Շաքարի արտադրություն շաքարի ճակնդեղից. տեխնոլոգիայի նկարագրություն

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Շաքարի արտադրությունը խոշոր գործարանների արտոնությունն է։ Ի վերջո, տեխնոլոգիան բավականին բարդ է: Հումքը մշակվում է շարունակական հոսքագծերի վրա։ Որպես կանոն, շաքարի արտադրության օբյեկտները գտնվում են շաքարի ճակնդեղի մշակման վայրերի մոտ։

Ապրանքի նկարագրություն

Շաքարը, ըստ էության, մաքուր ածխաջրածին է (սախարոզա), որն ունի քաղցր և հաճելի համ: Այն լավ ներծծվում է և ապահովում է օրգանիզմի բնականոն գործունեությունը (տեսողության և լսողության սրությունը, ուղեղի բջիջների համար կարևոր սնուցիչ, մասնակցում է ճարպերի ձևավորմանը): Արտադրանքի չարաշահումը հանգեցնում է հիվանդությունների (կարիես, ավելորդ քաշ և այլն) զարգացմանը։

Հումք արտադրության համար

Մեր երկրում ավանդաբար այս մթերքը պատրաստվում է շաքարի ճակնդեղից: Շաքարի արտադրությունը պահանջում է հումքի մեծ պաշար։

Beetroot-ը մշուշ ընտանիքի ներկայացուցիչ է։ Աճում է երկու տարի, մշակույթը դիմացկուն է երաշտի։ Առաջին տարում արմատ է աճում, իսկ հետո՝ երկրորդ տարումհայտնվում են ցողունը, ծաղիկներն ու սերմերը։ Արմատային մշակաբույսի զանգվածը 200-500 գ է, կոշտ հյուսվածքի զանգվածային բաժինը 75% է։ Մնացածը շաքար է և այլ օրգանական միացություններ։

Բազուկի բերքահավաքը տևում է 50 օր։ Միևնույն ժամանակ, գործարանները աշխատում են տարեկան միջինը 150 օր: Շաքարի արդյունաբերության համար հումք ապահովելու համար ճակնդեղը պահվում է այսպես կոչված կագաթում (մեծ կույտեր):

Շաքարի ճակնդեղի պահպանման տեխնոլոգիա

Ճակնդեղները շարվում են շերտերով, կույտերով, նախապես պատրաստված հատվածների վրա։ Պահպանման տեխնոլոգիան խախտելու դեպքում ճակնդեղը կծլի ու կփչանա։ Ի վերջո, արմատները կենդանի օրգանիզմներ են: Բողբոջման հատկանիշը բողբոջների և ամբողջ պտղի զանգվածի հարաբերակցության ցուցանիշն է։ Բարձր ջերմաստիճանի և բարձր խոնավության պայմաններում ճակնդեղը սկսում է բողբոջել արդեն պահպանման հինգերորդ օրը։ Միաժամանակ ամենաինտենսիվ բողբոջում են ճակնդեղները, որոնք գտնվում են կույտի վերին մասում։ Սա չափազանց բացասական երեւույթ է, որը հանգեցնում է շաքարի արտադրության արդյունավետության նվազմանը։ Բողբոջումից կորուստները նվազագույնի հասցնելու համար բերքահավաքի ժամանակ կտրում են պտուղների վերին մասը, իսկ կույտերում գտնվող բերքը մշակվում է հատուկ լուծույթով։

Կարևոր է խնամքով պահել պտուղները կույտերում՝ փորձելով չվնասել դրանք։ Չէ՞ որ պտղի վնասված հատվածները առաջին հերթին տուժում են, իսկ հետո՝ առողջ հյուսվածքները։

Բակտերիաների զարգացման վրա էապես ազդում են ջերմաստիճանի և խոնավության մակարդակները: Եթե պահպանում եք առաջարկվող օդի կազմը և ջերմաստիճանը1-2 °C, ապա քայքայման գործընթացները դանդաղում են (երբեմն չեն զարգանում):

Պահպանվող ճակնդեղը չափազանց աղտոտված է (հող, խոտ): Կեղտը խաթարում է օդի շրջանառությունը կույտում, հրահրում փտելու գործընթացներ։

