Привычная нам свекла имеет разновидность, переработка которой ведется в промышленных масштабах. Сегодня Россия занимает лидирующую позицию по производству из свеклы сахара. Как происходит производство продукта из сахарной свеклы и можно ли его приготовить дома?
От тростника к свекле
История получения сахара из растений уходит вглубь веков. Долгое время его производили из сахарного тростника. В середине 18 века ученый А. Маргграф в ходе исследования обнаружил, что такой же сахар содержится в свекле. Ответ на вопрос, сколько в свекле сахара, менялся. В то время его содержание в сахарной свекле не превышало 1,3%. Но селекционеры вывели сорта с 20-типроцентным количеством сахара в сахарной свекле.
История переработки сахарной свеклы в России началась в 19 веке и продолжается по сей день.
Промышленное производство сахара
Переработка сахарной свеклы и технология производства сахара на заводе – сложный и полностью автоматизированный процесс. Начинается он вне стен завода, когда выращенный овощ собирают и грузят в машины. Грузовики привозят сырье, после взвешивания выгружают в специальный отсек. Отсюда свекла по конвейерной ленте поступит в недра завода, выйдет из которого в виде нескольких продуктов: сахара, патоки, жмыха и удобрения.
Следующий этап – очистка корнеплодов от земли и ботвы. Они долгое время моются в специальных мойках, после чего поступают в цех для разрезания. Здесь агрегат превращает свеклу в ровную стружку, после чего она продолжает путешествие – перемещается в диффузионный аппарат. Это важный этап переработки, когда в процессе промывания водой свекольная стружка насыщает воду сахаром. Отработанный жмых постепенно выходит из переработки и отправляется на корм скоту. А сок продолжает переработку.
Процесс усложняется. Задача – удалить из сока примеси, которые мешают кристаллизации сахара. В сок добавляют известковое молоко, которое после нагревания переводит в осадок нежелательные примеси.
Далее очищенный сок выпаривают – так получается сахарный сироп. Он фильтруется и сгущается в специальных аппаратах. Но и это еще не все. Полученный сахарный песок отделяют от патоки в центрифугах. А чтобы он стал белым – его промывают и сушат. Последний этап – расфасовка. В процессе сложной переработки из одной тонны корнеплодов выход сахара составляет 100-150 кг.
При покупке в магазине сахара обратите внимание, из чего, кем и когда он изготовлен. Вся информация должна быть на этикетке. От покупки стоит отказаться, если в производстве использовались генетически модифицированная свекла. Покупателей может насторожить диоксид серы, но без него не обходится любое производство сахара.
Производство в домашних условиях
Можно самостоятельно получить натуральный продукт без вредных примесей. Рассмотрим, как делают сахарный сироп дома.
Мытые корнеплоды варим в течение часа в эмалированной посуде, поддерживая кипящий режим. После остывания очищаем от кожуры и нарезаем тонкой соломкой. Нарезанные корнеплоды оборачиваем марлей и помещаем под пресс, чтобы отжался сок. Достаем из-под пресса жмых и заливаем горячей водой в соотношение один к двум. Даем полчаса отстояться, процеживаем жидкость и добавляем в нее ранее выжатый сок. Нагреваем его до 70-80 градусов, после чего начинаем выпаривать. В результате выпаривания должен получиться сахарный сироп.
Можно получить густой свекольный сироп другим способом, но для этого нужен автоклав или котел с решеткой у дна. Сначала так же отвариваем свеклу и очищаем от кожуры. Далее для распаривания помещаем на час в автоклав. Мягкие корнеплоды размельчаем и 2 раза прессуем. Сок, полученный в процессе 2-ух отжимов, выпариваем.
Свекольный сироп можно использовать для приготовления варенья и выпечки. Хранить его лучше в закатанных банках в темном и прохладном месте.
Приготовив дома свекольный сироп, вы будете уверены в его составе.
После того, как свекла была убрана с поля и доставлена на завод, начинается процесс получения сахарного песка.
