Разработка эффективной технологии центрифугирования утфеля первого продукта

ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1.0. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ САХАРА 11
1.1. Требования, предъявляемые к качеству сахара 11
1.2. Схема производства сахара и физико-химические основы процессов кристаллизации и центрифугирования 21
1.3. Центрифугирование утфеля I кристаллизации 41
1.4. Особенности промывания и сушка белого сахара в роторе центрифуги 54
Выводы по Главе 1.0. 62
ГЛАВА 2.0. РАЗРАБОТКА УСОВЕРШЕНСТВЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ УТФЕЛЯ I ПРОДУКТА 64
2.1. Анализ способов разделения утфеля I кристаллизации 64
2.2. Обоснование условий центрифугирования утфеля I кристаллизации 73
2.3. Разработка нового способа разделения утфеля I кристаллизации 79
2.4. Совершенствование технологии кристаллизации и центрифугирования утфеля I продукта 85
Выводы по Главе 2.0. 93
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 95
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 99

Весь текст будет доступен после покупки

Сахар является востребованным продуктом, он используется во многих отраслях пищевой промышленности. Также сахар является одной из главных составных частей дневного рациона питания человека, в 2021 году уровень потребления сахара в РФ на душу населения составил 42 кг, против 39 кг на душу населения в 2020 году. Производство свекловичного сахара в 2021 году составило 5,6 млн. тонн, что на 1,8% больше, чем в 2020 году. Требования к качеству сахара сейчас возрастают, а в связи с возрастающими численностью населения и количеством пищевых производств требуется увеличение его выхода [2].
Основные производители сахара это Центральный и Южный федеральные округа: 40-45% от общих объемов производства сахара приходится на Центральный округ, 35-40% - на Южный округ. За последние годы рынок сахара консолидировался. Всего сахарными активами владеют 26 компаний и агрохолдингов [1].
Прогноз развития отрасли на период до 2030 г. предполагал повышение исходных технологических качеств сахарной свеклы, в частности сахаристость ее корнеплодов при приемке в переработку должна была достигнуть в 2015 г. - 17,4%, в 2020 г. – 17,5%, в 2030 г. – 17,9%. Следует отметить, что по этому показателю уже в 2018 г. величина сахаристости свекловичной стружки составила 17,67% к массе переработанной свеклы [1,2].
На данный момент задачей свеклосахарного производства является переход к новым технологиям и методам возделывания, заготовки, хранения и переработки свеклы, которые дали бы возможность вывести отрасль на новый уровень. Поэтому для ее решения сахарному сектору необходимо добиться следующих показателей:
– выход сахара – 15%;
– степень извлечения сахара из свеклы – 83-85%;
– потери сахара в производстве – 0,5-0,7%;
– расход условного топлива – 3,8-4,0%;
– расход известнякового камня – 4,2% к массе свеклы;
– качество сахара, отвечающее европейским стандартам [5].
В настоящее время свеклосахарной промышленности для поддержания своей конкурентоспособности на международном рынке необходимо учитывать мнение пищевой промышленности, особенно в условиях его перепроизводства, что имело место по итогам 2019/2020 гг. в России. С учетом подобных ситуаций, рассматриваются варианты производства и экспорта свекловичного сахара-сырца. В этой ситуации можно также сосредоточиться на выработке сахара заданного состава по требованиям заинтересованных в нем потребителей, тем более, что наблюдается тенденция стабильного роста не только производства, но и экспорта отдельных продуктов питания, полученных с использованием сахара. Так, например, основной промышленный потребитель сахара - предприятия кондитерской отрасли, предполагают довести экспорт сахара к 2024 г. до 1 млн. т. Кроме того, заметно увеличился экспорт мороженого в некоторые зарубежные страны. В этой связи вопросы маневренности технологии производства сахара, перенастройки ее на выпуск продукции требуемого состава приобретает особую актуальность.
Потребление сахара в России оценивается примерно в 6 млн. т в год, из которых почти 60% стабильно используется в производстве кондитерских изделий, напитков, хлебобулочных изделий и др. В передовых европейских странах этот уровень еще выше – около 85% от всего производства сахара. Предприятия, производящие продукты питания, в последние годы активизировались в отношении расширения ассортимента продукции, который следует за меняющимися предпочтениями потребителей, в частности обновляется их рецептура, появляются неожиданные сочетания структуры и вкуса и т.д., причем особое внимание уделяется срокам годности продукции. В результате возникают новые требования к сырьевым ингредиентам, ведь только точно соответствующий потребностям конкретного производства ингредиент позволит получить пищевой продукт высокого качества с минимальными затратами [1].
В пищевой отрасли продолжится модернизация рентабельных сахарных заводов, направленная на оптимизацию производственного процесса и снижение себестоимости готового продукта. Но также будет и закрытие нерентабельных производств, которых сегодня на рынке насчитывается около десяти.
Сахарный сектор четвертый год находится в кризисе, и для выхода из него необходима реструктуризация отрасли. Чтобы улучшить качественные и количественные показатели в технологическом процессе и повысить рентабельность сахарного производства в России в настоящее время возможно в основном за счет совершенствования существующих технологий и использования более прогрессивного оборудования.
