Основные операции производства кускового рафинада
25-04-2017, 19:56
Выше мы указали, что для получения кускового сахара из монокристаллов последние должны быть сближены между собой, объем пор между ними уменьшен. Такое сближение и предварительное схватывание кристаллов осуществляются прессованием. Спрессовыванию подвергается не утфель, а «кашка», т. е. кристаллы сахара, на которых находится пленка сахарного раствора. При спрессовывании монокристаллы перемещаются, сближаясь между собой за счет воздуха, вытесненного из пор.
Существует и другой прием, который применяется в производстве литого рафинада. Он заключается в дополнительной кристаллизации сахара из пересыщенного раствора, сплошь заполняющего пространство между монокристаллами.
Для осуществления указанной дополнительной кристаллизации рафинадный утфель, налитый в сосуд той или иной формы, подвергают охлаждению, причем кристаллы остаются неподвижными.
На основании изложенного становится понятной приводимая схема классификации сортов рафинада.
В настоящее время у нас выпускают четыре основных сорта рафинада: прессованный колотый, прессованный быстрорастворимый, рафинированный песок и в небольшом количестве (литой) колотый рафинад.
Выпускают также кусковой прессованный рафинад в мелкой расфасовке. Его называют дорожным. Раньше для его обозначения применялся термин «ресторанный».
В зависимости от сорта действующий ГОСТ (табл. 45) предъявляет к сахару-рафинаду ряд требований по следующим показателям:
- крепости (временному сопротивлению параллелепипеда, раздробляющему давлению пресса Бонвеча);
- растворимости в воде кубика рафинада с ребром 1 см при температуре 20° С;
- влажности;
- чистоте (она должна быть не менее 99,9%);
- содержанию редуцирующих веществ (менее 0,03%).
Кусочки рафинада должны быть параллелепипедами толщиной 11 или 22 мм, массой 7,5; 5,5 или 15 г каждый.
Литой колотый — это кусочки неправильной формы массой не менее 5 г и не более 60 г каждый.
Рафинированный сахар-песок должен представлять собой отдельные кристаллы сахарозы размером не менее 0,2 мм. Ниже приведены размеры кристаллов рафинированного сахара-песка различных видов.
Влажность рафинированного сахара-песка не более 0,1 %. Существует также спрос на рафинадную пудру. Рафинадная пудра — это кристаллы сахара-рафинада размерами менее 0,1 мм. Ее обычно готовят, размалывая сухие отходы рафинада, полученные при колке и упаковке кускового рафинада или при отсеве рафинированного песка.
Ассортимент сахара-рафинада за 1965 г. с учетом его расфасовки был следующий (в %):
Для производства шампанского, ликеров, вин, а также для других целей вырабатывают рафинированный песок (сахарозу) особой чистоты. При изготовлении его исключают применение ультрамарина и гидросульфита, наличие которых в кристаллах может ухудшить качество шампанского. Кристаллы песка выпускают размером 2—2,5 мм, прозрачными, как льдинки, с чистой блестящей поверхностью. В таком сахаре загрязнения не должны превышать сотых долей процента (0,02%). Сахар получают из сиропа, приготовленного из высококачественного сахара-песка. Обесцвечивают его лучшим и при том свежим адсорбентом. После фуговки сахар-песок пробеливают чистой горячей водой и паром.
Сахар-песок высушивают при перемещении его на трясучках и стальных лентах транспортеров. После сушки его просеивают, удаляя как крупные друзы, так и мелочь. Равномерность кристаллов придает сахару-песку более привлекательный вид.
Близкий к описанному рафинированный песок повышенной чистоты с крупными кристаллами поступает и в продажу, но его сравнительно медленное растворение оказывается неудобным для некоторых потребителей.
Сахар-рафинад является пищевым продуктом, весьма близким к химически чистому. В этом его достоинство. Однако эта же чистота обусловливает и его определенную односторонность, узкость в пищевом рационе человека.
Делалось предложение обогащать кусковой рафинад витаминами, в частности витамином С, когда мелкие кристаллы аскорбиновой кислоты подмешивали к рафинадной кашке, но в промышленности этот способ не нашел применения.
