Технология производства сахара из свёклы¶

Сахарная свёкла — техническая культура, корнеплоды которой служат основным сырьём для производства сахара в умеренном климате. Технология производства сахара из свёклы представляет собой непрерывный промышленный процесс, включающий этапы подготовки сырья, экстракции сахарозы, очистки диффузионного сока, выпаривания и кристаллизации. Конечным продуктом является белый кристаллический сахар (сахароза) с содержанием не менее 99,7 % основного вещества.

¶Сырьё и подготовка

Корнеплоды сахарной свёклы содержат в среднем 16–20 % сахарозы, остальное приходится на воду и несахара (клетчатку, белки, минеральные соли). На переработку поступают корнеплоды, очищенные от ботвы и земли. На заводе свёклу взвешивают и через гидравлический транспортёр подают в моечное отделение. В свекломойке с помощью воды и механических опорок удаляют почву, камни и посторонние примеси. После мойки корнеплоды ополаскивают чистой водой и направляют на весы.

Далее свёкла поступает в свеклорезку, где превращается в тонкую стружку (лапшу) толщиной 1–2 мм. Форма стружки влияет на эффективность экстракции: чем тоньше и длиннее частицы, тем быстрее и полнее извлекается сахароза. Качество стружки контролируется визуально и по показателю доброкачественности.

¶Экстракция сахарозы

Измельчённую стружку подают в диффузионный аппарат — непрерывно действующую колонну, где происходит противоточная экстракция. Стружка движется навстречу горячей воде (70–75 °C). В результате сахароза и другие растворимые вещества переходят в воду, образуя диффузионный сок, а обеднённая стружка превращается в жом — отход производства, идущий на корм скоту.

Концентрация сахара в диффузионном соке составляет около 12–15 %. Сок содержит также белки, пектины, органические кислоты и красящие вещества, которые необходимо удалить. Жом отжимают и высушивают до влажности 10–12 %, после чего гранулируют.

¶Очистка сока (дефекация и сатурация)

Диффузионный сок имеет тёмный цвет и кислую реакцию. Очистка проводится в два этапа:

• Дефекация — обработка сока известковым молоком (суспензией гидроксида кальция). Известь нейтрализует кислоты, осаждает белки и пектины, а также разлагает инвертный сахар. Расход извести составляет 2–3 % к массе свёклы.
• Сатурация — пропускание углекислого газа через сок. Кальций связывается в карбонат кальция, который адсорбирует на своей поверхности несахара и выпадает в осадок. Осадок отделяют на фильтрах или отстойниках.

После первой сатурации сок фильтруют, повторно дефекуют и сатурируют для более полной очистки. Затем проводят сульфитацию — обработку диоксидом серы, которая снижает цветность и вязкость сока. Очищенный сок становится прозрачным, светло-жёлтым, с содержанием сахарозы около 12–14 %.

¶Сгущение и кристаллизация

Очищенный сок упаривают в выпарной установке — батарее из нескольких корпусов, работающих под вакуумом. За счёт многократного использования вторичного пара влагу удаляют поэтапно, доводя концентрацию сухих веществ до 60–65 %. Полученный сироп дополнительно сульфитируют и фильтруют.

Кристаллизацию проводят в вакуум-аппаратах периодического действия. Сироп уваривают до перенасыщенного состояния, вводят затравку — мелкие кристаллы сахара, на которых происходит наращивание сахарозы. В результате получают утфель — смесь кристаллов сахара и межкристального раствора (патоки).

Утфель центрифугируют: в роторе центрифуги кристаллы отделяются от патоки, промываются горячей водой и паром. Белый сахар выгружают, сушат горячим воздухом в сушильных барабанах, охлаждают и упаковывают. Патока (меласса) содержит до 50 % сахара, который не удаётся извлечь экономически выгодно; её используют как сырьё для производства спирта, дрожжей и лимонной кислоты.

¶Схема технологического процесса

¶Выход и качество

Выход сахара зависит от сахаристости свёклы и потерь в производстве. В среднем из 1 тонны корнеплодов получают 120–150 кг белого сахара. Потери происходят с жомом, фильтрационным осадком (дефекатом) и мелассой. Современные заводы работают с коэффициентом извлечения сахарозы около 80–85 %.

Готовый сахар соответствует ГОСТ 33222-2015: белый цвет, сыпучесть, отсутствие комков, массовая доля сахарозы не менее 99,7 %. Для улучшения сыпучести в сахар добавляют антислёживающие вещества, например диоксид кремния.

¶Особенности производства в России

В России сахароварение развито в Центрально-Чернозёмном регионе, Краснодарском крае, Татарстане и Башкортостане. Сезон переработки длится с сентября по декабрь (иногда до января), после чего заводы останавливаются на ремонт. Для продления сезона практикуется хранение свёклы в кагатах (буртах) с активной вентиляцией, однако потери сахара при хранении составляют 1–3 % в месяц. Мощность современных заводов достигает 6–10 тысяч тонн переработки свёклы в сутки.