Výroba cukru z cukrové řepy: popis technologie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Výroba cukru je výsadou velkých továren. Koneckonců, technologie je poměrně složitá. Suroviny jsou zpracovávány na kontinuálních výrobních linkách. Zařízení na výrobu cukru se zpravidla nacházejí v těsné blízkosti pěstitelských míst cukrové řepy.

Popis produktu

Cukr je v podstatě čistý sacharid (sacharóza), který chutná sladce a příjemně. Dobře se vstřebává a zajišťuje normální fungování organismu (zraková a sluchová ostrost, důležitá živina pro mozkové buňky, podílí se na tvorbě tuků). Zneužívání produktu vede k rozvoji onemocnění (kaz, nadváha atd.).

Suroviny pro výrobu

U nás se tento výrobek tradičně vyrábí z cukrové řepy. Výroba cukru vyžaduje velké zásoby surovin.

Řepa je zástupcem čeledi haze. Roste dva roky, kultura je odolná vůči suchu. Během prvního roku vyroste kořen a během druhého roku se vyvineobjeví se stonek, květy a semena. Hmotnost okopaniny je 200-500 g. Hmotnostní podíl tvrdé tkáně je 75 %. Zbytek je cukr a další organické sloučeniny.

Sklízení řepy trvá 50 dní. Závody přitom fungují v průměru 150 dní v roce. Pro zajištění surovin pro cukrovarnický průmysl se řepa skladuje v takzvaných kagatech (velké hromady).

Technologie skladování cukrové řepy

Řepu pokládáme ve vrstvách v hromadách na předem připravené plochy. Při porušení technologie skladování řepa klíčí a hnije. Koneckonců, kořeny jsou živé organismy. Charakteristickým znakem klíčivosti je index poměru klíčků k hmotnosti celého plodu. V podmínkách vysoké teploty a vysoké vlhkosti začíná řepa klíčit již pátý den skladování. Nejintenzivněji přitom klíčí řepa, která se nachází v horní části kupy. Jedná se o extrémně negativní jev, který vede ke snížení účinnosti výroby cukru. Aby se minimalizovaly ztráty klíčením, jsou během sklizně odříznuty vršky plodů a samotná plodina na hromádkách je ošetřena speciálním roztokem.

Důležité je pečlivě skladovat plody na hromádkách a snažit se je nepoškodit. Koneckonců, poškozené oblasti plodu jsou slabým místem, které je postiženo především, a pak zdravé tkáně.

Vývoj bakterií je významně ovlivněn teplotou a vlhkostí. Pokud dodržíte doporučené složení vzduchu a teplotu1-2 °C, pak se procesy rozpadu zpomalí (někdy se nerozvinou).

Skladovaná řepa je extrémně znečištěná (půda, tráva). Nečistoty zhoršují cirkulaci vzduchu v hromadě, vyvolávají hnilobné procesy.

Proto se doporučuje řepu umýt a omytou skladovat. V posledních letech se k vyfukování plevele, slámy a nečistot široce používají speciální zařízení.

Výnos řepy

Jedním z nejdůležitějších úkolů je zvýšit výnos cukrové řepy. Záleží na mnoha faktorech. Výroba cukru přímo závisí na objemu sběru a také na technologické kvalitě surovin.

Technologické kvality pěstované řepy závisí především na použitých semenech. Moderní technologie umožňují kontrolovat biologické a další vlastnosti. Kontrola kvality osiva může výrazně zvýšit výnos na hektar oseté plochy.

Důležitý je také způsob pěstování řepy. Výrazné zvýšení výnosu je pozorováno u tzv. hřebenového způsobu pěstování (růst výnosu se pohybuje od 15 do 45 % v závislosti na klimatických charakteristikách regionu). Podstata metody je následující. Na podzim speciální stroje nalévají hřebeny, díky nimž země aktivně absorbuje a akumuluje vlhkost. Na jaře proto země dozrává dostatečně rychle a vytváří příznivé podmínky pro setí, růst a vývoj plodů. Kromě toho se řepa mnohem snadněji sklízí: hustota půdy na hřebenech je relativně nízká.

Je zvláštní, že tuto technologii navrhl sovětský vědec Glukhovsky ve vzdálených 20. letech minulého století. A relativně nedávno byla metoda zavedena ve vyspělých zemích.

Navzdory velké účinnosti nenašla tato technologie široké uplatnění. Důvodem je nedostatek a vysoké náklady na speciální vybavení. Výroba cukru z řepy má proto perspektivu rozvoje a dosažení nové technologické úrovně.

Řepu je třeba sklízet před mrazem. Dodávky vykopané řepy do podniků mohou být prováděny na principu toku nebo metodou flow-transshipment. Aby se snížily ztráty sacharózy při dlouhodobém skladování na překladištích, jsou plody pokryty slámou.

Výrobní proces

Průměrný cukrovar v Rusku je schopen zpracovat několik tisíc tun surovin (cukrové řepy). Působivé, že?

Výroba je založena na složitých chemických procesech a reakcích. Podstata je následující. Pro získání krystalů cukru je nutné izolovat (extrahovat) sacharózu ze surovin. Poté se cukr oddělí od nepotřebných látek a získá se produkt připravený k přímé spotřebě (bílé krystaly).

Technologie výroby cukru se skládá z následujících operací:

• čištění od nečistot (mytí);
• příjem třísek (sekání, mletí);
• extrakce sacharózy;
• filtrace šťávy;
• zahušťování (odpařování vlhkosti);
• varná hmota(sirup);
• oddělení melasy od cukru;
• sušicí cukr.

mytí cukrové řepy

Když suroviny dorazí do cukrovaru, skončí v jakémsi bunkru. Může být umístěn v podzemí i venku. Silným směrovaným proudem vody se cukrová řepa vyplaví ze zásobníku. Kořeny padají na dopravník, při jehož pohybu jsou suroviny předčištěny od všech druhů nečistot (sláma, tráva atd.).

Drcení okopanin

Výroba cukru z řepy je nemožná bez jejího mletí. Ke slovu přicházejí tzv. řezačky řepy. Výstupem jsou tenké proužky cukrové řepy. V technologii výroby cukru je způsob, jakým jsou kousky nakrájeny, velmi důležitý: čím větší je povrch, tím efektivněji se sacharóza odděluje.

Extrakce sacharózy

Řepné štěpky jsou přiváděny přes dopravník do difuzního zařízení se šnekem. Cukr se od hranolků oddělí teplou vodou. Lupínky jsou přiváděny přes šnek a směrem k němu proudí teplá voda, která extrahuje cukr. Voda s sebou kromě cukru samotného nese i další rozpustné látky. Proces je poměrně efektivní: na výstupu dužina (tzv. řepné lupínky) obsahuje pouze 0,2-0,24 % hmotnostních cukru. Voda nasycená cukry a jinými organickými látkami se zakalí a silně pění. Tato kapalina se také nazývá difuzní šťáva. Nejúplnější zpracování je možné pouze při zahřátí suroviny na 60 stupňů. Při této teplotě se bílkoviny srážejí a nevyčnívají z řepy. Výroba cukru tím nekončí.

Čištění difuzní šťávy

Z kapaliny je nutné odstranit nejmenší suspendované částice řepy a rozpuštěné organické látky. Technologicky lze odstranit až 40 % vedlejších produktů. Cokoli zbyde, se hromadí v melase a je odstraněno až v konečné fázi výroby.

Šťáva zahřátá na 90°C. Poté se zpracovává vápnem. V důsledku toho se vysrážejí bílkoviny a další látky, které jsou ve šťávě. Tato operace se provádí na speciálním zařízení během 8–10 minut.

Nyní musíte odstranit vápno. Tento proces se nazývá saturace. Jeho podstata je následující: šťáva je nasycena oxidem uhličitým, který vstupuje do chemické reakce s vápnem, tvoří uhličitan vápenatý, který se vysráží a absorbuje různé škodliviny. Průhlednost šťávy se zvyšuje, stává se světlejší.

Šťáva se přefiltruje, zahřeje na 100 °C a znovu nasytí. V této fázi se provádí hlubší čištění od nečistot, po kterém je šťáva opět odeslána k filtraci.

Šťáva musí být odbarvena a zředěna (ne tak viskózní). Za tímto účelem jí prochází oxid siřičitý. Ve šťávě vzniká kyselina siřičitá – velmi silné redukční činidlo. Reakcí s vodou vzniká určité množství kyseliny sírové, přičemž se uvolňuje vodík, který následně zesvětlí šťávu.

Po hrubé a čisté saturaci je výstup 91-93% původního objemu vysoce kvalitní,bělená šťáva. Procento sacharózy ve výsledném objemu šťávy je 13-14 %.

Odpařování vlhkosti

Vyrábí se ve dvou fázích pomocí speciálního vybavení. Pro výrobu cukru v první fázi je důležité získat hustý sirup s obsahem pevných látek 65-70%. Výsledný sirup prochází dodatečným čištěním a je opět podroben odpařovací proceduře, tentokrát ve speciálních vakuových zařízeních. Je nutné získat viskózní hustou látku s obsahem sacharózy 92-93 %.

Pokud budete pokračovat v odpařování vody, roztok se přesytí, objeví se krystalizační centra a rostou krystaly cukru. Výsledná hmotnost se nazývá massecuite.

Bod varu výsledné hmoty je za normálních podmínek 120 °C. Další vaření se však provádí ve vakuu (aby se zabránilo karamelizaci). V podmínkách blízkých vakuu je bod varu mnohem nižší – 80 °C. Tato hmota je ve fázi odpařování ve vakuové aparatuře „legována“práškovým cukrem. Co stimuluje růst krystalů.

Oddělení cukru od melasy

Cukrová hmota jde do odstředivek. Tam se krystaly oddělují od melasy. Tekutina, která vytéká po oddělení krystalů cukru, je zelená melasa.

Na pletivu bubnu odstředivky zůstávají krystalky cukru, které jsou ošetřeny horkou vodou a napařeny, aby zbělely. V tomto případě vzniká tzv. bílá melasa. Jedná se o roztok cukru a zbytků zelené melasy ve vodě. Bílá melasa prochází druhotným zpracováním vvakuové stroje (pro minimalizaci ztrát, zlepšení efektivity výroby).

Zelená melasa jde do jiného zařízení k vaření. V důsledku toho se získá tzv. druhý masakuit, ze kterého se již získává žlutý cukr. Po prvním čištění se rozpustí ve šťávě.

Sušicí cukr

Cyklus výroby cukru ještě není dokončen. Obsah odstředivky se vyjme a odešle k sušení. Po odstředění je obsah vlhkosti cukru přibližně 0,5 % a teplota 70 °C. V bubnové sušičce se produkt suší na vlhkost 0,1 % (to je z velké části zajištěno zbytkovou teplotou po odstředivkách).

Odpad

Hlavními odpadními produkty výroby cukru z cukrové řepy jsou dužina (tzv. kořenové hobliny), melasa, kal z kalolisů.

Řepné řízky tvoří až 90 % hmotnosti surovin. Slouží jako dobré krmivo pro hospodářská zvířata. Přepravovat buničinu na velké vzdálenosti je nerentabilní (kvůli vysoké vlhkosti je velmi těžká). Proto jej nakupují a využívají farmy umístěné v blízkosti zařízení na výrobu cukru. Aby se zabránilo poškození dužiny, zpracovává se na siláž.

V některých závodech na výrobu cukru se z cukrové řepy lisují hobliny (odstraní se až 50 % vlhkosti) a poté se suší ve speciálních komorách. Výsledkem tohoto zpracování je, že hmotnost buničiny, připravené k použití podle zamýšleného účelu a přepravované na dlouhé vzdálenosti, není větší než 10 % její původní hmotnosti.

Melassa –krmná melasa – získává se po zpracování druhého masakuitu. Jeho objem je 3-5 % hmotnosti suroviny. Je to 50% cukru. Krmná melasa je důležitou složkou při výrobě etylalkoholu a také při výrobě krmiv pro zvířata. Kromě toho se používá při výrobě kvasnic, při výrobě kyseliny citrónové a dokonce i léků.

Objem kalolisového kalu dosahuje 5-6% hmotnosti nezpracovaných surovin. Používá se jako hnojivo pro zemědělské půdy.

Výroba rafinovaného cukru

Výroba rafinovaného cukru se obvykle nachází v samotných cukrovarech. Součástí takových závodů jsou speciální dílny. Ale organizace třetích stran, které nakupují granulovaný cukr z továren, mohou také vyrábět rafinovaný cukr. Podle způsobu získávání rafinovaného cukru jej lze odlévat a lisovat.

Posloupnost technologických operací při výrobě rafinovaného cukru je následující.

Cukr se rozpustí ve vodě. Hustý sirup se zpracovává k odstranění různých barviv. Po vyčištění se sirup vaří ve vakuové komoře a získá se první rafinovaný massecuit. Za účelem odstranění žlutosti se do vakuové komory přidá ultramarín (0,0008 % hmotnosti sirupu, ne více). Proces varu je podobný procesu varu při získávání cukru.

Vytříbený masecuite musí být rozmístěn. Vznikne hustá hmota (kaše o vlhkosti 3 %, ne více), která se lisuje. Výsledkem je rafinovaný cukr, který má formu lisu. Abychom se zdokonalili ve forměhlavy, massecuite se nalévá do příslušných forem. Na dně formy je speciální otvor, kterým vytéká zbývající roztok. Mokrý rafinovaný cukr se suší horkým vzduchem, dokud index vlhkosti neklesne na hodnotu 0,3-0,4%. Pak už zbývá jen počkat, až hrudky cukru vychladnou, nakrájet (v případě potřeby) a zabalit.