Курсова робота
На тему: «Особливості технології виробництва цукру-піску в промислових умовах»
ЗМІСТ
ВСТУП
Розділ 1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ
1.1 Коротка історія цукроварної справи
1.2 Реальний стан ринку цукру на Україні
Розділ 2. МАТЕРІАЛ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
Розділ 3. ТЕХНОЛОГІЯ ВИРОБНИЦТВА ЦУКРУ-ПІСКУ НА ЗАТ «АНДРУШКІВСЬКИЙ ЦУКРОВИЙ ЗАВОД»
3.1 Загальні відомості про підприємство
3.2 Приймання цукрового буряка
3.3 Зберігання буряка
3.4 Подача буряка на завод
3.5 Миття буряка
3.6 Отримання бурякової стружки і дифузійного соку
3.7 Очищення дифузійного соку
3.7.1 Технологчні параметри процесу переддефекації
3.7.2 Технологічні параметри процесу основної дефекації
3.7.3 Технологічні параметри процесу І сатурації
3.7.4 Технологічні параметри процесу дефекації перед ІІ сатурацією
3.7.5 Технологічні параметри процесу ІІ сатурації
3.7.6 Технологічні параметри процесу сульфітації
3.8 Згущування соку випаровуванням
3.9 Уварювання, кристалізація і центрифугування утфелів
3.10 Сушка, охолодження і зберігання цукру
3.11 Отримання вапняного молока і сатураційного газу
3.12 Розрахунок виходу цукру та витрати вапняного молока
ВИСНОВКИ
ПРОПОЗИЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ
ВСТУП
Існує істотний брак багатьох ресурсів, необхідних для розвитку української цукрової промисловості. Це, насамперед, капітал, енергія та добрива. За кожен КВт енергії, кожну тонну добрив, витрачені на виробництво цукру в Україні, треба заплатити, до того ж їх уже не можна буде використати в інших галузях. Те саме стосується й кожної гривні інвестицій. Виграє чи програє Україна від того, що ці обмежені ресурси буде використано саме на виробництво цукру, а не на інші цілі, залежить від відносної конкурентоспроможності виробництва цукру.
Той факт, що галузь історично відігравала в певній країні істотну роль, не означає, що ця галузь автоматично є конкурентоспроможною. У минулому виробництво цукру в Україні визначалось планом, а тому, з погляду критеріїв ринкової економіки, тут не обійшлось без істотних викривлень.
Україна належить до традиційно цукрових держав світу, що зумовлюється досить сприятливими ґрунтово-кліматичними та економічними умовами для розвитку буряківництва й виробництва цукру. Коріння галузі сягає 20-х років XIX століття. Однак її матеріально-технічна база неодноразово зазнавала значного руйнування, а вирощування цукрових буряків опинялось у кризі, як це, зокрема, бачимо і в останні роки.
Розділ 1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ
1.1 Коротка історія цукроварної справи
Виробництво цукру для вживання його в їжу йде своїм корінням в глибину століть.
Первинною сировиною для отримання цукру була цукрова тростина, батьківщиною якої вважається Індія. Воїни Олександра Македонського, що брали участь в поході до Індії в IV ст. до н.е., першими з європейців познайомилися з цією рослиною. Після повернення з Індії вони із захопленням розповідали про тростину, з якої можна одержувати мед без допомоги бджіл, а зброджений напій вживати як міцне вино. Поступово з Індії цукрова тростина розповсюджується в сусідні країни з теплим кліматом.
У стародавніх рукописах зустрічаються відомості про вирощування цукрової тростини в Китаї в ІІ ст. до н.е., а в І ст. до н.е. цукрову тростину вже почали вирощувати на Яві, Суматрі і інших островах Індонезії.
Про вирощування тростини і виробництво з неї цукру в Аравії згадує римський учений Пліній – старший І ст. н.е. Араби культуру вирощування і обробки цукрової тростини принесли під час завоювання Палестини, Сірії, Месопотамії, Єгипту, Іспанії, Сицилії в VII-IX ст., а в IX ст. цукром з тростини почала торгувати Венеція.
Хрестові походи сприяли розповсюдженню використання цукрової тростини для отримання цукру в країнах Європи, у тому числі і в Київській Русі.
Венеціанці, перші з європейців, навчилися виготовляти рафінад з тросникового цукру-сирцю. Але ще дуже довго, аж до початку XVIII ст. цукор залишався великою рідкістю на столах європейців.
Велику роль в розповсюдженні цукрової тростини і отримання з неї цукру зіграла Португалія. У XV ст. португальці висадили цукровий очерет на островах Мадейрі і Томі Сану в Атлантичному океані, а після відкриття Колумбом Америки крупні плантації з'явилися на островах Гаїті, Куба, Ямайка, а потім в Мексиці, Бразилії, Перу.
Законодавцем моди у виробництві цукру в XVII ст. стала Голландія. Вона посилено стала заводити плантації цукрової тростини в своїх колоніях, а також значно розширила виробництво цукру на Яві. В цей же час в місті Амстердам починають будуватися перші цукрові заводи. Трохи пізніше аналогічні заводи з'являються в Англії, Німеччині, Франції.
Історія цукрової промисловості Росії починається в 1719 році з моменту будівництва перших цукрових заводів в Санкт-Петербурзі і Москві.
У Росії для виготовлення солодких сиропів, напоїв і настоянок використовували не цукровий очерет, а в'ялені або сушені коренеплоди буряка, брукви, ріпи.
Культивувався буряк з давніх часів. У стародавніх Ассирії і Вавилоні буряк вирощувався вже за 1,5 тис. років до н.е. Окультурені форми буряка відомі на Близькому Сході з VIII-VI ст. до н.е. А в Єгипті буряк служив головною їжею рабів. Так, з диких форм буряка, завдяки відповідній селекції, поступово були створені сорти кормового, столового і білого буряка. З білих сортів столового буряка були виведені перші сорти цукрового буряка.
Поява нового альтернативного тростині, цукроноса історики пов'язують з епохальним відкриттям німецького ученого-хіміка, члена Прусської академії наук А.С. Маргграфа (1705-1782). У доповіді на засіданні Берлінської академії наук в 1747 р. він виклав результати дослідів по отриманню кристалічного цукру з буряка.
Одержаний цукор, як затверджував Маргграф, по своїх смакових якостях не поступався очеретяному. Проте Маргграф не бачив широких перспектив практичного застосування свого відкриття.
Далі в дослідженні і вивченні даного відкриття пішов учень Маргграфа - Ф.К. Ахард (1753-1821). Він з 1784 року активно узявся за удосконалення, подальшу розробку і впровадження в практику відкриття свого вчителя.
Ахард чудово розумів, що однією з найважливіших умов успіху нової, вельми перспективної справи, є поліпшення сировини-буряка, тобто підвищення її цукристості. Вже в 1799 році праці Ахарда увінчалися успіхом. З'явилася нова гілка культурного буряка – цукрова. У 1801 році в своєму маєтку в Кюцерне (Сілезія) Ахард побудував один з перших цукрових заводів в Європі, на якому освоїв отримання цукру з буряка.
Комісія, направлена Паризькою академією наук, провела обстеження ахардовского заводу і дійшла висновку, що вироблення цукру з буряка нерентабельне.
Лише єдині на той час англійські промисловці, які були монополістами по виробництву і продажу тростинного цукру, угледіли в цукровому буряці серйозного конкурента і кілька разів пропонували Ахарду крупні суми за умови, що він відмовиться від проведення своїх робіт і публічно заявить про безперспективність виробництва цукру з буряка.
Але Ахард, що свято вірив в перспективність нового цукроноса, на компроміс не йшов.
З 1806 року Франція відмовляється від виробництва цукру з очерету і переходить на бурякоцукрове, яке з часом набувало всього більшого поширення. Наполеон надавав велику підтримку тим, хто проявляв бажання вирощувати буряк і виготовляти з нього цукор, оскільки побачив в розвитку нової галузі можливість одночасного розвитку сільського господарства і промисловості.
Слід зазначити, що у Франції, разом з розвитком виробництва цукру з буряка, велика увага приділялася поліпшенню якості буряка як сировини для цукрової промисловості.
Цьому сприяла успішна діяльність однієї з перших в Європі крупних селекційно-насіннєвих фірм «Вільморен-Андріє», заснованої Ф. У. Вільмореном.
Фірма набула світової популярності і успішно працює ось вже близько двохсот років, поставляючи насіння різних сільськогосподарських культур власної селекції в багато країн світу.
