1.1.2. Тростниковый сахар

Культивируемый ныне сахарный тростник относится к роду Sacchrum семейства gramineae (злаков), объединяющему 13 многолетних видов. На протяжении нескольких тысячелетий возделывался, вероятно, один вид S. officinarum, в диком состоянии не встречающийся. По-видимому, он и является естественным гибридогенным видом сахарного тростника. В течение последних десятилетий выяснилось, что этот древний культурный вид сахарного тростника стал вырождаться, потерял устойчивость против болезней. Тогда он был подвергнут новым, уже искусственным, межвидовым скрещиваниям. Основные ныне возделываемые сорта сахарного тростника и являются потомством этих гибридов.

Отличительной особенностью сока сахарного тростника является повышенное содержание редуцирующих сахаров (глюкозы и фруктозы), которое в сумме составляет 1,5% по весу стебля. Это обстоятельство предопределяет выбор технологической схемы очистки сока: из-за высокого содержания редуцирующих сахаров требуется очистка сока без применения больших количеств извести.

Как правило, тростниково-сахарные заводы производят только сахар-сырец. Лишь единичные заводы выпускают белый сахарный песок и притом рафинадного достоинства. В обоих случаях технологическая схема переработки тростника до получения сахара-сырца одинакова, так как белый сахарный песок вырабатывается путем перекристаллизации сахара-сырца. Сахарный тростник поступает на завод без листьев и метелок, то есть в виде так называемых технических стеблей. Переработка сахарного тростника на сахар-сырец состоит в добывании сока, очистке его, выпаривании сока до концентрации сиропа, переработке сиропа путем варки, кристаллизации и пробелки в сахар-сырец и меласса.

Сок из сахарного тростника добывается путем отжимания стеблей на сложном вальцевом прессе. Благодаря применению систематической обработки стеблей водой, на прессах удается извлечь 90-93% всего содержащегося в стеблях сахара при малом разжижении сока. Отжатый сок проходит ловушку для мезги и далее поступает на соковые мерники. Уловленная мезга возвращается на отжимной пресс и присоединяется к отжимаемой массе между 1-й и 2-й мельницами. После измерения сока на соковых мерниках он поступает на очистку, состоящую из дефекации сока известью и отделения выпадающего при этом осадка.

Рисунок 2 – Технологическая схема получения тростникового сахара

Вследствие большого содержания в тростниковом соке редуцирующих сахаров, разлагающихся под действием сильной щелочности, дефекация производится минимальными количествами, извести с таким расчетом, чтобы или только нейтрализовать кислотность сока, или придать ему очень незначительную щелочность. Этот процесс осуществляется по двум вариантам:

1) холодная дефекация;

2) горячая дефекация.

а) свободные органические кислоты нейтрализуются, образуя нейтральные известковые соли, растворимые, а потому не осаждаемые;

б) осаждаются следующие несахара: альбумин, фосфорнокислый кальций, азотистые соединения (до 80%) и небольшая часть красящих веществ;

в) осаждение несахаров повышает доброкачественность сока, но в небольшой степени, в среднем на 1 единицу, что соответствует удалению около 11 % несахаров от их веса;

При холодной дефекации сок, поступающий с вальцевых мельниц, подается насосами в ящик, где смешивается с 0,2% известкового молока к весу сока и тщательно перемешивается. Отсюда сок нагнетается через решоферы и нагретый поступает в отстойные баки. Для обеспечения быстрого оседания осадка сок в отстойном баке кипятится некоторое время паром через барбатер и затем оставляется в покое на один час, после чего прозрачная жидкость сцеживается, а на дне остается осадок. Этот осадок собирается из всех отстойников в один бак, нагревается в нем до кипения и также оставляется на один час для отстаивания. В результате получается 50% чистого сока и 50% густой суспензии.

Отстоявшаяся суспензия после слива прозрачного сока нагревается до кипения и фильтруется через фильтрпрессы. При горячей дефекации сок с вальцевых мельниц подается через решоферы в отстойные баки, где к нему прибавляется известковое молоко, которое тщательно перемешивается с горячим соком. Осадок отделяется, как уже описывалось. Обработанный таким образом известью сок выделяет осадок несахара, который в хлопьевидном состоянии оседает, увлекая за собой мелкие взвешенные частицы сока. В результате этой обработки достигается следующее:

г) после отделения дефекационного осадка сок становится блестящим и прозрачным;

д) если дается больше извести, дефокованный сок из золотистожелтого становится темным.

При обоих видах дефекации несахара сока осаждаются неполно. Более полное осаждение несахаров получается при применении способа сернистой нейтрализации. Сущность этого способа заключается в дефекации тростникового сока несколько большим количеством извести на холоду с последующей нейтрализацией избытка извести сернистым газом (SО2) без нагрева. Этот способ основан на том, что при большой даче извести из тростникового сока выделяется в осадок несахаров (пектина, антоциана, камеди) больше, чем при ранее описанной дефекации малым количество извести. Однако нагревание сока, содержащего много редуцирующих веществ и обработанного большим количеством извести, неминуемо вызывает значительное потемнение сока. Поэтому до нагрева требуется удалить избыток извести до полной нейтрализации или до очень слабой щелочности. Это оказалось очень удобным и эффективным делать при помощи сульфитации сока на холоду. Отделение осадка производится, как указано выше.

Этими операциями заканчивается очистка сока при выпуске сахара-сырца. Далее чистый сок поступает в выпарку для сгущения, сгущенный сок-сироп поступает в вакуумаппарат на варку в утфель, а последний идет далее на кристаллизацию и пробелку. Варка, кристаллизация и пробелка утфелей ведется по схемам с тремя или пятью утфелями. Заводка кристалла при варке утфелей производится при помощи сахарной пудры. В последнее время распространился способ варки на маточном утфеле. Для этого в вакуумаппарате I утфеля на чистом сиропе с дачей пудры заводится много очень мелкого кристалла, который подращивается двумя-тремя подкачками. Полученная жидкая утфельная масса перетягивается в вакуумаппарат последнего утфеля, где уваривается на предпоследнем оттеке (первый маточный утфель). Сваренный утфель спускается в кристаллизаторы, охлаждается 72 часа и пробеливается в центрифугах. Полученный при этом мелкий сахар загружается в кристаллизатор, где разводится до консистенции жидкого утфеля чистым сиропом (второй маточный утфель) и в таком виде забирается, как готовый заведенный кристалл, в вакуумаппараты всех утфелей, увариваемых на соответствующих сиропах и патоках.

Из приведенного описания тростниковосахарного производства видно, что основное его отличие от свеклосахарного производства состоит, во-первых, в способе получения сока - отжимание на вальцах вместо экстрагирования в диффузионной батарее, во-вторых, в способе очистки сока - обработка сока малым количеством извести (0,07 %СаО от веса стеблей) вместо принятых в свеклосахарном производстве преддефекации, дефекации, первой сатурации и второй сатурации с применением большого количества извести (3,0% СаО от веса свеклы).

Получение сока на сложных вальцевых прессах ничуть не проще получения сока в диффузионной батарее. Применение диффузионного способа получения сока в тростниковосахарном производстве предлагалось, но не закрепилось и теперь совершенно оставлено. Очистка сока в тростниковосахарном производстве намного проще, чем в свеклосахарном и, как сказано выше, исчерпывается одной дефекацией малым количеством извести.