Šećerna trska je bila glavna sirovina za proizvodnju čiste saharoze do 1747. godine, kada je njemački hemičar Andreas Sigismund Marggraf dobio kristalnu saharozu iz šećerne repe. Franz Karl Achard je 1799. godine potvrdio da je proizvodnja ovog proizvoda opravdana s ekonomske tačke gledišta i kao rezultat toga, prve tvornice šećera za repu pojavile su se već 1802. godine. Otkriće da se šećer može dobiti iz šećerne repe dovelo je do činjenice da se šećer sada iz skupog i egzotičnog aditiva pretvorio u proizvod masovne potrošnje. U našoj zemlji se proizvode dvije glavne vrste šećera: granulirani šećer i rafinirani šećer. Osim toga, tečni šećer se proizvodi za prehrambenu industriju.
Dobivanje granuliranog šećera
Počinje žetvom korijena šećerne repe prve godine razvoja, koji sadrži 20-25% suhe tvari, uključujući saharozu od 14 do 18%. Preostalu količinu suhe tvari čine nešećeri (u prosjeku 3%), koji uključuju redukcijske šećere i rafinozu, organske tvari koje sadrže i ne dušik, te minerale. U tom slučaju korijenski usjevi standardne šećerne repe moraju ispunjavati sljedeće zahtjeve:
- - fizičko stanje bez gubitka turgora
- - cvatuće korjenaste usjeve,% ne više od 1
- - sušeno korjenasto povrće, % ne više od 5
- - korjenasto povrće sa jakim mehaničkim
- - šteta,% ne više od 12
- - zelena masa,% ne više od 3
- - nije dozvoljeno držanje mumificiranih, smrznutih, trulih korijenskih usjeva.
Priprema šećerne repe i vađenje soka iz nje vrši se u pogonu za preradu repe. Cvekla primljena na preradu se hidrauličnim transporterom transportuje do radionice. Istovremeno, repa se pere vodom i oslobađa od stranih nečistoća (slama, vrhovi, kamenje, pijesak). Zatim se u specijalnim mašinama za pranje rublja KM-3-57M repa konačno očisti od prljavštine i nečistoća. Efikasno pranje se vrši u mlaznim mašinama za pranje repe. Metalne nečistoće se uklanjaju pomoću elektromagnetnog separatora. Čišćenje repe je od velike važnosti, jer utiče na kvalitet difuznog soka i prinos šećera.
Čista repa se reže na centrifugalnim, tanjurastim ili bubnjevim rezačima za repu na tanke komade žljebljenih, rombastih, lamelarnih i drugih oblika, ovisno o kvaliteti repe i vrsti aparata za difuziju.
Tehnološka shema za proizvodnju granuliranog šećera uključuje sljedeće operacije
Ekstrakcija šećera iz čipsa od repe vrši se toplom vodom (70-75°C) metodom protivstrujne difuzije u difuzionim aparatima. Šećer i druge rastvorljive supstance difunduju kroz ćelijske zidove u vodu i formiraju difuzioni sok. Čips bez šećera naziva se pulpa, koristi se za ishranu stoke i za dobijanje pektina. Trajanje aktivne difuzije, ovisno o vrsti aparata, kreće se od 60 do 80 minuta.
Difuzni sok sadrži 15-16% suve materije, uključujući 14-15% saharoze i oko 2% nešećera. Jako se pjeni, ima kiselu reakciju, karakterističan miris i tamnu, gotovo crnu boju, zbog prisustva produkata oksidacije tirozina i pirokatehola repe.
Svi nešećeri (topivi proteini, aminokiseline, pektinske supstance, redukujući šećeri itd.) usporavaju kristalizaciju saharoze i povećavaju gubitak šećera melasom, pa se fizičko i hemijsko prečišćavanje vrši u nekoliko faza:
- 1. Defekacija - tretiranje soka krečnim mlijekom za neutralizaciju kiselina, zgrušavanje koloidnih i obojenih tvari, taloženje soli kalcija, magnezija i drugih nečistoća. Tokom procesa defekacije, od nešećera koji su prešli u rastvor nastaju teško filtrirane kalcijumove soli i materije za bojenje, što pogoršava kvalitet prečišćenog soka. Stoga se nakon defekacije vrši zasićenje.
- 2. Saturacija - tretman soka saturacionim gasom koji sadrži 30-34% ugljen-dioksida. Tokom ove operacije uklanja se višak vapna u obliku finokristalnog kalcijum karbonata CaCO3, na čijoj površini se adsorbuju obojeni nešećeri koji nisu uklonjeni difuzijom. Nakon zasićenja, sok se filtrira kako bi se uklonio talog i podvrgava sulfitaciji.
- 3. Sulfitacija - tretman sa sumpor dioksidom za obezbeđivanje i smanjenje alkalnosti.
Kao rezultat prečišćavanja, sadržaj nešećera u soku se smanjuje za 30-35%. Prečišćeni sok sadrži 12-14% suve materije. Od toga 10-12% saharoze, 0,5-0,7% azotnih materija, 0,4-0,5% organskih jedinjenja bez azota, 0,5% pepela. Čistoća soka je 85-92%.
Da bi se dobio kristalni šećer, sok se koncentriše isparavanjem vode u dvije faze. Prvo se iz soka pomoću isparivača sa četiri efekta i koncentratora dobija sirup sa sadržajem suhe materije od 65%. Sirup se pomeša sa žutim šećerom i sulfatira do pH 7,8-8,2 na temperaturi od 80-85°C, zatim zagreva na 90-95°C i filtrira uz dodatak aktivnog ugljena ili drugih adsorbenata. Pročišćeni sirup se kuva u vakuum aparatu na masecuit, koji sadrži 92,5% suhe materije i sastoji se od kristala saharoze (oko 55%) i interkristalnog rastvora koji sadrži nešećere i zasićenog rastvora saharoze.
Da bi se ubrzalo stvaranje kristala, u sirup se dodaje malo sitno mljevenog šećera u prahu - sjemenka, sjemenke čije čestice služe kao centri za kristalizaciju. Nakon sadnje kristali se uzgajaju. Da bi se to postiglo, novi dijelovi sirupa se unose u vakuum aparat uz istovremeno intenzivno isparavanje vlage.
Masekut prve kristalizacije spušta se u mikser masekuta, odakle preko razvodnika masekuta ulazi u centrifugu. Centrifugiranjem se odvajaju kristali saharoze i dva efluenta. Tanak film interkristalne tečnosti ostaje na površini kristala. Da bi se potpunije uklonili, kristali se bele u centrifugi sa vodom na temperaturi od 70-95°C u količini od 3-3,5% mase masulja. Prvi istok je interkristalni rastvor masekuita, drugi je rastvor dobijen izbeljivanjem šećera. Kako bi se maksimizirala ekstrakcija šećera sadržanog u repi, kristalizacija saharoze se provodi više puta.
Nakon izbjeljivanja, granulirani šećer se istovaruje iz centrifuge sa sadržajem vode od 0,8-1% na vibracioni transporter i elevatorom ubacuje u jedinice za sušenje i hlađenje. Šećer se suši toplim vazduhom do standardne vlažnosti od 0,03-0,14%, a zatim ohladi na temperaturu od 25°C. Da bi se uklonile fero-nečistoće, šećer se prolazi kroz magnetni separator, a u jedinici za sortiranje se uklanjaju grudvice nebijeljenog ili ljepljivog šećera i odvajaju se tri frakcije prema veličini kristala. Gotov granulirani šećer odlazi u bunker za skladištenje ili pakovanje.
Kompletna tipska tehnološka shema za proizvodnju granuliranog šećera
Slučajno sam posetio fabriku šećera, gde sam se upoznao sa procesom pravljenja poznatog proizvoda – šećera.
Zapravo, sve počinje na ulazu, gdje goste prvi dočekuje pozlaćeni V.I. Lenjin, nekako nagovještavajući svojim gestom: „Tovag’ishi! Slatkiši su tu, izvan Boga!
I što je najvažnije, ne obmanjuje. Šećera zaista ima, u komercijalnim količinama.
Svi znaju da kod nas ne raste šećerna trska i da se šećer mora vaditi iz repe, ovog nimalo glamuroznog korjenastog povrća.
Kamioni koji su jako natovareni repom odvoze se do mesta prihvata
Izvagati, a zatim istovariti sadržaj tijela i prikolica u bunker
Treba napomenuti da je cijeli proces proizvodnje automatiziran, o čemu svjedoči i prisutnost raznih panela i konzola na svim ključnim točkama tehnološkog lanca.
Iz bunkera, korjenasti usjevi padaju na pokretnu traku, koja nosi sirovine pod zemljom.
Jasno je da je prije upotrebe repe potrebno očistiti od zemlje, vrhova, zaglavljenog kamenja, pijeska i drugih nečistoća - sve to ni u kom slučaju ne može ući u gotov proizvod, ali lako može uništiti opremu. Da bi se to postiglo, repa, prateći put do proizvodnje, prolazi kroz razne zamke za slamu, kamene zamke i pješčanike. Za završno čišćenje repe od zagađivača, korijenski usjevi prolaze kroz mašinu za pranje repe.
