Описать производство литого сахара рафинада кратко
Обновлено: 05.07.2024
Рафинад необычайно популярен в России: покупатели ценят его за удобство хранения и перевозки. В России такой сахар делают в основном в Краснодарском крае.
Привычный нам дешевый сахар родом из Германии. Легенда гласит, что в 1840 году жена одного сахаропромышленника по фамилии Руд поранила пальцы, когда колола сахар. И как бы в упрек своему мужу, который делает неудобный продукт, она подала ему и его гостям эти окровавленные кусочки.
Так это или нет, но уже через несколько лет сахарная индустрия изобрела привычный нам рафинад в кубиках. И он до сих пор популярен. Мы побывали на одном из рафинадных заводов в Краснодарском крае.
Сначала сахар-песок поступает в огромный миксер, где смачивается водой.
Затем — под пресс, где ему придают форму кубиков.
Затем — на сушку при температуре около 170 градусов. Немногим больше — и масса превратилась бы в леденцы.
На выходе же получаются кубики, по весу примерно равные одной чайной ложке сахара — в среднем 5,5 грамма.
В пересчете на килограмм такой продукт получается в 1,5–2 раза дороже обычного песка.
Цель рафинирования сахара-песка – максимальное удаление примесей и получение практически чистой сахарозы (до 99,9% в сухом веществе).
Технологическая блок-схема производства сахара-рафинада представлена на рисунке:
Технологическая блок-схема производства сахара-рафинада
Сахар-песок растворяют в обессоленной горячей воде (клеровка) при температуре +85 °С и готовят сироп до концентрации 73%. Сироп фильтруют в фильтрах с намывным слоем минеральных наполнителей (с фильтр-перлитом через гравий, фильтрующие порошки). Затем сироп очищают от красящих веществ в установках для адсорбционной очистки.
Используют специальные адсорбенты (активный уголь АГС-4 или порошкообразный уголь типа норита, или иониты). Адсорбенты должны иметь небольшую насыпную плотность (250–450 кг/м3), повышенную удельную площадь поверхности (600-1750 мм2/г). Установки для адсорбционной очистки сахарного сиропа могут быть с применением периодического или непрерывного способа.
Схема установки для адсорбционной очистки сахарного сиропа периодическим способом
В подогреваемом смесителе-автоклаве сахар расплавляется и образуется сахарный сироп. Предварительное обесцвечивание сиропа проводится в адсорбере, в который поступает частично отработанный уголь со второй ступени очистки. Длительность процесса адсорбции составляет около 30 мин. Разделяется суспензия на фильтр-прессе, а затем подается отфильтрованный сироп на вторую ступень очистки. Уголь регенерирует или подается в отвал.
Обесцвечивание сахарного сиропа может также проводиться на адсорберах непрерывного действия с движущимся слоем адсорбента. Отделение сиропа и сахаросодержащих промоев проводится на двух вакуум-установках. В колоннах первой установки уголь обессахаривается, а промой из установки отводятся. Во второй вакуум-установке происходит более полное отделение сахаросодержащего промоя от угля, а также отмываются вещества, адсорбированные углем.
Полученный утфель кристаллизуют в кристаллизаторах с мешалками. Для отделения маточника от кристаллов используют центрифуги.
При получении прессованного сахара-рафинада утфель центрифугируют, отделяя патоку, а сахар пробеливают клерсом с добавлением ультрамарина и прессуют. Клере представляет собой продукт, получаемый из растворенного в воде сахара-песка высокой очистки, сухих отходов рафинадного производства и отбора из адсорберов рафинадной группы. Рафинадную кашку прессуют на карусельных прессах для получения брикетов. Брикеты сушат до влажности 0,2 – 0,3% и после раскалывают на заданные размеры.
В зависимости от влажности, размеров и однородности кристаллов, вида и степени прессования получают различные виды прессованного сахара-рафинада: прессованный колотый и прессованный быстрорастворимый.
При получении сахара-песка рафинированного утфель обрабатывают по схеме получения сахара-песка обыкновенного, но сушат до влажности 0,1%.
