Cukraus gamyba iš cukrinių runkelių: technologijos aprašymas

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Cukraus gamyba yra didelių gamyklų prerogatyva. Galų gale, technologija yra gana sudėtinga. Žaliavos apdorojamos nuolatinėse gamybos linijose. Paprastai cukraus gamybos įrenginiai yra netoli cukrinių runkelių auginimo vietų.

Produkto aprašymas

Cukrus iš esmės yra grynas angliavandenis (sacharozė), kurio skonis saldus ir malonus. Jis gerai pasisavinamas ir užtikrina normalią organizmo veiklą (regėjimo ir klausos aštrumas, svarbi smegenų ląstelių maistinė medžiaga, dalyvauja formuojant riebalus). Piktnaudžiavimas produktu sukelia ligų (ėduonies, antsvorio ir kt.) išsivystymą.

Žaliavos gamybai

Tradiciškai mūsų šalyje šis produktas gaminamas iš cukrinių runkelių. Cukraus gamybai reikia daug žaliavų.

Burokėliai yra miglų šeimos atstovas. Auga dvejus metus, kultūra atspari sausrai. Pirmaisiais metais išauga šaknis, o antraisiais vystosiatsiranda stiebas, žiedai ir sėklos. Šakniavaisių masė – 200-500 g. Kietojo audinio masės dalis – 75%. Likusi dalis yra cukrus ir kiti organiniai junginiai.

Runkelių derliaus nuėmimas trunka 50 dienų. Tuo pačiu metu gamyklos dirba vidutiniškai 150 dienų per metus. Norint aprūpinti žaliavomis cukraus pramonę, runkeliai laikomi vadinamuosiuose kagatuose (didelėse krūvose).

Cukrinių runkelių laikymo technologija

Runkeliai klojami sluoksniais krūvomis ant anksčiau paruoštų vietų. Pažeidus laikymo technologiją, burokėliai sudygs ir supūs. Juk šaknys yra gyvi organizmai. Daigumo charakteristika yra daigų ir viso vaisiaus masės santykio indeksas. Aukštos temperatūros ir didelės drėgmės sąlygomis burokėliai pradeda dygti jau penktą laikymo dieną. Tuo pačiu intensyviausiai dygsta burokėliai, esantys viršutinėje krūvos dalyje. Tai itin neigiamas reiškinys, dėl kurio mažėja cukraus gamybos efektyvumas. Siekiant sumažinti daigumo nuostolius, nuimant derlių nupjaunamos vaisių viršūnėlės, o pats derlius krūvose apdorojamas specialiu tirpalu.

Svarbu vaisius atsargiai laikyti krūvose, stengiantis jų nepažeisti. Juk pažeistos vaisiaus vietos yra silpnoji vieta, kuri pirmiausia nukenčia, o vėliau sveiki audiniai.

Bakterijų vystymuisi didelę įtaką daro temperatūra ir drėgmės lygis. Jei išlaikysite rekomenduojamą oro sudėtį ir temperatūrą1-2 °C, tada irimo procesai sulėtėja (kartais nesivysto).

Sandėliuojami burokėliai yra itin užteršti (dirvožemis, žolė). Nešvarumai blogina oro cirkuliaciją krūvoje, provokuoja puvimo procesus.

Todėl burokėlius rekomenduojama nuplauti ir laikyti nuplautus. Pastaraisiais metais piktžolėms, šiaudams ir purvui išpūsti buvo plačiai naudojami specialūs įrenginiai.

Runkelių derlius

Viena iš svarbiausių užduočių – cukrinių runkelių derlingumo didinimas. Tai priklauso nuo daugelio faktorių. Cukraus gamyba tiesiogiai priklauso nuo surinkimo apimties, taip pat nuo žaliavų technologinės kokybės.

Visų pirma, auginamų burokėlių technologinės savybės priklauso nuo naudojamų sėklų. Šiuolaikinės technologijos leidžia kontroliuoti biologines ir kitas charakteristikas. Sėklų kokybės kontrolė gali žymiai padidinti derlių iš pasėto ploto hektaro.

