Кристаллизация сахара в производстве: Информация об идее — Инновационный портал Ростовской Области

Тема: «Химия в производстве свекловичного сахара».

Докладчик:

Ученица 10 «В» класса

МБОУ «СОШ №42»

Абуева Сабина

Научный руководитель:

Учитель химии

Дагаева Зарина Харуановна

г.Грозный

2014г

I.Введение

II. Основное содержание:

1.Обоснование технологической схемы производства сахара.

2. На Аргунском сахарном заводе.

3. Экспериментальная часть

III. Заключение

I. Введение

Из истории сахара.

• Знакомство человека с сахаром началось еще с древних времен. Китайцы получали сахар из сорго, в Египте из бобов, в других странах из пальмового сока, кленового, березового и даже из корней пастернака и петрушки. В Индии нашли способ получения тростникового сахара, который используют и по сей день. Получался он из сока тростника, который варили до образования кристаллов .

• Европейцы познакомились с тростниковым сахаром благодаря походам Александра Македонского в 327г. До н.э.

• Когда-то давно, воинов Александра Македонского, ступивших на индийскую землю, привлек неведомый ранее сладкий продукт, называвшийся на санскрите «саркара», чем и был тростниковый сахар.

     Именно благодаря походам Македонского и стал известен этот продукт всему миру. Варианты слова sarkara сохранились и по сей день. Так, по-арабски сахар называется sukkar, по турецки – seker, по-итальянски – zucchero, по-немецки – zucker, на латыни это слово звучит как saccharum, а в России как сахар.

•  После арабских завоеваний VII-IX веков сахарный тростник начали возделывать в Египте, Сирии, Южной Испании. В 966 году сахар появился в Венеции.

•  Спустя 100 лет, во время первого крестового похода, европейцы вплотную столкнулись с сахаром. Крестоносцы поначалу подражали местным детям – высасывали сладкую жижицу из стебля.

•   В Европу сахар попал лишь в XII веке вместе с возвращавшимися домой крестоносцами. Оценив новый продукт, европейцы решили приблизить тростник к родным местам.

•  В Европе, в XVII-XVIII веках происходил рост промышленного производства сахара из сока кленового дерева с применением той же технологии, что и для производства тростникового сахара. Но оно было дорогим и не покрывало растущий спрос на сладкий продукт.

На Руси тростниковый сахар стали подавать к царскому столу в XVI веке. Чрезвычайно дорогими были эти сладости: в аптеке золотник сахара (немногим    более 4 г) стоил рубль серебром.

•  Первый российский сахарный завод появился по указу Петра I еще в 1718 году в Санкт-Петербурге. Везли сахарный тростник в Россию и Европу из тропических областей Америки и Карибских островов.

•  Долгое время тростниковый сахар являлся предметом роскоши, который был доступен только избранным. В большинстве стран простые горожане и крестьяне пользовались медом .

•  Для растущих нужд требовалось найти источник сахара    на месте. Скоро такой источник был найден: в 1747 году немецкий химик Андрес Сигизмунд Маргграф извлек спиртом из сушеной свеклы и выкристаллизовал такой же точно сахар, какой получается из сахарного тростника. С этого события и берет начало свеклосахарная индустрия. Талантливый химик не обладал, к сожалению, масштабным мышлением, и поэтому свое открытие, знаменующее переворот в сахарном производстве, счел пригодным лишь для домашнего пользования – приготовление сладкого сиропа вместо дорогого сахара.

•  Ученик и последователь Маргграфа Франц Ахард смотрел шире и посвятил проблемам    производства свекловичного сахара всю свою жизнь. Упорно и настойчиво, не жалея сил   и времени, Ахард завершил в 1802 году строительство первого   сахарного завода.

•  Как часто водится в таких делах, недоверчивых, завистливых недоброжелателей было значительно больше, чем сторонников. Английские сахарные монополисты сразу смекнули, чем грозит им открытие Ахарда и предложили ему 150 тыс. франков отступного. Через два года плата за заявление о бесперспективности исследований возросла до 600 тыс. франков. В ответ на категорический отказ они подговорили крупнейшего химика Хэмфи Деви   забраковать патент.

• Великий Деви, классик химии, самолично заехал к Ахарду, попробовал и заявил, что сахар этот не то горчит, не то кислит, а в общем в пищу не годится. Финансовые трюки, угрозы и шантаж, более чем загадочный пожар на заводе – все привело к потому, что Ахард умер в нищете и безвестности. Трагический финал прекрасного дела.

• Но история брала свое. И как не парадоксально, ускорить производство сахара из свеклы помог…Наполеон. В 1806 году его война с Англией вылилась в форму континентальной блокады. Были приостановлены поставки в Европу колониальных товаров, в том числе и саха

• Наполеон объявил премию    в 1 млн. франков за изобретение способа получения продукта в самой Франции, который мог бы заменить ввозной сахар. Вот тогда и вспомнили об открытии   Маргграфа и мытарствах Ахарда.

• В XVIII – XIX веках в Европе шла интенсивная   работа по селекции наиболее сладких сортов свеклы, что, в конечном итоге, привело к росту внутреннего предложения сахаросвекловичного сырья, которое частично вытесняло тростник. Так, если в свекле, исследованной Маргграфом, содержалось до 6 % сахара, то к 1890 году ученые-селекционеры довели эту цифру до 14 %, а к 1910 году – до 18 – 20 %, что соответствует современным нормам

•  Не смотря на то, что   в 1900 году свекловичного сахара было произведено 6 млн. тонн – в полтора раза больше, чем тростникового, тростниковый сахар не сдал своих позиций.

Возделывание сахарной свеклы в Чеченской Республике

Сахарная свекла – растение длинного светового дня.

Уборка сахарной свеклы

Актуальность моей исследовательской работы заключается в необходимости решения проблемы углеводного питания населения. Важность того или иного продукта оценивается как с точки зрения химии, так и с точки зрения практической пользы. Ведь важнейшим фактором в формировании здоровья населения и его алиментарного статуса является качество питания. Благодаря богатому по углеводному составу сахарная свекла широко используется как продовольственная, кормовая и техническая культура во многих странах мира. В том числе и в нашей Республике сахарная свекла является основным источником углеводов.

В очередном походе за продуктами на рынок, я обратила внимание, что на прилавках магазинов лежит сахар краснодарского производства. Обратившись с вопросом к продавцу, есть ли у них в продаже аргунский сахар, получила отрицательный ответ.

И тогда я задумалась, в чем причина того, что на территории Республики, где выращивается сахарная свекла и функционирует сахарный завод- на прилавках магазинов привозной сахар.

Чтобы ответить на эти вопросы, я перед собой поставила следующие цели и задачи:

— глубже вникнуть в сложные технологические процессы, протекающие при производстве сахара на сахарном заводе г. Аргун, поскольку он является одним из источников обеспечения населения нашей республики углеводами;

— изучить химические вещества, применяемые в производстве сахара на нашем заводе;

— поиск рациональных методов получения экологически чистого продукта- сахара из сахарной свеклы;

— поиск химических средств, влияющих на повышение сахарозы в сахарной свекле;

— получение сахара в условиях школьной химической лаборатории из сахарной свеклы;

— поиск потенциальных ресурсов углеводов, кроме сахарной свеклы.

Чтобы достичь поставленных задач и целей, необходимо осмысление мировоззренческих знаний и выработка умения их применить в процессе. А формирование мировоззрения происходит постепенно в тесной связи с изучаемым материалом. Для чего я и посетила Аргунский сахарный завод, где главный технолог завода, Демельханов Аюб Юнусович провел экскурс по заводу, объясняя технологию на каждом этапе производства сахара.

После посещения завода, я стала тщательно изучать, из разных источников, теоретический материал производства сахара, который изложен в основном содержание моей исследовательской работе.

II. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ.

1.Обоснование технологической схемы

1.1.Приемка сахарной свеклы

Приемку сахарной свеклы, отбор образцов, определение загрязненности и сахаристости проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 17421-82 «Свекла сахарная для промышленной переработки. Требования при заготовках», договора, контракции и инструкции по приемке, хранению и учету сахарной свеклы.
Партии свеклы осматриваются, делятся по категориям, взвешиваются вместе с транспортом. Проводится определение общей загрязненности, а затем на полуавтоматической линии УЛС-1-сахаристости.

1.2.Хранение свеклы
После проведения технологической оценки сахарной свеклы, она поступает на хранение. Корнеплоды укладывают в кагаты на предварительно подготовленном кагатном поле.

Корнеплоды сахарной свеклы живые организмы, в которых протекают процессы дыхания, а при неправильном хранении может происходить прорастание и загнивание корнеплодов сахарной свеклы. Прорастание — отрицательное явление, так как ведет к потерям сахарозы, в связи с усилением дыхания и увеличения выделения теплоты.

Для борьбы с прорастанием удаляют верхушки головки корнеплода при уборке и обрабатывают корнеплоды перед укладкой в кагаты 1%-ым раствором натриевой соли гидразида малеиновой кислоты (3-4л на 1т свеклы).

Микроорганизмы в первую очередь развиваются на отмерших клетках, механически поврежденных, подмороженных и увядших участках корнеплодов, затем поражаются живые, но ослабленные клетки. Поэтому важным условием предохранения сырья от порчи является его целостность. Необходимо создать благоприятные условия для защитных реакций в ответ на механические и другие повреждения.
Для подавления жизнедеятельности микрофлоры на корнеплодах применяют 0,3%-ый раствор пирокатехина, 18-20%-ый раствор углеаммиаката (2-2,5% на 1т свеклы), препарат ФХ-1(1-1,5% к массе обрабатываемой свеклы). ФХ-1 представляет собой суспензию свежегофильтрационного осадка =1,05-1,15г/см , обработанного свежей хлорной известью(1,5% к массе свеклы).
Большое значение имеет температура и влажность как для прорастания, так и для развития микроорганизмов. Механизированные способы возделывания и уборки сахарной свеклы привели к тому, что значительно увеличилась ее загрязненность.

Хорошие результаты обеспечивает установка на буртоукладочной машине устройства для выдувания сорняков, ботвы и соломы. На некоторых сахарных заводах в настоящее время используют способ очистки свеклы с помощью грохотов-очистителей с дальнейшим извлечением свекломассы из отходов очистки.

1.3. Подача свеклы в завод.

При уборке и транспортировке свеклы кроме земли, прилипшей к свекле, к ней примешиваются легкие и тяжелые примеси — ботва, солома, песок, шлак, камни и даже отдельные металлические предметы. Вслучае попадания этих примесей в свеклорезку, ножи тупятся и повреждаются, что ведет к ухудшению качества свекловичной стружки. Для получения стружки высокого качества необходимо более полно отделять от свеклы легкие и тяжелые примеси. для этого по тракту подачи свеклы в завод устанавливают соломоботволовушки и камнеловушки(1. ), песколовушки(1. ).

1.4. Мойка свеклы.
Количество прилипших к свекле загрязнений составляет при ручной уборке (1-3)% от массы свеклы и при поточной механизированной уборке комбайном (10-12)%. Микроорганизмы заносятся с почвой, оставшейся на корнях свеклы. Следовательно, свеклу необходимо отмыть от прилипшей к ней почвы, во-первых, для предохранения ножей в резке от их притупления и, во-вторых, для предупреждения загрязнения диффузионного сока. Свекла частично отмывается от приставших к ней примесей в гидравлическом транспортере и свеклоподъемных устройствах. Для окончательной очистки свеклы от загрязнений и дополнительного отделения тяжелых и легких примесей применяются свекломойки. Земля и глина лучше всего отмываются при трении корней друг о друга.
После барабанной свекломойки и ополаскивателя свекла поступает в корытную свекломойку . Свекломойка состоит из отделения с низким уровнем воды и отделением с высоким уровнем воды. В первой части отделения мойки с низким уровнем воды происходит интенсивное механическое удаление поверхностных загрязнений свеклы при недостатке воды, во второй части этого отделения свекла частично отмывается при наличии незначительного объема воды.

Во втором отделении при наличии избытка воды завершается отмывание свеклы и отделение примесей. Чистая свекла выводится шнековыми конвейерами, в верхней части которых установлены форсунки для подачи чистой хлорированной воды для ополаскивания свеклы. Поступающая в свекломойку вода должна содержать минимальное количество микроорганизмов. После отмывания свеклы, вода от свекловодяной смеси отделяется на дисковых водоотделителях. Отмытую свеклу из свекломойки элеватором, после которого установлен контрольный ленточный транспортер с подвесным электромагнитным сепаратором , направляют в бункер перед свеклорезками .
Для удаления из массы свеклы ферромагнитных примесей, неуловимых на предыдущих стадиях очистки, применяются электромагнитные сепараторы типа ЭП2М.

Наличие двух свекломоек в моечном отделении необходимо для более высокого эффекта отмывания свеклы от загрязнения, и для повышения чистоты диффузионного сока.

