Cukura ražošana no cukurbietēm: tehnoloģijas apraksts

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Cukura ražošana ir lielo rūpnīcu prerogatīva. Galu galā tehnoloģija ir diezgan sarežģīta. Izejvielas tiek apstrādātas nepārtrauktās ražošanas līnijās. Parasti cukura ražošanas iekārtas atrodas cukurbiešu audzēšanas vietu tiešā tuvumā.

Produkta apraksts

Cukurs būtībā ir tīrs ogļhidrāts (saharoze), kas garšo saldi un patīkami. Tas labi uzsūcas un nodrošina normālu organisma darbību (redzes un dzirdes asums, svarīga barības viela smadzeņu šūnām, piedalās tauku veidošanā). Produkta ļaunprātīga izmantošana izraisa slimību attīstību (kariess, liekais svars utt.).

Izejvielas ražošanai

Tradicionāli mūsu valstī šis produkts tiek ražots no cukurbietēm. Cukura ražošanai nepieciešams liels izejvielu piedāvājums.

Biete ir miglas dzimtas pārstāvis. Aug divus gadus, kultūra ir izturīga pret sausumu. Pirmajā gadā sakne aug, bet otrajā gadā tā attīstāsparādās kāts, ziedi un sēklas. Sakņu kultūras masa ir 200-500 g Cieto audu masas daļa ir 75%. Pārējais ir cukurs un citi organiskie savienojumi.

Biešu novākšana ilgst 50 dienas. Tajā pašā laikā rūpnīcas strādā vidēji 150 dienas gadā. Lai nodrošinātu izejvielas cukura rūpniecībai, bietes tiek uzglabātas tā sauktajās kagatās (lielās kaudzēs).

Cukurbiešu uzglabāšanas tehnoloģija

Bietes klāj kārtās kaudzēs uz iepriekš sagatavotām vietām. Ja tiek pārkāpta uzglabāšanas tehnoloģija, bietes uzdīgs un sapūs. Galu galā saknes ir dzīvi organismi. Dīgtspējas īpašība ir asnu attiecības pret visa augļa masu indekss. Augstas temperatūras un augsta mitruma apstākļos bietes sāk dīgt jau piektajā uzglabāšanas dienā. Tajā pašā laikā visintensīvāk dīgst bietes, kas atrodas kaudzes augšējā daļā. Tā ir ārkārtīgi negatīva parādība, kas noved pie cukura ražošanas efektivitātes samazināšanās. Lai samazinātu dīgšanas radītos zaudējumus, ražas novākšanas laikā augļiem tiek nogrieztas galotnes, bet pašu ražu kaudzēs apstrādā ar īpašu šķīdumu.

Ir svarīgi augļus rūpīgi uzglabāt kaudzēs, cenšoties tos nesabojāt. Galu galā augļa bojātās vietas ir vājā vieta, kas tiek ietekmēta pirmām kārtām, bet pēc tam veseli audi.

Baktēriju attīstību būtiski ietekmē temperatūras un mitruma līmenis. Ja saglabājat ieteicamo gaisa sastāvu un temperatūru1-2 °C, tad sabrukšanas procesi palēninās (dažkārt neattīstās).

Bietes, kuras tiek uzglabātas, ir ārkārtīgi piesārņotas (augsne, zāle). Netīrumi pasliktina gaisa cirkulāciju kaudzē, provocē pūšanas procesus.

Tādēļ bietes ieteicams mazgāt un uzglabāt mazgātas. Pēdējos gados ir plaši izmantotas īpašas ierīces, lai izpūstu nezāles, salmus un netīrumus.

Biešu raža

Viens no svarīgākajiem uzdevumiem ir cukurbiešu ražas palielināšana. Tas ir atkarīgs no daudziem faktoriem. Cukura ražošana ir tieši atkarīga no savākšanas apjoma, kā arī no izejvielu tehnoloģiskās kvalitātes.

Pirmkārt, kultivēto biešu tehnoloģiskās īpašības ir atkarīgas no izmantotajām sēklām. Mūsdienu tehnoloģijas ļauj kontrolēt bioloģiskās un citas īpašības. Sēklu kvalitātes kontrole var ievērojami palielināt ražu no sējumu hektāra.