Cijeli proces je pod kontrolom operatera. Na monitoru sa desne strane je dijagram procesa koji se odvijaju u prostoru za čišćenje i pranje, koji prikazuje operativne informacije. Na lijevom monitoru prikazuje se video s kamere postavljene iznad transportne trake, po kojoj isprane sirovine idu u sljedeću sekciju.
A evo istog transportera u koji kamera gleda. Čisto korjenasto povrće šalje se u rezač repe.
Korijen repe se unosi u rezervoar rezača repe i nosi unutar tijela, gdje se pod utjecajem centrifugalne sile pritisne na oštricu noževa, klizeći po kojem se repa postupno seče na strugotine. . Teško je posmatrati sam proces, ali noževi izgledaju ovako:
“Stupanj povrata šećera” uvelike ovisi o kvaliteti čipsa. Mora biti određene debljine, sa glatkom površinom bez pukotina.
Čipovi dobiveni u prethodnoj fazi šalju se trakastim transporterom do aparata za difuziju.
Unutar difuzijske kolone nalazi se vijak (nešto kao u mlinu za meso), uz pomoć kojeg se čips pomiče odozdo prema gore određenom brzinom. Protiv kretanja, voda neprekidno teče kroz stub čipsa od vrha do dna. Prolazeći kroz zdrobljene sirovine, voda otapa šećer u čipsu od repe i njime se zasićuje. Cijeli proces se odvija bez pristupa zraka i na određenoj temperaturi. Kao rezultat procesa, sok zasićen šećerom akumulira se na dnu kolone, a pulpa (čips od repe bez šećera) se ispušta sa vrha aparata.
Svježe cijeđena pulpa ulazi u sušač pulpe. Ovo je ogroman, neprekidno rotirajući bubanj, unutar kojeg se pulpa suši u mlazu vrućeg plina.
Granule sušene repne pulpe se pokupe strujom zraka pneumatskog transportera i kroz cijevi odvode do skladišta za naknadnu prodaju – “cijeđeni” komad repe se koristi kao hrana za stoku.
Sok koji se dobije tokom procesa difuzije, pored saharoze koja nam je potrebna (odnosno šećera), sadrži mnogo različitih supstanci, ujedinjenih pojmom „nešećeri“. Svi nešećeri, u većoj ili manjoj mjeri, ometaju proizvodnju kristalnog šećera i povećavaju gubitak korisnog proizvoda. I sljedeći tehnološki zadatak je uklanjanje nešećera iz šećernih otopina. Zašto se koriste različiti fizički i hemijski procesi?
Sok se pomeša sa krečnim mlekom, zagreje, a talog se odbaci. Pre-defekacija, defekacija (tačno, dobro sam čuo i pogriješio - na ruskom je to samo čišćenje), zasićenje i mnogi drugi zanimljivi pojmovi. U jednoj fazi, sok se filtrira u takvim instalacijama
Po obodu aparata za filtriranje vide se staklene tikvice kroz koje se propušta sok koji se pročišćava.
Dobijeni sok se koncentriše isparavanjem. Dobijeni sirup se kuva dok ne kristalizuje. „Kuvanje“ šećera je najvažnija operacija u pripremi slatkog proizvoda. Na fotografiji - naš vodič i glavni tehnolog na kontrolnoj tački sekcije ključanja
Pred nama je srce proizvodnje - vakuum uređaji za kuhanje sirupa. “Kuvanje” se odvija u razrijeđenoj atmosferi, zbog čega sirup ključa na 70 stepeni Celzijusa. Na višim temperaturama šećer će jednostavno izgorjeti. Kako se to dešava u tiganju :) Kontrolna tabla se vidi sa leve strane. U jednom trenutku, jedan od njih je vrisnuo sirenom i upalio crveno trepćuće svjetlo, signalizirajući potrebu za ljudskom intervencijom u automatiziranom procesu. Odmah se pojavio jedan od radnika i daljinski je zadovoljno utihnuo.
Aparat možete malo "pomuziti" i vizualno provjeriti kvalitet sirupa.
Sirup na stakalcu kristalizira pred vašim očima. To je praktično šećer!
Kuvani sirup - masecuit, poslan na centrifugiranje
U centrifugi se sav višak odvaja od masecuita i odlazi u posebnu kolekciju ispod instalacije. A kristali granuliranog šećera ostaju na zidovima bubnja. Sljedeće fotografije su snimljene u roku od jedne minute i na njima se jasno vidi praznina u šećeru.
Mokri granulirani šećer istovaren iz centrifuga se transportuje na sušenje
Jedinica za sušenje. Bubanj se okreće. Šećer unutar bubnja se duva vrelim vazduhom (više od 100 stepeni).
Nakon sušenja šećer se hladi na sobnu temperaturu uz kontinuirano miješanje u istoj instalaciji. U ovom trenutku, možete doći do njega s kraja i otvoriti tajni otvor!
Bubanj sušare se okreće i šećer se izbacuje, hladeći se.
Vrijeme je da kušate gotov proizvod! Slatko!
Osušeni i ohlađeni granulirani šećer se ubacuje u mašinu za prosijavanje. Fotografija ne prenosi pokret, ali se cijela konstrukcija njiše kao sito u rukama bake :)
Po završetku prosijavanja, šećer se šalje na pakovanje.
Nažalost, u zoni pakovanja su me zamolili da ne slikam. Snimanje je bilo dozvoljeno tek nakon završetka radne smjene i zaustavljanja transportera.
Na fotografiji su poluautomatske kante za pakovanje, a pored njih na klupama sede pakeri. Iz hrpe se uzima vreća, stavlja se na vrat lijevka, a dozator sipa 50 kg u vreću. Nakon čega se pokretna traka pomiče, vrat vreće pada u „šivaću mašinu“, koja šiva vreću, a zatim sašivena vreća ide pokretnom trakom do skladišta.
Preduzeće ima i automatsku liniju za pakovanje, skoro je ista stvar, samo što nema pakera. Sva radnja se odvija u prozirnom tunelu, u stvari, možete vidjeti samo kako mašina podiže vreću iz hrpe, stavlja je na zvono spremnika, ubacuje porciju granuliranog šećera, a zatim je zašiva i šalje; to do gotovog proizvoda. Iz nekog razloga nije bilo fotografija procesa. Očigledno su ga hipnotizirale torbe koje se pokreću :)
To je sve.
p.s. Proizvodni prostor je veoma bučan, nisam mogao čuti mnogo od onoga što je rečeno. Dakle, ako nisam bio tačan u opisu tehnologije i procesa, nemojte me kriviti.
Tehnološka linija za proizvodnju granuliranog šećera
od šećerne repe
Karakteristike proizvoda, sirovina i poluproizvoda. Šećer– odnosi se na najvažnije komponente ishrane – ugljene hidrate. Potonji se dijele na monosaharide (glukoza, fruktoza, galaktoza), disaharide (saharoza, maltoza, laktoza), svarljive polisaharide (škrob, glukogen) i neprobavljive polisaharide (dijetalna vlakna). Monosaharidi i disaharidi imaju sladak ukus i stoga se nazivaju šećerima. Disaharidi i neprobavljivi polisaharidi se razgrađuju u ljudskom tijelu i stvaraju glukozu i fruktozu. Saharoza se lako i potpuno apsorbira u ljudskom tijelu, doprinoseći brzom obnavljanju utrošene energije.
Prilikom prerade šećerne repe u prehrambene svrhe proizvodi se granulirani bijeli šećer koji sadrži najmanje 99,75% saharoze (prema suhi tvari) i boje ne više od 0,8 konvencionalnih jedinica. Za industrijsku preradu proizvodi se i bijeli granulirani šećer sa žutom nijansom, koji sadrži najmanje 99,55% saharoze (u smislu suhe tvari) i ima boju ne veću od 1,5 konvencionalnih jedinica. Granulirani šećer se proizvodi s kristalima veličine od 0,2 do 2,5 mm.
Kvalitet granuliranog šećera mora zadovoljiti standardne zahtjeve za organoleptičke, fizičko-hemijske i mikrobiološke pokazatelje.
Šećer u prahu ima posebnu vrijednost zbog brzine i lakoće svarljivosti i stoga služi kao nezamjenjiv izvor kalorija za osobe mentalnog i fizičkog rada.
Polazna sirovina u domaćoj industriji šećera je šećerna repa čiji se korijenski usjev otkopava i šalje na preradu. Požnjevena repa mora ispunjavati zahtjeve standarda u pogledu fizičke kondicije i normiranog sadržaja korijenskih usjeva sa određenim nedostacima (uvenule, cvjetale, oštećene i sl.). Tehnološke kvalitete šećerne repe zavise i od tehničke zrelosti repe tokom žetve, opšte kontaminacije i najvažnijih hemijskih pokazatelja – sadržaja saharoze i čistoće soka od repe.
Treba napomenuti da proizvođači repe doživljavaju pogoršanje većine pokazatelja kvaliteta tokom skladištenja, što zauzvrat smanjuje efikasnost tehnoloških procesa, povećava gubitke saharoze i smanjuje prinos i kvalitet gotovog proizvoda. Stoga je optimalan rok proizvodnje za preradu šećerne repe 100 dana.