Svarbus ir burokėlių auginimo būdas. Reikšmingas derlingumo padidėjimas pastebimas taikant vadinamąjį keteros auginimo būdą (derliaus augimas svyruoja nuo 15 iki 45%, priklausomai nuo regiono klimato ypatybių). Metodo esmė yra tokia. Rudenį specialiomis staklėmis išpilamos keteros, kurių dėka žemė aktyviai sugeria ir kaupia drėgmę. Todėl pavasarį žemė pakankamai greitai sunoksta, sudarydama palankias sąlygas sėti, augti ir vystytis vaisiams. Be to, burokėlius nuimti daug lengviau: kalnagūbrių dirvožemio tankis yra palyginti mažas.

Įdomu, kad šią technologiją tolimajame praėjusio amžiaus 20-ajame dešimtmetyje pasiūlė sovietų mokslininkas Glukhovskis. Ir palyginti neseniai šis metodas buvo pradėtas naudoti išsivysčiusiose šalyse.

Nepaisant didelio efektyvumo, ši technologija nebuvo plačiai pritaikyta. To priežastis – specialios įrangos trūkumas ir didelė kaina. Todėl cukraus gamyba iš runkelių turi perspektyvų vystytis ir pasiekti naują technologinį lygį.

Runkelius reikia nuimti iki šalnų. Iškastų runkelių pristatymas įmonėms gali būti vykdomas srauto principu arba srauto-perkrovimo būdu. Siekiant sumažinti sacharozės praradimą ilgą laiką laikant perkrovimo bazėse, vaisiai padengiami šiaudais.

Gamybos procesas

Vidutinė cukraus gamykla Rusijoje gali perdirbti kelis tūkstančius tonų žaliavų (cukrinių runkelių). Įspūdinga, ar ne?

Gamyba pagrįsta sudėtingais cheminiais procesais ir reakcijomis. Esmė tokia. Norint gauti cukraus kristalus, būtina iš žaliavų išskirti (ištraukti) sacharozę. Tada cukrus atskiriamas nuo nereikalingų medžiagų ir gaunamas jau paruoštas vartoti produktas (b alti kristalai).

Cukraus gamybos technologija susideda iš šių operacijų:

• valymas nuo nešvarumų (plovimas);
• drožlių gavimas (kapojimas, malimas);
• sacharozės ekstrahavimas;
• sulčių filtravimas;
• storėjimas (drėgmės išgarinimas);
• verda masė(sirupas);
• melasos atskyrimas nuo cukraus;
• džiovinamasis cukrus.

Cukrinių runkelių plovimas

Kai žaliavos atkeliauja į cukraus gamyklą, jos patenka į tam tikrą bunkerį. Jis gali būti tiek po žeme, tiek lauke. Galinga nukreipta vandens srove cukriniai runkeliai išplaunami iš bunkerio. Šakniavaisiai krenta ant konvejerio, kurio judėjimo metu žaliavos iš anksto išvalomos nuo visų rūšių šiukšlių (šiaudų, žolės ir kt.).

Šakniavaisių smulkinimas

Pagaminti cukrų iš runkelių jų nesumalant neįmanoma. Įsijungia vadinamieji runkelių pjaustytuvai. Išeiga – plonos cukrinių runkelių juostelės. Cukraus gamybos technologijoje labai svarbus gabalėlių pjaustymo būdas: kuo didesnis paviršiaus plotas, tuo efektyviau atskiriama sacharozė.

