Produzione dello zucchero dalla barbabietola da zucchero: descrizione della tecnologia

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

La produzione di zucchero è prerogativa delle grandi fabbriche. Dopotutto, la tecnologia è piuttosto complessa. Le materie prime vengono lavorate su linee di produzione continue. Di norma, gli impianti di produzione dello zucchero si trovano nelle immediate vicinanze dei siti di coltivazione della barbabietola da zucchero.

Descrizione del prodotto

Lo zucchero è essenzialmente un carboidrato puro (saccarosio) dal sapore dolce e gradevole. È ben assorbito e garantisce il normale funzionamento del corpo (l'acuità visiva e uditiva, un nutriente importante per le cellule cerebrali, partecipa alla formazione dei grassi). L'abuso del prodotto porta allo sviluppo di malattie (carie, sovrappeso, ecc.).

Materie prime per la produzione

Tradizionalmente nel nostro paese questo prodotto è ottenuto dalla barbabietola da zucchero. La produzione di zucchero richiede una grande quantità di materie prime.

Beetroot è un rappresentante della famiglia Haze. Cresce per due anni, la cultura è resistente alla siccità. Durante il primo anno cresce una radice e poi durante il secondo anno si sviluppacompaiono stelo, fiori e semi. La massa del raccolto di radici è di 200-500 g La frazione di massa del tessuto duro è del 75%. Il resto è zucchero e altri composti organici.

La raccolta delle barbabietole richiede 50 giorni. Allo stesso tempo, gli impianti funzionano in media 150 giorni all'anno. Per fornire materie prime all'industria dello zucchero, le barbabietole vengono conservate nei cosiddetti kagat (grandi mucchi).

Tecnologia di conservazione della barbabietola da zucchero

Le barbabietole vengono deposte a strati in pile su aree precedentemente preparate. Se la tecnologia di archiviazione viene violata, le barbabietole germineranno e marciranno. Dopotutto, le radici sono organismi viventi. Una caratteristica della germinazione è l'indice del rapporto tra i germogli e la massa dell'intero frutto. In condizioni di alta temperatura e alta umidità, le barbabietole iniziano a germogliare già il quinto giorno di conservazione. Allo stesso tempo, le barbabietole, che si trovano nella parte superiore del mucchio, germinano più intensamente. Questo è un fenomeno estremamente negativo, che porta a una diminuzione dell'efficienza della produzione di zucchero. Per ridurre al minimo le perdite dovute alla germinazione, le punte dei frutti vengono tagliate durante la raccolta e il raccolto stesso nei mucchi viene trattato con una soluzione speciale.

È importante conservare i frutti in pile con cura, cercando di non danneggiarli. Dopotutto, le aree danneggiate del feto sono un punto debole che viene colpito prima di tutto, e poi i tessuti sani.

Lo sviluppo di batteri è notevolmente influenzato dai livelli di temperatura e umidità. Se si mantiene la composizione e la temperatura dell'aria consigliate1-2 °C, quindi i processi di decadimento rallentano (a volte non si sviluppano).

Le barbabietole che vengono immagazzinate sono estremamente inquinate (terreno, erba). Lo sporco ostacola la circolazione dell'aria nel mucchio, provoca processi di decomposizione.

Pertanto, si consiglia di lavare le barbabietole e conservarle lavate. Negli ultimi anni, dispositivi speciali sono stati ampiamente utilizzati per soffiare via erbacce, paglia e terra.

Resa di barbabietola

Uno dei compiti più importanti è aumentare la resa delle barbabietole da zucchero. Dipende da molti fattori. La produzione di zucchero dipende direttamente dal volume della raccolta, oltre che dalla qualità tecnologica delle materie prime.

Innanzitutto le qualità tecnologiche delle barbabietole coltivate dipendono dai semi utilizzati. Le moderne tecnologie consentono di controllare le caratteristiche biologiche e di altro tipo. Il controllo della qualità del seme può aumentare significativamente la resa per ettaro di superficie seminata.

Anche il metodo di coltivazione delle barbabietole è importante. Un aumento significativo della resa si osserva con il cosiddetto metodo di coltivazione della cresta (la crescita della resa varia dal 15 al 45%, a seconda delle caratteristiche climatiche della regione). L'essenza del metodo è la seguente. In autunno, macchine speciali versano creste, grazie alle quali la terra assorbe e accumula attivamente umidità. Pertanto, in primavera, la terra matura abbastanza rapidamente, creando condizioni favorevoli per la semina, la crescita e lo sviluppo dei frutti. Inoltre, le barbabietole sono molto più facili da raccogliere: la densità del suolo delle creste è relativamente bassa.

È curioso che questa tecnologia sia stata proposta dallo scienziato sovietico Glukhovsky nei lontani anni '20 del secolo scorso. E relativamente di recente, il metodo è stato introdotto nei paesi avanzati.

Nonostante la grande efficacia, questa tecnologia non ha trovato ampia applicazione. La ragione di ciò è la mancanza e l' alto costo di attrezzature speciali. La produzione di zucchero da barbabietola ha quindi prospettive di sviluppo e di raggiungimento di un nuovo livello tecnologico.

