Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
   Доступ до всіх функцій програми Word 2003 можна отримати через її головне меню. Меню редактора MS Word містить пункти: Файл, Правка, Вид, Встав­ка...полностью>>
'Документ'
- М., 1949. - 51 с. Гоголь Н.В. Избранное.-М.: Просвещение 198 г Грабович Г. Гоголь i міф України Сучасність....полностью>>
'Документ'
Великий китайский стратег и мыслитель древности, автор специальных трактатов и наставлений, посвященных искусству ведения группового и индивидуальног...полностью>>
'Документ'
В целях реализации мероприятий проекта «Поддержка талантливых детей города Мурманска на 2010-2012 годы», совершенствования работы по выявлению и подд...полностью>>

Учебное пособие по дисциплине для студентов специальностей 270500 «Технология бродильных производств и виноделие»

Главная > Учебное пособие
Сохрани ссылку в одной из сетей:

1 Характеристика сахара, его применение в пищевой промышленности

Сахарное производство – крупнейшая отрасль пищевой промышленности, объединяющая сахаропесочное и сахарорафинадное производство. В Российской Федерации действует 95 свеклосахарных заводов, перерабатывающих в сутки 280 тыс. тонн свеклы, 3 сахарорафинадных завода и 8 сахарорафинадных отделений при свеклосахарных заводах, вырабатывающих более 700 тыс. тонн сахара- рафинада. Сахарные заводы работают 110- 150 суток в году, т.е. это сезонное предприятие. Период уборки сахарной свеклы длится 40-50 суток, остальное время убранную свеклу хранят на специально подготовленных кагатных полях в трапециидальных кучах, называемых кагатами. Каждый кагат имеет размеры (50….100)х(8….18)х(2…5) м. Укладка свеклы осуществляется кагатоукладчиками.

Сахарная свекла (Beta vulgaris) – двухлетнее засухоустойчивое растение, принадлежащее к ботаническому семейству маревых. Для получения сахара используют корнеплоды первого года развития. Масса корнеплода колеблется от 200 до 500 г. В клетках тканей корнеплода содержится клеточный сок с растворенными в нем сахарозой и другими веществами.

Химический состав корнеплодов сахарной свеклы зависит от сорта, климатических и др. условий их выращивания и хранения. Примерный химический состав сахарной свеклы представлен на схеме:


Сахарная свекла (100 кг)

Связанная вода (3 кг)

Свекловичный сок (92 кг)

Нерастворимые несахара, мякоть (5 кг)


Сахароза (17,2 кг)

Вода (72 кг)

Растворимые несахара (2,8 кг)


Азотистые органические вещества (1,5 кг)

Безазотистые органические вещества (0,7 кг)

Минеральные вещества (0,6 кг)

Рис. 2.1 Химический состав корнеплодов сахарной свеклы

В корнеплодах сахарной свеклы содержится 20-25 % сухих веществ, которые в сахарном производстве условно делят на сахара и несахара. Под несахарами понимают все остальные сухие вещества, включая редуцирующие и рафинозу, кроме сахарозы. Содержание сахарозы колеблется от 14 до 18 %. Важным показателем качества является чистота сока, под которой понимают процентное отношение сахарозы к другим веществам свеклы. Для приведенного выше среднего химического состава свеклы чистота сока (%) подсчитывается следующим образом:

Ч = = , (2.1)

где: 18,69 – содержание сахарозы;

3,04 - содержание несахара в 100 кг сока.

При закладке свеклы в кагаты определяют ее соответствие требованиям ГОСТа по следующим показателям: физическому состоянию, спелости, общей загрязненности и т.д. В кагаты длительного хранения укладывают здоровые корнеплоды без механических повреждений с минимальным количеством примесей. Наружная ткань корнеплодов обладает естественным иммунитетом, препятствующим развитию микроорганизмов. При механическом повреждении корнеплодов и нарушении режимов их хранения фитопатологические потери могут достигать значительных размеров. Поэтому поврежденную свеклу сразу направляют на переработку.

В процессе хранения свекла дышит. Дыхание может быть как аэробным, так и анаэробным. В том и другом случае на процесс дыхания расходуются сухие вещества свеклы (в основном сахар), причем при аэробном дыхании потери сухих веществ значительно ниже, поэтому следует проводить вентилирование кагатов, так как вентиляция предохраняет корнеплоды от излишней потери сахара.

Оптимальная температура хранения свеклы 0…+2 0С. Повышение температуры способствует увеличению интенсивности дыхания корнеплодов, что весьма нежелательно.

