Технология производства сахара - многоуровневая цепочка, которая состоит из нескольких этапов:
Мытье и очистка сырья от примесей;
- получение свекловичной стружки;
- выработка диффузионного сока и его очищение;
- получение сиропа;
- выделение из сиропа сахара;
- переработка сахарной массы в сахар-песок;
- фасовка и хранение готового продукта.
Мытье и очистка
При примеси в ней составляют до 12% от общей массы, причем кроме земли и ботвы в примесях могут быть камни и даже некоторые металлические предметы. Все это необходимо отделить от полезной части плодов. Для мытья свеклы применяется барабанная свекломойка и водоотделитель, оснащенные улавливателями для примесей. Правильно выполненная мойка позволит избежать поломок последующего оборудования для производства сахара.
Произодство сахара из сахарной свеклы - получение свекловичной стружки
В соответствии с технологией производства сахара, для того чтобы произвести сироп, свеклу необходимо измельчить. Измельчение свеклы - процесс превращения ее в стружку на свеклорезках, которые с помощью диффузионных ножей, установленных на рамках, режут плоды на мелкие части. Толщина стружки в 1 мм - оптимальная толщина для дальнейшей переработки.
Внутри корпуса свеклорезки, плоды вращаются с помощью улитки, которая под действием центробежной силы прижимает плоды к режущей кромке ножей. В процессе скольжения вдоль неподвижных ножей свекла превращается в стружку, которая проходя между ножами попадает в контейнер для дальнейшей переработки. Из всего оборудования для производства сахара свеклорезки требуют самой сложно очистки с помощью сжатого воздуха, и периодической замены ножей.
Выработка диффузионного сока
Процесс извлечения сахарозы из свеклы по технологии производства сахара является достаточно примитивным - свекловичную стружку размачивают в горячей воде в промышленных диффузорах, что размягчает ее волокна и выпускает сок. Если использовать холодную воду, то белковые соединения в клетках стружки значительно замедлят процесс получения сока.
Обычно используется несколько последовательных диффузоров, для выработки более концентрированного сока. Для дальнейшей переработки диффузионный сок необходимо очистить от ставшей бесполезной свекловичной стружки. Смесь из сока и стружки помещают в пульповые ловушки, где происходит фильтрация.
Диффузионный сок, даже очищенный от остатков плодов, остается сложным многокомпонентным составом, в котором кроме сахара также содержится белок, пектин, аминокислоты и так далее. С помощью вакуум-фильтров и сатураторов производится процесс очистки сахарного сиропа от примесей.
Выделение сахара из сиропа
Сахарный сироп, полученный после очищения сока, содержит слишком много воды (до 75%), которую удаляют в выпарной установке, получая сироп, содержащий до 70% сухих веществ. После этого, согласно технологии производства сахара, с помощью вакуум-аппарата сироп сгущают до содержания сухих веществ в 93,5%, получая утфель, который после прохождения процесса кристаллизации станет обычным сахаром.
Кристаллизация сахара - завершающий этап технологического процесса производства сахара
Утфель, полученный из вакуум-аппаратов отправляется в центрифугу, где кристаллизуется, после чего высушивается горячим воздухом и через виброконвейер отправляется в сушильно-охладительную установку, после чего сортируется с помощью вибросита.
Несмотря на достаточно длинную технологическую цепочку, большая часть оборудования для производства сахара обладает достаточно простым принципом действия. Простой принцип работы отдельных аппаратов облегчает, как обслуживание, так и ремонт всех видов необходимой техники, что позволяет с достаточно небольшими затратами производить сахар в промышленных масштабах.
Вложения: от 3 500 000 рублей
Окупаемость: от 1 месяца
В пищевой индустрии выделяется несколько отраслей производства с большой доходностью: продукцию употребляют почти все люди. Одна из сфер перспективного предпринимательства — изготовление сахара из сахарной свеклы. Рассмотрим преимущества и риски подобного бизнеса и подсчитаем возможные расходы.
Концепция бизнеса
По данным статистических исследований, любой житель нашего государства употребляет в год примерно 20 килограммов сахара. Продукт пользуется постоянным спросом, и если наладить изготовление сахара как предпринимательство, то оно принесет высокий доход.
Более 90% сахара в России вырабатывают из импортного сырьевого материала. Цены на него довольно высокие.
Если использовать местное сырье, можно значительно выиграть на различии отпускной цены.
Подобное производство требует приличного стартового капитала. Нужно купить недешевое оборудование и нанять квалифицированных рабочих. Организовать бизнес можно двумя способами:
- Приобрести уже готовый завод. Вы сразу получаете налаженное производство с высокой мощностью, инфраструктурой и нередко с отработанными каналами поставок. Однако требуется максимальная осторожность, ведь порой предлагают разрушающиеся здания с устаревшей техникой. Чтобы не попасть в такую ситуацию, воспользуйтесь услугами грамотного оценщика.
- Купить либо арендовать нужное помещение и самому скомпоновать производственный цех из разнообразных машин и агрегатов. Для начинающего бизнесмена это наиболее подходящий способ.
