Из сахарной свеклы

Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов. Сахар – относится к важнейшим компонентам пищевого рациона – углеводам. Последние подразделяются на моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза), дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза), на перевариваемые полисахариды (крахмал, глюкоген) и неперевариваемые полисахариды (пищевые волокна). Моносахариды и дисахариды имеют сладкий вкус и поэтому их называют сахарами. Дисахариды и неперевариваемые полисахариды расщепляются в организме человека с образованием глюкозы и фруктозы. Сахароза легко и полностью усваивается в организме человека, способствует быстрому восстановлению затраченной энергии.

При переработки сахарной свеклы для пищевых целей вырабатывают белый сахар-песок, содержащий не менее 99,75 % сахарозы (в пересчете на сухое вещество) и имеющий цветность не более 0,8 условных единиц. Для промышленной переработки также производят белый с желтым оттенком сахар-песок, содержащий не менее 99,55 % сахарозы (в перерасчете на сухое вещество) и имеющий цветность не более 1,5 условных единиц. Сахар-песок вырабатывается с размерами кристаллов от 0,2 до 2,5 мм.

Качество сахара-песка должно соответствовать требованиям стандарта по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям.

Сахар-песок имеет особую ценность благодаря быстроте и легкости его усвояемости и тем самым служит незаменимым источником калорий для людей умственного и физического труда.

Исходным сырьем в отечественной сахарной промышленности является сахарная свекла, корнеплод которой выкапывают и отгружают на переработку. Заготовляемая свекла должна соответствовать требованиям стандарта по показателям физического состояния и нормированного содержания корнеплодов с определенными дефектами (подвяленные, цветущие, поврежденные и др.). Технологические качества сахарной свеклы также зависят от технической спелости свеклы во время уборки, общей загрязненности и важнейших химических показателей – содержания сахарозы и чистоты свекловичного сока.

Следует отметить, что у заготовителей свеклы в процессе хранения происходит ухудшение большинства показателей качества, что в свою очередь снижает эффективность протекания технологических процессов, повышает потери сахарозы, снижает выход и качество готовой продукции. Поэтому оптимальный производственный период переработки сахарной свеклы равен 100 суткам.

Основными полуфабрикатами свеклосахарного производства являются свекловичная стружка, диффузионный сок, сироп, утфель и промытый сахар-песок. Свекловичная стружка – срезы свеклы определенных размеров и формы, полученные путем изрезания корнеплодов в свеклорезках. Диффузионный сок – водный раствор сахарозы и несахаров, извлеченный из свекловичной стружки диффузионным методом. Сироп – насыщенный сахарный раствор, полученный из очищенного сока выпариванием из него воды в выпарной установке. Утфель – масса, состоящая из кристаллов сахарозы и межкристального раствора, образующаяся при уваривании сиропа и оттеков в вакуум-аппаратах. Промышленный сахар-песок – промытые горячей водой кристаллы сахарозы, отделенные от межкристального раствора (оттеков) при центрифугировании утфеля.

В результате переработки сахарной свеклы наряду с основной продукцией (сахар-песок) получают большое количество побочной продукции. При среднем выходе сахара 10…12 % свекловичное производство дает в процентах к массе переработанной свеклы: 80…83 сырого свекловичного жома, 5,0…5,5 мелассы, 10…13 фильтрационного осадка, которые являются ценными вторичными ресурсами.

Свекловичный жом представляет собой обессахаренную свекловичную стружку, оставшаяся после извлечения из нее сахарозы диффузионным методом. Он содержит 0,3 % сахарозы. Жом имеет большую кормовую ценность, однако для увеличения срока хранения требуется его обработка: высушивание или силосование. Эффективность использования жома можно повысить за счет получения из него пектина, пищевых волокон, метана, одноклеточного протеина.

Меласса представляет собой межкристальный раствор, получаемый при центрифугирования утфеля последней кристаллизации. Меласса содержит: минеральные органические вещества, в том числе углеводы; ценные аминокислоты и амиды; катионы щелочных и щелочноземельных металлов; анионы угольной, серной и фосфорной кислот. Около 50 % вырабатываемой мелассы направляется на кормовые цели.

Кроме того, меласса является ценным сырьем для производства этилового спирта, дрожжей, пищевых кислот, растворителей и др.

Фильтрационный осадок содержит углекислый газ, азотистые соединения, безазотистые соединения и минеральные вещества, ряд элементов и других соединений, полезных для питания растений и животных. Однако этот ценный отход свеклосахарного производства до настоящего времени не находит полезного практического применения, он наносит ущерб экологии природной среды при накапливании в отвалах.

Особенности производства и потребления готовой продукции. Сахарные заводы размещаются в местах выращивания сахарной свеклы. Современный свеклосахарный завод – это крупное промышленное предприятие, которое в зависимости от проектной мощности может перерабатывать от 1,5 до 6 тысяч тонн сахарной свеклы в сутки.

После распада СССР на территории России осталось 95 свеклосахарных заводов. В новых экономических условиях эти предприятия существенно сократили выработку сахара, так как объем перерабатываемой свеклы уменьшился в 2 раза. При этом возросли объемы переработки импортного тростникового сахара-сырца.

В настоящее время резко сократились площади посева и объем заготовки сахарной свеклы. Основные производственные фонды сахарных заводов имеют значительный износ.

Восстановление и дальнейшее развитие отечественного свеклосахарного комплекса зависит от решения проблем по созданию производства, конкурентоспособного на мировом рынке. При этом придется учитывать, что около 80 % конструкторско-исследовательской и машиностроительной базы осталось на Украине.

Особенности производства сахара-песка из сахарной свеклы обусловлены тем, что готовая продукция практически чистая сахароза. Такой химический состав продукции достигается тем, что почти на всех стадиях технологического процесса выполняются операции очистки исходного сырья и полуфабрикатов от загрязнений и посторонних примесей. Большинство операций связано с обеспечением чистоты наружной поверхности корнеплодов свеклы, диффузионного сока, а также кристаллов белого сахара.

Наружную поверхность корнеплодов сахарной свеклы очищают от легких (плавающих) и тяжелых (камни, песок и др.) примесей. Значительная часть примесей отделяется при транспортировании свеклы на переработку в потоке свекловодяной смеси. Загрязнения, прочно связанные с поверхностью корнеплодов, отмывают при помощи механических рабочих органов в моечных машинах.

Вода является наиболее материалоемким отходом производства. Количество воды при прямоточной схеме ее использования (без повторного и оборотного) составляет около 1800 % к массе перерабатываемой свеклы. Промышленные сточные воды требуют специальной очистки, чтобы исключить отрицательное воздействие на окружающую среду.

В связи с полной механизацией уборочных и погрузочно-разгрузочных работ значительно увеличились загрязнения свеклы землей и зеленой массой. Свекла с повышенной загрязненностью значительно увеличивает объем транспортных перевозок, расход транспортерно-моечной воды и нагрузку на очистные сооружения, снижает производительность при переработке свеклы, что в конечном счете приводит к дополнительным затратам и снижению конкурентоспособности производства.

Следует отметить, что при всех дополнительных усилиях не удается получить свеклу с необходимой для прогрессивной технологии чистотой наружной поверхности, что приводит к износу оборудования. В частности, в СССР были прекращены серийный выпуск и практическое применение дисковых свеклорезок. Среди известных типов свеклорезок именно дисковые потребляют меньше энергии и производят свекловичную стружку хорошего качества. Для надежной работы дисковых свеклорезок требуется более высокий уровень чистоты свеклы, но это не препятствует их широкому применению на передовых зарубежных сахарных заводах.

Диффузионный сок содержит примерно 16…19 % сухих веществ из них 14…17 % сахарозы и около 2 % несахаров. Все сахара в большей или меньшей степени затрудняют получение кристаллической сахарозы и увеличивают ее потери с мелассой. Одна часть несахаров при кристаллизации способна удерживать в растворе 1,2…1,5 части сахарозы. Поэтому одной из важнейших задач технологии сахарного производства является максимальное удаление несахаров из сахарных растворов.

В состав несахаров входят многочисленные вещества: органические кислоты, белки, пектины, жиры, редуцирующие вещества (продукты разложения сахарозы в водных растворах на глюкозу и фруктозу под действием ионов водорода или ферментов), красящие вещества и др. Несахара обладают широким спектром физико-химических свойств, что обусловливает различную природу реакций, приводящих к удалению их из диффузионного сока.

Последовательность основных этапов физико-химической очистки диффузионного сока следующая: предварительная дефекация, основная дефекация, I сатурация, II сатурация, отделение осадка, сульфитация.

Дефекация – процесс обработки диффузионного сока известью (известковым мелом). Целью предварительной дефекации являются коагуляция и осаждение под действием дегидратирующих свойств ионов, белков, пектиновых и других веществ коллоидной дисперсности, а также образование хорошей структуры осадка. Кроме коагуляции и осаждения белково-пектинового комплекса, на предварительной дефекации происходит реакция нейтрализации кислот и осаждения солей кальция. Главной задачей основной дефекации является разложение амидов кислот, солей аммония, редуцирующих веществ, омыление жиров, а также создание избытка извести, необходимой для получения достаточного количества осадка СаСО₃ на I сатурации.

Сатурация – процесс обработки дефекованного сока сатурационным газом, содержащим диоксид углерода (СО₂). В результате чего образуются кристаллы карбоната кальция, на поверхности которых в свою очередь адсорбируются частицы несахаров. После I сатурации осадок карбоната кальция с адсорбированными несахарами и коагулятом отделяют отстаиванием или фильтрованием и выводят в отходы. Затем в сок добавляют известь и проводят II дефекацию. На II сатурации в результате химических реакций на поверхности образующегося осадка СaCO₃ осаждаются соли кальция и другие несахара. После этого снова от сока отделяется сатурационный осадок.

Сульфитация – процесс обработки сока или сиропа сернистым газом или сернистой кислотой. Сульфитация проводится с целью снижения вязкости сахаросодержащих растворов и понижения их окрашенности. Сульфитированный сироп фильтруют для отделения осадка.

Количество несахаров в исходном сырье существенно влияет на эффективность процесса очистки сока: чем их больше, тем труднее добиться требуемой чистоты, т.е. массовой доли сахарозы в пересчете на сухие вещества. Соотношение между количествами сахарозы и несахаров в свекле зависит от ее технологических свойств. В частности, цветущие корнеплоды имеют пониженное (на 2…3 %) содержание сахарозы и повышенное количество редуцирующих веществ. Чистота свекловичного сока в подвяленных корнеплодах ниже на 4…12 %, чем у нормальной свеклы. Из корнеплодов с сильными механическими повреждениями при гидроподаче на переработку вымывается в транспортерно-моечную воду до 0,16…0,30 % сахарозы. При наличии зеленой массы на корнеплодах снижается чистота диффузионного сока на 1,7…2,6 %. Естественно, что при хранении перечисленных дефектных корнеплодов ухудшение показателей их качества происходит более интенсивно, чем у нормальной свеклы. Таким образом, заготовка и переработка свеклы ухудшенного качества приводит к потерям сахара и, в конечном счете, снижает конкурентоспособность свеклосахарного производства.

Сахароза хорошо растворяется в воде, при повышении температуры ее растворимость возрастает. В растворах сахароза является сильным дегидратором. Она легко образует пересыщенные растворы, кристаллизация в которых начинается только при наличии центров кристаллизации. Скорость этого процесса зависит от температуры, вязкости раствора и коэффициента пересыщения.

Кристаллизация позволяет из многокомпонентной смеси веществ, которой является сироп, получить практически чистую сахарозу.

Технологическая схема предусматривает столько ступеней кристаллизации, чтобы суммарный эффект кристаллизации (разность чистоты исходного сиропа с клеровкой и мелассы) составлял 30…33 %. Обычно заводы работают по схемам с двумя или тремя кристаллизациями, при этом товарный продукт получают только на первой степени. Двухкристаллизационная схема проще и экономнее трехкристаллизационной, но при ее эксплуатации не всегда достигается достаточно полное обессахаривание мелассы и получение сахара-песка высокого качества.

Товарный сахар-песок высушивается до нормативной влажности 0,04 % при бестарном хранении и 0,14 % при упаковывании в мешки и пакеты.

Хранение сахара на свеклосахарных заводах усложняется тем, что вся продукция вырабатывается в течение нескольких месяцев, после чего ее приходится хранить продолжительное время. Для эффективного использования емкости сахарного склада мешки с сахаром укладывают в штабеля. Для штабелирования мешков применяются различные передвижные подъемники. Обычно под мешки подкладывают деревянные решетки, поддерживающие их на высоте около 100 мм от пола и обеспечивающие хорошую вентиляцию воздуха под ними. Для правильного хранения сахара в складе нужно обеспечить соответствующий температурный и влажностный режим.

Силоса бестарного хранения сахара должны иметь конструкцию, исключающую возможность образования влаги на их внутренних поверхностях. Такой склад должен быть оборудован системой кондиционирования, а также ас­пирации, обеспечивающей очистку отсасываемого воздуха до взрывобезопасной концентрации сахарной пыли.

Для доставки потребителям неупакованного сахара используют вагоны специальной конструкции (хоппера).

Стадии технологического процесса. Производство сахара-песка из сахарной свеклы можно разделить на следующие стадии и основные операции:

– транспортирование и предварительная очистка свеклы;

– мойка свеклы;

– изрезывание свеклы в свекловичную стружку;

– извлечение сока из свекловичной стружки;

– физико-химическая очистка диффузионного сока;

– выпаривание сока и очистка сиропа;

– уваривание утфеля, кристаллизация сахарозы и отделение утфеля (центрифугирование);

– сушка, охлаждение, сортирование и упаковка сахара-песка.

Характеристика комплексов оборудования. Линия начинается с комплекса оборудования для транспортирования и очистки наружной поверхности свеклы, в состав которого входят системы гидротранспортеров, свеклонасос, ботвосоломоловушки, камнеловушки, водоотделитель, свекломойка и магнитный сепаратор, а также оборудование для отбора хвостиков свеклы.

Следующий комплекс оборудования предназначен для получения и обработки свекловичной стружки, включающий весы, свеклорезку, диффузионный аппарат, мезголовушки и оборудование для отжима влаги от свекловичного жома.

В третий комплекс оборудования для физико-химической обработки диффузионного сока и отделения осадков входят аппараты для дефекации и сатурации сока, подогреватели, дозаторы известкового молока, отстойники, сульфитаторы и фильтры.

Четвертый комплекс оборудования предназначен для выпаривания диффузионного сока и очистки сиропа, содержащий в своем составе четырехкорпусную выпарную установку с концентратором, сульфитатор сиропа и фильтр сиропа.

Ведущим является комплекс оборудования для уваривания сиропа, кристаллизации сахара, отделения утфеля и промывки кристаллов сахара. Основным оборудованием этого комплекса является вакуум-аппараты утфеля, утфелемешалки, утфелераспределители, центрифуги, аффинационная мешалка, сборники оттёков утфелей и мелассы, а также вибротранспортер для промытого сахара-песка.

Завершающий комплекс оборудования для получения товарного сахара-песка включает элеватор, сушильно-охладительную установку, сортировочную установку для сахара, приемные бункеры сахара-песка, а также циклоны сухой и влажной очистки воздуха от сахарной пыли и мешалку для растворения сахарной пыли и комков сахара-песка.

Машинно-аппаратурная схема линии производства сахара-песка из кондиционной сахарной свеклы показана на рис. 2.8.

Устройство и принцип действия линии. Свекла из склада краткосрочного хранения (бурачной) 1 в виде свекловодяной смеси в соотношении 1 : 6…1 : 7 подается в главный гидротранспортер, состоящий из нижнего и верхнего участков. Нижний гидротранспортер 2 заглублен в земле с уклоном в сторону свеклоподъемной станции. На входе в главный гидротранспортер для предотвращения заторов уста­новлены наклонная и горизонтальная решетки 3. В конце гидротранспортера установлен регулятор потока – пульсирующий шибер 4.

Из нижнего участка гидротранспортера свекловодяная смесь перекачива­ется свеклонасосом 5 в верхний гидротранспортер 6, размещенный на высоте более 20 м. Дальнейшее перемещение ее для выполнении различных технологических операций происходит за счет силы тяжести. При движению по металлическому гидравлическому транспортеру корнеплоды подвергаются очистке попеременно в ботвосоломоловушках и камнеловушках. Лег­кие примеси улавливаются в ботвосоломоловушках 7 и 9, а тяжелые в камнело­вушках 8 и 10.

Далее свекловодяная смесь проходит через дисковый водоотделитель 11, где корнеплоды освобождаются от транспортерно-моечной воды, обломков свеклы, песка и мелких свободных примесей и подаются в свекломойку 12 для отмывания от земли и других прилипших примесей. Количество примесей составляет при ручной уборке 1…3 % к массе свеклы, а при механизированной уборке комбайнами 8…10 % и более.

Количество воды, подаваемой на мойку свеклы, зависит от степени ее загряз­ненности, конструкции машины и в среднем составляет 60... 100 % к массе свеклы. Из мойки корнеплоды поступают на свеклоополаскиватель 13, где производится окончательный смыв грязи с поверхности свеклы и очистка ее от посторонних примесей. Из свеклоополаскивателя кор­неплоды поступают на второй водоотделитель 14, где от них отделяют моеч­ную воду и ополаскивают хлорированной водой, подаваемой через форсунки, и направляют на элеватор 15.

В сточные воды гидравлического конвейера и моечной машины попадают отломившиеся хвостики светлы, небольшие кусочки и мелкие корнеплоды (всего 1...3 % к массе свеклы), поэтому транспортерно-моечная вода с обломками свеклы из водоотделителей подается в ротационный хвостикоулавливатель 16. Отде­ленные в улавливателе обломки свеклы, солома и ботва поступают в классифи­катор хвостиков 17. Здесь обломки свеклы отделяются от соломы и ботвы и на­правляются на свеклоополаскиватель 18, а из него подаются насосом на элева­тор и перерабатываются вместе со свеклой. Растительные примеси сбрасыва­ются на конвейер 19.

Отмытая свекла поднимается элеватором 15 на контрольный конвейер 20 с электромагнитным сепаратором 21 для улавливания ферромагнитных при­месей и поступает на автоматические весы 22, расположенные над свеклорезками. Взвешенная на автоматических весах свекла выгружается в бункер-накопитель 23.

Свекла из бункера-накопителя подается в свеклорезку 24 для получения свекловичной стружки. Для хорошего экстрагирования свекловичного сока из стружки она должна быть гладкой, упругой и без мезги. Хорошая свекловичная стружка представляет собой длинные и тонкие полоски свеклы желобчатого, прямоугольного или ромбовидного сечения толщиной 0,5…1 мм.

Свекловичная стружка конвейером 25, на котором установлены автоматические ленточные весы 26, направляется в непрерывно-действующий диффузионный аппарат 27. В качестве питательной воды используются сульфитированные аммиачные конденсаты или барометрическая вода из сборника 29, а также очищенная жомопрессовая вода из сборника 28.

В корнеплодах сахарной свеклы содержится 20...25 % сухих веществ, из них содержание сахарозы колеблется от 14 % до 18 %.

Сахароза, растворенная в клеточном соке, может быть извлечена из клеток только после денатурации (свертывания) протоплазмы с ее полупроницаемой оболочкой. Поэтому для нормального протекания диффузионного процесса свекловичную стружку предварительно нагревают до температуры 70…80 °С.

Сахар извлекается из клеток ткани корнеплода противоточной диффузией, при которой стружка поступает в головную часть аппарата 17 и движется к хвостовой части, отдавая сахар путем диффузии в движущуюся на­встречу экстрагенту высолаживающую горячую воду. Из конца хвостовой части аппарата выводится стружка с малой концентрацией сахара, а экстрагент, обогащенный саха­ром, выводится как диффузионный сок. Из 100 кг свеклы получают приблизительно 120 кг диффузионного сока. В сок попадает 1,5…3 г/л мезги, которую отделяют в мезголовушке 32, затем подают в сборник 33.

Выгружаемый из диффузионного аппарата жом поступает в шнек-водоотделитель 30 и подается в отжимной пресс 31, затем – на сушку и бункерирование. В среднем количество жома, удаляемого из аппарата 27, составляет 80 % к массе свеклы.

Диффузионный сок подается из сборника 33 на физико-химическую очистку, которая состоит из ряда последовательных стадий. Предварительная дефекация осуществляется в аппарате 34, куда кроме сока подается известковое молоко и суспензия сока II сатурации для формирования осадка несахаров. Из преддефекатора сок поступает на первую ступень основной дефе­кации в аппарат 35, где смешивается с известковым молоком для проведения реакции разложения несахаров. Известковое молоко в количестве, соответст­вующем расходу поступающего сока, подается из мешалки известкового моло­ка 36 дозаторами 37.

После первой ступени основной дефекации сок поступает в сборник 38 и насосом подается в подогреватель 39, где нагревается до 85…90 °С и направляется в дефекатор 40 на вторую (горячую) ступень основной дефекации. В переливную коробку дефекатора добавляется известковое молоко для повышения фильтрационных свойств осадка сока I сатурации. Из дефека­тора 40 сок поступает в циркуляционный сборник 41, где смешивается с 5…7-кратным количеством рециркуляционного сока I сатурации, в аппарате 42 подвергается I сатурации и самотеком поступает в сборник сока I сатурации 43. Далее, пройдя подогреватель 44, сок перекачивается насосом в напорный сборник 45, расположенный над листовыми фильтрами 46.

Сгущенная суспензия из фильтров 46 через мешалку 48 и напорный сбор­ник 49 подается в вакуум-фильтры 50. Фильтрат отводится из вакуум-фильтров через вакуум-сборник 51 в сборник фильтрованного сока I сатурации 47. Обра­зующийся фильтрационный осадок поступает в мешалку 52, а из нее направляется на поля фильтрации.

Фильтрованный сок I сатурации, нагретый в подогревателе 53 до темпе­ратуры 92…95 °C, подается насосом в дефекатор 54 на дефекацию перед II сату­рацией. Во всасывающий трубопровод насоса вводится известковое молоко. Из дефекатора сок самотеком поступает в аппарат 55 на II сатурацию, обрабатыва­ется там диоксидом углерода и направляется в сборник 56, откуда насосом пе­рекачивается в напорный сборник 57, расположенный над листовыми фильтратами 58.

