Production de sucre à partir de betterave sucrière : description de la technologie

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

La production de sucre est l'apanage des grandes usines. Après tout, la technologie est assez complexe. Les matières premières sont traitées sur des lignes de production continues. En règle générale, les installations de production de sucre sont situées à proximité des sites de culture de betteraves sucrières.

Description du produit

Le sucre est essentiellement un glucide pur (saccharose) au goût sucré et agréable. Il est bien absorbé et assure le fonctionnement normal de l'organisme (l'acuité visuelle et auditive, nutriment important pour les cellules cérébrales, participe à la formation des graisses). L'abus du produit entraîne le développement de maladies (caries, excès de poids, etc.).

Matières premières pour la production

Traditionnellement dans notre pays, ce produit est fabriqué à partir de betteraves à sucre. La production de sucre nécessite un approvisionnement important en matières premières.

Beetroot est un représentant de la famille Haze. Pousse pendant deux ans, la culture est résistante à la sécheresse. Au cours de la première année, une racine pousse, puis au cours de la deuxième année, elle se développetige, fleurs et graines apparaissent. La masse de la racine est de 200 à 500 g et la fraction massique de tissu dur est de 75%. Le reste est composé de sucre et d'autres composés organiques.

La récolte des betteraves prend 50 jours. Dans le même temps, les usines fonctionnent en moyenne 150 jours par an. Pour fournir des matières premières à l'industrie sucrière, les betteraves sont stockées dans ce qu'on appelle des kagat (gros tas).

Technologie de stockage des betteraves sucrières

Les betteraves sont déposées en couches en tas sur des zones préalablement préparées. Si la technologie de stockage est violée, les betteraves germeront et pourriront. Après tout, les racines sont des organismes vivants. Une caractéristique de la germination est l'indice du rapport des germes à la masse du fruit entier. Dans des conditions de température et d'humidité élevées, les betteraves commencent à germer dès le cinquième jour de stockage. Dans le même temps, les betteraves, situées dans la partie supérieure du tas, germent le plus intensément. Il s'agit d'un phénomène extrêmement négatif, qui entraîne une diminution de l'efficacité de la production de sucre. Pour minimiser les pertes dues à la germination, les sommets des fruits sont coupés lors de la récolte et la récolte elle-même dans les tas est traitée avec une solution spéciale.

Il est important de stocker soigneusement les fruits en tas, en essayant de ne pas les endommager. Après tout, les zones endommagées du fœtus sont un point faible qui est d'abord affecté, puis les tissus sains.

Le développement des bactéries est fortement influencé par les niveaux de température et d'humidité. Si vous maintenez la composition et la température de l'air recommandées1-2 °C, puis les processus de décomposition ralentissent (parfois ne se développent pas).

Les betteraves stockées sont extrêmement polluées (sol, herbe). La saleté entrave la circulation de l'air dans le tas, provoque des processus de pourriture.

Par conséquent, il est recommandé de laver les betteraves et de les conserver lavées. Ces dernières années, des appareils spéciaux ont été largement utilisés pour souffler les mauvaises herbes, la paille et la saleté.

Rendement des betteraves

L'une des tâches les plus importantes consiste à augmenter le rendement des betteraves sucrières. Ça dépend de nombreux facteurs. La production de sucre dépend directement du volume de collecte, ainsi que de la qualité technologique des matières premières.

Tout d'abord, les qualités technologiques des betteraves cultivées dépendent des semences utilisées. Les technologies modernes permettent de contrôler les caractéristiques biologiques et autres. Le contrôle de la qualité des semences peut augmenter considérablement le rendement par hectare de surface ensemencée.

La méthode de culture des betteraves est également importante. Une augmentation significative du rendement est observée avec la méthode de culture dite sur billons (la croissance du rendement varie de 15 à 45 %, selon les caractéristiques climatiques de la région). L'essence de la méthode est la suivante. En automne, des machines spéciales versent des crêtes, grâce auxquelles la terre absorbe et accumule activement l'humidité. Par conséquent, au printemps, la terre mûrit assez rapidement, créant des conditions favorables au semis, à la croissance et au développement des fruits. De plus, les betteraves sont beaucoup plus faciles à récolter: la densité du sol des buttes est relativement faible.

Il est curieux que cette technologie ait été proposée par le scientifique soviétique Glukhovsky dans les lointaines années 20 du siècle dernier. Et relativement récemment, la méthode a été introduite dans les pays avancés.

Malgré sa grande efficacité, cette technologie n'a pas trouvé d'application étendue. La raison en est le manque et le coût élevé des équipements spéciaux. La production de sucre de betterave a donc des perspectives de développement et d'atteinte d'un nouveau palier technologique.

Les betteraves doivent être récoltées avant le gel. Les livraisons aux entreprises de betteraves déterrées peuvent être effectuées selon le principe du flux ou par la méthode du flux-transbordement. Afin de réduire la perte de saccharose lors du stockage de longue durée dans les bases de transbordement, les fruits sont recouverts de paille.