Реализовывать продукцию можно оптом гипермаркетам, кондитерским фабрикам, предприятиям общепита и консервным заводам.
Дополнительную прибыль принесет продажа производственных отходов: жмыха, патоки и мелассы. Их сбывают поставщикам сырьевого материала или по товарообмену.
Что потребуется для реализации
Будущий цех обязан соответствовать нормативам выпуска пищевой продукции. Его площадь подбирается исходя из будущих производственных объемов. В среднем она составляет 80-100 квадратных метров. Помещение подразделяется на собственно цех, складские отсеки для сырья и готовой продукции, зоны отдыха и гигиены работников.
Для данного производства необходимо следующее оборудование:
- мойка;
- гидротранспортер;
- агрегат для поднимания сырьевого материала;
- сушильный аппарат для жмыха;
- шнековой пресс;
- диффузионные агрегаты;
- аппараты для нарезки;
- конвейеры-сепараторы;
- отстойники;
- фильтрационные устройства;
- выпаривающая конструкция;
- центрифуги;
- сушильные и охлаждающие аппараты;
- вибросито и виброконвейер.
Обслуживают линию 8 рабочих. Помимо них нужны специалист по закупке сырья и реализации товара, кладовщик, уборщик.
Пошаговая инструкция запуска
Сначала предпринимателю необходимо официально оформить производство. Лучший выбор — ООО, позволяющее сотрудничать с крупными клиентами, что повлияет на увеличение финансовой выгоды. Но на первых порах можно оформить индивидуальное предпринимательство. Система налогообложения УСН (доходы минус расходы), ОКВЭД 10.81.11.
Также нужно получить разрешения пожарной и санитарной служб, сертификаты качества продукции и уровня производства.
Переработка свеклы в сахар – процесс, проходящий в несколько фаз:
- Очищение сырьевого материала.
- Измельчение. Применяется особый агрегат с остро заточенными ножами. Измельченную свеклу в дальнейшем проще обрабатывать.
- Отжим сока с помощью диффузионной установки.
- Очистка и осветление сока. В особых аппаратах сок проходит фильтрацию от осадка.
- Сгущение сока. На выпаривающем агрегате концентрация сахара в сырье повышается до 60-75%.
- Получение кристаллов сахара. В вакуумных устройствах сироп обрабатывают и получают утфель – кристаллизованный сахар.
- Последующее обрабатывание утфеля и выделение белого сахара на центрифуге.
В процессе производства помимо сахара образуются меласса, жмых и отфильтрованный осадок. Первый продукт могут применять при изготовлении спирта, лимонной кислоты, кормов для животных. Из отфильтрованного осадка делают удобрения. Жмых применяется как основа для изготовления комбикорма. Все это может служить дополнительным источником прибыли.
Финансовые расчеты
В бизнес-план перед открытием производства нужно внести все предварительные расчеты. При правильном планировании вы сможете избежать серьезных ошибок в начале работы.
Стартовый капитал и ежемесячные расходы
Основная часть первоначальных вложений уйдет на приобретение производственной линии и приобретение сырья. Если вы планируете открыть предприятие с суточной производительностью около 100 тонн, в статью расходов на покупку оборудования нужно внести как минимум 10 000 000 рублей. Мини-заводик в базовой комплектации стоит около 1 200 000. Но более 10 тонн в сутки он не «поднимет».
Кроме того, необходимо учесть следующие расходы (в рублях):
- оформление документов – 50 000;
- аренда помещения за первый месяц – 10 000;
- зарплата рабочим за аналогичный период – 150 000;
- закупка сырья (при средней цене от 5 000 рублей за тонну) – 2 000 000;
- расходы на покупку кассы и онлайн-бухгалтерию – 30 000;
- транспортные и непредвиденные расходы – 40 000;
- создание сайта и рекламные акции – 20 000.
Итого на старте предпринимателю нужно иметь 3 500 000 рублей. В ежемесячные расходы войдут докупка сырья, аренда, зарплата, транспортные и непредвиденные расходы. Они составят не меньше 1 000 000 рублей.
Сколько можно заработать и сроки окупаемости
Свекольный сахарный песок при оптовой продаже стоит в среднем 35 рублей за кило. Если производится ежесуточно 10 тонн продукции, то за 22 смены в месяц выходит 220 тонн сахара. Если удастся продать весь и обойтись без убытков, то вы выручите 7700 000 рублей. При грамотном подходе к поставкам сырья и сбыту, предприятие способно окупиться за один месяц.
Достоинства и возможные риски
Предпринимательство по изготовлению сахара имеет как плюсы, так и минусы. Основным недостатком можно считать то, что небольшой завод придется открывать в местах выращивания сырьевого материала, иначе можно разориться на транспортных расходах.
Дополнительно можно освоить изготовление сахара-рафинада в форме кубиков или фигурных сладостей в виде звездочек, сердечек, кружочков. Фигурки из сахара также применяются в качестве кондитерских украшений.
Производство сахара из свеклы — предпринимательство, отличающееся высокой рентабельностью. Если вы наладите работу предприятия и сможете распродать продукцию, прибыль будет весьма приличной.
