Zuckergewinnung aus Zuckerrüben: Technologiebeschreibung

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Zuckerproduktion ist das Vorrecht großer Fabriken. Schließlich ist die Technik recht komplex. Rohstoffe werden auf kontinuierlichen Produktionslinien verarbeitet. Zuckerproduktionsanlagen befinden sich in der Regel in unmittelbarer Nähe zu Zuckerrübenanbaugebieten.

Produktbeschreibung

Zucker ist im Wesentlichen ein reines Kohlenhydrat (Saccharose), das süß und angenehm schmeckt. Es wird gut aufgenommen und gewährleistet die normale Funktion des Körpers (Seh- und Hörschärfe, ein wichtiger Nährstoff für Gehirnzellen, ist an der Bildung von Fetten beteiligt). Missbrauch des Produkts führt zur Entstehung von Krankheiten (Karies, Übergewicht etc.).

Rohstoffe für die Produktion

Traditionell wird dieses Produkt in unserem Land aus Zuckerrüben hergestellt. Die Zuckerherstellung erfordert eine große Versorgung mit Rohstoffen.

Beetroot ist ein Vertreter der Haze-Familie. Wächst zwei Jahre, die Kultur ist trockenheitsresistent. Im ersten Jahr wächst eine Wurzel und im zweiten Jahr entwickelt sie sichStängel, Blüten und Samen erscheinen. Die Masse der Wurzelfrüchte beträgt 200-500 g, der Massenanteil an Hartgewebe beträgt 75%. Der Rest sind Zucker und andere organische Verbindungen.

Die Rübenernte dauert 50 Tage. Gleichzeitig sind die Anlagen durchschnittlich 150 Tage im Jahr in Betrieb. Als Rohstofflieferant für die Zuckerindustrie werden Rüben in sogenannten Kagat (Großhaufen) gelagert.

Zuckerrübenspeichertechnik

Rüben werden auf zuvor vorbereiteten Flächen schichtweise in Haufen gelegt. Wird die Lagertechnik verletzt, keimen und verrotten die Rüben. Schließlich sind Wurzeln lebende Organismen. Ein Merkmal der Keimung ist der Index des Verhältnisses von Sprossen zur Masse der gesamten Frucht. Bei hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit beginnen die Rüben bereits am fünften Lagertag zu keimen. Gleichzeitig keimen die Rüben, die sich im oberen Teil des Haufens befinden, am intensivsten. Dies ist ein äußerst negatives Phänomen, das zu einer Verringerung der Effizienz der Zuckerproduktion führt. Um Keimverluste zu minimieren, werden die Spitzen der Früchte während der Ernte abgeschnitten und die Ernte selbst in den Haufen wird mit einer speziellen Lösung behandelt.

Es ist wichtig, die Früchte sorgfältig in Haufen zu lagern und zu versuchen, sie nicht zu beschädigen. Schließlich sind geschädigte Bereiche des Fötus eine Schwachstelle, die zuerst in Mitleidenschaft gezogen wird, und erst dann gesundes Gewebe.

Die Entwicklung von Bakterien wird maßgeblich von Temperatur und Luftfeuchtigkeit beeinflusst. Wenn Sie die empfohlene Luftzusammensetzung und -temperatur einh alten1-2 °C, dann verlangsamen sich die Zerfallsprozesse (manchmal entwickeln sie sich nicht).

Die eingelagerten Rüben sind extrem belastet (Boden, Gras). Schmutz beeinträchtigt die Luftzirkulation im Haufen, provoziert Fäulnisprozesse.

Deshalb empfiehlt es sich, die Rüben zu waschen und gewaschen aufzubewahren. In den letzten Jahren wurden spezielle Geräte zum Ausblasen von Unkraut, Stroh und Schmutz eingesetzt.

Rübenertrag

Eine der wichtigsten Aufgaben ist es, den Zuckerrübenertrag zu steigern. Es hängt von vielen Faktoren ab. Die Zuckerproduktion hängt direkt vom Sammelvolumen sowie von der technologischen Qualität der Rohstoffe ab.

Zunächst hängt die technologische Qualität von Kulturrüben vom verwendeten Saatgut ab. Moderne Technologien ermöglichen die Kontrolle biologischer und anderer Eigenschaften. Durch eine Qualitätskontrolle des Saatguts kann der Ertrag pro Hektar ausgesäter Fläche deutlich gesteigert werden.