1.2 Реальний стан ринку цукру на Україні
Ринок сирцевого цукру в Україні почав розвиватися в кінці минулого століття. Зв'язано це було з дефіцитом цукру, який виник після значного скорочення виробництва бурякового цукру, різкого коливання цін на цей продукт протягом року.
Аналізуючи коливання цін на цукор протягом року впродовж останніх чотирьох (1998-2000) років видно, що найнижча ціна на цукор доводиться на період вересень-січень, коли йде сезон виробництва. Це було пов'язано з перенасиченням ринку як буряковим, так і сирцевим цукром, виробництво якого велося перед самим початком сезону.
Не дивлячись на те, що розмови і листування про ввезення цукру-сирцю до України щорічно починалися в кінці власного сезону цукроваріння, тобто в листопаді-грудні, Закони (у 1998 – Указ Президента) чомусь приймалися тільки на початку літа.
В той момент ціна цукру на споживчому ринку вже досягала максимальної величини, виникав ажіотажний попит, ліквідовувати який вдавалося тільки у вересні з початком виробництва бурякового цукру, коли цукро- і сільгоспвиробникам, з метою погашення кредитів і інших боргових зобов'язань, доводилося масово продавати цукор.
У 1998-1999 роках цей процес був практично стихійним, але така практика продовжувалася і в 2000-2001 році, коли щорічно за пільговими митами ввозилося 260 тис. тонн цукру-сирцю.
У 2002-2003 роках, з утворенням крупних компаній - регіональних монополістів по виробництву цукру і трейдерів цукру-сирцю, які пішли по шляху скупки цукрових заводів по окремих регіонах, ця схема програвалася вже за сценарієм: скорочення продажу цукру на початку весни, що провокувало ситуацію з підвищенням його ціни у зв'язку з різко зростаючим попитом, подальше “викидання” на ринок цукру після підвищених цін, створення населенням запасів “про всяк випадок” і т.д.
Тобто, 2003 (частково і 2002 рік) вже характеризуються значно збільшеним впливом на формування ринкових цін на цукор з боку крупних цукрових компаній.
Ситуація з ввезенням цукру-сирцю в 2003 році з проведенням аукціонів в липні-серпні (ввезення цукру-сирцю обмежувалося по термінах: кінцевий термін ввезення квоти на 200 тис. тон – 15 вересня 2003 р., а квоти на 360 тон – 1 вересня) прочинила ще одну особливість реалізації цукру, виробленого з сирцю.
Компанії, практично одні і ті ж, весною ввозили цукор-сирець під митний контроль, як давальницьку сировину, переробляли його і реалізовували цукор за максимальними цінами, а потім, після отримання квот (ліцензій) проводили повторне його розтможування вже за іншим кодом.
Митні органи цнотливо прикривали очі на цю невідповідність, Легалізація і збут сирцевого цукру перед початком сезону виробництва бурякового цукру, тобто в період найбільших попиту і ціни, дозволяв таким компаніям і трейдерам, що в основному володіють власними цукровими заводами, тримати під контролем ціни на цукор, а в період вересня-січня - викачувати ринок, скуповувати цукор за низькими цінами, одержуючи при цьому хороший прибуток від подальшого його продажу, а потім героїчно боротися із створеними труднощами, повторюючи з року в рік той же сценарій.
Не був виключенням і 2004 рік, але зменшення квоти на пільгове ввезення очеретяного цукру-сирцю до 125 тис. тон дещо понизив його вплив на падіння цін в період виробництва.
Крім того, минулого року спостерігалося значне скорочення імпорту цукру-сирцю до України по давальницьких схемах. Причинами цього явища стали – збільшення вітчизняного виробництва бурякового цукру, зміни в українському законодавстві про проведення давальницьких операцій з цукром, збільшення виробництва цукру в країнах, традиційних імпортерах давальницького цукру з України.
Давальницький імпорт цукру-сирцю за січень-листопад 2004 року склав 25,7 тис. тон проти 204,1 тис. тон за аналогічний період 2003 року.
Все це, в сукупності із зростанням цін на ПММ і інфляційними процесами, привело до підйому ціни на цукор в період виробничого сезону 2004 роки коли середній рівень оптових цін склав 2250–2350 грн./т проти 2050–2200 грн./т у 2003 році.
З приходом теплої погоди, коли активізувалося виробництво охолоджувальних напоїв і мороженого, відбулося істотне підвищення цін, пік якого припав на літні місяці – період консервації ягід і фруктів. Це пов'язано з тим, що компанії-цукровиробники, які переробляють також і сирець, у відсутності його пільгового ввезення вирішили компенсувати втрачений прибуток за рахунок напруження цін у весняно-літній період. Крім того, напруження цін виявилося тим механізмом тиску на Уряд України, який привів до ухвалення рішення про ввезення цукру-сирцю по досить дивних, з позицій Закону, схемах.
Тільки економічні інтервенційні заходи з боку Держави могли стабілізувати ціни на ринку цукру. В першу чергу – це реалізація цукру з Держрезерву в літні місяці в об'ємі до 100 тис. тон за цінами, значно нижче ринкових.
Але, Держрезерв, як будь-яка госпрозрахункова організація, захоче, якщо не одержати прибуток від заміни резерву цукру, то, хоча б, провести його без збитку.
Крім того, продаж цукру трейдерам, а не прямим споживачам, тільки дасть першим можливість заробити на різниці цін.
Виходом з ситуації, що склалася, могло бути зменшення ажіотажного попиту у весняно-літній період шляхом цільового продажу цукру з Держрезерву безпосередньо промисловим споживачам. Але урядовці не змогли, або не захотіли збивати ціни на цукор таким шляхом.
Досить примітний і той факт, що займатися стабілізацією ринку цукру Кабмін доручив НАК «Нафтогаз України», а не МІНАП або Держрезерву. Та і час для ввезення до України очеретяного цукру-сирцю вибраний дуже «вдало» – перед самим початкам сезону цукроваріння, що приведе до різкого падіння цін на цукор, і як наслідок, дасть можливість крупним трейдерам скуповувати його за собівартістю, а наступного року прокрутити цю схему ще раз.
Розділ 2. МАТЕРІАЛ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
Технологія виробництва цукру піску на ЗАТ «Андрушківський цукровий завод» проаналізована і описана на основі технологічних інструкцій виробничих цехів та експлуатаційних інструкцій обладнання.
|
Цукор-пісок повинен вироблятися згідно з вимогами ДСТУ 2316-93 (ГОСТ 21-94)за технологічною інструкцією, з додержуванням санітарних норм і правил, затверджених в установленому порядку.
Цукор-пісок виробляється з розмірами кристалів від 0,2 до 2,5 мм. Допускаються відхилення від нижньої і верхньої межі зазначених розмірів до 5 % від маси кристалів цукру-піску.
За органолептичними показниками цукор-пісок повинен відповідати вимогам, що вказані в таблиці 2.1.
Таблиця 2.1 – Органолептичні показники цукру
| Показник | Характеристика для цукру-піску | Характеристика для цукру-піску для промислової переробки | Метод випробування |
| Смак і запах | Солодкий, без сторонніх присмаку і запаху, як в сухому цукрі, так і в його водному розчині | Солодкий, без сторонніх присмаку і запаху, як в сухому цукрі, так і в його водному розчині | За ГОСТ 12576 |
| Сипучість | Сипучий | Сипучий, допускаються грудки, що розпадаються при легкому надавлюванi | Те саме |
| Колір | Білий | Білі з жовтуватим відтінком | Те саме |
| Чистота розчину | Розчин цукру повинен бути прозорим або таким, що має слабу опалесенцію, без нерозчинного осаду, механічних або інших сторонніх домішок | Розчин цукру повинен бути прозорим або таким, що має слабу опалесенцію, без нерозчинного осаду, механічних або інших сторонніх домішок | Те саме |
За фізико-хімічними показниками цукор-пісок повинен відповідати вимогам, що вказані в таблиці 2.2.
Таблиця 2.2 – Фізико-хімічні показники цукру
| Показник | Норма для цукру-піску | Норма для цукру-піску для промислової переробки | Метод випробування |
| Масова частка цукрози (в перерахунку на суху речовину), %, не менше | 99,75 | 99,55 | За ГОСТ 12571 |
| Масова частка редукуючих речовин (в перерахунку на суху речовину), %, не більше | 0,050 | 0,065 | За ГОСТ 12575 |
| Масова частка золи (в перерахунку на суху речовину), %, не більше | 0,04 | 0,05 | За ГОСТ 12574 |
| Кольоровість, не більше: умовних одиниць | 0,8 | 1,5 | За ДСТУ 2075 |
| одиниць оптичної густини (одиниць ІСUМSА) | 104 | 195 | Те саме |
| Масова частка вологи, %, не більше | 0.14 | 0,15 | За ГОСТ 12570 |
| Масова частка феродомішок, %, не більше | 0,0003 | 0,0003 | За ГОСТ 12573 |
За мікробіологічними показниками цукор-пісок для виробництва молочних консервів, продуктів дитячого харчування і біофармацевтичної промисловості повинен відповідати вимогам, що вказані в таблиці 2.3.