1.5. Получение свекловичной стружки и диффузионного сока.
Для учета количества свеклы, поступающей на переработку в свеклосахарный завод, она взвешивается. Взвешивание свеклы производится на автоматических порционных весах.
Для извлечения сахара из свеклы диффузионным способом свекле необходимо придать вид стружки. Процесс получения стружки из свекловичного корня осуществляется на свеклорезках при помощи диффузионных ножей, установленных в специальных рамках.
Производительность диффузионной установки и содержание сахара в обессахаренной стружке в очень большой степени зависит от качества стружки. Свекловичная стружка, получаемая на свеклорезках в настоящее время, может быть желобчатой или пластинчатой в зависимости от типа диффузионного аппарата. Толщина нормальной стружки составляет (0.5-1) мм. Поверхность ее должна быть гладкой без трещин. Слишком тонкая стружка нежелательна, так как она деформируется, сбивается в комки и ухудшает циркуляцию сока в диффузионных установках. Качество свекловичной стружки принято определять длиной ее в метрах в навеске массой 100 г. Хорошим показателем качества стружки может являться температура и давление на слой. На центробежных свеклорезках при нормальных условиях эксплуатации получают стружку наилучшего качества.
После того, как свекла была изрезана в стружку, стружка по ленточному транспортеру направляется к диффузионному аппарату предварительно производят взвешивание стружки
ленточными весами.

 Диффузией  называется извлечение из сложного по своему составу вещества, с помощью растворителя. В механизированных диффузионных аппаратах непрерывного действия свекловичная стружка и диффузионный сок находятся в непрерывном противоточном движении. Достоинствами наклонных диффузионных аппаратов являются: компактность, удобство в обслуживании, относительно низкие потери сахара в жоме, низкая откачка, возможность автоматизации работы. К недостаткам относятся следующие параметры: измельчение стружки при транспортировке, разные порции стружки находятся в разное время в аппарате, причиной этого является неэффективность транспортирующих органов.
Выходящий из диффузионного аппарата свежий жом прессуют до содержания сухих веществ 22%, что дает возможность возвращать жомопрессовую воду на диффузию. После диффузионной установки жом направляется на двухступенчатое прессование. После первой ступени наклонных прессов, жом направляется либо на вторую ступень прессования , либо на реализацию свеклосдатчикам. После второй ступени прессования жом направляется в отделение высушивания в барабанных жомосушках.
Жомопрессовую воду перед возвращением в диффузионный аппарат подвергают очистке: фильтрации, тепловой стерилизации и т.д. Схема работает следующим образом. Жомопрессовая вода через мезголовушку поступает в сборник исходной воды и оттуда насосом подается в одноходовой пароконтактный подогреватель I ступени, где нагревается паром самоиспарения отработанной воды. Из подогревателя вода проходит через гидрозатвор с высотой столба жидкости около 9 м и поступает в одноходовой пароконтакный подогреватель II ступени , где вторичным паром IV или III ступени выпарной установки подогревается до температуры (85-90) 5о 0С. Из подогревателя вода поступает в цилиндрический отстойник , где в течении (10-12) мин осветляется, стерилизуется и направляется в охладитель . Очищенная жомопрессовая вода, охлажденная до (70-75) 5о 0С, поступает в сборник жомопрессовой воды .
В контрольный ящик дефекосатуратора подается аммиачная и жомопрессовая воды из сборников и затем смесь барометрической, аммиачной и жомопрессовой вод поступает в сульфитатор I ступени , потом в сульфитатор II ступени , в результате чего pH воды снижается до 6-6.5. Далее сульфитированная добавочная вода подогревается в пароконтактном подогревателе до температуры 75-85 5о 0С и аэрируется перед попаданием в сборник питательной воды на диффузию. Подготовленная вода поступает на диффузию.

Удаление аммиака осуществляется продуванием аммиачной воды в течение 12-15 мин диспергированным воздухом. При переработке свеклы пониженного качества аммиачные конденсаты обрабатывают ортофосфорной кислотой, которая осаждает ионы железа, аммония, магния, кальция. в нерастворимое состояние и делает свекловидную стружку более упругой. На дефекации ортофосфорная кислота полностью осаждается.
Диффузионный сок, освобождаясь от мезги на ротационной пульполовушке, направляется на известковоуглекислотную очистку.

1.6. Очистка диффузионного сока.

Диффузионный сок — поликомпонентная система. Он содержит сахарозу и несахара, представленные растворимыми белковыми, пектиновыми веществами и продуктами их распада, редуцирующими сахарами, аминокислотами и др. Все несахара в большей или меньшей мере препятствуют получению кристаллической сахарозы и увеличивают потери сахарозы с мелассой. Поэтому одной из важнейших задач технологии сахарного производства является максимальное удаление несахаров из сахарных растворов. Для решения этой задачи применяются физико-химические процессы очистки.

Несахара диффузионного сока различны по химической природе и в силу этого обладают широким спектром физико-химических свойств, что обуславливает различную природу реакций, приводящих к удалению их из осадка. При использовании в качестве реагентов для очистки гидроксида кальция и диоксида углерода осуществляются реакции коагуляции, осаждения, разложения, гидролиза, адсорбции и ионообмена. Эти мероприятия направлены на решение двух основных задач: повышение общего эффекта очистки, который до настоящего времени не превышает 40%, и сокращение расхода реагентов.
Очищенный в пульполовушках диффузионный сок поступает в подогреватели для нагрева до температуры (85-90) 5о 0С и затем направляется в котел прогрессивной преддефекации . Из преддефекатора сок без подогрева поступает в аппарат на холодную (теплую) основную дефекацию, где смешивается с известковым молоком (1-1.8)% CaO массы свеклы. Оптимальная длительность холодной дефекации (20-30) минут, теплой — 15 минут.
После холодной дефекации сок нагревается до температуры (85-90) 5о 0С в подогревателях и подается в дефекатор (горячая дефекация), где выдерживается 10 минут. На выходе из де-
фекатора к соку добавляется известковое молоко (0.5-0.7)% СаО к массе свеклы для повышения фильтровальных свойств сока I сатурации. Далее дефекованный сок поступает в циркуляционный сборник, где смешивается с (5-7) кратным количеством сока I сатурации, рециркулируемого по внешнему контуру, и в аппарате I сатурации сатурируется в течение 10 минут.
Затем сок самотеком поступает в сборник и насосом через подогреватель перекачивается в напорный сборник, расположенный примерно на высоте 6 м над листовыми фильтрами.
В ФИЛСах сок I сатурации разделяется на фильтрат и сгущенную суспензию. Достоинствами ФИЛС являются: простота конструкции, малая металлоемкость, малая занимаемая площадь, в (3-5) раз меньше затрат времени на фильтрование, а так же более высокое (в 1.5-2раза) содержание твердой фазы в суспензии, что повышает производительность вакуум-фильтров. Суспензия через нижний сборник и верхний напорный сборник направляется в вакуум-фильтры, где после отделения и промывания фильтрованный осадок выводится в отходы, а фильтрат отделяется в ресивере и смешивается с нефильтрованным соком.
К фильтрованному соку, поступающему из ФИЛС, добавляют известковое молоко (0.2-0.5)% СаО к массе свеклы, нагревают смесь до температуры (92-95) 5о 0С и в течение 4-5 минут подвергают дополнительной дефекации в дефекаторе. Из дефекатора сок самотеком поступает в сатуратор, где в течение 20 минут сатурируется до оптимальной щелочности
(0.01-0.025)% СаО (pH 9-9.5), затем насосом через нижний сборник перекачивается в напорный сборник , фильтруется на листовых фильтрах и подается в сульфитатор, где его обрабатывают сульфитированным газом (10-12)% SO 42 0 до щелочности 0.05-0.1% CaO (pH 8.5-8.8).
Сульфитированный газ получают путем сжигания серы в серосжигательных печах ( ). Газ охлаждают в сублиматоре и вентилятором подают в нижнюю часть сульфитатора. Сульфитированый сок в начале насосом подается на дисковые фильтры . Фильтрованный сок направляют на выпарную станцию . Сгущенная суспензия сока II сатурации из сборника возвращается на преддефекацию, где кристаллы карбоната кальция этой суспензии, обладающие достаточно высоким положительным 7 x 0-потенциалом, используются как затравочные центры для осаждения коагулирующих несахаров.
Целью преддефекации является максимальное осаждение веществ коллоидной дисперсности и ВМС и образование осадка, структура которого была бы достаточно устойчивой к разрушающему воздействию ионов Са в условиях высокой щелочности и температуры.
1.7.Сгущение сока выпариванием.
По значению выполняемых функций, сложности и стоимости в тепловой схеме центральное место занимает выпарная установка, которая состоит из отдельных аппаратов.
Сок II сатурации должен быть сгущен до сиропа с содержанием сухих веществ до 65-70% при первоначальном значении этой величины14-16%. Выпарная установка позволяет

расходовать на сгущение сока 40-50% пара к массе всего сока за счет многократного использования парового тепла. Сок поступает в I корпус, а затем проходит все корпуса установки последовательно и из концентратора удаляется сироп. Ретурный пар используется только в I корпусе выпарной установки. Последующие корпуса обогреваются вторичными парами предыдущих корпусов. Из последнего корпуса соковый пар поступает на концентратор, а с него на конденсатор. Число ступеней выпарной установки выбирается на основании технико-экономического расчета, в котором учитывается: капитальные затраты, эксплуатационные расходы. Увеличение числа ступеней выпарной установки (ВУ) приводит, с одной стороны, к уменьшению расхода греющего пара, что влечет за собой уменьшение эксплуатационных расходов, с другой стороны, к увеличению суммарной поверхности нагрева выпарных аппаратов, что приводит к увеличению капитальных затрат.

Образующийся в выпарных аппаратах и других теплообменниках конденсат систематически выводится в сборники через конденсатные колонки. Конденсат отработавшего пара используется для питания паровых котлов, а конденсат вторичных паров — для нагрева различных промежуточных продуктов. Необходимо постоянно отводить некондесирующиеся газы из паровых камер, которые накапливаясь в верхней части греющих камер, препятствуют потоку притекать к поверхности теплообменника. Неконденсирующиеся газы из верхней части греющих камер по трубопроводам выводятся в пространство с давлением пара на одну ступень ниже, чем давление греющего пара.
Цветность сиропа нарастает в результате разложения редуцирующих веществ и их взаимодействиями с аминокислотами, а также карамелизации сахарозы. Интенсивность этих реакций зависит от рН, t, концентрации реагирующих веществ, реагентов, продолжительности выпаривания, наличия ионов железа и прочих факторов. Результатом образования осадков в сиропе при выпаривании является снижение растворимости солей Са, когда они оказываются в пересыщенном состоянии и их избыток выкристаллизовывается. Одним из эффективных способов торможения реакции образования красящих веществ в ВУ является достижение достаточного полного разложения редуцирующих сахаров в процессе очистки сока и минимального разложения сахарозы при выпаривании. Немаловажное значение имеют также содержание оптимального уровня в кипятильных трубках и равномерное распределение греющего пара в греющих камерах выпарных аппаратов, что предохраняет поверхности нагрева в местах ввода пара от пригорания сахара.

1.8.Увариваие, кристаллизация и центрифугирование утфелей.

Кристаллизация сахара — завершающий этап в его производстве. Здесь выделяют практически чистую сахарозу из многокомпонентной смеси, которой является сироп. В сокоочистительном отделении из диффузионного сока удаляется около 1/3 несахаров, остальные несахара вместе с сахарозой поступают в продуктовое отделение, где большая часть сахарозы выкристаллизовывается в виде сахара-песка, а несахара остаются в межкристальном растворе. Выход сахара на 75% зависит от потерь сахара в мелассе. Потери в продуктовом отделении определяют технико-экономические показатели завода. Качество сахара прямо связано с потерями его в мелассе. Задачей оптимизации технологического процесса является выбор между глубоким истощением мелассы и качеством песка.
Задача получения сахара стандартного качества решается с помощью многоступенчатой кристаллизации, при этом потери будут минимальны. Наибольшее распространение получили двухступенчатая и трехступенчатая схемы продуктового отделения. Для получения сахара хорошего качества используют гибкие схемы, предусматривающие оперативное перераспределение потоков в соответствии с ситуацией на заводе. Рациональная технологическая схема продуктового отделения должна иметь столько ступеней кристаллизации, чтобы суммарный эффект кристаллизации составлял 30-33%, а коэффициент завода составлял бы 80% при среднем качестве свеклы. В достоинство трехпродуктовой схемы можно включить более высокий выход (37%) и высокое качество получаемого товарного продукта.

