Остапчук М.В., Рибак А.І. Системи технологій (за видами діяльності)

Подождите немного. Документ загружается.

передбачають технологічну операцію екстракції барвних, ароматичних і

дубильних речовин із шкірочки і кісточок ягід.

На рис. 23.4 наведено машинно-апаратурну схему потокової лінії ВПЛ-20К,

яку використовують для переробки винограду за червоним способом.

Виноірад з транспортного засобу 1 завантажують у шнековий бункер-

живильник 2. Живильник у безперервному режимі подає виноград у

відцентрову дробарку 3, яка відо-

811

Рис. 23.5. Машинно-апаратуриа схема ділянки приймання та переробки

внпограду

кремлює гребені від ягід і подрібнює ягоди. Подрібнені ягоди (м'язгу) за

допомогою насоса 4 через сульфітатор 5 пропускають через теплобмінник 6 і

направляють в екстракційні установки 7. За таку прислуговується установка

БРК-ЗМ, яка складається з 3-х апаратів (екстракторів) номінальною ємністю

по 20 м

. Кожна з них працює як апарат періодичної дії, при цьому цикл

роботи включає періоди завантаження ємності нагрітою м'язгою, витримки

м'язги при за-

812

даній температурі і вивантаження продуктів екстракції. Вивантаження

здійснюють у дві стадії — спочатку крізь дренажну поверхню 8 зливають

сусло-самоплив, а потім через патрубок 9 на споді ємності вивантажують

згущену м'язгу. Апарати працюють по черзі і у такий спосіб забезпечують

безперервність технологічного процесу. В наслідок термічної обробки

відбувається екстракція барвних, ароматичних й дубильних речовин із

шкірочки та кісточок ягід, а мезга набуває характерного червоного забарв-

лення. Температура і тривалість термічної обробки м'язги залежить від виду

вина, що виготовляють. При автоматі 7. Відзначимо, що під час перевірки

пляшки перегортаються договори дном. У апараті 8 наповнені і герметичні

пляшки пастеризують нагріванням до температури (60...75) °С, після чого їх

знову інспектують (позиція 9). На автоматах 10, 11, 12 обгортають горлянку,

наклеюють етикетку та акцизну марку. Дату виготовлення продукції

наносять на етикетку в автоматі 11, або на спеціально призначеному для

цього автоматі (на рис. 12.6 не показано). Якість виконання цих операцій

контролюють на позиції 13, після чого на автоматі 14 пляшку обгортають

папером, а на автоматі 15 укладають у картонні короби. Наповнені короби

обандеролюють на машині 16. Цей процес включає закривання клапанів

короба, обклеювання липкою стрічкою, наклеювання ярлика. Наповнені і об-

роблені короби 7 7 направляють до складу готової продукції.

Контрольні запитання до 23-го розділу

1. Сировина для виробництва вина, її характеристика і показники якості.

2. Асортимент продукції виноробних підприємств і показники якості вина.

3. Основні етапи виробництва виноградного вина.

4. Особливості виробництва шампанських вин.

5. Особливості виробництва коньяку.

6. Основні технологічні операції виготовлення вина.

7. Первинне та вторинне виноробство.

8. Очищення (прояснення) соків та вин.

9. Вторинні продукти виноробства.

813

Розділ 24. Технологія цукру

24.1. Сировина для виробництва цукру

Цукор вважається одним із важливіших високоякісних продуктів харчування,

він має харчову цінність легко засвоюється організмом людини, швидко

відновляє втрачену енергію, відрізняється високою чистотою та приємним

солодким смаком.

Сировиною для виробництва цукру є цукрова тростина, цукровий буряк,

цукрове сорго, цукровий клен та інші цукроутриму-ючі рослини. Перші три

рослини мають найбільше промислове значення. Вміст цукру в цукровій

тростині складає (12... 15%), і врожайність (40...60) т/ra, цукровий буряк

містить цукру більше (16... 18)°-о при врожайністі (25...30) т/га, цукрове

сорго за цими показниками приблизно відповідає цукровій тростині, а цукро-

вий клен має цукристість не більше (5..6)%. Вирощування цукрового сорго в

Україні може бути перспективним, оскільки кліматичні умови нашої країни

дозволяють одержати з одного гектара сорго цукру не менш ніж із

бурякового.