Рафинадную (сахарную) пудру получают из побочных продуктов (отходов) при производстве сахара-рафинада путем их измельчения до 0,1 мм. Чтобы пудра не слеживалась при хранении, в нее добавляют до 3% крахмала. Влажность пудры – 0,2%.
Рафинад - дополнительно очищенный сахар в виде кусков, кристаллов и пудры (измельченных кристаллов). Сырьем для его производства является свекловичный сахар-песок и тростниковый сахар-сырец. По свойствам сахар-рафинад практически должен соответствовать чистой сахарозе, в производстве его подвергают дополнительной очистке и перекристаллизации, что позволяет снизить содержание несахаров в готовом продукте.
Производство сахара-рафинада. Исходное сырье в рафинадном
Сахар-песок для промышленной переработки
Сахароза (в пересчете на сухое вещество), %, не менее .
Редуцирующие вещества (в пересчете на сухое вещество), %, не более.
Зола (в пересчете на сухое вещество), %, не более.
Цветность, не более:
единиц оптической плотности .
Влага, %, не более.
Ферропримеси, %, не более.
Сахар-песок растворяют в воде. Полученный сироп очищают, применяя адсорбенты (активные угли) и иониты, поглощающие из сиропа красящие вещества.
Тростниковый сахар-сырец содержит значительно больше несахаров (до 1,5%), чем сахар-песок, отличается высокой цветностью (от 25 до 80 и более условных единиц). Его очистка сложнее. Вначале смывают часть несахаров с поверхности кристаллов. Затем сахар растворяют и проводят очистку, применяя известковое молоко, диоксид углерода, адсорбенты и иониты. Для обесцвечивания сиропов применяют гидросульфит. В очищенном сиропе содержание несахаров незначительно.
В рафинадном производстве проводят несколько циклов кристаллизации. Сахар-рафинад получают в первых двух или трех циклах, на последующих трех-четырех циклах из паток получают желтый сахар, который возвращают на переработку. Из последнего цикла выводят рафинадную патоку как отход производства. При обессахаривании промежуточных продуктов (паток и других) возможно вновь появление окрашенных соединений вследствие инверсии сахарозы и разложения образующихся при этом простых Сахаров. Чтобы снизить инверсию сахарозы, поддерживают слабощелочную реакцию сахарных растворов, а для маскировки желтого оттенка рафинада применяют краситель синего цвета - ультрамарин. Его добавляют в виде суспензии в рафинадный утфель или при промывке кристаллов сахара в центрифугах.
Сахар-песок рафинированный получают из утфеля с однородными по величине и строению кристаллами сахарозы. Сахар отделяют от патоки на центрифугах. Его сушат и перемещают без существенного перетирания, чтобы сохранить блеск граней, на ситах разделяют на фракции по размерам кристаллов.
Сахар-рафинад кусковой вырабатывают прессованный и литой. При получении литого сахара горячий утфель заливают в конические формы высотой 60 см и медленно охлаждают. Затем в формы сверху заливают чистый сахарный раствор (клере). Межкристальная жидкость, содержащая несахара, вытесняется клерсом. Промытый рафинад сушат в формах. Готовый сахар выбивают из металлических форм и раскалывают на кусочки. Литой рафинад отличается высокой крепостью, медленно растворяется в воде. Его вырабатывают в небольшом количестве, так как процесс получения трудоемкий.
Прессованный рафинад получают удаляя на центрифугах патоку из утфеля и промывая кристаллы клерсом. Влажные кристаллы образуют рафинадную кашку. Их грани покрыты тонкой пленкой сахарного раствора. С повышением влажности кашки увеличивается количество растворенного сахара. Из центрифуг рафинадная кашка поступает на прессы. Из нее формуют цель-
нопрессованные кусочки сахара-рафинада или бруски, которые раскалывают после сушки на кусочки. Прессование приводит к перемещению кристаллов относительно друг друга и уменьшению объема межкристальных пор в отформованной кашке. При этом происходит частичное дробление кристаллов, мелкие осколки которых заполняют промежутки между более крупными. Поступающий на сушку прессованный сахар-рафинад имеет капиллярно-пористую структуру. При удалении влаги на сушке растворенный в ней сахар выкристаллизовывается и связывает отдельные кристаллы сахара в конгломераты.
