Технология производства сахара

Содержание:

Введение	3
1 Обзор литературы	5
1.1 Химический состав и строение  сахарной свеклы	5
2 Характеристика сырья и готового  продукта	11
2.1 Требования к основному сырью  и вспомогательным материалам	11
2.2 Требования к готовой продукции	13
3 Описание аппаратурно-технологической схемы	17
4 Подбор оборудования	28
5 Переработка и утилизация  отходов производства	29
Заключение	35
Список использованной литературы	36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Сахар – важнейший ингредиент различных блюд, напитков, хлебобулочных и кондитерских изделий. Его добавляют в чай, кофе, какао; он главный компонент конфет, глазурей, кремов, мороженого и других кондитерских изделий. Сахар – песок используют при консервировании мяса, выделке кожи и в табачной промышленности. В химической промышленности из сахара получают тысячи производных, используемых в самых разных областях, включая производство пластмасс, фармацевтических препаратов, шипучих напитков и замороженных пищевых продуктов [1].

Значительный вклад в формирование продовольственных фондов и создание стратегических запасов продовольствия в стране вносит сахарная промышленность. Устойчивость развития рынка сахара, ассортимент продукции, ее качество и цены во многом определяют уровень жизни населения. Это свидетельствует об особой стратегической и социальной значимости сахарного комплекса страны. В сахарной промышленности России продолжает сохраняться глубокая импортная зависимость: более 70 % потребляемого сахарными заводами сырья имеет импортное происхождение, в то время как в 1990г. - 28,4%. Развитие сахарной промышленности России стало полностью зависеть от конъюнктуры мирового рынка сахара. Поэтому назрела острая необходимость создания условий для устойчивого развития отечественной сахарной промышленности, насыщения рынка собственной продукцией и обеспечения продовольственной безопасности страны в целях повышения уровня самообеспечения сахаром (стратегически важным, транспортабельным продуктом, пригодным для создания резервных запасов продовольствия), что в итоге будет способствовать устойчивому социально-экономическому развитию России. Потребность в продуктах питания и полезных веществах является насущной потребностью каждого человека, важность пищевого производства неоспорима.

Сахар относится к товарам первой необходимости, рацион питания без него представляется невозможным. Поэтому изучение производства этого важного продукта для дальнейшего исследования и разработки рекомендаций в данной области является актуальной и интересной задачей [1].

Основными задачами курсовой работы являются:

1) изучение теоретических основ производства сахара - песка;

2) изучение правил приемки и хранения сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции;

3) изучение аппаратурно-технологической  схемы производства сахара-песка;

4) расчет  материального баланса производства  сахара-песка, а так же подборка оборудования;

5) проведение патентных исследований и анализа развития свеклосахарного производства;

6) предложить меры по переработки свеклосахарного производства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Обзор литературы

 

1.1 Химический состав и строение сахарной свеклы

 

Свекла (Beta vulgaris) является одним из видов ботанического семейства маревых (Chenopodiaceae), куда относятся также лебеда, шпинат и другие засухоустойчивые растения (ксерофиты), которые могут расти и на солонцеватых почвах.

В древности свекла первоначально культивировалась ради ее листьев, которые употреблялись в пищу. Свекла корнеплодного типа, выращиваемая ради ее корня, культивировалась в арабских халифатах и во время крестовых походов была перенесена в Западную Европу. В Киевскую Русь свекла попала из Византии в IX-X вв. Поэтому и самое слово «свекла» имеет греческое происхождение (по гречески svekle, а по латыни beta).

Сахарная свекла — растение двухлетнее: в первый год развития из семени вырастают лишь корень и листья, но не образуется семени (рисунок 1.1); во втором году из перезимовавшего корня вновь вырастают листья, образуются цветоносные стебли высотой 1,5-2,0 м цветы и семена [2].

Рисунок 1.1 – Сахарная свекла первого года развития

Для производства сахара применяют исключительно корни свеклы первого года развития. Семена сахарной свеклы представляют собой клубочки-соплодия диаметром 3-4 мм и массой около 0,03 г. Клубочки состоят из рыхлой губчатой ткани, в которой гнездится несколько семечек (2-3 и более). Семечки весьма малы, продолговатой формы, длиной около 2 мм, масса их составляет 2-3 мг. На них имеется плотная буро-красная оболочка. Большая часть семени занята зародышем, в котором уже можно различить корешок, почку и две семядоли. Семя содержит питательные вещества (крахмал, белки) для прорастающего растения. Однако этих веществ в таком мелком семечке очень мало. Поэтому при посеве семена свеклы заделывают в землю весьма неглубоко (не глубже 3-4 см), иначе росток не пробьется на поверхность земли.

