XVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке. Летняя площадка 2022
Изучение технологии производства сахара из сахарной свёклы
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение:
В Краснодарском крае выращивается более 2,5 млн тонн сахарной свеклы, что составляет 25% сахара в России. Переработку производят в станицах Павловской, Ленинградской, Каневской, в городе Тимашевск и в других городах и районах Краснодарского края.
Сахарная промышленность — отрасль пищевой промышленности, специализирующаяся на производстве белого сахара-песка из сахарной свёклы или сахарного тростника [1].
Тема работы: технология производства сахара из сахарной свеклы.
Цель работы: изучить этапы производства сахара из сахарной свёклы, разобраться, как сахар влияет на наш организм и проверить: может ли красная свёкла заменить сахарную.
Задачи:
Познакомиться с сахарной промышленностью;
Изучить процесс изготовления сахара из сахарной свеклы;
Узнать критерии, по которым ведется отбор сахарной свеклы для производства;
Разобраться в пользе и вреде сахара для нашего организма;
Узнать, где применяется сахар;
Попробовать приготовить сахарный сироп из красной свеклы.
1. Этапы производства сахара из сахарной свеклы.
Поставка сахарной свеклы. После сбора урожая свеклу
транспортируют на сахарный завод.
Подготовка к производству. Для получения сахара-песка сахарную свеклу (содержание сахарозы 16–18%), предварительно очищенную от посторонних примесей, моют, в дисковом водоотделителе освобождают от транспортно-моечной воды, обломков свеклы, песка и мелких камней. Этот этап включает следующие шаги:
Выборочный контроль. После транспортировки свекла проходит выборочную проверку.
Очистка. Свеклу взвешивают и делят на большие партии. Оттуда овощи транспортируются в устройство для промывки свеклы, где овощи фильтруют от камней и песка. Мойка свеклы осуществляется в барабанной свекломойке и затем направляется на второй водоотделитель, в котором с помощью форсунки одновременно опрыскивается хлорированной водой. Вымытая свекла элеватором загружается на транспортер с электромагнитным сепаратором для улавливания ферропримесей.
Обрезка. Чистая свекла взвешивается, загружается в бункер накопитель, из которого подается на свеклорезку. Свеклу измельчают в тонкую стружку для разрушения клеточных стенок и освобождения клеточного сока, в котором растворена сахароза.
Диффузия. Процесс извлечения сахара основан на диффузии клеточного сока водой из разрушенных клеток. Одновременно с сахарозой в диффузионный сок переходят и другие вещества (белки, аминокислоты, пектиновые вещества, органические кислоты, пигменты, сапонины и др.), окрашивающие его в темный цвет, а также кусочки мезги. В диффузионном соке содержится 15% сахара (по отношению к массе свеклы) и до 2% нерастворимых несахаров, мезги 1,5–3 г/л. Полученный диффузионный сок быстро темнеет. Для извлечения сахара из свеклы стружка проходит через воду, подогретую до температуры 70°C. Мякоть, которая остается после извлечения сахара (свекловичный жом), используется для изготовления корма для животных и других продуктов.
Очистка сахарного сиропа. Теплый сахарный сироп (сырой сок) содержит около 15% сахара, а также 1-2% примесей (не сахарных), которые должны быть устранены. Их удаление выполняется с помощью оксида кальция (жженой извести). Очищенный сок становится густым. Сахарный сок, который на этом этапе уже являет собой бледно-желтую жидкость густой консистенции, называется очищенным соком. Этот сок помещается в установку для термического выпаривания с целью устранения воды, в результате чего сок становится еще более густым. Конечная жидкость, называемая густым соком, содержит приблизительно 70% сахара.
Кристаллизация. Густой сок под давлением подается в большие варочно-кристаллизационные станции, в которых формируются крошечные сахарные кристаллики.
Центрифугальное формирование.
