Сахарный завод — это нефтеперерабатывающий завод , который перерабатывает сахар-сырец из тростника или сахар, полученный из свеклы , в белый рафинированный сахар .
Заводы по производству тростникового сахара традиционно производят сахар-сырец, то есть сахар, который все еще содержит патоку , придающую ему больше цвета (и примесей), чем белый сахар, который обычно потребляется в домашних условиях и используется в качестве ингредиента в безалкогольных напитках и продуктах питания. Тростниковый сахар-сырец не нуждается в очистке, чтобы быть вкусным. Его рафинируют по таким причинам, как здоровье, цвет и требование чистого вкуса сахара. Сахар-сырец стабилен при транспортировке и может перемещаться с заводов на места переработки в белый сахар. Заводы/заводы по производству тростникового сахара часто производят частично рафинированный продукт под названием «Плантационный белый» для своего местного рынка, но он уступает белому сахару, производимому нефтеперерабатывающими заводами. [1]
Свеклосахарные заводы также могут производить сахар-сырец, но он имеет неприятный вкус. В этом процессе нет отдельной стадии производства сахара-сырца; сахарный экстракт свеклы после очистки кристаллизуется непосредственно в белый сахар. [1]
Истоки искусства рафинации сахара, по-видимому, берут свое начало в Хорасане в Персии. Затем венецианцы начали производить примитивную форму рафинированного сахара, напоминающую леденцы . К концу 16 века искусство рафинирования сахара распространилось в Германии. Пятьдесят лет спустя голландцы открыли свои нефтеперерабатывающие заводы, которые вскоре стали доминировать на европейском рынке. [2] Риски, связанные с крупными нефтеперерабатывающими заводами, стимулировали развитие страховой отрасли.
В эпоху раннего Нового времени (1500–1800 гг. н. э.) процесс переработки сахара состоял из нескольких стандартных этапов. Сначала сахар-сырец помещали в медный котел и смешивали с бычьей кровью и известковой водой. Затем смесь оставляли стоять на ночь для растворения. Утром под кастрюлей или котлом разжигали огонь. Белок крови затем свертывался и перепутывал механические примеси сахара, образуя накипь, которую постоянно удаляли. Затем кипячение продолжали до тех пор, пока образец смеси не стал прозрачным. Затем его быстро варили до такой консистенции, что между большим и указательным пальцами можно было образовать нити. В этот момент огонь был потушен. Вторым этапом была грануляция. Для этого сироп переносили в сосуд, называемый охладителем, где его перемешивали деревянными веслами до грануляции. Третьим этапом было разложить сахарный песок по формочкам. [3]
Первые сахарные заводы располагались в прибрежных городах по всей Западной Европе. Им не обязательно было находиться в портовом городе, поскольку в то время товары обычно перегружались с корабля на баржу до того, как они достигли места назначения. Сахарные заводы часто расположены в регионах с высоким потреблением сахара, таких как Северная Америка, Европа и Япония. С 1990-х годов в регионе Ближнего Востока и Северной Африки , например, в Дубае , Саудовской Аравии и Алжире было построено множество современных сахарных заводов . Крупнейшей в мире компанией по переработке сахара является American Sugar Refining с предприятиями в Северной Америке и Европе.
Сахарные заводы, построенные примерно с 1500 по 1800 год нашей эры, не требовали специально построенных зданий. В идеале они располагались на широкой улице вдоль широкого канала с хорошей набережной, чтобы ресурсы можно было доставлять с небольшими затратами на баржах и по дороге. Нефтеперерабатывающий завод также должен был стоять несколько отдельно от других построек. Для сушки продуктов и предотвращения их запотевания требовался ветер, особенно летом. Дымоходы также должны были значительно выступать над окружающими постройками. [4] Примерно с 1800 года промышленная революция изменила процесс переработки, внедрив паровую энергию и все виды машин. Это привело к строительству специализированного здания, которое можно было узнать по большому количеству очень неглубоких этажей.
