Состав и свойства тростникового сахара-сырца
30-05-2017, 15:25
Химический состав. Ежегодно в России на сахар-песок и сахар-рафинад перерабатывается 3—4 млн. т тростникового сахара-сырца, из них меньшая часть — на специализированных сахарных заводах, оборудованных аффинаторами, мощными адсорбционными установками и 6-кристаллнзацнонными схемами, и большая часть — на свеклосахарных заводах, имеющих склады для хранения сахара-сырца, машины для разгрузки из вагонов, транспортеры, весы, клеровочную установку на складе. Переработку сахара-сырца начинают сразу после окончания сезона переработки сахарной свеклы.
Тростниковый сахар-сырец состоит из двух компонентов: кристаллов с небольшим включением несахаров и прилипшего к ним межкристального раствора, в котором кроме растворенной сахарозы находится основная масса несахаров. Эти несахара отличаются по составу от несахаров свекловичного сахара. Среди них имеются красящие вещества, альдегиды, эфиры, органические кислоты, придающие тростниковому сахару-сырцу приятный вкус и фруктовый запах, редуцирующие сахара (глюкоза и фруктоза), коллоидные вещества (пектиновые вещества, декстран, протеины, пентозаиы), жиры, воски, смолы, минеральные окислы и др.
Химический состав кубинского тростникового сахара-сырца колеблется в следующих пределах (в % к массе сахара-сырца):
Содержание сахарозы в сахаре-сырце, определенное поляриметрически, почти всегда ниже истинного на 0,20—0,33 %.
Технологические свойства сахара-сырца в первую очередь обусловлены наличием коллоидных и высокомолекулярных веществ, редуцирующих сахаров и красящих веществ. Коллоидные вещества и высокомолекулярные соединения, содержание которых часто превышает 1 %, затрудняют очистку клеровки сахара-сырца, способствуют увеличению ее вязкости и снижению фильтрационных свойств. Например, 0,1 %-ный раствор пектина обладает такой же вязкостью, как и 10 %-ный раствор сахарозы. Большая часть коллоидных веществ обратима, т. е. после осаждения этанолом их снова можно перевести в раствор.
Редуцирующие сахара, разлагаясь в процессе известковой очистки клеровки и уваривания утфелей, превращаются в органические кислоты и другие вещества, образующие соли кальция, которые являются сильными мелассообразователями. Органические кислоты ускоряют также гидролиз сахарозы.
При наличии в сахаре-сырце значительного количества красящих веществ усложняется обесцвечивание клеровки, повышается расход извести и адсорбентов на ее очистку.
В 100 г тростникового сахара-сырца содержится 0,6—1,0 мг*экв аминокислот и амидов, в том числе аспарагиновой и глутаминовой кислот, аланина, валина, глицина, лизина, лейцина, серина, треонина, тирозина, аспарагина, глутамина. Среди них преобладает аспарагин, аспарагиновая и глутаминовая аминокислоты.
Минеральные примеси, состоящие в основном из оксидов калия, кальция, магния, хлоридов и сульфатов этих металлов, мало влияют на технологию, но наличие диоксида кремния в коллоидной форме ухудшает фильтрационные свойства клеровки.
Основная масса несахаров (до 60 %) находится на поверхности кристаллов и легко удаляется аффинацией.
Качество тростникового сахара-сырца оценивается по процентному содержанию в нем сахарозы. Хорошим считается сахар доброкачественностью 97—98%, низкого качества — доброкачественностью до 96 %.
Гранулометрический состав. Средний размер и равномерность кристаллов тростникового сахара-сырца являются важными показателями его технологических качеств. Например, крупные и равномерные кристаллы меньше удерживают примесей и легче аффинируются.
В табл. 10 приведен состав фракций усредненного образца кубинского тростникового сахара-сырца массой 100 г, принятой за единицу. Масса сахара и удельная поверхность кристаллов в отдельных фракциях приведены в долях единицы. Средний размер кристаллов (Ср) сахара данного образца равен 1,24, а коэффициент неоднородности Кпо=35 %.
Во фракциях, в которых размер кристаллов меньше 1 мм, сильнее развита удельная площадь поверхности и больше относительное содержание примесей, чем во фракциях с крупными кристаллами.
Обсемененность микроорганизмами, Обсемененность сахара-сырца микроорганизмами зависит от его влажности и загрязненности. Например, при исследовании микрофлоры кубинского сахара-сырца с коэффициентом надежности (Кн) 0,24, хранившегося около 8 мес, было установлено, что мезофильные микроорганизмы, выращенные на мясопептонном агаре, на 80 % представлены спороносными палочками, на 20 % — кокками. Среди термофильных микроорганизмов обнаружены актиномицеты (около 60%) и спороносные палочки (40%). При посеве на сусловом и дрожжевом агаре обнаружены еще и дрожжи.