Processus de production

Une sucrerie moyenne en Russie est capable de traiter plusieurs milliers de tonnes de matières premières (betteraves sucrières). Impressionnant, n'est-ce pas ?

La production est basée sur des processus chimiques et des réactions complexes. L'essentiel est le suivant. Pour obtenir des cristaux de sucre, il est nécessaire d'isoler (extraire) le saccharose des matières premières. Ensuite, le sucre est séparé des substances inutiles et un produit prêt à consommer (cristaux blancs) est obtenu.

La technologie de production de sucre comprend les opérations suivantes:

• nettoyage de la saleté (lavage);
• réception de frites (hachage, broyage);
• extraction du saccharose;
• filtration de jus;
• épaississement (évaporation de l'humidité);
• masse bouillante(sirop);
• séparation de la mélasse du sucre;
• séchage de sucre.

Lavage de betteraves à sucre

Quand les matières premières arrivent à la sucrerie, elles finissent dans une sorte de bunker. Il peut être situé à la fois sous terre et à l'extérieur. Avec un puissant jet d'eau dirigé, la betterave à sucre est lavée de la trémie. Les plantes-racines tombent sur le convoyeur, au cours duquel les matières premières sont pré-nettoyées de toutes sortes de débris (paille, herbe, etc.).

Écraser les plantes-racines

Produire du sucre à partir de betteraves est impossible sans les broyer. Les soi-disant coupe-betteraves entrent en jeu. La sortie est de fines lamelles de betteraves sucrières. Dans la technologie de production de sucre, la façon dont les morceaux sont coupés est très importante: plus la surface est grande, plus le saccharose est séparé efficacement.

Extraction du saccharose

Les copeaux de betteraves sont introduits à travers le convoyeur dans l'appareil de diffusion avec vis sans fin. Le sucre est séparé des chips avec de l'eau tiède. Les copeaux sont introduits dans la vis sans fin et de l'eau chaude s'écoule vers celle-ci, ce qui extrait le sucre. En plus du sucre lui-même, l'eau transporte également d'autres substances solubles. Le procédé est assez efficace: à la sortie, la pulpe (appelée chips de betterave) ne contient que 0,2 à 0,24 % de sucre par fraction massique. L'eau, saturée de sucres et d'autres substances organiques, devient trouble et mousse fortement. Ce liquide est aussi appelé jus de diffusion. Le traitement le plus complet n'est possible que lorsque la matière première est chauffée à 60 degrés. A cette température, les protéines coagulent et ne se détachent pas des betteraves. La production de sucre ne s'arrête pas là.

Diffusion de purification de jus

Du liquide, il est nécessaire d'éliminer les plus petites particules en suspension de betteraves et de substances organiques dissoutes. Technologiquement, jusqu'à 40% des sous-produits peuvent être éliminés. Tout ce qui reste s'accumule dans la mélasse et n'est retiré qu'au stade final de la production.

Jus chauffé à 90°C. Ensuite, il est traité avec de la chaux. En conséquence, les protéines et autres substances présentes dans le jus précipitent. Cette opération est effectuée sur un équipement spécial en 8 à 10 minutes.

Maintenant, vous devez enlever le calcaire. Ce processus est appelé saturation. Son essence est la suivante: le jus est saturé de dioxyde de carbone, qui entre en réaction chimique avec la chaux, formant du carbonate de calcium, qui précipite, absorbant divers polluants. La transparence du jus augmente, il devient plus léger.

Le jus est filtré, chauffé à 100 °C et resaturé. À ce stade, une purification plus profonde des impuretés est effectuée, après quoi le jus est à nouveau envoyé pour filtration.

Le jus doit être décoloré et dilué (pas si visqueux). A cet effet, du dioxyde de soufre y est passé. De l'acide sulfureux se forme dans le jus - un agent réducteur très puissant. La réaction avec l'eau produit une certaine quantité d'acide sulfurique, libérant de l'hydrogène, qui à son tour éclaircit le jus.

Après une saturation grossière et pure, la sortie est de 91 à 93 % du volume d'origine de haute qualité,jus blanchi. Le pourcentage de saccharose dans le volume de jus obtenu est de 13 à 14 %.

Évaporation de l'humidité

Produit en deux étapes à l'aide d'un équipement spécial. Pour la production de sucre au premier stade, il est important d'obtenir un sirop épais avec une teneur en solides de 65 à 70 %. Le sirop résultant subit une purification supplémentaire et est à nouveau soumis à la procédure d'évaporation, cette fois dans des dispositifs à vide spéciaux. Il est nécessaire d'obtenir une substance visqueuse épaisse avec une teneur en saccharose de 92 à 93 %.

Si vous continuez à évaporer de l'eau, la solution devient sursaturée, des centres de cristallisation apparaissent et des cristaux de sucre se développent. La masse résultante est appelée masse cuite.