После того, как свекла была убрана с поля и доставлена на завод, начинается процесс получения сахарного песка.
Для начала необходимо очистить сырье от ботвы, соломы, песка, шлака и камней. Их присутствие затрудняет получение свекольной стружки и тупит ножи. Поступившая свекла накапливается в емкости из железобетона, которая снабжена различными ловушками для удаления различных примесей, которые будет мешать работать механизмам. После того, как отсортированная свекла поступит на элеватор к свеклорезкам, ее необходимо помыть. Делают это для того, чтобы сохранить ножи о затупления и не допустить загрязнения диффузионного сока.
Для дополнительной очистки корнеплодов применяют свекломойки, потому как грязь отмывается лучше, когда плоды трутся друг об друга. Для этого используется свекломойка барабанного тип, здесь корнеплоды отмываются на 70%, затем поступают на ополаскиватель. После этой процедуры свекла очищается гидрокамнепескоулавливателем. Чистая свекла поступает на шнековые конвейеры. Потери сахара при этих процессах зависят от времени года и качества продукции. Отмытая свекла поступает в бункер затем на свекловрезки. Чтобы получить из свеклы сахара ей придают вид стружки, такой способ называется диффузионным. Толщина нормальной стружки должна быть 0,5-1 миллиметр. На хороших диффузионных аппаратах получают стружку высокого качества, которая в процессе перемешивания не должна смешиваться, а перемещаться. Температура при этом процессе должна быть оптимальной и при отсутствии воздуха.
Диффузионный аппарат должен обладать следующими параметрами:
1. На 100 грамм стружки 12 миллиметров;
2. 0,3% потери сахара к массе свеклы в жоме;
3. 120% от качки сока относительно массы свеклы;
4. Стружка должна быть в аппарате 100 минут;
5. Температура в аппарате оптимальная.
Далее следует процесс очищения полученного диффузионным способом сока, который содержит сахарозу и прочие сахара, которые препятствуют получению сахарозы в кристаллическом виде - а значит, от них требуется избавится. Для этого используют физико-химические процессы очистки. Самый простой способ очистки - применение извести. В нагретый до 90 градусов сок вводят известь, и при противоточном движении известь позволяет полностью осадить неподдающиеся кристаллизации вещества.
Затем полученный сок сгущают выпариванием.
Кристаллизация сахара
считается завершающим этапом. Происходит выделение чистой сахарозы со смеси именуемой сиропом. Часть сахарозы превращается в сахар-песок, а часть остается в мелассе. Потому выход сахара зависит от потерь в мелассе.
Последний этап в производстве сахара - это сушка. Сушат сахар для того чтобы удалить с него ненужную влагу. На сушку он поступает при температуре около 50 градусов и с влажностью 1,2%. Еще влажный сахар поступает в сушилку и сушится горячим воздухом около 105 градусов, затем охлаждается до 20 градусов. Высушенный и охлажденный сахар поступает в специальную машину для рассева, а затем на упаковку. Влажность сахара должна соответствовать влажности в хранилище.
Как делают сахар?
Сахаром обычно называют продукты, изготовленные различными способами и содержащие при этом в своем составе преимущественно сахарозу. Рассмотрим, каким образом делают сахар.
Сахар из свеклы
История
Наиболее распространенным видом сахара является так называемый свекловичный сахар. Делают его из корнеплодов сахарной свеклы. Впервые технология переработки сахарной свеклы для получения сахара была предложена в 1747 году, производство же сахара началось только в 1806 году. Император Наполеон Бонапарт повелел поставить производство сахара на широкий поток. Для этого он утверждал участки под раздачу разделывания сахарной свеклы, также он учреждал премии за сверхвыработок. Наполеон ввел школы при фабриках, которые обучали технологии изготовления сахара.