Общее количество микроорганизмов в тростниковом сахаре-сырце невелико: на 10 г сахара — 1300—1800 мезофилов, 1000—1400 термофилов.
Способность сахара-сырца к хранению. Тростниковый сахар-сырец хорошего качества обладает высокой стойкостью к длительным перевозкам и хранению. Наиболее важным показателем при этом является его влажность. Практически вся влага находится в пленке на поверхности кристаллов. Чем больше в ней влаги, тем интенсивнее развиваются микроорганизмы. Больше других на влажность сахара влияет наличие в нем хлоридов, сульфатов и инвертного сахара. Например, при содержании в сахаре-сырце 0,004 % хлора влажность его может повышаться до 1,5 %.
Содержание влаги зависит также от температуры и относительной влажности окружающего воздуха. Для кубинского сахара-сырца предложена диаграмма равновесной влажности (рис. 70), по которой можно определить допустимую влажность сахара и контролировать условия его хранения.
Сахар-сырец с крупными и равномерными кристаллами (средний размер 0,8 мм и больше) лучше центрифугируется, меньше удерживает на поверхности влаги, тогда как влажность мелкокристаллического сахара-сырца, имеющего более развитую удельную поверхность, значительно выше.
Способность сахара-сырца к длительному хранению в зависимости от его влажности определяется по коэффициенту надежности (Кв), характеризующему отношение влажности сахара (W, в %) к массе несахаров (100—Р),
При величине Кн0,33 снижается содержание сахарозы, увеличивается цветность и кислотность. Такой сахар необходимо перерабатывать в первую очередь.
Зная содержание сахарозы в сахаре-сырце можно определить его максимально допустимую влажность при хранении по формуле
При величине Кн0,33 снижается содержание сахарозы, увеличивается цветность и кислотность. Такой сахар необходимо перерабатывать в первую очередь.
Зная содержание сахароы в сахаре-сырце можно определить его максимально допустимую влажность при хранении по формуле
Если в процессе хранения образуются комки, что происходит обычно при влажности сахара-сырца меньше 0,30 %, то его сыпучесть восстанавливается вентилированием увлажненным воздухом.
Например, сахар-сырец влажностью 0,20 % хранится в складе, где температура воздуха 20 °С, и содержит много комков. Необходимо повысить его влажность и восстановить сыпучесть.
По диаграмме (см. рис. 70) находим, что этим параметрам соответствует равновесная влажность 50 %. Следовательно, для ликвидации комков сахар-сырец необходимо вентилировать воздухом с равновесной (относительной) влажностью больше 50 % до тех пор, пока его влажность не поднимется до 0,3 %.
Понятие о коэффициенте надежности применимо только к сахару-сырцу, не подвергавшемуся в производстве пробеливанию водой и микробиологической порче при хранении, т. е. сохранившему на поверхности кристаллов неразбавленную пленку межкристального раствора. В разбавленной пленке микроорганизмы быстро развиваются, в результате снижается содержание сахарозы и повышается цветность, концентрация коллоидных и редуцирующих веществ, ухудшается фильтрационная способность клеровки.
Раствор свежего тростникового сахара-сырца имеет pH 6,2—6,5, но при хранении в неблагоприятных условиях pH может снижаться до 5,5, а цветность увеличивается в 3—4 раза.
Для повышения стойкости к хранению и перевозкам при центрифугировании сахар-сырец обрабатывают раствором оксида магния (0,01 % MgO к массе сахара) или 3 %-ным насыщенным сахарозой раствором кальцинированной соды.
Доставка сахара-сырца на заводы и требования к складским помещениям. На свеклосахарные заводы тростниковый сахар-сырец поступает из советских морских портов в закрытых железнодорожных вагонах насыпью и в мешках. Приемка его осуществляется в соответствии с инструкцией о порядке приемки, транспортировки по железной дороге и сдачи сахара-сырца. После взвешивания и отбора средних образцов сахар-сырец выгружают из вагонов с помощью механического грузчика и ленточных транспортеров. Места разгрузки устанавливают в закрытых помещениях непосредственно у складов. Для равномерного размещения сахара-сырца внутри склада и подачи его на транспортеры применяют бульдозеры или тракторные погрузчики. При складировании насыпью не допускается наваливание сахара-сырца на стены.
Сахар-сырец, поступивший в мешках, укладывают в штабели в соответствии с требованиями действующей инструкции по технике безопасности свеклосахарного и сахарорафинадного производства.
Складские помещения для сахара-сырца должны быть сухими, неотапливаемыми, с бетонным или асфальтовым полом, оборудованы плотно закрывающимися дверями, окнами и принудительной системой вентиляции. В процессе хранения в складе систематически осуществляется контроль за температурой и относительной влажностью воздуха и влажностью сахара-сырца. При необходимости склады проветривают. Относительная влажность воздуха в складе поддерживается 60—70%, температура зимой не должна опускаться ниже +5 °С (во избежание смерзания сахара).
