Крім безпосереднього використання цукру в харчуванні, цукор широко використовують при виготовленні кондитерських та хлібобулочних виробів, плодоовочевих і молочних консервів, напоїв та інших харчових продуктах, він використовується як структуроутворювач, поліпшує смакові властивості виробів тощо.
Отже, цукор є цінним смаковим, поживним і корисним продуктом.
1.2. Управління якістю цукру на виробничому підприємстві
Управління якістю цукру здійснюється на усіх етапах виробництва та реалізації.
Якість цукру залежить від сировини, тому управління його якістю починається ще при вирощуванні цукрових буряків. Вони є єдиним джерелом вітчизняної сировини для виробництва цукру. Під час вирощування проводять роботи, які сприяють високій врожайності цукрових буряків.
Від технології вирощування залежить оптимальний хімічний склад, який наведений на рис.1.1.
Технологічні якості коренеплодів цукрового буряка в першу чергу характеризуються цукристістю, спілістю, станом тургору (тургор — пружність бурячної тканини), ступенем забруднення, наявністю нецукрів у бурячному соку.
Рис.1.1 Хімічний склад цукрового буряка
У переробку надходять коренеплоди спілого буряка масою 350—400 г з мінімальним вмістом домішок (землі, піску, зеленої маси, каменів) і гарним тургором. Коренеплоди у виробництві поводяться по-різному. Нецукрові речовини негативно впливають на якість та технологічний процес виробництва цукру. Целюлоза, геміцелюлози, велика частина білків, пектинових речовин і сапоніни відокремлюються з жомом і на технологію цукру не впливають.
З усіх форм азоту негативно впливає на виробництво цукру амінокислотний, бетаїнний, нітратний, маса якого складає приблизно 1/3 його загального вмісту в буряку. Ці форми азоту переходять у мелясу і сприяють збільшенню її маси і вмісту в ній цукрози.
До найважливіших ферментів цукрового буряка відноситься інвертаза р-фруктофуранозідаза, що каталізує розщеплення цукрози на моносахариди, пероксидаза і пектаза[17].
Управління якістю передбачає здійснення контролю якості на певних етапах виробництва. Так в цукрових буряках контролюють якість згідно ДСТУ 4515. Якщо вони відповідають вимогам стандарту, то вважаються кондиційними. Контроль якості цукрових буряків здійснюється при надходженні на цукровий завод та при направлені його на переробку після зберігання. Буряк, що містить вище норми коренеплодів квітнучих, підв'ялених, із сильними механічними ушкодженнями, підморожених, але непочорнілих, приймається як некондиційний. При існуючій виробничій потужності цукробурякових заводів і прийнятих термінів зберігання (45-50 діб) близько 60% буряка проходить стадію збереження на призаводських і периферійних бурякоприймальних пунктах. Як би добре не зберігали цукровий буряк, при збереженні живих коренів в ньому завжди втрачається цукроза на дихання. Інтенсивність дихання і втрати цукрози залежать від температури зберігання. При низьких температурах втрати цукрози менші, а при підвищенні температури на 10°С - збільшуються майже в 2—2,5 рази. Крім перетворення цукрози у вуглекислий газ при диханні коренеплодів, здійснюється перетворення її в деякі нецукри, тому при зберіганні буряку повна втрата цукрози більша тієї кількості, що використовувалась на утворення вуглекислого газу.
Дотримання вимог щодо збирання коренеплодів, зберігання та оцінка їх якості, відіграють визначну роль в діяльності підприємства. Це впливає на продуктивність його роботи, ефективність виробництва, якість товарного цукру[68].
Сучасний цукровий завод - це велике, добре оснащене сучасною технікою підприємство, яке працю цілодобово по неперервній технології. На заводах використовуються системи якості, що сприяють отриманню високоякісного цукру. Так, на Чуднівському та цукровому заводі ім. Цюрупи діють системи якості вже декілька років.
Управління якістю цукру здійснюється на кожному етапі виробництва (рис. 1.1).
Рис.1.1 Етапи виробництва цукру-піску та стадії контролю
Цукрові коренеплоди транспортуються за домогою гідравлічних транспортерів, на яких встановлено спецустаткування для відокремлення домішок від коренеплодів. Коренеплоди надходять в коритоподібну мийку, в якій відмивається від землі. Наступним важливим процесом є отримання із цукрових коренеплодів соку. Для цього сировину подають в центробіжні, барабанні або дискові машини щоб отримати стружку. В сучасних дифузійних апаратах неперервної дії, стружка рухається назустріч гарячому потоку води, в яку поступово дифундує цукроза і частина нецукрів.