Производство
Сахар, добываемый из сахарной свеклы, был дешевле тростникового. Для того, что добыть сахар из сахарной свеклы, её нужно предварительно промыть и нарезать. Для добычи сока с высоким содержанием сахарозы используется метод диффузии. Сок проходит через специальные мерники, а затем попадает в котлы, где фильтруется от мякоти. Далее сок прогревается до 60°С, после чего он должен пройти две степени очистки: с помощью извести и с помощью угольной кислоты. Также сок проходит очистку и от данных компонентов, которые используют для улучшения пищевых свойств сахарного сока. Далее используется простое выпаривание, результатом которого станет образование в осадке кристаллов сахара. В итоге получается сгущенный сок, его уваривают в вакуумных аппаратах. Кристаллы отделяются с помощью центрифуг, также может быть использовано охлаждение.
Тростниковый сахар
История
Довольно большую популярность в мире приобрел и тростниковый сахар. Тростниковый сахар стал первым в своем роде и по сей день активно используется в пищевой промышленности. Его истоки лежат в Индии, однако и в Европе, и в Египте он тоже в какой-то момент стал приобретать популярность, причем в Египте возделывание сахарного тростника началось еще в IX веке нашей эры. Наибольшее распространение сахарный тростник получил в колумбовскую эпоху на рубеже XV-XVI веков. При этом стоит отметить, что до XIX века сахар оставался роскошью.
На сегодняшний момент тростниковый сахар используется повсеместно и обладает даже большей популярностью, нежели чем свекловичный сахар. Сахарный тростник может произрастать только в умеренном климате, с достаточным уровнем осадков, сахарный тростник не терпит морозов.
Производство
Для добычи сахара из тростника стебли должны быть нарезаны на куски. Так они будут представлять собой сырье для добычи тростникового сахара. На перерабатывающем заводе это сырье измельчается, из тростника добывается сок с водой с помощью диффузии. Далее происходит очищение посредством нагрева и очищения с помощью гашеной извести. Пройдя через несколько испарителей, оставшийся сироп попадает в вакуумный контейнер, где остаток воды испаряется, в результате чего происходит кристаллизация раствора. Отбеливание сахара происходит с помощью диоксида серы или угольной кислоты.
Многие думают, что белый сахар делают из сахарного тростника. Однако 30% производимого в мире белого сахара делается из сахарной свеклы. Сахарный тростник растет только в тропическом климате, а более морозоустойчивую сахарную свеклу можно выращивать в более холодных регионах и на менее плодородных почвах.
Чтобы получить 1 кг сахара нужно 7 корнеплодов сахарной свеклы. Обычные продукты обработки: меласса, или патока, и свекловичный жом. Сахарная свекла перерабатывается в различные сорта сахара. Низшие сорта, чтобы стать белым сахаром, проходят предварительную обработку.
Как и многие другие культуры, сахарная свекла сажается весной, а урожай собирается осенью. Комбайносборщики могут обработать одновременно 6 рядов. Они вырывают свеклу из земли, обрубают листву и верхушку, оставляя только луковицеобразный корень. Эти корни весят обычно около 900 г каждый и только 18% из этого веса сахароза или сахар.
Погрузчик нагружает собранную свеклу в грузовики. Он имеет сито, с помощью которого в процессе погрузки удаляется одна треть земли. Когда грузовики приходят на сахарорафинадный завод, они выгружают свеклу, а также оставшиеся землю и камни на конвейерную ленту, которая доставляет их на мойку.
Сначала они направляются во вращающийся барабан. Под водными струями корнеплоды трутся друг об дружку и земля отваливается. Водный поток выносит плавающую свеклу из барабана. Камни опускаются на дно и собираются в стоящие по краям сепараторные ведра. Винтовой конвейер переносит свеклу на транспортер, который доставляет ее на завод, где из нее будет сделан сахар.
На заводе режущие машины разрезают поступающую свеклу на стружку или маленькие полоски. Конвейер доставляет эту стружку к большому баку с горячей водой, где она отмокает в течение нескольких минут. Здесь клеточные мембраны свеклы начинают раскрываться, тем самым подготавливая следующий процесс - вытягивание сахарозы. Свекловичная стружка подается на дно 20-метровой башни экстрактора. Вращающийся внутри этой башни вал медленно поднимает стружку вверх, а поток горячей воды стекает вниз. В результате, происходит вытягивание сахарозы и образование сахарной воды, называемой сырым соком.