Die Anbaumethode der Rüben ist ebenfalls wichtig. Eine deutliche Ertragssteigerung ist bei der sogenannten Dammanbaumethode zu beobachten (Ertragssteigerung je nach klimatischen Gegebenheiten der Region zwischen 15 und 45 %). Das Wesen der Methode ist wie folgt. Im Herbst gießen Spezialmaschinen Grate, wodurch die Erde aktiv Feuchtigkeit aufnimmt und ansammelt. Daher reift die Erde im Frühjahr schnell genug und schafft günstige Bedingungen für die Aussaat, das Wachstum und die Entwicklung von Früchten. Außerdem sind Rüben viel einfacher zu ernten: Die Bodendichte der Dämme ist relativ gering.

Es ist seltsam, dass diese Technologie vom sowjetischen Wissenschaftler Glukhovsky in den fernen 20er Jahren des letzten Jahrhunderts vorgeschlagen wurde. Und vor relativ kurzer Zeit wurde die Methode in fortgeschrittenen Ländern eingeführt.

Trotz der großen Wirksamkeit hat diese Technologie keine breite Anwendung gefunden. Der Grund dafür ist das Fehlen und die hohen Kosten für Spezialausrüstung. Die Gewinnung von Zucker aus Rüben hat daher Perspektiven, sich zu entwickeln und ein neues technologisches Niveau zu erreichen.

Rüben sollten vor dem Frost geerntet werden. Die Anlieferung von ausgegrabenen Rüben an Betriebe kann nach dem Fließprinzip oder im Fließumschlagverfahren erfolgen. Um den Saccharoseverlust während der Langzeitlagerung an Umschlagplätzen zu reduzieren, werden die Früchte mit Stroh abgedeckt.

Produktionsprozess

Eine durchschnittliche Zuckerfabrik in Russland kann mehrere tausend Tonnen Rohstoffe (Zuckerrüben) verarbeiten. Beeindruckend, nicht wahr?

Die Produktion basiert auf komplexen chemischen Prozessen und Reaktionen. Die Essenz ist folgende. Um Zuckerkristalle zu erh alten, muss Saccharose aus Rohstoffen isoliert (extrahiert) werden. Dann wird der Zucker von unnötigen Stoffen getrennt und man erhält ein verzehrfertiges Produkt (weiße Kristalle).

Zuckerherstellungstechnologie besteht aus den folgenden Operationen:

• Reinigung von Schmutz (Waschen);
• Chips erh alten (hacken, mahlen);
• Saccharoseextraktion;
• Saftfiltration;
• Verdickung (Verdunstung von Feuchtigkeit);
• kochende Masse(Sirup);
• Trennung von Melasse von Zucker;
• Zucker trocknen.

Zuckerrübenwäsche

Wenn Rohstoffe in der Zuckerfabrik ankommen, landen sie in einer Art Bunker. Es kann sich sowohl unterirdisch als auch außerhalb befinden. Mit einem kräftig gerichteten Wasserstrahl werden die Zuckerrüben aus dem Tank gespült. Hackfrüchte fallen auf das Förderband, während dessen Bewegung die Rohstoffe von allen Arten von Abfällen (Stroh, Gras usw.) vorgereinigt werden.

Zerkleinern von Hackfrüchten

Die Herstellung von Zucker aus Rüben ist unmöglich, ohne sie zu mahlen. Sogenannte Rübenschneider kommen ins Spiel. Das Ergebnis sind dünne Zuckerrübenstreifen. In der Zuckerherstellungstechnik ist die Schnittführung der Stücke sehr wichtig: Je größer die Oberfläche, desto effizienter wird die Saccharose abgetrennt.

Saccharoseextraktion

Die Rübenschnitzel werden durch das Förderband in den Diffusionsapparat mit Schnecke gefördert. Zucker wird mit warmem Wasser von den Chips getrennt. Die Chips werden durch die Schnecke geführt und warmes Wasser fließt ihr entgegen, wodurch der Zucker extrahiert wird. Neben dem Zucker selbst trägt Wasser auch andere lösliche Stoffe mit sich. Das Verfahren ist sehr effektiv: Am Ausgang enthält der Zellstoff (die sogenannten Rübenschnitzel) nur 0,2-0,24 % Zucker im Massenanteil. Mit Zucker und anderen organischen Stoffen gesättigtes Wasser wird trüb und schäumt stark. Diese Flüssigkeit wird auch Diffusionssaft genannt. Die vollständigste Verarbeitung ist nur möglich, wenn der Rohstoff auf 60 Grad erhitzt wird. Bei dieser Temperatur gerinnen die Proteine und heben sich nicht von den Rüben ab. Die Zuckerproduktion endet hier nicht.