Производство сахара - прерогатива крупных заводов. Ведь технология достаточно сложная. Сырье перерабатывается на непрерывно-поточных линиях. Как правило, предприятия по производству сахара расположены в непосредственной близости от мест взращивания сахарной свеклы.
Описание продукта
Сахар - это, по сути, чистый углевод (сахароза), на вкус сладкий и приятный. Хорошо усваивается и обеспечивает нормальную работу организма (острота зрения и слуха, важный питательный элемент для клеток мозга, принимает участие в формировании жиров). Злоупотребление продуктом ведет к развитию заболеваний (кариес, лишний вес и др.).
Сырье для производства
Традиционно в нашей стране этот продукт делают из Производство сахара требует больших объемов поставок сырья.
Свекла является представителем семейства маревых. Растет на протяжении двух лет, культура устойчива к засухе. В течение первого года вырастает корень, а затем в течение второго года развивается стебель, появляются цветы и семена. Масса корнеплода составляет 200-500 г. Массовая доля твердой ткани составляет 75 %. Остальное - сахар и другие органические соединения.
Свеклы происходит на протяжении 50 суток. В то же время заводы работают в среднем 150 дней в году. Чтобы обеспечить сырьем предприятия по производству сахара, свекла хранится в так называемых кагатах (большие кучи).
Технология хранения сахарной свеклы
Свекла укладывается слоями в кагаты на предварительно подготовленных участках. При нарушении технологии хранения свекла будет прорастать и гнить. Ведь корнеплоды являются живыми организмами. Характеристикой прорастания является индекс отношения ростков к массе всего плода. В условиях повышенной температуры и большой влажности свекла начинает прорастать уже на пятые сутки хранения. При этом свекла, которая находится в верхней части кагата, прорастает наиболее интенсивно. Это крайне негативное явление, которое приводит к понижению эффективности сахарного производства. Чтобы минимизировать потери от прорастания, при уборке урожая обрезаются верхушки плодов, а сам урожай в кагатах обрабатывается специальным раствором.
Важно складировать плоды в кагаты аккуратно, стараясь их не повредить. Ведь поврежденные участки плода являются слабым местом, которое поражается прежде всего, а затем уж и здоровые ткани.
На развитие бактерий существенное влияние оказывает температура и уровень влажности. Если поддерживать рекомендованный состав воздуха и температуру 1-2 °C, то процессы гниения замедляются (порой и не развиваются).
Свекла, которая поступает на хранение, чрезвычайно загрязнена (земля, трава). Грязь ухудшает циркуляцию воздуха в кагате, провоцирует процессы гниения.
Урожайность свеклы
Одной из важнейших задач является повышение урожайности сахарной свеклы. Она зависит от множества факторов. Производство сахара напрямую зависит от объемов сбора, а также от технологического качества сырья.
В первую очередь технологические качества возделываемой свеклы зависят от используемых семян. Современные технологии позволяют контролировать биологические и другие характеристики. Контроль качества семян позволяет значительно увеличить урожайность с гектара посевных площадей.
Также немаловажен способ возделывания свеклы. Существенное повышение урожайности наблюдается при так называемом гребневом способе возделывания (рост урожайности составляет от 15 до 45 % в зависимости от климатических особенностей региона). Суть метода состоит в следующем. Осенью специальные машины насыпают гребни, благодаря чему земля активно впитывает и накапливает влагу. Поэтому весной земля достаточно быстро созревает, создавая благоприятные условия для посева, роста и развития плодов. Кроме того, свеклу гораздо легче собирать: плотность почвы гребней сравнительно невелика.
Любопытно, что данная технология была предложена советским ученым Глуховским в далекие 20-е годы прошлого столетия. И сравнительно недавно метод был внедрен в передовых странах.
Несмотря на большую результативность, данная технология не нашла широкого применения. Причиной тому отсутствие и дороговизна специального оборудования. Производство сахара из свеклы поэтому имеет перспективы развития и выхода на новый технологический уровень.
Уборка свеклы должна быть проведена до наступления заморозков. Поставки на предприятия выкапываемой свеклы могут осуществляться по поточному принципу либо поточно-перевалочным способом. Для того чтобы снизить потери сахарозы при длительном хранении на перевалочных базах, плоды накрываются соломой.
Техпроцесс производства
Среднестатистический завод по производству сахара в России способен перерабатывать несколько тысяч тонн сырья (сахарной свеклы). Впечатляет, не так ли?
В основе производства лежат сложные химические процессы и реакции. Суть сводится к следующему. Для получения кристаллов сахара нужно выделить (экстагировать) сахарозу из сырья. Затем отделяют сахар от ненужных веществ и получают продукт, готовый к употреблению (кристаллы белого цвета).
Технология производства сахара состоит из следующих операций:
- очистка от грязи (мытье);
- получение стружки (шинкование, измельчение);
- извлечение сахарозы;
- фильтрация сока;
- сгущение (выпаривание влаги);
- уваривание массы (сиропа);
- отделение патоки от сахара;
- просушивание сахара.