Ուստի խորհուրդ է տրվում ճակնդեղը լվանալ և պահել լվացված։ Վերջին տարիներին հատուկ սարքերը լայնորեն օգտագործվում են մոլախոտերը, ծղոտն ու կեղտը փչելու համար։

ճակնդեղի բերքատվություն

Ամենակարևոր խնդիրներից մեկը շաքարի ճակնդեղի բերքատվության բարձրացումն է։ Դա կախված է բազմաթիվ գործոններից։ Շաքարի արտադրությունն ուղղակիորեն կախված է հավաքման ծավալից, ինչպես նաև հումքի տեխնոլոգիական որակից։

Առաջին հերթին մշակվող ճակնդեղի տեխնոլոգիական որակները կախված են օգտագործվող սերմերից։ Ժամանակակից տեխնոլոգիաները թույլ են տալիս վերահսկել կենսաբանական և այլ բնութագրերը։ Սերմերի որակի վերահսկումը կարող է զգալիորեն բարձրացնել ցանքատարածության մեկ հեկտարի բերքատվությունը։

Կարևոր է նաև ճակնդեղի աճեցման եղանակը։ Բերքատվության զգալի աճ է նկատվում, այսպես կոչված, լեռնաշղթայի մշակման մեթոդով (բերքատվության աճը տատանվում է 15-45%՝ կախված տարածաշրջանի կլիմայական առանձնահատկություններից)։ Մեթոդի էությունը հետեւյալն է. Աշնանը հատուկ մեքենաները սրածայր են լցնում, որոնց շնորհիվ երկիրն ակտիվորեն կլանում և կուտակում է խոնավությունը։ Ուստի գարնանը երկիրը բավական արագ է հասունանում՝ բարենպաստ պայմաններ ստեղծելով պտուղների ցանքի, աճի և զարգացման համար։ Բացի այդ, ճակնդեղը շատ ավելի հեշտ է հավաքվում. լեռնաշղթաների հողի խտությունը համեմատաբար ցածր է:

Հետաքրքիր է, որ այս տեխնոլոգիան առաջարկվել է խորհրդային գիտնական Գլուխովսկու կողմից անցյալ դարի հեռավոր 20-ական թվականներին։ Իսկ համեմատաբար վերջերս մեթոդը ներդրվել է առաջադեմ երկրներում։

Չնայած մեծ արդյունավետությանը, այս տեխնոլոգիան լայն կիրառություն չի գտել։ Սրա պատճառը հատուկ սարքավորումների բացակայությունն ու թանկ լինելն է։ Ուստի ճակնդեղից շաքարի արտադրությունը զարգացման և նոր տեխնոլոգիական մակարդակի հասնելու հեռանկարներ ունի։

Ճակնդեղը պետք է հավաքել մինչև ցրտահարությունը։ Փորված ճակնդեղի ձեռնարկություններ մատակարարումները կարող են իրականացվել հոսքի սկզբունքով կամ հոսք-փոխադրման եղանակով: Փոխադրման բազաներում երկարատև պահպանման ժամանակ սախարոզայի կորուստը նվազեցնելու համար պտուղները ծածկում են ծղոտով։

Արտադրական գործընթաց

Ռուսաստանի միջին շաքարի գործարանը կարող է վերամշակել մի քանի հազար տոննա հումք (շաքարի ճակնդեղ): Տպավորիչ է, այնպես չէ՞:

Արտադրությունը հիմնված է բարդ քիմիական գործընթացների և ռեակցիաների վրա: Էությունը հետեւյալն է. Շաքարի բյուրեղներ ստանալու համար անհրաժեշտ է հումքից մեկուսացնել (արդյունահանել) սախարոզա։ Այնուհետև շաքարն առանձնացնում են ավելորդ նյութերից և ստացվում է պատրաստի արտադրանք (սպիտակ բյուրեղներ):

Շաքարի արտադրության տեխնոլոգիան բաղկացած է հետևյալ գործողություններից՝

• մաքրում կեղտից (լվացում);
• ստացում չիպսեր (կտրատել, մանրացնել);
• սախարոզայի արդյունահանում;
• հյութի ֆիլտրում;
• խտացում (խոնավության գոլորշիացում);
• եռման զանգված(օշարակ);
• մելասի առանձնացում շաքարից;
• չորացնող շաքար։