Le barbabietole dovrebbero essere raccolte prima del gelo. Le consegne alle imprese di barbabietole scavate possono essere effettuate secondo il principio del flusso o con il metodo del trasbordo di flusso. Per ridurre la perdita di saccarosio durante lo stoccaggio a lungo termine presso le basi di trasbordo, i frutti vengono ricoperti con paglia.

Processo di produzione

Uno zuccherificio medio in Russia è in grado di lavorare diverse migliaia di tonnellate di materie prime (barbabietole da zucchero). Impressionante, vero?

La produzione si basa su processi e reazioni chimiche complesse. L'essenza è la seguente. Per ottenere cristalli di zucchero, è necessario isolare (estrarre) il saccarosio dalle materie prime. Quindi lo zucchero viene separato dalle sostanze non necessarie e si ottiene un prodotto pronto (cristalli bianchi).

La tecnologia di produzione dello zucchero consiste nelle seguenti operazioni:

• pulizia dallo sporco (lavaggio);
• ricezione trucioli (tritare, macinare);
• estrazione di saccarosio;
• filtrazione del succo;
• ispessimento (evaporazione dell'umidità);
• massa bollente(sciroppo);
• separazione della melassa dallo zucchero;
• zucchero essiccante.

Lavaggio barbabietola da zucchero

Quando le materie prime arrivano allo zuccherificio, finiscono in una specie di bunker. Può essere posizionato sia nel sottosuolo che all'esterno. Con un potente getto d'acqua diretto, la barbabietola da zucchero viene lavata fuori dalla tramoggia. Le radici cadono sul nastro trasportatore, durante il cui movimento le materie prime vengono pre-pulite da ogni tipo di detriti (paglia, erba, ecc.).

Piantare le radici

Produrre zucchero dalle barbabietole è impossibile senza macinarle. Entrano in gioco i cosiddetti tagliabietole. L'output sono sottili strisce di barbabietola da zucchero. Nella tecnologia di produzione dello zucchero, il modo in cui i pezzi vengono tagliati è molto importante: maggiore è la superficie, più efficientemente viene separato il saccarosio.

Estrazione di saccarosio

I trucioli di barbabietola vengono alimentati attraverso il trasportatore nell'apparato di diffusione con coclea. Lo zucchero viene separato dalle patatine con acqua tiepida. Le patatine vengono alimentate attraverso la coclea e l'acqua calda scorre verso di essa, che estrae lo zucchero. Oltre allo zucchero stesso, l'acqua porta con sé anche altre sostanze solubili. Il processo è abbastanza efficace: all'uscita, la polpa (le cosiddette chips di barbabietola) contiene solo lo 0,2-0,24% di zucchero per frazione di massa. L'acqua, satura di zuccheri e altre sostanze organiche, diventa torbida e schiuma fortemente. Questo liquido è anche chiamato succo di diffusione. La lavorazione più completa è possibile solo quando la materia prima viene riscaldata a 60 gradi. A questa temperatura le proteine coagulano e non si distinguono dalle barbabietole. La produzione di zucchero non finisce qui.

Depurazione del succo a diffusione

Dal liquido è necessario rimuovere le più piccole particelle sospese di barbabietola e le sostanze organiche disciolte. Tecnologicamente, è possibile rimuovere fino al 40% dei sottoprodotti. Tutto ciò che è rimasto si accumula nella melassa e viene rimosso solo nella fase finale della produzione.

Succo riscaldato fino a 90°C. Quindi viene lavorato con la calce. Di conseguenza, le proteine e le altre sostanze contenute nel succo precipitano. Questa operazione viene eseguita su attrezzature speciali entro 8-10 minuti.

Ora devi rimuovere il lime. Questo processo è chiamato saturazione. La sua essenza è la seguente: il succo è saturo di anidride carbonica, che entra in una reazione chimica con la calce, formando carbonato di calcio, che precipita assorbendo vari inquinanti. La trasparenza del succo aumenta, diventa più chiaro.

Il succo viene filtrato, riscaldato a 100 °C e risaturato. In questa fase viene effettuata una purificazione più profonda dalle impurità, dopodiché il succo viene nuovamente inviato alla filtrazione.

Il succo deve essere scolorito e diluito (non così viscoso). A tale scopo, l'anidride solforosa viene attraversata. Nel succo si forma acido solforoso, un agente riducente molto forte. La reazione con l'acqua produce una certa quantità di acido solforico, liberando idrogeno, che a sua volta ravviva il succo.

Dopo una saturazione grossolana e pura, l'output è del 91-93% del volume originale di alta qualità,succo sbiancato. La percentuale di saccarosio nel volume di succo risultante è 13-14%.

Evaporazione dell'umidità

Prodotto in due fasi utilizzando attrezzature speciali. Per la produzione di zucchero nella prima fase, è importante ottenere uno sciroppo denso con un contenuto di solidi del 65-70%. Lo sciroppo risultante subisce un'ulteriore purificazione e viene nuovamente sottoposto alla procedura di evaporazione, questa volta in appositi dispositivi sottovuoto. È necessario ottenere una sostanza densa viscosa con un contenuto di saccarosio del 92-93%.