Мойка сахарной свеклы
При поступлении сырья на завод по производству сахара оно попадает в своеобразный бункер. Он может располагаться как под землей, так и снаружи. Мощной направленной струей воды сахарная свекла вымывается из бункера. Корнеплоды попадают на транспортер, при движении которого происходит предварительная очистка сырья от всевозможного мусора (солома, трава и т.д.).
Измельчение корнеплодов
Производство сахара из свеклы невозможно без ее измельчения. В дело вступают так называемые свеклорезки. На выходе получаются тонкие полосы из сахарной свеклы. В технологии производства сахара способ нарезания кусков имеет очень важное значение: чем больше площадь поверхности, тем эффективнее отделяется сахароза.
Извлечение сахарозы
По транспортеру стружка свеклы подается в аппараты диффузии со шнеком. Сахар отделяется от стружки теплой водой. Стружка подается по шнеку, а навстречу ей течет теплая вода, которая и извлекает сахар. Помимо собственно сахара, вода также увлекает за собой и другие растворимые вещества. Процесс достаточно эффективен: на выходе жом (так называется стружка свеклы) содержит лишь 0,2-0,24 % сахара по массовой доле. Вода, насыщаясь сахарами и другими органическими веществами, становится мутной и сильно пенится. Эту жидкость еще называют диффузионным соком. Наиболее полная переработка возможна лишь при нагреве сырья до 60 градусов. При данной температуре белки сворачиваются и не выделяются из свеклы. Производство сахара на этом не заканчивается.
Очистка диффузионного сока
Из жидкости необходимо убрать мельчайшие взвешенные частицы свеклы и растворенные органические вещества. Технологически можно удалить до 40 % побочных веществ. Все, что остается, накапливается в мелассе и удаляется лишь на конечном этапе производства.
Сок нагревается до 90 °C. Затем обрабатывается известкой. В результате белки и другие вещества, которые находятся в соке, выпадают в осадок. Данная операция производится на специальном оборудовании в течение 8-10 минут.
Теперь необходимо устранить известь. Данный процесс носит название сатурации. Суть его заключается в следующем: сок насыщается диоксидом углерода, который вступает в химическую реакцию с известью, образуя углекислый кальций, который и выпадает в осадок, поглощая при этом различные загрязнители. Прозрачность сока возрастает, он становится более светлым.
Сок фильтруется, подогревается до температуры 100 °C и подвергается сатурации повторно. На данном этапе проводится более глубокая очистка от примесей, после чего сок снова отправляется на фильтрацию.
Сок необходимо обесцветить и разжижить (сделать не таким вязким). С этой целью через него пропускают сернистый газ. В соке образуется сернистая кислота - очень сильный восстановитель. Реакция с водой приводит к образованию определенного количества серной кислоты с выделением водорода, который, в свою очередь, осветляет сок.
После грубой и чистой сатурации на выходе получается 91-93 % от первоначального объема качественного, отбеленного сока. Процентное содержание сахарозы в полученном объеме сока составляет 13-14 %.
Выпаривание влаги
Производится в два этапа с использованием специального оборудования. Для производства сахара на первом этапе важно получить густой сироп с содержанием сухих веществ 65-70 %. Полученный сироп проходит дополнительную очистку и вновь подвергается процедуре выпаривания, на этот раз в специальных вакуумных аппаратах. Необходимо получить вязкое густое вещество с содержанием сахарозы 92-93 %.
Если продолжить выпаривание воды, то раствор становится перенасыщенным, возникают центры кристаллизации и растут кристаллы сахара. Полученная масса называется утфелем.
Температура кипения полученной массы - 120 °C в нормальных условиях. Но дальнейшее уваривание проводится в вакууме (чтобы предотвратить карамелизацию). В условиях, близких к вакууму, температура кипения значительно ниже - 80 °C. Данную массу на этапе выпаривания в вакуумном аппарате «легируют» сахарной пудрой. Что стимулирует рост кристаллов.
Отделение сахара от патоки
Сахарная масса поступает на центрифуги. Там кристаллы отделяются от патоки. Жидкость, которая получается после отделения кристаллов сахара, - зеленая патока.
На сетке барабана центрифуги задерживаются которые подвергаются обработке горячей водой и пропариваются с целью отбеливания. При этом образуется так называемая белая патока. Это раствор сахара и остатков зеленой патоки в воде. Белая патока проходит вторичную обработку в вакуумных аппаратах (чтобы минимизировать потери, повысить эффективность производства).
Зеленая патока поступает на уваривание уже в другой аппарат. В результате получают так называемый второй утфель, из которого уже получают желтый сахар. Он растворяется в соке после первой очистки.
Просушивание сахара
Цикл производства сахара еще не завершен. Содержимое центрифуги извлекается и отправляется на просушку. После центрифуги влажность сахара составляет приблизительно 0,5 %, а температура 70 °C. В сушильном аппарате барабанного типа происходит просушивание продукта до влажности 0,1 % (во многом это обеспечивается остаточной температурой после центрифуг).
