Productie van suiker uit suikerbieten: technologiebeschrijving

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

De productie van suiker is het voorrecht van grote fabrieken. De technologie is immers behoorlijk complex. Grondstoffen worden verwerkt op continue productielijnen. Suikerproductiefaciliteiten bevinden zich in de regel in de buurt van suikerbietenteeltlocaties.

Productbeschrijving

Suiker is in wezen een pure koolhydraat (sucrose) die zoet en aangenaam smaakt. Het wordt goed opgenomen en zorgt voor de normale werking van het lichaam (gezichts- en gehoorscherpte, een belangrijke voedingsstof voor hersencellen, neemt deel aan de vorming van vetten). Misbruik van het product leidt tot de ontwikkeling van ziekten (cariës, overgewicht, enz.).

Grondstoffen voor productie

Traditioneel in ons land wordt dit product gemaakt van suikerbieten. De productie van suiker vereist een grote voorraad grondstoffen.

Beetroot is een vertegenwoordiger van de Haze-familie. Groeit twee jaar, cultuur is bestand tegen droogte. Tijdens het eerste jaar groeit een wortel, en vervolgens tijdens het tweede jaar ontwikkelt het zichstengel, bloemen en zaden verschijnen. De massa van het wortelgewas is 200-500 g. De massafractie van hard weefsel is 75%. De rest is suiker en andere organische verbindingen.

Bietenoogst duurt 50 dagen. Tegelijkertijd draaien fabrieken gemiddeld 150 dagen per jaar. Om de suikerindustrie van grondstoffen te voorzien, worden bieten opgeslagen in zogenaamde kagat (grote hopen).

Bewaartechnologie voor suikerbieten

Bieten worden in lagen in stapels op eerder voorbereide gebieden gelegd. Als de opslagtechnologie wordt geschonden, zullen de bieten ontkiemen en rotten. Wortels zijn immers levende organismen. Een kenmerk van kieming is de index van de verhouding van spruiten tot de massa van de hele vrucht. Onder omstandigheden van hoge temperatuur en hoge luchtvochtigheid beginnen de bieten al op de vijfde dag van opslag te ontkiemen. Tegelijkertijd ontkiemen de bieten, die zich in het bovenste deel van de stapel bevinden, het meest intensief. Dit is een uiterst negatief fenomeen, dat leidt tot een afname van de efficiëntie van de suikerproductie. Om verliezen door kieming tot een minimum te beperken, worden de toppen van de vruchten afgesneden tijdens het oogsten en wordt het gewas zelf in de stapels behandeld met een speciale oplossing.

Het is belangrijk om de vruchten zorgvuldig in stapels te bewaren, in een poging ze niet te beschadigen. Beschadigde delen van de foetus zijn immers een zwak punt dat in de eerste plaats wordt aangetast, en daarna gezonde weefsels.

De ontwikkeling van bacteriën wordt aanzienlijk beïnvloed door temperatuur en vochtigheid. Als u de aanbevolen luchtsamenstelling en temperatuur aanhoudt1-2 °C, dan vertragen de processen van verval (soms ontwikkelen ze zich niet).

De bieten die worden opgeslagen zijn extreem vervuild (bodem, gras). Vuil belemmert de luchtcirculatie in de stapel, veroorzaakt rottingsprocessen.

Daarom wordt aanbevolen om de bieten te wassen en gewassen op te slaan. In de afgelopen jaren zijn speciale apparaten op grote schaal gebruikt om onkruid, stro en vuil uit te blazen.

Bietenopbrengst

Een van de belangrijkste taken is het verhogen van de opbrengst van suikerbieten. Het hangt van veel factoren af. De suikerproductie hangt rechtstreeks af van het volume van de inzameling, evenals van de technologische kwaliteit van de grondstoffen.

Allereerst hangen de technologische kwaliteiten van gecultiveerde bieten af van de gebruikte zaden. Moderne technologieën maken het mogelijk om biologische en andere kenmerken te beheersen. Zaadkwaliteitscontrole kan de opbrengst per hectare ingezaaid areaal aanzienlijk verhogen.

