Технология производства тростникового сахара

Вместе с экспертами портала Foodbay разбираемся, как делают сахар из тростника, от чего зависит качество итогового продукта и почему коричневый цвет – отнюдь не показатель качества.

Подавляющее большинство сахара, представленного на полках российских магазинов и используемого в пищевой промышленности, относится к свекловичному виду. Другими словами, получают его из сока сахарной свеклы. Однако этот способ производства едва ли можно назвать общепринятым в глобальном понимании. Да и в России предложение не ограничивается только им. В более теплых регионах нашей страны и тем более мира в «сладком» производстве активнее используются другие виды сырья.

Безусловным лидером среди них является сахарный тростник. Эта неприхотливая, продуктивная и удобная в переработке культура прекрасно приживается в различных условиях, включая суровый тропический климат. Еще один важный плюс тростника в его многолетнем произрастании. При благоприятных условиях с одного растения можно собирать по 5-7 урожаев. Однолетняя свекла на этом фоне проигрывает просто всухую.

В некоторых странах выращивание тростника и производство из него сахара является одной из ведущих отраслей национальной промышленности. И речь не о небольших бедных государствах тропического пояса, а, прежде всего, о Бразилии. Согласно неофициальной статистике, едва ли не каждая вторая тонна сахара поступает на мировой рынок именно из Бразилии. Здесь он считается едва ли не «белым золотом», играя для экономики страны значение, близкое роли нефти для России. И производят бразильский сахар как раз из тростникового сырья.

Сама производственная технология во многом похожа на переработку на сахар обычной свеклы. Отличия же заключаются в основном в комплексе используемых методик и процессов обработки, что обусловлено разными свойствами и составом используемого сырья. В частности, в тростниковом соке существенно больше редуцирующих сахаров с повышенной чувствительностью к окислительным воздействиям. Поэтому для тростниковосахарного производства не подходит очистка путем добавления большого объема извести, широко применяемая при получении свекловичной разновидности.

Заготовление тростника

Изначальный этап производства сахара из тростника – уборка сырья. В той же Бразилии это практически непрерывная работа 24 часа в сутки 7 дней в неделю. Здесь плантации работают по конвейерному принципу: пока убирается один участок, дозревает второй. Единственное ограничение – сбор урожая прекращается на время сильных ливней. На крупных промышленных плантациях уборочный процесс максимально автоматизируется: здесь работают специальные комбайны, которые полностью готовят тростник к дальнейшей обработке:

• срезают растения на требуемую высоту;

• удаляют листья;

• рубят стебли на отдельные фрагменты;

• подают измельченное сырье в бункер-накопитель, установленный на грузовике.

После этого нужно максимально быстро перевезти собранное сырье на производство. Такая спешка обусловлена тем, что после срезания и измельчения тростник достаточно быстро утрачивает свои полезные свойства и к тому же просто истекает ценным соком.

Получение сока

По прибытии на производство партия сырья проходит лабораторный анализ. В его ходе определяется концентрация сахара, воды, растительных волокон и прочих компонентов. Если результаты соответствуют требованиям, стебли отправляются на специальную «мельницу». Как правило, в качестве ее используются вальцевые прессы сложной конфигурации, включающей:

• кратер – это 2 вальца с рифленой поверхностью;

• мельницы – 3-вальцовые отжимные прессы в количестве от 3 до 4.

В кратере куски стеблей раздавливаются до относительно мягкого состояния. Это больше подготовительный этап, на котором выделяется совсем немного сока.

Далее сырье попадает в мельничный комплекс, последовательно проходя через все прессы. За счет такой многошаговой переработки сок отжимается постепенно и целиком. На выходе остается только сухой жмых, который можно использовать как топливо.

Для большей эффективности соковыделения при переходе с третьего пресса на четвертый к тростниковой массе подается вода. Сок же, получаемый на каждом этапе, не сразу выводится в бункер-сборщик, а еще некоторое время циркулирует в системе прессов:

с четвертой мельницы он подается к сырьевой массе между вторым и третьим этапами;

с третьей мельницы тростниковый сок отправляется на переход с первого на второй этап;

с первого и второго пресса, а также с кратера сок уже перекачивается в резервуар для передачи на следующий производственный этап.

Такая сложная технология в сочетании со своевременным введением воды позволяют выжимать из сырья свыше 90% сахара, накопленного в тканях стебля, не слишком разжижая сок.

Полученный сок проходит через фильтр первичной очистки, который задерживает мезгу – жесткие растительные волокна. После такой очистки он перекачивается на контроль в специальные мерники, а затем попадает на стадию очистки.

Дефекация тростникового сока известью

Это основной метод очищения сока-полуфабриката независимо от используемого сырья. Однако, как мы уже отметили выше, в случае с тростником извести требуется значительно меньше. Ее количество определяется на основе результатов входного анализа так, чтобы сок стал нейтральным либо лишь слегка щелочным.

Дефекация известью может выполняться 2 способами:

• холодным;

• горячим.

В первом случае сок перекачивается со стадии отжима в специальный резервуар и смешивается в нем с раствором извести в массовой концентрации 0.2%. Далее смесь прогоняется через решоферы, где нагревается, и попадает в баки-отстойники. Чтобы повысить скорость осаживания, сок доводят паром до кипения, некоторое время выдерживают при температуре кипения – и потом оставляют его отстаиваться на 1 час. В результате все нерастворенные частицы оседают на дно, а жидкость становится прозрачной и пригодной для сцеживания. Далее нужно собрать полученный осадок, вскипятить его в отдельном баке и снова оставить отстаиваться в течение часа. В результате масса разделяется на очищенный сок и сгущенную суспензию. Последняя после сцеживания сока в очередной раз кипятится – и подается на фильтрпрессы для очистки.