Sacharozės ekstrahavimas

Runkelių traškučiai tiekiami per konvejerį į difuzijos aparatą su sraigtu. Cukrus nuo traškučių atskiriamas šiltu vandeniu. Skiedros tiekiamos per sraigtą, o link jo teka šiltas vanduo, kuris ištraukia cukrų. Be paties cukraus, vanduo neša ir kitų tirpių medžiagų. Procesas gana efektyvus: išeinant minkštime (vadinamuose burokėlių traškučiuose) yra tik 0,2-0,24% cukraus masės. Vanduo, prisotintas cukrų ir kitų organinių medžiagų, tampa drumstas ir stipriai putoja. Šis skystis dar vadinamas difuzinėmis sultimis. Pilniausias apdorojimas įmanomas tik tada, kai žaliava įkaitinama iki 60 laipsnių. Esant tokiai temperatūrai, b altymai krešėja ir neišsiskiria iš burokėlių. Cukraus gamyba tuo nesibaigia.

Išsklaidantis sulčių valymas

Iš skysčio būtina pašalinti smulkiausias suspenduotas burokėlių daleles ir ištirpusias organines medžiagas. Technologiškai galima pašalinti iki 40% šalutinių produktų. Viskas, kas liko, kaupiasi melasoje ir pašalinama tik paskutiniame gamybos etape.

Sultys pašildytos iki 90°C. Tada jis apdorojamas kalkėmis. Dėl to b altymai ir kitos medžiagos, kurios yra sultyse, nusėda. Ši operacija su specialia įranga atliekama per 8-10 minučių.

Dabar reikia pašalinti kalkes. Šis procesas vadinamas prisotinimu. Jo esmė tokia: sultys prisotinamos anglies dvideginio, kuris chemiškai reaguoja su kalkėmis, susidaro kalcio karbonatas, kuris nusėda, sugerdamas įvairius teršalus. Padidėja sulčių skaidrumas, jos tampa lengvesnės.

Sultys filtruojamos, pakaitinamos iki 100 °C ir vėl prisotinamos. Šiame etape atliekamas gilesnis valymas nuo priemaišų, po kurio sultys vėl siunčiamos filtruoti.

Sultys turi būti pakitusios spalvos ir atskiestos (ne tokios klampios). Šiuo tikslu pro jį praleidžiamas sieros dioksidas. Sultyse susidaro sieros rūgštis – labai stiprus reduktorius. Reaguojant su vandeniu susidaro tam tikras sieros rūgšties kiekis, išskiriamas vandenilis, kuris savo ruožtu pašviesina sultis.

Po grubaus ir gryno prisotinimo išvestis sudaro 91–93 % pradinio aukštos kokybės tūrio,balintos sultys. Sacharozės procentinė dalis gautų sulčių tūryje yra 13–14%.

Drėgmės išgarinimas

Gaminama dviem etapais naudojant specialią įrangą. Pirmajame cukraus gamybos etape svarbu gauti tirštą sirupą, kurio sausųjų medžiagų kiekis yra 65–70%. Gautas sirupas papildomai išvalomas ir vėl išgarinamas, šį kartą specialiuose vakuuminiuose įrenginiuose. Būtina gauti klampią tirštą medžiagą, kurioje sacharozės kiekis būtų 92–93%.

Jei ir toliau garinate vandenį, tirpalas tampa persotintas, atsiranda kristalizacijos centrai ir auga cukraus kristalai. Gauta masė vadinama masecuite.

Gautos masės virimo temperatūra normaliomis sąlygomis yra 120 °C. Bet toliau verdama vakuume (kad nesusidarytų karamelizacija). Vakuumui artimomis sąlygomis virimo temperatūra yra daug žemesnė – 80 °C. Ši masė išgarinimo vakuuminiame aparate stadijoje yra „legiruota“su cukraus pudra. Kas skatina kristalų augimą.

Cukraus atskyrimas nuo melasos

Cukraus masė keliauja į centrifugas. Ten kristalai atskiriami nuo melasos. Skystis, kuris išsiskiria atskyrus cukraus kristalus, yra žalia melasa.

Ant centrifugos būgno tinklelio išlieka cukraus kristalai, kurie apdorojami karštu vandeniu ir garinami, kad išb altų. Tokiu atveju susidaro vadinamoji b altoji melasa. Tai cukraus ir žalios melasos likučių tirpalas vandenyje. B altoji melasa antriniu būdu apdorojamavakuuminės mašinos (siekiant sumažinti nuostolius, pagerinti gamybos efektyvumą).