Следующий шаг - очистка этого сырого сока. В гигантской сушильной печи сжигается известняк с углем и образуется сложное химическое соединение - гидроокись кальция, также называемой известковым молоком, или гашеной известью. Оно несколько раз добавляется к сырому соку, а стружка, из которой уже вытянули сахарозу, спрессовывается и продается на корм скоту.
К известковому молоку добавляется двуокись углерода и соковая смесь. Это абсорбирует одну треть примесей, которые потом отфильтровываются.
Не подвергнутый обработке сок стал золотистым сахарным раствором и теперь называется очищенным соком. Потом этот очищенный сок подвергается 6-этапному процессу выпаривания, в результате которого он становится густым сиропом.
Отсюда сироп поступает в 4-фазную систему кристаллизации. В ходе первой фазы сироп подогревается, и к нему добавляются затравочные кристаллы. Это - полученные раздельно, с использованием комплексного процесса охлаждения и выпаривания, крохотные кристаллы сахара. По мере того, как вода в соке выпаривается, около половины сахарозы кристаллизуется вокруг этих затравочных кристаллов. Затем центробежный сепаратор отделяет называемые рафинированным сахаром кристаллы от оставшегося сиропа.
Сироп проходит этот процесс еще три раза, и с каждым разом производится сахар все более низкого сорта. На заводе два самых низших сорта растворяются и вновь кристаллизуются.
Два самых высших сорта сахара идут в сушильни. По дороге туда они проходят через механическое сито, которое отделяет крупные кристаллы. Они также растворяются и подвергаются процессу кристаллизации. В конце получаются два сорта свекловичного сахара, которые остаются в силосе до момента расфасовки, чтобы поступить в продажу как рафинированный и белый сахар. Спасибо, не надо. Лично я и так сладкий.
Является весьма прибыльным бизнесом. Сырьё для сахарного производства может быть из сахарного тростника, пальмового сока, крахмалистого риса, проса или свеклы. А как делают сахар из свеклы?
Изготовление сахара-песка является технологическим процессом, состоящим из нескольких ступеней:
- сбор и транспортировка свеклы на производство;
- очищение сырья от грязи и металлических предметов;
- изготовление стружки из свеклы;
- получение и очистка диффузионного сока;
- выпаривание сока до состояния сиропа;
- переработка сиропа в кристаллическую массу – утфель І;
- получение кристаллического сахара и патоки из утфеля І;
- выпаривание патоки в утфель ІІ, его разделение на мелассу и жёлтый сахар;
- очистка жёлтого сахара;
- фасовка сахарного песка.
Оборудование для сахарного производства
Производство сахара из сахарной свеклы включает в себя различные операции, напоминающие технологический процесс на обогатительной фабрике.
Оборудование для сахарной промышленности на подготовительном этапе включает в себя:
- свеклоподъёмники;
- гидротранспортёр;
- ловушки для ботвы, песка и камней;
- водоотделители;
- моечные машины для корнеплодов.
Оборудование для производства сахара основных технологических операций многочисленно:
- магнитные сепараторы для улавливания случайно попавших металлических предметов;
- конвейера с весами;
- бункера с системами желобов;
- свеклорезки центробежные, дисковые или барабанные;
- шнековый диффузионный аппарат;
- пресс;
- сушилки для жома;
- дефекатор с мешалкой;
- механический фильтр с подогревом;
- сатуратор;
- сульфитатор;
- вакуум-фильтр;
- центрифуга;
- выпаривающий аппарат с концентратором.
Для финишных операций сахарного производства нужны такие аппараты:
- вибрационный конвейер;
- сито с вибратором;
- сушилка с охладителем.
Подготовительный этап производства
Собранная свекла направляется на кагатные поля – промежуточные площадки для хранения свеклы, откуда она гидротранспортом направляется на перерабатывающий завод. Оборудование стоит под уклоном до самого завода, с установленными на нём ловушками для крупного мусора, в том числе ботвы, песка и камней. А также устанавливаются магнитные отделители, чтобы металлические предметы не попали в технологический процесс.