Рис. 2.8. Машинно-аппаратурная схема линии производства сахара-песка из сахарной свеклы

Сгущенная суспензия из фильтров 58 подается в мешалку 59, откуда перекачивается на преддефекацию. Фильтрат из листовых фильтров поступает в сборник 60. После фильтров сок II сатурации сульфитируется диоксидом серы в сульфитаторе 61 и собирается в сборнике 62, откуда насосом подается для кон­трольной фильтрации на фильтр 63. Фильтрованный сок II сатурации собирается в сборнике 64.

Сгущение сока ведут в два этапа: сначала его сгущают на выпарной установке до содержания сухих веществ 65 % (при этом сахароза еще не кристаллизуется), а затем после дополнительной очистки вязкий сироп на вакуум-аппарате сгущают до содержания сухих веществ 92,5...93,5 % и получают утфель.

На первом этапе сок направляется насосом через три группы подогревателей 65 в корпус 66 выпарной установки. Она предназначена для последовательного сгущения сока второй сатурации до концентрации густого сиропа; при этом содержание сухих ве­ществ в продукте увеличивается с 14... 16 % в первом корпусе до 65...70 % (сгущенный сироп) в последнем. Свежий пар поступает только в первый корпус, а последующие корпуса обогреваются соковым паром предыдущего корпуса.

Из I корпуса сок проходит последовательно II корпус 68, III корпус 69, IV корпус 70 и концентратор 71, сгущаясь до определенной плотности. Выпарен­ная из сока часть воды в I корпусе образует вторичный пар, который использу­ется для обогрева последующего корпуса и т.д. Образующийся в выпарных ап­паратах конденсат отводится через конденсатные колонки 67 в сборники кон­денсата.

Из выпарной установки полученный сироп поступает в сборник 72, отку­да насосом подается в сульфитатор 73. В сульфитатор также подается клеровка (раствор сахара II кристаллизации и сахара-аффинада). Сульфитированный си­роп с клеровкой направляется в сборник 74. Затем смесь подогревается в по­догревателях 75 и направляется в напорный сборник 76, откуда подается для фильтрации в фильтр 77 и поступает в сборник 78. Фильтрованная смесь насосом направляется в сборник 79 перед вакуум-аппаратами.

Из сборника 79 смесь поступает в вакуум-аппарат 80 и уваривается до со­держания сухих веществ 92,5 %. Таким образом, сироп уваривается до пересыщения, после введения сахарной пудры сахароза выделяется в виде кристаллов и образуется утфель I кристаллизации. Он содержит около 7,5 % воды и 55 % выкристаллизовавшегося сахара. Утфель I кристаллизации (утфель I) спускают в приемную утфелемешалку 81. Из нее утфель поступает через утфелераспределитель 82 в центрифуги 83, где под действием центробежной силы кристаллы сахара отделяются от межкристального раствора. Этот раствор называется первым оттёком. Чистота первого оттека 75... 85 %, что значительно ниже чистоты утфеля.

Чтобы получить из центрифуги белый сахар, его кристаллы промывают неболь­шим количеством горячей воды – пробеливают. При пробеливании часть сахара растворяется, поэтому из центрифуги отходит оттёк более высокой чистоты – второй оттёк. Первый оттёк направляют в сборник 84, второй – в сборник 85.

Из центрифуги 83 промытый сахар-песок влажностью 0,8…1 % выгружают на вибротранспортер 86, элеватором 87 поднимают в сушильно-охладительную установку 88,и высушивают горячим воздухом температурой 105…110 °С до влажности 0,14 %.

Готовый сахар-песок содержит комки и ферромагнитные примеси. Последние удаляют с помощью электромагнитного сепаратора, подвешенного над ленточным конвейером 89. В сортировочной установке 90 отделяют комки, а сахар-песок по размеру кристаллов разделяют на фракции и подают в бункера 91, расположенные в упаковочном помещении.

Воздух, отсасываемый вентилятором из сушильно-охладительной уста­новки, очищается от сахарной пыли в циклоне сухой очистки 92 и в циклоне влажной очистки 93. Уловленная сахарная пудра и комки сахара-песка растворяются соком II сатурации в мешалке 94, и далее раствор поступает в клеровочную мешалку 104.

Первый и второй оттёки, полученные при центрифугировании утфеля I, перекачивают соответственно в сборники перед вакуум-аппаратами 95 и 96. Утфель II кристаллизации (утфель II) уваривают из второго и первого оттёков утфеля I в вакуум-аппаратах 97 до содержания сухих веществ 93 %, в том числе около 50 % кристаллического сахара. Утфель II спускают в приемную утфелемешалку 98 и опрыскивают горячей водой. Через утфелераспределитель 99 утфель направляют в центрифуги 100, где он центрифугируется с отбором двух оттёков, которые направляют в сборники 101 и 102. Из центри­фуг сахар II кристаллизации шнеком 103 подается в клеровочную мешалку 104, где он растворяется (клеруется) в фильтрованном соке II сатурации. Затем кле­ровку направляют на сульфитацию совместно с сиропом.

Для уваривания утфеля III кристаллизации (утфель) в вакуум-аппаратах 108 последовательно забирают второй и первый оттёки утфеля II кристаллизации из сборников 105 и 106 и аффинационный оттёк из сборника 107. Содержание сухих веществ в утфеле III доводят до 93,5…94 %. Через прием­ную утфелемешалку 109 его спускают в кристаллизационную установку 110, где проводят дополнительную кристаллизацию сахара при искусственном охлаждении утфеля. В последней утфелемешалке кристаллизационной установки утфель для снятия избыточного пересыщения межкристального раствора нагре­вают на 5…10 °С и через утфелераспределитель 111 подают в центрифуги 112, где его центрифугируют без промывания сахара водой с отбором одного оттёка мелассы в сборник 113. Мелассу из сборника направляют через напорный сборник 114 на весы 115, взвешивают и перекачивают в емкости на хранение.