Se continui a far evaporare l'acqua, la soluzione diventa supersatura, compaiono centri di cristallizzazione e crescono cristalli di zucchero. La massa risultante si chiama massecuite.

Il punto di ebollizione della massa risultante è 120 °C in condizioni normali. Ma un'ulteriore bollitura viene eseguita sottovuoto (per evitare la caramellizzazione). In condizioni prossime al vuoto, il punto di ebollizione è molto più basso - 80 °C. Questa massa nella fase di evaporazione in un apparecchio sotto vuoto è "legata" con zucchero a velo. Cosa stimola la crescita dei cristalli.

Separazione dello zucchero dalla melassa

La massa di zucchero va alle centrifughe. Lì i cristalli vengono separati dalla melassa. Il liquido che fuoriesce dopo aver separato i cristalli di zucchero è melassa verde.

I cristalli di zucchero indugiano sulle maglie del tamburo della centrifuga, che vengono trattati con acqua calda e cotti a vapore per sbiancare. In questo caso si forma la cosiddetta melassa bianca. Questa è una soluzione di zucchero e resti di melassa verde in acqua. La melassa bianca subisce una seconda lavorazione inmacchine sottovuoto (per ridurre al minimo le perdite, migliorare l'efficienza produttiva).

La melassa verde va a un altro apparecchio per l'ebollizione. Si ottiene così la cosiddetta seconda massecuite, dalla quale si ricava già lo zucchero giallo. Si scioglie nel succo dopo la prima pulizia.

Zucchero essiccante

Il ciclo di produzione dello zucchero non è ancora completo. Il contenuto della centrifuga viene rimosso e mandato ad asciugare. Dopo la centrifuga, il contenuto di umidità dello zucchero è di circa 0,5% e la temperatura è di 70°C. In un essiccatore a tamburo, il prodotto viene essiccato a un contenuto di umidità dello 0,1% (questo è in gran parte garantito dalla temperatura residua dopo le centrifughe).

Rifiuti

I principali prodotti di scarto della produzione di zucchero dalla barbabietola da zucchero sono polpa (i cosiddetti trucioli di radice), melassa, fango di filtropressa.

La polpa di barbabietola contiene fino al 90% in peso di materie prime. Serve come buon mangime per il bestiame. Non è redditizio trasportare la polpa su lunghe distanze (a causa dell'elevata umidità è molto pesante). Pertanto, viene acquistato e utilizzato da aziende agricole situate vicino agli impianti di produzione di zucchero. Per evitare danni alla polpa, viene trasformata in insilato.

In alcuni impianti di produzione di zucchero, i trucioli vengono pressati dalle barbabietole da zucchero (viene rimosso fino al 50% dell'umidità) e quindi essiccati in apposite camere. Come risultato di tale lavorazione, la massa della polpa, pronta per l'uso come previsto e trasportata su lunghe distanze, non supera il 10% della sua massa originaria.

Melassa –melassa di foraggio - ottenuta dopo la lavorazione della seconda massecuite. Il suo volume è del 3-5% in peso della materia prima. È il 50% di zucchero. La melassa per mangimi è un componente importante nella produzione di alcol etilico, così come nella produzione di mangimi per animali. Inoltre, viene utilizzato nella produzione di lievito, nella produzione di acido citrico e persino di medicinali.

Il volume del fango filtropressa raggiunge il 5-6% della massa delle materie prime non lavorate. Usato come fertilizzante per terreni agricoli.

Produzione di zucchero raffinato

La produzione di zucchero raffinato si trova solitamente negli zuccherifici stessi. Come parte di tali impianti, ci sono officine speciali. Ma anche le organizzazioni di terze parti che acquistano zucchero semolato dalle fabbriche possono produrre zucchero raffinato. Secondo il metodo per ottenere lo zucchero raffinato, può essere colato e pressato.

La sequenza delle operazioni tecnologiche nella produzione di zucchero raffinato è la seguente.

Lo zucchero si scioglie in acqua. Lo sciroppo denso viene lavorato per rimuovere varie sostanze coloranti. Dopo la purificazione, lo sciroppo viene fatto bollire in una camera sottovuoto e si ottiene la prima massecuite raffinata. Per eliminare il giallo, nella camera sottovuoto viene aggiunto il blu oltremare (0,0008% in peso dello sciroppo, non di più). Il processo di ebollizione è simile al processo di ebollizione quando si ottiene lo zucchero.

La raffinata massacuite deve essere distanziata. Si forma una massa densa (impasto liquido con un contenuto di umidità del 3%, non di più), che viene pressata. Il risultato è uno zucchero raffinato che assume la forma di una pressa. Per affinarsi nella formateste, la massecuite viene versata nelle apposite forme. Nella parte inferiore dello stampo è presente un foro speciale attraverso il quale defluisce la soluzione rimanente. Lo zucchero raffinato bagnato viene essiccato con aria calda fino a quando l'indice di umidità non diminuisce a un valore di 0,3-0,4%. Quindi non resta che attendere che le zollette di zucchero si raffreddino, tagliare (se necessario) e confezionare.