• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Цукор – пісок

Цукор

Першими європейцями, які попробували тростинний цукор були воїни Олександра Македонського, які здійснили Індійський похід у 327 р. до н. е. Один із вчених описав: "В Індії рослина, подібна на тростину, виробляє солодку сіль". В Єгипті його називали індійською сіллю, в Китаї - кам'яним медом, на Сан Скрипті - "Саккара". З цією староіндійською назвою він потрапив до Європи.

Згідно повідомлень іспанських землепрохідців, індійці у долині ріки Санта Клара на території нинішньої Каліфорнії виготовляли якісь солодощі із соку дикорослого цукрового буряка. В Європі про наявність цукру у буряках було відомо вже у XVI ст., проте лише в 1747 році німецький хімік А. Маргграф одержав з нього кристалічну цукрозу.

Цукор є джерелом енергії, яка потрібна для життєдіяльності людини, цінним смаковим продуктом, консервантом. Він легко і швидко засвоюється клітинами організму, необхідний для нормального функціонування печінки, мозку, живлення м'язів, особливо серцевого. Споживання цукру повинно бути в розумних межах і становити 10-30 % загальної кількості калорій (при середній 15-20 %). Для людей, зайнятих важкою фізичною працею, спортом, добове споживання цукру може досягати 100-120 г.

Середній набір для розрахунку прожиткового мінімуму передбачає споживання цукру і кондитерських виробів в Росії 21 кг на рік, рекомендація ФАО - 15,8 кг на рік, а "Продуктовий план з низькою вартістю" (США) - 14,4 кг на рік.

Надмірне використання цукру за обмежений відрізок часу підвищує концентрацію в крові глюкози. Це сприяє підсиленню секреції підшлункової залози - інсуліну, який зумовлює прискорене витрачання і перетворення глюкози у глікоген та жир. Часте використання цукру і солодощів у значній кількості призводить до систематичного перезбудження інсулярного апарату підшлункової залози, може бути причиною його розладу, значно підвищує ризик розвитку діабету, а також карієсу зубів, гіпертонії, атеросклерозу.

Останніми роками середня збиральна площа цукрових буряків в Україні становить 650-670 тис. га, середня врожайність - 21-24 т/га, середнє щорічне виробництво цукру з буряку - 1,8 млн т, середнє щорічне споживання - 2,3 млн т, щорічна контрабанда - 250-360 тис. т.

Гострою проблемою у цукровій галузі є зменшення виробничих потужностей, скорочення кількості заводів з 191 до 116, а також низька врожайність і цукристість цукрових буряків, низька технічна оснащеність цукрових заводів. Цукрове виробництво є самим енергомістким серед підприємств харчової промисловості.

Середній показник виробництва цукру з 1 га за останні роки коливається в межах 2,2 т. Аналогічний показник у розвинутих країнах Європи становить 6-10 т. Це обумовлює необхідність застосовувати інтенсивні технології вирощування цукрового буряку, вносити добрива для підвищення родючості ґрунтів.

Середньорічні світові об'єми експорту складають 31,2 млн т або 22 % світового виробництва цукру. Бразилія експортує близько 13,6 млн т цукру або 43,6 % світових обсягів і 57,8 % об'єму власного виробництва. У Таїланді для експорту призначено 4,87 млн т або 15,6 % світового експорту і 70,6 % власного виробництва. Австралія експортує 3,88 млн т цукру або 77 % власного виробництва. Країни ЄС-15 - 3,07 млн т або 17,7 % валового виробництва цих держав, республіка Куба відповідно 2,1 млн т або 77,2 %,Колумбія 1,16 млн т або 45 %, Південна Африка - 0,928 млн т або 34,3 %.

Раніше в Україні працювало 5 рафінадних заводів і 6 рафінадних цехів при цукрових заводах. Зараз залишились Одеський і Черкаський рафінадні заводи і рафінадний цех Шепетівського цукрового комбінату. Цукро-рафінадну продукцію періодично випускають Одеській і Шепетівський заводи. Ряд комерційних фірм (АТА, "Кристал" та ін.) випускають пресований цукор у кубиках, але ця продукція не є рафінадною.

У структурі собівартості цукру заробітна плата в Україні складає 1 %, тоді як в Республіці Польща цей показник досягає 17 %.

Ефективна робота цукрового заводу повинна супроводжуватись зниженням:

- собівартості сировини, шляхом підвищення врожайності і цукристості буряка;

- вартості технічного переробітку цукрового буряка, перш за все, за рахунок зменшення затрат на паливо;

- собівартості цукру.

У 1986-1990 рр. зношеність основних фондів цукрових заводів була на рівні 51 %, на кінець 2004 року - в межах 70 %. У 1990 р. було замінено 800 одиниць основного устаткування, а в 2004 р. близько 100.

Тривалість сокодобування в цілому по цукровій галузі в середньому на 1 завод склала 54 доби, зокрема, до 20 діб працювало 5 заводів, від 20 до 30 діб - 11, від 30 до 45 діб - 23 заводи, понад 45 діб - понад 80 заводів. Вихід цукру в цілому по Україні у 2004 році склав 11,51 % порівняно з 11,86 % у попередньому році. Ступінь вилучення цукру із буряка досяг 74,18 у порівнянні з 72,37 у минулому році. Із буряка врожаю 2004 року було вироблено 1788,09 тис. т цукру-піску, 90 % якого - цукор ринкової кондиції.

У 2005 році валовий збір цукрових буряків склав 15,6 млн т з площі 626 тис. га за урожайності 25 т/га. Рентабельність вирощування цукрових буряків склала більше 10 %, а в господарствах, де врожайність понад 40 т/га, - понад 50 %. Із 192 цукрових заводів у 2005 році не працювало 76 підприємств. Сумарна добова потужність працюючих заводів у сезон 2005 року була 330,3 тис. т, а середня тривалість сокодобування - 54 доби. Із 14,7 млн т цукрових буряків було вироблено 1 млн 894 тис. т цукру. Середній вихід цукру із буряка склав 13,14 %, а ступінь вилучення цукру - 76,5 %.