В дифузійний сік з цукрового буряка переходить майже вся цукроза і близько 80% розчинних нецукрів. В присутності великої кількості нецукрів цукроза кристалізується повільно, вміст її в мелясі зростає. Це обумовлено тим, що деяка частина здатна утримувати в розчині 1,3 –1,5% цукрози.
Для отримання високоякісного цукру дифузійний сік піддають очищенню з метою видалення з нього якнайбільшої кількості нецукрів і доведення його до слаболужної реакції.
Відомо багато методів очистки дифузійного соку від нецукрів, але на виробництві застосовують лише один – обробку дифузійного соку вапном (дефекація, сатурація). При простоті цих технологічних операцій і не високій ціні реагентів, цей спосіб забезпечує доволі високий ефект очищення дифузійного соку, а цукроза при цьому майже не розщеплюється.
Схема очистки дифузійного соку складається з наступних основних операцій:
· преддефекація;
· основна дефекація;
· перша сатурація;
· друга сатурація;
· сульфітація.
В процесі очищення дифузійного соку на усіх етапах здійснюється контроль. Від очистки соку залежить якість готового цукру. Процес преддефекації включає введення вапна для очистки соку. При додаванні до дифузійного соку невеликої кількості вапна спостерігається коагулююча її дія на такі нецукри, як колоїдні речовини та високомолекулярні сполуки. Введення вапна сприяє збільшенню лужності соку, він стає більш густим, а сік, який виділяється, прозорішим.
Для того, щоб краще осадити колоїдні речовини і не дозволити здійснитися пептизації осаду, який швидко утворюється при нарощуванні лужності дифузійного соку, процес дефекації проводять в два етапи. На першому етапі до слабокислого соку додають 0,15–0,35% СаО (до маси буряка), рН поступово зростає і значна частина колоїдних речовин коагулює. На другій стадії в преддефкації в сік додають 2,5– 2,8% СаО (до маси буряка) і під дією високої лужності проходить розщеплення ряду нецукрів.
На цукровому заводі проводиться як холодна, так і гаряча преддефекація. Під час холодної преддефекації дифузійний сік без підігріву змішується з вапном, а при гарячій преддефекації сік спочатку нагрівається до 85–90 0С і потім до нього додають вапно.
На преддефекації повністю закінчуються реакції нейтралізації
дифузійного соку, коагуляція і осадження колоїдних речовин, а також реакції осадження великої кількості аніонів фосфорної, щавлевої, оцтовоі, лимонної, яблучної, винної кислот і катіонів солей магнію, алюмінію, заліза. Але реакції розпаду ряду органічних нецукрів, що містяться в дифузійному соці, через недостатність концентрації гідроксильних іонів тільки починаються. Для їх завершення потрібно багато часу, високі значення рН і температури.
Основна дефекація проводиться відразу після преддефекації без проміжного фільтрування. Головною метою основної дефекації є розклад амідів кислот, солей амонію, пектину, доосадження аніонів кислот, а також створення надлишку вапна, необхідного для отримання достатньої кількості СаО3 на першій сатурації. Розрізняють холодну, теплу і гарячу дефекацію, тобто обробку соку вапняним молоком при температурі відповідно 50, 50–60 і 85–90 0С. На основній дефекації додається така кількість вапняного молока щільністю 1,19–1,20, щоб воно було еквівалентно 100–120% маси нецукрів дифузійного соку, тобто приблизно 3% СаО до маси буряка.
Управління якістю цукру передбачає проведення періодично контролю за температурою, тривалістю основної дефекації і дозуванням вапняного молока. Від якості переробляємого буряка залежить процес основної дефекації. На цьому етапі необхідно досягнути якнайбільш повного розпаду нецукрів. Якщо реакції не будуть завершенні в сокоочисному відділі, то, продовжуючись в наступних етапах технологічної схеми, вони будуть знижувати якість сиропу і цукру. Цей процес безпосередньо впливає на якість готового цукру і знаходиться під постійним контролем служб систем якості.
Очистка соку адсорбцією є основною метою сатурації. В процесі дефекації здійснюється хімічна очистка соку, осадження і коагуляції нецукрів, а на першій сатурації – додатково фізико-хімічна очистка шляхом адсорбції.
Дефекований сік разом зі всіма наявними в ньому осадами направляється на першу сатурацію. Тут через сік пропускають вуглекислий газ, за рахунок чого вапно випадає в осад у вигляді СаСО3. На поверхні частинок цього осаду адсорбується деяка кількість нецукрів, що знаходяться в розчинному стані. Особливо помітна адсорбція забарвлених високополімерів – продуктів розпаду редукуючих речовин. Це здійснюється тому, що високополімери негативно заряджені, а частинки СаСО3 несуть позитивний заряд.