Svarīga ir arī biešu audzēšanas metode. Ievērojams ražas pieaugums tiek novērots ar tā saukto grēdu kultivēšanas metodi (ražas pieaugums svārstās no 15 līdz 45%, atkarībā no reģiona klimatiskajiem raksturlielumiem). Metodes būtība ir šāda. Rudenī ar speciālām mašīnām ielej grēdas, pateicoties kurām zeme aktīvi uzsūc un uzkrāj mitrumu. Tāpēc pavasarī zeme pietiekami ātri nogatavojas, radot labvēlīgus apstākļus augļu sēšanai, augšanai un attīstībai. Turklāt bietes ir daudz vieglāk novākt: grēdu augsnes blīvums ir salīdzinoši zems.

Ziņkārīgi, ka šo tehnoloģiju pagājušā gadsimta tālajā 20. gados ierosināja padomju zinātnieks Gluhovskis. Un salīdzinoši nesen šī metode tika ieviesta attīstītajās valstīs.

Neskatoties uz lielo efektivitāti, šī tehnoloģija nav atradusi plašu pielietojumu. Iemesls tam ir īpaša aprīkojuma trūkums un augstās izmaksas. Tāpēc cukura ražošanai no bietēm ir perspektīvas attīstībai un jauna tehnoloģiskā līmeņa sasniegšanai.

Bietes jānovāc pirms salnām. Izrakto biešu piegādes uzņēmumiem var veikt pēc plūsmas principa vai ar plūsmas-pārkraušanas metodi. Lai samazinātu saharozes zudumus ilgstošas uzglabāšanas laikā pārkraušanas bāzēs, augļus pārklāj ar salmiem.

Ražošanas process

Vidējā cukurfabrika Krievijā spēj pārstrādāt vairākus tūkstošus tonnu izejvielu (cukurbietes). Iespaidīgi, vai ne?

Ražošanas pamatā ir sarežģīti ķīmiskie procesi un reakcijas. Būtība ir sekojoša. Lai iegūtu cukura kristālus, no izejvielām nepieciešams izolēt (ekstrahēt) saharozi. Tad cukurs tiek atdalīts no nevajadzīgām vielām un tiek iegūts lietošanai gatavs produkts (b alti kristāli).

Cukura ražošanas tehnoloģija sastāv no šādām darbībām:

• tīrīšana no netīrumiem (mazgāšana);
• šķeldas saņemšana (smalcināšana, malšana);
• saharozes ekstrakcija;
• sulas filtrēšana;
• sabiezēšana (mitruma iztvaikošana);
• vārošā masa(sīrups);
• melases atdalīšana no cukura;
• žāvējamais cukurs.

Cukurbiešu mazgāšana

Kad izejvielas nonāk cukurfabrikā, tās nonāk tādā kā bunkurā. To var novietot gan pazemē, gan ārpusē. Ar spēcīgu virzītu ūdens strūklu cukurbietes tiek izskalotas no tvertnes. Sakņu kultūras nokrīt uz konveijera, kura kustības laikā izejvielas tiek iepriekš attīrītas no visa veida gružiem (salmiem, zāles utt.).

Sakņu kultūru sasmalcināšana

Cukura ražošana no bietēm nav iespējama, tās nesasmalcinot. Sākas tā sauktie biešu griezēji. Iznākums ir plānas cukurbiešu sloksnes. Cukura ražošanas tehnoloģijā ļoti svarīgs ir gabalu sagriešanas veids: jo lielāks virsmas laukums, jo efektīvāk tiek atdalīta saharoze.