Таблиця 2.3 – Мікробіологічні показники цукру
| Показник | Норма | Метод випробування |
| Кількість мезофільних аеробних і факультативно анаеробних мікроорганізмів, КСО в 1 г, не більше | 1,0 х 103 | За ГОСТ 26968 |
| Плісняві гриби, КСО в 1 г, не більше | 1,0 х 10 | Те саме |
| Дріжджі, КСО в 1 г, не більше | 1,0 х 10 | Те саме |
| Бактерії групи кишкових паличок (коліформи), в 1 г | Не допускаються | СанПиН 42-123-4940 |
| Патогенні мікроорганізми, в тому числі бактерії роду | Не допускаються | Те саме |
| Сальмонелла, в 25 г | Те саме | Те саме |
Розділ 3. ТЕХНОЛОГІЯ ВИРОБНИЦТВА ЦУКРУ-ПІСКУ НА ЗАТ «АНДРУШКІВСЬКИЙ ЦУКРОВИЙ ЗАВОД»
3.1 Загальні відомості про підприємство
ЗАТ «Андрушківський цукровий завод» знаходиться в с. Андрушки Попільнянського району Житомирської області, по вул. Заводській 7.
Сировиною для переробки є цукровий буряк вирощений і зібраний в Попільнянському і Ружинському районах. Першочергово, за контрактом, переробляється сировина кооперативу «Цюрюпинський». За договорами переробляється буряк і з інших районів. Коренеплоди доставляються найманим або власним транспортом постачальника, а також підвідною лінією залізниці прогону «Козятин-Фастів».
3.2 Приймання цукрового буряка
При прийманні цукрового буряка на завод, сировинна лабораторія проводить аналіз одержуваного буряка. Технологічна якість цукрового буряка характеризується рядом показників, з яких основними є цукристість і чистота соку буряка, вони взаємозв'язані: із збільшенням цукристості підвищується і його чистота.
Приймання цукрового буряка, відбір зразків, визначення забрудненості і цукристості проводять відповідно до вимог ДСТУ 17421–92 "Цукровий буряк для промислової переробки. Вимоги при заготівлі", договорів, контрактів і інструкцій по прийманню, зберіганню і обліку цукрового буряка.
Коренеплоди кондиційного цукрового буряка повинні відповідати наступним вимогам:
фізичний стан не втратили тургор
цвітушні коренеплоди не більше 1 %
підв'ялені коренеплоди не більше 5 %
коренеплоди з сильними механічними пошкодженнями не більше 12 %
зелена маса не більше 3 %
вміст муміфікованих, підморожених, загнивших коренеплодів не допускається.
Партії буряка оглядаються, діляться по категоріях, зважуються разом з транспортом. Проводиться визначення загальної забрудненості, а потім на напівавтоматичній лінії УЛС–1– цукристості.
3.3 Зберігання буряка
Після проведення технологічної оцінки цукрового буряка, він поступає на зберігання. Коренеплоди укладають в кагати на заздалегідь підготовленому кагатному полі. Коренеплоди цукрового буряка – живі організми, в яких протікають процеси дихання, а при неправильному зберіганні може відбуватися проростання і загнивання коренеплодів цукрового буряка.
Проростання характеризується відношенням маси паростків до маси всього буряка в зразку. Проростання починається через 5–7 діб після прибирання при підвищеній температурі і вологості. Коренеплоди, що знаходяться в кагаті, проростають нерівномірно: у верхній частині в 2 рази інтенсивніше, ніж в нижній. Проростання – негативне явище, оскільки веде до втрат сахарози, у зв'язку з посиленням дихання і збільшення виділення теплоти. Інтенсивніше проростають коренеплоди в не вентильованих кагатах, і на яких залишилися паросткові бруньки.
Для боротьби з проростанням відділяють верхівки голівки коренеплоду при збиранні і обробляють коренеплоди перед укладанням в кагати 1% розчином натрієвої солі гідразиду малеїнової кислоти (3–4 л на 1т буряка). Якщо головка буряка низько зрізана, або вона злегка підв'ялена, то при укладанні в кагати використовують 0,3%–й розчин пірокатехіну (3–4 л на 1т буряка).
Мікроорганізми в першу чергу розвиваються на відмерлих клітинах, механічно пошкоджених, підморожених і підв’ялених ділянках коренеплодів, потім уражаються живі, але ослаблені клітини. Тому важливою умовою оберігання сировини від псування є її цілісність. Необхідно створити сприятливі умови для захисних реакцій у відповідь на механічні та інші пошкодження.
Для придушення життєдіяльності мікрофлори на коренеплодах застосовують 0,3%–й розчин пірокатехіну, 18–20%–й розчин вуглеаміакату (2–2,5% на 1т буряка), препарат ФХ–1(1–1,5% до маси оброблюваного буряка). ФХ–1 є суспензією свіжого фільтраційного осаду (1,05–1,15г/см3
), обробленого свіжим хлорним вапном (1,5% до маси буряка).
Велике значення має температура і вологість як для проростання, так і для розвитку мікроорганізмів. Підтримка температури 1–2 ˚С, газового складу повітря в міжкореневому просторі, вологості за допомогою примусового вентилювання кагатів, ліквідація осередків гниття сприяють збереженню коренеплодів цукрового буряка від гниття, проростання.
Механізовані способи обробітку і збирання цукрового буряка привели до того, що значно збільшилася його забрудненість.
За останні роки забрудненість приймальної сировини в середньому по Україні склала 14–16%, в окремих випадках, перевищувала 30%.
Домішки, потрапляючи в кагат, ущільнюють його простір, погіршують аерацію. Крім того, дрібні корені і бій легко вражаються мікроорганізмами, тим самим сприяючи масовому гниттю сировини.
3.4 Подача буряка на завод
При збиранні і транспортуванні буряка окрім землі, що прилила до коренів, до нього домішуються легкі і важкі домішки – бадилля, солома, пісок, каміння і навіть окремі металеві предмети.
У разі попадання цих домішок в бурякорізку, ножі тупляться і ушкоджуються, що веде до погіршення якості бурякової стружки. Для отримання стружки високої якості необхідно більш повно відокремлювати від буряка легкі і важкі домішки. Для цього по тракту подачі буряка на завод встановлюють соломовловлювачі і каменевловлювачі, пісковловлювачі.
Буряк, що поступає на завод, накопичується в залізобетонній місткості, яка називається бурячною і розташована поряд з головним корпусом заводу.
На початку нижньої ділянки гідротранспортера, заглибленої в землю, встановлюють пісковловлювач великої місткості, за ним встановлюють чотиривалковий соломовловлювач.
Для уловлювання важких домішок використовуються два каменевловлювачі модернізовані АТП–м. Їх переваги полягають в тому, що вони не вимагають додаткової витрати води для відділення важких домішок від буряка, потрібна незначна потужність для приводу.
Буряк з нижнього гідротранспортера у верхній піднімають за допомогою електронасосного агрегату ДН–ПНЦ–3×20. Підйом буряка здійснюється на висоту 20 м.
На ротаційних водовідбирачах-камневловлювачах, встановлених до коренемийок, від маси буряка разом з транспортерною водою відділяються камені, пісок, шматки і хвостики коренів, а також частково бадилля і солома. Для того, щоб повторно використовувати воду для транспортування буряка, її необхідно очистити і освітлити.
Щоб шматки і хвостики буряка направити у виробництво або використовувати на корм худобі, їх необхідно уловити. Це проводиться на установці, що складається з хвостиковловлювача і класифікатора КХЛ–6. Хвостики, битий буряк і легкі домішки з хвостиковловлювача сортуються. Хвостики і шматочки буряка надходять в мийку.
Такий тракт подачі найбільш ефективний, оскільки тут найбільший ефект відділення домішок від буряка, найменші втрати буряка при очищенні і транспортуванні і не відбувається втрат хвостиків і бою, які інакше склали б приблизно 3%.
3.5 Миття буряка
Кількість прилиплих до буряка забруднень складає при ручному збиранні 1–3 % від маси буряка і при потоковому механізованому збиранні комбайном 10–12 %.