Отходы
Основные отходы производства сахара из сахарной свеклы - жом (так называется стружка корнеплода), кормовая патока, фильтр-прессная грязь.
Жом составляет до 90 % по массе от необработанного сырья. Служит хорошим кормом для домашнего скота. Перевозить жом на дальние расстояния нерентабельно (из-за повышенной влажности он очень тяжелый). Поэтому закупается и используется фермерскими хозяйствами, расположенными вблизи предприятий по производству сахара. Для предотвращения порчи жома он перерабатывается на силос.
На некоторых производствах сахара из сахарной свеклы стружка прессуется (при этом устраняется до 50 % влаги), а затем сушится в специальных камерах. В результате такой обработки масса жома, готового к употреблению по назначению и транспортировке на дальние расстояния, составляет не более 10 % от его первоначальной массы.
Меласса - кормовая патока - получается после обработки второго утфеля. Ее объем составляет 3-5 % от массы исходного сырья. На 50 % она состоит из сахара. Кормовая патока является важным компонентом в производстве этилового спирта, а также в производстве животных кормов. Кроме того, используется в дрожжевом производстве, при изготовлении лимонной кислоты и даже лекарственных средств.
Объем фильтр-прессной грязи достигает 5-6 % от массы не переработанного сырья. Используется в качестве удобрений для почв сельскохозяйственных угодий.
Производство рафинада
Производство сахара-рафинада находится, как правило, на самих сахарных заводах. В составе таких заводов имеются специальные цеха. Но производить рафинад могут и сторонние организации, закупающие сахар-песок на заводах. По способу получения рафинад может быть литым и прессованным.
Последовательность технологических операций при производстве рафинада следующая.
Сахар растворяют в воде. Густой сироп подвергается обработке с целью удаления различных окрашивающих веществ. После очистки сироп варится в вакуумной камере, при этом получают первый рафинадный утфель. С целью устранения желтизны в вакуумную камеру добавляется ультрамарин (0,0008 % от массы сиропа, не более). Сам процесс уваривания аналогичен процессу уваривания при получении сахара.
Рафинадный утфель нужно пробелить. Образуется густая масса (кашица с влажностью 3 %, не более), которая прессуется. В итоге получается рафинад, принимающий форму пресса. Чтобы получить рафинад в форме голов, утфель заливается в соответствующие формы. В нижней части формы имеется специальное отверстие, через которое вытекают остатки раствора. Мокрый рафинад сушится горячим воздухом, пока показатель влаги не уменьшится до значения 0,3-0,4 %. Далее остается лишь подождать, пока куски сахара остынут, разрезать (при необходимости) и упаковать.
На всех сахарных заводах России принята единая технологическая схема получения сахара-песка из сахарной свеклыПолучение свекловичной стружки производят на резальных машинах (дисковые горизонтальные и цилиндрические с вставленными ножевыми рамами). Длинна 100 г стружки должна быть 10 – 12 м.
Получение свекловичного сока можно проводить путем прессования стружки и с применением диффузионного способа. Прессовым способом извлекается 70 – 80% сока. Диффузионный способ позволяет сократить затраты и в более полном количестве выделить сахар. Под явлением диффузии понимают способность смешивающихся между собой различных веществ самопроизвольно проникать друг в друга, до образования однородной смеси.
Технологическая сущность получения диффузионного сока заключается в следующем. Ткань свекловичного корня состоит из клеток, содержащих сок, в которых растворены сахара и несахара. Задача свекловичного производства извлечь сахара, а именно сахарозу. Но клетка окружена протоплазменным слоем, который состоит преимущественно из белков. Через этот слой из клетки проходит только вода, а не сахар и другие вещества. Чтобы произошла диффузия сока через стенки клеток нужно разрушить протоплазменный слой. Это достигается обработкой свекловичных клеток водой температурой 60ºС и выше. На практике обработка стружки горячей водой осуществляется в диффузионных аппаратах периодического и непрерывного действия.
Получили распространение колонные диффузионные аппараты (КДА). Аппарат состоит из ошпаривателя, где стружку подогревают, и вертикальной колонны (собственно диффузора). В аппаратах такого типа навстречу свекловичной стружке противоточно движется сок, в конце аппарата – в верхней его части обессахаренная стружка встречается с чистой горячей водой, которая омывает стружку. После обессахаривания стружки она имеет вид отжатой массы и называется жом . Продвижение стружки в верхнюю часть диффузионного аппарата производится вращающимся валом с лопастями.
Диффузионный способ извлечения сока – это непрерывное обессахаривание свекловичной стружки сначала соком (предыдущего извлечения), концентрация которого постепенно снижается, и к концу процесса стружка омывается горячей водой. Продолжительность операции 80 – 100 мин.
Получают диффузионный сок, который содержит 83% влаги и 17% сухих веществ, из них 15% сахароза и 2% несахара. Из полученного сока необходимо удалить несахара, что осуществляется химическими способами. Несахара задерживают кристаллизацию сахарозы, увеличивая потери сахара с конечным продуктом – мелассой. Чтобы избавиться от несахаров проводят очистку сока известью - дефекацию с последующим удалением ее избытка диоксидом углерода - сатурация .