Saharozes ekstrakcija

Biešu šķeldas tiek padotas caur konveijeru difūzijas aparātā ar svārpstu. Cukuru no čipsiem atdala ar siltu ūdeni. Šķeldas tiek padotas caur svārpu, un pret to plūst silts ūdens, kas ekstrahē cukuru. Papildus pašam cukuram ūdens nes līdzi arī citas šķīstošās vielas. Process ir diezgan efektīvs: izejot mīkstumā (tā sauktās biešu skaidas) ir tikai 0,2-0,24% cukura pēc masas daļas. Ūdens, kas piesātināts ar cukuriem un citām organiskām vielām, kļūst duļķains un stipri puto. Šo šķidrumu sauc arī par difūzijas sulu. Vispilnīgākā apstrāde iespējama tikai tad, ja izejmateriāls tiek uzkarsēts līdz 60 grādiem. Šajā temperatūrā olb altumvielas sarecē un neizceļas no bietēm. Ar to cukura ražošana nebeidzas.

Difūzējošā sulas attīrīšana

No šķidruma nepieciešams izņemt mazākās suspendētās biešu daļiņas un izšķīdušās organiskās vielas. Tehnoloģiski var noņemt līdz 40% blakusproduktu. Viss, kas paliek pāri, uzkrājas melase un tiek noņemts tikai ražošanas pēdējā posmā.

Sula uzkarsēta līdz 90°C. Pēc tam to apstrādā ar kaļķi. Rezultātā olb altumvielas un citas vielas, kas atrodas sulā, izgulsnējas. Šī darbība tiek veikta ar speciālu aprīkojumu 8-10 minūšu laikā.

Tagad jums ir jānoņem kaļķis. Šo procesu sauc par piesātinājumu. Tās būtība ir šāda: sula tiek piesātināta ar oglekļa dioksīdu, kas nonāk ķīmiskā reakcijā ar kaļķi, veidojot kalcija karbonātu, kas nogulsnējas, absorbējot dažādus piesārņotājus. Sulas caurspīdīgums palielinās, tā kļūst gaišāka.

Sulu filtrē, uzkarsē līdz 100 °C un atkārtoti piesātina. Šajā posmā tiek veikta dziļāka attīrīšana no piemaisījumiem, pēc kuras sula atkal tiek nosūtīta filtrēšanai.

Sulai jābūt mainījusies krāsai un atšķaidītai (ne tik viskozai). Šim nolūkam caur to tiek izvadīts sēra dioksīds. Sulā veidojas sērskābe – ļoti spēcīgs reducētājs. Reakcijā ar ūdeni veidojas noteikts daudzums sērskābes, izdalot ūdeņradi, kas savukārt padara sulu gaišāku.

Pēc rupja un tīra piesātinājuma izvade ir 91–93% no sākotnējā augstas kvalitātes,balināta sula. Saharozes procentuālais daudzums iegūtajā sulas tilpumā ir 13-14%.

Mitruma iztvaikošana

Ražots divos posmos, izmantojot īpašu aprīkojumu. Cukura ražošanai pirmajā posmā ir svarīgi iegūt biezu sīrupu ar cietvielu saturu 65-70%. Iegūtais sīrups tiek papildus attīrīts un atkal tiek pakļauts iztvaicēšanas procedūrai, šoreiz īpašās vakuuma ierīcēs. Ir nepieciešams iegūt viskozu biezu vielu ar saharozes saturu 92-93%.

Ja turpināsiet iztvaicēt ūdeni, šķīdums kļūst pārsātināts, parādās kristalizācijas centri un izaug cukura kristāli. Iegūto masu sauc par masu.

Iegūtās masas viršanas temperatūra normālos apstākļos ir 120 °C. Bet turpmāku vārīšanu veic vakuumā (lai novērstu karamelizāciju). Apstākļos, kas ir tuvu vakuumam, viršanas temperatūra ir daudz zemāka - 80 °C. Šo masu iztvaicēšanas stadijā vakuuma aparātā “sakausē” ar pūdercukuru. Kas stimulē kristālu augšanu.

Cukura atdalīšana no melases

Cukura masa nonāk centrifūgās. Tur kristāli tiek atdalīti no melases. Šķidrums, kas izplūst pēc cukura kristālu atdalīšanas, ir zaļa melase.

Uz centrifūgas trumuļa sieta paliek cukura kristāli, kurus apstrādā ar karstu ūdeni un tvaicē, lai tie balinātu. Šajā gadījumā veidojas tā sauktā b altā melase. Tas ir cukura un zaļās melases atlieku šķīdums ūdenī. B altā melase tiek pakļauta otrreizējai apstrādeivakuuma mašīnas (lai samazinātu zudumus, uzlabotu ražošanas efektivitāti).