Уваривание осуществляют в вакуум-аппаратах периодического действия, поэтому после уваривания утфель выгружается в буферную промежуточную емкость приемной мешалки. После выгрузки аппарат пропаривается экстра-паром I корпуса выпарной установки и пропарка направляется в клеровочную мешалку. Если пропарка проводится ретурным паром, то ее можно направлять в приемную мешалку, где при смешивании с утфелем растворяется около 2-3% кристаллов.
Утфель центрифугируют нагорячо (t=70-75 5о 0C). При фуговке отделяем 2 оттека. На первой стадии выделяется «зеленая» патока I, которая направляется в сборник под центрифугой и перекачивается в сборник перед вакуум-аппаратами, для создания запаса зеленой патоки для уваривания утфеля II. По окончании отделения зеленой патоки в ротор центрифуги подается горячая вода в количестве 3.0-3,5% по массе сахара, проводится пробелка сахара и выделяется II оттек утфеля Iкристаллизации, который направляется в сборник под центрифугами, а затем перекачивается в сборник перед вакуум-аппаратами, где создается запас для уваривания утфеля II.
Выгруженный из центрифуг сахар-песок транспортируют для высушивания, охлаждения, отделения ферромагнитных примесей, комков сахара и пудры. Затем он поступает в бункеры, откуда в склад бестарного хранения или на упаковку. Уловленную циклонами сахарную пыль, а также комочки сахара с виброконвейера и из сушильного барабана растворяют в очищенном соке и подают в клеровочные мешалки.Белая и зеленая патоки используются для уваривания утфеля II(промежуточного) продукта. В процессе уваривания в начале в вакуум-аппарат забирается белая патока и в конце зеленая патока. Утфель II продукта уваривают до массовой доли сухих веществ 93-94%, при этом содержание кристаллов в утфеле достигает 45%. Используют вакуум-аппараты периодического действия. Послеуваривания утфель выгружают в приемную мешалку. Вакуум-аппараты пропаривают экстра-паром I корпуса, пропарку направляют в приемную мешалку, Из приемной мешалки утфель II кристаллизации нагорячо (70-75 5о 0С) направляют на центрифугирование.

1.9. Сушка, охлаждение и хранение сахара.

Целью сушки является удаление поверхностной влаги и обеспечение длительного хранения кристаллического сахара. На сушку направляется сахар с t=60 5о 0C после центрифугирования и влажностью 0.8-1.2%. Для обеспечения длительного хранения влажность должна соответствовать относительной влажности хранилища. Влажность и температуру нормируют в зависимости от способа хранения. Существуют два способа хранения: тарный в мешках 50 кг влажность до 0.14% и температура до 25 5о 0С и бестарный — в силосах емкостью 10000-20000 т влажностью не более 0.04% и t до 22 5о 0С.
После центрифуг сахар-песок влажностью 0.8-1.8% подают виброконвейером к элеватору. Влажный сахар поднимается элеватором и попадает в сушильную часть установки, где высушивается горячим воздухом (t=105 5о 0C). Сушка производится в прямотоке, что позволяет не превышать критическую температуру разложения сахарозы (85 5о 0С). Охлаждение сахара осуществляется в противотоке, температура сахара понижается до 20 5о 0С. Высушенный и охлажденный сахар-песок подается на машину рассева, где отделяются конгломераты и мелкие фракции. Для бестарного хранения формируются фракции с коэффициентом однородности до 10%. После рассева сахар направляется в бункера, находящиеся в упаковочном отделении, из которых затаривается в мешки, взвешивается, зашивается и ленточным транспортером направляется в склад. При бестарном хранении сахар подается в дозреватель для удаления внутренней влаги из объема кристалла за счет диффузии приблизительно на 10 суток, после чего сахар направляется в силос.

1.10.Получение известкового молока и сатурационного газа.

Из склада хранения известняк конвейером подают на сортировку.

Отсортированный известняк конвейером подают в бункер-накопитель топлива. Топливо подают через дозатор. Известняк вместе с ковшом скипового подъемника взвешивают на весах.После дозировки порции шихты ковш по направляющим поднимается к верху печи. При опрокидывании его шихта высыпается в загрузочную воронку. Герметичность загрузочной воронки обеспечивает клапан. Полученный в результате обжига известняка сатурационный газ из балки отсоса газа попадает в сухую ловушку, а затем в газопромыватель для окончательной очистки и охлаждении водой. Затем через каплеулавливатель газ поступает в компрессор, который подает его в завод. Для поддержания разрежения в газопромывателе и каплеулавливателе удаление воды в них осуществляется через гидрозатвор.
Обожженная известь по направляющему желобу поступает в известегаситель, куда из сборника подают воду. Полученное известковое молоко поступает на вибросито, где отделяются частицы размером более 1.2 мм, затем в мешалку, гидроциклоны — для отделения частиц от 1. 2 до 0.3 мм — и в мешалку известкового молока. Из мешалки насосом подают на дефекацию.

Экспериментальная часть

Опыт№1

Получение сахара из свеклы в школьной химической лаборатории

500 г хорошо промытой сахарной свеклы протереть на терке. Полученную массу разотрем в фарфоровой ступке. Затем свекловичную пасту переносим в литровую колбу и сюда же добавим 625 мл 15-процетного взмученного известкового молока. Колбу закроем пробкой и в течении нескольких часов периодически встряхиваем ее.

Известковое молочко добавляют для коагуляции и осаждения несахаров.

Ca(OH)2 + С12Н22О11 Са( С12Н21О11)2 + 2Н2О

В образовании полусахарата кальция участвует лишь часть растворенной сахарозы. Из данного уравнения видно, что реакция образования полусахарата кальция идет неполно (расходуется не вся сахароза), так как является обратимой. Полусахарат кальция легко гидролизуется присоединяя воду и вновь даёт Са(ОН)2 и С12Н22О11.

Ионы кальция вступая в контакт с некоторыми ионами органических кислот( щавелевая, лимонная, яблочная, винная и др. ), образуют слаборастворимые, выпадающие в осадок соли кальция. Сок отделяем от осадка фильтрованием через марлю. Твердый осадок поместим опять в колбу и прильем к нему 400 мл. холодной воды и выдержим около 3 часов. В дальнейшем производим вновь отжимание. Обе порции сока соединим вместе и через сок медленно пропускаем СО2. Произойдет образование СаСО3.

В дальнейшем сок отфильтруем от этой соли и подвергнем очитке путем пропускания через слой активированного угля. Уголь обесцвечивает и уничтожает неприятный запах сока. Полученный бесцветный сок упариваем в 5-8 раз и охлаждаем. Для лучшей кристаллизации вносим в виде затравки несколько крупинок сахарного песка. Выпавшие кристаллы отделяем от патоки.

Если свекла имеет большой процент сахара, то из 500г можно получить 40г. чистого сахарного песка и некоторое количество сладкой патоки.

Опыт №2

Получение молочного сахара.

В коровьем молоке содержится 4,6 % молочного сахара. В женском молоке его больше- 6,5%. Поэтому молоко для искусственного кормления грудных детей приходится обогащать молочным сахаром.

Молочный сахар мы получим из молочной сыворотки которая остается от молока после отделения сыра с помощью фермента – аптечного пепсина.

В большой фарфоровой чашке упариваем 300мл. этой сыворотки. Через некоторое время оседает оставшийся белок. Который необходимо отфильтровать. Продолжим упаривать фильтрат до тех пор, пока не начнет кристаллизоваться молочный сахар. После охлаждения от полученной каши отделяем холодной водой кристаллы сахара.

Химические вещества, применяемые в производстве сахара на Аргунском заводе

1

Защитостимулирующие вещества.

Подготовка семян сахарной свеклы к посеву.

2

Минеральные удобрения.

Одновременно вносимые в почву во время посева семян сахарной свеклы.

3

Минеральные удобрения (NPK).

Уход за посевом.

4

Средства защиты растений.

Для борьбы с вредителями и болезнями сахарной свеклы.

5

1% раствор натриевой соли гидразида малеиновой кислоты(ГМК-Nа).

Для борьбы с прорастанием свеклы.

6

18-20% раствор модифицированный углеаммиакат(УГАМ)

Для подавления подавления интенсивной жизнедеятельности микрофлоры.

7

40% раствор муравьиного альдегида.

Для подавления микрофлоры в диффузионном соке.

8

5% раствор серной кислоты.

Для сохранения стерильных условий и поддержания необходимого значения рН(от6,3 до 7,2).

9

10% эмульсия альгинат натрия(выделяют из морских водорослей).

Для борьбы с пенообразованием.

10

Са(ОН)2

При очистке сока. Обработка диффузионного сока для полного осаждекия несахаров.

11

Аl2(SO4)3

Для очистки жомопрессовой воды.

12

SO2

Для сульфитирова60ния барометрической воды.

13

СаСО3

Для получения СаО

14

Nh5Cl

Для образования растворимых солей кальция в диффузионном соке.

15

C-активированный гранулированный уголь.

Для обесцвечивания сиропа.

III. Заключительная часть.

При тщательном изучение технологии производства сахара – песка на заводе и детальном изучении теории выращивания сахарной свеклы как одного из источников природного углевода, я старалась сконцентрировать внимание на особенностях, являющихся носителями определенных полезных свойств. Пищевая ценность продуктов снижается при плохом состоянии экологии. Опрыскивание растений высокотоксичными веществами( пестицидами), обработка почвы удобрениями. При этом содержание в продукции полезных ингредиентов уменьшается и увеличивается содержание вредных. После этого, в дальнейшем поставила перед собой цели:

• глубже изучить технологический процесс производства сахара на основе современных достижений науки и техники;

• работать над тем, как упростить или унифицировать отдельные стадии производства;

• поскольку нестабильность уровня производства сахарной свеклы, как продукции, приводит к непредсказуемым колебаниям ее поступления, что является причиной простаивания завода, стремится к тому, чтобы масштаб ее выращивания в нашей республике увеличился;

• по словам главного технолога на завод поступает свекла с низким содержанием сахарозы, что сказывается на выход продукции, заняться поиском удобрений, повышающих сахаристось и урожайность сахарной свеклы;

• так как чрезмерное и неправильное использование удобрений в сельском хозяйстве дает отрицательный эффект, работать над проблемой избыточного содержания нитритов и нитратов в продукции;

• в идеале стремление к созданию экологически чистого продукта, с минимумом использования химикатов и с большим выходом сахарозы.

Конечно, предстоит еще немало потрудиться, чтобы преодолеть долгий путь, ведущий меня к полному пониманию технологического процесса производства, на основе современных достижений, а также агротехнического метода в сельском хозяйстве. Несмотря на это, я планирую продолжить начатую мною работу, реализуя поставленные задачи и цели. Ведь химическая промышленность постоянно нуждается в людях, у которых обширные знания и экспериментальные навыки сочетаются с любовью к химии.

ЛИТЕРАТУРА

• А.Р. Сапронов Технология сахарного производства. М.Агропромиздат.1986г.

• Л.П. Макаренко Пищевая промышленность. М. 1990г.

• Г.Н. Михатова, И. Н. Каганов. Расчет продуктов сахарного производства, М.2000г.

• П.М. Силин. Технология сахара. М. 1980 г.

• Инструкции по введению технологического процесса свеклосахарного производства.

М.: ЦНИИТЭИпищепром, 1990 г.

124319 (Сахар) — документ — СтудИзба

План

Сахар

Технология

Ассортимент

Требования к качеству

Упаковка и хранения

Сахар

Сахар — бытовое название сахарозы. Тростниковый и свекловичный сахар (сахарный песок, рафинад) представляется нам пищевым продуктом первостепенной необходимости. Обычный сахар, называемый сахарозой, относится к углеводам, которые считаются ценными питательными веществами, обеспечивающими организм необходимой энергией. Крахмал также принадлежит к углеводам, но усвоение его организмом происходит медленно. Сахароза же быстро расщепляется в пищеварительном тракте на глюкозу и фруктозу, которые затем поступают в кровоток.

Глюкоза обеспечивает более половины энергетических затрат организма. Нормальная концентрация глюкозы в крови поддерживается на уровне 80-120 миллиграммов сахара в 100 миллилитрах. Глюкоза обладает способностью поддерживать барьерную функцию печени против токсических веществ благодаря участию в образовании в печени так называемых парных серных и глюкуроновых кислот. Вот почему прием сахара внутрь или введение глюкозы в вену рекомендуется при некоторых заболеваниях печени, отравлениях.

Родина сахара — Индия, где он известен 2300 лет и по-индусски именовался «сак-кара» санскр. शर्करा (śarkarā) — сладкий, в русский и другие европейские языки заимствовано через араб. سكر‎‎ «суккар». В Европе сахар был известен еще римлянам. Коричневые сахарные крупицы приготавливали из сока сахарного тростника и ввозили в Европу из Индии. Египет, провинция Римской империи, был посредником в торговле с Индией. Позднее сахарный тростник появился на Сицилии и в Южной Испании, но с падением Римской империи эта традиция была утрачена.

История сахара в России начинается примерно с 11-12 веков. Когда сахар впервые завезли, попробовать его могли только царь и его приближенные. Первая в России «сахарная палата» была открыта Петром I в начале XVIII века, и сырье для сахара ввозилось из-за границы. В 1802 году стало налаживаться производство сахара из отечественного сырья — сахарной свеклы сначала под Тулой, а затем во многих районах страны.

Технология

Основным сырьем для производства сахара являются сахарная свекла, которая содержит 15-22 % сахарозы, и сахарный тростник.

