CC BY
98
УДК 664.1
Инновационное оборудование
для сахарной промышленности
Т.М. Шиманская, канд. техн. наук ООО «СТАНИТ», г. Обнинск А.В. Стуруа, канд. с.-х. наук Министерство сельского хозяйства РФ
Во всем мире сахарная отрасль работает по технологии, которая практически не менялась в течение 200 лет, производя из сахарной свеклы или сахарного тростника кристаллическую сахарозу и обессахаренный кормовой жом или багассу. Объем производства сахара в мире - около 132 млн т в год.
В соответствии с государственной программой регулирования сельского хозяйства на 2008-2012 гг., доля производства свекловичного сахара к концу этого периода должна составить 67 %. К 2012 г. планируется довести производство сахара из свеклы до 4,3 млн т, из сырца - до 1,5 млн т.
Имеющиеся в России мощности позволяют переработать до 32 млн т сахарной свеклы и произвести до 4,1 млн т свекловичного сахара. Сырцовую схему из действующих предприятий имеют 74 завода, общая мощность переработки - 40,0 тыс. т сырца в сутки. В настоящее время в стране насчитывается 76 действующих заводов. Техническое состояние многих заводов далеко от совершенства. Оборудование российских сахарных заводов изношено и морально устарело. Базовые показатели сахарной промышленности России - качество и выход сахаросо-держащих веществ из сырья, энергозатраты, металлоемкость оборудования и уровень автоматизации технологического процесса - существенно хуже, чем в Европе.
Комплексное оборудование для сахарной промышленности в России не производится. В бывшем СССР эта отрасль базировалась в Украине, в настоящее время предприятия, оставшиеся там, в большинстве своем находятся в упадке. Из ныне действующих украинских предприятий комплексные поставки оборудования собственных разработок для сахарных заводов, включая системы автоматизации с применением комплектующих зарубежных фирм, предлагает группа компаний «Техин-сервис» (г. Киев); отдельные виды технологического оборудования для
Ключевые слова: сахарная промышленность; сахарсодержащее сырье; глюкозо-фруктозные сиропы; нано-мембраны; инновационное оборудование.
Key words: sugar industry; sugar-containing raw materials; gluco-fructose syrups; nano-membranes; the innovative equipment.
сахарной промышленности и запасных частей к нему изготавливают Тростянецкий машиностроительный завод и ОАО «Бердичевский машиностроительный завод «Прогресс»; работы по автоматизации технологических, теплотехнических процессов сахарных заводов выполняет ОАО «Цукроавтомат» (г. Киев).
Из российских предприятий, производящих отдельные элементы оборудования для сахарной отрасли, можно отметить: ОАО «Тамбовский завод «Комсомолец», который с 2005 г. в сотрудничестве с зарубежными фирмами изготавливает корпусные части, внутренние узлы и отдельные виды оборудования для сахарной промышленности; Усть-Лабинский опытно-ремонтный механический завод, предлагающий транспортеры, конвейеры, насосное оборудование; казанские предприятия ЗАО «Кулон-2» и ООО «Роста», выпускающие диффузионные пуль-сационные аппараты.
К мировым лидерам по разработке и поставке комплексного технологического оборудования для сахарных заводов эксперты причисляют группу компаний Fives Cail (Франция), компании BMA, Putsch, GEA, ESCON (Германия). В числе других ведущих поставщиков оборудования для отрасли - французские компании Maguin (оборудование для приемки, хранения и мойки свеклы; резки корнеплодов, сушки свекловичного жома; производства извести, известкового молока, очистки сока), Barriquand Technologies Thermigues (теплообменное оборудование), Applexion/Novasep process (установ-
ки ионного обмена, адсорбции, хроматографии, выпаривания и кристаллизации), AgroBioSucres Engineering (проектирование и реконструкция сахарных заводов); голландская фирма CPM (технологические линии сушки и гранулирования); итальянская компания Babbini (прессы глубокого отжима); немецкие предприятия Sangerhausen и Thyssen Krupp (центрифуги периодического и непрерывного действия).
К недостаткам традиционного технологического процесса в сахарной промышленности относят его уязвимость по отношению к качеству сырья, некруглогодичный цикл, вывод из севооборота больших площадей под поля фильтрации, большие энергозатраты, получение в результате только кристаллической сахарозы и кормового жома.
Качество сахара, производимого по традиционной технологии, не соответствует сегодняшним потребностям рынка. По утверждению игроков рынка, будут расти сегмент цивилизованной торговли и премиальный сектор. Вполне вероятно появление принципиально новых продуктов на рынке сахара.