Сахар III кристаллизации смешивают в аффинаторе 116 с первым оттёком утфеля I кристаллизации, получая аффинационный утфель с содержанием су­хих веществ 89…90 %. Аффинационный утфель центрифугируют на центрифугах 117 отдельно от утфеля II кристаллизации. Сахар-аффинад промывают горячей водой, отбирая два оттёка вместе, и направляют их в сборник 118, откуда пере­качивают в сборник 107 для уваривания утфеля III кристаллизации. Сахар-аффинад подают шнеком 103 в клеровочную мешалку 104 и растворяют фильт­рованным соком II сатурации вместе с сахаром II кристаллизации.

Если ты что-нибудь делаешь, делай это хорошо. Если же ты не можешь или не хочешь делать хорошо, лучше совсем не делай. Толстой Лев Николаевич (1828–1910) русский писатель

2.9. Технологическая линия производства
томатного сока

Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов.Томатный сок получают из зрелых томатов в виде однородной массы, содержащей мякоть, и консервируют его натуральным с добавлением 0,6…1,0 % поваренной соли. Томатные соки имеют низкую кислотность и рН 5,5…6,5, что создает благоприятные условия для развития микроорганизмов, в том числе спорообразующих. По этой причине соки стерилизуют при температуре 120 °С в течение 20…30 мин. Для смягчения режимов стерилизации соки подкисляют до рН 3,7…4,0 органическими пищевыми кислотами или смешивают с соками из более кислых плодов и овощей. Томатный сок выпускают натуральным или концентрированным.

Консервированный томатный сок должен обладать приятным натуральным вкусом и запахом, иметь красивый красный или оранжево-красный цвет. Содержание сухих веществ в соке должно быть не менее 4,5 % по рефрактометру. Для предупреждения разрушения витаминов в томатном соке содержание солей тяжелых металлов не должно превышать 5 мг меди и 100 мг олова в 1 л сока (содержание свинца не допускается).

По внешнему виду томатный сок должен иметь однородный с наличием взвешенных тонко измельченных частиц мякоти. Вкус сока зависит от соотношения сахаров и кислот. Общее количество сахаров (глюкозы и фруктозы) составляет 2,1…3,7 %. В соке содержится 1,4…4,4 мг/100 г ликопина и 0,06…0,32 мг/100 г каротина. Оптимальная консистенция обеспечивается при содержании в соке 6…7 % мякоти. Содержание витамина С в соке составляет 10,2…23,0 мг/100 г, причем в процессе хранения потери витамина могут достигать 50 %. В состав минеральных веществ входят калий, кальций, натрий, магний, железо и др. В ароматических веществах томатов определено 36 компонентов: ацетальдегид, этанол, пропанол и др., в том числе ненасыщенные соединения, измененные содержания которых отрицательно влияют на вкус сока.

Особенности производства и потребления готовой продукции. Для производства томатного сока используют томаты вполне здоровые, интенсивно окрашенные (желательно ручного сбора). Отсортированные томаты измельчают, семена отделяют и промывают, сушат и используют как посевной материал.

Дробленые томаты протирают через сита с целью удаления грубых включений: плодоножек, зеленых частей плодов и возможных примесей. Протертую массу нагревают с целью инактивирования окислительных и пектолитических ферментов, а также уничтожения микроорганизмов и облегчения протирания. Необходимая температура нагревания 75±5 °С должна быть достигнута по возможности быстро, чтобы прекратить деятельность пектолитических ферментов.

Если нагревание сока проводится медленно, томатная масса некоторое время находится при температуре 50…60 °С, что приводит к разрушению растворимого пектина. Сок из медленно нагретых томатов имеет низкую вязкость и склонен к расслаиванию. Быстрое инактивирование пектолитических ферментов достигается путем инжекции пара в томатную массу. Вязкость сока при этом может сохраняться на уровне 95 % первоначальной, но возможно разбавление сока конденсатом.

Томатный сок фасуют в стеклянные или жестяные банки, а также в бумажные пакеты. После эксгаустирования стеклянные банки с соком герметично укупоривают и направляют на стерилизацию или пастеризацию.

Концентрированный томатный сок содержит 40 % растворимых сухих веществ, 21,5 % сахара, органических кислот 3,85 %, каротина 2,23 мг/100 г, витамина С 96,8 мг/100 г. При употреблении его разводят до плотности натурального и употребляют как напиток.

Стадии технологического процесса. Консервирование томатного сока можно разделить на следующие стадии:

– очистка, мойка и сортировка сырья;

– дробление (измельчение) томатов;

– нагревание и экстракция томатной массы;

– центрифугирование и протирка томатопродуктов;

– фасование, стерилизация (пастеризация) сока.

Характеристика комплексов оборудования. Линия начинается с комплекса оборудования для очистки, мойки и сортировки сырья, в состав которого входят вентиляторные моечные машины, конвейеры и гидролотки.

В состав линии входит комплекс оборудования для дробления (измельчения) томатов, состоящий из дробилок, емкостей и насосов.

Ведущим является комплекс оборудования, включающий вакуум-подогреватели с вакуум-бачками и шнековые прессы со сборниками.

Следующий комплекс оборудования представляют центрифуги или протирочные машины.

Завершающий комплекс оборудования линии состоит из фасовочно-укупорочных машин, стерилизаторов и пастеризаторов.

Машинно-аппаратурная схема линии производства томатного сока представлена на рис. 2.9.