Буряк частково відмивається від домішок в гідравлічному транспортері і бурякопідйомних пристроях. Для остаточного очищення буряка від забруднень і додаткового відділення важких і легких домішок застосовуються коренемийки.
Земля і глина краще всього відмиваються при терті коренів один об одного. Тому в початковій стадії миття буряк повинен знаходитися в скупченому стані, відбувається відмивання буряка в барабанній бурякомийці типу Ш25–ПСБ–3. Принцип роботи бурякомийки полягає в тому, що буряк в барабані не відмивається від бруду водою, а він відтирається від буряка в суспензії певної щільності. Ступінь відмивання землі від буряка до 70 %. Витрата свіжої води до 30 % до маси буряка. У комплексі з барабанним миттям працює ополіскувач Ш25–ПОС–3.
Після барабанної бурякомийки і ополіскувача буряк двома шнеками поступає в коритчату коренемийку типу Ш1–ПМД–2. Коренемийка складається з відділення з низьким рівнем води і відділенням з високим рівнем води.
У першій частині відділення миття з низьким рівнем води відбувається інтенсивне механічне видалення поверхневих забруднень буряка при нестачі води, в другій частині цього відділення буряк частково відмивається за наявності незначного об'єму води.
У другому відділенні за наявності надлишку води завершується відмивання буряка і відділення домішок.
Чистий буряк виводиться шнековими конвеєрами в бурячний елеватор, перед яким встановлені форсунки для подачі чистої хлорованої води для обполіскування буряка.
Втрати цукру в транспортерно-мийній воді залежать від якості буряка і пори року. До настання морозів розмір втрат визначається залежно від якості буряка, і знаходиться в межах 0,17–0,35 % від маси коренів.
Щоб втрати цукру були в допустимих межах, необхідно, щоб температура води при митті здорового буряка була не більше 15–18˚С, а при митті мороженого буряка була такою, щоб буряк не змерзався в апараті. У разі підвищення температури води втрати цукру збільшуються.
Відмитий буряк з бурякомийки елеватором, після якого встановлений контрольний стрічковий транспортер з підвісним електромагнітним сепаратором, направляють до бурякорізок (подрібнювачів).
3.6 Отримання бурякової стружки і дифузійного соку
Перед подрібненням на стружку для обліку кількості чистого буряка він зважується. Зважування буряка проводиться на автоматичних порційних вагах.
Для видалення цукру з буряка дифузійним способом корені необхідно подрібнити до стружки. Процес отримання стружки з бурякового кореня здійснюється на бурякорізках за допомогою дифузних ножів, встановлених в спеціальних рамках.
Продуктивність дифузійної установки і вміст цукру в обезцукреній стружці в дуже великому ступені залежить від якості стружки. На підприємстві використовується бурякова стружка пластинчастого типу. Товщина нормальної стружки складає 0,5–1 мм. Поверхня її повинна бути гладкою без тріщин. Дуже тонка стружка небажана, оскільки вона деформується, збивається в грудки і погіршує циркуляцію соку в дифузійних установках. Якість бурякової стружки прийнято визначати довжиною її в метрах в наважці масою 100 г.
Для отримання якісної бурякової стружки на відцентрових бурякорізках необхідно, щоб буряк в процесі нарізки з достатнім зусиллям притискався до поверхні ножів і внутрішньої поверхні барабана. Для відцентрових бурякорізок, які використовуються на заводі, з діаметром барабана 1200 мм при швидкості різання 8,2 м/с тиск на внутрішню поверхню барабана повинен бути близько 40 кПа.
На відцентрових бурякорізках за нормальних умов експлуатації одержують стружку найкращої якості, при цьому витрачається найменша кількість ножів на нарізку 100 т буряка в порівнянні з іншими конструкціями бурякорізок. Продуктивність бурякорізок можна регулювати зміною частоти обертання ротора або кількістю працюючих ножів. При переробці волокнистого буряка дифузні ножі часто забиваються волокнами і одержати стружку хорошої якості неможливо. Для очищення ножів застосовують продування їх стиснутим повітрям з тиском 0,7 МПа. Після того, як буряк був порізаний на стружку, вона по стрічковому транспортеру направляється до дифузійного апарату, заздалегідь проводять зважування стружки стрічковими вагами.
У механізованих дифузійних апаратах безперервної дії бурякова стружка і дифузійний сік знаходяться в безперервному протиточному русі.
Найважливіша вимога, що пред'являється до дифузійних апаратів – це строге дотримання принципу протитечії соку і стружки при рівномірному заповненні всього апарату. Хороша робота дифузійного апарату можлива тільки на стружці високої якості.
Стружка не повинна перемішуватися в ході процесу, а лише переміщатися, якщо в апараті є транспортуючі пристрої. Для отримання дифузійного соку високої якості в апараті слід підтримувати певну температуру, а тривалість дифундування повинна бути оптимальною.
Дифузійний процес необхідно здійснювати за відсутності повітря, оскільки при доступі повітря дифузійний сік сильно піниться, в ньому посилено розвиваються мікроорганізми, що викликають корозію стінок апарату. Втрати цукру в процесі дифузії не повинні перевищувати встановлених норм, а втрати тепла повинні бути мінімальними. На даному підприємстві застосовуються дифузійні апарати похилого типу
Достоїнствами похилих дифузійних апаратів є: компактність, зручність в обслуговуванні, відносно низькі втрати цукру в жомі, низьке відкачування, можливість автоматизації роботи.
До недоліків відносяться наступні параметри: подрібнення стружки при транспортуванні, різні порції стружки знаходяться у різний час в апараті, причиною цього є неефективність транспортуючих органів.
Основні технологічні показники похилого дифузійного апарату (процесу):
Довжина 100 г стружки 9–12 см.
Втрати цукру в жомі 0,3% до маси буряка.
Відкачування соку 120 % до маси буряка.
Час перебування стружки в апараті 70–100 хв.
Температурний режим по камерах в апараті, 68˚С;70˚С;72˚С;68˚С.
Спроби застосування жорсткішого температурний режим в апаратах на підприємстві викликали потребу в застосуванні грубішої стружки і необхідність пригнічення мікробіологічних процесів. Підвищення мікробіологічних процесів спричинило за собою невраховані втрати цукру і корозію апаратів. Для регулювання температури застосовують воду для екстракції стружки з t=70˚С і pH 6,2–6,5.
При дотриманні оптимального технологічного режиму, в першу чергу температури, коли діяльність мікроорганізмів пригнічена, невраховані втрати не перевищують 0,13% до маси буряка.
Коли режим порушений, або поступає буряк низької якості з великим вмістом уламків, заражених бактеріями, грибами; життєдіяльність мікроорганізмів інтенсифікувалася, втрати сахарози зростають до 0,5% і більше, що негативно позначається не тільки на роботі дифузійної установки, але і на роботі всього заводу, оскільки кожна десята відсотка неврахованих втрат сахарози призводить до зниження виходу цукру на 0,2–0,25 % до маси буряка.
Оскільки в головній і хвостовій частинах апарату часто буває температура 60˚С і нижче, то для придушення мікрофлори в точку, розташовану на 1/4 активної довжини дифузійного апарату, від місця подачі свіжої води, через кожні дві години вводять 40%–й розчин формаліну (10 л на 100 т буряка).
На дифузії 98% сахарози переходить в дифузійний сік, 80% солей кальцію, 60% солей натрію, 30% білкових речовин.
Свіжий жом, що виходить з дифузійного апарату, пресують до вмісту сухих речовин 22%, що дає можливість повертати жомопресову воду на дифузію.
Жомопресову воду перед поверненням в дифузійний апарат піддають очищенню: фільтрації, тепловії стерилізації і т.д.
Дифузійний сік, звільняючись від мезги на ротаційному пульповловлювачі типу ПР–25/30, прямує на вапняково-вуглекислотну очистку.
3.7 Очищення дифузійного соку
Дифузійний сік – плікомпонентна система. Він містить сахарозу і нецукри, представлені розчинними білковими, пектиновими речовинами і продуктами їх розпаду, інвертованими цукрами, амінокислотами та ін.
Всі нецукри в певній мірі перешкоджають отриманню кристалічної сахарози і збільшують втрати сахарози з мелясою. Тому одним з найважливіших завдань технології цукрового виробництва є максимальне видалення нецукрів з цукрових розчинів.