Нефтеперерабатывающий завод, построенный до 1800 года, был подробно описан в Нидерландах, поскольку Голландская Республика долгое время доминировала в торговле сахаром и его переработке. В Голландии идеальный нефтеперерабатывающий завод имел длину не менее 150 футов (0,3140 м) и ширину 30 футов. Склад нефтеперерабатывающего завода будет находиться на стороне улицы/канала. Оно должно было быть не менее 30 футов в ширину, 40 футов в длину и 20 футов в высоту, с достаточным естественным освещением и двумя 10-футовыми дверями, чтобы пропускать 2000-3000-фунтовые бочки. На складе требовалась лебедка для вертикальной транспортировки и весы весом не менее 1800 фунтов. [5] В идеале склад и нефтеперерабатывающий завод представляли собой отдельные здания, но из-за высоких цен на недвижимость в Голландии это было редкостью. [6]
Нефтеперерабатывающий завод часто располагался прямо за складом в том же здании. Ближе всего к складу располагалось хранилище сырья. Здесь было 4 помещения/ящика для хранения различных видов сахара-сырца, который подавался в ящики с первого этажа. [7] Каждый из них был 6 футов в длину и 12–14 футов в ширину, в результате чего часть хранилища сахара-сырца на нефтеперерабатывающем заводе была около 30 футов в длину и такой же ширины, как и все здание, то есть не менее 30 футов. На оставшихся 16–18 футах ширины находились всевозможные инструменты и такие вещи, как корзины для перемещения нечистот. Около первого ящика в потолке и всех этажах выше была дыра, чтобы можно было вертикально транспортировать грузы по веревке. На первом этаже располагалось хранилище для извести, которое было такого же размера, как и кастрюли, поэтому извести можно было хранить в количестве, достаточном для работы нефтеперерабатывающего завода в течение 3–4 месяцев. [7]
За хранилищем сырья располагалась сушильная камера, называемая также сушильной печкой или печью. [8] Один или два дома предназначались для сушки сахарных буханок, еще два - для изготовления конфет. Эти сушильные комнаты имели длину 10 футов, ширину 12 футов и высоту 30 футов. В каждом стояла железная печь , горящая на угле. Он был построен из кирпича и питался снаружи комнаты.
Та часть нефтеперерабатывающего завода, где происходила фактическая переработка, находилась за сушильным цехом. Здесь находились медные котлы, называемые кастрюлями [9] ( ziedpannen ), в которых варился сахар. На большинстве голландских нефтеперерабатывающих заводов было четыре котла, на многих — три, и лишь немногие — два. Если бы их было четыре, эти кастрюли занимали бы длину не менее 25 футов. Каждая кастрюля стояла на кирпичном своде , под которым находилась собственная печь. Эти кастрюли располагались в задней части нефтеперерабатывающего завода, чтобы было как можно больше света и как можно меньше сквозняков. Свет исходил от заднего фасада здания, который заканчивался открытым пространством длиной около 25 футов. Здесь хранили землю и уголь. [10] Под нефтеперерабатывающим заводом была свинцовая труба, которая позволяла перекачивать пресную воду, которая в Амстердаме доставлялась баржой в заднюю часть здания. [11] В той же части здания, где находились кастрюли, находились и две цистерны с известью. Они должны были быть заложены на глубине не менее 30 футов и располагаться на высоте 4 футов над уровнем земли. Они были размером 9 на 6 футов и стояли напротив кастрюль. [12] За ящиками для извести находились ящики для мусора высотой 8–9 футов. Напротив первых кастрюль (считая с улицы) стояла цистерна для очищенного сока клаарселкетель . Он находился на высоте около 4 футов над землей и мог содержать около 8-9000 фунтов очищенного сахара.