Diffusion von Saftreinigung

Aus der Flüssigkeit müssen die kleinsten Schwebeteilchen von Rüben und gelösten organischen Substanzen entfernt werden. Technologisch können bis zu 40 % der Nebenprodukte entfernt werden. Was übrig bleibt, reichert sich in der Melasse an und wird erst in der Endphase der Produktion entfernt.

Saft auf 90°C erhitzt. Dann wird es mit Kalk verarbeitet. Dadurch fallen Proteine und andere Stoffe aus, die sich im Saft befinden. Dieser Vorgang wird auf einer speziellen Ausrüstung innerhalb von 8-10 Minuten durchgeführt.

Jetzt musst du den Kalk entfernen. Dieser Vorgang wird als Sättigung bezeichnet. Sein Wesen ist wie folgt: Der Saft ist mit Kohlendioxid gesättigt, das mit Kalk eine chemische Reaktion eingeht und Calciumcarbonat bildet, das ausfällt und verschiedene Schadstoffe absorbiert. Der Saft wird transparenter, er wird heller.

Der Saft wird filtriert, auf 100 °C erhitzt und wieder gesättigt. In dieser Phase wird eine tiefere Reinigung von Verunreinigungen durchgeführt, wonach der Saft erneut zur Filtration geschickt wird.

Saft muss verfärbt und verdünnt sein (nicht so dickflüssig). Dazu wird Schwefeldioxid durchgeleitet. Im Saft entsteht schweflige Säure - ein sehr starkes Reduktionsmittel. Bei der Reaktion mit Wasser entsteht eine gewisse Menge Schwefelsäure, die Wasserstoff freisetzt, der wiederum den Saft aufhellt.

Nach grober und reiner Sättigung beträgt die Ausgabe 91-93% des ursprünglichen Volumens von hoher Qualität,gebleichter Saft. Der Anteil an Saccharose im resultierenden Saftvolumen beträgt 13-14%.

Verdunstung von Feuchtigkeit

Hergestellt in zwei Stufen mit speziellen Anlagen. Für die Zuckerherstellung in der ersten Stufe ist es wichtig, einen dicken Sirup mit einem Feststoffgeh alt von 65-70% zu erh alten. Der entstehende Sirup wird einer weiteren Reinigung unterzogen und erneut dem Verdampfungsprozess unterzogen, diesmal in speziellen Vakuumvorrichtungen. Es ist notwendig, eine viskose dickflüssige Substanz mit einem Saccharosegeh alt von 92-93 % zu erh alten.

Wenn Sie weiter Wasser verdampfen, wird die Lösung übersättigt, Kristallisationszentren entstehen und Zuckerkristalle wachsen. Die resultierende Masse wird Füllmasse genannt.

Der Siedepunkt der resultierenden Masse beträgt unter Normalbedingungen 120 °C. Das weitere Kochen wird jedoch im Vakuum durchgeführt (um eine Karamellisierung zu verhindern). Unter Vakuumbedingungen ist der Siedepunkt viel niedriger – 80 °C. Diese Masse wird beim Verdampfen in einer Vakuumapparatur mit Puderzucker „legiert“. Was stimuliert das Wachstum von Kristallen.

Trennung von Zucker aus Melasse

Zuckermasse kommt in die Zentrifuge. Dort werden die Kristalle von der Melasse getrennt. Die Flüssigkeit, die nach dem Abtrennen der Zuckerkristalle austritt, ist grüne Melasse.

Zuckerkristalle verbleiben auf dem Sieb der Zentrifugentrommel, die mit heißem Wasser behandelt und gedämpft werden, um sie aufzuhellen. Dabei entsteht die sogenannte weiße Melasse. Dies ist eine Lösung aus Zucker und den Resten grüner Melasse in Wasser. Weiße Melasse wird in weiterverarbeitetVakuummaschinen (um Verluste zu minimieren, die Produktionseffizienz zu verbessern).

Grüne Melasse geht zum Kochen in einen anderen Apparat. Als Ergebnis erhält man die sogenannte zweite Füllmasse, aus der bereits gelber Zucker gewonnen wird. Es löst sich nach der ersten Reinigung im Saft auf.

