция востребована независимо от сезона. Причем объемы ее потребления постоянно увеличиваются, что создает предпосылки к открытию новых предприятий. В среднем один житель России съедает 20 кг сахара. Огромные объемы необходимы пищевой промышленности. Таким образом, есть все шансы наладить взаимовыгодное сотрудничество с крупными потребителями практически в любом регионе страны.
Преимущества и недостатки данного бизнеса
Главный недостаток этого бизнеса – существенная зависимость от мест произрастания сырья. На территории РФ большая часть продукции изготавливается из сахарной свеклы, центры выращивания которой сосредоточены в Центральном, Приволжском и Южном округах. Таким образом, для производителей из других регионов значительно возрастают транспортные расходы.
Базовое преимущество заключается в однокомпонентности продукта – предпринимателю достаточно найти одного-двух ответственных поставщиков для обеспечения бесперебойного снабжения предприятия. Кроме того, уровень потребления сахара высок, а организационные расходы относительно невелики, что позволяет быстро окупить вложения.
Организация производства сахара
Для открытия масштабного бизнеса оптимальна организационная форма . Также необходимо оформить разрешительную документацию в СЭС, пожарной инспекции и прочих инстанциях. Конкретные нормы рекомендуется уточнять на местах, поскольку они могут разниться от региона к региону.
Требования, предъявляемые к конечному продукту, регламентируются рядом стандартов, основными среди которых являются:
- Свекла сахарная. Технические условия (Р 52647-2006);
- Свекла сахарная. Методы испытаний (Р 53036-2008);
- Метод определения сахарозы (12571-2013);
- Производство сахара (Р 52678-2006).
Виды сахарной продукции
Используя различные технологии, можно получить продукты, которые отличаются по своим свойствам. Существует 4 вида сахара:
- Рафинад – сахароза высокой степени очистки в виде отдельных кусочков (чаще – кубической формы).
- Песок – в виде кристаллов размером 0.5-2.5 мм.
- Сырец – в виде отдельных неизмельченных кристаллов.
- Пудра – порошкообразная сахароза, получаемая путем измельчения кристаллов.
Оборудование для производства сахара
Каждый производственный этап требует использования определенных агрегатов. Так, комплект установок для подготовки сырья включает аппараты для мытья, водоотделитель, камне-, песко- и ботволовушки, гидротранспортер и свеклоподъемное оборудование.
Базовая линия комплектуется из свеклорезки, сушилок для жома, шнекового пресса, диффузора, весов, конвейера с магнитным сепаратором.
Очистка сока выполняется с использованием отстойников, сульфитаторов, сатураторов, фильтров с опцией подогрева, агрегатов дефекации.
Кристаллизация осуществляется при участии выпарной установки с концентратором, центрифуги, вакуумного аппарата, сушильно-охладительной камеры, вибросита и виброконвейера.
Организовать завод можно как с нуля, так и купив готовую линию по производству сахара. В первом случае стоимость оборудования напрямую зависит от мощности. Например, оборудование, рассчитанное на изготовление до 10 тонн продукции в сутки, обойдется порядка $20,000. Цена на комплекс, позволяющий получать 50 тонн сахара – около $200,000.
При покупке действующего комплекса важно провести оценку степени его износа. Как правило, для этого привлекаются специализированные организации. В среднем цена оборудования, запущенного до 2000 года составляет до 2,000,000. Более современные комплексы могут стоить от $5,000,000 и более.
Сырье
В СНГ сложилась устойчивая традиция производства сахара из сахарной свеклы. Но на данный момент все больше изготовителей предпочитают импортное сырье. Наряду с корнеплодами из США, Франции, Германии, широко применяют:
- стебли хлебного сорго (преимущественно из КНР);
- крахмалистый рис и просо (получение солодового сахара);
- пальмовый сок (из Юго-Восточной Азии);
- сахарный тростник (поставляется из Индии, Кубы, Бразилии).
Технология производства сахара + Видео как делают
Сахар из свеклы
Классическая технология изготовления сахара из сахарной свеклы включает следующие этапы:
- Экстракция . Корнеплоды промывают, освобождают от кожуры, взвешивают и отправляют на стружку. Полученный промежуточный продукт загружают в диффузор, где смешивают с водой и нагревают, получая, таким образом, диффузный сок с 15% содержанием сахарозы.
- Очистка диффузного сока . В массу добавляют известковое молоко и проводят несколько этапов очистки.
- Выпаривание жидкости. Под действием высокой температуры вода постепенно испаряется. В результате получают сироп, в котором около 50% объема составляет сахароза.
- Кристаллизация . Сироп последовательно подается в центрифуги, утфелераспределители и вакуумные агрегаты. Пройдя перечисленные стадии, сырье превращается в сахар, который привык видеть потребитель.
Видео как делают:
Сахар-рафинад
Установка производства КНР, способная производить 150-200 кг продукции за смену, обходится около ₽2,000,000, оборудование от одной из турецких компаний – порядка ₽7,000,000. Наряду с этим потребуется фасовочная линия (₽600,000).
Такой сахар бывает двух типов: прессованный и литой. Первый изготавливается из сахара-песка путем обработки в центрифуге, прессования, сушки и деления на кубики установленного размера. Литой сахар получают путем загрузки сахарного песка в формы и выдерживания до полного затвердевания. Затем сырье несколько раз заливают чистым сахаром и промывают для удаления патоки. Подготовленные пласты сушат и раскалывают на кубики.
Тростниковый сахар
В целом процесс напоминает получение сахара из сахарной свеклы за тем исключением, что вместо экстракции, предварительно замоченные стебли растения отжимают на специальных вальцах. Таким образом, добывается 90% сахарозы, которая содержится в тростнике. После этого сок подается в мезгоуловитель и обрабатывается на сокоизмерителях.
Меласса и жом
Побочные продукты, получаемые в процессе изготовления сахара, используются в качестве корма для скота. Как правило, их обменивают по бартеру на свеклу у сельскохозяйственных производителей. Жом (или патока) также востребован определенной категорией потребителей.
Источником дополнительного дохода может стать и получение сахара-кандиса, представляющего собой достаточно крупные прозрачные кристаллы. Для этого потребуется приобрести специальное оборудование.
Помещение
Требование к помещению, где будет размещено производственное оборудования аналогичны тем, которые выдвигаются для любого пищевого производства. Площадь его поддирается в зависимости от габаритов оборудования. Обязательно наличие коммуникаций (водоснабжение, водоотведение, электричество), санитарного узла, сухого и хорошо проветриваемого складского комплекса, поскольку сахар быстро впитывает запахи.
Сезонность производственного процесса
Основная нагрузка на производственный комплекс приходится на 3-4 месяца, когда созревает сырье. По истечению этого периода необходимо произвести технический осмотр оборудования и при необходимости его ремонт.
Процессы, происходящие в рамках производства сахара, считаются безопасными, поскольку не являются источниками пыли, токсичных газов и т. д. При этом нужно учитывать высокий уровень шума во время работы установок.
Расширение мощностей
Большинство начинающих производителей изначально ориентируются на производство сахара-песка. И только после выхода на окупаемость принимают решение о расширении производства. Как правило, речь идет об изготовлении следующих продуктов.
Рентабельность сахарного бизнеса
При эффективной организации производства вложения окупаются от 6 месяцев. При этом большое значение имеет закупочная цена оборудования. Так, европейские агрегаты мощностью до 20 тонн сахара в сутки обойдутся не менее €90 тыс.
Также следует уделить внимание вопросам реализации готового продукта. Предпринимателю необходимо создать узнаваемый бренд, разработать привлекательный для потребителя дизайн упаковки, наладить стабильный рынок сбыта.
Сахар – пищевой продукт, получаемый главным образом из сахарной свеклы и сахарного тростника. Выпускается в виде сахара-песка и сахара-рафинада. Калорийность 100 г сахара – около 400 ккал. Важнейшим показателем качества сахара является его цветность, которая в единицах Штаммера не должна превышать 1.0.
Независимо от сырья ощущение сладости сахара определяется исключительно величиной поверхности кристаллов и, следовательно, быстротой таяния во рту. Медленнотающие крупные кристаллы кажутся недостаточно сладкими, тогда как мелкие и особенно сахарная пудра имеют приторно сладкий вкус.
Сахарная свекла – двухлетнее растение из семейства маревых. В первый год ее развития из первоначально высеянных семян образуются сочные богатые сахаром корнеплоды с широко разросшимся хвостовиком, боковыми корешками и мощной прикорневой розеткой листьев – ботвой, но без цветков и семян. Именно эти корни после обрезки ботвы (вместе с верхней частью корневой головки), а также удаления хвостовика и части корешков и служат сырьем для свеклосахарного производства. Средняя урожайность корнеплодов 25…40 т/га, на поливных землях Украины – свыше 60 т/га.
Образование сахара в свекле происходит путем первоначального синтеза под действием солнечного света простейших углеводов (глюкозы и фруктозы) из углекислого газа и воды в содержащих хлорофилл листьях растений.
Массовую копку корнеплодов проводят со второй половины сентября. Доставленная транспортными средствами свекла до переработки хранится в кагатах (буртах). Для предупреждения гнилостных процессов свекла в кагатах опрыскивается известковым молоком, а в жаркую погоду орошается водой.
Корнеплоды в кагатах продолжают жить, потребляя из воздуха кислород и выделяя углекислый газ, а также пары воды.
Тростниковый сахар -сырец, вырабатываемый в Индии, Бразилии и на Кубе, является продуктом переработки сока, отжимаемого из стеблей сахарного тростника. Содержание сахарозы в соке – 97…98%, а в стеблях тростника – 12…15%, урожай 40…60 т/га.
Отжатый тростниковый сок подвергается химической очистке небольшим количеством извести, фосфорной кислоты и сернистым газом. В отфильтрованном виде поступает на выпарную установку. После сгущения сироп из выпарки уваривают до выделения кристаллов сахара, которые и отделяют на центрифугах в виде сахара-сырца.
Заводы, на которых вырабатывается сахар, представляют собой крупные, оснащенные высокопроизводительной техникой производства. Мощность отдельных свеклосахарных заводов по переработке свеклы достигает 6…9 тыс. т в сутки, а в среднем – 2,5 тыс. т в сутки. Свеклосахарное производство – массовое, поточное. В нем в едином производственном потоке осуществляются основные технологические процессы и промежуточные операции по переработке свеклы с получением одного вида массовой товарной продукции – белого сахара-песка. Побочными видами товарной продукции являются жом и патока-меласса.
Чтобы предохранить сахарозу от разложения, все технологические процессы ведутся при температуре, не превышающей 90…100°С (только в первых корпусах выпарки до 120…125°С), и в щелочной среде (за исключением слабокислой реакции диффузного сока).
Длительность производственного цикла от поступления свеклы до получения белого сахара-сырца не более 12…16 часов, а с учетом переработки всех паток и желтых сахаров в продуктовом отделении – 36…42 часа.
Важнейшими стадиями технологии производства сахара из свеклы являются следующие:
- приемка, хранение и подача свеклы на завод;
- очистка корней свеклы от земли и посторонних примесей;
- измельчение (резание) свеклы в стружку и получение из нее сока диффузным способом; очистка сока; выпаривание воды из сока с получением сиропа; уваривание сиропа в кристаллическую массу – утфель I и последующее разделение этой массы путем центрифугирования на белый кристаллический сахар и патоку; уваривание патоки в утфель II, дополнительная кристаллизация его и центрифугирование с получением желтого сахара и конечной патоки-мелассы – отхода производства при работе по схеме с двумя утфелями.
В случае работы по схеме с тремя утфелями патока от утфеля II не является конечной. Она еще раз уваривается на утфель III, из которого после кристаллизации и центрифугирования получается еще один желтый сахар и уже как отход производства – меласса.
Очистка (аффинация) последнего желтого сахара, растворение желтых сахаров в соке (клерование) с возвращением получаемого при этом раствора – клеровки по очистке сиропа.
Кроме этих технологических операций осуществляются вспомогательные процессы: получение необходимых для очистки сока извести и сатурационного (углекислого) газа путем сжигания серы сульфитационного (сернистого) газа для очистки сока и сиропа.
На некоторых заводах осуществляются дополнительные технологические операции, являющиеся как бы продолжением основных процессов производства – сушка свекловичного жома и производство на его основе комбикормов (обогащение жома добавками), получение из мелассы микробиологическим путем лимонной кислоты.
Все технологические операции осуществляются в трех основных отделениях завода: свеклоперерабатывающем, включающем подачу свеклы на завод; сокоочистительном, включающем выпарку и получение извести, сатурационного и сульфатационного газов;продуктовом – варочно-кристаллизационном и пробелочном.
Извлечение сахара из свекловичной стружки
Извлечение сахара из свекловичной стружки производят выщелачиванием теплой водой и диффузионным соком и основано на явлениях диффузии и осмоса через проницаемые стенки клеток сахарной свеклы.
Выщелачивание происходит в диффузионных батареях, состоящих из 12 – 16 диффузоров. Диффузоры, представляющие собой металлические цилиндры емкостью 5-10 м 3 , снабжены устройствами для загрузки стружки и выгрузки жома. Содержимое диффузоров подогревают циркулирующим по трубам внутри диффузора паром. Температура в диффузоре достигает 60 °С и более. При такой температуре свертывается протоплазма клеток, что облегчает выщелачивание из них сахара.
Выщелачивание сахара в диффузионной батарее осуществляется постепенно. Диффузионный сок, переходя от одного диффузора к другому, постепенно насыщается сахаром, пока содержание сахара в соке не приблизится максимально к сахаристости свеклы.
Первый диффузор батареи загружают стружкой и заливают теплой водой, заполняющей в диффузоре все пространство между стружкой.
Если сахаристость свежезагруженной свекловичной стружки составляет 18% (она может быть и немного больше и меньше), то после выщелачивання водой части сахара и достижения диффузионного равновесия сахар в стружке и воде распределяется поровну и сахаристость стружки и полученного сока становится одинаковой: она составляет 9% (18:2).
Полученный в первом диффузоре сок переводят во второй, загруженный свежей стружкой. По достижении диффузионного равновесия сахар в стружке и соке во втором диффузоре распределяется поровну, и сахаристость сока составляет 13,5% ((18+9)/2).
Из второго диффузора сок переводят в третий, также заполненный свежей стружкой. Сахаристость сока в нем достигает 15,75% ((18+13,5)/2) и т.д. В последнем диффузоре сахаристость сока мало отличается от сахаристости свежей свекловичной стружки.
Так как в стружке в первом диффузоре остается еще 9% сахара (в сок переходит только 9 из 18%, содержащихся в свежей стружке), для извлечения сахара его вторично заливают чистой водой.
По установлению диффузионного равновесия в первом диффузоре вновь получается сок, хотя уже с меньшей сахаристостью: (9:2=4,5%). Этот сок затем переводят во второй диффузор, где сахаристость стружки составляет 13,5%. Диффузионный сок здесь получается с сахаристостью 9% ((13, 5+4,5)/2). Переводя этот сок в третий диффузор, где сахаристость стружки составляет 15,75%, получают сок с содержанием сахара 12,37% и т.д.
Таким образом, когда установлена работа диффузионной батареи, на свежую, свекловичную стружку подают, наиболее концентрированный сок, а на более или менее обессахаренную стружку подают либо сок слабой концентрации, либо чистую воду.
Этим способом удается максимально извлекать сахар из свекловичной стружки и получать диффузионный сок высокой концентрации. Потери сахара в жоме при этом составляют всего 0,2 – 0,25%.
Перемещение сока от одного диффузора к другому осуществляется благодаря небольшому давлению, создаваемому при накачивании воды в первый диффузор.
В последнее время на сахарных заводах получают применение диффузионные аппараты непрерывного действия, заменяющие диффузионные батареи, загружаемые и разгружаемые периодически.
С одной стороны в действующий диффузионный аппарат непрерывно подают свекловичную стружку, которая движется навстречу поступающей с противоположной стороны воде. Непрерывно омывающая стружку вода выщелачивает из нее сахар и постепенно превращается в обогащенный сахаром диффузионный сок, который выводят из диффузионного аппарата. Так же непрерывно из аппарата выводят обессахаренную стружку – жом.
Очистка диффузионного сока
Кроме сахара, в диффузионном соке содержатся (примерно 2%) и другие вещества, называемые несахарами (соли фосфорной и других кислот, белки), а также мелкие взвешенные частицы, придающие соку темный цвет.
Очистку диффузионного сока от взвешенных частиц и значительной части несахаров производят при помощи извести, а для последующего удаления из сока извести применяют углекислоту. Известь и углекислый газ получают на сахарных заводах обжигом известняка (СаСО 3 =СаО+СО 2); его расход составляет 5-6% от веса перерабатываемой свеклы.
Обработку диффузионного сока известью (в виде известкового молока) производят в цилиндрических котлах с мешалками – дефекаторах. Под действием извести несахара коагулируют и осаждаются или разлагаются, образуя кальциевые соли, остающиеся в растворе.
Обработанный известью (дефекованный) сок поступает в сатуратор, где его обрабатывают углекислым газом. Под действием углекислого газа известь превращается в углекислый кальций СаСО 3 , который, выпадая в осадок, увлекает с собой и несахара.
Обработанный углекислым газом (сатурированный) сок фильтруют на механических фильтрах. При этом от сока отделяется фильтрпрессовая грязь, содержащая углекислый кальций, несахара и незначительное количество сахара (до 1% от веса грязи).
Очищенный диффузионный сок сохраняет темный цвет, устраняемый при последующей обработке сока сернистым газом (его получают сжиганием серы). Процесс обработки сока сернистым газом называют сульфитацией.
Выпаривание сока, уваривание сиропа и получение сахара
Очищенный сок поступает на выпарную установку, где из него удаляют большую часть воды. Сок приобретает концентрацию сиропа (65% сухих веществ, в том числе 60% сахара и 5% несахаров, остающихся в диффузионном соке после его очистки).
Полученный сироп опять отбеливают сернистым газом и фильтруют, после чего уваривают в вакуум-аппаратах. Уваривание сиропа продолжается 2,5 – 3 часа при температуре около 75 °С (под вакуумом). В процессе уваривания происходит кристаллизация сахара. При этом получается продукт, содержащий 55 – 60% кристаллов сахара и называемый утфелем первой кристаллизации. Концентрация сухих веществ в утфеле достигает 92,5% (из них примерно 85% сахара).
Из вакуум-аппаратов утфель спускают в мешалку, а затем направляют в центрифуги, где производится отделение маточного раствора от кристаллов сахара. Отделенный маточный раствор называют зеленой патокой. В ней содержится еще значительное количество сахара, а также несахара.
После удаления зеленой патоки, оставшийся в центрифуге сахар промывают водой и пропаривают паром. В результате сахар становится белым. При промывке кристаллов сахара в центрифуге образуется жидкость, содержащая растворенный сахар – белая патока. Ее возвращают в вакуум-аппараты для дополнительного уваривания на утфель первой кристаллизации, дающий белый сахар.
Сахар же из центрифуг направляют в сушильный барабан. Высушенный сахар является уже вполне готовым продуктом – сахарным песком, содержащим до 99,75% чистого сахара, считая на сухое вещество.
Зеленую патоку тоже направляют в вакуум-аппараты для ува-рнвания на утфель второй кристаллизации. При этом получают желтый сахар, идущий главным образом в кондитерскую промышленность. Специальной обработкой желтый сахар можно превратить и в обыкновенный, белый.
После выделения из утфеля второй кристаллизации желтого сахара получают кормовую патоку, или мелассу, являющуюся отходом производства. Выход кормовой патоки составляет около 5% от веса переработанной свеклы.
С учетом потерь сахара в процессе производства (больше всего его теряется в кормовой патоке – 9 – 14% содержащегося в свекле сахара) выход его из свеклы практически составляет 12 – 13%. При этом расход свеклы на 1 т сахара превышает 7 – 8 т.
В процессе сахароварения расходуется много пара и горячей воды, обычно получаемых в заводской котельной установке. Общий расход условного топлива на свеклосахарных заводах (включая и расход на обжиг известняка) составляет 11 – 12% от веса перерабатываемой свеклы.
Свеклосахарное производство характеризуется большим расходом воды на технологические процессы. Он в 20 раз превышает вес перерабатываемой свеклы. С учетом использования оборотной воды, расход свежей воды тоже весьма значителен и достигает 8 т на 1 т свеклы.
Использование отходов.
Наиболее ценным отходом свеклосахарного производства является кормовая патока, почти наполовину состоящая из сахара и содержащая также другие питательные вещества. Вследствие этого патоку используют в качестве концентрированного корма для скота (непосредственным скармливанием или в составе комбикормов). Кроме того, кормовую патоку перерабатывают на спирт, дрожжи, лимонную и молочную кислоту и другие продукты.
Особой переработкой из кормовой патоки можно извлечь содержащийся в ней сахар и тем самым повысить общий его выход из свеклы и снизить его себестоимость. Для этой цели на некоторых сахарных заводах построены цехи, в которых производят обессахаривание кормовой патоки.
Другим отходом является жом – лишенная сахара свекловичная стружка. Выгружаемый из диффузоров жом при помощи воды транспортируют в хранилища (жомовые ямы). Жом питателен, и его охотно поедают животные, он используется в животноводстве для откорма скота. При некоторых сахарных заводах имеются и свои скотооткормочные пункты.
Свежий жом содержит до 94% воды. Для повышения транспортабельности, а также кормовой ценности жома его частично обезвоживают и тем самым повышают содержание в нем сухих веществ до 15 – 18%. Для длительного хранения жом высушивают до влажности 10 – 12%, применяя для сушки топочные газы.
Сезонность работы свеклосахарных заводов
Свеклосахарные заводы отличаются резко выраженной сезонностью работы. Сахарная свекла созревает, как правило, во второй декаде сентября. В это время начинают копку и вывозку ее на заводы и переработку. На заводах создают запас свеклы, укладываемой в бурты, который перерабатывают по окончании ее копки и вывозки. При длительном хранении свеклы ее сахаристость значительно снижается. Поэтому на заводах стремятся переработать годовой запас сырья в минимальный срок – 3-4 месяца. Удлинение срока хранения свеклы уменьшает выход сахара из единицы сырья и снижает рентабельность свеклосахарного завода.
Производство сахара-рафинада
Около 20…25% выработанного сахара-песка подвергается рафинированию с целью получения более чистого пищевого продукта в твердом (кусковой рафинад) или рассыпчатом кристаллическом (рафинадный сахар-песок) виде.
Для промышленной переработки (на рафинирование) допускается сахар-песок с влажностью не более 0,15%, содержанием сахаров не менее 99,75% и цветности до 1,8 единиц Штаммера.
Сущность процесса рафинирования сахара заключается в том, что сахар-песок растворяют, полученный сироп очищают и уваривают на кристалл.
После отливки рафинадного утфеля в формы и его охлаждения получают сахар высокой твердости – литой сахар. Крупные куски литого сахара разбивают на более мелкие или распиливают на кусочки правильной формы.
Применяют и другой способ производства кускового сахара -прессование полученного из рафинадного утфеля увлажненного сахара-песка в формах. Так получают прессованный сахар, обладающий меньшей твердостью, чем литой.
Жидкий рафинад используется в хлебопекарной промышленности и производстве мороженого.
Цвет рафинада должен быть чисто белым, без пятен, допускается голубоватый оттенок, получаемый путем добавления ультрамарина.
Выход готового сахара-рафинада составляет около 98,5% к массе взятого в производство сахара-песка. Сахаро-рафинадные заводы в Одессе, Сумах и Черкассах работают круглый год.
В Украине основное производство сахара сосредоточено в Винницкой, Хмельницкой, Киевской, Черкасской областях. В каждой из них – по 30-40 сахарных заводов, большинство из них выпускают сахар сезонно. Выход белого сахара по отношению к массе сахара, содержащегося в свекле, называется коэффициентом завода. По сахарной промышленности он составляет 78-80%.
В среднем по промышленности годовой выход сахара составляет 12…13% к массе свеклы, следовательно, на 1 часть выработанного сахара расходуется 7…8 частей свеклы.
Трудоемкость по переработке сахарной свеклы – 15…16 человеко-дней на 100 т свеклы.
Общий расход нормального пара (со средним теплосодержанием 2700 кДж/кг) по заводу составляет 50…60% к массе свеклы.
Общий оборот воды – 1800…2000% к массе переработанной свеклы, он может быть сокращен до 150…300%.
Свекла известна людям давно – первые упоминания об этой овощной культуре восходят ко второму тысячелетию до нашей эры. С тех пор селекционерами выведено множество ее сортов. Есть среди них листовые формы, например – мангольд, большинство же корнеплодные.
Корнеплодные формы свеклы делятся на пищевые и кормовые. Нынешняя появилась именно из кормовых сортов. Произошло это довольно поздно – в XVIII веке.
Современные сорта и гибриды сахарной свеклы содержат до 18% сахара . Лучшие из них – Кристалл, Манеж, Несвижский и др. Как именно добывают из них сахар — расскажем дальше.
Технология и оборудование на сахарозаводе
Кратко расскажем, как на основе корнеплода производят сахар на специальных заводах (узнать о том, как применяют сахарную свеклу и что получают в процессе ее переработки, можно ). Производство на заводе проходит в несколько технологических этапов.
- Подготовительный этап (линия очистки и мойки)
. В свекле, привезенной прямо с поля или из хранилища, могут попасться камни, осколки, кусочки металла. Это опасно для оборудования. Свекла может быть просто грязной.
Для того, чтобы избежать потери сахара при мойке, температура воды контролируется – она не должна быть свыше 18 градусов. После мойки свеклу ополаскивают хлорированной водой – из расчета 10-15 кг хлорной извести на 100 тонн свеклы. Затем свекла подается на транспортер. Там ее обдувают сильной струей воздуха. Так удаляются остатки воды и прилипшие легкие примеси.
Оборудование:
- гидротранспортеры (одновременно с подачей свекла отмывается от грязи);
- песколовушки, камнеловушки, ботволовушки;
- водоотделители;
- моечные машины.
- Измельчение
. Как его делают? Подготовленная сахарная свекла взвешивается и поступает в бункер-накопитель. Отсюда она под собственным весом поступает для измельчения на центробежные, барабанные или дисковые свеклорезки. Ширина полученной стружки находится в пределах 4-6, а толщина – 1,2-1,5 миллиметров.
Оборудование:
- конвейер с магнитным сепаратором;
- свеклорезка;
- весы;
- Диффузия
. На диффузионных установках происходит основной процесс – вымывание сахара из измельченного материала. Стружка обрабатывается горячей водой и отдает в раствор сахар и другие растворимые вещества. Процесс этот происходит при температуре порядка 70-80 градусов в слабокислой среде.
Среда, богатая сахарами, является благодатной средой для развития микроорганизмов. Это приводит и к порче продукта, и к более опасным последствиям – например, возможным взрывам. Поэтому в процессе диффузии в аппарат периодически добавляется раствор формалина.
Конечная концентрация его невелика – 0,02% от общей массы продукта, но достаточна для подавления активной микрофлоры. Продукт, который получается на этой стадии – диффузионный сок. Это мутная жидкость, быстро темнеющая на воздухе. В ней содержится большое количество мезги.
Мезга отделяется на мезголовушках. Вторым продуктом является свекольный жом. Он прессуется и либо отправляется непосредственно на корм скоту, либо высушивается.
Оборудование:- диффузионная установка (шнековая или ротационная);
- сушилка для жома
- Очистка диффузионного сока
. Сок, который получен после диффузии, представляет собой сложную смесь из множества растворимых органических веществ самой разнообразной природы. Для очистки сока от этих примесей проводится процесс дефекации.
Процесс с этим неаппетитным названием проводится в два этапа. Он сводится к обработке сока известью (известковым молоком). Реакция раствора при этом достигает значений рН 12,2 – 12,4, то есть раствор становится щелочным.
При этом нейтрализуются органические кислоты, выпадают в осадок белки. Прочие нежелательные примеси также вступают в реакцию. Продукты реакции либо осаживаются тут же, либо удаляются на следующем этапе – этапе сатурации. Термином «сатурация» обозначается известный всем процесс «газирования», то есть насыщения раствора углекислым газом. При этом образуется мелкодисперсная взвесь карбоната кальция (обычного мела), который поглощает окрашивающие примеси.