Очищений в пульповловлювачах дифузійний сік поступає в підігрівачі для нагріву до температури 85–90˚С і потім прямує в котел прогресивної попередньої дефекації. В останню секцію вводиться вапняне молоко в кількості 0,2–0,3% д
З переддефекатора сік без підігріву поступає в апарат на холодну (теплу) основну дефекацію, де змішується з вапняним молоком 1–1,8% CaO до маси буряка. Оптимальна тривалість холодної дефекації 20–30 хвилин, теплої – 15 хвилин.
Після холодної дефекації сік нагрівається до температури 85–90˚С в підігрівачах і подається в дефекатор (гаряча дефекація), де витримується 10 хвилин. На виході з дефекатора до соку додається вапняне молоко 0,5–0,7% CaO до маси буряка для підвищення фільтрувальних властивостей соку I сатурації. Далі дефекований сік поступає в циркуляційний збірник, де змішується з 5–7 кратною кількістю соку I сатурації, рециркулюємого по зовнішньому контуру, і в апараті I сатурації сатурується протягом 10 хвилин до pH 10,8–11,6.
Потім сік самопливом поступає в збірник і насосом через підігрівач перекачується в напірний збірник.
У ФІЛСах сік I сатурації розділяється на фільтрат і згущену суспензію. Перевгами ФІЛС є: простота конструкції, мала металоємність, в 3–5 раз менше витрат часу на фільтрування, у 1,5–2 рази вищий вміст твердої фази в суспензії, що підвищує продуктивність вакуум-фільтрів.
Суспензія через нижній збірник і верхній напірний збірник прямує у вакуум-фільтри, де після відділення і промивання фільтрований осад виводиться у відходи, а фільтрат відділяється на ресивері і змішується з нефільтрованим соком I сатурації в нижньому збірнику.
До фільтрованого соку, що поступає з ФІЛС, додають вапняне молоко 0,2–0,5% CaO до маси буряка, нагрівають суміш до температури 92–95˚С і протягом 4–5 хвилин піддають додатковій дефекації в дефекаторі.
З дефекатора сік самопливом поступає в сатуратор, де протягом 20 хвилин сатурується до оптимальної лужності 0,01–0,025% CaO (pH 9–9,5), потім насосом через нижній збірник перекачується в напірний збірник, фільтрується на листових фільтрах і подається в сульфітатор, де його обробляють сульфітаційним газом (10–12% SO2
) до лужності 0,05–0,1% CaO (pH 8,5–8,8).
Сульфітаційний газ одержують шляхом спалювання сірки в печах. Газ охолоджують в субліматорі і вентилятором подають в нижню частину сульфітатора. Сульфітований сік насосом подається на дискові фільтри.
Фільтрований сік направляють на випарну станцію.
Згущена суспензія соку II сатурації із збірника повертається на переддефекацію, де кристали карбонату кальцію (CaСO3
) цієї суспензії використовуються як затравочні центри для осадження коагулюючих нецукрів.
При переробці буряка хорошої якості застосовують простішу схему очищення дифузійного соку з гарячою оптимальною перед дефекацією, коли дифузійний сік нагрівають до температури 85–90˚С і вводять в нього відразу все вапно, необхідне для досягнення оптимального pH; поверненням соку або згущеної суспензії соку I сатурації на переддефекацію, гарячою основною дефекацією, без дефекації перед II сатурацією.
В процесі холодної основної дефекації в соці розчиняється в 3–4 рази більше вапна, ніж при гарячій. Пізніше, коли сік нагрівається, і проводиться гаряча дефекація, велика частина розчиненого вапна в осад не випадає, а осідає в пересиченому стані, що забезпечує повніше розкладання нецукрів. Для цієї ж мети призначена і додаткова дефекація перед II сатурацією. Окрім розкладання нецукрів, введення вапна перед II сатурацією дає можливість підвищити ефективність адсорбційного очищення соку карбонатом кальцію.
До додаткових радикальних заходів щодо підвищення якості і виходу цукру можна віднести відділення преддефекованного осаду, заміну соку I сатурації при поверненні на попередню дефекацію згущеної суспензії.
При переробці зіпсованого буряка з наявністю коренеплодів, уражених слизистим бактеріозом, для поліпшення фільтрування на підприємстві застосовують розчин активованого поліакриламіду.
Метою переддефекації є максимальне осадження речовин колоїдної дисперсності і високомолекулярних сполук та утворення осаду, структура якого була б достатньо стійкою до руйнуючої дії іонів Са в умовах високої лужності і температури на основній дефекації. Попередня дефекація дозволяє при постійному додаванні вапна добитися поступового наростання лужності, при цьому досягаються сприятливі умови для коагуляції не тільки при pH 11,0, але і нижчих значеннях, що дає можливість помітно прискорити фільтрування соку I сатурації, тобто дозволяє виконати ланцюг процесу. Додавання згущеної суспензії осаду соку I сатурації в зону із значенням pH<10 дає можливість одержати осад з кращими фільтраційними властивостями, оскільки випадаємі в осад частинки коагуляту іони Ca2+
будуть зв'язуватися частинками звороту, що містять CaCO3
, в жорсткіші агрегати. Тут відбуваються реакції коагуляції і осадження. Іон Ca2+
з аніонами щавлевої, лимонної, винної, оксилимонної, фосфорної і в деякій мірі сірчаної кислоти утворює солі Са, нерозчинні у воді. Осадження відбувається поступово в інтервалі pH 9,0–11,5 разом з агрегатами високомолекулярних сполук, але повністю вони випадають в осад лише на сатурації після зниження лужності в результаті адсорбції аніонів карбонатом Ca і осадження Ca2+
у вигляді CaCO3
. Також проходять реакції коагуляції і осадження високополімерів. Коагулюють білки, сапоніни, барвники.
На основній холодно–гарячій дефекації йдуть реакції: розкладання амідів кислот і солей амонію, даючі з вапном розчинні солі Ca; розкладання редукуючих речовин; при цьому утворюються 2 групи кислот:
1) що дають з іонами Са2+
осад;
2) що дають з іонами Са2+
розчинні солі, частина з яких забарвлена; розкладання пектинових речовин. Повністю провести реакцію розкладання на основній дефекації не можна, але прагнути до цього потрібно, оскільки незавершені реакції розкладання приводять до розкладання інертного цукру, при цьому знижується рH і підвищується кольоровість; падіння лужності на випарці; посилення піноутворення. На основній дефеації подається надлишок вапна, велика розчинність вапна в соку на холодному ступені дає можливість, сатуруючи перенасичений вапном гарячий сік одержувати на I сатурації сік з дрібними однорідними кристалами CaCO3
, з підвищеною фільтраційною і адсорбційною здатністю.
Мета першої сатурації – очищення соку методом адсорбції і отримання осаду CaCO3
з хорошими фільтраційними властивостями. Відбувається адсорбція солей Са і деяких кислот, що є продуктами лужного розпаду інвертного цукру, що утворився на ОД. Особливе значення має адсорбція поверхнево-активних речовин, що уповільнюють процес кристалізації і погіршують якість продукції.
Додатковою дефекацією перед II сатурацією досягають розкладання залишившихся в соці редукуючих речовин і додаткового розкладання амідів, підвищується ефект очищення і зменшується кольоровість та вміст солей Са.
II сатурація необхідна для проміжного відділення осаду нецукрів при надмірній лужності, яка необхідна для запобігання переходу осаджених солей Са знову в розчин соку. При проведенні II сатурації потрібно якомога повніше осадити іони Са, довести активну лужність до такої величини, яка забезпечувала б ефективне проведення сульфітації і мінімальне розкладання сахарози при випаровуванні, отримання термостійкого соку і сиропу.
Основні цілі сульфітації: знебарвлення соків шляхом відновлення фарбувальних речовин в безбарвні сполуки, зменшення лужності і в'язкості сиропу шляхом заміни CO3
на SO3
. Основний ефект сульфітації полягає в запобіганні утворенню фарбувальних речовин.
При виборі схеми очищення дифузійного соку з буряка тієї або іншої якості на заводі керуються вимогами до технологічних показників дифузійного соку і соку очищеного. Критерієм в цьому є максимальний вихід цукру, відповідного показникам ДСТУ, при оптимальній витраті вапна.