Во избежание подмораживания боковые поверхности кагатов среднего и длительного сроков хранения укрывают теплоизоляционными материалами. В районах с устойчивыми морозами свеклу в кагатах замораживают, так как свекла не дышит и может храниться без потерь длительное время, но после размораживания ее немедленно отправляют на переработку.

Рассмотрим отдельные технологические стадии более подробно.

Доставка свеклы на завод и отделение примесей. Из бурачной на завод свеклу подают по гидравлическому транспортеру, по которому она движется под давлением воды. Свекла содержит от 5 до 15 % примесей (ботва, солома, песок, камни), если их не удалить, то это приводит к ухудшению работы оборудования, снижает качество диффузионного сока и качество сахара. Свеклу моют в специальных моечных машинах. Затем чистую свеклу подают в верхнее отделение завода, где проводят ее электромагнитную очистку и взвешивают.

Изрезывание свеклы в стружку. Сахарозу извлекают из свеклы диффузионным способом. Для этого свеклу измельчают в тонкую стружку желобчатой, пластинчатой, ромбовидной формы в зависимости от качества свеклы и типа диффузионных аппаратов. Качество стружки оценивают длиной 100 г стружки в метрах (число Силина) или отношением массы стружки длиной более 5 см к массе стружки длиной менее 1 см (шведский фактор) и содержанием в ней брака. В непрерывно действующих диффузионных аппаратах используют стружку, длина 100 г которой составляет 9-15 м, шведский фактор должен быть при этом не ниже 8. Допустимое количество брака не должно превышать 3 %.

Получение диффузионного сока. Получение диффузионного сока основано на явлении диффузии и подчиняется закону Фика, который устанавливает связь между количеством экстрагируемого вещества (S) и основными параметрами процесса:

S= , (2.2)

где: D – коэффициент, зависящий от величины молекул

диффундирующего вещества;

F – площадь слоя;

С – с – разница концентраций;

х – толщина слоя;

τ – время диффузии.

На практике эти величины имеют естественные ограничения. Так, количество сока, извлекаемое из 100 кг стружки (откачка сока). При увеличении расхода воды на обессахаривание стружки (т.е. при увеличении разницы концентраций) возрастают и расходы топлива и электроэнергии на ее последующие выпаривание, что экономически не выгодно.

Длительность обессахаривания (τ), параметры самой стружки (F,х) обусловлены конструкциями используемых диффузионных аппаратов. Так, длительность диффундирования в аппаратах непрерывного действия при использовании грубой стружки составляет 70-80 минут, а температура, при которой идет диффузия, не должна превышать 75 0С.

В настоящее время извлечение сахарозы из свекловичной стружки производится в непрерывно действующих диффузионных аппаратах по схеме:

Схема противоточного обессахаривания свекловичной стружки

свекловичная стружка

диффузионный сок вода (С1=0)

Стружка концентрацией сахарозы С2 поступает в головную часть (А) диффузионного аппарата и движется к хвостовой его части (В), отдавая сахарозу движущемуся навстречу растворителю. В хвостовой части аппарата находится стружка с очень малым количеством сахарозы, но так как сюда поступает чистая вода, то диффузия продолжается. Таким образом, разность концентраций сохраняется во всех частях аппарата, что обеспечивает максимальное извлечение сахарозы из стружки. Потери сахара составляют 0,25-0,3 % к массе свеклы.

Рассмотрим для примера работу одноколонного диффузионного аппарата типа КДА, который состоит из горизонтального ошпаривателя, подогревателей и насосов и непосредственно вертикального диффузиозного аппарата.

Сокостружечная смесь (температура 75 0С) подается насосом в нижнюю часть колонны и перемещается вверх навстречу воде. Обессахаренная стружка (жом) выгружается из верхней части аппарата и частично обезвоживается. Подогретая до 72 0С свежая и жомопрессовая вода (рН 5,5-6,0) подается в верхнюю часть аппарата. Для того, чтобы обеспечить необходимую температуру диффузионного процесса (74-75 0С) используется ошпариватель. Диффузионный сок отбирается из нижней части аппарата и делится на два потока.

Один поток – основная масса сока – сразу подается в теплообменную часть ошпаривателя для предварительного подогрева свекловичной стружки, имеющей комнатную температуру. При этом сок охлаждается с 72 0С до 45-55 0С и направляется на следующую технологическую операцию – очистку. Подогретая таким образом стружка в мешалке ошпаривателя смешивается со второй частью диффузионного сока, предварительно прошедшего через теплообменник и имеющего температуру 85 0С. Полученная сокостружечная смесь (температура 750С) поступает в нижнюю часть аппарата. Продолжительность активной диффузии в аппарате составляет 75-80 минут.

Очистка диффузионного сока. Полученный диффузионный сок содержит 15-16 % сухих веществ, из них 14-15 % сахарозы и около 2 % несахаров. В число растворимых несахаров входят растворимые белки, аминокислоты, редуцирующие сахара, пектиновые вещества, соли органических и неорганических кислот, хлопья скоагулированного белка и мезга. Он имеет кислую реакцию (рН 6,0-6,5), черный цвет, сильно пенится. Все несахара в той или иной степени задерживают кристаллизацию сахарозы, увеличивая потери сахара с мелассой. Чтобы избавиться от них проводят очистку диффузионного сока известью (дефекация) с последующим удалением ее избытка диоксида углерода (сатурация).

Дефекация диффузионного сока. Обработку диффузионного сока известью (дефекацию) проводят в два этапа: предварительная дефекация и основная дефекация. На преддефекации к массе свеклы добавляют 0,2-0,3 % СаО. При этом рН сока медленно повышается до 10,8…11,6. На основной дефекации добавляют 2,5-3 % к массе свеклы СаО и рН сока повышается до 12,2-12,3. необходимость проведения дефекации в два этапа обусловлена тем, что небольшое количество извести оказывает коагулирующее действие на ряд веществ коллоидной дисперсности, содержащихся в соке. Преддефекация, проводимая при оптимальном рН, обеспечивает выведение в осадок до 80 % веществ коллоидной системы и высокомолекулярных соединений сока, что составляет 30-40 % всех несахаров, удаляемых при очистке сока. Оптимум рН на преддефекации – величина непостоянная, зависящая от состава несахаров сока. Целью преддефекации является также нейтрализация и осаждение кальцевых солей ряда кислот (лимонной, оксилимонной, яблочной, винной, щавелевой и др.), содержащихся в соке, и образовании осадка, состоящего из крупных плотных частиц. Осадок хорошо фильтруется и устойчив к разрушающему действию ионов кальция в условиях высокой щелочности и температуры на основной дефекации.

На сахарных заводах преддефекацию проводят путем одновременного введения всей необходимой извести (оптимальная преддефекация) или постепенного ее введения в течение 20-30 минут (прогрессивная преддефекация). Температура сока также может меняться: при проведении холодной преддефекации известь вводят в сок температурой до 50 0С, при проведении теплой – 50-60 0С, а при горячей преддефекации – 85-90 0С. Выбор режима зависит от качества перерабатываемой свеклы.

Преддефекация диффузионного сока. Оптимальная преддефекация осуществляется при температуре 85-90 0С. В качестве источника извести используется смесь нормально отсатурированного нефильтрованного сока I сатурации (100-150 % к массе свеклы) и дефекованного сока (15-30 % к массе свеклы), что обеспечивает оптимальное значение рН и улучшает фильтрационные свойства осадка. В диффузионный сок поступают положительно заряженные частицы СаСО3, которые служат центрами коагуляции для отрицательно заряженных несахаров: белков, пектиновых веществ и других высокомолекулярных соединений. На последующей стадии очистки сока – сатурации – эти частицы также будут являться центрами кристаллизации СаСО3 и органические несахара окажутся внутри кристаллов СаСО3. Образуется большое количество хорошо фильтруемого осадка, идет дальнейшая физико-химическая очистка сока.

При прогрессивной преддефекации нет необходимости соблюдать строго рН. Известь дозируют медленно в количестве на 20-30 % больше, чем требуется для достижения оптимального рН.

Основная дефекация диффузионного сока. Эту дефекацию проводят сразу же после преддефекации без предварительного фильтрования или подогрева сока. Основные процессы, проходящие при основной дефекации: разложение ряда органических несахаров сока (амидов кислот, солей аммония, редуцирующих веществ), а также омыления жиров, доосаждение анионов кислот и создания избытка извести, необходимого для получения достаточного количества СаСО3 на I сатурации.

В результате разложения амидов (аспарагина, глутамина и др.) выделяется аммиак, в растворе накапливаются растворимые соли Са2+ , которые ухудшают кристаллизацию сахарозы и приводят к увеличению ее потерь. В результате разложения редуцирующих сахаров образуются органические кислоты: молочная, уксусная, муравьиная и другие, дающие с известью растворимые соли Са2+ , которые ухудшают кристаллизацию сахара. При омылении жиров образуются мыла, которые выпадают в осадок, и глицерин. Пектиновые вещества разлагаются с образованием метилового спирта, уксусной и полигалактуроновой кислот. Метиловый спирт при последующем выпаривании сока улетучивается, уксусная кислота образует водо-растворимую уксусно-кальциевую соль, а полигалактуроновая кислота – трудно фильтрующийся слизистый осадок – пектат кальция. Таким образом, в процессе дефекации из несахаров, перешедших в раствор, образуются трудно отфильтровываемые соли кальция и красящие вещества, ухудшающие качество очищенного сока.

Длительность основной дефекации регулируется в зависимости от содержания несахаров в соке и способа проведения дефекации. Обработку сока известковым молоком проводят при температуре ниже 50 0С (холодная дефекация), в интервале температур 50-60 0С (теплая дефекация) и 85-90 0С (горячая основная дефекация). Продолжительность холодной основной дефекации 20-30 минут, горячей 15-20 минут. Комбинированная холодно-горячая дефекация позволяет провести достаточно полное разложение несахаров и получить менее окрашенный сок. При этом первая ступень – холодная дефекация (при температуре ниже 50 0С) – 20-30 минут, вторая горячая (при температуре 85 0С) – 10-15 минут.

Сатурация диффузионного сока. Под сатурацией понимают обработку сока сатурационным газом, содержащим 30-34 % СО2.

Сатурацию проводят в две стадии (I и II стадии) с промежуточным отделением осадка несахаров.

Чтобы предотвратить обратный переход в раствор несахаров, выпавших в осадок на стадиях преддефекации и дефекации, I сатурацию заканчивают при наличии в растворе небольшого избытка извести, как на преддефекации (0,2-0,3 % СаО, рН 10,8-11,6).

I сатурация. Бывает одно-, двух- и многоступенчатой. На большинстве заводов ее проводят одноступенчато. Диффузионный сок температурой 80-850С поступает сразу же после дефекации в одноступенчатый непрерывно действующий сатуратор. Сатурационный год подается в нижнюю часть сатуратора. Дефекованный сок поступает сверху на коническую тарелку навстречу потоку газа (только 0,1 % извести находится в растворенном состоянии в дефекованном соке, а 0,9 – в виде осадка). При продувании СО2 почти вся избыточная известь, проходя через более растворимое сахаратное состояние, выпадает в осадок уже в виде оксида кальция. Частицы этого осадка несут на себе положительный заряд и адсорбируют на своей поверхности все отрицательно заряженные частицы несахара.

Таким образом, избыток извести, добавляемый на дефекации, позволяет получить большое количество мелкодисперсных частиц оксида кальция, положительно заряженных и с большей площадью поверхности. Этим достигается хорошая физико-химическая очистка сока и облегчается его последующее фильтрование.

Отсатурированный сок делится на две части:

  • одна идет на проведение предварительной дефекации,

  • вторая – на фильтрование и последующую обработку.

II сатурация. Проводится для снижения в соке концентрации растворимых солей кальция, так как не удаление кальциевых солей из сока приводит к образованию накипи в теплообменных аппаратах и увеличивает потери сахарозы. Сок перед II сатурацией подогревают до 85-92 0С. II сатурацию ведут до рН сока не ниже 9,0 (≈ 9,25). Продолжительность операции 10 минут.

Фильтрование сока. Сок после сатурации содержит ~ 4-5 % осадка, поэтому его направляют в отстойники, после которых 75-80 % всего сока представляют собой жидкость, содержащую только легкую муть и практически лишенную осадка. Далее сок направляется на контрольное фильтрование. Вторую часть сока (20-25 % общего его количества) – сгущенную суспензию, в которой содержится 18-20 % осадка направляют на вакуум-фильтры.

В настоящее время для сгущения сока I сатурации применяют листовые фильтры сгустители (ФиЛС), они позволяют резко повысить скорость сгущения осадка по сравнению с отстойниками и не требуют контрольной фильтрации сока.

Сульфитация сока. Для снижения цветности и щелочности фильтрованный сока II сатурации обрабатывают диоксидом серы в оросительных или жидкостно-струйных сульфитаторах (газ содержит 10-15 % диоксида серы).

