Тростниковосахарный завод
19-12-2016, 09:14
В настоящее время почти 3/5 мировой продукции сахара получают из сахарного тростника. Поэтому необходимо иметь представление о тростниковосахарном производстве, хотя в России для производства сахара и не культивируют сахарного тростника.
Сахарный тростник (Arundo saccharifera) принадлежит к семейству злаков (Gramineae), т. е. к тому же семейству, к которому относится пшеница, рожь и др. Этот гигантский злак достигает высоты 2—4 м; толщина его стебля 40—50 мм.
Стебель, как и у всех злаков, узловатый и состоит из отдельных суставов (междоузлий), но стебель тростника не пустой внутри, а заполнен рыхлой сочной тканью, содержащей сахар. Стебли тростника и являются сырьем для производства сахара. Из узлов растут листья, которые в нижней части растения отпадают, а в верхней образуют пучок. У созревшего тростника имеется обычно 40—50 и более узлов и суставов. На верхушке тростника может вырасти цветоносная метелка, дающая семена, но тростник убирают для переработки на сахар, не дожидаясь этого периода.
Для культивирования сахарного тростника обычно пользуются не семенами, а черенками. Для этого используют верхние части растений длиной 500—700 мм. В узлах стебля имеются почки, которые легко прорастают. Как растение многолетнее высаженный тростник дает ряд урожаев; остающийся после уборки черешок с корнями продолжает расти. Таким образом, от одной посадки получают 5—6 урожаев, которые, однако, постепенно уменьшаются вследствие истощения почвы.
Для созревания сахарного тростника требуется 12—16 месяцев. Поэтому разведение его возможно лишь в тропической и субтропической полосах, где почти нет зимы и где средняя годовая температура не ниже +16° С. Для тростника требуется почва, богатая питательными веществами и влагой, с годовым количеством осадков не менее 1700 мм.
Родиной сахарного тростника является Азия (Индия, Китай). В настоящее время он культивируется главным образом на Антильских и Филиппинских островах, на Яве и в Индии. Сахарный тростник культивируют часто с искусственным орошением, что дает прекрасные результаты — урожай увеличивается примерно в 1,5 раза.
В сахарном тростнике содержится сахара от 13 до 17%. Чистота, или доброкачественность, тростникового сока 81—85%. Содержание мякоти (главным образом клетчатки) в сахарном тростнике составляет 9—12%. Урожайность сахарного тростника (без искусственного орошения) колеблется от 40 до 65 т/го, урожай сахара — с 1 га 7—9 т. Таким образом, в сахарном тростнике сахара содержится несколько меньше, чем в сахарной свекле; чистота сока сравнительно невысокая, урожай же сахара с 1 го в 2 раза больше, чем для свеклы.
В сахарном тростнике содержится значительное количество глюкозы (от 0,1 до нескольких процентов). Это является не удобной для производства особенностью, так как глюкоза (и вообще моносахара) не позволяет применять для очистки сока сахарного тростника метод свеклосахарного производства, т. е. обработку нагретого сока избытком извести. При такой обработке в щелочной среде вся глюкоза была бы разрушена с образованием большого количества вредных для производства кальциевых солей ряда органических кислот, сообщающих раствору интенсивную бурую окраску («осмоление»). Известь можно применять лишь в небольшом количестве (около 0,1 %), что затрудняет отделение осадка. Реакция сока на всех стадиях производства поддерживается близкой к нейтральной (pH 7,0), и, таким образом, моносахара проходят по всем станциям неизменными и накопляются в мелассе.
Второй особенностью тростниковосахарного производства является метод получения сока прессованием стеблей тростника на вальцах, хотя в последнее время начинают применять и диффузионные аппараты непрерывного действия.
Сахарный тростник, предварительно изрезанный на куски, проходит через вальцовую дробилку, а затем через пять трехвальцовых отжимающих прессов (в каждом прессе тростник дважды проходит между вальцами). Перед вторым, третьим, четвертым и пятым прессами, масса, идущая на отжатие, увлажняется, т. е. происходит мацерация (вымачивание).
Сок первого пресса является главным продуктом, первичным малоразбавленным соком тростника, направляемым на очистку и выпаривание. Последние четыре пресса служат для обессахаривания уходящего отхода — багассы. Для этого перед последним (пятым) прессованием применяют для мацерации теплую воду. Весьма жидкий сок, полученный после пятого прессования, применяют для мацерации перед четвертым прессованием, а сок, поступающий с четвертого пресса, идет для мацерации перед третьим прессованием. Наконец, сок третьего пресса направляют на мацерацию перед вторым прессом. Со второго пресса получается все же еще жидкий сок, идущий на отдельную очистку.