Рис. 2.9. Машинно-аппаратурная схема линии производства томатного сока

Устройство и принцип действия линии. Линия консервирования томатного сока состоит из двух последовательно расположенных вентиляторных моечных машин, роликового инспекционного транспортера, гидролотка, дробилки, сборника дробленой массы, насоса, двух сдвоенных вакуум-подогревателей, пресса, сборника экстрагированного сока, сдвоенного вакуум-подогревателя экстрагированного сока, сборника подогретого сока, жидкостного наполнителя, закаточной машины, оборудования для стерилизации готовой продукции.

Двукратная мойка в вентиляторных моечных машинах 1 обеспечивает полное удаление загрязнений. При перемещении томатов на конвейере 2 сырье за счет вращения роликов переворачивается, что позволяет качественно осуществлять его сортировку и инспекцию. Гидролоток 3 под конвейером предназначен для удаления отходов.

Проинспектированное сырье ополаскивается водой на наклонном участке конвейера, после чего измельчается в дробилке 4. Дробленая масса собирается в емкость 11, откуда перекачивается насосом 7 в сдвоенный вакуум-подогреватель 12 с вакуум-бачком 10, где нагревается до температуры 60…65 °С для облегчения отжима сока в шнековом прессе 13. Линия оснащена резервным шнеком для обеспечения безостановочной работы.

Шнеки расположены на эстакаде, поэтому отжатый сок самотеком поступает в сборник 8 под эстакадой. Сборник оборудован поплавковым сигнализатором уровня. Сок из сборника 8 перекачивается насосом 7 в вакуум-бачок 10, а затем в сдвоенный вакуум-подогреватель 9, где нагревается до температуры 85…90 °С, а из подогревателя – в сборник 5. При температуре ниже установленной сок снова направляется насосом 7 на повторный подогрев в вакуум-подогреватель 9.

При упаковывании в тару вместимостью 0,25…0,5 л сок к фасовочной машине 14 поступает из сборника 5. При горячем розливе в бутылки сок из сборника 5 подается насосом в теплообменник 6 для нагрева до температуры 97…98 °С. Если линия была остановлена и сок в сборнике 5 остыл, его снова перекачивают в вакуум-подогреватель 9. Сок циркулирует в системе до тех пор, пока температура его достигнет 85 °С.

Кто испытал наслаждение творчества, для того уже все другие наслаждения не существуют. Чехов Антон Павлович (1860–1904) русский писатель

2.10. Технологическая линия производства

замороженных овощей, фруктов и ягод

Характеристика продукции, сырья и полуфабрикатов.Замороженные овощи, плоды и ягоды – консервированные продукты на основе обезвоживания их тканей путем превращения содержащейся в них влаги в лед.

Для замораживания используют сырье только высокого качества, отсортированное по размерам, вымытое с удаленными дефектными экземплярами. Некоторые виды сырья для инактивирования ферментов перед замораживанием бланшируют.

Сырье замораживают россыпью или в таре в морозильных камерах или в скороморозильных аппаратах в потоке холодного воздуха. Замороженные продукты хранят при температуре -18 °С и относительной влажности воздуха не мене 95 %.

Выпуск быстрозамороженных овощей и смесей из них включает следующий ассортимент изделий: картофель резаный, капуста белокочанная резаная, капуста цветная соцветиями, морковь резаная, свекла резаная, перец сладкий очищенный, томаты резаные, горошек зеленый и др.

Выпуск быстрозамороженных плодов может быть в целом и резаном виде, с косточкой и без нее, а также соответствовать трем товарным сортам – высшему, первому и столовому по трем группам: плоды семечковые, косточковые и ягоды. Замороженные плоды и ягоды могут быть использованы в пищу как в монокультуры, в виде различных компотов, а также служить исходным сырьем для производства джемов, повидла, варенья, желе, мармеладов, различных начинок и фруктового пюре для мороженого.

К основным ягодным культурам, пригодным к замораживанию, относятся: земляника, клубника, клюква, брусника, малина, крыжовник, смородина, рябина, ежевика, облепиха и др. Высокое качество в замороженном виде сохраняет виноград, плоды вишни, сливы, персиков, абрикосов, яблок и др.

Овощи, плоды и ягоды, предназначенные для переработки замораживанием, должны соответствовать определенным требованиям: они должны быть зрелыми, иметь соответственную окраску, быть чистыми, одного сорта, не пораженными болезнями и вредителями, без постороннего запаха, привкуса и механических повреждений.

Особенности производства и потребления готовой продукции. В зависимости от характера воздействия на перерабатываемое сырье применяют два основных способа:

– при первом способе перед замораживанием проводится инактивации ферментов сырья путем тепловой обработки или добавления консервирующих веществ;

– при втором способе замораживают натуральное сырье без предварительной обработки.

Для инактивации ферментов овощей применяется главным образом бланширование, при котором из материала удаляется большая часть воздуха и наступает гибель большинства микроорганизмов. Бланширование проводится при температуре около 90…95 °С в течение 2…8 мин путем использования нагретой воды, пара или пароводяной смеси.

Из очищенного и вымытого картофеля вырабатывают различные замороженные продукты: обжаренные брусочки, бланшированный картофель, картофельное пюре, соломку, ломтики и др. Кочанную капусту после мойки шинкуют, фасуют в бумажную или полиэтиленовую упаковку и замораживают в плиточных морозильных аппаратах в виде блоков-плит толщиной 5…6 см. Огурцы, нарезанные кубиками или кружочками, сразу же замораживают во взвешенном состоянии и упаковывают. Очищенный и промытый водой лук замораживают в псевдокипящем слое нарезанным или целыми головками.

Овощи, плоды и ягоды замораживаются при температуре холодного воздуха ‑35…-40 °С, доводя температуру продукта до -18 °С. При этом вымерзает около 90 % влаги, содержащейся в сырье.