В настоящее пятилетие при не очень большом росте выработки кускового рафинада запланировано резкое увеличение количества расфасованного (т. е. выпускаемого в пачках) кускового рафинада. В 1970 г. оно будет доведено до 1 млн. г, т. е. составит около 65% от общего количества. Сахар в пачках намечено выпускать массой 0,5 кг, наиболее удобной для потребителя.
Не следует думать, что в результате прессования осуществляется только сближение монокристаллов. Прессование рафинадной кашки, которое производится под давлением десятков атмосфер, частично дробит кристаллы. Кроме того, между сблизившимися кристаллами и межкристальным сиропом возникают ощутимые силы адгезии. Однако эти силы еще слабы и недостаточны для того, чтобы превратить рафинад в прочные куски. Окончательную прочность рафинаду придает высушивание.
Принципиальная схема производства кускового рафинада включает следующие основные технологические операции:
- растворение (роспуск) сахара-песка;
- очистку рафинадного сиропа;
- варку утфеля;
- фуговку и пробеливание;
- прессование;
- сушку рафинада и цементирование кусков (если рафинад прессуют в виде брусков, то высушенный рафинад подвергают колке);
- расфасовку кусков рафинада.
При всех операциях рафинадного производства необходимо реакцию среды поддерживать возможно более близкой к нейтральной, т. е. к pH 7. Как известно, кислая реакция способствует инверсии сахара, щелочная — образованию окрашенных продуктов.
По возможности все технологические процессы следует проводить при относительно невысокой температуре и возможно быстрее.
С.З. Иванов отметил, что в рафинадной мелассе содержится повышенное количество редуцирующих веществ. Если в исходном сахаре-песке их содержится 0,03%, то при выходе 1% рафинадной мелассы на 100 частей растворенной сахарозы в результате сгущения редуцирующие вещества должны бы составить 3% к массе мелассы.
За типичные условия ведения технологических процессов рафинадного производства принимаются следующие: температура растворов 100° С; длительность производственного цикла от растворения сахара-песка до получения рафинадной мелассы 106 ч; pH 7.
При таких условиях за счет кислотного гидролиза может проинвертироваться 5% сахарозы в мелассе. Всего в мелассе должно бы содержаться 8% редуцирующих веществ. В действительности их содержится в 3—5 раз больше.
Ниже процесс распада сахарозы рассматривается более детально. Он протекает следующим образом (по Иванову):
Из приведенной схемы видно, что процесс распада сахарозы складывается из нескольких этапов и должен быть отнесен к последовательным (консекутивным) реакциям. Особо важным является то обстоятельство, что в числе продуктов разложения сахарозы получаются органические кислоты.
Наличие в растворе ионов водорода Н+, точнее ионов гидроксония Н3О+, каталитически ускоряет первый этап процесса, т. е. реакцию гидролиза (инверсии) сахарозы. Поэтому распад сахарозы следует отнести к категории автокаталитических реакций. Считают, что скорость v реакции гидролиза сахарозы в кислых растворах может быть записана в следующей форме:
где k+ — каталитическая константа для ионов водорода; [H+] — концентрация ионов водорода; [S] — концентрация сахарозы.
Коэффициент (константа) k скорости реакции гидролиза сахарозы равен
отсюда
или
Приведенные уравнения показывают тесную связь между скоростью гидролиза сахарозы и pH растворов. Все изложенное выше объясняет усиленное образование редуцирующих и красящих веществ в автокаталитическом процессе, который в определенной мере протекает в рафинадном производстве. Всемерному ослаблению указанного вредного явления должно быть уделено самое серьезное внимание.
В щелочной среде также идет процесс разложения сахарозы. Он отнюдь не аналогичен процессу инверсии, но также зависит от концентрации ионов, в данном случае гидроксильных, которые катализируют его. Полагают, что скорость этого разложения прямо пропорциональна концентрации [ОН-]. Наименьшее разложение сахарозы проходит при нейтральной реакции, при которой и стремятся вести технологические процессы.
В связи с дальнейшим изложением уточним некоторые термины. В рафинадном производстве применяют 5—7 последовательных кристаллизаций. Из первых утфелей получают товарный рафинад, из последующих, продуктовых — промежуточные кристаллические сахара: песок, который направляют на перекристаллизацию. В развернутой кристаллизационной схеме три рафинадных утфеля: нулевой, первый рафинадный и второй рафинадный. Затем следуют четыре продуктовых утфеля снижающейся чистоты.