Glavni poluproizvodi u proizvodnji šećera od repe su čips od repe, difuzni sok, sirup, masulit i prani granulirani šećer. Cips od cvekle- kriške cvekle određene veličine i oblika, koje se dobijaju rezanjem korenskih useva u rezačima za repu. Difuzijski sok– vodeni rastvor saharoze i nešećera, ekstrahovan iz čipsa repe metodom difuzije. Sirup– zasićeni rastvor šećera koji se dobija iz prečišćenog soka isparavanjem vode iz njega u isparivaču. Masecuite- masa koja se sastoji od kristala saharoze i interkristalnog rastvora, nastala tokom ključanja sirupa i edema u vakuum uređajima. Industrijski granulirani šećer– kristali saharoze isprani vrućom vodom, odvojeni od interkristalnog rastvora (edem) tokom centrifugiranja masuka.
Kao rezultat prerade šećerne repe, uz glavni proizvod (šećer u prahu), dobija se velika količina nusproizvoda. Sa prosječnim prinosom šećera od 10...12% proizvodnja repe daje, u procentima mase prerađene repe: 80...83 sirove repine pulpe, 5,0...5,5 melase, 10...13 filter kolača , koji su vrijedni sekundarni resursi.
Rezana pulpa je odšećereni čips repe koji ostaje nakon što se saharoza ekstrahuje iz nje metodom difuzije. Sadrži 0,3% saharoze. Pulpa ima veliku hranidbenu vrijednost, ali da bi se produžio njen vijek trajanja potrebna je prerada: sušenje ili siliranje. Efikasnost upotrebe pulpe može se povećati dobijanjem pektina, dijetalnih vlakana, metana i jednoćelijskih proteina iz nje.
Melasa je interkristalna otopina dobivena centrifugiranjem masekuita posljednje kristalizacije. Melasa sadrži: mineralne organske supstance, uključujući ugljene hidrate; vrijedne aminokiseline i amidi; katjoni alkalnih i zemnoalkalnih metala; anjoni ugljične, sumporne i fosforne kiseline. Oko 50% proizvedene melase koristi se za ishranu.
Osim toga, melasa je vrijedna sirovina za proizvodnju etilnog alkohola, kvasca, prehrambenih kiselina, rastvarača itd.
Filtracijski sediment sadrži ugljični dioksid, dušične spojeve, neazotna jedinjenja i minerale, niz elemenata i drugih spojeva korisnih za ishranu biljaka i životinja. Međutim, ovaj vrijedan otpad iz proizvodnje šećera od repe još nije našao nikakvu korisnu praktičnu primjenu, akumulirajući se na deponijama, nanosi štetu ekologiji prirodnog okoliša.
Osobine proizvodnje i potrošnje gotovih proizvoda. Fabrike šećera nalaze se u područjima u kojima se uzgaja šećerna repa. Moderna šećerana za repu je veliko industrijsko preduzeće koje, u zavisnosti od projektovanog kapaciteta, može preraditi od 1,5 do 6 hiljada tona šećerne repe dnevno.
Nakon raspada SSSR-a, 95 tvornica šećera za repu ostalo je na ruskoj teritoriji. U novim ekonomskim uslovima, ova preduzeća su značajno smanjila proizvodnju šećera, jer je obim prerađene repe smanjen za 2 puta. Istovremeno, povećan je obim prerade uvoznog sirovog šećera od trske.
Trenutno su površine pod uzgojem i obim žetve šećerne repe naglo smanjeni. Glavna proizvodna sredstva šećerana su značajno pohabana.
Obnova i dalji razvoj domaćeg šećernog kompleksa repe zavisi od rješavanja problema stvaranja proizvodnje konkurentne na svjetskom tržištu. Istovremeno će biti potrebno uzeti u obzir da oko 80% baze za projektovanje, istraživanje i inženjering ostaje u Ukrajini.
Posebnosti proizvodnje granuliranog šećera od šećerne repe su zbog činjenice da je gotov proizvod gotovo čista saharoza. Ovakav hemijski sastav proizvoda postignut je činjenicom da se u gotovo svim fazama tehnološkog procesa provode operacije čišćenja sirovina i poluproizvoda od zagađivača i stranih nečistoća. Većina operacija uključuje osiguravanje čistoće vanjske površine korijena repe, difuznog soka i bijelih kristala šećera.
Vanjska površina korijena šećerne repe se čisti od lakih (plutajućih) i teških (kamenje, pijesak i sl.) nečistoća. Značajan dio nečistoća se izdvaja tokom transporta repe na preradu u struji mješavine repe i vode. Zagađivači čvrsto vezani za površinu korjenastih usjeva se peru mehaničkim radnim dijelovima u mašinama za pranje rublja.
Voda je materijalno najintenzivniji proizvodni otpad. Količina vode u direktnoj shemi njenog korištenja (bez ponovne upotrebe ili recikliranja) iznosi oko 1800% težine repe koja se prerađuje. Industrijske otpadne vode zahtijevaju poseban tretman kako bi se uklonili negativni utjecaji na okoliš.
Zbog potpune mehanizacije žetve i utovarno-istovarnih radova značajno je povećana kontaminacija repe zemljom i zelenilom. Cvekla sa povećanom kontaminacijom značajno povećava obim transporta, potrošnju transportne i vode za pranje i opterećenje postrojenja za tretman, smanjuje produktivnost pri preradi repe, što u konačnici dovodi do dodatnih troškova i smanjenja konkurentnosti proizvodnje.
Treba napomenuti da uz sve dodatne napore nije moguće dobiti repu sa čistoćom vanjske površine koja je potrebna za progresivnu tehnologiju, što dovodi do habanja opreme. Konkretno, u SSSR-u je zaustavljena serijska proizvodnja i praktična upotreba disk rezača za repu. Među poznatim vrstama rezača za repu su diskovi koji troše manje energije i proizvode čips od repe dobrog kvaliteta. Za pouzdan rad disk rezača repe potreban je veći stepen čistoće repe, ali to ne sprečava njihovu široku upotrebu u naprednim stranim fabrikama šećera.
Difuzni sok sadrži približno 16...19% suhe materije, od čega 14...17% saharoze i oko 2% nešećera. Svi šećeri, u većoj ili manjoj mjeri, ometaju proizvodnju kristalne saharoze i povećavaju njen gubitak s melasom. Tokom kristalizacije, jedan dio nešećera je sposoban da zadrži 1,2...1,5 dijelova saharoze u rastvoru. Stoga je jedan od najvažnijih zadataka tehnologije proizvodnje šećera maksimalno uklanjanje nešećera iz šećernih otopina.
Nešećeri sadrže brojne tvari: organske kiseline, proteine, pektine, masti, redukcijske tvari (proizvodi razgradnje saharoze u vodenim otopinama na glukozu i fruktozu pod djelovanjem vodikovih jona ili enzima), tvari za bojenje itd. Nešećeri imaju širok raspon fizičko-hemijskih svojstava, što određuje različitu prirodu reakcija koje dovode do njihovog uklanjanja iz difuzijskog soka.
Redoslijed glavnih faza fizičko-hemijskog prečišćavanja difuzijskog soka je sljedeći: preliminarna defekacija, glavna defekacija, I zasićenje, II zasićenje, odvajanje sedimenta, sulfitacija.
Defekacija– postupak tretiranja difuznog soka limetom (kredom od krede). Svrha preliminarne defekacije je koagulacija i taloženje pod uticajem dehidrirajućih svojstava jona, proteina, pektina i drugih supstanci koloidne disperzije, kao i formiranje dobre strukture sedimenta. Pored koagulacije i taloženja proteinsko-pektinskog kompleksa, tokom preliminarne defekacije dolazi do reakcije neutralizacije kiselina i taloženja kalcijevih soli. Glavni zadatak glavne defekacije je razgradnja amida kiselina, amonijumovih soli, redukcionih supstanci, saponifikacija masti, kao i stvaranje viška vapna neophodnog za dobijanje dovoljne količine sedimenta CaCO3 pri prvom zasićenju.
Saturation– proces tretiranja defeciranog soka zasićenim plinom koji sadrži ugljični dioksid (CO2). Kao rezultat, formiraju se kristali kalcijevog karbonata, na čijoj površini se adsorbiraju čestice koje nisu šećer. Nakon prvog zasićenja, talog kalcijum karbonata sa adsorbovanim nešećerima i koagulatom se odvaja taloženjem ili filtracijom i odlaže kao otpad. Zatim se soku dodaje limeta i vrši se drugo pražnjenje crijeva. Pri drugom zasićenju, kao rezultat hemijskih reakcija, na površini nastalog taloga CaCO3 talože se kalcijeve soli i drugi nešećeri. Nakon toga se gazirani talog ponovo odvaja od soka.
Sulfitacija– proces obrade soka ili sirupa sumpordioksidom ili sumpornom kiselinom. Sulfitacija se provodi kako bi se smanjio viskozitet otopina koje sadrže šećer i smanjila njihova boja. Sulfirani sirup se filtrira da se odvoji talog.