Багассу применяют на заводе в качестве топлива (количество ее вполне достаточно для этой цели).
Итак, с первого вальцового пресса получается первичный сок тростника, а со второго — жидкий сок. Оба сока очищают в дефекаторах. Для этого к первичному соку прибавляют около 0,1% известкового молока до pH 7,0—7,5. При этом белки сока коагулируют и осаждается ряд кислот, образующих с известью нерастворимые соли. Оптимальное количество извести, которое следует прибавлять для получения наилучшей коагуляции белков, определяют предварительными опытами в лаборатории. После добавления извести сок нагревают в подогревателях (решоферах) до 103° С и направляют в непрерывно действующие отстойники.
Из отстойников прозрачный сок, очищенный декантацией, поступает на выпарку, а сгущенная грязь с конического дна отстойника удаляется.
Сгущенная грязь из первых отстойников поступает во второй дефекатор, где перемешивается с жидким соком (со второго пресса).
В этот смеситель добавляют также немного известкового молока до pH 7,8—8,8 для очистки жидкого сока. Затем грязь вторично отстаивают, причем осадок получается более концентрированный, так как отстаивание происходит в жидком соке небольшой плотности.
Декантированный прозрачный жидкий сок возвращают на I дефекацию первичного сока.
Сгущенная грязь из второго отстойника поступает на вакуум-фильтры, где отсасывается от сока и промывается водой. Для более легкой фильтрации к грязи прибавляют в качестве дренирующего материала мелкую багассу («багацилло»). Сок, отсосанный от грязи, и промой поступают также на I дефекацию. Грязь, отделенная от сока и промытая, смешивается с водой и выкачивается на прилегающие к заводу тростниковые плантации (поля орошения) в качестве удобрения.
Очищенный сок дальше перерабатывают точно так же, как и очищенный сок свеклосахарного завода, т. е. сульфитируют и выпаривают (на выпарке) до состояния сиропа (60—65% сухих веществ). Затем сироп 2—3 раза уваривают, получают сахар и мелассу (патоку).
Чистота мелассы тростниковосахарных заводов весьма низкая (около 32), так как в ней содержится много инвертного сахара, вращающего плоскость поляризации влево.
Сахарный тростник (Arundo saccharifera) принадлежит к семейству злаков (Gramineae), т. е. к тому же семейству, к которому относится пшеница, рожь и др. Этот гигантский злак достигает высоты 2—4 м; толщина его стебля 40—50 мм.
Стебель, как и у всех злаков, узловатый и состоит из отдельных суставов (междоузлий), но стебель тростника не пустой внутри, а заполнен рыхлой сочной тканью, содержащей сахар. Стебли тростника и являются сырьем для производства сахара. Из узлов растут листья, которые в нижней части растения отпадают, а в верхней образуют пучок. У созревшего тростника имеется обычно 40—50 и более узлов и суставов. На верхушке тростника может вырасти цветоносная метелка, дающая семена, но тростник убирают для переработки на сахар, не дожидаясь этого периода.
Для культивирования сахарного тростника обычно пользуются не семенами, а черенками. Для этого используют верхние части растений длиной 500—700 мм. В узлах стебля имеются почки, которые легко прорастают. Как растение многолетнее высаженный тростник дает ряд урожаев; остающийся после уборки черешок с корнями продолжает расти. Таким образом, от одной посадки получают 5—6 урожаев, которые, однако, постепенно уменьшаются вследствие истощения почвы.
Для созревания сахарного тростника требуется 12—16 месяцев. Поэтому разведение его возможно лишь в тропической и субтропической полосах, где почти нет зимы и где средняя годовая температура не ниже +16° С. Для тростника требуется почва, богатая питательными веществами и влагой, с годовым количеством осадков не менее 1700 мм.
Родиной сахарного тростника является Азия (Индия, Китай). В настоящее время он культивируется главным образом на Антильских и Филиппинских островах, на Яве и в Индии. Сахарный тростник культивируют часто с искусственным орошением, что дает прекрасные результаты — урожай увеличивается примерно в 1,5 раза.