Le point d'ébullition de la masse résultante est de 120 °C dans des conditions normales. Mais une ébullition supplémentaire est effectuée sous vide (pour éviter la caramélisation). Dans des conditions proches du vide, le point d'ébullition est beaucoup plus bas - 80 °C. Cette masse au stade de l'évaporation dans un appareil à vide est « alliée » avec du sucre en poudre. Ce qui stimule la croissance des cristaux.

Séparation du sucre de la mélasse

La masse de sucre va aux centrifugeuses. Là, les cristaux sont séparés de la mélasse. Le liquide qui sort après la séparation des cristaux de sucre est de la mélasse verte.

Des cristaux de sucre s'attardent sur les mailles du tambour de la centrifugeuse, qui sont traités à l'eau chaude et cuits à la vapeur pour blanchir. Dans ce cas, la mélasse dite blanche se forme. Il s'agit d'une solution de sucre et de restes de mélasse verte dans de l'eau. La mélasse blanche subit une transformation secondaire dansmachines sous vide (pour minimiser les pertes, améliorer l'efficacité de la production).

La mélasse verte va dans un autre appareil pour bouillir. En conséquence, la soi-disant deuxième masse cuite est obtenue, à partir de laquelle le sucre jaune est déjà obtenu. Il se dissout dans le jus après le premier nettoyage.

Sucre déshydratant

Le cycle de production du sucre n'est pas encore terminé. Le contenu de la centrifugeuse est retiré et mis à sécher. Après la centrifugation, la teneur en humidité du sucre est d'environ 0,5 % et la température est de 70°C. Dans un séchoir à tambour, le produit est séché jusqu'à une teneur en humidité de 0,1 % (ceci est en grande partie assuré par la température résiduelle après les centrifugeuses).

Déchets

Les principaux déchets de la production de sucre à partir de betteraves sucrières sont la pulpe (appelée copeaux de racines), la mélasse, la boue de filtre-presse.

La pulpe de betterave représente jusqu'à 90 % en poids de matières premières. Sert de bon aliment pour le bétail. Il n'est pas rentable de transporter de la pâte sur de longues distances (en raison d'une humidité élevée, elle est très lourde). Par conséquent, il est acheté et utilisé par des exploitations situées à proximité d'installations de production de sucre. Pour éviter d'endommager la pulpe, elle est transformée en ensilage.

Dans certaines usines de production de sucre, les copeaux de betteraves à sucre sont pressés (jusqu'à 50 % de l'humidité est éliminée) puis séchés dans des chambres spéciales. À la suite d'un tel traitement, la masse de pâte, prête à être utilisée comme prévu et transportée sur de longues distances, ne dépasse pas 10 % de sa masse d'origine.

Mélassa –mélasse fourragère - obtenue après traitement de la deuxième masse cuite. Son volume est de 3 à 5 % en poids de la charge. C'est 50% de sucre. La mélasse alimentaire est un composant important dans la production d'alcool éthylique, ainsi que dans la production d'aliments pour animaux. De plus, il est utilisé dans la production de levure, dans la fabrication d'acide citrique et même de médicaments.

Le volume de boue de filtre-presse atteint 5 à 6 % de la masse de matières premières non transformées. Utilisé comme engrais pour les sols agricoles.

Production de sucre raffiné

La production de sucre raffiné est généralement située dans les sucreries elles-mêmes. Dans le cadre de ces usines, il existe des ateliers spéciaux. Mais les organisations tierces qui achètent du sucre cristallisé aux usines peuvent également produire du sucre raffiné. Selon la méthode d'obtention du sucre raffiné, il peut être coulé et pressé.

La séquence des opérations technologiques dans la production de sucre raffiné est la suivante.

Le sucre est dissous dans l'eau. Le sirop épais est traité pour éliminer diverses substances colorantes. Après purification, le sirop est bouilli dans une chambre à vide et la première masse cuite raffinée est obtenue. Afin d'éliminer le jaunissement, de l'outremer est ajouté à la chambre à vide (0,0008% en poids du sirop, pas plus). Le processus d'ébullition est similaire au processus d'ébullition lors de l'obtention du sucre.

La masse cuite raffinée doit être espacée. Une masse épaisse se forme (slurry avec une teneur en humidité de 3%, pas plus), qui est pressée. Le résultat est un sucre raffiné qui prend la forme d'une presse. Pour s'affiner dans la formetêtes, la masse cuite est coulée dans les formes appropriées. Au fond du moule, il y a un trou spécial à travers lequel la solution restante s'écoule. Le sucre raffiné humide est séché à l'air chaud jusqu'à ce que l'indice d'humidité diminue à une valeur de 0,3 à 0,4 %. Ensuite, il ne reste plus qu'à attendre que les morceaux de sucre refroidissent, coupez (si nécessaire) et emballez.