Особенно это касается таких определяющих процессов для повышения выхода и качества сахара, как кристаллизация сахарозы и центрифугирование утфеля I продукта. Их эффективность в значительной степени зависит от качества исходного сырья и технологии его переработки.
Известно, что основное влияние на качество сахара оказывают такие факторы, как чистота и цветность увариваемого в утфель сиропа, а также технологические особенности процессов уваривания и центрифугирования утфеля I кристаллизации. Б.Н. Терешин [23] считает, что цветность сахара в значительной степени зависит от качества проведения процесса центрифугирования, а влажность – от способа промывания сахара, а также способа его выгрузки из центрифуги. Особо важной операцией является промывание кристаллов, то есть удаление с их поверхности и мест стыков остатков межкристального раствора утфеля. По мнению М.И. Даишева [20] при содержании в утфеле перед его центрифугированием 55-56% кристаллов их фактический выход из центрифуги составляет 38-40%, то есть растворяется и подлежит повторной кристаллизации более одной четверти сахара. Поэтому совершенствование процессов кристаллизации и разделения утфеля первой кристаллизации в центрифугах с повышением их эффективности позволит не только повысить выход сахара, но и улучшить его качество. АО «Сахарный комбинат Льговский» согласился провести исследования в продуктовом отделении завода для его модернизации.
Актуальность. Сахар — один из наиболее востребованных продуктов повседневной жизни, используемый во многих отраслях пищевой промышленности, например, таких, как кондитерское производство, молочные консервы, детское питание, фармацевтическая и алкогольная продукция, также он является одной из главных составных частей дневного рациона питания человека для хорошей работоспособности. А в свете современных представлений о безопасности продуктов питания и здоровья людей особое значение приобретает их производство высокого качества. Поэтому сейчас формируются высокие требования к качеству сахара, а в связи с возрастающими численностью населения и количеством пищевых производств требуется увеличение его выхода. В связи с этим разрабатываются новые технологии и модернизируются уже имеющиеся продуктовые отделения сахарного производства.
Цель работы - совершенствование технологии центрифугирования сахарных утфелей для улучшения качества и увеличения выхода кристаллов сахара.
Задачи исследования:
1. Изучить теоретические аспекты процессов кристаллизации и центрифугирования;
2. Рассмотреть особенности промывания и сушки кристаллического белого сахара в роторе центрифуги;
3. Проанализировать имеющиеся технологии разделения утфеля первой кристаллизации сахарного производства в центрифугах;
4. Исследовать влияние условий центробежного силового поля на качество сахара;
5. Разработать новый способ разделения утфеля первой кристаллизации в центрифугах;
6. Выполнить анализ качества сахара по новой технологии.
В качестве теоретической базы были изучены работы российских и зарубежных ученых в области кристаллизации и центрифугирования сахарного производства. К ним следует отнести работы Даишева М.И., Соколова В.И., Знаменского Г.М., Сапронова А.Р., Славянского А.А., Семенова Е.В. и др., в которых рассматривались вопросы развития сахарного производства [5, 6, 12, 14, 15, 18].
Кристаллизация сахарозы и последующее разделение ее утфеля в поле действия центробежных сил достаточно тесно связаны между собой через размер кристаллов сахара. Несмотря на прямую зависимость между этими процессами им свойственно явно выраженное противоречие, обусловленное гранулометрическим составом утфеля. Так, если более глубокое истощение межкристального раствора утфеля обеспечивается при содержании в нем кристаллов, имеющих большую поверхность, то лучшие условия центрифугирования достигаются с увеличением их размеров. При этом для нормальной работы автоматизированных центрифуг рекомендуется выдерживать в утфеле I кристаллизации 50-55% кристаллов по его массе. К важным операциям, определяющим качество сахара относится его промывание кристаллов. Однако эта операция существенно влияет на выход готового продукта, что требует улучшение кристаллоструктуры сахарных утфелей и усовершенствования процесса промывания белого сахара.
Объект исследования:
• Технология производства кристаллического белого сахара.
Предмет исследования:
• Процесс разделения утфеля первой кристаллизации в центрифугах.
Гипотеза – Предполагается, что разработанная эффективная технология центрифугирования утфеля первой кристаллизации повысит выход кристаллического белого сахара и его качество, что позволит обеспечить конкурентоспособность готового продукта.
Проблематика данного исследования заключается в том, что в настоящее время на рынке предъявляются высокие требования к качеству сахара для обеспечения его конкурентоспособности.
Методологическая и теоретическая база исследования:
- теория растворов;
- теория кристаллизации сахарозы;
- теория центробежной фильтрации;
- общенаучные методы исследования (индукции и дедукции);
- методы органолептического анализа и физико-химических показателей готового продукта.
Научная новизна работы состоит в развитии современных теоретических и практических представлений о процессах кристаллизации и центрифугировании утфеля первого продукта в поле действия центробежных сил, и на их основе раскрытии и обосновании новых технологических условий, обеспечивающих повышение их эффективности.
Ожидаемый результат – усовершенствованный процесс разделения утфеля первой кристаллизации, который подтвержден патентами на изобретения.