Получение сахара-песка начинается с подготовки сахарной свеклы. Корнеплоды моют, очищают от примесей и измельчают в стружку. Затем проводят нагревание стружки с водой до 70- 75 °С. При этом происходит диффузия растворимых веществ в воду с образованием диффузионного сока темно-серого цвета, который, кроме сахарозы, содержит и другие вещества.

Очистка диффузионного сока заключается в обработке его известью, а затем углекислым газом. Первый процесс получил название дефекации, а второй — сатурации. При дефекации сахароза частично реагирует с известью, образуя сахараты, выпадающие в осадок. После дефекации сок становится светло-желтой окраски с хлопьевидным осадком. Затем сок подвергают сатурации — переводу извести в нерастворимый углекислый кальций и разложению сахаратов до сахарозы. После двойной сатурации сок фильтруют и обрабатывают сернистым газом (сульфитация). В результате такой обработки сок становится светло-желтым, прозрачным, содержащим около 14 % сахарозы.

Из очищенного сока сахар выделяют кристаллизацией. Для этого сок выпаривают до содержания 65 % сухих веществ. Полученный сироп обрабатывают адсорбентами, фильтруют и снова сульфитируют. Прозрачный бесцветный сгущенный сироп поступает в вакуум-аппараты, где происходят дальнейшее выпаривание воды и кристаллизация сахара. В результате этого образуются густая масса (7,5 % воды) — утфель первой кристаллизации и межкристальная жидкость — зеленая патока. Для отделения последней утфель обрабатывают на центрифугах. Осевшие там кристаллы сахара промывают небольшим количеством воды, пропаривают и центрифугируют. При этом отделяется так называемая белая патока, содержащая растворимые в воде кристаллы сахара. Ее собирают и направляют в вакуум-аппараты для повторного уваривания.

Зеленую патоку также уваривают в вакуум-аппаратах и получают утфель второй кристаллизации. Если содержание сахара в патоке утфеля второй кристаллизации остается высоким, то из нее получают утфель третьей кристаллизации. Патоку утфеля последней кристаллизации — мелассу — используют для получения этилового спирта, лимонной кислоты, аминокислот и для других целей.

Полученный сахар из центрифуг поступает на сушку. Затем его пропускают через магнитный улавливатель, сортируют и упаковывают.

Получают сахар-рафинад из сахара-песка. Для производства используют чистый свекловичный сахар-песок и тростниковый сахар-сырец. Его растворяют в горячей воде до густоты сиропа. Затем обрабатывают адсорбентами, ионитами (искусственные смолы) и фильтруют. Профильтрованный сироп поступает в вакуум-аппараты, где его сгущают до утфеля и центрифугируют. Чтобы обеспечить белизну рафинадного утфеля, в него добавляют суспензию ультрамарина (краситель синего цвета).

Производят сахар-рафинад литой и прессованный. При получении литого сахара-рафинада горячий утфель заливают в конусообразные формы высотой 60 м, медленно охлаждают, сверху поливают клерсом (насыщенный раствор чистого сахара). При этом клере по мере вытекания из нижней части формы смывает с кристаллов сахарозы патоку и уносит ее остатки. Промывку клерсом проводят несколько раз. Затем сахар сушат, выбивают из форм и раскалывают на куски.

Процесс изготовления литого сахара-рафинада довольно трудоемкий. Чаще производят прессованный сахар-рафинад. При его производстве утфель пробеливают в центрифугах. Полученную рафинадную кашку (2 % влаги) прессуют. Спрессованные бруски высушивают и после охлаждения раскалывают на куски правильной формы. Путем регулирования влажности рафинадной кашки можно изменять прочность сахара.

Для получения рафинада прессованного со свойствами литого в рафинадной кашке оставляют больше влаги (3-3,5%), для быстрорастворимого, наоборот, меньше (1,5%).

Ассортимент

Кристаллический сахар — это наиболее знакомый потребителю во всем мире тип сахара. Представляет собой сахарный песок, состоящий из кристаллов белого цвета. В зависимости от размеров кристалла, гранулированный сахар обеспечивает уникальные свойства сахарного песка. Эти свойства находят спрос у пищевых предприятий в соответствии с их специфическими потребностями. Помимо размера кристаллов, разнообразие в виды сахара вносят специальные добавки.

Обычный сахар (Regular Sugar). Сахар, обычно используемый в домашнем обиходе. Это именно тот белый сахар, который имеется в виду в большинстве рецептов поваренных книг. Этот же сахар наиболее широко используется и пищевыми предприятиями.

Фруктовый сахар (Fruit Sugar). Более мелкий и качественный, чем обычный сахар. Используется в сухих смесях типа десертов желатина, смесей пудингов и сухих напитков. Высокая степень однородности кристаллов предотвращает разделение или оседание меньших кристаллов на дно упаковки, что является важным качеством хороших сухих смесей.

Пекарский (Bakers Special). Размер кристаллов еще мельче. Как уже видно из названия, этот вид сахара был создан специально для промышленной выпечки сдобы.

Ультрамелкий (Superfine, Ultrafine, Bar Sugar, Caster Sugar). Самый маленький размер кристаллов. Такой сахар идеально подходит для пирогов и безе с очень тонкой текстурой. Благодаря легкой растворимости, ультрамелкий сахар используют также для подслащивания плодов и замороженных напитков.

Кондитерская пудра (Confectioners Sugar, Icing Sugar). В основе кондитерской пудры лежит обычный сахарный песок, измолотый в порошок и просеянный через мелкое сито. Для предотвращения слипания добавляется примерно 3 % кукурузного крахмала. Пудра выпускается различной степени помола. Используется для глазирования, в кондитерском производстве и в производстве взбитых сливок.

Грубый Сахар (Coarse Sugar). Сахар с размером кристаллов крупнее обычного сахара. Особый метод обработки делает такой сахар устойчивым к изменениям при высоких температурах. Это свойство важно в производстве помадок, кондитерских изделий и ликеров.

Сахарная обсыпка (Sanding Sugar). Сахар с самыми крупными кристаллами. Используется главным образом в хлебопекарной и кондитерской отраслях промышленности для обсыпания изделий. Грани больших кристаллов отражают свет, что придает продукции искрящийся вид.

Неочищенный сахар состоит из кристаллов сахара, покрытых паточным сиропом с естественным ароматом и цветом. Производится либо специальным увариванием сахарного сиропа, либо смешиванием белого сахара с патокой.

Существует большое количество разновидностей неочищенного сахара, которые различаются между собой главным образом по количеству содержащейся патоки (мелассы). Темный неочищенный сахар имеет более интенсивный цвет и более сильный аромат патоки, чем светлый неочищенный сахар.

Светлый неочищенный сахар используется также, как белый сахар. Темный неочищенный сахар имеет богатый аромат, который делает его специфической добавкой к различным продуктам.

Имеются несколько типов жидкого сахара, которые нашли применение в пищевой промышленности. Собственно жидкий сахар представляет собой раствор белого сахара и может использоваться везде, где и кристаллический.

Сахар с добавлением мелассы — жидкость янтарного цвета. Может использоваться, для придания продуктам специфического аромата.

Наконец, инвертированный сироп. Инверсия или химическое расщепление сахарозы дает смесь глюкозы и фруктозы. Такой сахар применяется только в промышленных целях.

Требования к качеству

Сахар-песок представляет собой сыпучий продукт, состоящий из кристаллов размером от 0,2 до 2,5 мм, с ясно выраженными гранями. Он должен быть нелипким и сухим на ощупь, белого цвета с блеском, сладкого вкуса, без посторонних привкусов и запахов.

Растворимость в воде полная, раствор должен быть прозрачным. Влажность сахара-песка должна быть не более 0,14 %, содержание сахарозы — не менее 99,75, редуцирующих веществ — не более 0,05 (на сухое вещество), золы — не более 0,03 %, цветность в единицах Штаммера — не более 0,8.

В сахаре, используемом для промышленной переработки, допускается содержание сахарозы (на сухое вещество) не менее 99,55 %, редуцирующих веществ — не более 0,065, золы — не более 0,05, влажность — не более 0,15 %.

По органолептическим показателям сахар-рафинад должен соответствовать следующим требованиям: цвет белый, без пятен, допускается слегка голубоватый оттенок, вкус сухого сахара и водного раствора — сладкий, без посторонних вкусов и запахов, растворимость полная, раствор прозрачный, допускается едва уловимый голубоватый оттенок.

Физико-химические показатели в зависимости от вида сахара нормируются следующие: содержание влаги (0,1-0,4 %), сахарозы (не менее 99,9%), редуцирующих веществ (не более 0,03%), крошки (не более 1,0-2,5%), полная растворимость (не ранее 1-8 мин), крепость (не менее 15-40 в кгс/см²).

Упаковка и хранение

Сахар сохраняет свои, исходные свойства только при надежной защите от воздействия внешних условий при хранении, транспортировании и реализаций в торговле, что должно обеспечиваться прежде всего его упаковкой. Этот вопрос наиболее надежно разрешен только для сахара рафинада, фасуемого на производстве в потребительскую тару. Упаковывают сахар-деЬок по 50 кг (нетто) в чистые новые и бывшие в употреблении тканевые мешки I и II категорий; в тканевые мешки с полиэтиленовыми и бумажными вкладышами; мешки из материала с виакозной основой, полипропиленовые. Сахар-песок, предназначенный для перевозки автомобильным транспортом, разрешается упаковывать по 40 кг в пяти- или шести-слойные бумажные мешки с одним или двумя ламинированными слоями. Основной тарой для нефасованного сахара-песка все еще остаются тканевые мешки. Мешки должны быть плотными, чтобы не просыпались кристаллы сахара. Однако мешковина не защищает сахар от проникновения пыли и других загрязнений. Из материала мешка в сахар попадают костра и ворс. Мешковина имеет характерный запах, связанный с ее обработкой. Мешки — самый значительный очаг инфекции сахара. Кроме того, ткань легко намокает. Повышение требований к качеству продукции приводит к необходимости рационального решения вопроса с упаковкой сахара.

Рафинированный сахар-песок промышленность выпускает в крупной упаковке в мешках и в потребительской таре. Сахар-песок нерафинированный в основном поступает в торговлю в нефасованном виде. Его фасуют в потребительскую тару на предприятиях торговли в местах потребления. В крупных городах и промышленных центрах созданы специализированные предприятия, где сахар-песок фасуют механизированным способом по 0,5- 1,0 кг в пакеты бумажные (двух- и однослойные) или полиэтиленовые.

Кусковой сахар-рафинад выпускают в основном в потребительской таре и часть упакованным в тканевые мешки по 40 кг. Для сахара-рафинада в мешках , установлены более высокие нормы содержания мелочи, чем в пачках (ГОСТ 22-78 с изменением № 2). В мешках рафинад загрязняется, оббиваются грани кусков, образуются мелочь и пудра. Рафинад, расфасованный в пачки и бумажные коробки массой нетто по 0,5 и 1 кг, укладывают во внешнюю тару — в ящики дощатые и фанерные массой до 30-35 кг или завертывают в оберточную бумагу в виде пакетов по 20 кг. Имеется опыт упаковки на автоматах пачек кускового сахара в пакеты по 20 шт. с применением термоусадочной пленки. В ящики, выстланные бумагой, упаковывают также нефасованный сахар-рафинад. Масса нетто упаковок каждой отгружаемой отдельной партии сахара должна быть одинаковой, тара — однородной. Метод определения массы нетто — по ГОСТ 26521-85. Маркируют упакованный сахар непачкающейся краской в соответствии с требованиями действующего стандарта.

Свойства сахара при хранении зависят от его состава. Сахароза устойчива к воздействию обычной воздушной среды и температурных условий в пределах 0-30 °С, в чистом виде не увлажняется при относительной влажности воздуха до.90% и выше. Однако сахарозу необходимо надежно защищать от контакта со свободной влагой, так как она не способна связывать влагу и имеет высокую растворимость. Из-за большего содержания примесей сахар-песок гигроскопичнее рафинада. При одинаковой температуре (20 °С) кривая сорбции воды сахаром-песком имеет перегиб при относительной влажности воздуха около 70 %, а сахаром-рафинадом — 85 %. При более высокой относительной влажности воздуха сахар поглощает влагу, а при более низкой — высыхает. В помещении, где относительная влажность воздуха 80-90 %, сахар-песок становится ощутимо влажным.

Изменение влажности сахара при хранении является причиной различных его дефектов. При наличии свободной влаги сахар-песок становится липким, утрачивает сыпучесть, комкуется, а кусковой рафинад теряет прочность. Увлажнение стимулирует развитие микробиологических процессов, в результате которых накапливаются продукты разложения Сахаров, снижается рН, происходит инверсия сахарозы. Это повышает гигроскопичность сахара, он становится непригодным для дальнейшего хранения. При испарении влаги из отсыревшего сахара кристаллы сращиваются и образуют плотную окрашенную массу, с трудом отделяемую от мешковины или другого материала тары.