Новая технология физико-химического разделения любого сахарсо-держащего сырья на спектр продуктов разработана в ООО «СТАНИС» (г. Обнинск Калужской обл.).
Технология базируется на термо-электромембранных процессах, включая процессы микро-, ультра-, нанофильтрации. Удаление примесей из сахаросодержащей субстанции производится также с помощью электромембранных процессов, а поддержание бактериостатического режима осуществляется термическим путем.
Новая технология физико-химического разделения сахаросодержа-щего сырья включает целый ряд мембранных стадий, три из которых предполагают применение наномем-бран, а также организацию с их применением нанопроцессов и управления ими с целью непрерывной подстройки состояния мембран к составу используемого сырья, что позволяет обеспечить комфортные условия работы мембранных аппаратов и их высокий ресурс. Аналогов предлагаемого технологического процесса, в котором в полной мере реализуются возможности мембранных технологий, в том числе на нано-уровне, в настоящее время на рынке нет.
Высокое качество экологически чистых и биологически ценных продуктов, получаемых на оборудовании физико-химического разделе-
THE INNOVATIVE EQUIPMENT
ния, их доступная цена, результаты маркетинга, проведенного в России и за рубежом, позволяют рассчитывать на замещение традиционного оборудования сахарной промышленности оборудованием нового типа.
Данная технология предлагает новый способ получения биологически ценного сахара, содержащего натуральные фруктозу, глюкозу, сахарозу.
Актуальность данного проекта очевидна в связи с отсутствием в России как собственного производства фруктозы и качественной глюкозы, так и качественного сахара в виде сахарозы и производства оборудования для всех видов сахаров. Это особенно важно в современных экономических условиях, выдвигающих на первый план проблему им-портозамещения как в отношении потребительских товаров (в первую очередь - продуктов питания), так и промышленного оборудования.
Предлагаемое в проекте оборудование физико-химического разделения сахаросодержащего сырья позволяет эффективно перерабатывать любое сахарсодержащее сырье и получать из него спектр высококачественных продуктов, один из которых - экологически чистый и биологически ценный сахар в виде сиропа 60 %-ной концентрации, содержащего наряду с сахарозой фруктозу и глюкозу с заданным процентным содержанием, либо сиропы, содержащие фруктозу и глюкозу по отдельности. Вид и количество сопутствующих продуктов зависят от вида перерабатываемого сырья. В рамках данного проекта в качестве сырья рассматриваются сахарная свекла и сахар-сырец. При переработке сахарной свеклы наряду с глюкозо-фрукто-зо-сахарозным сиропом (ГФСС) производятся клеточная вода высокой степени очистки, свекловичный жом, осветленный без применения химических реагентов и измельченный до уровня муки, представляющий собой пищевую добавку, и минеральное удобрение. При переработке сахара-сырца наряду с ГФСС производится минеральное удобрение.
Высокообогащенные фруктозный и глюкозный сиропы, глюкозо-фрук-тозный сироп (ГФС) и ГФСС с заданным содержанием глюкозо-фруктоз-ной части по функциональному назначению относят к диабетическим и диетическим сахаристым продуктам.
Оборудование разработано на основе технологии, не имеющей аналогов в России и за рубежом. Оно предназначено для производства фруктозы и глюкозы, крахмальных ГФС и сахара, поскольку в перспек-
тиве его можно использовать для всех типов сырья, перерабатываемого в традиционной сахарной промышленности.
В России собственное производство фруктозы отсутствует.
Сегодня в мире существует свыше 100 специализированных предприятий по выработке высокофруктозно-го сиропа (ГФС, 90-95 % фруктозы). Доля ГФС среди сахарсодержащих продуктов приближается к 10 % в пересчете на сухое вещество [1]. Резкий рост потребления ГФС наблюдается в США, Канаде, Японии, Южной Корее. В частности, в США значительный рост производства высоко-фруктозных сиропов привел к существенному снижению потребления сахара [2].
В связи с тем, что высокофруктоз-ный сироп слаще сахара, за рубежом он постепенно вытесняет последний в разных отраслях пищевой промышленности, а также при производстве напитков. ГФС может заменить сахар в кондитерских изделиях (около 20 %), в мороженом (около 50 %), в хлебобулочных изделиях, плодоовощных консервах, безалкогольных напитках, сгущенном молоке (до 100 %) [2]. Применение высо-кофруктозного сиропа повышает потребительские свойства продуктов, приводит к снижению их калорийности вследствие большей, чем у сахара, сладости, позволяет уменьшить дозировки сахаристого вещества.
В большинстве стран мира фруктозу вырабатывают из крахмалосо-держащего сырья путем получения глюкозного сиропа, затем проводят изомеризацию глюкозы до фруктозы. Из крахмалосодержащего сырья получается продукт индустриального типа, поскольку содержит продукты неполного гидролиза крахмала (оборванные цепочки молекул крахмала), что создает проблемы для иммунитета человека. В предлагаемой технологии отсутствуют продукты неполного гидролиза (в результате переработки получаются натуральные фруктоза и глюкоза).
Впервые вырабатывать чистую кристаллическую фруктозу стала фирма «Соумен Сокери» (Финляндия). В основу технологии положен способ распределения инверт-ного сиропа на фруктоз-ную и глюкозную фракции с помощью хрома-тографического метода. По этой технологии в США построен самый
большой в мире завод «Ксюрофин» [3], где в качестве сырья используется сахароза. Однако хроматографи-ческий способ очистки создает серьезные экологические проблемы ввиду необходимости утилизации большого количества технологических стоков, а использование в качестве сырья сахарозы и большого количества смол не позволяет обеспечить себе-стоимость производимой фруктозы на таком привлекательном уровне, какой обеспечивает предлагаемая технология. В последней применяется более дешевое сырье - сахар-сырец, снимаются экологические проблемы, обеспечивается привлекательная рентабельность производства.
Потребители фруктозы и продуктов на ее основе - в первую очередь диабетики. Количество людей, больных сахарным диабетом, постоянно растет. Предполагается, что к 2015 г. оно удвоится, так что целевая аудитория этой товарной категории расширяется. Товары для диабетиков, как продукты с пониженным содержанием сахара, часто бывают востребованы и обычными посетителями магазинов, которые все более склонны заботиться о своем здоровье и здоровье своих детей, включая в ежедневный рацион продукты более полезные, не содержащие сложных углеводов и сахара [4].
Единственный отечественный масштабный производитель глюкозы с полным циклом - глюкозо-паточный комбинат «Ефремовский» американской транснациональной корпорации СагдШ.
Глюкозу используют не только как заменитель сахара, но и как улучши-тель вкуса и товарного вида пищевых продуктов. В кондитерской промышленности глюкозу употребляют для изготовления мягких конфет, пралине, десертных сортов шоколада, вафель, тортов, диетических и
ооо
Торговый немещмю
«IC.T.K.»
представитель
А
концерна
EMSLAND-STARKE GMBH
ПРЕДЛАГАЕТ следующие пищевые добавки:
. №12
КРАХМАЛЫ:!
картофельный
картофельный модифицированный кукурузный модифицированный •соусов, кетчупов и майонеза для »детского питания и молочных продуктов
прпмчвплгтвл- .консервов и мясной гастрономии итои^надивд, «безалкогольныхнапитков
• кондитерских и хлебобулочных изделий
СУХОЕ КАРТОФЕЛЬНОЕ ПЮРЕ И КАРТОФЕЛЬНЫЙ ГРАНУЛЯТ
мешки по 25 кг
Спшбилгмые поставки. Вся продукция сертифицировав x«n.î (49» 575-6471, 575 6570 х/ф, <49S> 573 -4083 (495) 508-85-72, 508-85-73
141-400 Россия, Московская ооллпъ, г. Химки, ул. Энгельса,, д. 10/19
других изделий. Так как глюкоза не маскирует аромата и вкуса, ее широко применяют при производстве фруктовых консервов, замороженных фруктов, мороженого, алкогольных и безалкогольных напитков. Использование глюкозы в хлебопечении улучшает условия брожения, способствует образованию красивой золотисто-коричневой корки, равномерной пористости и хорошего вкуса.
С учетом нынешней конъюнктуры рынка производство глюкозы аналитики считают перспективным.
Объем производства ГФС в начале XXI века достиг 13,3 млн т. Лидер по производству ГФС - США (70 % мировой выработки); далее следуют Япония, Южная Корея, Тайвань (около 12%), страны ЕЭС (около 8 %) [6].
Технология получения ГФС основана на ферментативном гидролизе крахмалосодержащего сырья. В России крахмальные сиропы производят по американской технологии на глюкозо-паточном комбинате «Еф-ремовский» (Тульская обл.), а также на крахмалопаточном заводе «Нов-лянский» (Владимирская обл.).
Сиропы из крахмалосодержащего сырья содержат большое количество продуктов неполного ферментативного гидролиза. Именно по этой причине они слабо распространены в Европе (европейцы более требовательны к качеству пищи).
Предлагаемая технология позволяет получать ГФСС в виде смеси натуральных сахаров, причем пропорция между сахарами может задаваться потребителем из условия наиболее эффективного применения ГФСС в определенной отрасли пищевой промышленности.