Основною сировиною для виробництва цукру в Україні, а також в Европі та

інших країнах із помірним кліматом, є цукровий буряк. Ліс сировину

цукровий буряк відкрили у 1747 році німецький вчений Маркграф.

Технологія вилучення цукру із цукрової тростини полягає в збиранні,

подрібненні, очищенні стеблин, відокремленні соку на потужних

багатовальцьових пресах — млинах з багатократним відволоженням

віджатих стеблин. Після обробки в стеблинах залишається не більше 5%

первинного вмісту цукру і їх зразу зпа-люютьея. Тростинний сік

обробляється вапном, фосфорною кислотою та сірковим газом, фільтрують,

випаровують і держують сироп. Процес очищення сиропу подібний до

процесу на цукробурякових заводах.

Вихід цукру із цукрової тростини досягає (8... 12)% від маси стеблин.

Подібна технологія вилучення цукру може бути застосована при переробці

цукрового сорго.

Сучасні сорти буряку містять в середньому (17...20)% цукру, який носить

назву сахарози і має хімічну формулу С

. Сахароза належить до

групи вуглеводів. До цієй ж групи входять глюкоза, фруктоза, крохмаль та

інші речовини, що складають більшу частину (близько 70%) їжі людини.

814

Головний вуглевод, який вживається в процесі харчування людини —

крохмаль. Однак, для кращого засвоєння, крохмаль попередньо повинен бути

оцукрованим і переведеним до розчину ферментами слини та шлункового

соку. На це потрібен час. Цукроза значно переважає крохмаль щодо

швидкості засвоєння її людським організмом. Вона легко засвоюється і має

приємний солодкий смак. Цукор, як поживна речовина, замінює в харчуванні

людини частину крохмалю. Цукор особливо цінний з огляду на швидкість і

легкість засвоєння. Перші його 5 тон були вироблені в Росії в 1802-1803

роках, на Україні — в 1825 році.

Україна виробляла раніше щорічно (5...6) млн.тон цукру-піску та

переробляла понад 50 млн.тон цукрових буряків, тобто понад 100 кг цукру на

душу населення (зазначимо, що загаль-прийняті норми — (30...40) кг на одну

людину).

Зараз в Україні виробляють біля 2-х мли. тон цукру з (20...25) млн. тон

цукрового буряку.

Вважають, що для внутрішнього ринку збуту достатньо не більше 1,5

млн.тон цукру.

Цукор використовується беспосередньо в харчуванні та як сировина для

численних харчових виробництв: кондитерського, хлібобулочного,

консервного, виноробного та інших. Сучасні цукропереробні заводи — це

великі багатотонажні підприємства, здатні переробляти від 1,5 до 12 тисяч

тон буряку за добу. Внаслідок того, що солодкі корені швидко псуються,

буряковоцукро-ве виробництво є сезонним. Період роботи триває, як правило

з жовтня до лютого, а інколи продовжується на (100... 120) днів. Зараз цей

період значно скорочується.

Бурякоцукрові (або цукробурякові) заводи — добре механізовані та

автоматизовані підприємства. Працюють вони безперевно, цілодобово, без

зупинок у вихідні. Значна частина технологічних операцій —

автоматизована. Цукрові заводи вважаються найбільш автоматизованими

підприємствами харчової промисловості. В 1996 році на вирощування 1 тони

буряку витрачали (2.. .4) тис. грн., а на переробку 1 тони буряків на цукор

(2,5...5,5) тис. грн. Собівартість 1 тони цукру складали (4,5...8,9) тис. грн.

Коренеплід цукрового буряку — це потовщена частина кореневої системи,

що має вигляд веретена і є сховищем поживних речовин. Маса коренеплоду

коливається в межах від 300 до 600 г. Склад змінюється в залежності від

сорту буряку, кліматичних умов, методів обробки та складу характера

грунту.

815

Значну частину маси коренеплоду складає вода. В середньому кількість води

— 75%. З них 72% — безпосередньо у соці, а 3% пов'язані з речовинами

м'якоті буряку.

Сухі речовини коренеплоду складаються із сахарози (яка є найбільш цінною

частиною) і нецукрів. У табл. 24.1 можна побачити приблизний склад буряку.