Последний выводимый с завода оттек называется рафинадной мелассой. Для пробеливания рафинадных утфелей применяют сироп лучшего качества, называемый клерсом.
Существует и другой прием, который применяется в производстве литого рафинада. Он заключается в дополнительной кристаллизации сахара из пересыщенного раствора, сплошь заполняющего пространство между монокристаллами.
Для осуществления указанной дополнительной кристаллизации рафинадный утфель, налитый в сосуд той или иной формы, подвергают охлаждению, причем кристаллы остаются неподвижными.
На основании изложенного становится понятной приводимая схема классификации сортов рафинада.
В настоящее время у нас выпускают четыре основных сорта рафинада: прессованный колотый, прессованный быстрорастворимый, рафинированный песок и в небольшом количестве (литой) колотый рафинад.
Выпускают также кусковой прессованный рафинад в мелкой расфасовке. Его называют дорожным. Раньше для его обозначения применялся термин «ресторанный».
В зависимости от сорта действующий ГОСТ (табл. 45) предъявляет к сахару-рафинаду ряд требований по следующим показателям:
- крепости (временному сопротивлению параллелепипеда, раздробляющему давлению пресса Бонвеча);
- растворимости в воде кубика рафинада с ребром 1 см при температуре 20° С;
- влажности;
- чистоте (она должна быть не менее 99,9%);
- содержанию редуцирующих веществ (менее 0,03%).
Кусочки рафинада должны быть параллелепипедами толщиной 11 или 22 мм, массой 7,5; 5,5 или 15 г каждый.
Литой колотый — это кусочки неправильной формы массой не менее 5 г и не более 60 г каждый.
Рафинированный сахар-песок должен представлять собой отдельные кристаллы сахарозы размером не менее 0,2 мм. Ниже приведены размеры кристаллов рафинированного сахара-песка различных видов.
Влажность рафинированного сахара-песка не более 0,1 %. Существует также спрос на рафинадную пудру. Рафинадная пудра — это кристаллы сахара-рафинада размерами менее 0,1 мм. Ее обычно готовят, размалывая сухие отходы рафинада, полученные при колке и упаковке кускового рафинада или при отсеве рафинированного песка.
Ассортимент сахара-рафинада за 1965 г. с учетом его расфасовки был следующий (в %):
Для производства шампанского, ликеров, вин, а также для других целей вырабатывают рафинированный песок (сахарозу) особой чистоты. При изготовлении его исключают применение ультрамарина и гидросульфита, наличие которых в кристаллах может ухудшить качество шампанского. Кристаллы песка выпускают размером 2—2,5 мм, прозрачными, как льдинки, с чистой блестящей поверхностью. В таком сахаре загрязнения не должны превышать сотых долей процента (0,02%). Сахар получают из сиропа, приготовленного из высококачественного сахара-песка. Обесцвечивают его лучшим и при том свежим адсорбентом. После фуговки сахар-песок пробеливают чистой горячей водой и паром.
Сахар-песок высушивают при перемещении его на трясучках и стальных лентах транспортеров. После сушки его просеивают, удаляя как крупные друзы, так и мелочь. Равномерность кристаллов придает сахару-песку более привлекательный вид.
Близкий к описанному рафинированный песок повышенной чистоты с крупными кристаллами поступает и в продажу, но его сравнительно медленное растворение оказывается неудобным для некоторых потребителей.
Сахар-рафинад является пищевым продуктом, весьма близким к химически чистому. В этом его достоинство. Однако эта же чистота обусловливает и его определенную односторонность, узкость в пищевом рационе человека.
Делалось предложение обогащать кусковой рафинад витаминами, в частности витамином С, когда мелкие кристаллы аскорбиновой кислоты подмешивали к рафинадной кашке, но в промышленности этот способ не нашел применения.
В настоящее пятилетие при не очень большом росте выработки кускового рафинада запланировано резкое увеличение количества расфасованного (т. е. выпускаемого в пачках) кускового рафинада. В 1970 г. оно будет доведено до 1 млн. г, т. е. составит около 65% от общего количества. Сахар в пачках намечено выпускать массой 0,5 кг, наиболее удобной для потребителя.