При хранении сахара возможна конденсация влаги на поверхности тары вследствие перепада температуры окружающего воздуха. Чаще всего это случается, когда в склад с низкой температурой поступает более теплый влажный воздух. Влагоемкость воздуха при контакте с холодным сахаром снижается, а избыток влаги выделяется в виде росы. Сахар, хранящийся в таре из паронепроницаемых пленочных материалов, также может увлажняться при колебаниях температуры за счет влаги, испаряющейся с поверхности кристаллов и конденсирующейся в наиболее быстро охлаждающихся поверхностных слоях сахара.

Существуют определенные правила вентиляции складов с учетом температурно-влажностных условий. Поддержание ровной температуры — одно из важнейших требований при хранении сахара.

Кристаллизация тростникового сахара | Vaisala

Кристаллизация происходит в вакуумном кипящем котле. Густой сок или сироп подают в вакуум-аппараты и выпаривают до насыщения. Затравочные кристаллы добавляются во время забастовки, чтобы вырастить кристаллы сахара. Процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнут заданный размер кристаллов.

Пересыщение является движущей силой роста кристаллов, и скорость кристаллизации зависит от этой многовариантной функции нескольких параметров.Если пересыщение упадет ниже своего предела, кристаллы перестанут расти и могут даже расплавиться. Если уровень пересыщения становится слишком высоким, спонтанно образуются новые кристаллы. Самопроизвольное зародышеобразование приводит к образованию низкокачественных кристаллов неправильной формы и размера (мелочи и конгломератов), которые требуют повторной обработки.

Эффективность завода, качество сахарного продукта, производительность завода и тепловой баланс зависят от работы и контроля вакуумных аппаратов для производства высококачественного утфеля.

Кристаллизация тростникового сахара

Загрузите примечания по применению, чтобы узнать, как работает рефрактометр Vaisala K-PATENTS и Zutora SeedMaster-4, уникальный передатчик кристаллизации 4-го поколения и затравочное устройство:

• Обеспечивает выход сахара хорошего качества без мелких частиц или конгломератов
• Позволяет осуществлять точный оперативный мониторинг пересыщения и содержания кристаллов в режиме реального времени на протяжении всего процесса кристаллизации
• Позволяет осуществлять управление автоматическим или ручным посевом
• Точное и непрерывное измерение по шкале Брикса сока и сиропа без учета кристаллов, пузырьков или нерастворенных частиц
• Собирает данные истории забастовок
• Захват данных параметров утфеля
• Обеспечивает упреждающее управление для оптимизации производительности.

В этом примечании также указаны рекомендуемые точки установки рефрактометра Vaisala K-PATENTS для обеспечения наилучших характеристик.

Загрузите наши указания по применению в формате PDF, заполнив форму.

Узнайте обо всех областях применения в производстве сахара здесь.

Процесс производства соли и сахара с помощью кристаллизаторов

Кристаллизация

Кристаллизация – процесс, осуществляемый с помощью кристаллизаторов.В процессе кристаллизации через раствор происходит образование твердых кристаллов. Кристаллы обычно плавятся или иногда собираются из газа. Процесс кристаллизации состоит из двух частей: первая — зародышеобразование, а вторая — рост кристаллов. Процесс кристаллизации чаще всего используется при производстве соли и сахара в различных отраслях промышленности. Рассмотрим оба процесса более подробно.

Процесс производства сахара через кристаллизаторы

Кристаллизация является очень популярным методом производства сахара и широко используется в сахарной промышленности.При производстве сахара метод кристаллизации применяют после завершения метода выпаривания. В процессе производства сахара на начальном этапе используется метод выпаривания. Этот процесс включает кипячение сахарного тростника в испарителях. Это помогает удалить всю воду и сформировать густой сироп. После этого этапа используется процесс кристаллизации, который включает кипячение сиропа при очень низкой температуре. Низкое кипячение производится в частичном вакууме, и во время этой процедуры также добавляются проростки.

Засев приводит к образованию и росту кристаллов сахара. Кристаллы сахара-сырца, образующиеся вместе с патокой, называют утфелем. Затем меласса и кристаллы сахара-сырца дополнительно отделяются центрифугированием. В процессе кристаллизации образования сахара обязательно используется техника затравки. Существует два основных типа методов посева: шоковый посев и полный посев.

Процесс производства соли через кристаллизатор

Как мы все знаем, соль хорошо растворяется в воде, и основным источником получения соли, конечно же, является морская или океанская вода. Образование соли из морской или океанской воды — очень древний процесс, который с тех пор используется во всем мире. Производство соли из морской воды связано с процессом испарения. Морская вода испаряется до тех пор, пока не произойдет процесс кристаллизации. Когда растворимость растворителя превышает концентрацию химического вещества, происходит процесс кристаллизации. В процессе кристаллизации добавляются затравочные кристаллы, так что может происходить развитие и рост чистых кристаллов.Рост кристаллов зависит от сцепления молекул соли в растворе.

Молекулы соли и кристаллы соединяются вместе, что приводит к созданию кристаллического ядра. По мере того, как молекулы соли и кристаллы больше соединяются и упорядочиваются, рост ядра кристалла также увеличивается. Из-за большого роста зародыша он выпадает из раствора и этот процесс называется кристаллизацией. Процесс роста кристаллов соли продолжается до тех пор, пока не будет достигнута стадия равновесия между молекулами соли и кристаллами.

 

Прочитайте наш следующий блог — Важность змеевиков испарителя 

Ищите дьявола в деталях. Часть 1

Инженеры-механики и химики сыграли очень важную

роль в развитии практики кристаллизации и

производства сахара в целом. Из-за отсутствия оперативных инструментов

t

исследовательская деятельность в основном основывалась на экспериментах в

лаборатории, где одним из самых важных инструментов был рефрактометр

, который и сегодня является неоспоримым инструментом.Выводы

этих исследователей хорошо задокументированы в профессиональных журналах и в толстых томах их престижных книг. Следует, однако,

заметить, что большинство этих книг, которые можно найти на

t

книжных полках руководителей заводов-практиков и технологов

(часто со слоем пыли на них), являются репринтами оригинала.

Первые издания, во многих случаях датированные несколькими десятилетиями.

Механическая конструкция и даже конструкция сложных машин

часто обрабатываются до мельчайших деталей, в то время как инструменты, то есть

инструменты, необходимые для диагностики множества проблем, связанных

t

o с кристаллизацией, полностью игнорируются или лечили, если вообще лечили, на

почти «доисторических» уровнях. То же самое и с онлайн

автоматическим контролем кристаллизации.

Этот автор пришел в область сахарного производства более

25 лет назад в качестве инженера-электрика, специализирующегося на управлении производственными процессами

.Было очевидно, что для того, чтобы иметь возможность решать

проблемы управления различными частями технологии, их нужно было

изучить очень тщательно. Важность и роль пересыщения в контроле кристаллизации

были обнаружены очень скоро в соответствующей литературе. Удивительно, но никаких следов какого-либо прибора, способного

отслеживать перенасыщение в режиме онлайн, обнаружено не было. Всего через несколько лет

мы начали использовать единственный известный передатчик пересыщения

производства Ziegler Associates, США.Сам покойный Дж.

Циглер был хорошо известен не только как пионер в области автоматического управления

ol, но и его вклад в кристаллизацию сахара con

—

trol также пользуется большим уважением. Его ощущение отсутствия правильного инструмента, необходимого для контроля кристаллизации, было хорошо понятно.

W

e может стать свидетелем очень значительных изменений в r

требованиях

сахарной промышленности нашего времени.Качество продукции и себестоимость продукции

являются основными критериями, от которых сегодня зависит судьба и выживание производителя

. Массовое производство продукции высокого и

постоянного качества по

конкурентоспособной стоимости немыслимо без развитого автоматического управления, основанного на использовании оперативных

приборов, предоставляющих данные о тех параметрах продукции

, которые действительно жизненно необходимы. По нескольким причинам лабораторные данные имеют очень ограниченное применение в системах управления с обратной связью.Онлайн-мониторинг

правильных данных прямо в реальном контролируемом процессе является обязательным, и никакие

данные виртуальной реальности часто идеализированных экспериментов в лаборатории

не могут удовлетворить эту потребность.

Новые инструменты, навыки и ноу-хау необходимы для диагностики

проблем, обнаружения «дьявола в деталях», открытия новых путей к

продвинутому контролю

старых методов в очень консервативной отрасли, где старые

привычки не умирают.

В первой части статьи описывается и обсуждается большинство ключевых

вопросов кристаллизации. С особой ссылкой на 6 тематических исследований

часть 2 документа будет более подробно обсуждать.

Распространённые мифы

«Кристаллизация сахара – это искусство» и миф о «мастерской кипячении»

«В то время как

было несколько поколений оборудования импровизировано

ове

—

продолжать полностью зависеть от наблюдательности сахарного котла

и его чувства времени.

[1]

. Проще говоря:

«ремесленный» сахароварщик — бесспорный мастер операций.

A

около десяти лет назад у меня была возможность наблюдать за работой главного котла во время двух последовательных забастовок при дневном свете с

без изменений условий на большом заводе в Юго-Восточной Азии. Рефрактометр процесса

от K-PATENTS OY, Финляндия, был установлен на дне

большой вакуумной камеры и подключен к моему портативному компьютеру

, выполнявшему расчет пересыщения в режиме онлайн.Гермометр ртутный

t

и вакуумметр дополняли комплект приборов

, находящихся в эксплуатации. Профиль перенасыщения (тренд) в двух простираниях значительно отличался

: в первом наблюдались более высокие пики и понижения (падения, обусловленные

чрезмерным использованием воды). Вопреки типичным 45

%, заявленным местной лабораторией, содержание кристаллов продукта в первой

забастовке составляло всего 26 %, а во второй, вероятно, из-за

m

y присутствия и внимания pan-man было немного

лучше с 34% при сбросе заряда. Я решил не ждать

ночной забастовки. Необходимо осознать: прошли те времена, когда

выживание растений полностью зависело от умения человека-сахароварщика

, настроения, времени суток и т.д. Настоящее время.

известных системных поставщиков предлагают очень продвинутые инструменты управления технологическим процессом (ПЛК, распределенные системы управления (DCS))

. Однако выбор инструмента и стратегия управления,

, являются деликатными вопросами.Мы наблюдаем ситуацию, когда нередко уровень ноу-хау управления кристаллизацией не превышает

местного «главного котла» несколько десятков лет назад. Для

по какой-то причине для многих лиц, принимающих решения, казалось очевидным, что если автоматизация становится неизбежной, то

логично позволить контрольной системе делать то, что «хозяин» делал до

e: это миф

о «мастерском кипячении».Те, кто уже

сталкивался с задачей проектирования, программирования и

успешного ввода в эксплуатацию установки для кристаллизации сахара

ол стратегии

,

, возможно, были смущены, обнаружив, что двойной голландский

обеспечивается одним одного из «главных котлов» (кстати: какой из них доверять

?) едва ли можно было использовать, чтобы укротить этого строгого зверя, компьютер

. Мы часто можем найти мониторы в контрольных комнатах с действительно хорошими экранами

, например, на пан-ферме, но будьте готовы и к некоторым сюрпризам.Во многих случаях оказывается, что экраны

используются только для замены устаревших циферблатов приборов, а операции жизнеобеспечения

в основном выполняются в ручном режиме, обслуживающем сахароварку, как это делали старые

. Почему конечный результат в отношении производственных

затрат, качества продукции и конкурентоспособности должен быть каким-то другим?

Тратить много времени, сил и денег на дорогостоящую автоматизацию

просто бесполезно, если она основана на отсутствии нужных приборов

и на «наблюдательности и чувстве времени сахароварщика»

закреплены в виде устаревшей

ол концепции и программы.

Это приведет только к совершению тех же ошибок и причинению

тех же потерь, что и «главный котел» раньше, но отныне

r

повторяющимся и автоматическим, дискредитирующим саму цель проекта.

Есть и хорошие примеры. В диспетчерской

нефтеперерабатывающего завода в Скандинавии единственным штатным оператором, сидящим перед

мониторами в течение большей части года, является r

r

во время летних каникул

замещаемый студентом химического или юридического факультета (! )

факультет местного университета.Потребовалось довольно много времени, чтобы довести программу управления

до уровня, который она имеет сегодня, но это окупилось. Решения принимает компьютер

. Те самые, неустанно

даже в ночную смену.

Влияние кристаллизатора на качество сахара

Задний план: Одним из важных процессов в сахарном производстве является уваривание утфеля.Интенсификация этого процесса возможна за счет сокращения времени уваривания и, таким образом, повышения качества готового продукта. В данном исследовании рассмотрены способы уваривания утфеля с использованием разных видов кристаллообразователей: сахарной пудры, стандартной заводской суспензии и кристаллообразователя «Эстер К 01», а также проведено сравнение их прямого влияния на качество готового продукта. .

Методы: Все лабораторные испытания кристаллообразователей проводились на патоке сахарных заводов.Для определения размера частиц (дисперсности) кристаллообразователей использовали лазерную дифрактометрию. Из приготовленных образцов сиропа получали утфель, который уваривали в лабораторном вакуум-выпарном аппарате в условиях, максимально адаптированных к производству. Сахар получали путем отделения утфеля на лабораторной вакуум-фильтрации. Все исследования качественных и количественных показателей продуктов и полупродуктов проводились стандартными методами.