Таблиця 24.1

Склад речовин у 100 кг коренеплодів

Складові елементи %

Вода 75

Cvxi речовини 25

з них цукри 17.5

нецукри 7.5

в тому числі

м'якоті 5

нецукрового соку 2.5

Основна мета бурякоцукрового виробництва полягає у вилученні з буряка

сахарози, надання її товарного вигляду, використання інших складовних

частин коренеплоду в інших галузях промисловості і сільського

господарства.

Зібраний на ланах буряк перевозять на завод, де він зберігається на

відведеній для цього площі, так званому кагатному полі. Кагати — довгі

трапецієвидної форми кучі, що сягають висоти від 3 до5 м, (15... 18) м

завширшки і від 50 до 100 м довжиною.

Укладання буряку в кагати здійснюється кагатоукладальни-ми машинами.

Кагати накриваються солом'яними чи очеретови-ми плитами і засипають

землею з тим, щоб зберегти корені від приморозків, а також щоб вони не

в'яли. З кагатного поля буряк надходить до бурякових залізобетонних

бункерів, котрі вміщують (2...3) добовий запас сировини. Під дном бункера

проходять жолоби гідравлічного транспортера, по яких буряк за допомогою

води подається на переробку.

Відстань цукрових ланів до заводу повина бути не більше (35...50) км. Зараз

на Україні працює біля 200 цукрових заводів з потужністю (3... 12) тис. тон

на добу.

816

24.2. Технологічна схема цукробурякового заводу

Принципову функціональну схему цукробурякового заводу показано на рис.

24.1. Основними технологічними операціями під час виробництва цукру

можна вважати дві: вилучення цукру з буряку та випаровування води до

кристалізації цукру. Решта операцій — допоміжні.

Надходження буряка на завод і попереднє його очищення. Подають буряк на

завод з кагатних майданчиків та з бурячних (бункерів для (2..3)-х добового

зберігання буряків) за допомогою гідравлічних транспортерів. Гідравлічні

транспортери — це жолоби із сталі, бетону, цегли або дерева, що мають

нахил у бік переміщення буряку. Жолоби мають прямокутний переріз. Дно

плоске із закругленими кутами. Буряк, який надходить до жолобів,

підхоплюється водною течією. При цьому корені частково відмиваються від

землі і піску. Більші домішки (такі, скажимо, як гичка, солома, тріски,

каміння) вилучаються за допомогою уловлювачів різних типів.

Остаточне очищення буряків відбувається в мийних машинах. Бурякомийка

складається з постачальної, тобто тієї що вимиває, і викидної частин. Корпус

мийної машини ночвоподібний з подвійним дном. Верхнє дно — у вигляді

решета, нижнє — суцільне: Буряк, що надходить безперервно, шнеком

переміщується до мийної частини горизонтальним валом, на якій розта-

шовані по гвинтовій лінії била. При обертах вала зі швидкістю (15... 20) об/хв

буряк переміщується билами в ночвах до викидної частини. Ударами бил і

взаємного тертя коренів буряк очищається від бруду, піску та інших

домішок, які провалюються крізь отвори у сітчатому дні мийки і збираються

у 3-х піскоулов-лювачах. Великі грудки виловлюють двома уловлювачами.

На валу викидної частини розташовані черпаки з пальчастими вирізами. Вал

здійснює (6...8) об/хв. Лапи вибирають буряк з мийки, а вода проходить крізь

отвори. Чистий буряк надходить до транспортного пристрою, де одночасно

здійснюється інспекція, а потім надходить до вагів.

Для зважування на цукрових заводах застосовуються автоматичні ваги з

відкритим дном. З метою вилучення із маси буряку феромагнітних домішок

перед зважуванням потік буряка пропускають крізь магнітний сепаратор.

Вторинне використання транспортерно-мийних вод для гідрівлічного

транспорту буряка

817

на склад

Рис. 24.1. Узагальнена схема цукробурякового виробництва

(дву продуктова)

818

або спускання у водойми можливе тільки після їх очищення. Очищення

здійснюється у спеціальних відстойниках та інших очисних спорудах.

Витрати води на миггя в залежності від забруднєн-ності буряка змінюються

від 60 до 100% від маси буряка.