Основное отличие горячей дефекации в том, что стадия нагрева сока в решоферах в технологической карте располагается не после смешивания с известковым молоком, а до нее. Если при холодном методе температуры смешивания составляют менее 50 градусов, то при горячем очищении они достигают 85-90 градусов. Дальнейшее же осаживание протекает при обоих методах одинаково.

Независимо от технологических тонкостей дефекация тростникового сока обеспечивает следующие результаты:

• нейтрализация содержащихся в сырье свободных органических кислот до состояния известковых солей;

• осаждение несахарных соединений, включая альбумин, соединения азота и частично пигментные компоненты;

• повышение доброкачественности сокового сырья;

• улучшение механических качеств сока – прежде всего, прозрачности.

Недостаток дефекации сахарного сока независимо от температуры, под которой она протекает, в том, что она не позволяет на 100% осадить соединения-несахара.

Нейтрализация сернистым газом

Чтобы полностью очистить сырье от несахаров, в подготавливаемое сырье вводится увеличенное количество извести. За счет этого оно приобретает более выраженные щелочные свойства. Известковый же избыток впоследствии нейтрализуется подачей сернистого газа при нормальной температуре.

В основе этого метода лежит прямая зависимость эффективности осаждения несахаров от объема вводимой извести. Однако просто увеличить ее количество нельзя. Если начать нагревать сырье с высоким содержанием редуцирующих сахаров и большой концентрацией извести, то оно необратимо потемнеет. Причем цвет изменится очень существенно.

Чтобы этого не допустить, проводится сернистая обработка или, иначе говоря, холодная сульфитация. Вступая в реакцию с известью, газ в зависимости от концентрации либо полностью нейтрализует кислотно-щелочной баланс тростникового сока либо оставляет его минимально щелочным. После этого уже можно переходить к выделению осадка, не опасаясь, что цвет сока при нагревании изменится.

Дальнейшая переработка тростниковосахарного сырья

После завершения этапа дефекации полностью очищенный сок перекачивается на стадию выпаривания. Здесь он теряет влагу и сгущается до необходимой консистенции.

Став больше похожим на густой сироп, тростниковый полуфабрикат загружается в вакуум-аппарат, где уваривается до состояния утфеля. Следующие этапы – кристаллизация утфеля и его пробелка для получения товарного вида.

Делать тростниковый сахар можно по технологиям, включающим как 3, так и 5 утфелей. Чем их больше, тем тщательнее производственный процесс, тем выше качество готового продукта – но тем больше и затраты на его изготовление.

В качестве катализатора процесса кристаллизации при уваривании утфеля используется, как правило, сахарная пудра, представляющая собой мельчайшие сахарные кристаллы. Она вводится в пересыщенный сахарный раствор и становится своего рода центром кристаллообразования. Для большей эффективности пудра подкачивается в несколько заходов.

Далее жидкий утфель переносится в вакуум-аппарат последнего цикла. Здесь он повторно уваривается – но уже на I маточном утфеле, выполняющем функцию кристаллической базы.

Полностью уваренная заготовка загружается в резервуары-кристаллизаторы, где постепенно охлаждается в течение 3 суток. После этого наступает стадия пробелки путем центрифугирования. На выходе получаются мелкие сахарные кристаллы. Их возвращают в резервуары кристаллизаторов и смешиваются с сиропом высокой степени очистки, представляющим собой II маточный утфель. Полученный раствор, представляющий собой по сути заведенный сахарный кристалл, передается на финишное уваривание на подходящей базе в вакуум-аппаратах.

Характерные особенности и отличия

Итак, от изготовления свекловичного сахара переработка тростникового сырья отличается 2 основными моментами:

• Если из свеклы сахаросодержащий сок добывается методом диффузного экстрагирования, то из тростника он получается путем многовальцового отжима. Причем нельзя сказать, что тот или иной метод технологически проще.

• Для очищения тростникового полуфабриката требуется значительно меньшая концентрация извести. И здесь преимущества тростника очевидны, поскольку достаточно только одного дефекационного цикла. При переработке свеклы очистка проводится минимум в 4 этапа.

Справедливости ради отметим, что получать тростниковый сахар можно и методом диффузии. Однако традиционно используется технология отжима на вальцах.

Что же касается мнения о том, что настоящий тростниковый сахар обязательно должен быть коричневым, то это не более чем заблуждение, обусловленное спецификой производства. Описанная нами схема – и используемая на большинстве фабрик – «заточена» под получение сахара-сырца, цвет которого далеко от привычного нам белоснежного. Да, впоследствии рафинирования он обеляется, но не всегда доводится до состояния идеальной белизны. Поэтому коричневый цвет кристаллов сахара – это не более чем остатки патоки. Она никак не влияет на питательные, вкусовые и полезные свойства продукта. Химически этот тот же самый сахар, столь же сладкий и калорийный.

Причем если производство сахара-сырца в любом случае должно быть организовано в непосредственной близости от тростниковых плантаций, то рафинировать его можно в любой точке мира. Поэтому зачастую заводы-изготовители ограничиваются получением именно сырцового продукта, который затем продают следующим участникам цепочки. Те уже рафинируют его и занимаются финальной дистрибуцией.