Повышение влажности сахара-сырца при хранении часто происходит в результате потепления, когда окружающий воздух становится более теплым, чем сахар.
Тростниковый сахар-сырец состоит из двух компонентов: кристаллов с небольшим включением несахаров и прилипшего к ним межкристального раствора, в котором кроме растворенной сахарозы находится основная масса несахаров. Эти несахара отличаются по составу от несахаров свекловичного сахара. Среди них имеются красящие вещества, альдегиды, эфиры, органические кислоты, придающие тростниковому сахару-сырцу приятный вкус и фруктовый запах, редуцирующие сахара (глюкоза и фруктоза), коллоидные вещества (пектиновые вещества, декстран, протеины, пентозаиы), жиры, воски, смолы, минеральные окислы и др.
Химический состав кубинского тростникового сахара-сырца колеблется в следующих пределах (в % к массе сахара-сырца):
Содержание сахарозы в сахаре-сырце, определенное поляриметрически, почти всегда ниже истинного на 0,20—0,33 %.
Технологические свойства сахара-сырца в первую очередь обусловлены наличием коллоидных и высокомолекулярных веществ, редуцирующих сахаров и красящих веществ. Коллоидные вещества и высокомолекулярные соединения, содержание которых часто превышает 1 %, затрудняют очистку клеровки сахара-сырца, способствуют увеличению ее вязкости и снижению фильтрационных свойств. Например, 0,1 %-ный раствор пектина обладает такой же вязкостью, как и 10 %-ный раствор сахарозы. Большая часть коллоидных веществ обратима, т. е. после осаждения этанолом их снова можно перевести в раствор.
Редуцирующие сахара, разлагаясь в процессе известковой очистки клеровки и уваривания утфелей, превращаются в органические кислоты и другие вещества, образующие соли кальция, которые являются сильными мелассообразователями. Органические кислоты ускоряют также гидролиз сахарозы.
При наличии в сахаре-сырце значительного количества красящих веществ усложняется обесцвечивание клеровки, повышается расход извести и адсорбентов на ее очистку.
В 100 г тростникового сахара-сырца содержится 0,6—1,0 мг*экв аминокислот и амидов, в том числе аспарагиновой и глутаминовой кислот, аланина, валина, глицина, лизина, лейцина, серина, треонина, тирозина, аспарагина, глутамина. Среди них преобладает аспарагин, аспарагиновая и глутаминовая аминокислоты.
Минеральные примеси, состоящие в основном из оксидов калия, кальция, магния, хлоридов и сульфатов этих металлов, мало влияют на технологию, но наличие диоксида кремния в коллоидной форме ухудшает фильтрационные свойства клеровки.
Основная масса несахаров (до 60 %) находится на поверхности кристаллов и легко удаляется аффинацией.
Качество тростникового сахара-сырца оценивается по процентному содержанию в нем сахарозы. Хорошим считается сахар доброкачественностью 97—98%, низкого качества — доброкачественностью до 96 %.
Гранулометрический состав. Средний размер и равномерность кристаллов тростникового сахара-сырца являются важными показателями его технологических качеств. Например, крупные и равномерные кристаллы меньше удерживают примесей и легче аффинируются.
В табл. 10 приведен состав фракций усредненного образца кубинского тростникового сахара-сырца массой 100 г, принятой за единицу. Масса сахара и удельная поверхность кристаллов в отдельных фракциях приведены в долях единицы. Средний размер кристаллов (Ср) сахара данного образца равен 1,24, а коэффициент неоднородности Кпо=35 %.
Во фракциях, в которых размер кристаллов меньше 1 мм, сильнее развита удельная площадь поверхности и больше относительное содержание примесей, чем во фракциях с крупными кристаллами.
Обсемененность микроорганизмами, Обсемененность сахара-сырца микроорганизмами зависит от его влажности и загрязненности. Например, при исследовании микрофлоры кубинского сахара-сырца с коэффициентом надежности (Кн) 0,24, хранившегося около 8 мес, было установлено, что мезофильные микроорганизмы, выращенные на мясопептонном агаре, на 80 % представлены спороносными палочками, на 20 % — кокками. Среди термофильных микроорганизмов обнаружены актиномицеты (около 60%) и спороносные палочки (40%). При посеве на сусловом и дрожжевом агаре обнаружены еще и дрожжи.
Общее количество микроорганизмов в тростниковом сахаре-сырце невелико: на 10 г сахара — 1300—1800 мезофилов, 1000—1400 термофилов.