При пропускании газа через диффузионный сок часть растворенного диоксида серы реагирует с водой, образуя сернистую кислоту. Последнее является хорошим восстановителем красящих веществ сока, превращая их в бесцветные соединения. Кроме того, сернистая кислота и ее соли блокируют карбонильные группы редуцирующих соединений – моносахаридов и продуктов их распада, предотвращая образование красящих веществ в соке. Сернистая кислота снижает также щелочность сока за счет перехода карбоната калия, обладающего щелочной реакцией, в нейтральный сульфит:

К2СО3 + Н23 = К23 + Н2О + СО2

что облегчает процесс кристаллизации сахарозы, снижая ее потери с мелассой (оптимальные значение рН сульфитированного сока 8,5-8,8).

Состав очищенного сока: процесс очистки диффузионного сока обеспечивает удаление только 30-35 % несахаров; почти полностью удаляются белки; 40-45 % безазотистых органических веществ и 10-12 % зольных элементов. Очищенный сок содержит (%): 12-14 сухих веществ, из них 10-12 сахарозы, 0,5-0,7 азотистых веществ, 0,4-0,5 безазотистых органических веществ, 0,5 % золы. Чистота сока 86-92 %.

Сгущение сока выпариванием.

Сгущение сока ведут в два этапа: сначала его сгущают до содержания сухих веществ 65 %, при этом сахароза еще не кристаллизуется, а затем после дополнительной очистки вязкий сироп сгущают до содержания сухих веществ 92,5-93,5 %, после чего отделяют кристаллы сахарозы. [Всего из очищенного сока выпаривают 110-115 % воды к массе свеклы]

В качестве типовой на сахарных заводах принимают схему с использованием четырехкорпусной выпарной установки и концентратора.

Нагретый до температуры кипения (126 0С) сульфитированный сок направляют в первый корпус установки, где из него выпаривается часть воды, образуя вторичный пар. Сок последовательно проходит из первого корпуса во второй, третий, четвертый и затем в конденсатор, сгущаясь до нужной плотности. Греющий пар подается только в первый корпус, остальные корпусы обогреваются вторичным паром предшествующего корпуса. Многократное использование теплоты пара в выпарной установке возможно только при условии понижения температуры кипения сока и понижения плотности, начиная от первого до последнего корпуса.

Концентратор не обогревается паром, в нем происходит только испарение воды за счет перепада давления.

При сгущении сока происходит ряд процессов, приводящих к изменению его химического состава: идет разложение сахарозы и редуцирующих сахаров с образованием органических кислот, что снижает рН сока, повышает цветность сиропа из-за процесса карамелизации сахарозы и образования темно окрашенных продуктов взаимодействия редуцирующих сахаров с аминосоединениями, возрастает концентрация солей Са2+ , которые частично выпадают в осадок.

Из выпарной установки выходит сироп с содержанием сухих веществ ≈ 65 %.

Варка утфелей и получение кристаллического сахара.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Учебное пособие по дисциплине для студентов специальности 270500 «Технология бродильных производств и виноделие» Кемерово 2004

    Учебное пособие
    Пермякова Л.В., Киселева Т.Ф. Общая технология отрасли: Учебно-методический комплекс. - Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. Кемерово.
  2. Методические рекомендации по выполнению самостоятельной работы и изучению дисциплины «Введение в технологии продуктов питания» для студентов специальности 260204 «Технология бродильных производств и виноделие» очной формы обучения Бийск

    Методические рекомендации
    Методические рекомендации по выполнению самостоятельной работы и изучению дисциплины «Введение в технологии продуктов питания» для студентов специальности 260204 «Технология бродильных производств и виноделие» очной формы обучения
  3. «промышленная безопасность» (1)

    Литература
    Составьте заявку в свободной форме с обязательным указанием названия Вашей организации, точным почтовым адресом, названием документации и количеством экз.
  4. Методические рекомендации к курсовому проекту по процессам и аппаратам химических и пищевых технологий для студентов специальностей 240706, 260601, 240701, 240702, 260204, 240901 дневной, вечерней и заочной форм обучения

    Методические рекомендации
    Резанов К.Р. Общие требования к содержанию, организации выполнения и оформлению курсового проекта (работы) по курсам процессов и аппаратов химических и пищевых технологий: методические рекомендации к курсовому проекту по процессам
  5. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования направление подготовки дипломированного специалиста (18)

    Образовательный стандарт
    Нормативный срок освоения образовательных программ подготовки инженера по направлению подготовки дипломированного специалиста “Производство продуктов питания из растительного сырья” при очной форме обучения 5 лет.

Другие похожие документы..