Сахар – это общий термин для углеводов, которые присутствуют во многих растениях и отличаются сладким вкусом. В пищевом производстве сахаром принято называть сахарозу, которой много в соках сахарного тростника и сахарной свеклы – они и являются двумя главными источниками коммерческого сахара.
Сахарный тростник – это высокая и толстая трава, растущая в тропических и субтропических зонах. Сахар, синтезированный листьями, используется как источник энергии для роста, а остатки запасаются в стебле. Именно сладкий сок этих стеблей является сырьём для столового сахара. Из сахарного тростника делают 2.6 мегатонны сахара в год. Мировые лидеры по производству сахарного тростника – это Бразилия, Индия, Таиланд, Китай и Пакистан.
Сахарная свекла – это специально выведенный селекционерами вид, содержащий больше сахара, чем любая другая свекла. Обычно она белая (как снаружи, так и внутри), но существует несколько сортов с жёлтой и чёрной кожурой. Из неё делают 3.7 мегатонны сахара в год. Пятёркой лидеров по сахарной свекле являются Россия, США, Германия, Франция и Турция.
Также источниками сахара являются сорго, сахарный клён, мёд и кукурузный сахар.
Сахар может быть белым (очищенным) или коричневым (неочищенным). Коричневый содержит больше остаточной патоки, чем и объясняется его цвет.
Производственный процесс
1. Сахарный тростник растёт при среднегодовой температуре 24оС и осадках в 203 см – то есть в тропическом или субтропическом климате. Он созревает от 7 до 22 месяцев и достигает от 1.8 до 3 м в высоту. После этого его тестируют на сахарозу, проверяя вкус сока.
В тех странах, где климат не позволяет выращивать тростник (в том числе в России), главным сырьём становится сахарная свекла. Почва для неё должна содержать много калия, фосфора и азота – это повысит урожайность и содержание сахара. Идеальной почвой является чернозём.
2. Для сбора урожая (как тростника, так и свеклы) обычно применяются комбайны. Тростниковый комбайн собирает тростник, срезает листья и выбрасывает их обратно наружу. Свекольный комбайн срезает большую часть ботвы и выкапывает корнеплоды.
Собранный тростник можно везти на завод сразу, а свеклу перед отгрузкой проверяют, вручную срезая остатки ботвы.
3. После того, как сахарный тростник привезли на сахарный завод, его выгружают и промывают тёплой водой, чтобы отделить от примесей (камешков, земли, оставшихся листьев и т.д.). Тростник готов к дальнейшей обработке, и его можно размалывать.
Сахарную свеклу на заводе сначала промывают, затем нарезают тонкими полосками и отправляют в диффузионные камеры. Там её держат в горячей (79оС) воде и обдают встречным потоком горячей воды, который вымывает из неё сахарозу.
4. Автоматические ножи нарезают стебли тростника на мелкие кусочки (не извлекая сок), после чего их размалывают два или три тяжёлых барабанных валика, выжимая большую часть сока, содержащего сахар.
5. Измельчённый тростник, прошедший через валики, обдают встречным потоком горячей воды, который выжимает из него ещё больше сока. Получившийся в результате сок содержит 95% всей находившейся в растениях сахарозы. Его растворяют в горячей воде, чтобы отфильтровать остатки стеблей.
6. Процесс очищения сока начинаются с того, что его заливают в большие резервуары, где остаточные примеси (песок, земля, камешки) медленно оседают на дно. Высокую кислотность сока нейтрализуют известковым молоком (около 500 г на 1 т тростника) – так формируются нерастворимые известковые соли. Последующий нагрев сока до точки кипения свёртывает альбумин, некоторые жиры и смолы, и они вместе с мелкими частицами выпадают в осадок.
7. Что касается сока сахарной свеклы, из него нужно отфильтровать карбонат кальция и сульфит кальция. Они оседают на дне резервуара в виде кристаллов, которые затем устраняет процесс фильтрации.
8.. После устранения всех примесей сок содержит 85% воды и 15% сахара. Из него методом вакуумной варки устраняют две трети воды, чтобы повысить концентрацию сахара. Обычно для этого используются четыре вертикально соединённых вакуумных камеры: пар, идущий из одной камеры, нагревает сок в следующей, что делает процесс варки менее энергозатратным. Продуктом такой варки является сироп, содержащий 65% сахара и 35% воды.
9. Следующий этап производства сахара – кристаллизация. Она происходит в вакуумном выпарном аппарате, где из сиропа выпаривают воду. Как только вода начнёт кипеть, в сироп добавляют мелкие кусочки готового сахара. Они будут служить зёрнами, на которых будут нарастать будущие сахарные кристаллы. По мере того, как сироп выкипает, в выпарной аппарат заливают новый, чтобы увеличивать в размерах сформировавшиеся кристаллы.
Рост кристаллов продолжается, пока они не заполнят весь выпарной аппарат. Так получается плотная смесь сиропа и сахарных кристаллов, которая называется утфель. Эту смесь отправляют в большие контейнеры-кристаллизаторы, где утфель медленно размешивается и охлаждается.
10. Охлаждённый утфель заливают в центрифугу, где густой сироп – патока – отделяется от сахара центробежной силой. Скорость вращения центрифуги – от 1000 до 1800 оборотов в минуту. Металлическое решето, находящееся в центрифуге, пропускает патоку и задерживает кристаллы сахара. После завершения процесса кристаллы сахара срезают с решета и отправляют в гранулятор на просушку.
11. Гранулятор представляет собой вращающийся барабан, в котором кристаллы сахара измельчают и одновременно сушат горячим воздухом – так получается знакомый всем сахарный песок. После этого его можно упаковывать для розничных продаж или промышленного использования.
Побочные продукты
Жмых сахарного тростника, оставшийся после выжимки сока, используется как промышленный горючий материал или как сырьё для бумаги, картона и синтеза различных химикатов (фурана и тетрагидрофурана).
Свекольная ботва и жмых обычно идут на корм животным. Свекольный жмых также можно использовать в химической промышленности для производства пектина.
Патока, оставшаяся после обработки утфеля, используется в качестве корма для животных или в производстве алкогольных напитков, дрожжей и органических химикатов.
Контроль качества
В контроле качества сахара очень важна санитария, особенно в процессе измельчения. Бактериологи доказали, что даже небольшое количество кислого жмыха, оставшееся на пути следования тростникового или свекольного сока, может испортить всю партию. Современные измельчители оборудованы самоочищающимися наклонными поддонами, чтобы жмых не задерживался.
Сахарный тростник портится очень быстро, поэтому его транспортировка должны быть автоматизирована: его должны привозить на заводы как можно быстрее.
Белый сахар хранят в сухом месте, а жёлтый и коричневый (которые содержат 2-5% воды) – в прохладном помещении с относительно влажной атмосферой, чтобы сохранить нужный уровень влажности.
Источник: crispy.news