Способность сахара-сырца к хранению. Тростниковый сахар-сырец хорошего качества обладает высокой стойкостью к длительным перевозкам и хранению. Наиболее важным показателем при этом является его влажность. Практически вся влага находится в пленке на поверхности кристаллов. Чем больше в ней влаги, тем интенсивнее развиваются микроорганизмы. Больше других на влажность сахара влияет наличие в нем хлоридов, сульфатов и инвертного сахара. Например, при содержании в сахаре-сырце 0,004 % хлора влажность его может повышаться до 1,5 %.
Содержание влаги зависит также от температуры и относительной влажности окружающего воздуха. Для кубинского сахара-сырца предложена диаграмма равновесной влажности (рис. 70), по которой можно определить допустимую влажность сахара и контролировать условия его хранения.
Сахар-сырец с крупными и равномерными кристаллами (средний размер 0,8 мм и больше) лучше центрифугируется, меньше удерживает на поверхности влаги, тогда как влажность мелкокристаллического сахара-сырца, имеющего более развитую удельную поверхность, значительно выше.
Способность сахара-сырца к длительному хранению в зависимости от его влажности определяется по коэффициенту надежности (Кв), характеризующему отношение влажности сахара (W, в %) к массе несахаров (100—Р),
При величине Кн0,33 снижается содержание сахарозы, увеличивается цветность и кислотность. Такой сахар необходимо перерабатывать в первую очередь.
Зная содержание сахарозы в сахаре-сырце можно определить его максимально допустимую влажность при хранении по формуле
При величине Кн0,33 снижается содержание сахарозы, увеличивается цветность и кислотность. Такой сахар необходимо перерабатывать в первую очередь.
Зная содержание сахароы в сахаре-сырце можно определить его максимально допустимую влажность при хранении по формуле
W =0,33 (100— Р). (25)
Если в процессе хранения образуются комки, что происходит обычно при влажности сахара-сырца меньше 0,30 %, то его сыпучесть восстанавливается вентилированием увлажненным воздухом.
Например, сахар-сырец влажностью 0,20 % хранится в складе, где температура воздуха 20 °С, и содержит много комков. Необходимо повысить его влажность и восстановить сыпучесть.
По диаграмме (см. рис. 70) находим, что этим параметрам соответствует равновесная влажность 50 %. Следовательно, для ликвидации комков сахар-сырец необходимо вентилировать воздухом с равновесной (относительной) влажностью больше 50 % до тех пор, пока его влажность не поднимется до 0,3 %.
Понятие о коэффициенте надежности применимо только к сахару-сырцу, не подвергавшемуся в производстве пробеливанию водой и микробиологической порче при хранении, т. е. сохранившему на поверхности кристаллов неразбавленную пленку межкристального раствора. В разбавленной пленке микроорганизмы быстро развиваются, в результате снижается содержание сахарозы и повышается цветность, концентрация коллоидных и редуцирующих веществ, ухудшается фильтрационная способность клеровки.
Раствор свежего тростникового сахара-сырца имеет pH 6,2—6,5, но при хранении в неблагоприятных условиях pH может снижаться до 5,5, а цветность увеличивается в 3—4 раза.
Для повышения стойкости к хранению и перевозкам при центрифугировании сахар-сырец обрабатывают раствором оксида магния (0,01 % MgO к массе сахара) или 3 %-ным насыщенным сахарозой раствором кальцинированной соды.
Доставка сахара-сырца на заводы и требования к складским помещениям. На свеклосахарные заводы тростниковый сахар-сырец поступает из советских морских портов в закрытых железнодорожных вагонах насыпью и в мешках. Приемка его осуществляется в соответствии с инструкцией о порядке приемки, транспортировки по железной дороге и сдачи сахара-сырца. После взвешивания и отбора средних образцов сахар-сырец выгружают из вагонов с помощью механического грузчика и ленточных транспортеров. Места разгрузки устанавливают в закрытых помещениях непосредственно у складов. Для равномерного размещения сахара-сырца внутри склада и подачи его на транспортеры применяют бульдозеры или тракторные погрузчики. При складировании насыпью не допускается наваливание сахара-сырца на стены.
Сахар-сырец, поступивший в мешках, укладывают в штабели в соответствии с требованиями действующей инструкции по технике безопасности свеклосахарного и сахарорафинадного производства.
Складские помещения для сахара-сырца должны быть сухими, неотапливаемыми, с бетонным или асфальтовым полом, оборудованы плотно закрывающимися дверями, окнами и принудительной системой вентиляции. В процессе хранения в складе систематически осуществляется контроль за температурой и относительной влажностью воздуха и влажностью сахара-сырца. При необходимости склады проветривают. Относительная влажность воздуха в складе поддерживается 60—70%, температура зимой не должна опускаться ниже +5 °С (во избежание смерзания сахара).
Повышение влажности сахара-сырца при хранении часто происходит в результате потепления, когда окружающий воздух становится более теплым, чем сахар.