Різання буряків. Цукор, що знаходиться у буряку, вилучають з нього

екстракцією (дифузії). Відповідно до закону Фіка, швидкість передачі маси

пр опор ці анальна поверхні контакту фаз і обернено пропорціанальна шляху

(товщині стружки). Для підвищення швидкості процесу вилучення цукру,

збільшують поверхню дотику екстрагента (води) та буряку і зменшують

товщину шляхом подрібнення коренів буряку на тонку стружку. Бурякова

стружка має форми жолобу та пластин. Ширина стружки у формі жолоба

(4...5) мм, товщина (0,5... 1,0) мм. Стружка у формі пластин має ширину

(2,5... 3) мм, а товщину (1,2... 1,5) мм. Конструкції бурякорізки за звичай

відцентрові, що мають нерухомий вертикальний барабан, всередині якого

обертається зі швидкістю (100... 120) об/хв тришаровий конічний равлик, у

стінках барабана знаходяться від 12 до 16 прямокутних отворів з пазами, в

які закладаються рами з ножами.

Буряк, що надходить до корпусу бурякорізки, при обертах завитка

притискається до ножів і ріжеться. Стружка, яка утворюється, опускною

воронкою спрямовується до стрічкових або грабельних транспортерів,

зважується на безперервних терезах і надходить до дифузійних апаратів.

Екстракція цукру (одержання дифузійного соку). На перших етапах розвитку

цукрової промисловості вилучення цукру з буряку здійснювали віджиманням

соку на пресах. Після промислового освоєння екстракторів, стало економічно

вигідним і екстраційне вилучення цукру, яке здійснюється гарячою водою у

так званих дифузійних апаратах. Починаючи з середини XIX століття цукрові

заводи були оснащені установками періодичної дії (дифузійними батареями).

Сучасні бурякоцукрові заводи обладнанні дифузійними установками

безперервної дії різних типів: одноколонні, двоко-лонні, нахилені, ротаційні,

одно- і двопоточні дифузійні апарати. Застосування апаратів безперервної дії

створює умови для повної автоматизації процесу, зменшує кількість

обслуговуючого персоналу, скорочує витрати води, знижує втрати цукру.

На рис. 24.2 зображено схему однієї з дифузійних установок безперервної дії

типу КДА (колонний дифузійний апарат), яка складається з горизонтального

ошпарювача і вертикальної ди-

819

фузійної колони. Бурякова стружка надходить до шахти, де обробляється

гарячим дифузійним соком з температурою (85...90) °С. Збагачений цукром

сік проходить крізь решітчасту лобову кришку ошпарювача і

спрямовуюється на останнє очищення. Підігріта в шахті ошпарювача

стружка переміщується шнеком до вихідної її частини. Під час цього

переміщення стружка нагрівається соком, що циркулює, до температури

(70...80) °С.

Рис. 24.2. Технологічна схема дифузійного апарату

Сік відбивається з кількох точок по довжині ошпарювача, тобто,

підігріванння відбувається в перехрестних потоках стружки і соку.

Сокостружкова маса відбирається з розвантажувальної частини ошпарювача і

надходить до нижньої частини дифузійної колони. Всередині дифузійної

колони є пустотілий лопатевий вал діаметром 200 мм, який здійснює (0,6...

1,0) об/хв. Стружка, що надходходить до колони, переміщується знизу вверх

у кільцевому просторі між стінкою колони і пустотілим валом за допомогою

лопатей. Щоб стружка не оберталася разом з валом у проміжках між

лопатями, встановлено нерухомі контрлопаті. Зверху 820

колони подається екстрагуюча суміш гарячої і жомопресової води. Тут же

виводиться і знецукрена стружка. Далі стружка надходить на конвейєр

жомовіджимного пресу, де окремо вилучають частку води. Продуктивність

апаратів КДА (1500...3000) т буряку на добу. Частково зневоджений жом

використовують на корм худобі у зволоженому, або в просушеному вигляді.

Рис. 24.3. Структурна схема дифузійного процесу

На рис. 24.3 представлено технологічну схему бурякоперероб-ної дільниці з

дифузійним апаратом КДА, робота якої ясна із креслення. Тривалість

процесу екстракції (60...90) хв при температурі (85...90) °С.