Не следует думать, что в результате прессования осуществляется только сближение монокристаллов. Прессование рафинадной кашки, которое производится под давлением десятков атмосфер, частично дробит кристаллы. Кроме того, между сблизившимися кристаллами и межкристальным сиропом возникают ощутимые силы адгезии. Однако эти силы еще слабы и недостаточны для того, чтобы превратить рафинад в прочные куски. Окончательную прочность рафинаду придает высушивание.
Принципиальная схема производства кускового рафинада включает следующие основные технологические операции:
- растворение (роспуск) сахара-песка;
- очистку рафинадного сиропа;
- варку утфеля;
- фуговку и пробеливание;
- прессование;
- сушку рафинада и цементирование кусков (если рафинад прессуют в виде брусков, то высушенный рафинад подвергают колке);
- расфасовку кусков рафинада.
При всех операциях рафинадного производства необходимо реакцию среды поддерживать возможно более близкой к нейтральной, т. е. к pH 7. Как известно, кислая реакция способствует инверсии сахара, щелочная — образованию окрашенных продуктов.
По возможности все технологические процессы следует проводить при относительно невысокой температуре и возможно быстрее.
С.З. Иванов отметил, что в рафинадной мелассе содержится повышенное количество редуцирующих веществ. Если в исходном сахаре-песке их содержится 0,03%, то при выходе 1% рафинадной мелассы на 100 частей растворенной сахарозы в результате сгущения редуцирующие вещества должны бы составить 3% к массе мелассы.
За типичные условия ведения технологических процессов рафинадного производства принимаются следующие: температура растворов 100° С; длительность производственного цикла от растворения сахара-песка до получения рафинадной мелассы 106 ч; pH 7.
При таких условиях за счет кислотного гидролиза может проинвертироваться 5% сахарозы в мелассе. Всего в мелассе должно бы содержаться 8% редуцирующих веществ. В действительности их содержится в 3—5 раз больше.
Ниже процесс распада сахарозы рассматривается более детально. Он протекает следующим образом (по Иванову):
Из приведенной схемы видно, что процесс распада сахарозы складывается из нескольких этапов и должен быть отнесен к последовательным (консекутивным) реакциям. Особо важным является то обстоятельство, что в числе продуктов разложения сахарозы получаются органические кислоты.
Наличие в растворе ионов водорода Н+, точнее ионов гидроксония Н3О+, каталитически ускоряет первый этап процесса, т. е. реакцию гидролиза (инверсии) сахарозы. Поэтому распад сахарозы следует отнести к категории автокаталитических реакций. Считают, что скорость v реакции гидролиза сахарозы в кислых растворах может быть записана в следующей форме:
где k+ — каталитическая константа для ионов водорода; [H+] — концентрация ионов водорода; [S] — концентрация сахарозы.
Коэффициент (константа) k скорости реакции гидролиза сахарозы равен
отсюда
или
Приведенные уравнения показывают тесную связь между скоростью гидролиза сахарозы и pH растворов. Все изложенное выше объясняет усиленное образование редуцирующих и красящих веществ в автокаталитическом процессе, который в определенной мере протекает в рафинадном производстве. Всемерному ослаблению указанного вредного явления должно быть уделено самое серьезное внимание.
В щелочной среде также идет процесс разложения сахарозы. Он отнюдь не аналогичен процессу инверсии, но также зависит от концентрации ионов, в данном случае гидроксильных, которые катализируют его. Полагают, что скорость этого разложения прямо пропорциональна концентрации [ОН-]. Наименьшее разложение сахарозы проходит при нейтральной реакции, при которой и стремятся вести технологические процессы.
В связи с дальнейшим изложением уточним некоторые термины. В рафинадном производстве применяют 5—7 последовательных кристаллизаций. Из первых утфелей получают товарный рафинад, из последующих, продуктовых — промежуточные кристаллические сахара: песок, который направляют на перекристаллизацию. В развернутой кристаллизационной схеме три рафинадных утфеля: нулевой, первый рафинадный и второй рафинадный. Затем следуют четыре продуктовых утфеля снижающейся чистоты.
Последний выводимый с завода оттек называется рафинадной мелассой. Для пробеливания рафинадных утфелей применяют сироп лучшего качества, называемый клерсом.