Дефекация диффузионного сока – это обработка сока известью, которая проводится в два этапа: предварительная дефекция и основная дефекция. На преддефекции к массе свеклы добавляют 0,2 – 0,3% CaO, на основной 2,5 – 3% CaO, при этом pH сока повышается до 12,2 – 12,3.
Назначение операции – известь с несахарами дает осадок. Происходит коагуляция коллоидных веществ, нейтрализация и осаждение кальциевых солей ряда кислот (лимонной, оксилимонной, яблочной и др.). Продолжительность 20 – 30 мин, температура сока: при проведении холодной преддефекции 50ºС, теплой – 50 – 60 ºС, горячей – 85 – 90 ºС.
Основную дефекацию проводят сразу после преддефекации. Основные процессы при второй дефекации: разложение несахаров сока, омыление жиров, осаждение анионов кислот, создание избытка извести (для дальнейшего достаточного количества CaCO3, образующего при сатурации) продолжительность операции 10 – 30 мин.
Сатурация диффузионного сока. Под сатурацией понимают обработку сока сатурационным газом, содержащим 30 – 34% диоксида углерода. Сатурацию проводят в две стадии (I и II сатурации) с промежуточным отделением осадка несахаров. Чтобы предотвратить обратный переход в раствор несахаров, которые выпали в осадок на стадиях дефекации, I сатурацию заканчивают при наличии в растворе небольшого избытка извести, как и на преддефекации (0,2 – 0,3% CaO), pH сока поддерживается на уровне 10,8 – 11,6. Сатурацию горячего сока (80 – 85 ºС) с целью перевода извести в нерастворимое состояние CaCO3.
CaO + CO 2 → CaCO 3 (известняк).CaCO3 является хорошим адсорбентом, адсорбирует нерастворимые в воде сахара и красящие вещества.
После I сатурации сок фильтруют (используют вакуум-фильтры или фильтры-сгустители) и направляют на II сатурацию. Она проводиться с целью снижения в соке содержания растворимых солей кальция, так как неполное их удаление приводит к образованию накипи в теплообменных аппаратах и увеличивают потери сахарозы. Продолжительность II сатурации 10 мин при 85 – 92 ºС.
Затем сок фильтруют с применением дисковых фильтров под избыточным давлением 0,15 – 0,20 МПа.
Сульфитация диффузионного сока проводится для снижения цветности и щелочности. Сок обрабатывают диоксидом серы. Сульфитационный газ содержит 10 – 15% диоксида серы. Осветляющие действие SO2 заключается в образовании сернистой кислоты, которая является хорошим восстановителем:
SO 2 + H 2O → H 2 SO 3
Сернистая кислота и ее соли блокируют карбонильные группы моносахаридов и продуктов их распада, тем самым предотвращая образование красящих веществ в соке. Сернистая кислота снижает щелочность сока за счет перехода карбоната калия в нейтральный сульфит.
K 2 CO 3 + H 2 SO 3 → K 2 SO 3 + H 2 O + CO 2
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 ведут в два этапа: сначала сгущают до содержания сухих веществ 65%, затем после очистки сгущают до содержания сухих веществ 92,5 – 93,5%.
Первый этап сгущения проводят на выпарной установке и получают сироп. Очищенный сироп, содержащий 60 – 65% сухих веществ, поступает на уваривание.
Варка утфелей и получение кристаллического сахара. Чтобы выделить из сиропа чистую сахарозу, кристаллизацию проводят в кипящих пересыщенных растворах в вакуум-аппаратах при низкой температуре. Чтобы извлечь сахар в максимальном количестве кристаллизацию сахарозы ведут многократно (как правило, проводят три кристаллизации). Продукт, полученный после уваривания сока называется утфелем . Он содержит 7,5 – 8% воды, 92 – 92,5% сухих веществ и около 55% выкристаллизовавшегося сахара. Процесс уваривания в вакуум-аппарате разделяют на 4 этапа: получение пересыщенного раствора – сгущение сиропа; заводка кристаллов сахара – образование кристаллов; наращивание кристаллов сахара; окончательное сгущение утфеля и спуск из вакуум-аппарата утфеля. Готовый утфель I кристаллизации (утфель I) направляют на центрифуги для отделения кристаллов сахарозы и оттеков. Кристаллы пробеливают артезианской водой (70 - 95 ºС).
Сахар-песок, вышедший из центрифуги, содержит влаги 0,8 – 1%; его высушивают горячим воздухом до содержания влаги 0,14% и затем охлаждают.
Оттеки, полученные при центрифугировании утфеля I направляют в вакуум-аппараты на уваривание и получение утфеля II от кристаллизации (утфель II). Уваривание ведут до содержания сухих веществ 93%. При центрифугировании утфеля II отбирают два оттека и кристаллы сахарозы. Пробеливание кристаллов ведут также горячей водой и доводят их до необходимой влажности.