Trockenzucker

Der Kreislauf der Zuckerproduktion ist noch nicht abgeschlossen. Der Inh alt der Zentrifuge wird entfernt und zum Trocknen geschickt. Nach der Zentrifuge beträgt der Feuchtigkeitsgeh alt des Zuckers etwa 0,5 % und die Temperatur 70 °C. In einem Trommeltrockner wird das Produkt auf einen Feuchtigkeitsgeh alt von 0,1 % getrocknet (dies wird weitgehend durch die Resttemperatur nach den Zentrifugen sichergestellt).

Abfall

Die Hauptabfallprodukte der Zuckergewinnung aus Zuckerrüben sind Schnitzel (die sogenannten Wurzelspäne), Melasse, Filterpressschlamm.

Rübenschnitzel bestehen zu 90 Gew.-% aus Rohstoffen. Dient als gutes Futter für Vieh. Es ist unrentabel, Zellstoff über weite Strecken zu transportieren (aufgrund der hohen Luftfeuchtigkeit ist er sehr schwer). Daher wird es von Farmen gekauft und verwendet, die sich in der Nähe von Zuckerproduktionsanlagen befinden. Um Schäden am Fruchtfleisch zu vermeiden, wird es zu Silage verarbeitet.

In manchen Zuckerfabriken werden Zuckerrübenschnitzel gepresst (bis zu 50% Feuchtigkeit wird entzogen) und anschließend in speziellen Kammern getrocknet. Als Ergebnis einer solchen Verarbeitung beträgt die Masse des Zellstoffs, der bestimmungsgemäß verwendet und über lange Strecken transportiert wird, nicht mehr als 10 % seiner ursprünglichen Masse.

Melassa –Futtermelasse - erh alten nach der Verarbeitung der zweiten Füllmasse. Sein Volumen beträgt 3–5 Gew.-% des Ausgangsmaterials. Es besteht zu 50 % aus Zucker. Futtermelasse ist ein wichtiger Bestandteil bei der Herstellung von Ethylalkohol sowie bei der Herstellung von Tierfutter. Darüber hinaus wird es bei der Hefeproduktion, bei der Herstellung von Zitronensäure und sogar von Medikamenten verwendet.

Das Volumen des Filterpressschlamms erreicht 5-6% der Masse der unverarbeiteten Rohstoffe. Wird als Dünger für landwirtschaftliche Böden verwendet.

Herstellung von raffiniertem Zucker

Die Produktion von raffiniertem Zucker ist in der Regel in den Zuckerfabriken selbst angesiedelt. Im Rahmen solcher Anlagen gibt es spezielle Werkstätten. Aber auch Drittorganisationen, die Kristallzucker von Fabriken kaufen, können raffinierten Zucker herstellen. Je nach Verfahren zur Gewinnung von raffiniertem Zucker kann dieser gegossen und gepresst werden.

Die Reihenfolge der technologischen Vorgänge bei der Herstellung von raffiniertem Zucker ist wie folgt.

Zucker wird in Wasser gelöst. Der dicke Sirup wird verarbeitet, um verschiedene Farbstoffe zu entfernen. Nach der Reinigung wird der Sirup in einer Vakuumkammer gekocht und die erste raffinierte Masse gewonnen. Um die Vergilbung zu beseitigen, wird Ultramarin in die Vakuumkammer gegeben (0,0008 Gew.-% des Sirups, nicht mehr). Der Kochvorgang ähnelt dem Kochvorgang bei der Gewinnung von Zucker.

Raffinierte Füllmasse muss geteilt werden. Es entsteht eine dicke Masse (Brei mit einem Feuchtigkeitsgeh alt von 3%, nicht mehr), die gepresst wird. Das Ergebnis ist ein raffinierter Zucker in Form einer Presse. Um in der Form verfeinert zu werdenKöpfe wird Füllmasse in die entsprechenden Formen gegossen. Am Boden der Form befindet sich ein spezielles Loch, durch das die restliche Lösung herausfließt. Nasser raffinierter Zucker wird mit heißer Luft getrocknet, bis der Feuchtigkeitsindex auf einen Wert von 0,3–0,4 % gesunken ist. Dann bleibt nur noch zu warten, bis die Würfelzucker abgekühlt sind, geschnitten (falls nötig) und verpackt.