В сахарном тростнике содержится сахара от 13 до 17%. Чистота, или доброкачественность, тростникового сока 81—85%. Содержание мякоти (главным образом клетчатки) в сахарном тростнике составляет 9—12%. Урожайность сахарного тростника (без искусственного орошения) колеблется от 40 до 65 т/го, урожай сахара — с 1 га 7—9 т. Таким образом, в сахарном тростнике сахара содержится несколько меньше, чем в сахарной свекле; чистота сока сравнительно невысокая, урожай же сахара с 1 го в 2 раза больше, чем для свеклы.
В сахарном тростнике содержится значительное количество глюкозы (от 0,1 до нескольких процентов). Это является не удобной для производства особенностью, так как глюкоза (и вообще моносахара) не позволяет применять для очистки сока сахарного тростника метод свеклосахарного производства, т. е. обработку нагретого сока избытком извести. При такой обработке в щелочной среде вся глюкоза была бы разрушена с образованием большого количества вредных для производства кальциевых солей ряда органических кислот, сообщающих раствору интенсивную бурую окраску («осмоление»). Известь можно применять лишь в небольшом количестве (около 0,1 %), что затрудняет отделение осадка. Реакция сока на всех стадиях производства поддерживается близкой к нейтральной (pH 7,0), и, таким образом, моносахара проходят по всем станциям неизменными и накопляются в мелассе.
Второй особенностью тростниковосахарного производства является метод получения сока прессованием стеблей тростника на вальцах, хотя в последнее время начинают применять и диффузионные аппараты непрерывного действия.
Сахарный тростник, предварительно изрезанный на куски, проходит через вальцовую дробилку, а затем через пять трехвальцовых отжимающих прессов (в каждом прессе тростник дважды проходит между вальцами). Перед вторым, третьим, четвертым и пятым прессами, масса, идущая на отжатие, увлажняется, т. е. происходит мацерация (вымачивание).
Сок первого пресса является главным продуктом, первичным малоразбавленным соком тростника, направляемым на очистку и выпаривание. Последние четыре пресса служат для обессахаривания уходящего отхода — багассы. Для этого перед последним (пятым) прессованием применяют для мацерации теплую воду. Весьма жидкий сок, полученный после пятого прессования, применяют для мацерации перед четвертым прессованием, а сок, поступающий с четвертого пресса, идет для мацерации перед третьим прессованием. Наконец, сок третьего пресса направляют на мацерацию перед вторым прессом. Со второго пресса получается все же еще жидкий сок, идущий на отдельную очистку.
Багассу применяют на заводе в качестве топлива (количество ее вполне достаточно для этой цели).
Итак, с первого вальцового пресса получается первичный сок тростника, а со второго — жидкий сок. Оба сока очищают в дефекаторах. Для этого к первичному соку прибавляют около 0,1% известкового молока до pH 7,0—7,5. При этом белки сока коагулируют и осаждается ряд кислот, образующих с известью нерастворимые соли. Оптимальное количество извести, которое следует прибавлять для получения наилучшей коагуляции белков, определяют предварительными опытами в лаборатории. После добавления извести сок нагревают в подогревателях (решоферах) до 103° С и направляют в непрерывно действующие отстойники.
Из отстойников прозрачный сок, очищенный декантацией, поступает на выпарку, а сгущенная грязь с конического дна отстойника удаляется.
Сгущенная грязь из первых отстойников поступает во второй дефекатор, где перемешивается с жидким соком (со второго пресса).
В этот смеситель добавляют также немного известкового молока до pH 7,8—8,8 для очистки жидкого сока. Затем грязь вторично отстаивают, причем осадок получается более концентрированный, так как отстаивание происходит в жидком соке небольшой плотности.
Декантированный прозрачный жидкий сок возвращают на I дефекацию первичного сока.
Сгущенная грязь из второго отстойника поступает на вакуум-фильтры, где отсасывается от сока и промывается водой. Для более легкой фильтрации к грязи прибавляют в качестве дренирующего материала мелкую багассу («багацилло»). Сок, отсосанный от грязи, и промой поступают также на I дефекацию. Грязь, отделенная от сока и промытая, смешивается с водой и выкачивается на прилегающие к заводу тростниковые плантации (поля орошения) в качестве удобрения.
Очищенный сок дальше перерабатывают точно так же, как и очищенный сок свеклосахарного завода, т. е. сульфитируют и выпаривают (на выпарке) до состояния сиропа (60—65% сухих веществ). Затем сироп 2—3 раза уваривают, получают сахар и мелассу (патоку).
Чистота мелассы тростниковосахарных заводов весьма низкая (около 32), так как в ней содержится много инвертного сахара, вращающего плоскость поляризации влево.