Промышленный сахарный завод, построенный после 1800 года, характеризовался использованием силы тяжести для транспортировки сахара вниз по зданию, когда он проходил несколько стадий рафинирования. В сочетании с некоторыми другими особенностями это привело к созданию узнаваемого типа здания сахарного завода XIX века. Примерами были здания: сахарного завода Domino , Бостонского сахарного завода , Amsterdamsche Stoom Suikerraffinaderij , Wester Suikerraffinaderij и Nederlandsche Suikerraffinaderij .
Процесс рафинирования также был подробно описан в 1793 году. В другом описании 1833 года он упоминался как «Старый, или немецкий метод, с использованием крови, яиц, глины и т. д.» [13] В то время нефтеперерабатывающие заводы производили различные виды сахара. Сахарная пудра была высшего качества. Следующим был кусковой сахар, а затем сахар-бастард. [14] Бастардный сахар изготавливался из остатков хлеба и кускового сахара. [15] Обычно его измельчали и продавали как сахарную пудру. [16] Леденец состоял из очень крупных кристаллов, образовавшихся вокруг нитей. Он был либо белым, либо коричневым, в зависимости от качества используемого сахара. [17]
Первым шагом, примерно равным очистке, было наполнение кастрюль пресной водой и небольшим количеством известковой воды. Следующим в кастрюлю положили сахар-сырец. Сковороды имели перемычку, которая представляла собой часть передней части сковороды, занимавшую от 33 до 40% ее окружности и высотой около двух футов. После того, как нижняя часть чаши была заполнена, распорка фиксировалась на месте для возможности дальнейшего заполнения. [9] Затем смесь оставляли стоять на ночь, чтобы растворился сахар. На следующее утро огонь под кастрюлей был зажжен, и смесь медленно нагревалась. Его регулярно помешивали, чтобы сахар не прилипал к кастрюле. Перемешивание уменьшали, когда сахар полностью растворялся. Когда сахар почти достиг точки кипения, огонь почти погас. При нагревании известь связывалась с примесями и образовывала затвердевшую накипь, которую удаляли шумовкой, [18] напоминающей перфорированную лопату , с ручкой длиной 6–8 футов. [19] Как только это было сделано, раствор яиц в воде был погружен в сахарную смесь. Это было сделано для яичного белка или белка, которые связывали больше примесей. Это привело к тому, что соскребли еще больше нечистоты. Это повторялось 5-6 раз, пока на поверхности вместо накипи не появился белый слизистый слой. Тогда раствор назывался клаарсель, потому что он был очищен. [20] Здесь ясно также означало прозрачность . [21] Для очистки очень грубого сахара использовалась грунтовая вода, а также больше извести и яиц. [22] Общее потребление яиц могло составлять 400 или 500 в день, что зимой обходилось в четыре гульдена за 100 яиц. Добавление свежей бычьей крови могло способствовать дальнейшему осветлению сахара, но ее часто использовали, когда она была несвежей, а также в качестве альтернативы дорогим яйцам. Это привело к испорченному сахару, а в Голландии – к официальному, но неэффективному запрету на его использование. [23]
Вторым шагом была фильтрация и хранение очищенного спирта. Для этого его подавали в цистерну с очищенным соком, подавая его в медную трубку (или корыто), заканчивающуюся над фильтром, помещенным над цистерной. Этот фильтр представлял собой кусок ткани в корзине и улавливал такие вещи, как яичная чешуя, гвозди, куски дерева и т. д. [24] В то время цистерну для очищенного сока называли просто цистерной. [21] Он также служил для хранения очищенного сока, пока мыли первые две кастрюли.
Третий шаг был равен испарению. [21] Небольшие порции осветленного сока подавали в первую кастрюлю, которая доводилась до кипения на сильном огне. Примерно через 12–30 минут испарение приведет к тому, что раствор достигнет необходимой степени вязкости. [25] В Голландии быстрое испарение было очевидно только для леденцов. [26] Тест на то, может ли ликер образовывать нити между пальцем и большим пальцем, определял, когда сахар «готов». Первый вариант продолжения рафинирования заключался в том, чтобы слить оставшуюся воду под действием силы тяжести, что привело бы к образованию буханки, кускового или бастардного сахара. Другой вариант заключался в испарении оставшейся воды путем нагревания, в результате чего получались леденцы .