Науково-технічне забезпечення здійснюється двома науково-дослідними інститутами (Інститут цукрового буряка УААН, УкрНДІЦП), двома проектними інститутами і рядом сервісних підприємств.

З метою підготовки вступу України у СОТ національна асоціація цукровиків України (Укрцукор) разом з УкрНДІЦП працюють над гармонізацією вітчизняних і міжнародних стандартів, переглядають інструкції з проведення технологічного процесу буряко-цукрового виробництва, хіміко-технологічному контролю і обліку цукрового виробництва. Також перед підприємствами цукрової галузі гостро стоїть питання розробки і впровадження на цукрових заводах систем стандартизації ISO-9001 і ХАССП де може бути збережений принцип згаданих систем, так званого Європейського "він лану до столу".

Споживання цукру в різних країнах формується під впливом ряду факторів: динаміки прибутків населення, змін цін на цукор та інші продукти, зміни структури споживання продовольчих товарів, ступеня використання цукристих речовин, національних або регіональних особливостей харчування тощо. Споживання цукру залежить також від сезону. Воно зростає влітку і восени, коли збільшується потреба в ньому для виготовлення фруктових консервів, соків, напоїв, морозива тощо.

У більшості розвинутих країн промислове споживання цукру становить більше половини всього обсягу його використання, а у Франції, ФРН, Японії - досягає 65-60 %. Цукрова промисловість в Україні є найбільшою серед харчових галузей, що переробляють сільськогосподарську сировину.

Понад третини світового виробництва цукру направляється на зовнішній ринок. Світова торгівля цукром здійснюється як на основі укладення спеціальних (преференційних) угод, так і на "вільному" світовому ринку, частка якого за останні роки становила 70-80 % обсягу торгівлі цукром.

Останнім часом ситуація на світовому ринку цукру характеризується зростанням цін. Станом на 2 люте 2006 р. на Лондонській біржі ціна білого^цукру склала 447,1 дол., цукру-сирцю з тростини, на Нью-Иоркській біржі - 422,2 дол. США за тону.

Причинами цього, за висновками міжнародних експертів, стало:

o зростання цін на енергоресурси;

o використання цукру-сирцю з тростини для виробництва альтернативного виду палива (етанолу);

o зростання попиту на товарних ринках і цукровому, у тому числі;

o цукрова реформа в ЄС, яка передбачає зниження виробництва цукру.

В Україні для забезпечення потреб внутрішнього ринку цукру достатньо. Із цукрових буряків урожаю 2005 р. вироблено 1,9 млн т цукру, що повністю задовольняє потребу внутрішнього ринку до початку нового сезону виробництва.

Основною сировиною для виробництва цукру є цукрова тростина та цукрові буряки. Цукрова тростина в 4 рази ефективніша за виходом сухої маси з 1 га, ніж інша тропічна культура, а цукровий буряк - у 2 рази, ніж інша рослина зони з помірним кліматом. 1 га цукрових буряків забезпечує потребу в калоріях 20 чол. на рік; 1 га картоплі - 10; 1 га пшениці - 6; 1 га жита - 5 чол. Висока цукристість буряків спостерігається у Австралії - 17-18 %, у країнах ЄС: максимальна у Франції - 16,6, мінімальна в Італії - 14,6 %. У цих країнах за базову беруть цукристість 16 %.

Бразилія є крупнішим у світі виробником цукрової тростини - 300 млн т/рік. З нього вона отримує 20 млн т цукру і 12,5 млн т етанолу. Посівні площі під цукровою тростиною складають 4,5 млн га або 1 % всіх посівних площ країни. Споживання палива на 100 км дороги з використанням етанолу на 2 л менше у порівнянні з бензином, його собівартість та третину нижча, ніж бензину. Бразилія експортує етанол в Китай, Японію і США.

Цукрова галузь окремих країн має своє особливості. Наприклад, у Колумбії основною сировиною для виробництва цукру є цукрова тростина, яку вирощують на площі 190 тис. га. Середня врожайність тростини складає 105-120 т/га, а вміст цукру в ній - 11,5 %. Загальне виробництво цукру (сирцю і очищеного) в країні в середньому досягає 2,5 млн т, з них 1,47 млн т (64 %) приходиться на очищений цукор. Цукор-сирець виробляють 11 заводів, а очищений 5 заводів. Внутрішнє споживання цукру складає близько 1,3 млн т на рік, з них 91 % приходиться на очищений і рафінований. Експорт цукру зріс з 400 тис. т у 1990 році до 1 млн т у 2000 році. При цьому до 50 % експортується цукру в очищеному вигляді, а решту у вигляді цукру-піску. Більше половини цукру направляється в Еквадор, Венесуелу і Перу.

Цукрова галузь Гватемали виробляє до 1,7 мли т цукру на рік. До 70 % цукру експортується, переважно в Канаду, Чилі, Корею, КНР, Росію, Йеру і Венесуелу. За вартістю експорту цукрова галузь поступається тільки кавовій. Під цукровою тростиною зайнято приблизно 180 тис. га земель, а виробляють цукор 17 заводів. У цукор для внутрішнього споживання, за рекомендаціями організації Central America and Panama Nutrition Institute, додають вітамін A.

Середня продуктивність одного заводу в світі 3,3 тис. т переробки буряків за добу, а найбільшим є цукровий завод Кеннантр (Франція) продуктивністю 25 тис. т переробки буряків за добу (з виведенням сиропу на зберігання). За кордоном розроблені проекти створення цукрових заводів на плаву.

Хімічний склад цукрових буряків залежить від грунтово-кліматичних умов, агротехніки, насіння та інших факторів. Вміст окремих речовин суттєво впливає на вихід і якість цукру. Основною складовою частиною цукрових буряків є цукроза (14- 18 %), а інші частини називають нецукрами.

Наявність інвертного цукру в буряках і продуктах його переробки погіршує якість цукру, оскільки сприяє утворенню барвників, ускладнює роботу випаровувальної станції, збільшує втрати цукрози. Недостиглі буряки містять більше інвертного цукру, ніж стиглі.

Серед пектинових речовин особливо небажаною є галактуронова кислота, яка в лужному середовищі утворює колоїдні драглеподібні осади, що погіршують фільтрацію соків.

