Оборудование для измельчения зернового сырья, его классификация и общая характеристика.

30 билет. Хранение сахарной свеклы. Требования к корнеплодам сахарной свеклы как сырья для сахарной промышленности. Корнеплоды сахарной свеклы — основное сырье для производ­ства сахара (сахарозы) в зоне умеренного климата земного шара. До XIX в. единственным сырьем для получения его был сахарный тростник, из которого и в настоящее время вырабатывают во всем мире сахара больше, чем из свеклы. Советский Союз занимает пер­вое место в мире по производству свекловичного сахара. Продо­вольственной программой предусматривается довести в двенадца­той пятилетке производство сахарной свеклы до 102—103 млн. тонн. Это требует дальнейшего расширения технической базы хранения и переработки сырья, а также совершенствования технологического процесса получения сахара.

Корнеплоды сахарной свеклы, как и все другие сочные продукты растительного сырья, являются труднохранимыми объектами. Тем более, что в период хранения содержание сахара в корнях может значительно снижаться, а в связи с этим при пере­работке на заводах уменьшается и выход сахара. Из приведенной схемы видно, что главной составной частью сухих веществ корне­плодов сахарной свеклы является сахароза (С₁₂Н₂₂О_П). Ее содер­жание в свежеубранных корнях обычно колеблется в пределах 16—20 %. Известно также, что в различных частях свекловичного корня содержится разное количество сахара. В вертикальном на­правлении максимальное содержание сахара отмечается в средней части корня, и особенно на границе собственно корня и шейки. Меньше сахара в головке и хвостике свеклы. В горизонтальном направлении (поперечный разрез) наименьшее содержание сахара в центре корня и частях, прилегающих к покровным тканям.

Водные растворы сахарозы вращают плоскость поляризации вправо. Эта особенность сахарозы используется для количествен­ного определения ее содержания в растворах при помощи сахари­метра.

Под действием ферментов и органических кислот сахароза в вод­ных растворах подвергается гидролизу и расщепляется на глюкозу и фруктозу. Этот процесс называют инверсией, а получаемый продукт — инвертным сахаром.

В свежих, здоровых корнеплодах сахарной свеклы моносахара составляют всего 0,04—0,1 % массы. При производстве сахара по­вышенное содержание этих веществ в свекле нежелательно, так как затрудняет кристаллизацию сахарозы и обусловливает ее потери в патоке.

На изменение содержания инвертного сахара существенное влия­ние оказывают условия хранения корней свеклы. Высокая темпера­тура, поражение микроорганизмами, замораживание и последу­ющее оттаивание, резкая смена температуры в кагатах способствуют накоплению инвертного сахара.

Половину всех нерастворимых веществ (мякоти), или 2,4—2,5 % массы корня, составляют пектиновые вещества. По сравнению с цел­люлозой (клетчаткой) и гемицеллюлозой это менее стойкие компо­ненты мякоти. Они находятся в соединении с целлюлозой и обра­зуют протопектин.

В свеклосахарном производстве пектиновые вещества подвер­гаются гидролизу с образованием галактуроновой кислоты, мети лового спирта и других соединений. Пектины очень чувствительны к действию щелочей. Галактуроновая кислота образует с Са(ОН)₂ студенистый осадок, затрудняющий фильтрование свекловичного сока. Пектин набухает в воде и увеличивает вязкость растворов, затрудняя диффузию сока.

Особенно нежелательные явления наблюдаются при переработке свеклы, пораженной грибными заболеваниями. В этом случае фер­менты, выделяемые микроорганизмами, гидролизуют содержащийся в свекле протопектин, увеличивая количество растворимого пек­тина. При переработке подгнившей свеклы в процессе диффузии извлекаются значительные количества пектиновых веществ, пере­ходящих в сок, что резко снижает его качество. Кроме того, при­сутствие их в соке приводит к закупориванию пор фильтров и затруд­няет фильтрацию.

Азотистых органических веществ в сахарной свекле содержится 1,1—1,2 % (азотистые вещества сока и азотистые вещества мякоти). Среди них основное место занимают белки (около 0,7 %). Во время свеклосахарного производства при нагревании сока белки коагули­руют и в основном удаляются. В состав небелковых азотистых ве­ществ входят амиды и аммиачные соединения, аминокислоты, бе­таин и др.

В свеклосахарном производстве часть азотистых веществ (амино­кислоты и органические основания, главным образом бетаин) счи­тается вредной. В процессе производства сок от них освобо­дить нельзя, поэтому они проходят вместе с сахаром до последних фаз технологического процесса, попадают в патоку и увеличивают потери сахара. Общее количество вредных (неудаляемых) азотистых соединений составляет в корнях 0,4 %.

Содержание вредного азота в соке может значительно изменяться, в зависимости от условий вегетации и хранения сахарной свеклы. В поврежденных и пораженных микроорганизмами корнях свеклы содержание его резко повышается.

Значительные изменения в составе азотистых веществ наблю­даются в замороженных, а затем оттаявших корнях. В этом случае количество белкового азота уменьшается на 40—50 % от первона­чального и соответственно увеличивается содержание вредного азота. Более интенсивное накопление вредного азота наблюдается в весенний период хранения.

Требования к корнеплодам сахарной свеклы как сырью для сахарной промышленности В практике работы с корнеплодами свеклы их часто называют «корни». Требования к ним изложены в ГОСТ 17421—72 «Свекла сахарная для промышленной переработки».

По физическому состоянию корни должны иметь нормальный тургор (не потерявшие тургора). Дефектных корней допускается не более, в % (по массе): цветушных для Прибалтийских респуб­лик и Белорусской ССР — 3, остальных зон свеклосеяния — 1; сильно механически поврежденных — 12, подвяленных — 5. Содер­жание зеленой массы не должно превышать 3 %. Не допускаются в партиях свеклы корни вялые или подсохшие без восстановления тургора (мумифицированные), загнившие, подмороженные со стекло­видными отслаивающимися, а также с почерневшими тканями.

Свеклу, содержащую примесь корней цветушных, подвяленных, с сильными механическими повреждениями в количестве, превы­шающем нормы, указанные в стандарте, а также свеклу подморо­женную, но непочерневшую принимают как некондиционную (в Башкирской АССР и Алтайском крае подмороженную свеклу принимают как кондиционную).

Признаки, по которым определяют подвяленные, механически поврежденные и загнившие корни, указаны в стандарте.

Обязательно определяют общую загрязненность и засоренность партии, куда относят землю, ботву, черешки листьев, ростки, сор­няки, боковые корешки и хвостики диаметром менее 1 см, а также прочие органические и минеральные примеси. Для определения общей загрязненности и засоренности свеклы пробы отбирают от каждой десятой (или пятой) партии хозяйства.

Общую загрязненность и засоренность свеклы определяют в ме­ханизированных и автоматизированных лабораториях, оборудо­ванных пробоотборниками и специальными линиями.

Наряду с приведенными техническими показателями качество
корней оценивают по таким важным признакам, как содержание
сахара (так называемая дигестия) и масса сухих веществ.

Например, доброкачественность сока 86 означает, что в 100 ча­стях сухого вещества такого сока содержится 86 частей сахарозы и 14 частей несахаров. Раствор чистой сахарозы, в котором ее содержание равнозначно содержанию сухих веществ (Сх = СВ), имеет доброкачественность 100. Чем больше несахаров в соке, тем ниже его доброкачественность. Показатель доброкачественности сока в зависимости от условий произрастания и хранения сахарной свеклы обычно колеблется от 80 до 90.

Хранение сахарной свеклы в свежем виде Корни свеклы, предназначенные для выработки сахара, хранят на свеклоприемных пунктах сахарных заводов. Их укладывают в бурты — кагаты.

Хозяйства должны стремиться выкопанную свеклу в тот же день отправлять на свеклоприемные пункты сахарных заводов для заклад­ки на хранение или на переработку.

Однако иногда вследствие неблагоприятной погоды, недоста­точного количества автотранспорта и других причин то или иное количество свеклы на некоторое время остается на хранение в поле. В связи с этим колхозы и совхозы организуют кратковременное хранение сахарной свеклы в полевых кагатах около дорог.

Площадки, на которых устраивают полевые кагаты, должны быть ровными, с небольшим уклоном для стока воды. До начала укладки свеклы площадки очищают от растительных остатков, утрамбовывают и обрабатывают известью-пушонкой из расчета 200 г на 1 м². В полевые кагаты укладывают только кондиционную свеклу. Примерные размеры их следующие: ширина основания 6 м, высота 1,5—1,75, ширина верхней площадки 2,5—3, длина не менее 10 м, т. е. кагаты в поперечном сечении имеют вид тра­пеции.

По мере формирования кагатов их боковые стороны укрывают влажной землей сначала слоем 15—20 см, а затем при понижении температуры воздуха толщину слоя земли увеличивают до 40— 50 см. Сверху кагаты укрывают соломенными или камышитовыми матами. При недостатке материалов для укрытия допускается укладка свеклы в треугольные кагаты следующих размеров: ши­рина у основания 3—4 м, высота 1,5—1,75 м и ширина верхней площадки 0,25 м. Кагаты такого типа сплошь укрывают более тон­ким слоем земли.

Для хранения свеклы на свеклоприемных пунктах и на терри­тории сахарных заводов ее укладывают в более крупные кагаты, размещенные на специально отведенной площадке — кагатном поле. Размеры этого поля зависят от количества свеклы и высоты кагатов. На 1 га площади кагатного поля в среднем укладывают 5—6 тыс. т корнеплодов. При использовании механизированных средств уклад­ки (кагатоукладчиков) и формировании кагатов высотой 5—7 м на 1 га кагатного поля укладывают 15—21 тыс. т свеклы.

Кагатное поле нужно подготавливать заблаговременно. Отве­денный под него участок выравнивают грейдером, тщательно уда­ляют все пожнивные растительные остатки, камни и посторонние предметы. После этого участок укатывают тяжелыми катками и дезинфицируют известью (2 т на 1 га). За 2—3 дня до укладки свеклы поле разбивают под кагаты.

Лучшую свежую и здоровую свеклу укладывают в кагаты дли­тельного хранения, корни среднего качества — в кагаты средних сроков хранения, свеклу с механическими повреждениями, под­мороженную и с содержанием подвяленных корней выше норм, предусмотренных ГОСТом, — в кагаты краткосрочного хранения или на переработку. Сахарную свеклу, предназначенную для дли­тельного хранения, укладывают обычно после 1 октября. До этого срока температура воздуха в основных свеклосеющих районах отно­сительно высокая, что вызывает интенсивное дыхание сложенных на хранение корней свеклы.

Кагаты длительного хранения имеют ширину у о снования до 22—25 м, высоту 4—6 м и ширину верхней площадки 6—8 м. Длина кагата может быть различной — от 50 до 100 м и больше. Размеры кагатов изменяют в зависимости от состояния свеклы, имеющихся средств механизации и установок для активного вентилирования. Свеклу длякраткосрочного хранения укладывают в кагаты мень­шего размера — с шириной у основания 10—12 м и высотой до 2 м.

Поверхность кагата обильно опрыскивают известковым моло­ком. По мере формирования кагата для предупреждения нагрева­ния корней солнечными лучами их укрывают соломенными или камышитовыми матами. Чтобы корни охладились, на ночь маты с верхней части кагатов снимают. В пасмурную погоду кагаты не закрывают и днем.

Для укрытия кагатов расходуется примерно 80 м² соломенных или камышитовых матов на каждые 100 т уложенной свеклы. Для укрытия кагатов применяют также щиты и плиты различного типа, изготовленные из камышита, опилок, костры, торфа и других мало­теплопроводных материалов. Такие щиты могут служить несколько лет. Для укрытия ими кагатов и снятия их применяют автомобиль­ные краны.

Кроме щитового или панельного укрытия кагатов, перспективно применение более легких материалов, например покрытия из поро­лона, пенопласта и других синтетических материалов. Положитель­ные данные получены по применению карбамидоформальдегидного пенопласта (опыт Н. М. Игнатова, ТСХА).

Всесоюзным научно-исследовательским институтом сахарной про­мышленности (ВНИИСП) предложена конструкция рулонных па­нелей, состоящих из полиэтиленовой пленки-чулка и термоизоля­ционного вкладыша (кострольная рогожка, волнистый картон, стеклохолст). Срок службы укрытий такого вида 4 года (у камыши­товых матов 1,5 года) при более высокой экономической эффектив­ности.

Необходимое условие успешного хранения сахарной свеклы — систематический контроль за температурой в кагатах, что позволяет своевременно ликвидировать очаги гниения и самосогревания. Оптимальная температура хранения свеклы 1—3 °С. С повышением температуры в кагатах выше оптимальной усиливается дыхание корней, интенсифицируются микробиологические процессы, а сле­довательно, возрастают потери сахара.

Для контроля за температурой в кагатах используют ртутные термометры в деревянной оправе (как и буртовые) и электрические термометры сопротивления. На 3000 ц свеклы устанавливают один термометр, но не менее трех на кагат.

Исследования Б. А. Рубина, М. 3. Хелемского и других показали, что если температура в кагате не превышает средней наружной тем­пературы воздуха на 1—3 °С, то это свидетельствует о нормальных условиях хранения. Повышение температуры в кагате, не связан­ное с повышением температуры наружного воздуха, а тем более происходящее при снижении ее, указывает на неблагополучное хра­нение.

При появлении отдельных очагов самосогревания загнившие корни немедленно выбирают из кагата и образовавшуюся яму за­полняют здоровыми, обработанными известью-пушонкой. Надо следить за тем, чтобы температура в кагатах не опускалась ниже 0 °С. Если она снизилась до 1 °С, необходимо кагаты укрыть до­полнительно.

Среднесуточные потери сахара при хранении свеклы в свежем виде не должны превышать установленных норм. В зависимости от районов произрастания сахарной свеклы эти нормы колеблются в пределах от 0,010 до 0,025 %. Для учета изменения массы свеклы и потерь сахара при хранении в каждый кагат укладывают 5—8 се­ток, заполненных свеклой. При закладке проб их взвешивают и определяют содержание сахара в корнях. В конце хранения сетки со свеклой снова взвешивают и анализируют. По разности массы пробы свеклы в начале и конце хранения определяют общую потерю, а по разности содержания сахара — его потери за период хранения.

Широкое внедрение средств механизации при перевозках и укладках сахарной свеклы, а также установок для активного венти­лирования позволило увеличить размеры и высоту кагатов, особен­но для длительного хранения свеклы. На сахарных заводах при­меняют механизированную укладку высоких кагатов с помощью кагатоукладочных машин.

Наиболее современным и перспективным является высокопро­дуктивный кагатоукладчик КФ-6893-БЗ. Он приспособлен к за­грузке крупногабаритных автомобилей и автопоездов до 30 т (без расцепки), а также для очистки свеклы от примесей. Разгрузочная способность кагатоукладчика 300 т корнеплодов в час, при форми­ровании кагатов высотой до 9 м.