Оттеки, полученные при центрифугировании утфеля II направляют на уваривание и получение утфеля III с содержанием сухих веществ в нем 93,5 – 94%. В этом случае утфель центрифугируют без пробеливания сахара водой. Получают один оттек – мелассу , которую направляют в емкости для хранения. Меласса – густая жидкость темно-коричневого цвета с острым запахом и неприятным вкусом, содержит 76 – 85% сухих веществ, из них 46 – 51% сахарозы. Чистота массы 56 – 62%, величина pH 6 – 8. В состав несахаров входят (%): редуцирующие сахара 0,5 – 25; раффиноза 0,6 – 1,4; общий азот 1,5 – 2; молочная кислота 4 – 6; уксусная, муравьиная кислоты 0,2 – 0,5; красящие вещества и зольные элементы 6 – 11.
Сахар III-ей кристаллизации для повышения чистоты направляют в аффинатор, где смешивают с первым оттеком утфеля I, который разбавляют очищенным соком до 74 – 76% сухих веществ, и получают аффинационный утфель. Этот утфель центрифугируют. Полученный сахар вместе с сахаром II-ой кристаллизации направляют в клеровочный аппарат и растворяют (клеруют) в соке II-ой сатурации до содержания сухих веществ 65 – 70%, затем смешивают с сиропом из выпарной установки и направляют на сульфитацию.
Трехкристаллизационная схема продуктового отделения позволяет максимально выделить сахарозу из перерабатываемого сырья.
Вопросы для самоконтроля по теме 5
Назовите состав сахарной свеклы.
Что такое доброкачественность (чистота) диффузионного сока? Производственное значение этого показателя.
Как осуществляется процесс диффузии сахарозы на современных свеклосахарных заводах?
Какие операции включает в себя очистка сока и каково их назначение?
В чем заключается сущность уваривания утфеля? Из каких стадий состоит этот процесс?
Меласса, ее состав и использование?
Особенности получения сахара из тростникового сахара-сырца.
Какова цель операции дефекации диффузионного сока?
Какова цель операции сатурации диффузионного сока?
Какова цель операции сульфитации диффузионногосока?
Тесты по теме 5
1. Потемнение диффузионного сока обусловлено образованием __________- в результате реакции между неразложившимися монозами и аминокислотами
2. Поверхностно-активное вещество ________ вызывает образование в диффузионном соке стойкой пены, что осложняет очистку диффузионного сока
3. Выход сахара из тростника составляет ___________%
4. Отход свеклосахарного производства меласса содержит_______%сахарозы
5. Дефекация – технологическая операция очистка диффузионного сока известью от ______________
6. Сульфитация – обработка фильтрованного диффузионного сока диоксидом серы для снижения его _________и____________
7. Продукт, состоящий из смеси кристаллов сахарозы и сиропа, называют___________
8. Безазотистые органические соединения, содержащиеся в диффузионном соке
2 пектиновые вещества
3 аминокислоты
4 инвертный сахар
5 органические кислоты
9. Вещества диффузионного сока, препятствующие кристаллизации сахарозы
1 инвертный
3 органические кислоты
4 раффиноза
5 аминокислоты
6 пектиновые вещества
10. Процессы, происходящие при дефекации диффузионного сока
3 коагуляция коллоидных веществ
6 создание избытка извести
11. Процессы, происходящие при сатурации диффузионного сока
1 нейтрализация и осаждение кислот в виде кальциевых солей
2 снижение концентрации извести и растворимых солей кальция
4 обесцвечивание диффузионного сока
5 снижение щелочности диффузионного сока
6 отделение осадка несахаров
12. Процессы, происходящие при сульфитации диффузионного сока
1 нейтрализация и осаждение кислот в виде кальциевых солей
2 снижение концентрации извести и растворимых солей кальция
3 коагуляция коллоидных веществ
4 обесцвечивание сока
5 отделение осадка несахаров
6 снижение щелочности сока
13. Химическое соединение, применяемое при дефекации диффузионного сока
1 диоксид углерода
2 окись кальция
3 диоксид серы
4 сернокислый аммоний
5 двууглекислый кальций
14. Химическое соединение, применяемое при сульфитации диффузионного сока
1 диоксид углерода
2 окись кальция
3 диоксид серы
4 сернокислый аммоний
5 двууглекислый кальций
15. Технологическая операция свеклосахарного производства, обеспечивающая перевод несахаров диффузионного сока в осадок
1 основная дефекация
2 II сатурация
3 I сатурация
4 сульфитация
5 предварительная дефекация
16. Технологическая операция свеклосахарного производства, обеспечивающая обесцвечивание диффузионного сока
1 основная дефекация
2 II сатурация
3 I сатурация
4 сульфитация
5 предварительная дефекация
17. Технологическая операция свеклосахарного производства, обеспечивающая нейтрализацию и осаждение кислот в виде кальциевых солей в диффузионном соке
1 основная дефекация
2 II сатурация
3 I сатурация
4 сульфитация
5 предварительная дефекация
Таблица 5 - Эталоны ответов на тесты по теме 5
|
Меланоидинов |
|
|
несахаров |
|
|
Цветности и щелочности |
|
Производство сахара является одним из наиболее доходных видов бизнеса. Сахар - продукт, который имеет высокую степень очистки. Это вещество обладает приятным сладким вкусом. Вкус сахарозы ощущается при концентрации ее в жидкости от 0,4%, она считается легкоусвояемым продуктом. В процессе пищеварения расщепляется до фруктозы и глюкозы. Эти вещества являются основным источником энергии и материалом для построения жиров, белково-углеводных молекул и гликогена.