De methode van het telen van bieten is ook belangrijk. Een significante opbrengststijging wordt waargenomen bij de zogenaamde ruggenteeltmethode (opbrengstgroei varieert van 15 tot 45%, afhankelijk van de klimatologische kenmerken van de regio). De essentie van de methode is als volgt. In de herfst gieten speciale machines richels, waardoor de aarde actief vocht absorbeert en ophoopt. Daarom rijpt de aarde in het voorjaar snel genoeg, waardoor gunstige omstandigheden ontstaan voor het zaaien, groeien en ontwikkelen van fruit. Bovendien zijn bieten veel gemakkelijker te oogsten: de bodemdichtheid van de ruggen is relatief laag.

Het is merkwaardig dat deze technologie werd voorgesteld door de Sovjetwetenschapper Glukhovsky in de verre jaren '20 van de vorige eeuw. En relatief recent werd de methode geïntroduceerd in geavanceerde landen.

Ondanks de grote effectiviteit heeft deze technologie geen brede toepassing gevonden. De reden hiervoor is het ontbreken en de hoge kosten van speciale apparatuur. De productie van suiker uit bieten heeft dus perspectief op ontwikkeling en het bereiken van een nieuw technologisch niveau.

Bieten moeten vóór de vorst worden geoogst. Leveringen aan bedrijven van uitgegraven bieten kunnen worden uitgevoerd volgens het stroomprincipe of via de stroom-overslagmethode. Om het verlies van sucrose tijdens langdurige opslag op overslagbases te verminderen, worden de vruchten afgedekt met stro.

Productieproces

Een gemiddelde suikerfabriek in Rusland kan enkele duizenden tonnen grondstoffen (suikerbieten) verwerken. Indrukwekkend, niet?

Productie is gebaseerd op complexe chemische processen en reacties. De essentie is het volgende. Om suikerkristallen te verkrijgen, is het noodzakelijk om sucrose te isoleren (extraheren) uit grondstoffen. Vervolgens wordt suiker gescheiden van overbodige stoffen en ontstaat er een kant-en-klaar product (witte kristallen).

De technologie voor suikerproductie bestaat uit de volgende bewerkingen:

• reiniging van vuil (wassen);
• chips ontvangen (hakken, malen);
• sucrose-extractie;
• sapfiltratie;
• verdikking (verdamping van vocht);
• kokende massa(siroop);
• scheiding van melasse uit suiker;
• suiker drogen.

Het wassen van suikerbieten

Als grondstoffen bij de suikerfabriek aankomen, komen ze in een soort bunker terecht. Het kan zowel ondergronds als buiten worden geplaatst. Met een krachtige gerichte waterstraal wordt de suikerbiet uit de trechter gespoeld. Wortelgewassen vallen op de transportband, tijdens de beweging waarvan de grondstoffen vooraf worden gereinigd van allerlei soorten vuil (stro, gras, enz.).

Knolgewassen pletten

Het maken van suiker uit bieten is onmogelijk zonder ze te malen. Zogenaamde bietensnijders komen in het spel. De output is dunne reepjes suikerbieten. In de suikerproductietechnologie is de manier waarop de stukjes worden gesneden erg belangrijk: hoe groter het oppervlak, hoe efficiënter de sucrose wordt gescheiden.

Sacharose-extractie

De bietenchips worden via de transportband met vijzel in de diffusie-inrichting gevoerd. Met warm water wordt de suiker van de chips gescheiden. De chips worden door de vijzel gevoerd en er stroomt warm water naar toe, dat de suiker onttrekt. Naast suiker zelf, voert water ook andere oplosbare stoffen mee. Het proces is behoorlijk effectief: aan de uitgang bevat de pulp (de zogenaamde bietenchips) slechts 0,2-0,24% suiker in massafractie. Water, verzadigd met suikers en andere organische stoffen, wordt troebel en schuimt sterk. Deze vloeistof wordt ook wel diffusiesap genoemd. De meest complete verwerking is alleen mogelijk wanneer de grondstof wordt verwarmd tot 60 graden. Bij deze temperatuur stollen de eiwitten en onderscheiden ze zich niet van de bieten. De suikerproductie stopt daar niet.