На физические свойства сахара-рафинада влияют размеры кристаллов и их равномерность, влажность кашки и степень ее сжатия при прессовании, режим сушки.
Для рафинада более высокой прочности требуется кашка с большим содержанием растворенного сахара (влажностью до 3- 3,5 %), для быстрорастворимого сахара в кашке оставляют меньше влаги (до 1,5%). С повышением плотности прессованного сахара-рафинада возрастает его крепость. Плотность быстрорастворимого рафинада составляет 1,05-1,06 г/см 3 , других видов- до 1,29 г/см 3 . Прессованный рафинад высокой плотности приближается по свойствам к литому. При фасовке сахара механизированным способом в пачки или коробки укладывают определенное количество равных по размеру кусочков, поэтому они должны быть одинаковой плотности. В ином случае колебания массы упакованного сахара могут превышать допуски.
Кусковой рафинад вырабатывают в основном на автоматизированных линиях. Автоматами осуществляются операции прессования, сушки, фасовки и упаковки рафинада.
Ассортимент сахара-рафинада. В России вырабатывают рафинированный сахар в следующем ассортименте: прессованный - колотый, со свойствами литого, быстрорастворимый, в кубиках, в мелкой фасовке (дорожный); литой колотый; рафинированный сахар-песок - мелкий (от 0,2 до 0,8 мм), средний (от 0,5 до 1,2 мм), крупный (от 1,0 до 2,5 мм) и по специальному заказу - особо крупный от 2,0 до 4,0 мм; сахарозу для шампанского - кристаллы размерами от 1,0 до 2,5 мм, не допускается подсинивание ультрамарином; рафинированную пудру - только из сахара без добавок и с добавками крахмала высшего сорта и других присадок для предотвращения комкования.
Кусочки сахара-рафинада прессованного выпускают типовых размеров и установленной массы.
Литой колотый сахар-рафинад получают в виде кусочков неправильной формы массой от 5 до 60 г.
Основные виды рафинада - рафинированный сахар-песок и кусковой прессованный. На их долю приходится около 98 % к общему объему производства рафинада. В последнее десятилетие более интенсивно развивалось производство рафинированного сахара-песка. В ближайшей перспективе сахаро-рафинадная промышленность будет развиваться по пути расширения производства прессованного сахара-рафинада, в том числе - в мелкоштучной упаковке, спрос на который удовлетворяется не полностью.
Общие же потери сахара могут составить 0,75% к массе перерабатываемого песка.
Расход пара на рафинадном заводе ориентировочно характеризуется следующими величинами: на технологические нужды в рафинадном заводе в основном применяют отработанный пар из турбин с давлением 4,5 ат.
Наибольшее количество пара расходуется на уваривание утфелей. Если принять процент рафинадных утфелей к массе сахара-песка равным 185%, а продуктовых — 30% и СВ сиропов — 72%, то можно подсчитать, что количество воды, которое приходится выпаривать в вакуум-аппаратах, составляет соответственно 55 и 15%), а в сумме — 70%. Приблизительно таково же и количество пара, расходуемого на вакуум-аппараты. Оно в значительной мере зависит от концентрации сиропов, которая в свою очередь зависит от того, какой адсорбент применяют на заводе: крупку, гранулированный уголь, активный уголь, иониты.
Значительное снижение концентрации сухих веществ (СВ) сиропов резко увеличивает расход пара. Так, при работе с ионитами количество воды, выпариваемой в вакуум-аппаратах, увеличивается как минимум до 95%. Играет роль также и кристаллизационная схема, от которой зависит общее количество утфелей, в особенности продуктовых. Ориентировочно расход нормального, т. е. с теплосодержанием 640 ккал (2679,5 кдж) на 1 кг, пара по заводу можно принять равным 125—150%) к массе выпускаемого рафинада, из них 70—95% — на уваривание утфелей; 12—15% — на высушивание рафинада; 12—15% — на нагрев при клеровании; 6—12% — на подогрев воды. Принимая семикратную испарительную способность нормального, т. е. с теплотворной способностью 7000 ккал (29307,6 кдж) на 1 кг, топлива, найдем его расход около 20% к массе рафинада.