Результаты: Определен гранулометрический состав и приведены кривые дифференциального гранулометрического состава крупности сахара.Наиболее равномерное распределение частиц отмечено при использовании кристаллообразователя «Эстер К 01». Изучена продолжительность уваривания утфеля и дана сравнительная характеристика показателей качества полученного утфеля и утфелевой патоки в соответствии с типом используемого кристаллообразователя. Наибольшее содержание сахарозы наблюдалось в пробе сахара, полученной с использованием кристаллизатора «Эстер К 01». Этот образец также имел самую низкую зольность. Делали микрофотографии кристаллов сахара с фиксацией их размеров через 5, 10 и 20 минут добавления различных видов кристаллизаторов и изучали морфологию кристаллов сахара в готовом утфеле.Наиболее равные кристаллы получены при использовании кристаллизатора «Эстер К 01» и стандартной заводской суспензии по сравнению с утфелем, приготовленным с сахарной пудрой. В этом исследовании также сравнивался гранулометрический состав кристаллов сахара, полученных с использованием различных кристаллообразователей. Кристаллообразователь «Эстер К 01» исследован в производственных и лабораторных условиях, а также дана сравнительная характеристика кристаллизующих агентов.

Выводы: В заключение, использование кристаллизатора «Эстер К 01» в условиях полностью автоматизированного процесса получения утфеля нами было бы рекомендовано.Это позволит получить более однородный гранулометрический состав сахара.

Ключевые слова: распределение кристаллов по размерам; кристаллизация; центр кристаллизации; кристаллизующий агент; утфель; сахар.

Как сделать каменный сахар — используя науку о перенасыщении

Возможно, вам знакома яркая версия на палочке. Или вы можете регулярно использовать его в качестве основного ингредиента в своих (пикантных) азиатских рецептах.Или вы можете использовать его, чтобы подсластить свой чай.

Каменный сахар, или леденцовая карамель, используется в самых разных культурах по всему миру для самых разных целей. Некоторые из них просто для удовольствия, другие играют основную роль в приправе или подслащивании блюд. Несмотря на большое разнообразие применений, все каменные сахара очень похожи по своей сути. Они состоят из крупных, коренастых кристаллов сахара. Некоторые каменные сахара могут быть большими гладкими кристаллами сахара, тогда как другие более грубые и угловатые.

Это старая форма сахара, которая существует уже несколько столетий.Это определенно существует дольше, чем это было понято с научной точки зрения! Так получилось, что это отличный инструмент для объяснения концепции пересыщения и кристаллизации!

Что мы будем освещать:

Что такое каменный сахар?

Так что же такое каменный сахар? Это немного зависит от того, где вы его покупаете или производите, но все каменные сахара состоят из больших «камней» сахара. Эти «камни» заметно крупнее вашего «обычного» сахарного песка. Они очень твердые, и некоторые из них могут сломать вам зубы, если вы попытаетесь их укусить.

Некоторые каменные сахара состоят только из одного большого камня, в то время как другие состоят из множества более мелких «камней», сросшихся вместе (пример которых вы можете найти на фотографии ниже). Каждый «камень» представляет собой один компактный кристалл сахара, состоящий почти на 100% из сахарозы (обычный сахар).

Кристаллы на самом деле довольно особенные, не каждый материал может сформировать кристалл, а кристаллы, как правило, довольно чистые, состоящие только из молекул или атомов одного типа.

Самодельный каменный сахар, обратите внимание на большие кристаллы, выросшие на этой зубочистке.Каждая зазубренная скала представляет собой отдельный кристалл.

Наука о кристаллизации

Так что же такое кристалл? Кристалл представляет собой очень высокоорганизованную твердую структуру. В нашем случае эта структура состоит в основном из кристаллов сахарозы. Каждая молекула сахарозы организуется в этой «высокоупорядоченной микроскопической структуре» рядом с соседними молекулами. Как вы можете видеть на фотографии куска каменного сахара выше, молекулы сахара выстроились вдоль прямых линий, образуя почти кубические формы.

Поскольку кристалл должен иметь очень упорядоченную структуру, он должен быть достаточно чистым. Примеси нарушат упорядоченную структуру, не давая отдельным молекулам плотно прилегать друг к другу.

Не каждый компонент способен кристаллизоваться. Для того чтобы компонент мог кристаллизоваться, отдельные строительные блоки (например, молекулы) должны плотно входить друг в друга, чтобы получилась эта упорядоченная структура. Сахароза (которая является «обычным» сахаром) может кристаллизоваться.

Другим очень распространенным примером кристаллов в пище являются кристаллы льда, состоящие из воды. Когда вода замерзает в лед, она образует кристаллы льда. В этих кристаллах отдельные молекулы выстраиваются очень близко друг к другу в строгой и упорядоченной схеме. В случае с водой вы создаете кристаллы, замораживая ее, но как вы делаете то же самое с сахарозой?

Маленькие кристаллы сахара (kandijsuiker), они имеют некоторые коричневые «примеси», хотя в данном случае примеси были добавлены намеренно.

Информационный бюллетень

Хотите быть в курсе новых статей о пищевых продуктах? Подпишитесь на нашу еженедельную рассылку

Перенасыщение

Для кристаллизации сахарозы необходимо, чтобы она была энергетически выгодной для сахара.Вы делаете это, создавая перенасыщенный раствор сахарозы. Перенасыщенный раствор сахарозы — это раствор сахара в воде, содержащий больше сахара, чем энергетически стабилен. Так что же все это значит?

Начнем с обычного сахара. Этот обычный сахар состоит из маленьких кристаллов сахара. В высушенном виде сахароза всегда будет существовать в виде кристалла. Однако, как только это кристалл, он довольно стабилен. Он не будет расти или сливаться вместе. Чтобы изменить размер ваших кристаллов, вам придется растворить их и дать им снова сформироваться с нуля.

Растворить сахар

Вы можете растворить сахар в воде. При комнатной температуре уже можно растворить разумное количество. Однако в какой-то момент дополнительный сахар больше не растворяется. Вместо этого он просто будет лежать в воде (скорее всего, опустится на дно) в своей кристаллической форме. В этот момент ваш сахарный раствор насыщен, вы растворили столько сахара, сколько смогли.

Увеличить температуру

Однако при повышении температуры раствора растворимость сахара увеличивается.Другими словами, при более высоких температурах вы можете растворить в воде больше сахара, чем при более низких температурах (вы также используете это при приготовлении конфет!). Добавляя больше сахара, вы можете снова насытить раствор, добавляя столько, сколько растворится при этой температуре.

Красивые кристаллы сахара, растущие в банке!

Охлаждение до перенасыщения

Когда вы вернете температуру теплого раствора сахара к комнатной температуре, растворимость сахара вернется к исходному значению.Итак, вы растворили в воде больше сахара, чем энергетически стабильно при данной температуре!

Теперь вы создали движущую силу для кристаллизации. Избыток сахара теперь предпочитает кристаллизоваться, а не растворяться в воде. Это не означает, что весь сахар будет кристаллизоваться мгновенно, но это означает, что со временем, если будет возможность, избыток сахара будет кристаллизоваться до тех пор, пока вы снова не растворите максимальное количество сахара и не достигнете новой сбалансированной ситуации.Кристаллический сахар «покинет» раствор сахара, оставив вам как чистые кристаллы сахара, так и раствор сахара.

Этот раствор, который содержит «слишком много» сахара, является перенасыщенным раствором, с него начинается практически любой процесс кристаллизации, включая получение каменного сахара!

При комнатной температуре (25°C) растворимость сахарозы в воде составляет 210 г/100 мл. Таким образом, чтобы перенасытить сахарный раствор, вам необходимо растворить более 210 г сахара на 100 мл.

При приготовлении перенасыщенного раствора для изготовления собственного каменного сахара необходимо растворить немного больше сахара, чем было бы нестабильным при комнатной температуре. Если вы хотите вырастить большие кристаллы, вам нужно убедиться, что кристаллизуется достаточное количество сахара, чтобы сформировать эти кристаллы. Кристаллизация прекратится, как только раствор перестанет быть перенасыщенным, поэтому лучше добавить еще немного!

Сахар начнет кристаллизоваться только в перенасыщенном растворе. В оставшихся двух банках было 300 г сахара, растворенного в 120 г воды.Это перенасыщенный раствор и на фото видно, что через неделю в банке образовались кристаллы сахара. Две банки с правой стороны содержали только 200 г сахара, растворенного в 120 г воды. Это не перенасыщенный раствор, в результате кристаллы сахара вообще не образовались!

Нуклеация

Чтобы сахар начал кристаллизоваться в перенасыщенном растворе, должен образоваться первый кристалл, зародыш. Ядро образует отправную точку, на которой другие молекулы сахара затем могут вырастить этот кристалл.Первый кристалл формируется в процессе зародышеобразования, и для его формирования потребуется небольшой толчок.

Посев

Есть несколько способов начать эту кристаллизацию. Прежде всего, вы можете просто добавить кристалл, который у вас уже есть. Если у вас уже есть пакет с сахаром, добавление нескольких кристаллов сахара в перенасыщенный раствор вызовет рост кристаллов! Добавленные кристаллы сахара являются вашим ядром и образуют благодатную почву для роста других молекул сахара.

Эксперимент с каменным сахаром. Мы не просто экспериментировали с общей концентрацией в этом эксперименте, как было описано выше. Мы также экспериментировали с затравочными кристаллами. Крайняя левая зубочистка была покрыта сахарным песком, а вторая слева зубочистка была покрыта сахарной пудрой. Гипотетически сахарная пудра с меньшим размером частиц может образовывать больше, но меньших кристаллов, чем сахарный песок. Однако никаких различий мы не увидели. Скорее всего, это связано с тем, что это такой медленный процесс.Было бы лучше, если бы мы попытались сделать помадку или другую конфету, которая требует кристаллизации в течение нескольких часов.

Примеси и сдвиг

Вы также можете инициировать кристаллизацию наличием примесей. Если стенка вашего контейнера (или палки, или нити) не совсем гладкая, это может быть просто идеальной отправной точкой для роста кристалла. Кроме того, перемешивание (сдвиг) перенасыщенного раствора может вызвать зародышеобразование.

В промышленности это делается путем подвешивания пластин в растворе, дома вы можете сделать это, подвешивая нить или палку в растворе, это обеспечит место для роста кристаллов сахара.

Выращивание кристаллов

После того, как вы создали свой первый кристалл, кристаллы будут продолжать расти до тех пор, пока раствор не станет перенасыщенным. В течение этого времени от того, как вы обращаетесь с сахарным раствором, зависит, как будут выглядеть полученные кристаллы сахара. Вы можете контролировать размер и в какой-то степени даже форму кристаллов!

Постоянно разрушая растущие кристаллы (например, с помощью сдвига), вы можете гарантировать, что ваши кристаллы останутся достаточно маленькими. Вы просто не даете им шанса стать больше.

Наоборот, создав лишь несколько зародышей (исходных кристаллов) и не нарушая их в дальнейшем, можно получить довольно большие кристаллы. Это то, что вы делаете, когда делаете каменный сахар. Вы просто оставляете все как есть и позволяете кристаллам расти.

При приготовлении мороженого используются те же технологии при охлаждении и замораживании смеси для мороженого. Перемалывая (смешивая) мороженое во время взбивания, вы разбиваете крупные кристаллы на более мелкие, чтобы мороженое не стало песчаным!

Использование жидкого азота для приготовления мороженого гарантирует, что вы создадите множество крошечных кристаллов льда.Постоянно помешивая, вы гарантируете, что они останутся маленькими. Получается очень нежное мороженое!

Как делают каменный сахар

Каменный сахар производится с помощью точного процесса, который мы обсуждали выше. Его можно приготовить как из чистой сахарозы (как мы показываем в «рецепте» ниже), так и непосредственно из сахарного тростника и сахарной свеклы.

Если каменный сахар производится непосредственно из сахарного тростника или сахарной свеклы, эти культуры сначала измельчают и измельчают, чтобы высвободить весь природный сахар.Затем производители сахара доводят сироп до кипения, чтобы сконцентрировать сахарный раствор. Это создает перенасыщенный сахарный раствор.

Затем сахарный раствор оставляют на несколько дней. Они могут нанизывать нити через сироп, чтобы служить отправной точкой для роста кристаллов, или они могут погружать тарелки в раствор, на котором могут расти кристаллы сахара. Температура строго контролируется, чтобы обеспечить правильное насыщение раствора.

По истечении времени кристаллизации нити, палочки или пластины удаляются, и кристаллы сахара можно «собрать».Они со временем вырастут!