Diffusie-sapzuivering

Van de vloeistof is het noodzakelijk om de kleinste zwevende deeltjes van bieten en opgeloste organische stoffen te verwijderen. Technologisch kan tot 40% van de bijproducten worden verwijderd. Wat overblijft, hoopt zich op in de melasse en wordt pas verwijderd in de laatste fase van de productie.

Sap verwarmd tot 90°C. Vervolgens wordt het verwerkt met kalk. Hierdoor slaan eiwitten en andere stoffen die in het sap zitten neer. Deze bewerking wordt binnen 8-10 minuten op speciale apparatuur uitgevoerd.

Nu moet je de kalk verwijderen. Dit proces wordt verzadiging genoemd. De essentie is als volgt: het sap is verzadigd met koolstofdioxide, dat een chemische reactie aangaat met kalk, waarbij calciumcarbonaat wordt gevormd, dat neerslaat en verschillende verontreinigende stoffen absorbeert. De transparantie van het sap neemt toe, het wordt lichter.

Het sap wordt gefilterd, verwarmd tot 100 °C en opnieuw verzadigd. In dit stadium wordt een diepere zuivering van onzuiverheden uitgevoerd, waarna het sap opnieuw voor filtratie wordt gestuurd.

Sap moet verkleurd en verdund zijn (niet zo stroperig). Voor dit doel wordt er zwaveldioxide doorheen geleid. In het sap wordt zwaveligzuur gevormd - een zeer sterk reductiemiddel. Reactie met water produceert een bepaalde hoeveelheid zwavelzuur, waarbij waterstof vrijkomt, wat op zijn beurt het sap helderder maakt.

Na grove en pure verzadiging is de uitvoer 91-93% van het oorspronkelijke volume van hoogwaardige,gebleekt sap. Het percentage sucrose in het resulterende volume sap is 13-14%.

Verdamping van vocht

Geproduceerd in twee fasen met behulp van speciale apparatuur. Voor de productie van suiker in de eerste fase is het belangrijk om een dikke siroop te verkrijgen met een vastestofgeh alte van 65-70%. De resulterende siroop ondergaat een extra zuivering en wordt opnieuw onderworpen aan de verdampingsprocedure, dit keer in speciale vacuümapparaten. Het is noodzakelijk om een stroperige dikke substantie te verkrijgen met een sucrosegeh alte van 92-93%.

Als je water blijft verdampen, raakt de oplossing oververzadigd, verschijnen kristallisatiecentra en groeien suikerkristallen. De resulterende massa wordt massecuite genoemd.

Het kookpunt van de resulterende massa is onder normale omstandigheden 120 °C. Maar verder koken gebeurt in vacuüm (om karamelisatie te voorkomen). In omstandigheden die dicht bij vacuüm liggen, is het kookpunt veel lager - 80 °C. Deze massa in het stadium van verdamping in een vacuümapparaat wordt "gelegeerd" met poedersuiker. Wat stimuleert de groei van kristallen.

Scheiding van suiker en melasse

Suikermassa gaat naar centrifuges. Daar worden de kristallen van de melasse gescheiden. De vloeistof die eruit komt na het scheiden van de suikerkristallen is groene melasse.

Suikerkristallen blijven hangen op het gaas van de centrifugetrommel, die worden behandeld met heet water en gestoomd om wit te worden. In dit geval wordt de zogenaamde witte melasse gevormd. Dit is een oplossing van suiker en de restanten van groene melasse in water. Witte melasse ondergaat secundaire verwerking invacuümmachines (om verliezen te minimaliseren, de productie-efficiëntie te verbeteren).