При прорастании необходимо подводить к семечку из земли влагу. Клубочек семян поглощает влаги до 150-170 % от его массы.

При нормальной температуре (8-9 °С) семена свеклы прорастают дней через 8. Через 10-14 дней после посева появляются всходы свеклы: сначала «вилочка», т. е. пара семядолей, затем настоящие листья, образующиеся из почки (первая пара листьев, вторая пара и т.д.). С появлением второй пары листьев начинает утолщаться корешок свеклы и постепенно образуется корнеплод.

Корнеплод имеет веретенообразную форму (см. рисунок 1.1). С двух сторон веретена расположены по спирали углубления – бороздки. Из этих углублений растут тонкие корешки с корневыми волосками, при помощи которых растение получает из почвы влагу и растворенные питательные вещества (соли, азотистые соединения). Корешки весьма широко и глубоко распространяются в почве (даже до 2,5 м в глубину). Поэтому свекла и является довольно засухоустойчивым растением. Растворы солей двигаются внутри корнеплода свеклы по сосудисто-волокнистым пучкам к листьям. Так же по особым сосудистым пучкам передвигаются в корень углеводы, образовавшиеся в листьях. На поперечном разрезе корня свеклы видны кольца, по которым расположены сосудисто-волокнистые пучки (рисунок 1.2). Таких колец у корня свеклы бывает 10-12 и более. Чем их больше и чем гуще они расположены, тем сахаристее свекла. Самыми молодыми являются периферийные кольца сосудистых пучков и самыми старыми – центральные [2].

Рисунок 1.2 – Поперечный разрез сахарной свеклы

Распределение сахарозы в корне свеклы показано на рисунок 1.3. Место наибольшей сахаристости свеклы отмечено цифрой 100, а другие цифры показывают количество сахара в соответствующих местах корня свеклы в процентах от максимальной сахаристости. Распределение сахара в свекле далеко не равномерно. Количество его быстрее понижается по направлению к головке свеклы и медленнее – к хвостику. Одновременно с уменьшением количества сахара в головке свеклы всегда наблюдается увеличение количества несахаров (азота, особенно золы) и, следовательно, понижение чистоты сока (77-78 %).

Рисунок 1.3 – Распределение сахарозы в корне свеклы

За первый год своего развития сахарная свекла образует около 80 листьев ярко-зеленого цвета, так как в клетках листьев содержится много зерен хлорофилла. Они и представляют собой те природные лаборатории, где синтезируются углеводы.

Молодые растущие листья расположены в центре, а старые увядающие – по периферии головки свеклы. Но центральные листья связаны сосудистыми пучками не с центральной, а с периферийной молодой частью корня свеклы; периферийные листья, наоборот, связаны с центральной частью корня [2].

Углеводы в листьях образуются под влиянием солнечного света из углекислого газа, содержащегося в воздухе, и из воды. Первым продуктом, ассимиляции является формальдегид. Этот процесс эндотермический, поэтому для осуществления его и требуется энергия солнечного света.

Химический состав корнеплодов сахарной свеклы зависит от сорта, почвенно-климатических и погодных условий, уровня агротехники и других факторов. Знание закономерностей изменения химического состава корнеплодов под действием внешних факторов необходимо для разработки технологии возделывания этой культуры, обеспечивающей получение сырья высокого качества.

В корнеплоде сахарной свеклы в среднем содержится 75 % вода, 17,5 сахара и 7,5 % несахаров. Количество сахара в сухом веществе корнеплода обычно составляет 69-76 %. Выжатый из корнеплода сок представляет собой водный раствор сахара и других веществ (несахаров). В нем находится 17,5 % сахара и 2,5 % несахаров. На долю сахар в сухом веществе сока приходится 87,5 % [2].

После отжатия сока остается мякоть корнеплода, которая составляет 5 % его массы. Она состоит в основном из компонентов клеточных стенок и небольшого количества других, нерастворимых в виде веществ. В мякоти содержится (%) : пектиновых веществ − 48, гемицеллюлоз − 22, клетчатки − 24, белков − 2, сапонина − 2 и золы – 2. В течение вегетации количество и состав мякоти изменяются. В корнеплодах сортов сахаристого направления мякоти больше, чем у сортов урожайного направления. Больше мякоти содержится в головке и пepиферических тканях корнеплода, а также в корнеплодах цветущих растений. Количество ее увеличивается в засушливые годы. Мякоть в воде не растворяется и при переработке свеклы на заводах полностью остается в жоме, т. е. в таком виде выводится из дальнейшего технологического процесса получения кристаллического сахара.

Изменения химического состава корнеплодов в период их хранения бывают значительными. Это вызвано физиологическими и биохимическими процессами, протекающими в хранящихся корнеплодах, и химическими превращениями, связанными с обменом веществ.

Во время хранения изменяется структура корнеплодов. Твердость их значительно уменьшается, а коллоидность сока возрастает. Это способствует переходу инвертазы в раствор и усилению ее гидролитического действия. При хранении в корнеплодах изменяется и азотный комплекс: уменьшается содержание белкового азота и накапливаются его растворимые формы, в частности вредный азот, который вызывает увеличение выхода мелассы и потери сахара в производстве [2].

Главный показатель, определяющий качество сахарной свеклы как сырья для выработки сахара, − сахаристость (содержание сахара в корнеплоде, выраженное в процентах к его массе). Чем выше сахаристость, тем лучше технологические качества сахарной свеклы. Однако при переработке на сахарных заводах различных партий свеклы с одинаковой сахаристостью выход сахара может значительно колебаться, т. е. технологические качества этих партий свеклы будут разными. Следовательно, технологические качества будут выше у той партии свеклы, при переработке которой достигается больший выход сахара. Это будет зависеть от количества других химических веществ (несахаров), перешедших вместе с сахаром в сок.

Технологические качества сахарной свеклы − комплекс ее биологических, химических и физических особенностей, обусловливающих протекание технологических процессов ее переработки на сахарных заводах и выход кристаллического сахара.

Полную и всестороннюю оценку технологических качеств сахарной свеклы можно дать при переработке ее на лабораторной установке, имитирующей в определенной мере работу сахарного завода. Однако такая оценка требует нескольких дней работы и возможна для анализа небольшого числа проб. Эта методика не может быть принята для массовых анализов, столь необходимых в селекционной работе или в агротехнических опытах. Ряд исследователей предложил учитывать косвенные показатели, характеризующие качество сахарной свеклы.

Так, о качестве сахарной свеклы можно судить по доброкачественности сока, получаемого в лаборатории. Под доброкачественностью сока понимается соотношение сахара и несахаров в общем количестве сухих веществ сока, выраженное в процентах [2].

Условия произрастания могут оказывать большое влияние на химический состав и качество сахарной свеклы. Установлено, что по мере продвижения с юга на север содержание сахара в корнеплодах уменьшается, а количество органических кислот, белкового и небелкового азота возрастает [2].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Характеристика сырья и готового продукта

 

2.1 Требования к основному сырью и вспомогательным материалам

 

Для производства сахара используют корнеплоды сахарной свеклы, соответствующие требованиям ГОСТ Р 52647-2006 [13].

Корнеплоды по форме, окраске и массе должны быть типичными для данного сорта (гибрида) сахарной свеклы, а также с удаленными листьями и черешками, не увядшими. Не допускается наличие мумифицированных и загнивших корнеплодов. По физико-химическим показателям корнеплоды сахарной свеклы  должны соответствовать требованиям, указанным в таблице Содержание токсических элементов, пестицидов и радионуклидов в корнеплодах сахарной свеклы не должно превышать норм, установленных нормативными правовыми актами РФ [13].

Известковый камень применяется для получения извести и углекислого газа, используемые в производстве сахара при очистке свекловичного сока. Известняк технологический отвечает требованиям нормативно технологической документации ТУ 10 РФ-1055-92 [14].

В качестве дезинфицирующего средства в сахарном производстве применяют Ардон Н, известь хлорная. Ардон Н отвечает требованиям ТУ - 2484-002-0164143149-2009, хлорная известь ГОСТ 1692-58 [15].

Для обработки очищенного сока, сиропа и барометрической воды применяют сернистый газ, с целью снижения цветности, вязкости и щелочности. Газ сернистый получают путем сжигания серы в печах. Нормативный документ на серу ГОСТ 127-64 [16].