Količina nešećera u sirovini značajno utiče na efikasnost procesa prečišćavanja sokova: što ih je više, teže je postići potrebnu čistoću, odnosno maseni udio saharoze u odnosu na suhe materije. Odnos između količine saharoze i nešećera u repi zavisi od njenih tehnoloških svojstava. Posebno, cvjetno korjenasto povrće ima smanjen (za 2...3%) sadržaj saharoze i povećanu količinu redukcijskih tvari. Čistoća soka cvekle u sušenom korjenastom povrću je za 4...12% niža od soka normalne repe. Iz korenastih useva sa teškim mehaničkim oštećenjima, kada se hidraulično stavljaju na preradu, do 0,16...0,30% saharoze se ispire u transporter i vodu za pranje. U prisustvu zelene mase na korijenskim usjevima, čistoća difuznog soka opada za 1,7...2,6%. Naravno, pri skladištenju navedenih neispravnih korjenastih usjeva dolazi do pogoršanja njihovih pokazatelja kvaliteta intenzivnije nego kod normalne repe. Dakle, nabavka i prerada repe pogoršanog kvaliteta dovodi do gubitaka šećera i, u konačnici, smanjuje konkurentnost proizvodnje repnog šećera.
Saharoza je visoko rastvorljiva u vodi, a njena rastvorljivost raste sa porastom temperature. U rastvorima, saharoza je jak dehidrator. Lako stvara prezasićene otopine, u kojima kristalizacija počinje samo u prisustvu kristalizacijskih centara. Brzina ovog procesa ovisi o temperaturi, viskoznosti otopine i koeficijentu prezasićenosti.
Kristalizacija vam omogućava da dobijete gotovo čistu saharozu iz višekomponentne mješavine tvari, a to je sirup.
Tehnološka shema predviđa toliko faza kristalizacije da je ukupan efekat kristalizacije (razlika u čistoći originalnog sirupa za čišćenje i melase) 30...33%. Tipično, tvornice rade po shemama s dvije ili tri kristalizacije, dok se komercijalni proizvod dobiva tek u prvoj fazi. Shema dvostruke kristalizacije je jednostavnija i ekonomičnija od sheme trostruke kristalizacije, ali se njenim radom ne postiže uvijek dovoljno potpuna desegarifikacija melase i proizvodnja visokokvalitetnog granuliranog šećera.
Komercijalni granulirani šećer se suši do standardnog sadržaja vlage od 0,04% kada se skladišti u rinfuzi i 0,14% kada se pakuje u vreće i vreće.
Skladištenje šećera u tvornicama šećera za repu otežava činjenica da se svi proizvodi proizvode više mjeseci, nakon čega se moraju dugo skladištiti. Za efikasno korištenje kapaciteta skladišta šećera, vreće šećera se slažu. Za slaganje vreća koriste se različiti pokretni liftovi. Obično se ispod vreća postavljaju drvene rešetke koje ih podržavaju na visini od oko 100 mm od poda i osiguravaju dobru ventilaciju zraka ispod. Za pravilno skladištenje šećera u skladištu potrebno je osigurati odgovarajuću temperaturu i uvjete vlažnosti.
Silosi za skladištenje šećera u rasutom stanju moraju biti dizajnirani tako da spriječe stvaranje vlage na njihovim unutrašnjim površinama. Takvo skladište mora biti opremljeno sistemom klimatizacije, kao i sistemom aspiracije, koji osigurava prečišćavanje usisanog zraka do eksplozivne koncentracije šećerne prašine.
Za isporuku neupakovanog šećera potrošačima koriste se posebno dizajnirani vagoni (hoperi).
Faze tehnološkog procesa. Proizvodnja granuliranog šećera od šećerne repe može se podijeliti u sljedeće faze i glavne operacije:
– transport i predčišćenje repe;
– pranje repe;
– rezanje cvekle u čips od cvekle;
– cijeđenje soka iz čipsa od cvekle;
– fizičko-hemijsko prečišćavanje difuznog soka;
– isparavanje soka i prečišćavanje sirupa;
– vrenje masuka, kristalizacija saharoze i odvajanje masuka (centrifugiranje);
– sušenje, hlađenje, sortiranje i pakovanje granuliranog šećera.
Karakteristike kompleksa opreme. Linija počinje sa kompleksom opreme za transport i čišćenje spoljne površine repe, koja uključuje hidraulične transportne sisteme, pumpu za repu, hvatače za gornji sloj zemlje, hvatače kamena, separator vode, perač repe i magnetni separator, kao i opremu za sakupljanje repa repe.
Za proizvodnju i preradu čipsa od repe predviđen je sledeći set opreme, uključujući vage, rezač repe, aparat za difuziju, pulpere i opremu za istiskivanje vlage iz pulpe repe.
Treći set opreme za fizičku i hemijsku obradu difuzionog soka i separaciju taloga obuhvata aparate za defekaciju i zasićenje soka, grejače, dozatore za krečno mleko, talože, sulfitatore i filtere.
Četvrti set opreme je namenjen za isparavanje difuzionog soka i prečišćavanje sirupa, a sadrži isparivač sa četiri efekta sa koncentratorom, sulfitizator sirupa i filter za sirup.
Vodeći je set opreme za kuhanje sirupa, kristalizaciju šećera, odvajanje masuka i pranje kristala šećera. Osnovna oprema ovog kompleksa su vakum uređaji masekuta, mikseri masuta, razdjelnici masuta, centrifuge, mikser za prečišćavanje, sakupljači otpada masekuta i melase, kao i vibracioni transporter za isprani granulirani šećer.
Završni set opreme za proizvodnju komercijalnog granuliranog šećera uključuje elevator, jedinicu za sušenje-hlađenje, postrojenje za sortiranje šećera, prijemne kante za granulirani šećer, kao i ciklone za pročišćavanje suhog i vlažnog zraka od šećerne prašine i mikser. za otapanje šećerne prašine i grudica granuliranog šećera.
Mašinski i hardverski dijagram proizvodne linije za granulirani šećer od kondicionirane šećerne repe prikazan je na Sl. 2.8.
Dizajn i princip rada linije. Cvekla iz skladišta za kratkotrajno skladištenje (burachnoy) 1 u obliku mješavine cvekle i vode u omjeru 1: 6...1: 7, isporučuje se na glavni hidraulički transporter, koji se sastoji od donjeg i gornjeg dijela. Donji hidraulični transporter 2 ukopan u zemlju sa nagibom prema stanici za podizanje repe. Na ulazu u glavni hidraulični transporter postavljene su kosine i horizontalne rešetke kako bi se spriječilo zagušenje 3 . Na kraju hidrauličnog transportera nalazi se regulator protoka - pulsirajuća kapija 4 .
Iz donjeg dijela hidrauličnog transportera, mješavina repe i vode se pumpa pumpom za repu 5 na gornji hidraulični transporter 6 , postavljena na visini većoj od 20 m. Njeno dalje kretanje radi obavljanja različitih tehnoloških operacija odvija se zbog gravitacije. Prilikom kretanja po metalnom hidrauličnom transporteru, korijenski usjevi se čiste naizmjenično u hvatačima gornjeg sloja tla i hvatačima za kamenje. Lagane nečistoće se hvataju u zamke gornjeg sloja tla 7 I 9 , a teški u kamenim zamkama 8 I 10 .
Zatim, mješavina cvekle i vode prolazi kroz diskovni separator vode 11 , gdje se korijenski usjevi oslobađaju od vode za pranje na transporteru, ostataka repe, pijeska i sitnih slobodnih nečistoća i ubacuju u mašinu za pranje repe 12 za ispiranje zemlje i drugih prianjajućih nečistoća. Količina nečistoća je 1...3% mase repe pri ručnoj žetvi, a 8...10% ili više kod mehanizovane žetve kombajnom.
Količina vode koja se dovodi za pranje repe zavisi od stepena kontaminacije, dizajna mašine i u proseku iznosi 60% težine repe. Iz mašine za pranje veša korjenasto povrće ide u uređaj za ispiranje repe 13 , gdje se vrši završno pranje prljavštine sa površine repe i čišćenje od stranih nečistoća. Od ispiranja repe, korijenski usjevi idu u drugi separator vode 14 , gdje se voda za pranje odvaja od njih i ispiru hloriranom vodom koja se dovodi kroz mlaznice i šalje u lift 15 .
U otpadne vode hidrauličnog transportera i mašine za pranje veša padaju odlomljeni svetli repovi, sitni komadići i sitni korenasti usevi (samo 1...3% mase repe), pa se voda za pranje transportera sa fragmentima repe iz separatora vode uveden u rotacioni repni hvatač 16 . Fragmenti repe, slama i vrhovi odvojeni u hvataču ulaze u klasifikator repa 17 . Ovdje se fragmenti repe odvajaju od slame i vrhova i šalju u ispirač za repu 18 , a iz njega se pumpaju u elevator i prerađuju zajedno sa repom. Biljne nečistoće se izbacuju na transporter 19 .
Oprana cvekla se podiže liftom 15 do kontrolnog transportera 20 sa elektromagnetnim separatorom 21 za hvatanje feromagnetnih nečistoća i ide na automatsku vagu 22 koji se nalaze iznad rezača za repu. Cvekla izmerena na automatskoj vagi istovaruje se u rezervoar za skladištenje 23 .