На заводе происходит финишная мойка сырья с последующей обработкой раствором хлорной извести – 150 гр. на 1 т свеклы. Вода используется холодная (до 18°С), чтобы не допустить потери сахарозы из плодов. Корнеплоды ленточным конвейером, на которых они обдуваются воздухом для удаления влаги, взвешивают и направляют в сборные бункера.
Сахарный комбинат
Из бункеров свекла системой желобов направляется на свеклорезки для получения стружки длиной 5–6 мм и толщиной около 1 мм. Тоньше 0,5 мм и короче 5 мм является браком, которого в стружке должно быть не более 3%.
Стружку из свеклы после взвешивания направляют в шнековую диффузионную установку для обессахаривания горячей водой. В результате получается жом и диффузионный сок, содержащий около 15% сахара, 2% «несахаров» и до 3 гр./л мезги. Сок фильтруют от мезги и с помощью извести очищают от осадка (солей кислот, белков и пектина). Этот процесс проходит в два этапа – преддефекация (длится до 5 мин.) и дефекация (10 мин.).
Чтобы дефекованный сок очистить от извести, он направляется на первую сатурацию. В сатураторе его обрабатывают углекислым газом. Известь переходит в углекислый кальций и осаждается вместе с несахарами. Сатурированный сок освобождают от осадка с помощью механических фильтров. Так как цвет диффузионного сока всё ещё тёмный, то его направляют на сульфитацию – обработку сернистым газом.
Осветлённый диффузионный сок выпаривается до состояния сиропа с влажностью 35%. Свекловичный сироп снова подвергают сульфитации до уровня рН 8,2 и содержанием сухого более 90%, фильтруют и направляют на вакуум-фильтры.
Из свекловичного сиропа получают утфель первой кристаллизации. Утфель І после мешалки подвергается центрифугированию с разделением на кристаллический сахар и так называемую зелёную патоку. Сахар промывают и подвергают обработке паром, получая сахарный песок с чистотой 99,75%.
Патоку возвращают на фильтрацию при высокой температуре с получением из утфеля второй кристаллизации жёлтого сахара и мелассы. Жёлтый сахар можно использовать в пищевой промышленности или обработать паром для получения белого сахарного песка.
При пропаривании образуется белая патока или второй оттек, который возвращают в технологическую цепочку в момент уваривания утфеля первой кристаллизации. Сахарный песок обдают разогретым воздухом для просушки до влажности 0,14%, фасуют и отправляют на склад. Мелассу используют как кормовую патоку.
Безотходное производство
Технология производства сахара из сахарной свеклы позволяет использовать продукты операций с низким содержанием сахаридов. Меласса является хорошей кормовой добавкой, из неё может быть сделано множество продуктов:
- спирт;
- лимонная кислота;
- дрожжи.
Жом от свекловичной стружки также широко используется для животных в качестве корма. Содержание сухих веществ в нём до 6%.
Чтобы улучшить возможность транспортировки и повысить кормовую ценность, жом подсушивают до 80% влажности. Если планируют его долго хранить, то сушат с помощью топочных газов до содержания воды 10%.
Изготовление рафинада
Для изготовления сахара-рафинада используют сахарный песок с содержанием сухих веществ от 99,85%, примесями несахаров не более 0,25% и цветностью 1,8. Из сахарного песка в автоклаве изготавливают сироп с содержанием сахара 73%. Сироп проходит фильтрацию и очистку от красителей с повторением этапов.
Для адсорбции применяют активированный уголь АГС-4 или порошковый уголь. Потом сладкий раствор направляют на сгущение в вакуумных установках, кристаллизуют в центрифугах.
Полученные кристаллы обрабатывают клерсом и ультрамарином и отправляют на карусельные прессы. В результате получаются брикеты, которые подвергаются сушке и разрезают на части.
Видео: Производство сахара из сахарной свёклы