Каменный сахар

Различные цвета

Производители могут управлять этим процессом по-разному. Некоторые производители могут производить чистый каменный сахар. Этот каменный сахар будет белого или даже прозрачного цвета и будет содержать почти только молекулы сахарозы. В других случаях они могут оставить некоторые минералы или другие «примеси», которые могут окрасить кристаллы сахара в коричневый цвет. Эти примеси будут мешать процессу кристаллизации, выход процесса, который производит эти сахара, имеет тенденцию быть ниже.

Ингредиенты

• 300г сахара
• 120 г воды
• Немного дополнительной суги для покрытия ваших зубочисток

Инструкции

1. Возьмите две маленькие (прибл. 0,25 л) или одну большую стеклянную банку (банки) (0,5 л / 0,5 кварт). Отрежьте кусок пергаментной бумаги размером немного больше диаметра ваших банок, чтобы вы могли легко обернуть бумагу сверху и закрепить ее резинкой.
2. Возьмите две маленькие или одну большую деревянную зубочистку(и) или шпажку(и) (также можно использовать палочки для еды или даже кусок нити).Они должны быть немного выше вашей стеклянной банки, чтобы они торчали вверху.
3. Смочите зубочистки/шпажки и обваляйте их в небольшом количестве сахара. Это «затравочные кристаллы», которые помогут инициировать кристаллизацию!
4. Возьмите кастрюлю и добавьте сахар и воду. Доведите смесь до кипения, чтобы весь сахар растворился. Нет необходимости продолжать варить, когда весь сахар растворится.
5. Налейте сахарный раствор в стеклянные банки. Оставьте остывать до комнатной температуры.Будьте терпеливы, если вы добавите слишком много зубочисток, сахар просто растворится в сахарном растворе.
6. Когда сахарный раствор остынет, возьмите зубочистку и осторожно проткните середину бумаги чистой стороной так, чтобы проступил верх. Теперь поместите зубочистку в раствор, накройте пергаментной бумагой, пергаментная бумага должна удерживать зубочистку на своем месте. Затяните пергаментную бумагу резинкой.
7. Наберитесь терпения!
8. Через день или два вы увидите, как на вашей зубочистке вырастут кристаллы! Он закончит расти примерно через неделю, хотя это зависит от температуры в вашем доме.
9. Возьмите зубочистку из раствора сахара, у вас будут красивые кристаллы сахара! У вас, вероятно, также будет много кристаллов сахара, растущих по бокам вашей банки. Вы можете повторно использовать сахарный раствор, растворив весь сахар, возможно, добавив немного больше и поместив в другую зубочистку.

Примечания

С каменным сахаром можно много экспериментировать. Как насчет:

• Изменение концентрации сахара в сахарном растворе. Вы можете идти как вверх, так и вниз.Вы, вероятно, можете немного уменьшить его, продолжая получать каменный сахар. Однако в какой-то момент кристаллы больше не образуются.

В посте упоминаем, что растворимость сахарозы при комнатной температуре составляет 210г/100мл. Мы используем 250 г/100 мл для этого эксперимента, поэтому мы явно делаем перенасыщенный раствор, в воде на 40 г слишком много сахара. (Рассчитайте следующим образом: 300 / 120 * 100 = 250.)

Источники

Чан, С.Т., Ли, С.К., Леонг, Ю.Х., Тан, С.Ю., Тенг Х.С., Тео К.Г. и Ви, Э.Х. (1986), Исследования китайского каменного сахара: анализ и вкус. J. Sci. Food Agric., 37: 194-198. https://doi. org/10.1002/jsfa.2740370214

А. Голамхоссейнпур, М. Дж. Вариди, М. Элахи и Ф. Шахиди, Оценка традиционного процесса производства леденцов и оптимизация кристаллизации сахарозы (Часть 1), Американо-евразийский журнал J. Agric. и окружающая среда. наук, 4 (1): 72-75, 200, ссылка

Р. В. Хартел, Глава 2: Равновесие твердой и жидкой фаз в пищевых продуктах, в книге «Физическая химия пищевых продуктов», CRC Press, 1992, ссылка

.

Лим, Т.С.Е., Чиа, К.Ф., Лоо, Л.М. и др. Кристаллизация каменного сахара: влияние минеральных примесей. Sugar Tech (2021). https://doi.org/10.1007/s12355-021-00991-7, ссылка

PubChem, сахароза, ссылка; для данных о растворимости

The Tiense Suikerraffinaderij, Onze producten (голландский), ссылка ; сахарный завод в Бельгии

Труды жизни, Rock Sugar & Brown Rock Sugar, 12 января 2021 г., ссылка

Цугитака Сато, Сахар в социальной жизни средневекового ислама, с.45-49, Брилл, 2015, ссылка

Кристаллизация — ключевой момент в кондитерских процессах

Контроль кристаллизации — одна из важнейших задач большинства кондитерских процессов. Это интересное и загадочное явление, на которое влияет множество факторов, которые недостаточно хорошо изучены. Кондитерские изделия, конечно, чрезвычайно разнообразны и популярны, как правило, на основе одного или нескольких подсластителей, а также часто с добавлением шоколада или какао. Используемые процессы и оборудование развивались с годами, в основном эмпирическим путем.

Ричард Хартел, профессор пищевых наук Университета Висконсина, Мэдисон (тел. 608-263-1965), получил награду Института пищевых технологов за исследования и разработки в 2004 году за многолетний вклад в изучение кондитерских изделий на основе сахара и шоколада. процессы. Часть его исследований была сосредоточена на предсказании того, будет ли происходить кристаллизация в конкретной системе, и если да, то с какой скоростью. Чтобы разобраться в этих вопросах, полезно кратко рассмотреть, как делаются некоторые знакомые леденцы.

Краткие сведения о производстве конфет
Конфеты на сахарной основе классифицируются как сильно уваренные или слабо уваренные, в зависимости от количества остаточной влаги. Твердые леденцы представляют собой стекла — аморфные, некристаллические, в то время как более мягкие леденцы могут иметь мелкие кристаллы. Следует отметить, что хотя сахароза является наиболее распространенным подсластителем, другие углеводы, такие как сахарные спирты и различные олигосахариды, могут быть заменены для снижения определенных свойств сахарозы. Заменители подсластителя могут иметь меньше калорий, быть менее кариесогенными (вызывать кариес в зубах) или иметь меньший гликемический индекс (вреден для диабетиков), чем сахароза.Эти заменители часто дороже сахарозы, могут потребовать модификации процессов для достижения таких же или подобных конечных результатов и не всегда имеют такой же вкус, как сахароза. Например, некоторые сахарные спирты оказывают охлаждающее действие во рту, в то время как другие заменители согревают. Комбинация двух подсластителей может более точно приблизить вкус сахарозы, чем каждый из них по отдельности.

При использовании сахарозы ее обычно смешивают с глюкозой или декстрозой из кукурузного сиропа. Глюкоза помогает ингибировать кристаллизацию сахарозы. Кроме того, в конфеты часто добавляют ароматизаторы и кислоты. Кислоты могут катализировать превращение сахарозы в ее составляющие, глюкозу и фруктозу. Инвертный сахар может быть более липким, чем сахароза и глюкоза в стаканах, которые представляют собой леденцы.

После измерения требуемых количеств сахарозы, глюкозы и воды смесь готовят для растворения твердых веществ и испарения части воды. При низком содержании влаги сложно точно измерить концентрацию твердых веществ, поэтому в качестве показателя концентрации используется точка кипения.Таким образом, многие процессы требуют, чтобы смесь была приготовлена ​​до заданной температуры. Высокие температуры ускоряют инверсию и цветообразование, поэтому некоторые конфеты готовят в вакууме или быстро выгружают из атмосферных варочных аппаратов в вакуумную камеру для охлаждения.

Для некоторых продуктов, таких как ириски и карамель, требуется цветообразование, поэтому молочные белки часто добавляют для реакции с редуцирующими сахарами, такими как глюкоза, с образованием новых вкусов и темных цветов. Жиры могут быть добавлены, чтобы помочь сделать охлажденную карамель мягкой и улучшить вкус и ощущение во рту.

Поскольку некоторые добавляемые ароматизаторы являются летучими, их можно добавлять после того, как расплавленная карамельная масса немного остынет. Это может стать сложной проблемой смешивания, потому что карамельная масса очень вязкая. Если масса имеет правильное содержание влаги и намеренно взбалтывается и аэрируется путем вытягивания, может образоваться много очень мелких кристаллов, в результате чего получится непрозрачная и жевательная ириска. При более низком содержании влаги и очень быстром охлаждении в результате получается прозрачное стекло. Пока стекло теплое, его можно сложить, чтобы добавить ароматизаторы, кислоты и красители, а затем сформировать его на кусочки, штампуя в формах или вырезая из веревки нужного размера.

Кристаллизация
Часть исследований Хартеля была направлена ​​на понимание сложного фазового поведения этих систем. Он обнаружил, что отношение сахара к воде и отношение сахарозы к ингибитору (глюкозе) помогают определить три области кристаллизации: одну, где кристаллизация никогда не происходит, другую, где кристаллизация происходит немедленно, и одну, где кристаллизация может быть медленной или медленной. быстрый. Он и его ученики изо всех сил пытаются найти лучший способ изобразить это сложное поведение, но их идеи уже помогли производителям конфет устранить неполадки.Там, где это возможно (в леденцах и помадке), они используют подход с диаграммами состояний, но им пока не удалось адекватно определить фазовые границы для более сложных леденцов, таких как желе и карамель.

К недостаткам конфет относится кристаллизация, когда она нежелательна. Например, если все кристаллы сахарозы не растворяются в леденцовом стакане, они могут служить зародышами образования кристаллов, ослабляя структуру леденца. Если поверхность стекла намокнет, более низкая вязкость может сделать возможной поверхностную кристаллизацию. Группа Хартеля изучает миграцию влаги через одномерные сахарные стекла под микроскопом, используя очень маленький датчик ближнего инфракрасного диапазона (БИК) для отслеживания волны влаги (рис. 1).

Производство шоколада
Шоколад производится из какао-бобов, которые выращивают в нескольких тропических странах. После сбора бобы ферментируют, оставляя их лежать на солнце, пока высыхает поверхностная слизь. У производителей существует множество вариантов процесса, включая обжиг до или после удаления скорлупы, обработку щелочью или нет, а также другие варианты.Степень обжарки также может варьироваться. Как правило, с сухих бобов удаляют скорлупу, после чего крупку (мягкое внутреннее содержимое) обжаривают, измельчают, а затем фильтруют.

Измельчение очень важно для ощущения во рту конечного шоколада и часто выполняется на многовалковых рафинерах. Тонкий помол затрудняет последующую фильтрацию, поэтому фильтрация осуществляется с помощью прессов высокого давления. Полученная жидкость представляет собой какао-масло, а твердые вещества — какао-порошок. Суспензия перед фильтрацией представляет собой тертое шоколадное.

Какао-масло является уникальным среди жиров, потому что оно имеет относительно высокую температуру плавления, очень близкую к нормальной температуре человеческого тела. Однако он также имеет сложный полиморфизм, а это означает, что его твердая форма может принимать несколько кристаллических форм, только одна из которых стабильна. Чтобы продукты, содержащие какао-масло, сохраняли стабильное состояние после охлаждения, расплавленная масса должна поддерживаться в точном температурном диапазоне, не слишком теплом и не слишком холодном.

Шоколадные кондитерские изделия изготавливаются путем смешивания какао-масла, какао-порошка, подсластителей, сухого молока и таких включений, как орехи.Для соответствия стандартам идентичности шоколада (установленным постановлениями правительства) требуется больше какао-масла и меньше какао-порошка, чем в естественных пропорциях какао-бобов, поэтому какао-порошок является основным побочным продуктом производства шоколада. Какао-порошок бывает самых разных цветов, размеров частиц и вкусов и широко используется в выпечке и производстве составных покрытий.

Составные покрытия изготавливаются из какао-порошка, подсластителей, сухого молока и жира, кроме какао-масла.Поскольку свойствами заменителя жира можно управлять, полученная смесь может быть проще в производстве, а также дешевле, чем шоколад.

Глазированные покрытия для многих хлебобулочных изделий представляют собой составные покрытия, а не шоколад. Жиры-заменители могут быть другими относительно твердыми жирами, такими как пальмовое масло или кокосовое масло, могут быть фракционированы из животных или растительных жиров или могут представлять собой гидрогенизированные растительные масла. Гидрогенизированные масла могут иметь высокое содержание транс- -жирных кислот, которые в настоящее время считаются потенциально вредными для человека, поэтому их использование, вероятно, сократится в будущем.

Одним из дефектов шоколадных и составных глазурей является поседение, изменение цвета поверхности. Хартель различает сахарное поседение и жировое поседение. Сахарное поседение происходит, когда влага на поверхности шоколада извлекает некоторое количество сахара, а затем испаряется, оставляя белый осадок. Слишком низкая температура на выходе из охлаждающего туннеля может вызвать конденсацию на выходящей конфете, что приведет к такому эффекту.

Считалось, что поседение жира вызвано полиморфным переходом в какао-масле, но теперь Хартел считает, что такой переход является результатом, а не причиной.Жировое поседение может произойти в хорошо темперированном шоколаде, который хранился слишком долго (рис. 2). Его группа использует колориметр для количественной оценки цветения при различных обстоятельствах. Другие исследовательские группы использовали атомно-силовой микроскоп (АСМ) для количественной оценки шероховатости поверхности, вызванной поседением.

Хартел и его группа недавно определили третью форму цветения. Когда шоколад затвердевает без темперирования, как это может случиться, когда плитка шоколада тает в машине, а затем снова затвердевает, появляется поседение, отличное от поседения сахара или жирового поседения.Они использовали дифференциальный сканирующий калориметр (ДСК), чтобы доказать, что налет, соскобленный с поверхности одного из этих батончиков, имеет высокую концентрацию сухих веществ какао и кристаллов сахара и почти лишен жира (рис. 3).

Большинство людей считают, что этот тип поседения идентичен жировому поседению, вызванному циклическим изменением температуры во время хранения и миграцией орехового масла, но это явно другой механизм (и состав). Налет при хранении полностью состоит из жира, но этот налет на нетемперированном шоколаде практически не содержит жира.Они думают, что это по-прежнему связано с полиморфным переходом какао-масла, но в этом случае переход приводит к отделению твердых частиц, поскольку какао-масло сжимается во время полиморфного перехода.

В то время как группа Хартеля обычно следит за образованием цветков с помощью колориметра Hunter, они работают над новым методом. Они делают лунку на предметном стекле микроскопа и вливают темперированный шоколад (или модельную жировую систему с небольшим количеством какао-порошка для контраста) в лунку.Один край обрезают и оставляют на воздухе, чтобы стимулировать цветение (с использованием камеры с циклическим изменением температуры). Оптический микроскоп, смотрящий вниз вдоль плоской поверхности, позволяет им следить за развитием кристаллов жира, исходящих с поверхности. Этот же метод используется в косметической промышленности.

Trends in Confectionery Processing
Майкл Аллуред, издатель The Manufacturing Confectioner , Принстон, Висконсин (тел. 920-295-6969), определил несколько тенденций.Одним из них является попытка максимизировать пользу для здоровья от шоколада за счет увеличения желаемых флавоноидов с помощью обжаривания при более низкой температуре. Другой вариант — использовать пористый шоколад для снижения плотности, не влияя на внешний вид или текстуру. Он также заметил, что технологии, первоначально разработанные для доставки фармацевтических препаратов, применялись к кондитерским изделиям, таким как полоски для полости рта — быстро растворяющиеся кусочки полимерных жевательных резинок, обладающих интенсивным вкусом, — и освежителям дыхания.

Боб Бутин, исполнительный вице-президент, Knechtel Labs, Скоки, Иллинойс.(тел. 847-673-4477) отметил общую тенденцию к большей автоматизации кондитерского производства. Если раньше многие процессы, такие как приготовление пищи и покрытие сковороды, традиционно были периодическими, то теперь они, скорее всего, будут непрерывными, в первую очередь для сокращения трудозатрат. Например, ленточная установка для нанесения покрытия может обрабатывать 1000 фунтов, в то время как для обработки того же количества потребуется пять обычных лотков. Могулы, крахмалоотсадочные машины, на которых изготавливаются такие продукты, как драже и карамельная кукуруза, теперь имеют ширину 40 дюймов вместо 30. В сушильных камерах, в которых отверждаются леденцы с отложениями крахмала, теперь лучше контролируются температура и влажность, что повышает однородность и сокращает время, необходимое для дальнейшей обработки конфет путем покрытия или упаковки.

от J. Peter Clark
Peter Clark
Engine Editor
Consultant к процессу промышленности
Oak Park, болен.
[электронная почта защищена]

Оптимизация процессов кристаллизации сахара

прогресс 01/01/01 до 12 / 31/06

Выходы
1.Лабораторные исследования чашек периодического действия. Два вакуумных тарельчатых кристаллизатора пилотной установки были повторно введены в эксплуатацию в новой лаборатории опытной установки, и было восстановлено автоматическое управление. Потребовались некоторые модификации трубопроводов и приборов. Кюветы хорошо использовались для установления влияния условий процесса на рост кристаллов, и работа была расширена, чтобы включить влияние примесей на кинетику и влияние на включение примесей и цвет в кристаллы сахара. На некоторых фабриках также были отобраны образцы для параллельного исследования включения примесей в кристаллы сахара.2. Оптимизации измерения и контроля. В один из тиглей был установлен новый рефрактометр K-Patents, который сравнивался с другими преобразователями, используемыми для измерения и контроля кристаллизации шихты. Это оказалось очень полезным при измерении скорости кристаллизации. 3. Расширение до непрерывной кристаллизации. Работа по CFD моделированию течения динамика внутри как периодического, так и непрерывного кристаллизаторов практически завершена. Это привело к новому пониманию фундаментальных вопросов, связанных с циркуляцией и увариванием утфеля в вакуумных кристаллизаторах.Исследование влияния этих условий на коэффициенты лобового сопротивления позволило подтвердить предсказанные схемы течения фактическими измерениями в полноразмерном непрерывном тигле на заводе Enterprise. Впоследствии модель CFD позволила изучить факторы, влияющие на производительность, что позволило провести оптимизацию конструкции оборудования. Были собраны образцы сахара, уваренного в кастрюлях периодического и непрерывного действия, чтобы увидеть, как режим работы влияет на включение примесей, особенно декстрана.

Воздействия
Факторы, влияющие на качество сахара, были выявлены на пилотной установке и будут подтверждены измерениями, проведенными на образцах мельницы. Было достигнуто новое понимание кристаллизации. Работа по моделированию циркуляции в кристаллизаторах непрерывного действия привела к некоторым рекомендуемым усовершенствованиям конструкции оборудования, что приведет к повышению производительности кристаллизаторов.

Публикации

• Рейн П.В.; Бенто LSM; Кортес Р.(2006): Прямое производство белого сахара на сахарном заводе. Проц. Сахар Проц. Рез. конф. В прессе.
• Рейн П.В. (2006): Некоторые фундаментальные соображения о кристаллизации и их значение для контроля за кипением сахара. Sugar Ind. Technol. 65, 77-89.
• Мартиньш П. М.; Роча Ф.А.; Рейн П. (2006): Влияние примесей тростникового сахара на кинетику роста сахарозы. Sugar Ind. Technol. 65, 212. (Плакат)

Прогресс 01.01.05 по 31.12.05

Выходы
Кристаллы оценивается.Работа увенчалась успехом в разработке модели для характеристики растворимости и кинетических взаимосвязей. Результат модели хорошо сравним с микроскопическим анализом изображения кристалла с точки зрения скорости роста кристалла. Было изучено включение несахарозы в кристаллы сахара, и была разработана модель конкурентного поглощения для описания включения примесей. Продолжается работа по исследованию декстрана и цветных включений в кристаллах сахара. Работа с использованием CFD для изучения условий в полномасштабных вакуумных камерах успешно продвинулась.Прогнозы CFD были проверены в сравнении с измерениями PIV в лаборатории, а измерения были выполнены с использованием термопленочного аномометра в полномасштабном непрерывном вакуумном тигле. Расхождение между измеренными коэффициентами лобового сопротивления и предсказанными предыдущими исследователями изучается дополнительно.

Влияние
Были получены новые данные о факторах, влияющих на кристаллизацию сахара. Это поможет оптимизировать кристаллизацию на заводах и улучшить качество сахара.

Публикации

• Эчеверри Л.Ф.; Рейн П.В.; Ачарья С. (2005): Численное и экспериментальное исследование потока в испарительных кристаллизаторах. Цукериндустри 130, 538-544.
• Эчеверри Л.Ф.; Ачарья С.; Рейн П.В. (2005): Расчетно-экспериментальное исследование течения в испарительных кристаллизаторах. проц. NHTC амер. соц. мех. англ. Конф. теплопередачи. 17-22 июля.
• Мартинс, П. М.; Роча, Ф.А.; Рейн, П., Моделирование испарительной кристаллизации сахарозы.Часть 1. Мониторинг вакуумного поддона методами баланса масс и анализа изображений. Инд.Инж. хим. Рез. 2005, 44, (23), 8858-8864.
• Мартинс, П. М.; Роча, Ф.А. ; Рейн, П., Моделирование испарительной кристаллизации сахарозы. Часть 2. Исследование кинетики роста кристаллов и растворимости. Инд.Инж. хим. Рез. 2005, 44, (23), 8865-8872.
• Мартинс, П. М.; Роча, Ф .; Рейн, П., Новые методы характеристики и контроля промышленной кристаллизации. VDI Berichte 2005, (1901 II), 1051. (от имени ISIC 16–16 Международного симпозиума по промышленной кристаллизации, Дрезден, Алеманья, 2005 г.)
• Martins P.М.; Роша Ф.А.; Рейн П.В. (2005): Мониторинг вакуумного поддона методами массового баланса и анализа изображений. Sugar Ind. Technol. 64, 241-249.

Прогресс 01.01.04 по 31.12.04

Выходы
В связи с переездом Одюбонского сахарного института из Батуми чашечные кристаллизаторы большую часть года были отключены. Это приостановило работу по кристаллизации на большую часть года.Был подключен больший из двух лотков и переустановлены системы автоматического управления. Была использована возможность усовершенствовать установку некоторыми новыми элементами управления. Курс по кипячению в кастрюле был проведен в Одюбоне с использованием этой кастрюли экспериментальной установки. Небольшой прогресс был достигнут в определении того, какие действия следует предпринять в случае синдрома смерти от сковороды, когда сковорода перестает кипеть из-за определенных характеристик патоки. Это явление не повторилось в сезоне 2003 или 2004 года.

Удары
Опыт, полученный на пилотной установке, был использован при разработке некоторых схем автоматического управления на некоторых заводах в Луизиане.Проанализирована работа, проделанная в предыдущем году на опытной установке по измерению скорости кристаллизации. Получены полезные результаты, которые готовятся к публикации.

Публикации

• Саска М. (2005): Скорость кипения, теплопередача и вязкость технических растворов сахарного тростника. проц. Междунар. соц. Технология сахарного тростника. 25, 51-62

Прогресс 01/01/03 по 31/12/03

Выходы
Производительность различных датчиковНовая система автоматизации была разработана, внедрена и введена в эксплуатацию на экспериментальной установке в лаборатории, чтобы можно было проводить дальнейшие контролируемые эксперименты. Были проведены измерения теплопередачи на различных образцах патоки, чтобы установить факторы, влияющие на теплопередачу, и попытаться установить, какие факторы приводят к труднокипящим характеристикам. Скорости кристаллизации измеряли для различных марок и чистоты, чтобы оценить влияние на скорости кристаллизации. Исследовано включение цвета в кристалл.

Воздействия
Опыт, полученный на опытной установке, был использован для разработки системы для St James Mill, которая была успешно внедрена и работала в сезоне 2003 года. Был достигнут некоторый прогресс в определении того, какие действия следует предпринять в случае «синдрома смерти сковороды», когда сковорода перестает кипеть из-за определенных характеристик патоки. В сезоне 2003 года такого явления не было. На экспериментальной установке был достигнут значительный прогресс в измерении скорости кристаллизации. Данные все еще оцениваются, но ожидается, что они добавят нам понимания этого сложного процесса.

Публикации

• Рейн П. В. (2003): Важность достижения высокого содержания кристаллов в высококачественной патоке. Сахарный бюллетень. 81, 8, 12-17.

Прогресс 01.01.02 по 31.12.02

Выходы
Новая система автоматического управления установлена ​​на вакуумном поддоне экспериментальной установки. быть предприняты. Методы измерения представляющих интерес величин, все косвенные методы, которые могут быть использованы для целей контроля, были сравнены, и даны рекомендации для заводов в промышленности.В результате на сахарном заводе Сент-Джеймс была достигнута успешная автоматизация лотка периодического действия на основе информации, полученной в результате работы опытного завода. Были проведены краткие курсы для обучения промышленного персонала методам кипячения на сковороде и автоматического управления. Второй экспериментальный лабораторный лоток автоматизирован с использованием системы ПЛК, которую можно сравнить с обычной системой управления на первом тигле. Лабораторные тигли широко использовались для исследования проблем с низкой скоростью теплопередачи в утфелях на некоторых сахарных заводах Луизианы в прошлом сезоне.Ожидается, что будет получена некоторая фундаментальная информация о теплопереносе в вакуумных кастрюлях. получить.

Impacts
В Институте сахара Одубона была разработана экспериментальная установка для кристаллизации, которая демонстрирует свою ценность в оказании помощи промышленности Луизианы в продвижении вперед с использованием методов автоматического управления и обучении обслуживающего персонала. Установка хорошо зарекомендовала себя при исследовании проблем теплообмена в низкокачественном утфеле.

Публикации

• Саска М.и Рейн, П.В. (2001). Контроль пересыщения и содержания кристаллов в вакуумных ваннах. Proceedings of the Sugar Industry Technologist, Inc. 60: 809
• Rein, P.W. (2002). Образование и обучение в области технологии производства сахара. Сахарный бюллетень.