Четвертый этап охлаждения не был применим к леденцам. Для сахара-буханки третья или четвертая кастрюля использовалась как охлаждающая. Для кускового сахара использовались три кастрюли для охлаждения. [27] Как только кастрюля с сахаром была «готова» (то есть кипела), ее переносили в охлаждающую кастрюлю. когда он достаточно остынет, на сахаре образуется корочка. В идеале следующая порция вареного сахара была готова именно в этот момент, а затем ее добавляли в охлаждающую кастрюлю. Охлаждающий поддон можно было заполнить до пяти партий. [26] Также см. грануляцию выше.
Заполнение форм было пятым шагом. Сахарные конфеты изготавливались путем сушки сахара при нагревании. Для этого его привозили в сушильный цех на транспортном ведре. Здесь сахар разложили по конфетницам. [28] Операция по укладке сахара в транспортировочные ведра и заполнению горшков могла занять около двух-трех минут. В идеале к тому времени вторая кастрюля была готова для заполнения транспортных ведер. [29] Если бы конфетный сахар производился, сушильная камера могла бы содержать около 150 баночек конфет, приготовленных из сахара-сырца из четырех кастрюль примерно за 6 часов работы. Затем сушильную комнату убрали, отключили и зажгли огонь в печи. [30]
Если делались сахарные буханки или кусковый сахар, сахар привозили в разливочную, см. изображение: Заполнение форм в 1793 году. Здесь формы заполнялись. Они имели коническую форму с отверстием на конце, которое закрывалось куском ткани. [31] В разливочной комнате формы были заполнены, а затем размещены на их заостренных концах, начиная с угла комнаты. Затем их складывали друг на друга, а внешние ряды поддерживали приставки «ворзецель» , то есть сломанные формы, не пригодные для каких-либо других целей. [28]
На следующий день формы были доставлены на один из верхних этажей. [32] Здесь пробка форм была удалена, и через несколько дней сироп вытек и был собран в горшки для сбора. Затем формы положили на коробку, где сахар, прилипший к внешней стороне формы, соскребали и собирали. Буханки аккуратно вынимали из форм. [33]
Британская нефтеперерабатывающая промышленность зародилась примерно в 1544 году, когда в Лондоне были открыты два сахарных завода. Их также называли «сахарными домами». Поначалу их успех был ограничен из-за сильной конкуренции со стороны Антверпена. После падения Антверпена в 1585 году сахарная промышленность в Лондоне расширилась. [34] Первый сахарный завод в Бристоле был открыт в 1607 году, когда Роберт Олдворт основал единственный рафинадный завод. [35] Торговля сахаром и его переработка станут основным источником процветания Бристоля в 18 веке. Когда-то в Бристоле было около 20 нефтеперерабатывающих заводов. [36] В Ливерпуле первый сахарный завод был основан в 1667 году. [37]
Производство сахара в Шотландии началось в 1667 году. К 1715 году нефтеперерабатывающие заводы существовали на атлантическом побережье в Глазго и на побережье Северного моря в Лейте. Однако настоящий центр шотландской нефтеперерабатывающей промышленности будет расположен в пригороде Глазго Гриноке . Здесь в 1765 году был основан первый сахарный завод. До 1826 года последовали еще пять. К 1869 году в Гриноке было 14 сахарных заводов, два крупнейших из которых перерабатывали 14 000 тонн сахара в неделю. Еще четыре сахарных завода также располагались на реке Клайд , а два — в Лейте. [38] Глазго был важным центром производства очень тяжелого оборудования, необходимого для заводов по производству тростникового сахара. [39] Это, вероятно, способствовало росту Гринока как центра по переработке сахара, для которого требовалось более легкое, но сопоставимое оборудование.