Перехід сапоніну в соки сприяє інтенсивному піноутворенню і сповільнює фільтрування внаслідок утворення з кальцієм колоїдного осаду.

Ферменти проявляють активність в умовах низьких температур одержання соку і призводять до потемніння в результаті окислення пірокатехіну і тирозину ферментами з групи пероксид

Технологічна схема виробництва цукру-піску включає такі операції: очищення буряків від домішок, одержання бурякової стружки, дифузійного соку, очищення дифузійного соку (дефекація, сатурація, сульфітація, фільтрація), загущення соку, очищення і варіння сиропу, одержання утфелю, центрифугування і пробілювання, сушіння цукру-піску.

Буряки, що надходять на завод, містять легкі (солома, листя) і важкі (каміння, пісок, залізо) домішки, які потрібно вилучити, оскільки вони пошкоджують і затуплюють бурякорізальні ножі, знижують якість стружки і дифузійного соку, внаслідок чого збільшується втрата цукрози.

Очищення буряків від домішок включає миття буряків від прилиплої землі і глини. Воно починається у гідротранспортері і продовжується у різних типах бурякомойок. Очищення запобігає непередбаченим втратам цукру.

Одержання бурякової стружки. Для швидкого і більш повного виділення цукру з буряків методом дифузії треба здійснити оптимальне подрібнення буряків, перетворення їх у тонку стружку. Вона може бути жолобчастої або пластинчастої форми. Ширина стружки жолобчастої - від 3 до 5 мм, а товщина - 0,5- 1 мм. Занадто тонка стружка утрамбовується і тим самим гальмують рух соку, а більшої товщини - сповільнює дифундування цукрози. Якість стружки оцінюють за довжиною, яку має маса 100 г. Довжина 100 г доброї стружки - 15 см.

Дією на бурякову стружку електромагнітним полем досягається підвищення чистоти дифузійного соку більш ніж на 2 %, зниження вмісту солей кальцію на 0,025 %, а також скорочення тривалості екстрагування до 40 хв.

Для поліпшення чистоти дифузійного соку запропоновано цукрову стружку піддавати термохімічному обробітку за рахунок введення у пресову фракцію 0,04-0,08 % сульфату алюмінію.

Одним із перспективних напрямків вдосконалення технології очищення дифузійного соку - використання окислювачів як додаткових реагентів очистки з метою підвищення якості товарного цукру та зниження енергозатрат на процес фільтрування.

Високий вихід товарного цукру досягається шляхом максимального видалення нецукрів. Найбільш поширений на даний час спосіб обробки дифузійного соку вапном з наступним видаленням його надлишку вуглекислим газом. Він використовується понад 200 років, але можливості його забезпечуються не вище, ніж на 70 %. Так, за теоретично-можливим ефектом очищення дифузійних соків 40-45 % практично, залежно від якості буряка і використаної технологічної схеми, він не перевищує 30 % і коливається в межах 22-26 %. Теж саме спостерігається і в очищенні клеровок цукру-сирцю на буряко-цукрових заводах: за теоретично можливим ефектом очищення 60-70 % на практиці він складає в середньому 44-46 %. Це пояснюється неповним використанням можливостей вапняного молока як дисперсної системи, а також унікальними властивостями води і відсутності вільно радикальних реакцій під час очищення цукровмісних розчинів. Проте, цей спосіб не забезпечує достатнього ефекту очищення.

Запропоновано використовувати перекис водню, надоцтову кислоту і озон. Серед них озон - найбільш перспективний реагент, оскільки має високий окислювальний потенціал та низку інших переваг. Згідно запропонованої схеми дифузійний сік попередньо обробляють окислювачем, потім очищують за класичною схемою. Вступаючи в реакцію з молекулами барвних речовин, озон виявляє знебарвлюючу дію на продукти цукрового виробництва, інтенсифікує процеси розкладання присутніх у соку нецукрів, зменшує в'язкість досліджуваних продуктів. В умовах очищення дифузійного соку його застосування найбільш ефективне за температури 80°С.

З метою забезпечення поліпшення якості дифузійного соку шляхом підвищення його чистоти під час подрібнення буряка в стружку додають бактерицидну речовину Аноліт.

Розроблений новий спосіб вилучення цукру із буряків за рахунок розриву механічним шляхом максимальної кількості клітин з наступним вимиванням цукрози питною водою. У підготовці питної води коагулянтом служить сульфат алюмінію основного сульфату алюмінію, що дозволяє підвищити якісні показники соків, ефект їх очищення і сприяє підвищенню виходу цукру.

Спиртовий екстракт із пульпи цукрових буряків здатний зв'язувати вільні радикали та іони металів. Основними активними складовими екстракту є фенолові кислоти, у тому числі ферулова і п-кумарова.

Одержання дифузійного соку. Найбільш поширеним є дифузійний спосіб виділення цукрози з буряків (екстрагування), суть якого полягає в потоковій обробці бурякової стружки гарячою водою. У цьому випадку цукроза і розчинні нецукри переходять (дифундують) у воду, внаслідок чого вміст їх у стружці зменшується, а у воді підвищується. Такий рух розчинних речовин проходить під впливом градієнта концентрації і закінчується, коли концентрація їх у стружці і в розчині вирівняється. З підвищенням температури дифузія розчинних речовин із стружки прискорюється, тому процес відбувається за температури 70-75°С.

Дифузійний сік виділяють на основі теорії протитечійної дифузії П. М. Сіліна. Вона полягає в тому, що буряковий сік знаходиться у вакуолях клітин, що оточені шаром протоплазми (білка), який пропускає воду, але затримує розчинні в ній речовини. Таку перегородку називають напівпроникною. Тому як би довго не знаходилась бурякова стружка у воді, цукроза з неї не дифундує. Тільки після руйнування протоплазми нагріванням стружки до температури 70-78°С розчинні речовини крізь стінки клітин легко переходять у воду.

Якщо залити таку стружку водою, об'єм якої дорівнює об'єму клітинного соку, то ефект вилучення цукрози буде низьким: у воду перейде половина цукрози і стільки ж залишиться у стружці, тобто процес екстракції буде відбуватися, поки існує різниця концентрацій цукрози в стружці і воді. Такий спосіб екстракції називають настоюванням.