Շաքարի ճակնդեղի լվացում

Երբ հումքը հասնում է շաքարի գործարան, դրանք հայտնվում են մի տեսակ բունկերում: Այն կարող է տեղակայվել ինչպես ստորգետնյա, այնպես էլ դրսում։ Ջրի հզոր ուղղորդված շիթով շաքարի ճակնդեղը լվանում են վազից: Արմատային մշակաբույսերը թափվում են փոխակրիչի վրա, որի շարժման ժամանակ հումքը նախապես մաքրվում է ամեն տեսակ աղբից (ծղոտ, խոտ և այլն):

Արմատային մշակաբույսերի ջախջախում

Ճակնդեղից շաքար արտադրելն անհնար է առանց այն աղալու։ Գործում են այսպես կոչված ճակնդեղի կտրիչները: Արդյունքը շաքարի ճակնդեղի բարակ շերտերն են: Շաքարի արտադրության տեխնոլոգիայում կտորների կտրման ձևը շատ կարևոր է. որքան մեծ է մակերեսը, այնքան ավելի արդյունավետ է բաժանվում սախարոզը։

սախարոզայի արդյունահանում

Ճակնդեղի չիպսերը փոխակրիչի միջոցով սնվում են դիֆուզիոն ապարատի մեջ՝ պտուտակով: Շաքարավազը չիպսերից առանձնացվում է տաք ջրով։ Չիպսերը սնվում են փխրեցուցիչով, և տաք ջուր է հոսում դեպի այն, որը արդյունահանում է շաքարը: Բացի ինքնին շաքարից, ջուրը իր հետ կրում է նաև այլ լուծվող նյութեր։ Գործընթացը բավականին արդյունավետ է. ելքի վրա միջուկը (այսպես կոչված ճակնդեղի չիպսերը) զանգվածային մասով պարունակում է ընդամենը 0,2-0,24% շաքար: Շաքարներով և այլ օրգանական նյութերով հագեցած ջուրը պղտորվում է և ուժեղ փրփրում։ Այս հեղուկը կոչվում է նաև դիֆուզիոն հյութ։ Առավել ամբողջական վերամշակումը հնարավոր է միայն այն դեպքում, երբ հումքը տաքացվում է մինչև 60 աստիճան: Այս ջերմաստիճանում սպիտակուցները մակարդվում են և չեն առանձնանում ճակնդեղից։Շաքարի արտադրությունն այսքանով չի ավարտվում։

Հյութի ցրող մաքրում

Հեղուկից անհրաժեշտ է հեռացնել ճակնդեղի ամենափոքր կասեցված մասնիկները և լուծված օրգանական նյութերը։ Տեխնոլոգիապես կարող են հեռացվել ենթամթերքների մինչև 40%-ը: Այն, ինչ մնացել է, կուտակվում է մելասում և հեռացվում միայն արտադրության վերջին փուլում։

Հյութ տաքացվում է մինչև 90°C։ Այնուհետեւ այն մշակում են կրաքարով։ Արդյունքում, սպիտակուցները և այլ նյութեր, որոնք գտնվում են հյութի մեջ, նստում են: Այս գործողությունը կատարվում է հատուկ սարքավորումների վրա 8-10 րոպեի ընթացքում։

Հիմա դուք պետք է հեռացնեք կրաքարը: Այս գործընթացը կոչվում է հագեցվածություն: Դրա էությունը հետևյալն է. հյութը հագեցած է ածխաթթու գազով, որը քիմիական ռեակցիայի մեջ է մտնում կրաքարի հետ՝ առաջացնելով կալցիումի կարբոնատ, որը նստում է՝ կլանելով տարբեր աղտոտիչներ։ Հյութի թափանցիկությունը մեծանում է, այն դառնում է ավելի թեթև։

Հյութը ֆիլտրում են, տաքացնում մինչև 100 °C և նորից հագեցնում։ Այս փուլում կատարվում է կեղտից ավելի խորը մաքրում, որից հետո հյութը կրկին ուղարկվում է զտման։

Հյութը պետք է գունաթափվի և նոսրացվի (ոչ այնքան մածուցիկ): Այդ նպատակով նրա միջով անցնում են ծծմբի երկօքսիդ։ Հյութի մեջ ձևավորվում է ծծմբաթթու՝ շատ ուժեղ վերականգնող նյութ: Ջրի հետ ռեակցիայից առաջանում է որոշակի քանակությամբ ծծմբաթթու՝ արտազատելով ջրածին, որն իր հերթին պայծառացնում է հյութը։

Կոպիտ և մաքուր հագեցվածությունից հետո ելքը կազմում է բարձրորակ սկզբնական ծավալի 91-93%-ը,սպիտակեցված հյութ. Սախարոզայի տոկոսը ստացված հյութի ծավալում կազմում է 13-14%..

Խոնավության գոլորշիացում

Արտադրվում է երկու փուլով՝ հատուկ սարքավորումների միջոցով։ Առաջին փուլում շաքարավազի արտադրության համար կարևոր է ստանալ թանձր օշարակ՝ 65-70% պինդ պարունակությամբ: Ստացված օշարակը ենթարկվում է լրացուցիչ զտման և կրկին ենթարկվում է գոլորշիացման ընթացակարգին, այս անգամ հատուկ վակուումային սարքերում։ Անհրաժեշտ է ձեռք բերել մածուցիկ հաստ նյութ՝ 92-93% սախարոզա պարունակությամբ։։

Եթե շարունակում եք գոլորշիացնել ջուրը, լուծույթը դառնում է գերհագեցած, բյուրեղացման կենտրոններ են առաջանում և շաքարի բյուրեղներ են աճում: Ստացված զանգվածը կոչվում է մասեկյուիտ։

Ստացված զանգվածի եռման ջերմաստիճանը նորմալ պայմաններում 120 °C է։ Բայց հետագա եռացումը կատարվում է վակուումում (կարամելացումը կանխելու համար)։ Վակուումին մոտ պայմաններում եռման ջերմաստիճանը շատ ավելի ցածր է՝ 80 °C։ Այս զանգվածը գոլորշիացման փուլում վակուումային ապարատում «համաձուլվում» է շաքարի փոշիով։ Ինչն է խթանում բյուրեղների աճը։

Շաքարի առանձնացում մելասից

Շաքարի զանգվածը գնում է ցենտրիֆուգներ։ Այնտեղ բյուրեղները առանձնացված են մելասից։ Շաքարի բյուրեղները բաժանելուց հետո դուրս եկող հեղուկը կանաչ մելաս է։

Շաքարի բյուրեղները մնում են ցենտրիֆուգային թմբուկի ցանցի վրա, որոնք մշակվում են տաք ջրով և շոգեխաշում են սպիտակեցնելու համար: Այս դեպքում ձևավորվում է այսպես կոչված սպիտակ մելաս։ Սա շաքարի և կանաչ մելասի մնացորդների լուծույթ է ջրի մեջ։ Սպիտակ մելասը ենթարկվում է երկրորդային մշակմանվակուումային մեքենաներ (կորուստները նվազագույնի հասցնելու, արտադրության արդյունավետությունը բարելավելու համար):

Կանաչ մելասը գնում է այլ ապարատի եռման։ Արդյունքում ստացվում է այսպես կոչված երկրորդ մասեկվիտը, որից արդեն դեղին շաքարավազ է ստացվում։ Այն լուծվում է հյութի մեջ առաջին մաքրումից հետո։

Չորացնող շաքար

Շաքարի արտադրության ցիկլը դեռ ավարտված չէ։ Ցենտրիֆուգի պարունակությունը հանվում է և ուղարկվում չորացման: Ցենտրիֆուգից հետո շաքարի խոնավությունը կազմում է մոտավորապես 0,5%, իսկ ջերմաստիճանը՝ 70°C։ Թմբուկային չորանոցում արտադրանքը չորանում է մինչև 0,1% խոնավության պարունակություն (դա մեծապես ապահովվում է ցենտրիֆուգներից հետո մնացորդային ջերմաստիճանով):

Թափոն

Շաքարի ճակնդեղից շաքարի արտադրության հիմնական թափոններն են միջուկը (այսպես կոչված՝ արմատային բեկորները), մելասը, զտիչ-մամուլի ցեխը:

Ճակնդեղի միջուկը կազմում է մինչև 90% զանգվածային հումք։ Ծառայում է որպես լավ կեր անասունների համար։ Ցելյուլոզը երկար տարածություններով տեղափոխելը անշահավետ է (բարձր խոնավության պատճառով այն շատ ծանր է)։ Ուստի այն գնում և օգտագործում են շաքարավազի արտադրության օբյեկտների մոտ գտնվող գյուղացիական տնտեսությունները: Ցելյուլոնի վնասումը կանխելու համար այն վերամշակում են սիլոսի։

Շաքարի արտադրության որոշ ձեռնարկություններում բեկորները սեղմում են շաքարի ճակնդեղից (խոնավության մինչև 50%-ը հանվում է), այնուհետև չորացնում են հատուկ խցիկներում: Նման վերամշակման արդյունքում միջուկի զանգվածը, որը պատրաստ է օգտագործման և տեղափոխվում է երկար հեռավորությունների վրա, կազմում է իր սկզբնական զանգվածի 10%-ից ոչ ավելի։

Melassa –կերային մելաս - ստացվում է երկրորդ մասեկվիտի մշակումից հետո։ Դրա ծավալը կազմում է 3-5% կշռային հումքի. 50% շաքար է։ Կերի մելասը կարևոր բաղադրիչ է էթիլային սպիրտի, ինչպես նաև կենդանիների կերերի արտադրության մեջ։ Բացի այդ, այն օգտագործվում է խմորիչի արտադրության մեջ, կիտրոնաթթվի և նույնիսկ դեղամիջոցների արտադրության մեջ։

Զտիչ-մամուլի ցեխի ծավալը հասնում է չմշակված հումքի զանգվածի 5-6%-ին։ Օգտագործվում է որպես պարարտանյութ գյուղատնտեսական հողերի համար։

Ռաֆինացված շաքարի արտադրություն

Ռաֆինացված շաքարի արտադրությունը սովորաբար իրականացվում է հենց շաքարի գործարաններում: Որպես այդպիսի գործարանների մաս, կան հատուկ արտադրամասեր: Բայց երրորդ կողմի կազմակերպությունները, որոնք գործարաններից գնում են հատիկավոր շաքար, կարող են նաև արտադրել զտված շաքար: Ըստ զտված շաքարի ստացման եղանակի՝ այն կարելի է ձուլել և սեղմել։

Ռաֆինացված շաքարի արտադրության տեխնոլոգիական գործողությունների հաջորդականությունը հետևյալն է.

Շաքարավազը լուծվում է ջրի մեջ։ Հաստ օշարակը մշակվում է տարբեր գունանյութեր հեռացնելու համար։ Մաքրումից հետո օշարակը եփում են վակուումային խցիկում, և ստացվում է առաջին զտված մասեկյուիտը։ Դեղնությունը վերացնելու համար վակուումային խցիկին ավելացնում են ուլտրամարին (օշարակի 0,0008% կշռով, ոչ ավելին)։ Եռման գործընթացը նման է շաքարավազի եռացման գործընթացին։

Զտված մերսեկվիտը պետք է տարածել: Ձևավորվում է հաստ զանգված (3%, ոչ ավել խոնավությամբ լուծույթ), որը սեղմվում է։ Արդյունքը զտված շաքար է, որն ընդունում է մամլիչի տեսք: Ձևի մեջ կատարելագործվելու համարգլուխները, մասեկվիտը լցվում է համապատասխան ձևերի մեջ։ Կաղապարի ստորին մասում կա հատուկ անցք, որով մնացած լուծույթը դուրս է հոսում: Թաց զտված շաքարը չորացվում է տաք օդով, մինչև խոնավության ինդեքսը իջնի մինչև 0,3-0,4% արժեք: Այնուհետև մնում է միայն սպասել, մինչև շաքարի կտորները սառչեն, կտրատեն (անհրաժեշտության դեպքում) և փաթեթավորվեն։