До верхньої частини дифузійного апарату надходить екстра-гувальна рідина

— жомопресова та свіжа (аміачна) вода — в кількості, що дорівнює масі

бурякової стружки (100%). Після насичення цукром дифузійний сік

надходить до підігрівача 2, після якого він розподіляється на два потоки:

один з них іде до кінцевої частини ошпарювача, а другий — зміщується з

соком, що виходить із ошпарювача. Частина його надходиь до шахти ошпа-

рювача, друге — до підігрівача 3. Частина соку, що надішла до

821

ошпарювана дорівнює відбору соку та проходить через шар стружки,

нагріваючи її до температури 47 °С, відокремлюється через сито та йде до

очисної дільниці. Жом з верхньої частини дифузійного апарату надходить до

жомопресової дільниці.

Очищення соку. З бурякопереробної дільниці заводу дифузійний сік

надходить до дільниці очищення соку і підготовки його до випарювання.

Дуфузійний сік одержуть в кількості (115... 130)% до маси буряку. Він

містить (16... 17)% сухих речовин і має слабкокислу реакцію (рН = 6,0. ..6,5).

З них (14... 15)% припадає на частку сахарози, а решта — близько 2%

нерозчинні і розчинні нецукри. Нерозчині нецукри представлені частками

кліткових стінок, зкоагульовані білками. Розчинні цукри, що присутні в ди-

фузійному соці, утрудняють кристалізацію сахарози і збільшують втрати

цукрози у відходах (мелясі). Тому дифузійний сік повинен бути очищеним,

тобто з нього повинні бути вилучені зважені частки і якамога більша

кількість нецукрів. Очищення дифузійного соку — це складний комплекс

операцій: обробка соку гідратом окису кальцію Са(ОН)

, вуглекислим газом

СО

(сатурація), відстоювання та фільтрація соку на фільтропресах або

вакуумфільтрах, обробка сірчистим газом SO

(сульфітація), відстоювання

та фільтрування. Цей складний процес, що декілька разів повторюється, його

проводять у різноманітних апаратах: теплообмінниках, преддефекаторах,

дефекаторах, сатураторах, сульфітаторах, відстійниках-декантаторах та

фільтрах різноманітної конструкції. Принципова схема очищення соку

представлена на рис. 24.4.

Необхідні для оброботки соку СаО та СО

одержують у вапняній печі, в якій

випалюється вапняк (СаСО

), що розкладається при високій температурі на

СаО та СО

. Одержане випалене вапно гаситься водою в барабанах. При

цьому одержують вапнове молоко. Під час гасіння відбувається реакція

СаО + Н

О = Са(ОН)

. Вапняне молоко використовують для дефекації.

Під час обробки вапном частина нецукрів утворює нерозчинні солі, які

осідають, інші нецукри розкладають вапном, треті — коагулюють, а частина

нецукрів адсорбується на поверхні вуглекислого кальцію. На очищення

витрачається близько 2,5% сао до маси буряку. Надлишок вапна осаджують

вуглекислим газом СО

. Для послаблення зафарбування соку застосовують

обробку сірчистим газом, який одержують спалюючи сірку в спеціальних

печах so

також знижує в'язкість соку і стерилізує його. Тривалість

сульфітації — не більше 5-ти хвилин при темпера-

822

турі соку (85...90) °С. Незважаючи на складну обробку соку вдається

вилучити приблизно лише (35...40)% нецукрів, а решта переходить у відходи

виробництва — мелясу. Наявність нецукрів у соці не дає можливості

вилучити весь цукор у чистому вигляді. Близько 2% цукру переходить разом

з нецукрами до меляси. Вапно взаємодіє із соком у різноманітних напрямах.

З цукрозою, як слабкою кислотою, вапно утворює розчинні у воді моноцукри

САО. Близько 15% цукрози у дефекованому соці знаходиться у

формі моносахарату кальцію.

Рис. 24.4. Функціональна схема очищения дифузійного соку

823

Ряд кислот (щавелева, лимонна, винна, фосфорна та інші) осаджуються.

Вапно змінює кислу реакцію соку (рН = 6,0...б,5) на слабколужну (рН = 11),

попереджуючи інверсію (розклад) сахарози під час нагрівання соку. Для

цього досить 0,3% СаО, але додають (2,5... 3)% СаО для збільшення

адсорбуючого ефекту барвних речовин та поліпшення структури осадку.

Густина вапнового молока повинна бути 1,19 кг/м

. Час дефекації (8... 10)

хв. Дефекація здійснюється в апаратах: преддефекаторах і дефекаторах. Це

ємності з мішалками та пристроями для введення і виведення продуктів. У

зв'язку з тим, що дефекований сік направляють до сатурації самопливом,