.jpg/1280px-2018_LCY,_aerial_view_of_Tate_&_Lyle,_Silvertown_(cropped).jpg)
В 1859 году Генри Тейт (1819–1899) стал партнером сахарного завода в Ливерпуле, которым вскоре стал управлять. В 1872 году его компания «Генри Тейт и сыновья» открыла в том же городе нефтеперерабатывающий завод «Лав Лейн». В 1878 году он открыл нефтеперерабатывающий завод Темзы в Сильвертауне в Восточном Лондоне. [40] Абрам Лайл (1820-) стал важным судовладельцем. В 1865 году он купил часть сахарного завода в Глебе, но снова покинул его в 1872 году. В 1883 году он открыл нефтеперерабатывающий завод Плейстоу в Лондоне, всего в 1,5 милях от нефтеперерабатывающего завода в Темзе. [41] В 1921 году две компании объединились и образовали Tate & Lyle , компанию, которая перерабатывала около 50% сахара в Великобритании.
После Первой мировой войны британская сахарная промышленность пришла в упадок. Война заставила правительство осознать опасность полной зависимости от импорта тростникового сахара, и поэтому стало поощряться выращивание сахарной свеклы , перерабатываемой на свеклосахарных заводах . В 1973 году вступление Великобритании в Европейский Союз означало, что британской нефтеперерабатывающей промышленности пришлось иметь дело с европейским законодательством, которое благоприятствовало производству в Европе. В 2010 году Tate & Lyle продала свой бизнес по переработке сахара компании American Sugar Refining , которой также было разрешено использовать это название для этой деятельности. [42]
В Германии Гамбург был одним из первых центров сахарных заводов, соперничая по важности с Амстердамом. К 1727 году в Гамбурге было около 200 нефтеперерабатывающих заводов (известных как Zuckersiederei ), которые доминировали на немецком рынке. [43] С 1830 по 1850 год эта гамбургская промышленность была почти полностью уничтожена. [44] Последним заводом по переработке тростникового сахара в Гамбурге был Dampfzuckersiederei von 1848, который закрылся в 1885 году. [45]
После открытия процесса получения сахара из сахарной свеклы было основано множество сахарных заводов по производству свекловичного сахара-сырца. Под Магдебургом их было около 400, по одному почти в каждой деревне. В 1894 году эти заводы по производству сахара-сырца основали Хильдесхаймский сахарный завод Zücker Raffinerie Hildesheim , который перерабатывал свекловичный сахар-сырец. В 1913 году было подсчитано, что 63% немецкой сахарной свеклы было переработано в сахар-сырец, который затем перерабатывался на отдельном сахарном заводе. В США этот процент был равен нулю. Это вызвало много путаницы. [46]
В 1938 году сахарный завод Хильдесхайма приобрел Zuckerraffinerie Braunschweig и закрыл его в следующем году. В конечном итоге концентрация заводов по производству сахара-сырца привела к тому, что (центральные) нефтеперерабатывающие заводы стали ненужными. Заводы по производству свекловичного сахара стали настолько большими, что стало разумным перерабатывать свекловичный сахар-сырец на месте, а не на отдельном заводе. [47]
В 1833 году был сделан обзор сахарных заводов США. [48] В то время только три нефтеперерабатывающих завода перешли на испарение в вакууме. Остальные по-прежнему полагались на традиционные методы. [49]
В 1833 году в Филадельфии было 12 сахарных заводов. Они могли перерабатывать 14 000 000 фунтов сахара-сырца. [50] Завод Canby & Lovering использовал паровую энергию и вакуумные кастрюли, но к нему собирался присоединиться еще один. [51] Нефтеперерабатывающий завод JG Smith & Son на улице Вайн был просторным и чистым. Нефтеперерабатывающий завод «Поль Лаюс и компания» на Бред-стрит перешел на французский метод. Это включало подвешивание кастрюль на цепях, которые были гораздо более эффективными, чем стационарные кастрюли, когда для испарения использовался открытый огонь. [16]
В Нью-Йорке сахарные заводы могли перерабатывать около 9 000 000 фунтов сахара-сырца. Чуть больше половины станет рафинированным сахаром, четверть — полуфабрикатом, а еще четверть — патокой. [50] Компания Steam Congress Archibald & Delafield использовала паровую энергию и вакуумные сковороды. [52] Нефтеперерабатывающий завод Teaman, Tobias & Co. на улице Свободы был богатой компанией, основанной в здании, известном как Старый сахарный дом. [9] Нефтеперерабатывающий завод Meday & Ritter также был респектабельным. [53] Нефтеперерабатывающий завод по французскому методу использовал пар для нагрева, но не для испарения. [54]
В 1833 году в Балтиморе было 9 сахарных заводов. Раньше эти заводы перерабатывали 9-10 миллионов фунтов сахара-сырца с Кубы и Бразилии, но в 1833 году у балтиморских заводов были серьезные проблемы, и только около 2 миллионов фунтов были обработаны. Крупный паровакуумный завод сгорел и не был восстановлен. Нефтеперерабатывающий завод Дж. У. и Х. Миллера на Конкорд-стрит все еще работал неплохо. Он извлек выгоду из обильного запаса пресной воды и глины из близлежащего Федерал-Хилла . [17] В Бостоне было три нефтеперерабатывающих завода, принадлежавших г-ну Доану, г-ну Эндрюсу и г-ну Уайту. Вместе с нефтеперерабатывающим заводом в Салеме они переработали около 2 000 000 фунтов сахара-сырца. [14]
На западе сахарные заводы Нового Орлеана были довольно нетипичными, поскольку в окрестностях располагалось множество плантаций сахарного тростника. Сахарный завод Нового Орлеана был огромным предприятием, на котором работало около 100 рабочих. В нем использовались вакуумные кастрюли и сила пара. [55] В Новом Орлеане также был небольшой нефтеперерабатывающий завод, работавший по старым методам. В Цинциннати находился сахарный завод, испытывающий трудности, который полагался на сахар-сырец из Нового Орлеана. [56]
В 1974 г. в США было 29 сахарных заводов. [57]
Сахар-сырец может храниться месяцами как на сахарном заводе, так и на сахарном заводе. Во время хранения кристаллы сахара-сырца все еще окружены тонкой пленкой патоки, оставшейся после заключительного этапа кристаллизации на сахарном заводе. Эта пленка патоки представляет собой инкубатор для роста микробов, что приводит к потере качества, связанной с хранением. [58]
В настоящее время многие сахарные заводы закупают сахар с таким высоким содержанием полиамида, что могут обойтись без процесса аффинирования.
Целью этапа аффинирования является удаление пленки/покрытия патоки, которая все еще окружает кристаллы сахара-сырца, при этом сводя к минимуму любое растворение кристаллов. Сахар-сырец загружают в мешалку, обычно это корыто длиной около 35 футов, шириной 3 фута и глубиной 4 фута. Здесь его смешивают с сиропом сродства, образуя смесь под названием «магма» с плотностью около 92 Брикса. Из смесителя он выходит в смеситель через решетку, улавливающую посторонние примеси и твердые комки. [59] Миксер обычно имеет длину 37,5 футов, ширину 3 фута 4 дюйма и высоту 8 футов 6 дюймов. Здесь магма перемешивается и нагревается до температуры от 43 до 60 °C. В нижней части смесителя расположены желоба к центрифугам. [60]
В центрифугах сироп отделяется от магмы, проталкивая его через удерживающую сетку сбоку центрифуги. В результате кристаллы остаются в центрифуге, а также остаточная пленка сиропа, которая удаляется промывкой кристаллов горячей водой (82 °C+), пока они еще находятся в корзине. Промытые кристаллы затем выгружают из центрифуги. [60]
Этот «родственный сахар» затем подается в плавильную печь. Обычно это круглый резервуар диаметром 12 футов и высотой 6 футов. Здесь сахар смешивается с особо чистой сладкой водой и перемешивается лопастями. [61] Эту смесь нагревают паром, плавя кристаллы в пресной воде с образованием жидкости, обычно называемой расплавленной жидкостью. [62]
Стадия очистки состоит из комбинации осветления и обесцвечивания. Все осветляющие процедуры включают смешивание расплавленного щелока с горячим известковым молоком (суспензией гидроксида кальция в воде). [63] Эта обработка осаждает ряд примесей, в том числе многовалентные анионы , такие как сульфат , фосфат , цитрат и оксалат , которые выпадают в осадок в виде их кальциевых солей, а также крупные органические молекулы, такие как белки , сапонины и пектины , которые агрегируют в присутствии многовалентных катионов . . Кроме того, в щелочных условиях простые сахара, глюкоза и фруктоза , а также аминокислота глютамин превращаются в химически стабильные карбоновые кислоты . Если не лечить, эти сахара и амины в конечном итоге нарушат кристаллизацию сахарозы. [64] Наиболее важными процессами осветления являются карбонизация и фосфатирование. [63]
Если применяется карбонизация, углекислый газ барботируется через щелочной раствор сахара, осаждая известь в виде карбоната кальция ( мела ). Частицы мела улавливают одни примеси и поглощают другие. В процессе переработки размер частиц мела увеличивается, и происходит естественная флокуляция , при которой тяжелые частицы оседают в резервуарах (осветлителях). Последнее добавление большего количества углекислого газа приводит к выделению большего количества кальция из раствора; его отфильтровывают, оставляя более чистый раствор золотистого светло-коричневого сахара, называемый «жидким соком». [65]
При фосфатировании расплавленный раствор нагревают до 60-70°С и добавляют немного фосфорной кислоты . Смесь сразу известковывают до рН 7,0-8,0. Затем он поступает в осветлитель с одного конца и во время прохождения через него нагревается до 88 °C. При этом образуется хлопьевидный осадок фосфата кальция , улавливающий одни примеси и поглощающий другие. Он всплывает наверх резервуара, где снимается лопастями. [63]
Обесцвечивание следует как за карбонизацией, так и за фосфатированием, которые заканчиваются фильтрацией мелкодисперсных твердых частиц. [63] Отфильтрованный осветленный щелок можно обесцветить несколькими способами. [66] Костяной голец состоит из спеченных длинных костей крупного рогатого скота. [67] Он обеспечивает обесцвечивание, а также удаляет коллоидный материал и значительное количество золы. Активированный уголь (ГАУ) сам по себе удаляет только цвет. Оба обычно используются в цилиндрических колоннах высотой 20–25 футов и диаметром около 10 футов, через которые жидкость медленно фильтруется. На некоторых современных заводах используются баллоны несколько меньшего размера с ионообменными смолами . Они работают намного быстрее.
Обесцвеченный щелок затем подают в испаритель. Это закрытый сосуд, нагреваемый паром и помещенный под вакуум. Основной принцип заключается в том, что сок поступает в испаритель при температуре выше температуры его кипения при пониженном давлении или нагревается до этой температуры. Это приводит к мгновенному испарению , которое позволяет сконцентрироваться за счет многократного испарения . В 1970-х годах американские сахарные заводы обычно использовали двойное или тройное выпаривание. [68]
В результате получается «густой сок», содержащий примерно 60% сахарозы по весу и внешне похожий на кленовый сироп . Он также стерилизуется ультрафиолетом. Густой сок можно хранить в резервуарах для последующей обработки, распределяя нагрузку на последующие этапы установки кристаллизации.
Густой сок смешивается с низкосортным кристаллическим сахаром, переработанным на других этапах процесса, в плавильной печи и фильтруется, получая «стандартный ликер». Фаза кристаллизации начинается с подачи стандартного раствора в вакуумные тиглы, обычно при 76 Брикса. [69] Эти кастрюли по сути представляют собой однокорпусные испарители с собственным источником вакуума и конденсатором. [70]
Раствор сахара должен быть перенасыщенным , чтобы вырастить кристаллы сахара. Выделяют три фазы пересыщения, которые определяются концентрацией сахарозы и температурой. В метастабильной фазе существующие кристаллы растут, но новые не образуются. [71] Используя затравочные кристаллы и поддерживая вакуумный поддон в метастабильной фазе, можно получить кристаллы одинакового размера.
Затравочные кристаллы вносят в чашу обычно в виде суспензии с известным размером и количеством частиц. После образования первоначальных кристаллов в тигель подается дополнительный стандартный раствор по мере того, как кристаллы растут, пока не достигнут желаемого размера.
Полученная смесь кристаллов сахара и сиропа называется утфелем , от французского слова «вареная масса» . Сироп называется маточным раствором [72] , потому что из этого раствора растут кристаллы. Содержание утфеля в одной кастрюле называется страйком. [70]
Затем утфель подается в центрифуги , где кристаллы отделяются от сиропа центробежной силой. Кристаллы остаются в центрифуге и промываются горячей водой для удаления остатков сиропа. Чистый кристаллический сахар затем удаляется из центрифуги и отправляется в сушилку-охладитель. [70]
Один утфель обычно приводит к четырем ударам, первому и трем переплавкам. [70] Это делается путем подачи сиропа, оставшегося после первого удара (известного как первая струя или первый сироп [73] [69] ), в другую кастрюлю. Второй удар создает больше кристаллов, а также струю 2 и так далее. Сиропы Jet 3 и 4 часто используются при производстве мягких сахаров [69] и при аффинировании. [70]
Сахарный песок – это сахар, в котором отдельные зерна сахара не слипаются друг с другом. Это достигается путем сушки. Сушилки или грануляторы обычно представляют собой горизонтальные вращающиеся барабаны диаметром от 1,5 до 2,4 м и длиной от 7,6 до 11 м. В них нагретый паром воздух удаляет влагу из кристаллов, так что содержание влаги снижается примерно с 1 процента до 0,02 процента или меньше. Гранулятор также отделяет кристаллы друг от друга. Затем кристаллы отправляются в холодильник. Есть машины, совмещающие сушку и охлаждение. [70]
Готовый продукт хранится в больших бетонных или стальных силосах. Он поставляется навалом, в биг-бэгах или мешках по 25–50 кг (55–110 фунтов) промышленным потребителям или упаковывается в упаковки потребительского размера розничным торговцам .
С высушенным сахаром следует обращаться осторожно, так как возможен взрыв сахарной пыли . Например, взрыв сахарной пыли, который привел к гибели 13 человек, был взрывом на сахарном заводе Джорджии в 2008 году в Порт-Вентворте , штат Джорджия.
Многие дорожные службы в Северной Америке используют обессахаренную свекловичную патоку в качестве противообледенительных средств при проведении зимних операций по борьбе с обледенением. Патоку можно использовать напрямую, [74] в сочетании с жидкими хлоридами и наносить на дорожные покрытия или использовать для обработки солевого покрытия на дорогах. [75] Патока может быть более выгодной, чем дорожная соль, поскольку она уменьшает коррозию и снижает температуру замерзания смеси соли и рассола, поэтому антиобледенители остаются эффективными при более низких температурах. [74] Добавление жидкости к каменной соли также уменьшает отскок и разброс каменной соли, удерживая ее там, где это необходимо, и сокращает время активации соли для начала процесса плавления. [75]
Как и во многих других отраслях промышленности, в последние десятилетия на сахарных заводах активно продвигалась автоматизация производства . Производственный процесс обычно контролируется центральной системой управления процессом , которая напрямую управляет большинством машин и компонентов. Только для некоторых специальных машин, таких как центрифуги на сахарном заводе, из соображений безопасности используются децентрализованные ПЛК . [76]