3.7.1 Технологічні параметри процесу перед дефекації
Холодна Тепла
Температура, ˚С 40–50 50–60
Тривалість процесу, хв 20–30 12–15
pH переддефекованого соку 10,8–11,2 10,8–11,2
Кількість звороту, % до маси буряка:
згущена суспензія 10–20 10–20
сік I сатурації 30–100 30–100
Швидкість відстоювання, см/хв 1,5–3,0 1,5–3,0
3.7.2 Технологічні параметри процесу основної дефекації
Холодна Тепла Гаряча
Температура, ˚С 40–50 50–60 85–90
Витрати вапна %:
до маси нецукрів
дифузійного соку 85–120 85–120
до маси буряка 2,0–3,0 2,0–3,0
Оптимальний час перебігу
процесу з урахуванням
звороту, хв 20–30 10–15 5–10
3.7.3 Технологічні параметри процесу І сатурації
Тривалість, хв 10
pH соку 10,8–11,2
Вміст СО2
в сатураційному газі, % 28–35
Тиск сатураційного газу, МПа 0,04–0,06
Кількість рециркулюючого соку I сатурації, % (регулюється залежно від якості дифузійного узійнсоку) 300–800
Средняя швидкість відстоювання, см/хв 2,5–5,0
Коефіцієнт використання сатураційного газу, % 65–75
3.7.4 Технологічні параметри процесу дефекації перед ІІ сатурацією
Температура, ˚С 90–96
Тривалість, хв. 2–5
Лужність по метилоранжу, % СаО 0,2–0,6
Витирати вапна, % від загального 10–25
для ушкодженого буряка 30
3.7.5 Технологічні параметри процесу ІІ сатурації
Тривалість, хв. 10
pH 9,2–9,7
Вміст СО2
, % 28–35
Кольоровість, ум. од. не більше 18
Вміст солей Са, % СаО 0,03–0,10
Доброякісність, % 88–92
3.7.6 Технологічні параметри процесу сульфітації
pH соку 8,9–9,2
pH сиропу 8,0–8,5
pH клеровки перед сульфітацією не нижче за 7,2
Вміст вільних сульфітів в соці і сиропі, % SO2
до маси продукту -- 0,002–0,003
3.8 Згущування соку випаровуванням
По значенню виконуваних функцій, складності і вартості в тепловій схемі центральне місце займає випарна установка, яка складається з окремих апаратів.
Сік II сатурації повинен згущувати до сиропу із вмістом сухих речовин до 65–70% при первинному значенні цієї величины14–16%.
Випарна установка дозволяє витрачати на згущування соку 40–50% пари до маси всього соку за рахунок багатократного використання парового тепла.
Сік поступає в I корпус, а потім проходить всі корпуси установки послідовно і з концентратора віддаляється сироп.
Ретурний пар використовується тільки в I корпусі випарної установки. Подальші корпуси обігріваються вторинними парами попередніх корпусів. З останнього корпусу соковий пар поступає на концентратор, а з нього на конденсатор.
Чотирьохкорпусна випарна установка даного підприємства з концентратором відрізняється підвищеною стійкістю в експлуатації і високою тепловою економічністю, завдяки великій кратності використання нею вторинного пару. Маса води, випаровуваної в випарній утановці, залежить від вмісту сухих речовин в очищеному соці і сиропі.
Конденсатщо утворюється у випарних апаратах і інших теплообмінниках систематично виводиться в збірники через конденсатні колонки. Конденсат відпрацьованої пари використовується для живлення парових котлів, а конденсат вторинної пари – для нагріву різних проміжних продуктів.
Необхідно постійно відводити неконденсатні гази з парових камер, які накопичуючись у верхній частині гріючих камер, перешкоджають потоку притікати до поверхні теплообмінника. Гази, що не конденсуються, з верхньої частини гріючих камер по трубопроводах виводяться в камеру з тиском пари на один ступінь нижче, ніж тиск гріючої пари. Пара, що відводиться за таких умов з газами, не втрачається марно; крім того, через різницю тиску створюється безперервний рух газу від I корпуса до конденсатора змішування.
Для створення розрідження в останньому корпусі і концентраторі і видалення газів, що не конденсуються, з системи в схему включена вакуум-кондесаційна установка, що складається з: передконденсатора, основного конденсатора, краплевловлювачів, збірників барометричної води і вакуум-компресора.
При випаровуванні в соці відбуваються хімічні перетворення: зниження рН, наростання кольоровості, утворення осадів. Ці процеси протікають найінтенсивніше в термолабільному соці, тобто соці, нестійкому до температурної дії.
Зниження рН обумовлене розкладанням в соці 0,04–0,06% сахарози, до 30% редукуючих речовин і утворенням органічних кислот. Щоб підтримувати необхідне рН у випарній установці (приблизно 7,5–8),в сік перед II сатурацією додають тринатрійфосфат.
Кольоровість сиропу наростає в результаті розкладання редукуючих речовин і їх взаємодії з амінокислотами, а також карамелізації сахарози. Інтенсивність цих реакцій залежить від рН, t˚, концентрації реагуючих речовин, реагентів, тривалості випаровування, наявності іонів заліза і інших чинників.
Результатом утворення осадів в сиропі при випаровуванні є зниження розчинності солей Са, коли вони опиняються в пересиченому стані і їх надлишок викристалізовується.
Одним з ефективних способів гальмування реакції утворення фарбувальних речовин у випарній установці є досягнення достатньо повного розкладання інвертованих цукрів в процесі очищення соку і мінімального розкладання сахарози при випаровуванні. Важливе значення мають також вміст оптимального рівня в кип'ятильних трубках і рівномірний розподіл гріючого пару в гріючих камерах випарних апаратів, що оберігає поверхні нагріву в місцях введення пари від пригорання цукру.
Утворення накипу на внутрішній поверхні трубок випарних апаратів унаслідок виділення і осадження солей мінерального походження постійно знижує коефіцієнт теплопередачі і призводить до пониження продуктивності станції. Для відновлення нормальної роботи випарної станції застосовуються механічні методи методи очищення поверхні нагріву.
3.9 Уварювання, кристалізація і центрифугування утфелів
Кристалізація цукру – завершальний етап в його виробництві.
Тут виділяють практично чисту сахарозу з багатокомпонентної суміші, якою є сироп.
У сокоочистному відділенні з дифузійного соку видаляється близько 1/3 нецукрів, інші нецукри разом з сахарозою поступають в продуктове відділення, де велика частина сахарози викристалізовується у вигляді цукру–піску, а нецукри залишаються в міжкристальному розчині.
Вихід цукру на 75% залежить від втрат цукру в мелясі. Втрати в продуктовому відділенні визначають техніко-економічні показники заводу. Якість цукру прямо пов'язана з втратами його в мелясі.
Завдання отримання цукру стандартної якості розв'язується за допомогою багатоступінчатої кристалізації.
Найбільшого поширення набули двоступінчата і триступінчата схеми продуктового відділення. Раціональна технологічна схема продуктового відділення повинна мати стільки ступенів кристалізації, щоб сумарний ефект кристалізації складав 30–33%, а коефіцієнт заводу складав би 80% при середній якості буряка.
До переваг триступеневої продуктової схеми даного заводу можна включити вищий вихід (37%) і високу якість одержуваного товарного продукту.
Початковою сировиною для продуктового відділення є сульфітована суміш сиропу з клеровкою цукрів II кристалізації і цукру-раффінаду III кристалізації з чистотою не менше 92%. Найефективнішим для утворення центрів кристалізації є використання кізельгурової пасти (кізельгур - пухка форма діатоміту).
З цієї суміші у вакуум-апаратах I продукту уварюють утфель I кристалізації до масової частки сухих речовин 92,5%,при цьому вміст кристалів в утфелі складає 55%.
Уварювання здійснюють у вакуум-апаратах періодичної дії, тому після уварювання утфель вивантажується в буферну проміжну ємність приймальної мішалки. Після вивантаження апарат пропарюється екстра-паром I корпусу випарної установки і пропарка направляється в клеровочну мішалку. Якщо пропарка проводиться ретурним паром, то її можна направляти в приймальну мішалку, де при змішуванні з утфелем розчиняється близько 2–3% кристалів.
Утфель центрифугують гарячим (70–75˚C). При фугуванні відокремлюються 2 відтока. На першій стадії виділяється "зелена" патока I, яка прямує в збірник під центрифугою і перекачується в збірник перед вакуум-апаратами, для створення запасу зеленої патоки для уварювання утфеля II.
Після закінчення відділення зеленої патоки в ротор центрифуги подається гаряча артезіанська вода в кількості 3,0–3,5% від маси цукру, проводиться відбілювання цукру і виділяється II відтік утфеля I кристалізації, який прямує в збірку під центрифугами, а потім перекачується в збірку перед вакуум-апаратами, де створюється запас для уварювання утфеля II.
Різниця доброякісності відтоків повинна бути 5–7 одиниць.