- Технология производства сахара
- Какое оборудование выбрать для производства сахара?
- Принципы организации и ведения сахарного бизнеса
- Пошаговый план открытия бизнеса
- Сколько можно заработать на производстве сахара
- Сколько нужно денег для старта бизнеса
- Какой ОКВЭД указать при регистрации дела
- Какие документы нужны для открытия перерабатывающего завода
- Какую систему налогообложения выбрать для работы
- Нужны ли разрешения для открытия производства сахара
Технология производства сахара
В качестве сырья для производства сахара используются сахарная свекла и тростник, произрастающий в тропических районах. При производстве могут использоваться пальма, сорго и кукуруза. Как правило, сахарные заводы располагают вблизи мест произрастания указанных выше культур, работают они сезонно. Современные предприятия организуют производство сахара в промышленных масштабах. Так, на крупных заводах может производиться до 6 млн кг продукта в год. Предприятия для производства сахара-рафинада могут располагаться в любом месте, и работают они круглый год.
Технология производства сахара достаточно сложна, она требует приобретения дорогостоящего оборудования и найма большого количества высококвалифицированных сотрудников. Бизнес-план сахарного завода позволяет учесть все тонкости этого дела. Именно на основе производимых в нем расчетов определяется рентабельность будущего предприятия и возможности поиска инвесторов. Риски зависят от стоимости оборудования для изготовления сахара, размеров вложений в закупку сырья. Учесть следует и необходимость получения различных разрешительных документов. Чтобы открыть свое дело в этой сфере, необходимо оценить ситуацию на рынке. Следует определить актуальность открытия предприятия, количество подобных предприятий в округе, сведения о будущих доходах.
Технология производства сахара из сахарной свеклы - процесс, проходящий в несколько этапов. На первом этапе свекла очищается от посторонних примесей. Затем из нее добывают сахарную стружку и сок. Полученный сок очищают и сгущают путем выпаривания лишней жидкости. Готовый сахар охлаждают и просушивают для дальнейшего хранения. Схема добычи сахара включает мытье и чистку корнеплодов, взвешивание и нарезку, а также помещение в диффузор. Здесь происходит изготовление сахара из овощной массы с помощью высоких температур. Оставшуюся после обработки свекольную стружку можно применять при изготовлении кормов для скота. На последнем этапе производственного процесса из сока выделяют сахарные кристаллы.
После выпаривания лишней жидкости из сока в него добавляют известь. Полученную смесь прогревают и обрабатывают диоксидом углерода. При фильтрации получают очищенный промежуточный продукт. Иногда производство сахара подразумевает применение ионообменных смол. Полученный в результате всех описанных выше процессов сироп содержит 65% сахара. Получение кристаллов происходит в специальной камере при температуре 75°С. Утфель первой кристаллизации содержит сахарозу и мелассу, которые проходят через мешалки и центрифуги. Остающиеся в центрифугах кристаллы отбеливают и обрабатывают паром, получая привычный всем сахар-песок. Производство сахара из тростника исключает этапы экстракции и очистки сока.
Какое оборудование выбрать для производства сахара?
Чтобы завод начал функционировать, его необходимо соответствующим образом оборудовать. Оборудование для производства сахара включает в себя: сахароподъемную установку, ловушку для посторонних примесей, гидротранспортер, водоотделитель, моечную машину. Основная производственная линия состоит из конвейера с сепаратором, весов, овощерезки, диффузной установки, пресса и сушилки для жома.
Для извлечения сахара в производстве используются фильтры, нагреватели, сатураторы, отстойники. Наиболее энергозатратными считаются центрифуги, вакуум-камеры и выпарное оборудование. Если существует необходимость в максимальной автоматизации производственных процессов, потребуется приобрести вибросито, виброконтейнер и сушильную установку. Оборудование можно купить как по отдельности, так и целыми производственными линиями. Существует вариант приобретения готового завода. Вариант самостоятельной сборки производственных линий считается наименее затратным, однако подходит лишь для тех, кто хорошо разбирается в оборудовании.
Покупка целого завода обладает такими преимуществами, как налаженные каналы сбыта и развитая инфраструктура. Однако оборудование в таком случае может быть изношенным, что не позволит производить продукцию в задуманных масштабах. Строительство нового завода по производству сахара подразумевает немалые затраты, поэтому, начиная такое дело, следует здраво оценивать собственные возможности. При покупке б/у оборудования следует обращать внимание на его качество, ведь аппараты могут выйти из строя даже за год эксплуатации. Лучше всего пригласить специалиста, который объективно оценит состояние оборудования.