Cvekla iz rezervoara za skladištenje se ubacuje u rezač repe 24 za dobijanje čipsa od cvekle. Za dobro izdvajanje soka od cvekle iz čipsa, oni moraju biti glatki, elastični i bez pulpe. Dobar čips od repe su dugačke i tanke trake repe sa žljebljenim, pravougaonim ili rombastim presjekom, debljine 0,5...1 mm.
Transporter za čips 25, na koji je ugrađena automatska trakasta vage 26 , šalje se u aparat za kontinuiranu difuziju 27 . Kao napojnu vodu koriste se sulfatni amonijačni kondenzati ili barometrijska voda iz sabirnog rezervoara 29 , kao i prečišćena pulpa voda iz kolekcije 28 .
Korijen šećerne repe sadrži 20...25% suhe tvari, od čega se sadržaj saharoze kreće od 14% do 18%.
Saharoza rastvorena u ćelijskom soku može se ekstrahovati iz ćelija tek nakon denaturacije (koagulacije) protoplazme sa svojom polupropusnom membranom. Stoga, za normalan tok procesa difuzije, čips od cvekle se prethodno zagreva na temperaturu od 70...80 °C.
Šećer se ekstrahira iz ćelija tkiva korijena protustrujnom difuzijom, u kojoj čips ulazi u glavu aparata 17 i kreće se do repnog dijela, oslobađajući šećer difuzijom u toplu vodu za soljenje koja se kreće prema ekstraktantu. Sa kraja repnog dijela aparata uklanjaju se strugotine sa niskom koncentracijom šećera, a ekstrahant, obogaćen šećerom, uklanja se kao difuzijski sok. Od 100 kg cvekle dobije se oko 120 kg difuznog soka. U sok ulazi 1,5...3 g/l pulpe, koji se odvaja u pulperu 32 , a zatim uneti u kolekciju 33 .
Pulpa ispuštena iz difuzionog aparata ulazi u vijak za odvajanje vode 30 i stavljen u presu za ceđenje 31 , zatim - za sušenje i bunkeriranje. U prosjeku, količina pulpe uklonjena iz mašine 27 , čini 80% mase repe.
Difuzijski sok se dovodi iz kolektora 33 za fizičko i hemijsko prečišćavanje, koje se sastoji od niza uzastopnih faza. Preliminarna defekacija se vrši u aparatu 34 , gdje se, pored soka, dovode i limetno mlijeko i suspenzija soka II zasićenosti kako bi se formirao talog nešećera. Iz preddefekatora sok ulazi u prvu fazu glavne defekacije u aparat 35 , gdje se miješa sa krečnim mlijekom kako bi se izvršila reakcija razgradnje nešećera. Limetovo mlijeko u količini koja odgovara potrošnji ulaznog soka se napaja iz miksera za krečno mlijeko 36 dozatori 37 .
Nakon prve faze glavnog pražnjenja, sok ulazi u kolekciju 38 a napaja se pumpom do grijača 39 , gde se zagreva na 85...90 °C i šalje u defekator 40 do druge (vruće) faze glavnog pražnjenja crijeva. Krečno mlijeko se dodaje u preljevnu kutiju defekatora kako bi se povećala svojstva filtracije taloga soka prvog zasićenja. Iz defekatora 40 sok ulazi u cirkulacijski rezervoar 41 , gdje se u aparatu miješa sa 5...7 puta većom količinom recirkulirajućeg soka prvog zasićenja 42 prolazi kroz I zasićenje i teče gravitacijom u kolekciju sokova I zasićenja 43 . Zatim, nakon prolaska grijača 44 , sok se pumpa u kolektor pritiska 45 , koji se nalazi iznad lisnih filtera 46 .
46 kroz mešalicu 48 i kolektor pritiska 49 isporučuju se na vakuum filtere 50 . Filtrat se uklanja iz vakuum filtera kroz vakuum kolektor 51 u kolekciju filtriranog soka I zasićenja 47 . Dobijeni filter kolač ulazi u mikser 52 , a iz njega se šalje u polja za filtriranje.
Filtrirani sok I zasićenosti, zagrejan u grejaču 53 do temperature od 92…95 °C, upumpava se u defekator 54 za defekaciju prije druge saturacije. Krečno mlijeko se uvodi u usisni vod pumpe. Iz defekatora sok gravitacijom teče u aparat 55 do drugog zasićenja, tamo se obrađuje ugljičnim dioksidom i šalje u zbirku 56 , odakle se pumpa u rezervoar pod pritiskom 57 , koji se nalazi iznad lisnih procjednih voda 58 .
Rice. 2.8. Mašinski i hardverski dijagram proizvodne linije za granulirani šećer od šećerne repe
Kondenzirana suspenzija iz filtera 58 uneti u mikser 59 , odakle se pumpa do pre defekacije. Filtrat iz pločastih filtera ulazi u sabirni rezervoar. 60 . Nakon filtriranja, zasićenje soka II se sulfatira sumpordioksidom u sulfitatoru 61 i skuplja se u kolekciju 62 , odakle ga pumpa dovodi do filtera za kontrolnu filtraciju 63 . Filtrirani sok II zasićenja sakuplja se u kolektor 64 .
Kondenzacija soka se odvija u dvije faze: prvo se kondenzira u isparivaču do sadržaja suhe tvari od 65% (dok saharoza još nije kristalizirala), a zatim, nakon dodatnog pročišćavanja, viskozni sirup se kondenzira u vakuumu. aparata do sadržaja suve materije od 92,5... 93,5% i primiti mascuit.
U prvoj fazi sok se usmjerava pumpom kroz tri grupe grijača 65 u kućište 66 jedinice za isparavanje. Dizajniran je tako da uzastopno zgušnjava sok druge zasićenosti do koncentracije gustog sirupa; istovremeno, sadržaj suhih materija u proizvodu raste sa 14% u prvom telu na 65...70% (kondenzovani sirup) u poslednjem. Svježa para ulazi samo u prvu zgradu, a naredne zgrade se griju sokovnom parom iz prethodne zgrade.
Iz prvog tijela sok uzastopno prelazi u drugo tijelo 68 , III korpus 69 , IV korpus 70 i čvorište 71 , kondenzirajući do određene gustine. Dio vode isparene iz soka u prvom kućištu formira sekundarnu paru, koja se koristi za zagrijavanje sljedećeg kućišta itd. Kondenzat koji nastaje u isparivačima se ispušta kroz kondenzatne stupove 67 u kolektore kondenzata.
Iz jedinice za isparavanje, nastali sirup ulazi u kolekciju 72 , odakle se pumpa u sulfitator 73 . Sulfitator se također napaja bistrenjem (rastvor šećera II kristalizacije i afinatnog šećera). Sulfatirani sirup sa čišćenjem se šalje u sabirni rezervoar 74 . Smjesa se zatim zagrijava u grijačima 75 i šalje se u kolektor pritiska 76 , odakle se dovodi do filtera za filtriranje 77 i ide u kolekciju 78 . Filtrirana smjesa se pumpom šalje u sabirni rezervoar 79 ispred vakuum uređaja.
Iz kolekcije 79 smjesa ulazi u vakuum aparat 80 i prokuvano do sadržaja suve materije od 92,5%. Tako se sirup kuha do prezasićenja nakon unošenja šećera u prahu, oslobađa se saharoza u obliku kristala i dolazi do kristalizacije masecuita. Sadrži oko 7,5% vode i 55% kristalizovanog šećera. Mascuit I kristalizacije (mascuit I) spušta se u prijemnu mešalicu mascuita 81 . Od nje masecuit dolazi preko distributera masecuita 82 u centrifuge 83 , pri čemu se pod uticajem centrifugalne sile kristali šećera izdvajaju iz interkristalnog rastvora. Ovo rješenje se naziva prvi edem. Čistoća prvog istjecanja je 75%, što je znatno niže od čistoće masecuita.
Da bi se dobio bijeli šećer iz centrifuge, njegovi kristali se isperu s malom količinom vruće vode - izbijele. Prilikom izbjeljivanja dio šećera se otapa, pa iz centrifuge napušta otjecanje veće čistoće – drugo otjecanje. Prvi odliv se šalje u zbirku 84 , drugi - u kolekciji 85 .
Iz centrifuge 83 isprani granulirani šećer sa sadržajem vlage od 0,8...1% istovaruje se na vibrirajući transporter 86 , lift 87 podignuta u jedinicu za sušenje-hlađenje 88 , i suši se toplim vazduhom na temperaturi od 105...110°C do vlažnosti od 0,14%.
Got granulirani šećer sadrži grudvice i feromagnetne nečistoće. Potonji se uklanjaju pomoću elektromagnetnog separatora okačenog iznad transportne trake 89 . U sortirnici 90 odvajaju se grudvice, a granulirani šećer se dijeli na frakcije prema veličini kristala i ubacuje u bunkere 91 nalazi se u prostoriji za pakovanje.
Zrak koji ventilator usisava iz jedinice za sušenje-hlađenje čisti se od šećerne prašine u ciklonu za kemijsko čišćenje 92 i u ciklonu za mokro čišćenje 93 . Sakupljeni šećer u prahu i grudvice granuliranog šećera otapaju se sokom II zasićenosti u mikseru 94 , a zatim otopina ulazi u mikser za čišćenje 104 .