Лед образуется при температуре от -2 до -6 °С, а в некоторых видах овощей – от ‑1 до -3 °С. Чем быстрее происходит процесс замораживания, тем больше образуется кристаллов, меньше их размеры и выше качество продукта.

Скорость замораживания оказывает решающее влияние на консистенцию плодов, а скорость размораживания – на потери сока. Установлено, что потери массы замороженной обычным способом земляники за счет вытекания сока при размораживании в течение 1,5 ч составили 30 %, а земляники, замороженной с помощью азота, всего 6…8 %. Смородину и ежевику замораживают в 40…50 %-ном сахарном растворе или в смеси с сахаром-песком в соотношениях от 9 : 1 до 4 : 1. Такие продукты обладают более высоким качеством, но для их фасования требуется водонепроницаемая упаковка.

Для приготовления пюре из свежих ягод получают протертую массу и смешивают с сахаром-песком до содержания сухих веществ 25…30 %. Пюре упаковывают только в водонепроницаемую тару, поскольку при хранении у замороженного пюре при -18 °С часто происходит выделение концентрированного сиропа.

Плоды вишни, черешни и сливы замораживают во флюидизированных или ленточных аппаратах, а затем сортируют по размеру в барабанных машинах. Замороженная вишня без косточек используется для приготовления коктейлей, мучных и кондитерских изделий. Иногда такие плоды после упаковки в тару заливают 30…60 %-ным сахарным раствором с добавлением лимонной кислоты и используют для приготовления компотов.

Стадии технологического процесса. Процесс производства замороженных овощей, плодов и ягод охватывает следующие стадии:

– инспекция, сортирование, очистка и мойка овощей и плодов;

– измельчение и бланширование (при необходимости);

– замораживание продукции;

– упаковывание в потребительскую и транспортную тару.

Характеристика комплексов оборудования. Линия производства замороженных овощей, плодов и ягод начинается с комплекса оборудования для подготовки сырья, в который входят сортировочные машины (струнные, вальцовые и др.), машины для очистки и измельчения сырья, замочные чаны, моечные машины и ополаскиватели сырья чистой питьевой водой.

Оборудование для бланширования овощей и плодов делится на две группы: бланширователи непрерывного действия (паровые, водяные или комбинированные) и котлы-дупликаторы.

Ведущим является комплекс оборудования для замораживания овощей, плодов и ягод в туннельных или плиточных морозильных аппаратах.

Завершающий комплекс включает оборудование для фасования замороженных продуктов в полиэтиленовые мешки.

На рис. 2.10. показана машинно-аппаратурная схема линии производства замороженных овощей, фруктов и ягод.

Устройство и принцип действия линии.Производства замороженных овощей и фруктов начинается с высыпания сырья из деревянных лотков в приемный бункер элеватора 1. При этом из сырья ручным способом удаляются посторонние предметы (ветки, камушки, земля и т. п.). Элеватором 1 качественные плоды поднимаются до приемного бункера машины 2 для удаления плодоножек. Плоды, которые поступили в бункер, проходят между вращающимися роликами, которые захватывают плодоножки и листья и вытаскивают их этих плодов. Очищенные плоды продолжают двигаться по наклонной площадке и попадают в выходную воронку, а плодоножки с водой попадают в отдельную емкость, размещенную под машиной.

В зависимости от качества и количества плодов с плодоножками регулируется угол наклона рабочей площадки. Для обслуживания и регулирования на определенный вид продукции предназначена платформа 3.

Мойка плодов осуществляется с помощью моечной машины-барботера 4. Плоды из машины 2 попадают в приемную ванну моечной машины 4, которая заполнена водой и имеет двойное дно с маленькими отверстиями, в котором размещена трубная система, через которую подводится сжатый воздух. При барботировании воздуха через воду осуществляется интенсивная мойка плодоовощей. Количество подводимого воздуха регулируется клапанами в зависимости от сорта и качества сырья.

После мойки плоды удаляются из ванной отдельным элеватором, над которым размещены распыливающие устройства для ополаскивания сырья. Скорость ленты элеватора регулируется в зависимости от производительности.

Рис. 2.10. Машинно-аппаратурная схема линии производства замороженных овощей, фруктов и ягод

На инспекционном конвейере 5 производится окончательная инспекция и удаление бракованных плодов перед их поступлением в морозильный туннель 7. Элеватор 6 служит для подъема сырья до вибрационного питателя, размещенного на входе морозильного туннеля. Заморозка плодов производится в морозильном туннеле непрерывного действия 7 сначала в зоне предварительного замораживания во флюидизированном слое, а затем в зоне окончательного замораживания при температуре холодного воздуха в туннеле – 32 °С.

При входе в туннель 7 непосредственно над транспортерной лентой размещен вибрационный питатель плодов, который равномерно их распределяет по ширине транспортерной ленты морозильного туннеля. Скорость движения ленты регулируется в зависимости от сорта плодов и остается постоянной в течение всего времени замораживания одного сорта.

При выходе из морозильного туннеля 7 размещен бункер с двумя выходами: один подключен прямо на фасовочную машину 9, а другой предусмотрен для подачи продукции в короба. Элеватором 8 замороженная продукция поднимается в приемный бункер машины 9 для фасования в пакеты.

Рабочий стол 10 служит для приема этих пакетов и их укладки в картонные короба для складирования в охлаждаемые камеры. Если фасовочная машина 9 не используется, то после морозильного туннеля 7 продукцию укладывают в тележки или картонные ящики и взвешивают, после чего складируют в холодильные камеры.

Крупный ученый подбирает себе достойных учеников и сам учится у них. Плох тот научный работник, который не может ничему научить своего учителя, не может доставить ему радость гордиться его успехами. Кикоин Исаак Константинович (1908–1984), физик, академик АН СССР