Žalia melasa keliauja į kitą aparatą virti. Dėl to gaunamas vadinamasis antrasis massecuite, iš kurio jau gaunamas geltonasis cukrus. Po pirmojo valymo jis ištirpsta sultyse.

Džiovinantis cukrus

Cukraus gamybos ciklas dar nebaigtas. Centrifugos turinys pašalinamas ir siunčiamas išdžiūti. Po centrifugavimo cukraus drėgnumas yra apie 0,5%, o temperatūra – 70°C. Būgninėje džiovykloje produktas džiovinamas iki 0,1 % drėgmės (tai daugiausia užtikrina likutinė temperatūra po centrifugų).

Atliekos

Pagrindinės cukraus gamybos iš cukrinių runkelių atliekos yra minkštimas (vadinamosios šaknų drožlės), melasa, filtravimo-presavimo purvas.

Runkelių minkštimas sudaro iki 90 % žaliavos masės. Tarnauja kaip geras pašaras gyvuliams. Plaušienos gabenimas dideliais atstumais yra nuostolingas (dėl didelės drėgmės ji yra labai sunki). Todėl jį perka ir naudoja šalia cukraus gamybos įrenginių įsikūrę ūkiai. Kad minkštimas nebūtų pažeistas, jis perdirbamas į silosą.

Kai kuriose cukraus gamybos įmonėse iš cukrinių runkelių spaudžiamos drožlės (pašalinama iki 50 % drėgmės), o vėliau specialiose kamerose džiovinama. Dėl tokio apdorojimo plaušienos masė, paruošta naudoti pagal paskirtį ir gabenama dideliais atstumais, sudaro ne daugiau kaip 10 % pradinės masės.

Melassa –pašarinė melasa – gaunama perdirbus antrąjį masinį. Jo tūris yra 3-5% žaliavos masės. Tai 50% cukraus. Pašarinė melasa yra svarbus komponentas gaminant etilo alkoholį, taip pat gaminant pašarus gyvuliams. Be to, jis naudojamas mielių gamyboje, citrinų rūgšties ir net vaistų gamyboje.

Filtravimo-preso purvo tūris siekia 5-6 % neapdorotų žaliavų masės. Naudojama kaip trąša žemės ūkio dirvai.

Rafinuoto cukraus gamyba

Rafinuoto cukraus gamyba dažniausiai vyksta pačiose cukraus fabrikuose. Tokių augalų dalis yra specialios dirbtuvės. Tačiau trečiųjų šalių organizacijos, perkančios granuliuotą cukrų iš gamyklų, taip pat gali gaminti rafinuotą cukrų. Pagal rafinuoto cukraus gavimo būdą jį galima lieti ir presuoti.

Rafinuoto cukraus gamybos technologinių operacijų seka yra tokia.

Cukrus ištirpinamas vandenyje. Tirštas sirupas apdorojamas siekiant pašalinti įvairias dažančias medžiagas. Po išvalymo sirupas verdamas vakuuminėje kameroje ir gaunamas pirmasis rafinuotas massecuite. Siekiant pašalinti geltonumą, į vakuuminę kamerą įpilama ultramarino (0,0008 % sirupo masės, ne daugiau). Virimo procesas yra panašus į virimo procesą, kai gaunamas cukrus.

Rafinuotas masažas turi būti išdėstytas tarpais. Susidaro tiršta masė (srutos, kurių drėgnumas 3%, ne daugiau), kuri presuojama. Rezultatas yra rafinuotas cukrus, kuris įgauna preso formą. Norėdami patobulinti formągalvų, į atitinkamas formeles pilamas massecuite. Formos apačioje yra speciali anga, pro kurią išteka likęs tirpalas. Drėgnas rafinuotas cukrus džiovinamas karštu oru, kol drėgmės indeksas sumažėja iki 0,3-0,4%. Tada belieka tik palaukti, kol cukraus gumuliukai atvės, supjaustyti (jei reikia) ir supakuoti.