Інші результати будуть у протитечійному обезцукрюванні бурякової стружки, яку використовують у сучасних дифузійних апаратах Цей процес (наприклад, за цукристості буряка 17 %, вмісту цукрози у знецукреній стружці 0,3 % і в споживній воді 0,15 %) можна показати на схемі:

Такі розрахунки відносять до маси стружки, в якій міститься 100 кг клітинного соку з концентрацією цукрози С₂, тобто із соковим коефіцієнтом 93 %, 100 кг соку еквівалентні 108 кг стружки (100 : 0,93). Маса стружки з концентрацією цукрози в клітинному соку С₂ = 18,3 % (17 · 100 : 93) надходить у головну частину дифузійного апарату А і за допомогою перемішуючого пристрою пересувається до хвостової частини Б назустріч гарячій воді. В результаті екстракції концентрація цукрози в клітинному соку поступово зменшується від 18,3 до 0,3 %, а у воді збільшується від 0,15 до 14,0 %. Разом із цукрозою з клітинного соку екстрагується значна частина розчинних нецукрів. Одержаний розчин цукрози і нецукрів називають дифузійним соком.

На знецукрювання стружки впливають: природа дифундуючої речовини, якість стружки і споживчої води, тривалість процесу, температура і рН середовища, величина відкачування дифузійного соку, інтенсивність життєдіяльності мікроорганізмів, вміст сапоніну в буряках, характер руху соку крізь шар стружки, навантаження робочого об'єму дифузора стружкою, спосіб ошпарювання стружки та ін.

Процес виділення цукрози зі стружки буряків в основному здійснюється в безперервно діючих автоматизованих дифузійних установках великої потужності: вертикальних (колонних) з ошпарювачем (КДА) і похилих двошнекових типу ДДС і А1-ПДС.

Очищення дифузійного соку направлене на збільшення виходу товарного цукру і зменшення його втрат у мелясі. Найпростішим і найдешевшим способом очищення є обробка дифузійного соку вапном (дефекація) з наступним виділенням надлишку останнього вуглекислим газом (сатурація). В окремих роботах пропонується спочатку обробляти дифузійний сік озоном, а потім очищувати за класичною схемою. Озон вступає в реакцію з молекулами барвників, знебарвлює продукти цукрового виробництва, інтенсифікує процеси розкладу нецукрів, зменшує в'язкість дослідних продуктів.

Дефекацію здійснюють для більш повної коагуляції колоїдних речовин з метою не допустити їх пептизації (розчинення) із зростанням лужності. Процес дефекації дифузійного соку поділяють на дві стадії: спочатку додають 0,25-0,3 % СаО, повільно підвищуючи рН протягом кількох хвилин до 11,0-11,5 (попередня дефекація), потім - решту вапна (2-2,5 % СаО) до рН₂₀ 12,0- 12,5 - основна дефекація.

Під час попередньої дефекації відбувається коагуляція колоїдних речовин, реакції нейтралізації, осідання солей деяких кислот, утворення напівсахарату кальцію:

Попередня дефекація здійснюється нормально відсатурованим нефільтрованим соком першої сатурації, разом з яким у дифузійний сік вводяться позитивно заряджені частинки СаСОз. Останні є центрами коагуляції для негативно заряджених органічних нецукрів, тобто проходить агломерація СаС0₃ і колоїдних речовин. Потім під час сатурації на утворених конгломератах кристалізується СаС0₃ і органічні нецукри виявляються всередині кристалів карбонату кальцію, що сприяє поліпшенню фільтраційних властивостей осаду.

Під час основної дефекації потрібно розкласти аміди кислот, солей амонію, редукуючих і пектинових речовин, провести омилення жиру. З підвищенням лужності менше утворюється барвників за рахунок редукуючих цукрів і аміносполук.

В процесі очищення дифузійного соку руйнуються комплекси та асоціати нецукрів завдяки використанню теплової і хімічної енергії. Науковцями НУХТ розроблено спосіб одночасного оброблення дифузійного соку до попередньої дефекації парою з використанням певної кількості реагенту, що містить іони Са, наприклад, суспензію соку ІІ сатурації. Внаслідок цього відбувається їх взаємодія та процеси сенсибілізації, тобто підготовки частинок речовин колоїдної дисперсності до коагуляції. Це сприяє зниженню вмісту солей кальцію в очищеному соку, покращенню фільтраційної здатності сатураційних осадів.

Для буряко-цукрового виробництва важливим спрямуванням щодо вдосконалення технології є зниження або повне усунення використання вапна. У виробництві тростинного цукру нові технології направлені на підвищення якості цукру і можливість випуску цукру-піску безпосередньо на заводах, а також створення нових видів продукції. Багато технологій передбачають застосування іонообмінних смол для пом'якшення технологічних водяних розчинів, їх знебарвлення і проведення хроматографічних операцій.

Сатурацію здійснюють у сатураторі, в якому крізь шар соку продувають сатураційний сік, що містить 30-36 % СО₂. В результаті цього гідроксид кальцію перетворюється в карбонат кальцію і випадає в осад. На позитивно зарядженій поверхні сві-жоутворених кристалів СаСО₃ адсорбуються різні нецукри, які несуть негативний заряд.

На другу сатурацію подається відфільтрований сік першої сатурації. Метою цього є перевести у вуглекислі солі вільні гідроксиди кальцію і калію, а також виділити осад кальцію, зв'язаний з органічними кислотами і комплексами, які залишились після першої сатурації.

Сучасна класична технологія очищення дифузійного соку вапном і діоксидом вуглецю, на думку Л. П. Рева і Є. В. Колдія, має два основних недоліки: відносно низький ступінь видалення нецукрів і значне погіршення якості очищеного соку внаслідок розчинення і деструкції компонентів переддифікаційного осаду у жорстких умовах основної дефекації. Автори рекомендують додатково впровадити у виробництво хімічні реагенти з метою підвищення ефекту очищення дифузійного соку уже в екстракторі.