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1.0. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ САХАРА
1.1. Требования, предъявляемые к качеству сахара
Требования к качеству белого сахара зависят от целей его использования. Так, например, среднестатистический потребитель обращает внимание в основном только на органолептические свойства продукта. В этом случае сахар должен быть сыпучим, не слипаться. Его кристаллы должны иметь однородный состав, блеск и хорошо растворяться, а их раствор не должен мутнеть [3].
При использовании сахара в качестве сырья для производства других пищевых продуктов, к нему предъявляют более серьезные требования. В значительной степени эти требования обусловлены составом примесей (несахаров) сахара и характером их влияния на технологию и качество готовой продукции, получаемой на его основе.
Так, например, при производстве напитков важное значение имеет склонность растворов сахара к пенению, микробиологические свойства, буферность среды, цветность и некоторые другие физико-химические показатели его качества. Поэтому при разработке требований к качеству сахара в различных странах особое внимание уделяют его последующему использованию, например, польским стандартом установлена величина рН, которая для обычного сахара составляет 6,8-7,4 [1].
Следует отметить, что требования ГОСТ РФ на белый сахар в настоящее время близки к большинству зарубежных стандартов, но имеются некоторые отличия.
Во-первых, в стандартах ряда стран серьезное внимание уделяется гранулометрическому составу белого сахара. Наиболее строго к гранулометрии сахара подходит стандарт Великобритании, который предусматривает средний размер его кристаллов 0,635 мм, а коэффициент неоднородности – в пределах 30-37% [1].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Славянский А.А. Промышленное производство сахара (Учебное пособие). — М.: РУСАЙНС, 2021. — 398 с.
2. Славянский А.А. Сахар: назначение, свойства и производство (Учебное пособие). – М.: МГУТУ, 2012. – 213 с.
3. ГОСТ 33222-2015 Сахар белый. Технические условия. – М.: Стандартинформ, 2019. – 40 с.
4. Дешевая И.Ю., Славянский А.А., Тарасова Е.А. Современные тенденции стандартизации в области сахарной промышленности. // Сахар. – 2016. - №5. – С.33 -36.
5. Славянский А.А. Центрифугирование и его влияние на выход и качество сахара. – М.: Издательский комплекс МГУПП, 2007. – 180 с.
6. Сапронов А.Р., Бобровник Л.Д. Сахар. Современная технология. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1999. -256 с.
7. Люсый Н.А., Люсый И.Н., Молотилин Ю.И. Кристаллизация сахарозы. - Краснодар: Краснодар, 2004. - 303 с.
8. Физико-химические процессы сахарного производства/ И.С. Гулый, В. М. Лысянский, Л.П. Рева и др. – М.: Агропромиздат, 1987. – 264 с.
9. Технология пищевых производств/ А.П. Янечаев, И.С. Шуб, О.М. Аношина и др.; Под. Ред. А.П. Нечаева. – М.: КолосС, 2005. - 768 с.
10. Каганов И.Н., Михатова Г.Н. Химико-технические расчеты и учет в сахарном производстве. – М.: Пищевая промышленность, 1964. – 332 с.
11. Силин. П.М. Технология сахара. – М.: Изд-во «Пищевая промышленность», 1967. – 624 с.
12. Соколов В.И. Центрифугирование. – М.:Химия, 1967. - 523 с.
13. Славянский А.А., Гольденберг С.П., Мойсеяк М.Б. Повышение выхода и качества сахара в продуктовом отделении сахарного завода (Методическое пособие). - М.: Издательский комплекс МГУПП, 2009. – 172 с.
14. Терешин Б.Н. Современные центрифуги в сахарной промышленности. – М.: Пищевая промышленность, 1975. – 120 с.
15. Семенов Е.В., Славянский А.А. Моделирование процессов кристаллизации и центрифугирования (на примере сахарного и крахмалопаточного производства). – М.: Издательство «Спутник +», 2015. – 218 с.
16. Каганов И.И. О центробежной силе в обычных и быстроходных центрифугах. // Сахарная промышленность. – 1947. - №5. – С. 8-9.
17. Современные технологии и оборудование свеклосахарного производства. Часть 2./ В.О.Штангеев, В.Т.Кобер, Л.Г.Белостоцкий и др. – Под редак. В.О.Штангеева. – К.: «ЦУКОР УКРАIHИ», 2004. – 320 с.

Весь текст будет доступен после покупки