В процессе уваривания 55–60% сахара выкристаллизовывается и получается утфель I. Он представляет собой смесь кристаллов сахарозы и маточной жидкости, содержащей также сахар и оставшиеся несахара. Кристаллы сахара отделяют от маточного раствора (зеленого оттека) на центрифугах, промывают горячей водой, высушивают в сушилках до влажности 0,05– 0,14% и упаковывают в пакеты или мешки.
Зеленый оттек содержит еще 76–78% сахарозы к массе сухих веществ. Его повторно уваривают в вакуум-аппарате до концентрации сухих веществ 95%. При этом получают утфель II – продукт второй кристаллизации. Утфель охлаждают в кристаллизаторах до +40 °С. Утфель вращается в центрифуге для отделения белого сахара от коричневого сиропа. Сироп возвращается в варочно-кристаллизационную станцию и поддается повторному кипячению до момента, пока весь сахар не будет извлечен из сырья.
Меласса. Оставшийся продукт носит название "меласса". Содержание в нем сахара слишком низок, чтобы использовать его для выработки сахара. Меласса используется для изготовления кормов для животных, дрожжей и спирта.
В конце сахар высушивают и помещают для хранения в силосные ямы. По истечении сезона производства сахарной свеклы силосные ямы заполнены полностью, но в течение года они будут опустошаться по мере сбыта сахара в магазины, промышленные предприятия или с целью экспорта. [2]
1.2.Контроль производства (по ГОСТ 32971-2014).
Учитывается загрязненность сахарной свеклы: Показатель, характеризующий содержание в партии корнеплодов сахарной свеклы примесей органического и минерального происхождения, выраженный в процентах к массе сахарной свеклы. К примесям органического происхождения относятся: зеленая масса, корнеплоды столовой и кормовой свеклы, головки, боковые корешки и хвостики корнеплодов сахарной свеклы; к примесям минерального происхождения - почва, камни и другие твердые примеси.
Сахаристость сахарной свеклы (дигестия): Показатель, характеризующий массовую долю сахарозы в корнеплодах сахарной свеклы, выраженный в процентах к массе сахарной свеклы.
Брак свекловичной стружки: Показатель, характеризующий содержание в массе свекловичной стружки мелких кусочков свекловичной стружки, мезги, а также неразрезанных пластинок, не отвечающих установленным показателям качества свекловичной стружки, выраженный в процентах к массе сахарной свеклы.
Отбор диффузионного сока (откачка): Показатель, характеризующий количество отбираемого из диффузионной установки диффузионного сока, выраженный в процентах к массе сахарной свеклы.
Эффект кристаллизации: Показатель, характеризующий степень выделения кристаллического сахара на стадии кристаллизации, определяемый как разность между чистотой продукта, поступающего на кристаллизацию, и чистотой межкристального раствора утфеля в конце стадии.
Степень извлечения сахарозы: Показатель, характеризующий меру выделения сахарозы из сырья, выраженный в относительных единицах.
И множество других немаловажных показателей. [3]
2.Приготовление сахара из красной свеклы в домашних условиях.
При изучении данной темы у меня возник вопрос: почему красная свекла не используются для производства сахара? В Интернет-ресурсах я узнал, что в сиропе сахарной свеклы содержание сахарозы в несколько раз превышает показатели в сиропе красной свеклы, но на вкус сироп красной свеклы все равно сладкий. Мне захотелось изготовить этот сироп и попробовать его на вкус: действительно ли он сладкий?
Для приготовления сахарного сиропа в домашних условиях я выбрал 3 корнеплода сахарной свеклы.
Очистил свеклу от корней и внешних дефектов.
4. В кипящей воде варил корнеплоды свеклы в течении одного часа на маленьком огне.
5. Очистил от кожуры уже сваренную свеклу.
6. Измельчил на кухонной тёрке готовую свеклу и процедил ее при помощи марли, получив свекольный сок.