Важливо також застосовувати прогресивні технології очищення дифузійного соку з виділенням переддифікаційного осаду до основної дефекації. Можливе застосування природних сорбентів, як замінників фізично-активного вапна, для додаткового очищення дифузійного соку.

Внаслідок вапняно-вуглекислотного очищення дифузійного соку утворюється в глибокопересатурованому лужному цукровому розчині двохзарядного іону кальцію, який сприяє більш повному осадженню його нерозчинних і малорозчинних солей. З метою підвищення ефективності адсорбційного очищення цукрових розчинів пропонується змішування вапняного розчину і глибокопересатурованого, що містить іони карбонату.

У світовій практиці застосовують видалення із дифузійного соку можливо більшої кількості нецукрів. Сучасне очищення дифузійного соку вапном і діоксидом вуглецю дозволяє видалити тільки 25-35 % нецукрів (коагуляцією, осаджуванням, адсорбцією).

Зараз тільки переддифікація проводиться в найкращому режимі прогресивного протитокового підвищення лужності соку за принципом Бригель-Мюллера.

З метою отримання якісного дифузійного соку, збільшення виходу цукру з раціональним витрачанням вапна українські вчені вважають за необхідне досягнути значного ефекту очищення соку безпосередньо в екстракторі Для цього необхідно об'єднати в очищувальному комплексі екстракцію цукрози із бурякової стружки і наступне очищення дифузійного соку вапном та діоксидом вуглецю. В окремих випадках можна обробляти воду хімічними реагентами А1₂(80₄)₃, Са(И80₄)₂.

Розроблений універсальний спосіб очищення дифузійного соку з використанням селективних окислювачів для підвищення ефективності очищення, а також зниження витрат вапна. Зокрема, застосування озону для очищення інтенсифікує реакції розкладу і окислення деяких нецукрів дифузійного соку з наступною адсорбцією продуктів розкладу на частинках карбонату кальцію. Збільшення концентрації озону або витрат озоно-повітряної суміші вище встановлених значень посилює пептизацію, знижує частоту і збільшує кольоровість очищеного соку.

В розрізі окремих стадій очищення дифузійного соку необхідно інтенсифікувати наступні стадії: переддефікацію, основну дефекацію, сатурацію І, ІІ і сокову сульфітацію.

Переддефекація передбачає максимальне видалення з великою кількістю вапна деяких нецукрів (високомолекулярних сполук і аніонів кислот) в осадок, який за своєю структурою і властивостями був би достатньо стійким в умовах основної дефекації.

Основна дефекація - це найбільш повне лужне розкладання інвертного цукру, амідів і солей амонію для отримання термостійкого очищеного соку без суттєвого розчинення і деструкції осаджених на переддефікації нецукрів в умовах високих лужності і температури.

Під час першої сатурації повинна видалятись максимальна кількість розчинних нецукрів (аніонів, кислот і барвників) адсорбцією їх на поверхні осаду карбонату кальцію.

На другій сатурації передбачається максимально можливе видалення катіонів кальцію, а також додаткове адсорбційне очищення соку з попереднім додаванням вапна.

Науковцями НУХТ запропонований спосіб пароконденсацій-ного кавітаційного підвищення активності вапняного молока, що дозволяє підвищити його реакційну здатність на 8-12 % і зменшує витрати вапна - 0,2-0,3 % оксиду кальцію.

Сік першої і другої сатурації піддають фільтруванню, а застосування кізельгуру дозволяє поліпшити якість відфільтрованого соку і збільшити продуктивність фільтраційної установки. Це зумовлено тим, що він характеризується високою мікропористістю, неправильною формою частин і твердою структурою.

Сульфітація - це обробка цукрових розчинів діоксидом сірки Б0₂. В основному сульфітують фільтрований сік другої сатурації і суміш сиропу з клеровкою.

Мета сульфітації - знебарвлення барвників шляхом їх відновлення і перетворення в лейкосполуки, блокування карбонільних груп моноцукридів, альдегідів і кетонів для попередження утворення нових барвників, зниження лужності соку і сиропу, замінивши К₂С0₃ на К₂Б0₃.

Сокова сульфітація доцільна тільки для соків з високою натуральною лужністю. З врахуванням можливості утворення побічних продуктів на багатьох цукрових заводах Німеччини, починаючи з 1980 р., перестали сульфітувати очищений сік, щоб виробляти білий цукор без вмісту Б0₂.

Розроблена технологічна схема очищення дифузійного соку з відділенням переддефекосатураційного осаду до основної дефекації і двома адсорбційними сатураціями. Вона випробувана і працювала на Городоцькому цукровому заводі. Завдяки цій схемі підвищувалася ефективність очищення соку на 8-10 %, зменшилася кольоровість і вміст солей кальцію, а як наслідок збільшився вихід цукру на 0,3-0,4 % до маси буряка із зниженням затрат вапна до 0,3 % СаО до маси буряка.

Розроблена технологічна схема очищення дифузійного соку з відділенням переддефекосатураційного осаду до основної дефекації і одної адсорбційної сатурації. За своєю ефективністю вона близька до попередньої схеми.

Розроблений спосіб очищення, який передбачає клеровку цукру шляхом його розчинення в анаоліті з рН 6,7-7,5, отриманого обробітком водного розчину хлориду натрію в анодній камері ді-афрагменного електролізера. Проводять дефекацію клеровки, сатурацію і фільтрацію відсатурованої клеровки.

Перспективним вважається використання додаткових відносно дешевих сорбентів (у тому числі природних мінеральних) для очищення дифузійного соку та інших рідких напівпродуктів, скоротивши заодно витрати фізично-активного вапна, які у 4- 5 разів перевищують витрати хімічно-активного вапна.

Знебарвлення цукрового сиропу можна проводити з допомогою монодисперсного аніонообмінника у вигляді мікропористого або желеподібного чи макропористого бісерного полі-меризату. В аніонообміннику функціалізовані первинні, третинні або четвертинні аміногрупи чи їх суміші. Монодисперсний іонообмінник завантажується у скляну фільтрувальну трубу. Система нагрівається до 55-85°С і знебарвлюваний цукровий сироп фільтрується крізь подушку з адсорбційної смоли в напрямку завантажування. Потім адсорбційна смола промивається знесоленою водою, після чого вважається регенерованою.