Вивантажений з центрифуг цукор-пісок транспортують для висушування, охолоджування, відділення феромагнітних домішок, грудок цукру і пудри. Потім він поступає в бункери, звідки в склад безтарного зберігання або на упаковку.
Уловлений циклонами цукровий пил, а також грудочки цукру з віброконвеєра і з сушильного барабана розчиняють в очищеному соці і подаються в клеровочні змішувачі.
Біла і зелена патоки використовуються для уварювання утфеля II (проміжного) продукту. В процесі уварювання на початку у вакуум-апарат забирається біла патока і в кінці зелена патока. Утфель II продукту уварюють до масової частки сухих речовин 93–94%, при цьому вміст кристалів в утфелі досягає 45%. Використовують вакуум-апарати періодичної дії. Після уварювання утфель вивантажують в приймальну мішалку. Вакуум-апарати пропарюють екстра-пором I корпусу, пропарку направляють в приймальну мішалку, З приймальної мішалки утфель II кристалізації гарячим (70–75˚C) направляють на центрифугування. Для цього використовуються центрифуги безперервної дії з конічним ротором, забезпеченим сегрегатором. Центрифугування може проводитися з пробілюванням або без нього. У будь-якому випадку після пробілювання обидва відтоки з'єднуються в одному збірнику під центрифугами, а потім перекачуються в збірник перед вакуум-апаратами, для створення запасу для уварювання утфеля III продукту.
Жовтий цукор II шнеком направляють в клеровочну мішалку, де розчиняють сульфітованим соком II сатурації або сиропом.
Клеровка з масовою часткою сухих речовин 65–72% прямує в збірник сиропу після випарної установки, де змішується з сиропом і прямує на сульфітацію, а потім використовується для уварювання утфеля I.
З білої і зеленої патоки II уварюють утфель III кристалізації у вакуум-апаратах періодичної дії до значення масової частки сухих речовин 94–96%, при цьому вміст кристалів в утфелі 35–37%. Подальше згущування і кристалізація у вакуум-апаратах неможлива, оскільки в'язкість утфелю стає надмірно високою, але міжкристальний розчин утфелю у вакуум-апаратах недостатньо виснажений. Чистота розчину складає 65–67%. З нього ще можна виділити сахарозу. Виснаження розчину вважається нормальним, коли чистота його зменшується до 55–58%, тобто для подальшого виснаження необхідно провести другий етап кристалізації утфеля III методом охолоджування – для цього утфель вивантажують в приймальну мішалку утфеля III.
Вакуум–апарати пропарюють екстра-пором I корпусу випарної установки, пропарка прямує в приймальну мішалку і перемішується з утфелем. З приймальної мішалки утфель направляють в батарею кристалізаторів з поверхнею охолоджування, що обертається, при русі по кристалізатору температура утфеля зменшується з 70˚C до 35˚C, за рахунок зменшення розчинності сахароза виділяється з розчину на поверхні кристалізатора, за рахунок цього чистота міжкристального розчину зменшується приблизно на 10 одиниць (від 65 до 55%), а вміст кристалів в утфелі підвищується від 35–37% до 44–48%. З останнього кристалізатора утфель безперервно подається в утфелерозподільник з поверхнею теплообміну, що обертається. У утфелерозподільнику здійснюється підготовка утфеля III продукту до центрифугування методом підігріву, розгойдування при підігріві з 30–35˚C до 40–45˚C, при розгойдуванні температура постійна.
Розділення утфеля III кристалізації здійснюється в центрифугах безперервної дії з двома конічними роторами, при цьому в першому роторі виділяється меляса, в другому проводиться афінація жовтого цукру. Під час переходу жовтого цукру з першого ротора на шар жовтого цукру подається афінаційний розчин: зелена патока I, розбавлена до масової частки сухих речовин 75% і підігріта до 80˚C. З другого ротора відводиться афінаційний відтік, який збирається в збірник під центрифугою і перекачується в збірник перед вакуум-апаратами. Із збірника перед вакуум-апаратом відбирається на уварювання утфеля III на останні підкачки.
Меляса – відхід виробництва, зважується і прямує в мелясозбірник.
При зміні якості буряка, що переробляється заводом, необхідно проводити відповідне коректування трьохкристалізаційної схеми:
- при переробці буряка з одержаним сиропів з випарної установки доброякісністю 91–92% частину першого відтоку утфеля I направляють на уварювання утфеля III кристалізації;
- при отриманні сиропу з доброякісністю 90% переходять на роботу по двох кристалізаційній схемі.
При надходженні на уварювання повинні виконуватися наступні якісні вимоги до продуктів:
сироп в суміші з клеровкою повинен містити не менше 65% масової частки сухих речовин,
бути прозорим і мати рН 7,8–8,2;
вміст солей Са 0,12–0,5% СаО до маси сиропу,
кольоровість не більше 40 ум. од.
Ефект кристалізації утфелю I повинен складати 12-13 од., утфелю II – 5-7 од., утфелю III – 10-12 од.
Технологічні параметри процесу кристалізації
I продукт II продукт III продукт
Розрідження в апараті, МПа 0,085 0,08–0,09 0,08–0,09
Температура кипіння, ˚C 72–78 65–76 60–72
Надлишковий тиск
гріючого пару, МПа 0,07–0,1 0,07–0,1 0,07–0,1
При уварюванні утфелів відбувається:
збільшення кольоровості в результаті розкладання інвертованих речовин, в основному, меланоїдинів. В кінці уварювання кольоровість утфелю III збільшується у декілька разів, а утфеля I і II – в 1,5–2 рази.
зниження рН, через розкладання інвертованих цукрів утворюються органічні кислоти, сприяючі підвищенню інверсії.
3.10 Сушка, охолодження і зберігання цукру
Метою сушки є видалення поверхневої вологи і забезпечення тривалого зберігання кристалічного цукру. На сушку прямує цукор з температурою 60˚C після центрифугування і вологістю 0,8–1,2%.
На підприємстві використовують два способи зберігання: тарний в мішках 50 кг – вологість до 0,14% і температура до 25˚C і безтарний – в сховищах місткістю 10000–20000 т вологістю не більше 0,04% і температурою до 22˚C.
Після центрифуг цукор-пісок вологістю 0,8–1,8% подають віброконвеєром до елеватора. Вологий цукор піднімається елеватором і потрапляє в сушильну частину установки, де висушується гарячим повітрям (105˚C). Сушка проводиться в прямотку, що дозволяє не перевищувати критичну температуру розкладання сахарози (85˚C).
Охолодження цукру здійснюється в протитечії, температура цукру знижується до 20˚C.
Висушений і охолоджений цукор-пісок подається на машину розсівання, де відділяються конгломерати і дрібні фракції. Для безтарного зберігання формуються фракції з коефіцієнтом однорідності до 10%. Після розсівання цукор прямує в бункери, що знаходяться в пакувальному відділенні, з яких затарюється в мішки, зважується, зашивається і стрічковим транспортером прямує в склад.
При безтарному зберіганні цукор подається в дозріватель для видалення внутрішньої вологи з об'єму кристалів за рахунок дифузії приблизно на 10 діб, після чого цукор прямує в сховище.
3.11 Отримання вапняного молока і сатураційного газу
З складу зберігання вапняк конвеєром подають на сортування. Відсортований вапняк конвеєром подають в бункер-накопичувач палива. Паливо подають через дозатор. Вапняк разом з ковшем скіпового підйомника зважують на вагах.
Після дозування порції шихти ківш по направляючих піднімається до верху печі. При перекиданні його шихта висипається в завантажувальну воронку. Герметичність завантажувальної воронки забезпечує клапан.
Одержаний в результаті обпалювання вапняку сатураційний газ з балки відсмоктування газу потрапляє в суху пастку, а потім на газопромивку для остаточного очищення і охолоджування водою. Потім через краплевловлювач газ надходить в компресор, який подає його на завод. Для підтримки розрідження в газопромивнику і краплевловлювачі видалення води в них здійснюється через гідрозатвор.
Обпалене вапно по направляючому жолобу поступає в вапногаситель, куди із збірника подають воду. Одержане вапняне молоко поступає на вібросито, де відділяються частинки розміром більше 1,2 мм, потім в мішалку, гідроциклони – для відділення частинок від 1,2 до 0,3 мм – і в мішалку вапняного молока. З мішалки насосом подають на дефекацію.
3.12 Розрахунок виходу цукру та витрати вапняного молока
Розрахунки проводитимемо на 1000 кг перероблюваної сировини. На переробку в найбільшій кількості поступають буряки гібриду Білоцерківський ЧС 57 з такими характеристиками: урожайність 488 ц/га, цукристість 18,1%.
Аналіз коренеплодів при прийманні на завод на УЛС-1 показав цукристість сировини 18,3%.
Розрахунки виходу цукру проводимо за такою формулою:
| Вц
= |
М·(Ц- Вм
-Вд ) |
·Кп
|
100-Рв
|
·КВс
, |
| 100 | 100 |
де: Вц
– вихід цукру;
Ц – цукристість буряка, %;
М – маса перероблюваного буряка (1000 кг);
Вм
– втрати сахарозі при мийці (0,2-0,4%);
Вд
– втрати сахарози на дифузії (0,13-0,50%);
Кп
– коефіцієнт переходу сахарози в розчин (0,95-0,98);
Рв
– розкладання сахарози при випаровуванні (0,04-0,1%);
КВс
– коефіцієнт виходу цукру з сиропу в процесі уварювання, кристалізації, центрифугування (0,95-0,97).
Проведемо розрахунок виходу цукру при умові що втрати під час переробки будуть максимальними:
| Вц
= |
1000·(18,3-0,4-0,5) | ·0,95· | 100-0,1 | ·0,95=156,88 (кг) |
| 100 | 100 |
При наявних в сировині 183 кг сахарози на заводі ми отримуємо 156,88 кг готового продукту, тобто ефективність виробництва складає 86 %, що відповідає нормам.
Розрахуємо кількість вапна потрібного для переробки 1000 кг сировини:
| Кв
= |
Впд
+Вод +Внв + Впф |
·М, |
| 100 |
де: Кв
– кількість вапна, кг;
Впд
– кількість вапна на попередню дефекацію (0,3% маси буряка);
Вод
– кількість вапна на основну дефекацію (1,8% маси буряка);
Внв
– кількість вапна, яка додається на виході з дефекатора (0,7% маси буряка);
Впф
– кількість вапна, яка додається на виході з ФІЛС для додаткової дефекації (0,5% маси буряка);
М – маса перероблюваного буряка (1000 кг).
| Кв
= |
0,3+1,8+0,7+ 0,5 | ·1000 = 33 (кг) |
| 100 |
ВИСНОВКИ
Сьогодні для розвитку цукробурякового комплексу України – крім необхідності впровадження сучасних технологій вирощування цукрових буряків, достатнього забезпечення бурякосіючих господарств високоякісним насінням, мінеральними добривами і засобами хімічного захисту рослин, підвищення якості машинного парку – дедалі актуальнішого значення набуває якнайшвидша реконструкція та модернізація цукрових заводів, розширення їхніх виробничих потужностей до економічно оптимальних меж.
Ряд європейських країн-виробників бурякового цукру технічно перебудовують галузь шляхом поступового виведення з експлуатації малопотужних неперспективних цукрових заводів, з нарощуванням потужностей тих підприємств, які забезпечують ефективне виготовлення продукції.
Середній цукровий завод в Україні може переробляти 2670 т цукрових буряків на день, що майже втричі менше, ніж в середньому по країнах ЄС, де переробляються 7500 т на день. Лише 19 із 192 заводів в Україні мають потужність понад 5000 т на день. Багато українських цукрових заводів надзвичайно старі. Із 192 цукроварень 58 було збудовано ще до 1860 року, а ще 66 – до початку сторіччя. У середньому українські цукрові заводи споживають на виробництво тонни цукру вдвічі більше енергії, ніж у країнах ЄС, а екстрагують лише 80% того цукру, що міститься у цукровому буряку (у Німеччині екстрагуються 85%, а на найсучасніших заводах – 90%). Якщо додати, що в буряку, який вирощується в Україні, знижений вміст цукру, то виходить, що лише 12% маси цукрового буряку екстрагується у вигляді цукру, що на 10-12% нижче від рівня ЄС. Білий цукор, що виробляється в Україні, як правило, не відповідає міжнародним стандартам (вміст золи, колір, зернистість), тому на міжнародному ринку його можна продати лише із знижкою. Зношеність основних фондів підприємств досягла 55-85 %.
ПРОПОЗИЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ
Надання конкретних пропозиції чи рекомендацій цукровиробництву – найскладнішій галузі харчової промисловості, студентом, провівши технологічно-апаратний аналіз роботи підприємства я вважаю безглуздям. Натомість, провівши Інтернет-аналіз стану виробництва та ринку цукру на Україні я знайшов чимало порад більш компетентних людей, щодо покращення критичного стану галузі і хотів би їх узагальнити.
Отже, щодо конкретних пропозицій до вирішення проблеми пропонуються наступні дії:
1) Розробка програм реструктуризації та технічного переобладнання галузі.
2) Формування державної політики в сфері виробництва цукрових буряків і цукру та оптової торгівлі цукром, спрямованої на захист економічних інтересів держави, прав споживачів і вітчизняних товаровиробників.
3) Розробка і здійснення програм організації виробництва обладнання, приладів, машин та систем для підприємств бурякоцукрового комплексу.
4) Розробка нормативно-законодавчої бази щодо формування і подальшого функціонування ринку цукру.
5) Інтеграція товаровиробників і переробників цукросировини з метою збільшення обсягів виробництва цукрових буряків, здешевлення їх вартості та підвищення якості.
6) Ініціювання заходів для запобігання незаконного ввезення цукру, цукромісних продуктів та насіння цукрових буряків.
7) Розробка спільної програми дій на цукровому ринку країн СНД з метою визначення концепції і вироблення загальної стратегії його формування.
8) Співробітництво з країнами, які не мають власного цукрового виробництва (наприклад країни Закавказзя). Тут співробітництво має будуватись на умовах міждержавної виробничої кооперації, використовуючи можливості українських цукрових заводів по переробці цукру-сирцю тростинного.
9) Організація міжнародного навчання спеціалістів, проведення міжнародних виставок, ярмарок аукціонів, відряджень українських фахівців за кордон та прийому іноземних партнерів.
10) Створення єдиної електронної інформаційної мережі підприємств і організацій бурякоцукрового комплексу.
11) Створення інформаційно-технічної бази даних, що стосується виробництва та оптової торгівлі цукром.
12) Розробка класифікаторів, стандартів на насіння і фабричні цукрові буряки, товарів експлуатаційної надійності, безпеки та ін.
13) Забезпечення внутрішньої сертифікації насіння еліти і фабричної генерації з видачею сертифіката встановленої форми.
14) Вирішення питання щодо реального надання пільгових кредитів, як це передбачено Законом України “Про державне регулювання виробництва і реалізації цукру”.
15) Здійснення оснащення машинно-технологічних станцій при цукрових заводах та забезпечення необхідною кількістю засобів захисту рослин за рахунок виділення коштів по лізингу.
16) Передбачити державну підтримку в забезпеченні цукрових заводів, паливно-мастильними матеріалами.
17) Визначення на конкурсних засадах базових підприємств, які будуть працювати для забезпечення цукром внутрішнього ринку України.
18) Переорієнтація нерентабельних цукрових заводів на виробництво цукровмісних продуктів (меляса, сиропи та інш.) для випуску паливного етанолу, використовуючи наявну нормативно-правову базу та напрацьований досвід.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ
1) Стабников В.Н., Остапчук Н.В. Общая технология пищевых продуктов: Учеб. пособие для вузов. - К.: Вища шк., Главное изд-во, 1980. — 304 с.
2) Технология пищевых производств / Л.П. Ковальская, И.С. Шуб, Г.М. Мелькина и др. / Под ред. Л.П. Ковальской. — М.: Колос, 1997. — 752 с.
3) ДСТУ 2316-93 (ГОСТ 21-94). Сахар-песок. Технические условия
4) ДСТУ 2567-94. Сахарное производство. Термины и определения.
5) Інтернет сторінка Національної асоціації цукровиків України “Укрцукор” http://www.ukrsugar.kiev.ua
6) Інтернет сторінка Державного департаменту продовольства України http://www.fooddept.gov.ua
7) Інші Інтернет-сторінки:
1. http://www.ukrbiznes.com/analitic.php?rub=9&id=279
2. http://www.up.com.ua/info/dict/sugar/page_000067.html
3. http://www.ukrfood.com.ua/news/everynews.php?whichone=523
4. http://www.ukrsugar.kiev.ua/history/
5. http://www.paceka.ru/s33.5.html
6. http://www.repetitor.co.ua/essay
7. http://www.nasena.com/index.php?id=156
8. http://www.normit.ru/03_plodoovochnaya/03_10.php
9. http://www.mir-prodmash.ru/prod04.htm
10. http://www.dist-cons.ru/modules/food/section4.html