Минимального расхода условного топлива (в 1965 г.) достиг рафинадный завод, не имеющий котельной и потребляющий пар от районной ТЭЦ. На другом заводе, работающем на газе, расход условного топлива составлял 17,3%.
Рафинадный завод расходует довольно большое количество воды. Ее источниками могут быть какая-либо река и даже море, а для чистой (питьевой) воды — артезианские колодцы и городской водопровод. Расход холодной воды достигает 2000%), причем основным потребителем ее являются конденсаторы, где расходуется около 1700%. Вода, подаваемая на конденсаторы, может быть речной и даже морской.
При наличии вакуум-сушилок на их конденсаторы расходуется несколько больше 100% воды. Немало холодной воды (также больше 1007о) расходуется на охлаждение вакуум-насосов. Примерно 15% расходуется на охлаждение мешалок-кристаллизаторов. Значительное количество горячей воды, зависящее от концентрации приготовляемых рафинадных сиропов, идет на клерование сахара-песка. Оно составляет не менее 40%. Чистой (питьевой) горячей водой обрабатывают адсорбенты при их регенерации. Для ионитов температура воды около 80°, для костеугольной крупки — около 95° С. Кизельгур при применении его в фильтрпрессах следует промывать чистой водой с температурой около 80° С, а в патронных фильтрах — с температурой около 95° С.
Удельная затрата труда на заводах в значительной мере зависит от ассортимента вырабатываемого рафинада и от расфасовки, в которой его выпускают. В 1965 г. на одном из заводов, выпускавшем кусковой рафинад, причем лишь одну треть в пачках, удельная затрата труда составляла 109 чел-дней на 1000 ц рафинада, а на одном из заводов, выпускавшем только рафинированный песок, — 64 чел-дня. На современном заводе кускового рафинада, выпускающем все 100% сахара в пачках, удельная затрата труда может быть ориентировочно принята равной 80 чел-дней на 1000 ц рафинада.
В себестоимости технической переработки рафинада (кроме сырья) заработная плата рабочих составляет 22,3%, топливо — 14.5%, тара и упаковочные материалы — 14,5%. На эти три статьи расхода приходится около 50% стоимости технической переработки (табл. 48).
Основные виды сахара-рафинада [9, 40]
Сахар-песок содержит некоторое количество несахаров, в том числе красящие вещества. В ряде отраслей пищевой промышленности (пиво-безалкогольная, винодельческая, кондитерская, ликеро-водочная и др.) предъявляются повышенные требования к качеству сахара. Поэтому кроме сахара-песка вырабатывается значительное количество сахара-рафинада, который представляет собой практически чистую сахарозу (99,9 %).
Сырьем для производства сахара-рафинада являются сахар-песок и тростниковый сахар-сырец. По ГОСТ 22–94 содержание примесей в сахаре-рафинаде не должно быть выше 0,1 %. Вырабатываются различные виды сахара-рафинада (табл. 15.6.19).
Таблица 15.6.19
Физико-химические свойства основных видов сахара-рафинада [40]
| Показатель | Сахар-рафинад | Сахар-песок рафиниро-ванный | Пудра рафи-надная | Сахароза для шампан-ского | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| прессо-ванный | литой колотый | |||||||
| колотый | со свойствами литого | быстро-раство-римый | в мелкой фасовке | |||||
| Содержание: | ||||||||
| сахарозы, масс. % от массы СВ, не менее | 99,9 | 99,9 | 99,9 | 99,9 | 99,9 | 99,9 | 99,9 | 99,9 |
| РВ, масс. % от массы СВ, не более | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,02 |
| влаги, %, не более | 0,2 | 0,25 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,1 | 0,2 | 0,1 |
| Крепость * , МПа, не менее | 2,94 | 3,43 | 1,47 | 2,94 | 3,92 | — | — | — |
| Время полной растворимости кубика сахара-рафинада с ребром 1 см в воде при 20 °С, мин, не ранее | 6 | 7 | 1 | 6 | 7 | — | — | — |
| Содержание крошки (осколков сахара-рафинада массой менее 4,8 г каждый и пудры), масс. %, не более | 2,5 | 1,5 | 1,5 | — | 1 | — | — | — |
| Содержание ферропримесей к массе СВ, масс. %, не более | 0,0003 | 0,0003 | 0,0003 | 0,0003 | 0,0003 | — | 0,0003 | — |
Технология получения сахара-рафинада
При выработке сахара-рафинада различают две стадии кристаллизации: рафинадную (2–3 ступени) и продуктовую (3–4 ступени). Сахар-рафинад получают только на рафинадных ступенях кристаллизации; последующие циклы служат для обессахаривания оттеков и возвращения полученного желтого сахара на адсорбционную очистку и затем на кристаллизацию в рафинадных циклах.