7. Полученный свекольный сок необходимо выпарить, чтобы избавиться от лишней влаги, что я и сделал. При этом важно всегда мешать сироп, дабы избежать порчи продукта.
8. После выпаривания я получил сахарный сироп, напоминающий мёд. На вкус он очень сладкий, что обуславливает наличие сахарозы. Заключительным этапом становятся кристаллизация (ее я добился с помощью морозильной камеры) и проба нашего продукта.
Интернет-ресурсы не солгали: сахарный сироп, который я получил из красной свеклы действительно сладкий. В дальнейшем мне бы хотелось провести подобный опыт с корнеплодами сахарной свеклы, чтобы сравнить полученные продукты. [4]
Заключение:
Сахар можно добывать из тростника и сахарной свеклы. В нашей стране распространено свеклосахарное производство, так как сахарный тростник у нас не растет. Само производство включает в себя множество важных этапов, которые должны соблюдать правила и нормы сахарной промышленности.
Значение сахара в нашей жизни достаточно большое, хотя иногда мы не замечаем этого. Мы используем его в приготовлении пищи. В сахаре содержится глюкоза, которая работает как «топливо» для нашего организма. Пройдя через некоторые этапы, глюкоза попадает в головной мозг и стимулирует его работу. Но и переедать продукты с большим содержанием сахара не стоит, ведь любой продукт в большом количестве вредит организму.
В практической части попробовали изготовить сахарный сироп из красной свеклы в домашних условиях. Содержание сахарозы и глюкозы в корнеплоде сахарной свеклы в два раза выше, чем показатели красной свеклы.
Список литературы:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Сахарная_свёкла
https://www.dansukker.ru/ru/%D0%BE-%D1%81%D0%B0%D1%85%D0%B0%D1%80%D0%B5/%D0%BA%D0%B0%D0%BA-%D0%B8%D0%B7%D0%B3%D0%BE%D1%82%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D0%B5%D1%82%D1%81%D1%8F-%D1%81%D0%B0%D1%85%D0%B0%D1%80-%D0%B8%D0%B7-%D1%81%D0%B0%D1%85%D0%B0%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B8-%D1%81%D0%B2%D0%B5%D0%BA%D0%BB%D1%8B
https://docs.cntd.ru/document/1200115872
На основе данного видеоролика: https://www.youtube.com/watch?v=ZMZpXfhaPsM&feature=youtu.be
https://zds.com.ua/news-mozg-i-sahar-gde-vzyat-energiyu-dlya-umstvennoy-deyatelnosti#:~:text=%D0%A7%D0%B5%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9%20%D0%BE%D1%80%D0%B3%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%BC%20%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%B0%D0%B5%D1%82%20%D0%BD%D0%B0%20%D1%81%D0%B0%D1%85%D0%B0%D1%80%D0%B5,%D0%BD%D0%B5%D0%BE%D0%B1%D1%85%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BC%D1%83%D1%8E%20%D0%B4%D0%BB%D1%8F%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%86%D0%B5%D1%81%D1%81%D0%B0%20%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D0%B7%D0%BC%D0%B0%20%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%8E.
https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/tehnologiya_i_promyshlennost/SAHAR.html#:~:text=%D0%9F%D1%80%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5.,-%D0%A2%D0%B0%D0%BA%D0%B6%D0%B5%20%D0%BF%D0%BE%20%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B5&text=%D0%A1%D0%B0%D1%85%D0%B0%D1%80%20%E2%80%93%20%D0%B2%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D0%B8%D0%BD%D0%B3%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%B5%D0%BD%D1%82%20%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%BD%D1%8B%D1%85%20%D0%B1%D0%BB%D1%8E%D0%B4,%D0%BA%D0%BE%D0%B6%20%D0%B8%20%D0%B2%20%D1%82%D0%B0%D0%B1%D0%B0%D1%87%D0%BD%D0%BE%D0%B9%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%BC%D1%8B%D1%88%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8.