Для России, не имеющей в настоящее время ни производства фруктозы, ни качественных ГФСС, представляется целесообразным внедрить собственную технологию, с ее помощью насытить отечественные диабетический и диетический рынки.
Существующие на сегодняшний день в мире технологии получения фруктозы и ГФС не обеспечивают достаточной чистоты получаемых продуктов (в них присутствуют продукты неполного гидролиза, понижающие биологическую ценность и сладость). Традиционный технологический процесс, применяемый в сахарной промышленности, уязвим по отношению к качеству сырья, имеет некруглогодичный цикл, нерешенные экологические проблемы (вывод из севооборота больших площадей под поля фильтрации),
большие энергозатраты, в результате получают только кристаллическую сахарозу и кормовой жом. Качество всех видов сахаров, производимых по существующим технологиям, не соответствует сегодняшним потребностям рынка: тенденции в мировой сахарной промышленности касаются прежде всего улучшения качества сахара.
Конкурентные преимущества предлагаемой нами новой технологии по сравнению с традиционной: очистка сахарсодержащей субстанции, получаемой из сахаросодержа-щего сырья, до рафинадной чистоты перед началом процесса ее концентрирования, что исключает получение мелассы и, следовательно, большие потери сахара; замена большей части процесса выпаривания концентрированием на мембранах, что позволяет уменьшить энергозатраты по всему технологическому процессу; извлечение из сахарсодержащего сырья не только сахарозы, но фруктозы и глюкозы в пропорции, имеющейся в сахаросодержащем сырье на момент его переработки; обеспечение высокого уровня извлечения сахаристых веществ из любого саха-росодержащего сырья (выше, чем на лучших европейских заводах); извлечение всего минерального состава сахаросодержащего сырья в концентрированном виде; решение всех экологических проблем традиционной сахарной промышленности; получение из сахарсодержащего сырья спектра высококачественных продуктов.
Получаемые в результате переработки по новой технологии продукты - фруктозный и глюкозный сиропы и смеси из них и сахарозы - содержат только натуральные фруктозу, глюкозу и сахарозу, имеют рафинадную чистоту и не содержат продуктов неполного гидролиза. Получаемые продукты квалифицируют как натуральные и биологически ценные. И в этом смысле они превосходят лучшие сиропы фирмы СагдШ (США) и других ведущих производителей. Предлагаемые сиропы можно использовать в любой отрасли пищевой промышленности, в том числе в детском и диабетическом питании.
В отношении встраивания оборудования нового типа в производственный цикл традиционных сахарных заводов разработана стратегия постепенного внедрения новой техники без разрушения традиционной сахарной промышленности. На первом этапе (включающем семилетний цикл реализации данного проекта) новое оборудование будет предла-
гаться сахарным заводам в виде стандартных модулей в качестве дополнительных, позволяющих наряду с обычным сахаром выпускать экологически чистые и биологически ценные сахара (включая диабетический сахар - фруктозу), что приведет к повышению экономической эффективности предприятий. Далее на основе продаваемых модулей будут проектироваться модули повышенной производительности (до 10 раз и более) для замещения оборудования традиционных сахарных заводов после выработки их ресурса. Оборудование разной производительности позволит разместить производственные мощности пропорционально производительности аграрных предприятий, что исключит большие затраты на транспортировку сахаросодержащего сырья на сахарные заводы и последующий развоз сахара.
В процессе масштабного внедрения технологии и техники физико-химического разделения сахаросо-держащего сырья на спектр продуктов фирма-разработчик планирует оставлять за собой функции идеологического, координационного и научного центра, который будет осуществлять внедрение и сопровождение новых технологий переработки различных видов сельскохозяйственного и другого сырья.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кушнир, Ю. Заменители сахара Ю. Кушнир//Продукты & ингредиенты. - 2003. - № 10.
2. Приходько, Д.Е. Заменители сахарозы в пищевой промышленности: «Пищевая индустрия и упаковка», http://www.agroweb.unesco.kz/ level2/food2.html.
3. Дорохович, В.В. Фруктоза: новые технологии производства и актуальность применения в пищевой промышленности/В.В. Дорохович// Продукты & ингредиенты. - 2006. -№ 1.
4. Попов, В. Для больных и для здоровых/В. Попов. Точка продаж. -2008. - 8 сент.
5. Сахарный режим: Сайт группы компаний «Продимекс», 23.04.2009, http://www.prodimex.ru/press/ publications/.
6. Миронов, С.В. Сахарная отрасль России на пути к самообеспечению/ VI международная конференция «Передовые технологии производства сахара», 2008, http:// www.ikar.ru/articles/55.html.
7. Иванов, Е. Профиль российской сахарной индустрии/Е. Иванов.-М.: ИКАР, 2008.