На рис. 15.6.15 приведена принципиальная схема получения сахара-рафинада с двумя рафинадными и тремя продуктовыми кристаллизациями (продуктовые кристаллизации на рисунке не показаны).
Рис. 15.6.15. Принципиальная технологическая схема получения рафинированного сахара-песка
Каждый цикл рафинирования начинается с приготовления сиропа и его очистки. Сиропы с содержанием 63–67 % СВ готовят из сахара и полупродуктов примерно одной чистоты. Сироп I рафинада готовят на воде, обессоленной ионитами, а сиропы других кристаллизаций — на промоях, полученных при обессахаривании отработанных адсорбентов. Оптимальное значение рН (7,5–8,0) всех сиропов устанавливают, добавляя карбонат натрия и тринатрийфосфат. Сиропы, содержащие не более 10 мг/л твердой фазы, подвергают обесцвечиванию адсорбентами (активный уголь, иониты, карбонат кальция) при температуре 78–80 °С. Для адсорбционной очистки сиропов на отечественных предприятиях применяют активный гранулированный уголь АГС-4М и порошковые угли типа карборафин. Отработанный гранулированный уголь регенерируют прокаливанием без доступа воздуха. Порошковый уголь не регенерируют, расход его при эффективности обесцвечивания 60–70 % составляет 2–2,5 кг/1 т сахара-рафинада.
При ионообменной очистке сиропов используют аниониты (например АВ-17–2П), которые периодически регенерируют. Процесс обесцвечивания сиропов (63–67 % СВ) проводят при температуре 78–80 °С. Расход свежего анионита составляет 0,02 т/100 т сахара-рафинада; реагентов на регенерацию анионита: гидроксида натрия — 0,044; хлорида натрия — 0,016.
Эффективность обесцвечивания сиропа (Эф) оценивают по отношению разности цветности исходного сиропа (Цв1) и сиропа, выходящего из адсорбера (Цв2), к исходной цветности сиропа, %:
Утфели рафинадных кристаллизаций уваривают до 91,5–92 % СВ и содержания кристаллов 58–60 % при температуре не выше 78 °С. Утфели продуктовых кристаллизаций уваривают до 90,0–91,5 % СВ.
После центрифугирования сахар рафинадных кристаллизаций промывают водой или клерсом (сироп высокой чистоты, почти бесцветный, содержит примерно 67 % СВ); использование клерса позволяет повысить выход кристаллического сахара на 8–10 %.
Особенностью приготовления утфелей рафинадных кристаллизаций является применение гидросульфита натрия (10 г/т утфеля), снижающего цветность сиропов, и синих красителей: ультрамарина марки УС (Na6Al4Si6S4O24) — 7,5 г/т утфеля или индигосульфокислоты (C16H8O8N2S2Na2) — 0,75 г/т утфеля. Сахар-песок 1-й рафинадной кристаллизации после промывания сушат, фасуют и упаковывают, а сахар 2-й и 3-й рафинадных кристаллизаций смешивают и направляют на прессование. К моменту прессования содержание влаги в рафинадной кашке должно быть, %: для кускового быстрорастворимого сахара — 1,6–1,8; кускового колотого сахара — 2,2–2,3; кускового сахара со свойствами литого — 3,0–3,2.