За даними вчених, полярні барвники, до яких умовно віднесені продукти меланоїдиноутворення і лужного розкладу редукую-чих речовин, більш ефективно адсорбуються на адсорбентах специфічної дії - іонообмінній смолі і карбонаті кальцію. Неполярні нецукри переважно адсорбуються на адсорбентах неспецифічної дії - активованому вугіллі.

Для очищення цукровмісних розчинів можуть використовувати як поверхнево-активні речовини ефіри цукрози, отримані пе-реетерифікацією тригліцеридів і цукрози в присутності каталізатора карбонату калію. Завдяки цьому, підвищується ефект очищення цукровмісного розчину і поліпшується якість очищеного соку. Також застосовують піногасники ПГ-3 і дистильовані моногліцериди марок ПО-90, М-90, М-90А. Використання цих сполук підвищує рухливість утфелю останньої кристалізації і ступінь його розділення у центрифузі, зменшуючи товщину плівки міжкристального розчину на кристалах жовтого цукру за рахунок зниження поверхневого натягу.

У 2000 році на цукровому заводі у Тремолі (Італія) почали використовувати перекис водню (150 г/млн) для поліпшення кольору цукру-піску. Застосування статичного змішувача дозволило усунути створення місцевих підвищених концентрацій перекису водню, які прискорюють інверсію цукрози і відповідно знебарвлення сиропу. Таким шляхом інтенсивність забарвлення сиропу знижувалась на 31-32 %, а вміст сухих речовин підвищувався завдяки зменшенню затрат води на промивання.

Загущення соку і кристалізація цукру-піску. Спочатку сік загущують у випарювальних апаратах, поки вміст сухих речовин не буде становити 60-65 %. У цьому випадку зменшується розчинність солей кальцію, розкладаються редукуючі цукри, бікарбонат калію перетворюється у карбонат, відбуваються й інші реакції, внаслідок яких утворюються осад і кольоровість. Тому сироп сульфітують, фільтрують, а потім виварюють у вакуум-апаратах, щоб концентрація сухих речовин становила 92,5-93,5 %. У цукровий розчин додають тонкоподрібнену цукрову пудру, яка стає затравкою для виникнення в розчині центрів кристалізації. Молекули цукрози переміщуються на поверхні кристалів і переходять з розчинного стану в твердий, внаслідок чого кристали вже оточені нерухомим шаром перенасиченого міжкристалевого розчину, що прилип до них. Перенасичений надлишок молекул цукрози з цього шару швидко викристалізовується і розчин стає насиченим, хоч на деякій відстані від граней кристалів зберігається перенасичення. Внаслідок різниці концентрацій цукроза буде дифундувати крізь нерухомий шар розчину до граней кристалів, нарощуючи їх.

Під час уварювання утфелю може використовуватися затраво-чна паста "Магмас". Кращі результати отримують ті заводи, які застосовують пасту постійно на всіх ступенях кристалізації.

Цукроза кристалізується переважно у кристали симетричної форми. У недостатньо чистих цукрових розчинах виділяються продовгуваті загострені кристали. Кристали цукру можна одержати під час загущення сиропу з обмеженою кількістю центрів кристалізації і з постійним механічним перемішуванням виварювальної маси. Внаслідок зсування одного кристалу відносно іншого можуть утворюватись механічні двійники.

Швидкість кристалізації цукрози прискорюється у випадку перенасичення, підвищення абсолютної температури і чистоти цукрових розчинів, їх перемішування.

Багато нецукрів, що адсорбуються на поверхні кристалів, перешкоджають кристалізації молекул цукрози, тому більшість кристалів промислового цукру-піску не мають правильної геометричної форми. Кристал цукру являє собою комбінацію шести кристалографічних форм.

Одержаний, утфель розділяють у швидкісних центрифугах на товарний цукор-пісок і міжкристалевий розчин (відтік), який знецукрюють на наступних етапах кристалізації. На кристалах залишається тонка плівка, яка надає цукру жовтуватого кольору. Тому цукор промивають (пробілюють) нагрітою до 90-100°С невеликою кількістю води, внаслідок чого утворюється другий відтік.

Розроблений спосіб виробництва цукру останньої кристалізації. Він передбачає набір відтоків попередніх кристалізацій у вакуум-апарат утфелю останньої кристалізації, їх згущення до необхідного перенасичення, заводку кристалів, їх наростання, відбір частини утфелю з одного вакуум-апарату і подачі його в інший. Виварюють утфелі у двох вакуум-апаратах, згущують до вмісту сухих речовин 94,5-95,5 %, проводять кристалізацію охолодженням до температури 35-40°С. Потім утфелі розбавляють нагрітою мелясою до 92,5-92,8 % сухих речовин і центрифугують у фільтрувальних центрифугах безперервної дії. Перед початком кожної стадії технологічної операції вводять рівну кількість дистильованого моногліцериду, але загальні затрати передбачені 0,2-0,4 % до маси утфелю.

В деяких країнах широко використовується жовтий цукор. Вважають, що цей цукор має загальнозміцнюючу, антикарієсну і антисклеротичну дію, майже повністю виключає негативний вплив цукрози на вуглеводний і ліпідний обмін. Мікроелементи і амінокислоти забезпечують жовтому цукру біологічну цінність. Наприклад, хром сприяє нормальному засвоєнню організмом глюкози і регулює дію інсуліну. Жовтий цукор має приємні смак і аромат, може використовуватись у кондитерській і хлібопекарській галузях, виробництві безалкогольних напоїв і продуктів профілактичного призначення.

З автоматизованих центрифуг одержують цукор-пісок вологістю близько 0,8 %, який грудкується, а під час транспортування легко пошкоджується. Тому його сушать, охолоджують, звільняють від феромагнітних домішок, у сортувальній машині відділяють грудки і розсіюють на фракції.