Groene melasse gaat naar een ander apparaat om te koken. Als resultaat wordt de zogenaamde tweede massecuite verkregen, waaruit al gele suiker wordt verkregen. Het lost op in sap na de eerste reiniging.

Drogende suiker

De suikerproductiecyclus is nog niet voltooid. De inhoud van de centrifuge wordt verwijderd en gestuurd om te drogen. Na de centrifuge is het vochtgeh alte van de suiker ongeveer 0,5% en is de temperatuur 70°C. In een trommeldroger wordt het product gedroogd tot een vochtgeh alte van 0,1% (dit wordt grotendeels verzekerd door de resttemperatuur na de centrifuges).

Afval

De belangrijkste afvalproducten van de suikerproductie uit suikerbieten zijn pulp (de zogenaamde wortelkrullen), melasse, filterpersmodder.

Bietenpulp is tot 90 gewichtsprocent aan grondstoffen. Dient als goed voer voor vee. Het is onrendabel om pulp over lange afstanden te transporteren (door hoge luchtvochtigheid is het erg zwaar). Daarom wordt het gekocht en gebruikt door boerderijen in de buurt van suikerproductiefaciliteiten. Om beschadiging van het vruchtvlees te voorkomen, wordt het verwerkt tot kuilvoer.

In sommige suikerfabrieken wordt schaafsel geperst uit suikerbieten (tot 50% van het vocht wordt verwijderd) en vervolgens gedroogd in speciale kamers. Als gevolg van een dergelijke verwerking is de massa pulp, klaar voor gebruik zoals bedoeld en vervoerd over lange afstanden, niet meer dan 10% van zijn oorspronkelijke massa.

Melassa –voedermelasse - verkregen na verwerking van de tweede massecuite. Het volume is 3-5 gew.% van de grondstof. Het is 50% suiker. Voermelasse is een belangrijk onderdeel bij de productie van ethylalcohol, evenals bij de productie van diervoeder. Bovendien wordt het gebruikt bij de productie van gist, bij de vervaardiging van citroenzuur en zelfs bij medicijnen.

Het volume van filterpersmodder bereikt 5-6% van de massa onverwerkte grondstoffen. Gebruikt als meststof voor landbouwgronden.

Productie van geraffineerde suiker

De productie van geraffineerde suiker vindt meestal plaats in de suikerfabrieken zelf. Als onderdeel van dergelijke planten zijn er speciale workshops. Maar externe organisaties die kristalsuiker van fabrieken kopen, kunnen ook geraffineerde suiker produceren. Volgens de methode om geraffineerde suiker te verkrijgen, kan het worden gegoten en geperst.

De volgorde van technologische bewerkingen bij de productie van geraffineerde suiker is als volgt.

Suiker wordt opgelost in water. De dikke siroop wordt verwerkt om verschillende kleurstoffen te verwijderen. Na zuivering wordt de siroop in een vacuümkamer gekookt en wordt de eerste geraffineerde massecuite verkregen. Om geelheid te elimineren, wordt ultramarijn toegevoegd aan de vacuümkamer (0,0008 gew.% van de siroop, niet meer). Het kookproces is vergelijkbaar met het kookproces bij het verkrijgen van suiker.

Verfijnde massecuite moet op afstand worden geplaatst. Er wordt een dikke massa gevormd (slurry met een vochtgeh alte van 3%, niet meer), die wordt geperst. Het resultaat is een geraffineerde suiker in de vorm van een pers. Om verfijnd te worden in de vormhoofden, massecuite wordt in de juiste vormen gegoten. Aan de onderkant van de mal bevindt zich een speciaal gat waardoor de resterende oplossing naar buiten stroomt. Natte geraffineerde suiker wordt met hete lucht gedroogd totdat de vochtindex da alt tot een waarde van 0,3-0,4%. Dan blijft het alleen maar wachten tot de suikerklontjes zijn afgekoeld, gesneden (indien nodig) en verpakken.