Производство сахара из сахарной свёклы¶
Производство сахара из сахарной свёклы — технологический процесс переработки корнеплодов сахарной свёклы (Beta vulgaris) в кристаллический сахарозу (пищевой сахар), включающий подготовку сырья, извлечение сока, его очистку, выпаривание, кристаллизацию и сушку готового продукта. Свёкла содержит 16—20 % сахарозы в корнеплоде, что делает её одним из основных источников сахара в мире наряду с сахарным тростником. В России свёкловодство и сахарное производство сосредоточены в Центральном, Приволжском и Южном федеральных округах.
¶Подготовка сырья
Свёклу хранят в буртах или на складах при температуре от −2 до +8 °C до начала переработки. Перед производством корнеплоды очищают от земли, камней и растительных остатков на моечных машинах, где их промывают в проточной воде. Затем свёклу измельчают на кусочки («стружку») толщиной 2—3 мм на специальных строгальных машинах — диффузорных станках. Такая тонкая нарезка обеспечивает максимальный выход сахарозы при диффузии.
¶Извлечение сахара (диффузия)
Измельчённую свёклу помещают в аппараты-диффузоры, где при температуре 70—75 °C из неё вымывают сахар горячей водой. Процесс продолжается 60—90 минут. Вода движется навстречу сырью (противоток), что повышает эффективность извлечения. На выходе получают свекольный сок с содержанием сахарозы 12—16 % и «жом» — обезвоженное сырьё, которое используется на корм скоту или как удобрение. Для улучшения экстракции в диффузоры вводят известковое молоко и диоксид серы (SO₂).
¶Очистка сока
Свекольный сок содержит множество примесей — аминокислоты, пектиновые вещества, соли органических кислот, пигменты. Их удаляют последовательной обработкой:
- Известкование. В сок вводят гашёную известь Ca(OH)₂, которая связывает примеси в нерастворимые соединения.
- Сатурация. Через известкованную массу пропускают CO₂, что приводит к выпадению осадка карбоната кальция, уносящего примеси.
- Сульфитация. Обработка SO₂ обесцвечивает сок и предотвращает потемнение при нагревании.
После фильтрования получают очищенный («рафинированный») сок с содержанием сахарозы около 16 %.
¶Выпаривание
Очищенный сок выпаривают в вакуум-аппаратах при пониженном давлении (50—70 кПа) и температуре 60—70 °C. Это позволяет удалить воду без перегрева и разложения сахарозы. Вакуумное выпаривание экономически выгодно: используется пар, многократно циркулирующий по системе. В результате получают утфель I — сироп с концентрацией сахарозы 62—65 %.
¶Кристаллизация
Утфель I подвергают варке в вакуум-котлах («варочных печах») при 70—75 °C. В процессе варки сироп насыщают сахарной пудрой («штилем») — мелкими кристаллами, которые служат центрами кристаллизации. По мере испарения воды сахароза выпадает в осадок в виде кристаллов. Продукт варки — кашка — представляет собой смесь кристаллов сахара и жидкой части (масс-купа). Кашку центрифугируют: кристаллы отделяются от патоки. Кристаллы промывают горячей водой и сушат в сушилках. Патоку (паточный сироп) направляют на повторную переработку.
¶Рафинирование
Полученный белый сахар (сахарный песок) может подвергаться дополнительной очистке — рафинации. Рафинадное производство включает растворение песка, повторное обесцвечивание, фильтрацию и кристаллизацию. Выпускают рафинад в виде кубиков, кускового и прессованного сахара.
¶Побочные продукты
При переработке свёклы образуются побочные продукты, которые находят применение:
- Жом — используется как корм для скота или перерабатывается на кормовые дрожжи;
- Патока — применяется в пищевой промышленности, для производства спирта, кормовых дрожжей;
- Меласса — остаточный сироп после извлечения сахара, сырьё для производства спирта, лимонной кислоты, кормовых дрожжей.
¶Оборудование и предприятия
Основное оборудование сахарного завода: строгальные машины, диффузоры, аппараты известкования и сатурации, вакуум-выпарные установки, вакуум-котлы, центрифуги, сушка. Крупнейшие российские производители сахара — компании «Продимекс», «Русагро», «Сахарный завод „Угличский“» и другие. В России работает более 100 сахарных заводов.
¶Экология
Сбрасываемые сточные воды сахарных заводов содержат органические вещества в высокой концентрации (БПК до 20 000 мг/л), что требует очистки на биологических очистных сооружениях. Жом и меласса используются полностью, что снижает отходность производства.
¶История
Промышленное производство сахара из свёклы началось в конце XVIII века. В 1747 году немецкий химик Марграф Ахард впервые выделил сахарозу из свёклы. Первый свеклосахарный завод в России был построен в 1802 году в селе Алябьево Тульской губернии по инициативе графа И. И. Мятлева. К середине XIX века Россия стала одним из крупнейших производителей свекловичного сахара в мире.
¶Источники
- Технология сахара и патоки / под ред. В. И. Смирнова
- ГОСТ 33222-2015. Сахар белый. Технические условия
- Справочник сахарника-свекловодов