Часть очищенного от механических примесей и обесцвеченного адсорбентами сиропа I рафинада может быть выведена из производства в виде жидкого сахара (ОСТ 18–170) высшей и I категорий (табл. 15.6.20).
Таблица 15.6.20
Характеристика жидкого сахара [9]
| Показатель | Категория качества | |
|---|---|---|
| высшая | I | |
| Содержание СВ, масс. %, не менее | 64 | 64 |
| рН20 | 6,8–7,2 | 6,8–7,2 |
| Цветность, у. ед., не более | 1 | 1,6 |
| Т хранения, °С, не более | 40 | 40 |
В настоящее время растет спрос на частично или полностью инвертированные сиропы. Для инвертирования сахарозы используют серную кислоту, т. к. ее остатки можно легко перевести обработкой карбонатом кальция или бария в осадок.
Обесцвечивание и сгущение рафинадной патоки [9]
Оттек последней продуктовой кристаллизации, называемый рафинадной патокой, является отходом сахарорафинадного производства. Рафинадная патока используется для производства хлебобулочных и кондитерских изделий (около 80 %) и в производстве молочной кислоты (15 %, см. разд. 15.7) [43]. Перед использованием рафинадную патоку подвергают сорбционной очистке, для чего ее разбавляют водой примерно до 50 % СВ, фильтруют, обесцвечивают сорбентом, снова фильтруют, а затем сгущают в вакуум-аппарате до 78–82 % СВ.
Допустимую массу потерь сахарозы в рафинадной патоке при переработке стандартного сахара-песка чистотой 99,75 % на сахар-рафинад принимают 0,74–0,75 % от массы введенной сахарозы.
Способы получения специальных видов сахара [9]
Кроме рафинированного сахара-песка, сахара-рафинада и жидкого сахара на отечественных предприятиях вырабатывается также рафинадная пудра и кристаллическая сахароза для шампанского; за рубежом вырабатывают специальные виды сахара в жидком, аморфном, желейном, пастообразном и мягком виде, а также в виде леденцов и крупных кристаллов (кандис).
Рафинадная пудра представляет собой измельченные кристаллы сахара-рафинада размером не более 0,1 мм. В качестве сырья используют рафинадную крошку, содержание влаги в которой не должно превышать 0,1 %. Во избежание комкования при хранении в нее следует добавлять 3–4 % кукурузного крахмала.
Кристаллическая сахароза имеет размер кристаллов 0,8–1,5 мм; она готовится без добавления красителей; содержание сахарозы в расчете на СВ не менее 99,95 %, влаги — не более 0,04 %. В качестве сырья используют сахар-песок цветностью не более 0,8 у. ед. После центрифугирования утфеля кристаллы сахарозы промывают чистой горячей водой, пропаривают сухим паром и досушивают на транспортере.
Для получения влажного помадного сахара смешивают рафинированный сахар и глюкозу в соотношении 9 : 1; смесь растворяют в воде, сгущают до пересыщения и охлаждают, перемешивая. При этом образуются мельчайшие кристаллы, и продукт превращается в белоснежную пасту.
Сухой помадный сахар готовят из смеси мелких кристаллов сахарозы и инвертного сахара с добавлением воды до консистенции помадки.
Желирующий сахар получают на основе рафинированного сахара (98,2 %), добавляя яблочный пектин (0,8 %), лимонную кислоту (0,6 %) и воду (0,4 %). Отдельные компоненты предварительно измельчают и тщательно смешивают.
При изготовлении быстрорастворимого сахара сахарную пудру подают в струю влажного воздуха, в которой поверхность частиц сахара покрывается пленкой из растворенного сахара, образуя мягкие конгломераты. При высушивании влага удаляется, и конгломераты приобретают пористую структуру с очень большой площадью поверхности.
Мягкие сахара производят в Японии; они различаются по чистоте, цветности и размеру кристаллов. Особенностью производства мягких сахаров является то, что сахара при центрифугировании промывают сначала водой, а затем инвертированным сиропом.
Читайте также: