Sản xuất đường từ củ cải đường: mô tả công nghệ

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Sản xuất đường là đặc quyền của các nhà máy lớn. Rốt cuộc, công nghệ này khá phức tạp. Nguyên liệu được xử lý trên dây chuyền sản xuất liên tục. Theo quy định, các cơ sở sản xuất đường nằm gần các địa điểm trồng củ cải đường.

Mô tả sản phẩm

Đường thực chất là một loại carbohydrate tinh khiết (đường sucrose), có vị ngọt và dễ chịu. Nó được hấp thụ tốt và đảm bảo hoạt động bình thường của cơ thể (thị lực và thính giác, một chất dinh dưỡng quan trọng cho tế bào não, tham gia vào việc hình thành chất béo). Lạm dụng sản phẩm dẫn đến sự phát triển của các bệnh (sâu răng, thừa cân, v.v.).

Nguyên liệu sản xuất

Theo truyền thống ở nước ta sản phẩm này được làm từ củ cải đường. Sản xuất đường đòi hỏi nguồn cung cấp nguyên liệu lớn.

Củ dền là một đại diện của gia đình sương mù. Sinh trưởng trong hai năm, nuôi cấy có khả năng chịu hạn. Trong năm đầu tiên, rễ phát triển, và sau đó trong năm thứ hai, nó phát triểnthân, hoa và hạt xuất hiện. Khối lượng của rễ cây là 200-500 g, tỷ lệ khối lượng của mô cứng là 75%. Phần còn lại là đường và các hợp chất hữu cơ khác.

Thu hoạch củ cải mất 50 ngày. Đồng thời, các nhà máy hoạt động trung bình 150 ngày trong năm. Để cung cấp nguyên liệu thô cho ngành công nghiệp đường, củ cải đường được cất giữ trong cái gọi là kagat (đống lớn).

Công nghệ bảo quản củ cải đường

Củ cải được xếp thành từng lớp thành đống trên những khu vực đã chuẩn bị trước đó. Nếu vi phạm công nghệ bảo quản, củ cải sẽ nảy mầm và thối rữa. Rốt cuộc, rễ là cơ thể sống. Một đặc điểm của độ nảy mầm là chỉ số về tỷ lệ giữa các mầm trên khối lượng của toàn bộ quả. Trong điều kiện nhiệt độ cao và độ ẩm cao, củ cải bắt đầu nảy mầm vào ngày bảo quản thứ năm. Đồng thời, những củ cải nằm ở phần trên của đống, sẽ nảy mầm mạnh nhất. Đây là một hiện tượng cực kỳ tiêu cực dẫn đến giảm hiệu quả sản xuất đường. Để giảm thiểu tổn thất do nảy mầm, ngọn của trái cây bị cắt bỏ trong quá trình thu hoạch và bản thân cây trồng trong đống được xử lý bằng một dung dịch đặc biệt.

Điều quan trọng là phải cất giữ trái cây thành đống cẩn thận, cố gắng không làm hỏng chúng. Rốt cuộc, các vùng bị tổn thương của thai nhi là điểm yếu bị ảnh hưởng trước hết, sau đó mới đến các mô khỏe mạnh.

Sự phát triển của vi khuẩn bị ảnh hưởng đáng kể bởi nhiệt độ và độ ẩm. Nếu bạn duy trì thành phần không khí và nhiệt độ được khuyến nghị1-2 ° C, sau đó quá trình phân hủy chậm lại (đôi khi không phát triển).

Củ cải đang được lưu giữ là cực kỳ ô nhiễm (đất, cỏ). Bụi bẩn làm suy giảm sự lưu thông không khí trong đống rác, kích thích quá trình thối rữa.

Vì vậy, nên rửa sạch củ cải và cất đi rửa sạch. Trong những năm gần đây, các thiết bị đặc biệt đã được sử dụng rộng rãi để thổi sạch cỏ dại, rơm rạ và bụi bẩn.

Củ cải đường năng suất

Một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất là tăng sản lượng củ cải đường. Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Sản xuất đường phụ thuộc trực tiếp vào khối lượng thu gom, cũng như chất lượng công nghệ của nguyên liệu.

Trước hết, chất lượng công nghệ của củ cải đường được trồng phụ thuộc vào hạt giống được sử dụng. Các công nghệ hiện đại cho phép kiểm soát các đặc tính sinh học và các đặc tính khác. Kiểm soát chất lượng hạt giống có thể làm tăng đáng kể năng suất trên một ha diện tích gieo trồng.

Phương pháp trồng củ cải cũng rất quan trọng. Sự gia tăng đáng kể về năng suất được nhận thấy với cái gọi là phương pháp canh tác trên giàn (tăng trưởng năng suất dao động từ 15 đến 45%, tùy thuộc vào đặc điểm khí hậu của khu vực). Bản chất của phương pháp như sau. Vào mùa thu, các cỗ máy đặc biệt đổ ra các rãnh, nhờ đó trái đất tích cực hấp thụ và tích tụ độ ẩm. Vì vậy, vào mùa xuân, đất chín nhanh, tạo điều kiện thuận lợi cho việc gieo hạt, sinh trưởng và phát triển của quả. Ngoài ra, củ cải đường dễ thu hoạch hơn nhiều: mật độ đất của các rặng núi tương đối thấp.

Thật tò mò rằng công nghệ này được đề xuất bởi nhà khoa học Liên Xô Glukhovsky vào những năm 20 xa xôi của thế kỷ trước. Và gần đây, phương pháp này đã được giới thiệu ở các nước tiên tiến.

Mặc dù mang lại hiệu quả tuyệt vời nhưng công nghệ này vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi. Lý do cho điều này là thiếu và chi phí cao của thiết bị đặc biệt. Do đó, sản xuất đường từ củ cải đường có triển vọng phát triển và đạt đến trình độ công nghệ mới.

Củ cải nên được thu hoạch trước khi có sương giá. Việc giao hàng cho doanh nghiệp đối với củ cải đào được thực hiện theo nguyên tắc dòng chảy hoặc theo phương thức chuyển tải. Để giảm thất thoát đường sucrose trong quá trình bảo quản lâu dài tại các cơ sở trung chuyển, trái cây được phủ rơm rạ.

Quy trình sản xuất

Một nhà máy đường trung bình ở Nga có khả năng chế biến vài nghìn tấn nguyên liệu thô (củ cải đường). Thật ấn tượng phải không

Sản xuất dựa trên các quy trình và phản ứng hóa học phức tạp. Bản chất là sau đây. Để thu được tinh thể đường, cần phải phân lập (chiết xuất) đường sacaroza từ nguyên liệu thô. Sau đó, đường được tách ra khỏi các chất không cần thiết và thu được sản phẩm ăn liền (tinh thể màu trắng).

Công nghệ sản xuất đường bao gồm các thao tác sau:

• làm sạch khỏi bụi bẩn (giặt);
• nhận dăm (băm, nghiền);
• chiết xuất sucrose;
• lọc nước trái cây;
• làm dày (bay hơi ẩm);
• khối sôi(xi-rô);
• tách mật đường;
• đường sấy.

Rửa mặt bằng củ cải đường

Khi nguyên liệu thô đến nhà máy đường, chúng sẽ được chuyển đến một loại hầm chứa. Nó có thể được đặt ở cả dưới lòng đất và bên ngoài. Với một tia nước mạnh, củ cải đường được rửa sạch khỏi phễu. Cây củ rơi trên băng chuyền, trong quá trình di chuyển, nguyên liệu thô được làm sạch trước khỏi tất cả các loại mảnh vụn (rơm, cỏ, v.v.).

Giã nát cây trồng lấy củ

Không thể sản xuất đường từ củ cải mà không nghiền chúng. Cái gọi là máy cắt củ cải đường ra đời. Đầu ra là những dải củ cải đường mỏng. Trong công nghệ sản xuất đường, cách cắt miếng rất quan trọng: diện tích bề mặt càng lớn, đường sucrose càng được phân tách hiệu quả.

Chiết xuất sacaroza

Các chip củ cải đường được đưa qua băng tải vào thiết bị khuếch tán bằng máy khoan. Đường tách vụn bằng nước ấm. Các chip được đưa qua máy khoan, và nước ấm chảy về phía nó, sẽ chiết xuất đường. Ngoài bản thân đường, nước còn mang theo các chất hòa tan khác. Quá trình này khá hiệu quả: ở đầu ra, cùi (được gọi là vụn củ cải đường) chỉ chứa 0,2-0,24% đường tính theo phần khối lượng. Nước, bão hòa với đường và các chất hữu cơ khác, trở nên đục và sủi bọt mạnh. Chất lỏng này còn được gọi là nước ép khuếch tán. Quá trình chế biến hoàn chỉnh nhất chỉ có thể thực hiện khi nguyên liệu thô được làm nóng đến 60 độ. Ở nhiệt độ này, các protein đông lại và không nổi bật so với củ cải đường. Sản xuất đường không kết thúc ở đó.

Tinh lọc nước trái cây khuếch tán

Từ chất lỏng cần loại bỏ các hạt lơ lửng nhỏ nhất của củ cải đường và các chất hữu cơ hòa tan. Về mặt công nghệ, có thể loại bỏ tới 40% sản phẩm phụ. Bất cứ thứ gì còn sót lại tích tụ trong mật đường và chỉ được loại bỏ ở giai đoạn sản xuất cuối cùng.

Nước trái cây được làm nóng lên đến 90 ° C. Sau đó, nó được xử lý với vôi. Kết quả là, protein và các chất khác có trong nước ép kết tủa. Thao tác này được thực hiện trên thiết bị đặc biệt trong vòng 8-10 phút.

Bây giờ bạn cần loại bỏ vôi. Quá trình này được gọi là quá trình bão hòa. Bản chất của nó như sau: nước trái cây bão hòa với carbon dioxide, đi vào phản ứng hóa học với vôi, tạo thành canxi cacbonat, chất này kết tủa, hấp thụ các chất ô nhiễm khác nhau. Độ trong của nước ép tăng lên, nó trở nên nhạt hơn.

Nước ép được lọc, đun nóng đến 100 ° C và bão hòa lại. Ở giai đoạn này, quá trình thanh lọc sâu hơn khỏi các tạp chất được thực hiện, sau đó nước trái cây lại được gửi đi lọc.

Nước trái cây phải đổi màu và loãng (không quá nhớt). Với mục đích này, lưu huỳnh đioxit được đi qua nó. Axit lưu huỳnh được hình thành trong nước trái cây - một chất khử rất mạnh. Phản ứng với nước tạo ra một lượng axit sulfuric nhất định, giải phóng hydro, do đó làm sáng màu nước trái cây.

Sau khi bão hòa thô và tinh khiết, đầu ra là 91-93% so với khối lượng ban đầu của chất lượng cao,nước trái cây tẩy trắng. Tỷ lệ sacaroza trong khối lượng nước ép thu được là 13-14%.

Bốc hơi ẩm

Được sản xuất trong hai giai đoạn sử dụng thiết bị đặc biệt. Để sản xuất đường ở giai đoạn đầu, điều quan trọng là phải thu được xi-rô đặc với hàm lượng chất rắn 65-70%. Xi-rô thu được phải trải qua quá trình tinh chế bổ sung và một lần nữa được trải qua quy trình làm bay hơi, lần này là trong các thiết bị chân không đặc biệt. Nó là cần thiết để có được một chất đặc sệt với hàm lượng sacaroza từ 92-93%.

Nếu bạn tiếp tục làm bay hơi nước, dung dịch sẽ trở nên quá bão hòa, các trung tâm kết tinh xuất hiện và các tinh thể đường phát triển. Khối lượng tạo thành được gọi là massecuite.

Điểm sôi của khối lượng tạo thành là 120 ° C trong điều kiện bình thường. Nhưng việc đun sôi tiếp tục được thực hiện trong chân không (để tránh caramen hóa). Trong điều kiện gần chân không, nhiệt độ sôi thấp hơn nhiều - 80 ° C. Khối lượng này ở giai đoạn làm bay hơi trong thiết bị chân không được “hợp kim hóa” với đường bột. Điều gì kích thích sự phát triển của các tinh thể.

Tách đường khỏi mật đường

Khối lượng đường đi đến máy ly tâm. Ở đó các tinh thể được tách ra khỏi mật đường. Chất lỏng chảy ra sau khi tách các tinh thể đường là mật đường màu xanh lá cây.

Tinh thể đường đọng lại trên lưới của thùng máy ly tâm, được xử lý bằng nước nóng và hấp để làm trắng. Trong trường hợp này, cái gọi là mật đường trắng được hình thành. Đây là một dung dịch đường và phần còn lại của mật đường màu xanh lá cây trong nước. Mật đường trắng trải qua quá trình xử lý thứ cấp trongmáy hút chân không (để giảm thiểu tổn thất, nâng cao hiệu quả sản xuất).

Mật xanh chuyển sang một thiết bị khác để đun sôi. Kết quả là thu được cái gọi là khối lượng lớn thứ hai, từ đó thu được đường màu vàng. Nó tan trong nước trái cây sau lần làm sạch đầu tiên.

Đường sấy

Chu trình sản xuất đường vẫn chưa hoàn thành. Nội dung của máy ly tâm được lấy ra và gửi đến nơi làm khô. Sau khi ly tâm, độ ẩm của đường xấp xỉ 0,5% và nhiệt độ là 70 ° C. Trong máy sấy kiểu thùng phuy, sản phẩm được làm khô đến độ ẩm 0,1% (điều này được đảm bảo phần lớn bởi nhiệt độ còn lại sau máy ly tâm).

Lãng phí

Các phế phẩm chính của quá trình sản xuất đường từ củ cải đường là bột giấy (còn gọi là bào củ), mật đường, bùn ép lọc.

Bã củ cải đến 90% trọng lượng nguyên liệu. Dùng làm thức ăn tốt cho gia súc. Không có lợi khi vận chuyển bột giấy trên quãng đường dài (do độ ẩm cao nên rất nặng). Vì vậy, nó được mua và sử dụng bởi các trang trại nằm gần các cơ sở sản xuất đường. Để tránh làm hỏng bột giấy, nó được chế biến thành thức ăn ủ chua.

Ở một số nhà máy sản xuất đường, dăm bào được ép từ củ cải đường (loại bỏ tới 50% độ ẩm) và sau đó được làm khô trong các buồng đặc biệt. Kết quả của quá trình xử lý như vậy, khối lượng bột giấy, sẵn sàng để sử dụng như dự định và vận chuyển trên một quãng đường dài, không quá 10% khối lượng ban đầu của nó.

Melassa -mật đường làm thức ăn gia súc - thu được sau khi xử lý khối lượng lớn thứ hai. Khối lượng của nó là 3-5% trọng lượng của nguyên liệu. Nó là 50% đường. Rỉ đường là một thành phần quan trọng trong sản xuất rượu etylic, cũng như trong sản xuất thức ăn chăn nuôi. Ngoài ra, nó còn được sử dụng trong sản xuất men, sản xuất axit xitric và thậm chí cả thuốc.

Khối lượng bùn ép lọc đạt 5 - 6% khối lượng nguyên liệu chưa qua xử lý. Dùng làm phân bón cho đất nông nghiệp.

Sản xuất đường tinh luyện

Việc sản xuất đường tinh luyện thường được đặt tại chính các nhà máy đường. Là một phần của những nhà máy như vậy, có những hội thảo đặc biệt. Nhưng các tổ chức bên thứ ba mua đường cát từ các nhà máy cũng có thể sản xuất đường tinh luyện. Theo phương pháp lấy đường tinh luyện, nó có thể được đúc và ép.

Trình tự các thao tác công nghệ trong sản xuất đường tinh luyện như sau.

Đường được hòa tan trong nước. Xi-rô đặc được xử lý để loại bỏ các chất tạo màu khác nhau. Sau khi tinh chế, xi-rô được đun sôi trong buồng chân không, và thu được khối lượng tinh chế đầu tiên. Để loại bỏ màu vàng, ultramarine được thêm vào buồng chân không (không nhiều hơn 0,0008% trọng lượng của xi-rô). Quá trình đun sôi tương tự như quá trình đun sôi khi thu được đường.

Massecuite tinh chế cần phải có khoảng cách. Một khối dày được tạo thành (bùn có độ ẩm 3%, không hơn), được ép. Kết quả là một loại đường tinh luyện có dạng máy ép. Để được tinh chỉnh trong biểu mẫuđầu, massecuite được đổ vào các dạng thích hợp. Ở đáy khuôn có một lỗ đặc biệt để dung dịch còn lại chảy ra ngoài. Đường tinh luyện ướt được làm khô bằng không khí nóng cho đến khi chỉ số ẩm giảm đến giá trị 0,3-0,4%. Sau đó, chỉ cần đợi cho đến khi đường đông lại, cắt (nếu cần) và đóng gói.