Розроблений новий спосіб отримання товарного цукру-піску на основі використання частини утфелю другої кристалізації в якості кристалічної основи для утфелю першого продукту. Він полягає в тому, що утфель другої кристалізації виварюють у вакуум-апараті із відтоків утфелю першої до вмісту в ньому 20- 30 % кристалів. Розмір кристалів доводять до 180-200 мкм. У цих умовах забезпечується висока швидкість кристалізації з мінімальним включенням у кристалічну решітку кристалів-не-цукрів. Також за таких розмірів кристалів має місце незначне утворення конгломератів, що забезпечує отримання цукру висо-

Для поліпшення якості сиропу рекомендується використовувати четвертинні амонійні сполуки, які можна розглядати як рідкі (водорозчинні) аніоніти. У США розроблений новий спосіб Шуе знебарвлення розчинів з використанням високопористого гідрофобного матеріалу аккурел як сорбента барвників.

Одержаний білий цукор має певний відтінок, зумовлений в основному продуктами меланоїдиноутворення і фенолвмісних комплексів. Колір цукру певною мірою залежить від розмірів кристалів. Внаслідок світлорозсіювання і поглинання частини світла великі кристали цукру набувають сірого відтінку. Дрібні кристали мають більшу відображаючу можливість, а тому вони здаються білішими.

Густина кристалів цукрози - 1,5879 г/см³, температура плавлення - 188°С. Насипна маса цукру-піску - близько 850- 900 кг/м³, розміри кристалів - від 0,2 до 2,5 мм.

Цукор-пісок повинен бути сипким, без грудок, білим із блиском, повністю розчинятись у воді. Розчин має бути прозорим, без будь-яких нерозчинних осадів, механічних або інших побічних домішок. Смак передбачено солодкий, без сторонніх присмаків і запаху як у сухому цукрі, так і в його водному розчині (10 г цукру-піску у 100 см³ дистильованої води). У цукрі-піску нормується у перерахунку на суху речовину мінімальна масова частка цукрози, яка становить 99,75 %, максимальна масова частка редукую-чих речовин - 0,05 %, золи - 0,03, вологи - 0,14 % і кольоровість не вища за 0,8 умовних одиниць.

Під час зберігання за високої відносної вологості повітря можливе зволоження цукру з наступним грудкуванням. Візуально такий цукор характеризується втратою блиску, оскільки волога, осідаючи на гранях кристалів цукру, частково їх розчиняє або покриває, в результаті чого вони втрачають здатність відображати світло. Стиснений у долоні такий цукор зразу не розсипається. Крім того, вологість цукру визначають фізико-хімічними методами.

Крім зволоження, для цукру характерною є втрата сипучості, наявність грудочок, у тому числі непробіленого цукру, нехарактерний жовтуватий чи сірий колір. Часом у цукрі-піску зустрічаються сторонні домішки, що зумовлене недостатнім очищенням на електромагнітах та використанням для упакування мішків з погано обробленої тканини. Сторонні смак і запах характерні для цукру, упакованого в нові мішки, оброблені емульсією або при недотриманні умов зберігання.

В Україні на Гнідавському цукровому заводі (м. Луцьк) спільно з німецькою компанією РГаіГег&Ьашіег розроблено новітню технологію й налагоджено випуск елітних видів цукру під ТМ "Солодко": дрібнокристалічний, крупнокристалічний, природний та желювальний цукор.

Дрібнокристалічний цукор-пісок, з розміром кристалів від 0,2 до 0,5 мм з допустимим відхиленням від нижнього і верхнього розмірів до 5 % від маси кристалів цукру. Масова частка золи у цукрі (в перерахунку на суху речовину) повинна складати не більше 0,04 %. Кольоровість передбачена не більше 0,6 умовних одиниць або 78 одиниць ІСЦМБА. Масова частка феродомішок (з розмірами окремих частинок не вище 0,5 мм у найбільшому лінійному вимірі) не вище 3 · 10^-4 %. Такий цукор можна використовувати у виробництві водноцукрожирових емульсій (кремів), завдяки чому скорочується технологічний процес на 30 %. Цукрове печиво з даним цукром стає більш однорідне, рівне. Цукерки з желатиновим корпусом мають гладку поверхню і цукор забезпечує щільну цукрову кірку. Процес замішування тіста з цим цукром скорочується до 3-4 хв. У тісті відсутні грудки, немає поглиблень.

Крупнокристалічний цукор має крупні кристали, які у воді розчиняються досить повільно. Його пропонують використовувати для виготовлення фруктових лікерів, коктейлів, пуншів, для приготування вершків до чаю і кави.

Желювальний цукор можна застосовувати у виробництві варення, джемів, конфітюру. У складі цукру також яблучний пектин та лимонна кислота. Виробник гарантує на основі цього цукру зберігання продукції, яскравість її кольорів, прискорення процесу приготування і зниження втрат корисних поживних речовин у готовому продукті.

Природний цукор характеризується високими смаковими і профілактичними властивостями, які зумовлені вмістом у ньому мікро- і мікроелементів, амінокислот та інших біологічно активних речовин. Вживання природного цукру забезпечує підвищення опірності організму стресам, зниженню рівня холестерину в крові, поліпшення біохімічних показників крові.

Йодований цукор розроблений для масової профілактики йод-дефіциту. Технологія йодування полягає у збагаченні цукру-піску йодованим білком з розрахунку 3 г йоду на 1000 кг цукру. За органолептичними показниками цей цукор не відрізняється від звичайного. У реалізацію надходить в упаковці з поліпропілену, у формі брикету із замком для багаторазового використання. Випускають також йодований цукор, збагачений органічною формою йоду, яку отримують із ламінарії цукристої. Сутність методики збагачення цукру-піску полягає в тому, щоб перевести органічний йод ламінарії у біодоступну форму, створюючи можливість людині отримувати йод більш звичним способом.

Звичайний цукор-пісок і природній цукор випускають також масою 5 г.

Пресований швидкорозчинний цукор у кубиках буває білим і коричневим (природнім), упакований у картонну коробку з перфорацією, масою 500 г.

Науковці НУХТ розробили асортимент цукру з додаванням 0,2-0,4 % СО₂-екстракту квітів липи серцелистої або 0,25- 0,35 % СО₂-екстракту радіоли чи 0,2-0,3 % СО₂-екстракту листя евкаліпту або 0,2-0,3 % СО₂-екстракту полині лимонної. З метою підвищення біологічної цінності цукру запропоновано додавати 0,2-0,35 % СО₂-екстракту лікарської рослини Achillea milletolium L. або 0,05-0,1 СО₂-екстракту звіробою звичайного чи меліси лікарської або ромашки лікарської.

Цукор-пісок може бути збагачений мікро- і макронутрієнтами з вмістом йоду 0,8-1 мг/кг сухих речовин і селену 130- 150 мкг/кг, а також золотисті види цукру, що включають бета-каротин і лактати.

Традиційно вважається, що число мікроорганізмів у цукрі-піску порівняно невелике і за стандартної вологості (0,14 %) складає 50-200 КУО в 1 г. Часом воно може досягати значень 600-1000 КУО в 1 г. В основному, це стійкі форми, які попали в цукор на стадії фасування або не дотримані санітарних правил під час зберігання. В літературі наводяться дані, що цукор буває контамінований дріжджами і спорами бактерій, молочнокислими бактеріями родів Lactobacillus Leuconostoc, спорами і конідіями грибів. Цукор пісок буває зараженим паличкоподібними бактеріями роду Proteus, наявність якого у харчових продуктах контролюється СанПіН. Згадані мікроорганізми знижують якісні показники цукру і його конкурентноздатність.

Мікробіологічні показники одинакові для цукру-піску і цукру-рафінаду (табл. ).

Таблиця

МІКРОБІОЛОГІЧНА ЧИСТОТА ЦУКРУ

У міжнародній практиці контроль якості входить у систему управління якістю виробленої продукції. Вимоги до якості цукру закладені в Стандарт на цукор (Codex Standard for sugars 212.11985). Гігієнічні вимоги обмежують можливість наявності мікроорганізмів, продуктів їх життєдіяльності, паразитів у кількостях, небезпечних для здоров'я. Технологічні процеси, що гарантують виробництво безпечних харчових продуктів, здійснюються у відповідності з положеннями GP (General Principles of Food Higiene, Codex Alimentarius, CAC RCP, 3.1997).

У країнах ЄС білі види цукру згідно Директиви Комісії ЄС № 1280/71 і № 793/72 діляться на 4 категорії (табл.).

Таблиця

КРИТЕРІЇ ЦУКРУ 1-3-ї КАТЕГОРІЙ

До 4-ї категорії відноситься цукор, який не відповідає вимогам 1-3-ї категорії.

На один бал припадає під час визначення:

- кольоровості цукру у розчині - 7,5 од оптичної густини (од. ICUMSA);

- кольоровості цукру у кристалічному вигляді - 0,5 еталина;

- вмісту кондуктометричної золи - 0,0018 %.

Стандартна якість цукру, згідно наведеної таблиці визначається умовами 2-ої категорії.

Згідно Директиви BGBL 1, с. 502, цукор, який надходить з підприємств у торговельну мережу повинен відповідати наступним вимогам (табл. ).

Таблиця

ВИМОГИ ДО ЯКОСТІ ЦУКРУ

Крім того, вміст діоксиду сірки у всіх категоріях цукру не повинен перевищувати 15 мг/кг, а у Великобританії - 6 мг/кг. Суму балів розраховують за трьома основними показниками:

- кольоровість цукру, визначена у розчині згідно офіційній методиці ІСІЛМ8А08 2/3-9,1994 р.;

- кольоровість цукру у кристалічному вигляді відносно стандартних Брауншвейнських зразків цукру визначена за офіційними методами ІСІЖ8А08-2-11 або 08-2/13, 1994 р.;

- вміст кондуктометричної золи, визначений за офіційними методиками ІСиМ8А08-2/3 - 17, 1994 р.

Основні показники якості цукру всіх трьох категорій у порівнянні з показниками готової продукції, що виробляється за ДСТУ 2316-93, наведено в табл.

Таблиця

ПОРІВНЯННЯ ПОКАЗНИКІВ ЯКОСТІ ЦУКРУ ЄС І СНД (ГОСТ 21-94)

Допустимі рівні безпечності цукру наведені у табл.

У міжнародних і європейських стандартах у цукрі регламентується також вміст сульфітів, що використовуються як харчові добавки, а їх залишки можуть міститись у готовому продукті. Сульфіти відносяться до речовин середньої токсичності, тому можуть проявляти несприятливий вплив на здоров'я людини. З метою гармонізації з міжнародними стандартами внесені вимоги щодо максимального вмісту рівня сульфітів у перерахунку на діоксид сірки, аналогічні вимогам Кодексу Алімантаріус.

Таблиця

ПОРІВНЯЛЬНІ ДАНІ ДОПУСТИМОГО РІВНЯ БЕЗПЕЧНОСТІ ЦУКРУ

Примітка: ДСТУ 2316-93 і 2213-93 нормують вміст гегсахлорана ГХЦГ у - ізомер і тільки ДДТ

Чистота цукру, що виробляється в Італії, складає 99,4 % і відповідає вимогам з його безпечного споживання. Разом з тим для використання цукру у безалкогольних напоях необхідний дуже низький вміст у ньому твердих домішок. Ці забруднення попадають у цукор у вигляді частинок заліза із технологічного обладнання, пластиків і транспортерів, частин піску і цементу з підлоги, обломів іонітів, пороху з повітря, частинок допоміжного фільтрувального матеріалу, мікрокристалів солей кальцію, колоїдів або біоолігомерів внаслідок недостатньої переддефікації. Ці тверді домішки зумовлюють помутніння цукрових розчинів. Солі кальцію відіграють важливу роль в утворені нерозчинних сполук. Кип'ятіння за низьких температур зумовлює осадження солей кальцію, які включаються в кристали. Фільтрування очищених сиропів приводить до утворення домішок частин фільтрів розміром 50-100 мікрон, що попадають у кристали цукру. Тому важливо підбирати фільтри з низьким вмістом нерозчинних домішок.

Читайте також:

1. Інвертний цукор
2. Крохмаль, цукор, мед
3. Крохмальний цукор
4. Лекція 9. Кондитерські вироби. Мед і медопродукти . Цукор.
5. Цукор-рафінад
6. Який молочний цукор не виробляють?

Переглядів: 2703