Prvi i drugi izlivi dobijeni centrifugiranjem masecuita I upumpavaju se u kolektore ispred vakuum aparata 95 I 96 . Masecuit II kristalizacija (masecuit II) se kuva iz drugog i prvog curenja masecuita I u vakuum uređajima 97 do sadržaja suve materije od 93%, uključujući oko 50% kristalnog šećera. Massecuite II se spušta u prijemni mikser masecuite 98 i poprskati toplom vodom. Preko distributera masecuita 99 masekut se šalje u centrifuge 100 , gdje se centrifugira uz odabir dva izlaza koji se šalju u zbirke 101 I 102 . Iz centrifuge šećer II kristalizacija vijkom 103 uneti u mikser za čišćenje 104 , gdje se rastvara (bistri) u filtriranom soku II zasićenosti. Zatim se kora šalje na sulfitaciju zajedno sa sirupom.
Za ključanje masuita III kristalizacije (maskuita) u vakuum uređajima 108 uzastopno uzimaju drugi i prvi izlivi kristalizacije masekuita II iz zbirki 105 I 106 i afilijativni odliv iz kolekcije 107 . Sadržaj suhe materije u masuku III je podešen na 93,5…94%. Kroz prijemni mikser masecuite 109 spušta se u postrojenje za kristalizaciju 110 , gdje se vrši dodatna kristalizacija šećera prilikom vještačkog hlađenja masuka. U zadnjem mikseru masekuta instalacije za kristalizaciju, maset se zagrijava za 5...10 °C kako bi se uklonio višak prezasićenosti interkristalne otopine i zagrijava se kroz razdjelnik masecuita. 111 uneti u centrifuge 112 , gdje se centrifugira bez pranja šećera vodom i sakupljanja jednog odliva melase u kolekciju 113 . Melasa iz kolektora se usmjerava kroz kolektor pod pritiskom 114 na vagi 115 , izvagati i pumpati u kontejnere za skladištenje.
U afinatoru se miješa šećer III kristalizacije 116 sa prvim istjecanjem masecuita I kristalizacijom, dobija se rafinirani masekut sa sadržajem suhe tvari od 89...90%. Afinacijski masekut se centrifugira u centrifugama 117 odvojeno od kristalizacije masecuita II. Rafinirani šećer se ispere vrelom vodom, skupljajući dva izlaza zajedno i šaljući ih u sakupljanje. 118 , odakle se pumpa u zbirku 107 za ključanje masecuita III kristalizacije. Afinirani šećer se napaja pužem 103 u mikser za čišćenje 104 i rastvoren sa filtriranim sokom II zasićenosti zajedno sa šećerom II kristalizacije.
Šećer je prehrambeni proizvod koji se dobija uglavnom od šećerne repe i šećerne trske. Dostupan u obliku granuliranog šećera i rafiniranog šećera. Kalorijski sadržaj 100 g šećera je oko 400 kcal. Najvažniji pokazatelj kvaliteta šećera je njegova boja, koja u Stammer jedinicama ne bi trebala prelaziti 1,0.
Bez obzira na sirovinu, osjećaj slatkoće šećera određen je isključivo veličinom površine kristala, a time i brzinom topljenja u ustima. Veliki kristali koji se sporo tope ne izgledaju dovoljno slatki, dok mali, a posebno šećer u prahu, imaju bolesno sladak ukus.
Šećerna repa- dvogodišnja biljka iz porodice guščijih nogu. U prvoj godini njegovog razvoja od prvobitno posijanog sjemena formiraju se sočni, šećerom bogati korijenski usjevi sa široko proširenom drškom, bočnim korijenjem i snažnom bazalnom rozetom listova – vrhovima, ali bez cvjetova i sjemena. Upravo ti korijeni, nakon rezanja vrhova (zajedno sa gornjim dijelom glave korijena), kao i odstranjivanja drške i dijela korijena, služe kao sirovina za proizvodnju šećera od repe. Prosječan prinos korijenskih usjeva je 25...40 t/ha, na navodnjavanim zemljištima Ukrajine - preko 60 t/ha.
Sadržaj šećera u repi je 16...18% mase korena, ponekad pod povoljnim uslovima - 20%. Trajanje vegetacije kreće se od 150 do 180 dana. Zbir srednjih dnevnih temperatura tokom vegetacije je 2400…2800°C potrebna je dovoljna količina vlage.
Formiranje šećera u repi nastaje početnom sintezom pod utjecajem sunčeve svjetlosti najjednostavnijih ugljikohidrata (glukoze i fruktoze) iz ugljičnog dioksida i vode u listovima biljaka koji sadrže hlorofil.
Masovno kopanje korijenskih usjeva vrši se od druge polovine septembra. Cvekla dopremljena vozilima se do prerade skladišti u gomilama (gomilama). Da bi se spriječili procesi truljenja, repa u gomilama prska se krečnim mlijekom, a po vrućem vremenu navodnjava se vodom.
Korjenasti usjevi u gomilama nastavljaju živjeti, trošeći kisik iz zraka i oslobađajući ugljični dioksid, kao i vodenu paru.
Šećer od trske-sirov, proizveden u Indiji, Brazilu i na Kubi, proizvod je prerade soka iscijeđenog iz stabljika šećerne trske. Sadržaj saharoze u soku je 97...98%, au stabljikama trske 12...15%, prinos je 40...60 t/ha.
Presovani sok od trske hemijski je pročišćen malom količinom limete, fosforne kiseline i sumpor-dioksida. U filtriranom obliku ulazi u postrojenje za isparavanje. Nakon kondenzacije, sirup iz isparavanja se kuha dok se ne oslobode kristali šećera koji se u centrifugama odvajaju u obliku sirovog šećera.
Fabrike u kojima se proizvodi šećer, velike su, opremljene proizvodnom tehnologijom visokih performansi. Kapacitet pojedinačnih tvornica šećera za repu za preradu repe dostiže 6...9 hiljada tona dnevno, au prosjeku - 2,5 hiljada tona dnevno. Proizvodnja šećera od repe - masovna, linijska. U njemu se u jednom proizvodnom toku odvijaju glavni tehnološki procesi i međuoperacije za preradu repe za proizvodnju jedne vrste masovno tržišnog proizvoda - granuliranog bijelog šećera. Nusproizvodi komercijalnih proizvoda su pulpa i melasa.
Da bi se saharoza zaštitila od raspadanja, svi tehnološki procesi se izvode na temperaturi koja ne prelazi 90...100°C (samo u zgradama prve isparenja do 120...125°C), iu alkalnoj sredini (sa osim blago kisele reakcije difuznog soka).
Trajanje proizvodnog ciklusa od prijema repe do prijema sirovog bijelog šećera nije duže od 12...16 sati, a uzimajući u obzir preradu sve melase i žutih šećera u odjelu mješovite robe - 36... 42 sata.
Najvažnije faze tehnologije proizvodnje šećera iz repe su sljedeće:
. prijem, skladištenje i isporuka repe u pogon;
. čišćenje korijena repe od zemlje i stranih nečistoća;
. mljevenje (rezanje) repe na čips i dobivanje soka od nje difuznom metodom; pročišćavanje sokova; isparavanje vode iz soka kako bi se dobio sirup; kuhanje sirupa u kristalnu masu - masecuit I i naknadno
. odvajanje ove mase centrifugiranjem na bijeli kristalni šećer i melasu; prekuvavanje melase u masecuit II, njena dodatna kristalizacija i centrifugiranje do dobijanja žutog šećera i finalne melase-melase - proizvodni otpad pri radu po šemi sa dva masecuita.
U slučaju rada po shemi sa tri masuka, melasa iz masekuta II nije konačna. Ponovo se prekuvava u masecuit III, iz kojeg se nakon kristalizacije i centrifugiranja dobija još jedan žuti šećer i dobija se melasa kao proizvodni otpad.
Prečišćavanje (afinacija) posljednjeg žutog šećera, otapanje žutih šećera u soku (čišćenje) uz vraćanje nastalog rastvora - čišćenje za čišćenje sirupa.
Pored ovih tehnoloških operacija provode se i pomoćni procesi: dobijanje vapna i zasićenog (ugljičnog dioksida) gasa neophodnog za prečišćavanje soka sagorevanjem sumpornog sulfatnog (sumpor-dioksida) gasa za prečišćavanje soka i sirupa.
U pojedinim fabrikama izvode se i dodatne tehnološke operacije, koje su, takoreći, nastavak glavnih proizvodnih procesa - sušenje repine pulpe i proizvodnja krmne mešavine na bazi nje (obogaćivanje pulpe aditivima), dobijanje limunske kiseline iz melase mikrobiološki .
Sve tehnološke operacije izvode se u tri glavna odjeljenja pogona: prerada repe, što uključuje i isporuku repe u pogon; prečišćavanje sokova, uključujući isparavanje i proizvodnju vapna, zasićenih i sulfatnih gasova - kuhanje-kristalizacija i ribanje;
Ekstrakcija šećera iz čipsa od cvekle
Ekstrakcija šećera iz čipsa od repe vrši se ispiranjem toplom vodom i difuzionim sokom i zasniva se na fenomenima difuzije i osmoze kroz propusne zidove ćelija šećerne repe.
Ispiranje se dešava u difuzionim baterijama koje se sastoje od 12 - 16 difuzora. Difuzori, koji su metalni cilindri kapaciteta 5-10 m3, opremljeni su uređajima za punjenje strugotine i istovar pulpe. Sadržaj difuzora se zagrijava parom koja cirkulira kroz cijevi unutar difuzora. Temperatura u difuzoru doseže 60 °C ili više. Na ovoj temperaturi protoplazma ćelija se zgrušava, što olakšava ispiranje šećera iz njih.
Ispiranje šećera u difuzijskoj bateriji vrši se postepeno. Difuzijski sok, prelazeći iz jednog difuzora u drugi, postepeno se zasićuje šećerom sve dok se sadržaj šećera u soku ne približi sadržaju šećera u repi.
Prvi difuzor baterije je napunjen čipovima i napunjen toplom vodom, ispunjavajući cijeli prostor između čipsa u difuzoru.
Ako je sadržaj šećera u svježe napunjenom čipsu od cvekle 18% (može biti malo više ili manje), tada se nakon ispiranja dijela šećera vodom i postizanja difuzijske ravnoteže, šećer u čipsu i vodi ravnomjerno raspoređuje i šećer sadržaj čipsa i dobijenog soka postaje isti: iznosi 9% (18:2).
Sok dobiven u prvom difuzoru se prenosi u drugi, napunjen svježim čipsom. Nakon postizanja difuzijske ravnoteže, šećer u čipsu i sok u drugom difuzoru se ravnomjerno raspoređuju, a sadržaj šećera u soku je 13,5% ((18+9)/2).
Iz drugog difuzora sok se prenosi u treći, također napunjen svježim strugotinama. Sadržaj šećera u soku dostiže 15,75% ((18+13,5)/2) itd. U posljednjem difuzoru, sadržaj šećera u soku se malo razlikuje od sadržaja šećera u svježem čipsu od repe.
Pošto je u strugotini u prvom difuzoru još uvijek ostalo 9% šećera (samo 9 od 18% sadržanih u svježim strugotinama prelazi u sok), da bi se šećer izvukao, ponovo se puni čistom vodom.
Kada se uspostavi difuziona ravnoteža u prvom difuzoru, ponovo se dobija sok, ali sa manjim sadržajem šećera: (9:2 = 4,5%). Ovaj sok se zatim prenosi u drugi difuzor, gdje je sadržaj šećera u čipsu 13,5%. Ovdje se dobija difuzni sok sa sadržajem šećera od 9% ((13,5+4,5)/2). Prebacivanjem ovog soka u treći difuzor, gde je sadržaj šećera u čipsu 15,75%, dobija se sok sa sadržajem šećera od 12,37% itd.
Dakle, kada se uspostavi rad difuzijske baterije, najkoncentriraniji sok se isporučuje u svježi čips od cvekle, a ili sok niske koncentracije ili čista voda se dovodi u čips sa više ili manje šećera.
Ova metoda omogućava da se što više ekstrahira šećer iz čipsa od repe i dobije difuzijski sok visoke koncentracije. Gubici šećera u pulpi su samo 0,2 - 0,25%.
Kretanje soka iz jednog difuzora u drugi vrši se zbog blagog pritiska koji se stvara prilikom upumpavanja vode u prvi difuzor.
Nedavno se u tvornicama šećera koriste uređaji za kontinuiranu difuziju, koji zamjenjuju difuzijske baterije koje se periodično pune i istovaraju.
S jedne strane, čips od cvekle se kontinuirano unosi u radni aparat za difuziju, koji se kreće prema vodi koja dolazi sa suprotne strane. Voda koja kontinuirano pere čips izvlači šećer iz njega i postepeno se pretvara u difuzni sok obogaćen šećerom, koji se uklanja iz difuzionog aparata. Čips bez šećera - pulpa - se također kontinuirano uklanja iz aparata.
Prečišćavanje difuznog soka
Osim šećera, difuzni sok sadrži (otprilike 2%) i druge tvari koje se nazivaju nešećeri (soli fosforne i drugih kiselina, bjelančevine), kao i male suspendirane čestice koje soku daju tamnu boju.
Difuzijski sok se pročišćava od suspendiranih čestica i značajnog dijela nešećera pomoću vapna, a ugljični dioksid se koristi za naknadno uklanjanje limete iz soka. Kreč i ugljični dioksid se proizvode u tvornicama šećera spaljivanjem krečnjaka (CaCO3 = CaO + CO2); njegova potrošnja iznosi 5-6% mase prerađene repe.
Tretman difuznog soka krečom (u obliku krečnog mlijeka) vrši se u cilindričnim kotlovima sa mješalicama - defekatorima. Pod uticajem vapna, nešećeri se koaguliraju i talože ili razgrađuju, stvarajući kalcijeve soli koje ostaju u rastvoru.
Sok od limete (defecirani) ulazi u saturator, gdje se tretira ugljičnim dioksidom. Pod utjecajem ugljičnog dioksida, kreč se pretvara u kalcijev karbonat CaCO3, koji, kada se istaloži, nosi sa sobom nešećere.
Sok tretiran ugljičnim dioksidom (zasićenim) se filtrira pomoću mehaničkih filtera. Istovremeno se iz soka odvaja prljavština filter presa koja sadrži kalcijum karbonat, nešećer i malu količinu šećera (do 1% težine prljavštine).
Pročišćeni difuzijski sok zadržava tamnu boju, koja se eliminira naknadnom obradom soka sumpordioksidom (dobija se sagorijevanjem sumpora). Proces obrade soka sumpordioksidom naziva se sulfitacija.
Isparavanje soka, kuhanje sirupa i dobijanje šećera
Pročišćeni sok odlazi u postrojenje za isparavanje, gdje se iz njega uklanja većina vode. Sok dobiva koncentraciju sirupa (65% suhe tvari, uključujući 60% šećera i 5% nešećera koji ostaju u difuzijskom soku nakon njegovog prečišćavanja).
Dobiveni sirup se ponovo izbijeli sumpor-dioksidom i filtrira, nakon čega se prokuha u vakuum aparatu. Kuvanje sirupa se nastavlja 2,5 - 3 sata na temperaturi od oko 75°C (pod vakuumom). Tokom procesa ključanja dolazi do kristalizacije šećera. Tako nastaje proizvod koji sadrži 55 - 60% kristala šećera i naziva se masekut prve kristalizacije. Koncentracija suhih materija u mascuitu dostiže 92,5% (od čega je oko 85% šećera).
Masecuit se iz vakuum aparata spušta u mikser i zatim šalje u centrifuge, gdje se matična tekućina odvaja od kristala šećera. Izdvojena matična tečnost naziva se zelena melasa. Sadrži i značajnu količinu šećera, kao i nešećera.
Nakon uklanjanja zelene melase, preostali šećer u centrifugi se ispere vodom i kuha na pari. Kao rezultat, šećer postaje bijeli. Kada se kristali šećera ispiru u centrifugi, formira se tečnost koja sadrži otopljeni šećer - melasa. Vraća se u vakuum aparat na dodatno prokuvavanje u masecuit prve kristalizacije, pri čemu nastaje bijeli šećer.
Šećer iz centrifuga šalje se u bubanj za sušenje. Osušeni šećer je već sasvim spreman Šećer iz centrifuge šalje se u bubanj za sušenje. Osušeni šećer je potpuno gotov proizvod - granulirani šećer, koji sadrži do 99,75% čistog šećera, računato na suvu materiju.
Zelena melasa se takođe šalje u vakuum uređaje za prokuvavanje u masecuit za drugu kristalizaciju. U ovom slučaju se dobija žuti šećer koji ide uglavnom u konditorsku industriju. Posebnom obradom žuti šećer se može pretvoriti u običan bijeli šećer.
Nakon druge kristalizacije žuti šećer se izoluje iz masecuita, dobija se melasa ili melasa, koja je proizvodni otpad. Prinos melase za životinje je oko 5% mase prerađene repe.
Uzimajući u obzir gubitke šećera u procesu proizvodnje (najviše se gubi u melasi za životinje - 9 - 14% šećera sadržanog u repi), njen prinos od repe je praktično 12 - 13%. Istovremeno, potrošnja repe po 1 toni šećera prelazi 7 - 8 tona.
U procesu šećerenja koristi se mnogo pare i tople vode, koje se obično dobijaju u fabričkim kotlarnicama. Ukupna potrošnja ekvivalentnog goriva u tvornicama šećera za repu (uključujući i potrošnju za pečenje krečnjaka) iznosi 11 - 12% mase prerađene repe.
Proizvodnja šećera od repe karakteriše velika potrošnja vode za tehnološke procese. To je 20 puta veća težina od prerađene repe. Uzimajući u obzir korišćenje reciklirane vode, potrošnja slatke vode je takođe veoma značajna i dostiže 8 tona po 1 toni repe.
Upotreba otpada
Najvredniji otpad iz proizvodnje šećera od repe je melasa, koja se skoro polovina sastoji od šećera, a sadrži i druge nutrijente. Kao rezultat toga, melasa se koristi kao koncentrirana hrana za stoku (direktna ishrana ili kao dio krmnih smjesa). Osim toga, melasa za životinje se prerađuje u alkohol, kvasac, limunsku i mliječnu kiselinu i druge proizvode.
Posebnom preradom, šećer koji se u njemu nalazi može se izdvojiti iz melase za životinje, čime se povećava njen ukupni prinos od repe i smanjuje njena cijena. U tu svrhu neke šećerane su izgradile radionice u kojima se dešećeri melasa za životinje.
Drugi otpadni proizvod je pulpa - čips od repe bez šećera. Pulpa istovarena iz difuzora se vodom transportuje do skladišta (jame za celulozu). Pulpa je hranljiva i životinje je lako jedu; koristi se u stočarstvu za tov stoke. Neke šećerane imaju i svoje stanice za ishranu stoke.
Svježa pulpa sadrži do 94% vode. Da bi se povećala transportabilnost, kao i hranljiva vrednost pulpe, ona se delimično dehidrira i time povećava sadržaj suvih materija u njoj na 15 - 18%. Za dugotrajno skladištenje, pulpa se suši do sadržaja vlage od 10 - 12%, korištenjem dimnih plinova za sušenje.
Sezonalnost tvornica šećera za repu
Fabrike šećera za repu karakteriše izražena sezonalnost rada. Šećerna repa obično sazrijeva u drugoj desetini septembra. U to vrijeme počinju kopati i transportovati u fabrike i prerađivati. Fabrike stvaraju zalihe repe, raspoređene u gomile, koje se prerađuju nakon kopanja i uklanjanja. Kada se repa čuva duže vrijeme, sadržaj šećera u njoj se značajno smanjuje. Zbog toga fabrike nastoje da prerade godišnje zalihe sirovina u minimalnom periodu od 3-4 meseca. Produženje roka trajanja repe smanjuje prinos šećera po jedinici sirovine i smanjuje profitabilnost tvornice šećera za repu.
Proizvodnja rafiniranog šećera
Oko 20...25% proizvedenog granuliranog šećera se podvrgava rafiniranju kako bi se dobio čistiji prehrambeni proizvod u čvrstom (grudasti rafinirani šećer) ili trošnom kristalnom (rafinirani granulirani šećer) obliku.
Za industrijsku preradu (rafiniranje) dozvoljen je granulirani šećer sa sadržajem vlage ne većim od 0,15%, sadržajem šećera od najmanje 99,75% i vrijednošću boje do 1,8 Stammer jedinica.
Suština procesa rafiniranja šećera je da se granulirani šećer otapa, dobijeni sirup pročišćava i kuha u kristal.
Nakon izlivanja rafinisanog masecuita u kalupe i njegovog hlađenja, dobija se šećer visoke tvrdoće - šećer u prahu. Veliki komadi lijevanog šećera lome se na manje ili pile na komade pravilnog oblika
Koristi se i drugi način proizvodnje grudastog šećera - presovanje navlaženog granuliranog šećera dobijenog od rafinisanog masuša u kalupe. Tako se dobija ceđeni šećer, koji je manje tvrd od livenog šećera.
Tečni rafinirani šećer koristi se u pekarskoj industriji i proizvodnji sladoleda.
Boja rafiniranog šećera mora biti čisto bijela, bez mrlja, dozvoljena je plavkasta nijansa dobivena dodatkom ultramarina.
Prinos gotovog rafiniranog šećera je oko 98,5% težine granuliranog šećera unesenog u proizvodnju. Rafinerije šećera u Odesi, Sumi i Čerkasiju rade tokom cele godine.
U Ukrajini je glavna proizvodnja šećera koncentrisana u regijama Vinica, Hmeljnicki, Kijev i Čerkasi. Svaka od njih ima 30-40 šećerana, od kojih većina proizvodi šećer sezonski. Prinos bijelog šećera u odnosu na masu šećera sadržanog u repi naziva se omjer biljaka. U industriji šećera je 78-80%.
Prosječno u industriji godišnji prinos šećera iznosi 12...13% po masi repe, pa se na 1 dio proizvedenog šećera troši 7...8 dijelova repe.
Intenzitet rada za preradu šećerne repe je 15…16 čovjek-dana na 100 tona repe.
Ukupna potrošnja normalne pare (sa prosječnim sadržajem topline od 2700 kJ/kg) u cijelom postrojenju iznosi 50...60% težine repe.
Ukupan promet vode je 1800...2000% mase prerađene repe, može se smanjiti na 150...300%.
Sažetak proizvodnih linija šećera
|
Vrsta resursa |
Jedinicamjerenja |
Za sirovine 20 tona |
Za sirovine 50 tona |
Za sirovine 100 tona |
Za sirovine 200 tona |
Bilješke |
|
|
Real Productivity |
Zavisi od sezone i početnog sadržaja šećera u repi |
||||||
|
Potreban par |
|||||||
|
Temperatura pare |
|||||||
|
Dnevna potrošnja vode za pranje gomolja |
mogu se reciklirati |
||||||
|
Potrošnja vode po dnevnoj proizvodnji |
Zavisi od stepena kontaminacije gomolja |
||||||
|
Dnevna potrošnja krečnog mlijeka |
|||||||
|
Temperatura dovoda krečnog mlijeka |
|||||||
|
Koncentracija krečnog mlijeka |
|||||||
Tehnologija proizvodnje šećera je višeslojni lanac koji se sastoji od nekoliko faza:
Pranje i čišćenje sirovina od nečistoća;
- dobijanje čipsa od cvekle;
- proizvodnju difuznog soka i njegovo prečišćavanje;
- dobijanje sirupa;
- oslobađanje šećera iz sirupa;
- prerada šećerne mase u granulirani šećer;
- pakovanje i skladištenje gotovog proizvoda.
Pranje i čišćenje
Kada su prisutne nečistoće, one čine do 12% ukupne mase, a osim zemlje i vrhova, nečistoće mogu uključivati kamenje, pa čak i neke metalne predmete. Sve to treba odvojiti od korisnog dijela voća. Za pranje repe koriste se bubanj za pranje repe i separator vode opremljen zamkama za nečistoće. Pravilno čišćenje će pomoći da se izbjegnu kvarovi naknadne opreme za proizvodnju šećera.
Proizvodnja šećera od šećerne repe - dobijanje čipsa od repe
U skladu sa tehnologijom proizvodnje šećera, da bi se dobio sirup, repa se mora usitniti. Sjeckanje cvekle je proces pretvaranja cikle u strugotine na rezačima za repu, koji pomoću difuzijskih noževa postavljenih na okvire režu plod na male komadiće. Debljina strugotine od 1 mm je optimalna debljina za dalju obradu.
Unutar tijela rezača repe plodovi se rotiraju uz pomoć puža, koji pod utjecajem centrifugalne sile pritišće plodove na oštricu noževa. U procesu klizanja po stacionarnim noževima, repa se pretvara u čips, koji, prolazeći između noževa, završava u posudi za dalju obradu. Od sve opreme za proizvodnju šećera, sekači repe zahtevaju najteže čišćenje komprimovanim vazduhom i periodičnu zamenu noževa.
Proizvodnja difuznog soka
Proces vađenja saharoze iz repe tehnologijom proizvodnje šećera prilično je primitivan - čips od repe se u industrijskim difuzorima namače u vrućoj vodi, čime se omekšava njena vlakna i pušta sok. Ako koristite hladnu vodu, proteinska jedinjenja u ćelijama čipsa značajno će usporiti proces dobijanja soka.
Obično se nekoliko difuzora koristi u nizu za proizvodnju koncentriranijeg soka. Za dalju preradu, difuzni sok se mora očistiti od komadića repe koji su postali beskorisni. Mješavina soka i strugotine stavlja se u sifone za pulpu, gdje se vrši filtracija.
Difuzioni sok, čak i očišćen od ostataka voća, ostaje složena višekomponentna kompozicija, koja osim šećera sadrži i proteine, pektin, aminokiseline itd. Pomoću vakuum filtera i saturatora provodi se proces prečišćavanja šećernog sirupa od nečistoća.
Oslobađanje šećera iz sirupa
Šećerni sirup dobijen nakon bistrenja soka sadrži previše vode (do 75%), koja se uklanja u isparivaču, čime se dobija sirup koji sadrži do 70% čvrstih materija. Nakon toga, prema tehnologiji proizvodnje šećera, pomoću vakuum aparata, sirup se zgušnjava do sadržaja suhe tvari od 93,5%, čime se dobiva masulit, koji će nakon procesa kristalizacije postati običan šećer.
Kristalizacija šećera je završna faza procesa proizvodnje šećera.
Masekut dobijen iz vakuum uređaja šalje se u centrifugu, gdje kristalizira, nakon čega se suši vrućim zrakom i vibrirajućim transporterom šalje u jedinicu za sušenje i hlađenje, nakon čega se sortira pomoću vibracionog sita.
Unatoč prilično dugom tehnološkom lancu, većina opreme za proizvodnju šećera ima prilično jednostavan princip rada. Jednostavan princip rada pojedinačnih uređaja olakšava i održavanje i popravak svih vrsta potrebne opreme, što omogućava proizvodnju šećera u industrijskim razmjerima po prilično niskoj cijeni.