Zaļā melase nonāk citā aparātā vārīšanai. Rezultātā tiek iegūts tā sauktais otrais masekvīts, no kura jau iegūst dzelteno cukuru. Tas izšķīst sulā pēc pirmās tīrīšanas.

Žāvējamais cukurs

Cukura ražošanas cikls vēl nav pabeigts. Centrifūgas saturu izņem un nosūta nožūt. Pēc centrifūgas cukura mitruma saturs ir aptuveni 0,5% un temperatūra ir 70°C. Mucu tipa žāvētājā produkts tiek žāvēts līdz mitruma saturam 0,1% (to lielā mērā nodrošina atlikušā temperatūra pēc centrifūgām).

Atkritumi

Galvenie cukurbiešu cukura ražošanas atkritumi ir mīkstums (tā sauktās sakņu skaidas), melase, filtrpreses dūņas.

Biešu mīkstums ir līdz 90% no izejvielu svara. Kalpo kā laba barība mājlopiem. Celulozes transportēšana lielos attālumos ir neizdevīga (augsta mitruma dēļ tā ir ļoti smaga). Tāpēc to iegādājas un izmanto saimniecības, kas atrodas netālu no cukura ražotnēm. Lai novērstu celulozes bojājumus, to pārstrādā skābbarībā.

Dažās cukura ražotnēs no cukurbietēm izspiež skaidas (tiek noņemts līdz 50% mitruma) un pēc tam žāvē īpašās kamerās. Šādas apstrādes rezultātā celulozes masa, kas ir gatava lietošanai paredzētajā veidā un tiek transportēta lielos attālumos, nepārsniedz 10% no sākotnējās masas.

Melassa –lopbarības melase - iegūta pēc otrās masas apstrādes. Tās tilpums ir 3-5% no izejvielas svara. Tas ir 50% cukura. Barības melase ir svarīga sastāvdaļa etilspirta ražošanā, kā arī dzīvnieku barības ražošanā. Turklāt to izmanto rauga ražošanā, citronskābes un pat medikamentu ražošanā.

Filtrpreses dūņu tilpums sasniedz 5-6% no neapstrādāto izejvielu masas. Izmanto kā mēslojumu lauksaimniecības augsnēm.

Rafinētā cukura ražošana

Rafinētā cukura ražošana parasti notiek pašās cukurfabrikās. Kā daļa no šādiem augiem ir īpaši darbnīcas. Taču trešo pušu organizācijas, kas pērk granulētu cukuru no rūpnīcām, var ražot arī rafinētu cukuru. Pēc rafinētā cukura iegūšanas metodes to var liet un presēt.

Rafinētā cukura ražošanas tehnoloģisko darbību secība ir šāda.

Cukurs ir izšķīdināts ūdenī. Biezais sīrups tiek apstrādāts, lai noņemtu dažādas krāsvielas. Pēc attīrīšanas sīrupu vāra vakuuma kamerā un iegūst pirmo rafinēto masu. Lai novērstu dzeltenumu, vakuuma kamerā tiek pievienots ultramarīns (0,0008% no sīrupa svara, ne vairāk). Vārīšanas process ir līdzīgs vārīšanas procesam, iegūstot cukuru.

Rafinēts masāžs ir jāatdala. Veidojas bieza masa (virca ar mitruma saturu 3%, ne vairāk), ko presē. Rezultāts ir rafinēts cukurs, kas tiek iegūts preses formā. Lai pilnveidotos formāgalvas, masu lej atbilstošās formās. Veidnes apakšā ir īpašs caurums, pa kuru izplūst atlikušais šķīdums. Mitru rafinēto cukuru žāvē ar karstu gaisu, līdz mitruma indekss samazinās līdz vērtībai 0,3-0,4%. Tad atliek tikai pagaidīt, līdz cukura kunkuļi atdziest, sagriež (ja nepieciešams) un iesaiņo.