Затем раствор фильтруют и вторично сатурируют. Перед этим, при необходимости, иногда проводится повторная дефекация. Далее получившийся прозрачный, но все еще окрашенный раствор обрабатывают двуокисью серы (сернистым газом). Этот процесс называется сульфитацией. При этом понижается щелочная реакция раствора и происходит его обесцвечивание. Снижается также вязкость сиропа.
Оборудование:
- аппарат дефекации;
- фильтр с подогревательным устройством;
- сатуратор;
- сульфитатор;
- отстойник.
- Сгущение и кристаллизация
. Полученный после сульфитации сок – это обычный ненасыщенный раствор сахарозы. Если сгустить раствор до насыщенного состояния, то в нем, как известно из школьного курса физики, начнется процесс кристаллизации.
Получившиеся кристаллы станут выпадать в осадок. Это и происходит в вакуум-аппаратах. Там раствор, предварительно выпаренный до состояния, близкого к насыщенному, начинает кипеть при пониженном давлении, и сгущается до пересыщенного состояния. Начинается процесс массовой кристаллизации.
Выпавшие кристаллы сахара отделяют на центрифугах и проводят еще через несколько этапов окончательной обработки. Там они осветляются и превращаются в знакомый, всем известный, сахарный песок.
Оборудование:
Выход сахара из 1 тонны корнеплодов после обработки составляет приблизительно 100-150 кг . Разброс показателей зависит не в последнюю очередь от агротехники и погодных условий в текущем году (больше том, где растет свекла, какой климат и почву «любит», читайте ).
Заводским показателем эффективности производства служит коэффициент извлечения сахара. Он показывает отношение массы сахарозы в готовом продукте (сахарном песке) к массе сахарозы в исходном сырье. Обычно он составляет приблизительно 80 %.
Как получить продукт в домашних условиях?
Скажем сразу, что приготовить именно привычный сахар-рафинад дома вряд ли получится. Но сахарный сироп приготовить несложно. Это будет настоящий натуральный продукт, изготовленный своими руками. Оборудование для этого годится самое незамысловатое.
Потребуется :
- произвольное количество ;
- эмалированная посуда (кастрюли, тазы);
- мясорубка, нож, деревянная лопатка;
- марля или иная ткань для фильтрования.
Как изготавливают домашний сахар :
- Свёклу перебрать, очистить от корней и попорченных участков. Кожицу не снимать!
- Промыть.
- В целом виде положить в кастрюлю с кипящей водой и варить в течение часа.
- Слить воду. Дать немного остыть и с теплой свеклы снять кожицу.
- Измельчить с помощью мясорубки или ножом, что предпочтительнее. Нарезанные пластинки должны получиться не толще 1 мм.
- Измельченную свеклу поместить в холщовый мешок и заложить под пресс. Подставить таз для стекающего сока. Если пресса нет, можно отжать сок и вручную, скручивая мешок, как при отжиме белья.
- После первого отжима жом залить горячей водой (не кипятком) в объеме, примерно равном половине объема свеклы, дать постоять. Отбросить свеклу на сито, дать стечь жидкости в таз с отжатым ранее соком. Гущу повторно отжать туда же.
- Получившийся сок подогреть до 70-80 градусов и профильтровать через двойную марлю.
- Отфильтрованный сок выпаривать на плите до нужной густоты. Посуду при этом желательно использовать широкую и плоскую, эмалированную или луженую.
- Правильно приготовленный сироп имеет консистенцию жидкого меда. Хранится он, как и мед, очень долго.
Получаемый в ходе выпаривания сироп необходимо постоянно помешивать деревянной лопаточкой – он легко пригорает.
Из 5 килограммов сахарной свеклы получается около 1 кг сиропа , или, в пересчете, 600 грамм чистого сахара.
Получение твердого сахара
Сироп необходимо осторожно уварить так, как уваривается сахар для получения домашних леденцов. Уваренный сироп разлить в плоские металлические формы. Выставить в холодное место. Там сироп быстро остынет и кристаллизуется. Дальше его остается только извлечь из формы и расколоть на кусочки желательной величины.
Полезное видео
Предлагаем посмотреть видео о том, как добывают сахар из свеклы:
