CC BY
30Технологичность свёклы урожая 2017 года и особенности её переработки
Л.А. ЛИТВИНОВСКАЯ (e-mail: zto@ick.ua) ООО «ГРАНТЕХ ИНЖИНИРИНГ»
Свекловоды различных регионов с гордостью сообщают о рекордных урожаях сахарной свёклы. Есть свёкла — есть сахар, только какой цены и какого качества? Сахарная свёкла остаётся одной из самых продуктивных культур и имеет первостепенное экономическое значение.
На сегодняшний день мощность многих перерабатывающих предприятий не соответствует объёму заготавливаемого сырья, свидетельство этому — длительность их производственного сезона от 40 до 127 суток и более!
Современные гибриды высокосахаристые, урожайные, но не обладающие способностью к хранению. При продолжительном хранении неизбежно ухудшается качество сырья, требующего повторной, очень затратной переработки с потерями для доведения полупродуктов до нужных кондиций, снижается выход и качество сахара. По нормативам длительность сокодобывания должна быть обоснована технико-экономическим расчётом исходя из ресурсов сырья, определяемых заказчиком, обеспечивающих переработку свёклы с наибольшей эффективностью, соблюдением оптимальных сроков копки и хранения свёклы. Норматив — это 90—95 суток.
Нельзя забывать, что 2/3 потенциала повышения рентабельности свеклосахарного производства сосредоточены в аграрном секторе. Прибыль хозяйства обусловливается не содержанием сахара в свёкле, а её технологичностью. Логично вырастить меньше сырья, но высокого технологического качества и в целом повысить рентабельность агропромышленного комплекса страны.
В лаборатории ООО «Грантех Инжиниринг» (ранее АОЗТ «Кристалл») более 20 лет высокопрофессиональные специалисты, имеющие многолетний опыт работы во ВНИИСПе и на производстве, определяют технологичность сахарной свёклы различных регионов Украины, Беларуси, России, Киргизии, Татарстана, чётко зная требования производства и на что можно повлиять, исключая погодные условия.
Самая объективная и доступная методика, по которой мы анализируем сырьё, разработана отделом приёмки и хранения свёклы УкрНИИСПа. Это
«Комплексный экспресс-метод оценки технологического качества сахарной свёклы». Один из разработчиков методики — кандидат технических наук Елена Гордеевна Томиленко принимает участие в работе нашей лаборатории, дополняя методику профессиональным фитопатологическим обследованием корнеплодов. Поставленные перед нами цели — определить технологичность сахарной свёклы урожая текущего года и отметить недостатки для их устранения в очередном сезоне.
В предуборочный период оцениваем степень спелости, МБ-фактор, пригодность гибрида для выращивания в конкретной зоне, целесообразность продолжения периода вегетации и предупреждаем завод о наличии свёклы, подлежащей немедленной переработке без хранения.
Поверьте, нам есть о чём рассказать и аграриям, и переработчикам. Технологичность свёклы — актуальная тема любой встречи, наших учебных семинаров. В каждом отчёте проводится подробное описание анализа доставленных проб. В дополнение к отчёту прилагаем выдержки из достоверных литературных источников, материалов конференций, семинаров, в которых мы активно участвуем, делимся с коллегами полезной информацией.
Современные гибриды могут реализовать свой генетический потенциал только при оптимальных агротехнических условиях. Многие свеклосеющие хозяйства используют гибриды, не адаптированные к местным условиям. Часто не соблюдаются севооборот и необходимая подготовка почвы. Во многих случаях чудо не случилось: гибрид не использовал свои потенциальные возможности по обеспечению сахаристости, урожайности, защите от болезней. Причины отклонений — нарушение севооборота, короткий период ротации, недостаток и несбалансированность элементов питания, излишек и позднее внесение азотсодержащих удобрений, нарушение агротехники выращивания и пр. На сегодняшний день мы больше не наблюдаем свёклы, поражённой нематодой и ризоманией, уменьшаются болезни листьев, но повторяются болезни корнеплодов, снижающие технологичность: дуплистость, некроз сосудов, парша,
гниль кончика. Уверяем — в повышении рентаболь-ности свеклосахарного производства очень много неиспользованных резервов. Особенно принципиально советуем подходить к пропорциональному выбору ранне-, средне- и позднеспелых сортов. При позднем сроке пуска завода количество раннеспелой свёклы в общем объёме заготовки должно быть минимальным, так как переспевшая свёкла обладает низкой технологичностью.
В большинстве регионов Украины в августе 2017 г. удерживалась жаркая сухая погода. В южных и юго-восточных областях максимальная температура воздуха составляла от +35 до + 41 оС. Средняя температура почвы на глубине 10 см в северо-западной части Украины поднималась до +27 оС, в юго-восточной — до +32 оС. Высокая температура воздуха и почвы, дефицит продуктивной влаги были неблагоприятными для корнеплодов. Прекращался их прирост, наблюдалось увядание и засыхание растений. В западных и северных областях Украины, несмотря на нехарактерные для этого региона высокие температуры воздуха и почвы, условия для завершения вегетации поздних гибридов были удовлетворительными.
По состоянию на 25.11.2017 сотрудниками лаборатории выполнена оценка технологичности более 60 доставленных проб свёклы различных регионов Украины. Поступление и анализ проб продолжается.
На некоторых участках из-за неблагоприятных погодных условий, болезней и отмирания листьев свёкла вынужденно закончила дозревание, не достигнув уровня технологической спелости, прекратила рост и накопление сахара. В ранний пусковой период многим заводам пришлось перерабатывать такую свёклу в первую очередь, так как продолжение вегетации стало сопровождаться повторным отрастанием листьев, снижением сахаристости, а также общим ухудшением технологического качества.
Приведём особенности отдельных проб проблемной свёклы: высокое содержание сухих веществ — до 30 %; степень подвяливания — до 12 %; низкий соковый коэффициент — до 77; низкое содержание калия
— не более 0,17 %; содержание натрия выше нормы — до 0,085 %; чистота клеточного сока низкая — 84 %; повышенное содержание золы — 0,75 %. Среднее содержание редуцирующих веществ высокое — 0,09—0,19 %. МБ-фактор = 53 — свёкла паточная, ухудшенного качества (в хорошей свёкле МБ-фактор
— до 30). Зелёные шейки и головки отдельных корнеплодов достигают высоты 9 см. Известно, что это малосахаристая часть растения. Присутствуют болезни корнеплодов: дуплистость — до 60 %; некроз сосудистых пучков — до 40 %; слизистый бактериоз периода вегетации — 1,1 %; гниль кончика — 0,9 %; термический ожог — до 60 %. Начало процесса загни-
вания показало потерю устойчивости свёклы против возбудителей кагатной гнили, а от неизбежных механических повреждений технологичность продолжит снижаться. В жаркую и сухую погоду корнеплоды интенсивно теряют влагу и массу. Только за два-три часа после выкопки корнеплод может потерять более 5 % массы. Скопление в поле невывезенной свёклы опасно.
В жаркий период свёклу аналогичного качества рекомендуется перерабатывать в день уборки, без хранения, организовав поставку на завод строго по графику. Полезно перенять опыт зарубежных предприятий, осуществляющих в жаркий период копку и вывозку свёклы в ночное время, когда температура наружного воздуха значительно ниже.
Ранее была обоснована зависимость показателей работы завода от технологической спелости сахарной свёклы (табл. 1).
В настоящее время при переработке спелой свёклы многими предприятиями достигнуты лучшие показатели по расходу топлива, снижению потерь, но переработка незрелой свёклы сопровождается большими проблемами.
По результатам определения степени зрелости свёклы мы рекомендуем заводу на диффузии обеспечить условия минимального перехода пектиновых веществ в диффузионный сок. Пектин на преддефекации и холодной дефекации осаждается известью и частично разлагается. При нагревании пектина с известью образуется растворимый желатинообразный осадок кальциевой соли, который плохо фильтруется. Переход полисахаридов свёклы в растворимое состояние интенсифицируют микроорганизмы. Особое внимание обращаем на водоподготовку и стерильность процессов. Для обеспечения транспортирования и высо-лаживания стружки подвяленной свёклы допустимо повышение температуры с контролем внешнего вида растворимых пектиновых веществ диффузионного сока, особенно активных в подвяленной свёкле (применяется экспресс-метод). Пектин, полученный при низкой температуре диффузионного процесса, равномерно распределяется по всему объёму жидкости в пробирке; пектин, экстрагированный при высокой температуре, коагулирует, всплывает и держится на поверхности.
Таблица 1. Зависимость основных технико-экономических показателей работы завода от технологической спелости сахарной
свёклы
Степень технологической спелости свёклы Расход извести, % Расход топлива, % Потери сахара в жоме, % Потери сахара в мелассе, % Потери сахара в осадке, %
1,0 1,65 4,7 0,30 2,0 0,08
0,8 2,2 6,0 0,40 2,17 0,18
0,7 2,7 7,5 0,45 2,45 0,21
ВНИИСПом разработаны критерии оценки состояния свёклы в отношении её годности для переработки (табл. 2).
Из таблицы следует, что чем выше МБ-фактор, тем хуже технологичность свёклы.
В зависимости от состава К. Вуков определил категории качества диффузионного сока (табл. 3).
Нередко доброкачественность клеточного сока встречается более 93, а содержание редуцирующих веществ спелой, здоровой и свежей свёклы большинства гибридов менее 0,4 %.
Перерабатывая современные гибриды свёклы в оптимальном режиме, на диффузии можно получить высокий эффект очистки от несахаров, порядка 20—25 %, и очень хороший диффузионный сок, что заметно уменьшит нагрузку на дефекосатурацию и фильтрацию. Мы считаем суммарный эффект очистки «клеточный сок — очищенный сок». Под оптимальным режимом на диффузии понимается максимальное извлечение сахара, получение диффузионного сока с минимальным количеством несахаров и обеспечение ритмичной работы последующих станций. Помогает оценить эффективность новых внедрений, корректировать выбранный режим диффузии определение неучтённых потерь сахара от инвертирования и жизнедеятельности микроорганизмов (рис. 1).
Таблица 2. Критерии оценки свёклы по технологической
способности к переработке
Показатель Хорошие Среднего качества Ухудшенного качества
Ч очищ.сока Более 91,6 91,5-88,7 Менее 88,6
МБ-фактор Менее 30 31-40 Более 41
Таблица 3. Категории качества диффузионного сока
Рис. 1. Определение неучтённых потерь сахара — резервов производства
Методикам определения неучтённых потерь мы обучили специалистов Скидельского и Жабинков-ского сахарных заводов Республики Беларусь. Это было в годы увеличения производительности заводов с использованием старых диффузионных аппаратов, внедрением глубокого прессования жома с полным возвратом жомопрессовой воды и интенсификации процесса экстракции вспомогательными препаратами. В 2008 г. специалистами Успенского сахарного завода АО «Успенский сахарник» с нашей помощью освоены установка и методики расшифровки неучтённых потерь в свеклосахарном производстве. Завод увеличивал производительность по свёкле в условиях дисбаланса мощностей, в работе было два диффузионных аппарата, один из них с низким коэффициентом использования мощности. В период обучения и исследований к нашим предложениям прислушивались и старались по возможности их использовать, в технологический режим вносились коррективы. Часть мероприятий была намечена на ремонтный период. Мы знакомили коллег с эффективными методиками анализа процессов. Плодотворное сотрудничество непосредственно на производстве продолжалось вдвое дольше запланированного договором срока. Технологов волновал вопрос повышения эффективности схемы очистки и много других практических вопросов. Наши встречи с успенскими коллегами на международных форумах полны ярких воспоминаний и благодарности. Это хороший завод, многие технические решения в то время были прогрессивными, и нам тоже было чему поучиться.
Время летит быстро. Лаборатории многих заводов (Тихорецкого, Радеховского, Елецкого, Чертковского,
Содержание несахаров Качество диффузионного сока
Хорошее Среднее Ухудшенное
Доброкачественность 88 85,5-88,0 85
Общий несахар Менее 2 2-2,6 Более 2,6
Зола, % к м. св. Менее 0,5 0,5-0,7 Более 0,7
Редуцирующие вещества, % к м. св. Менее 0,15 0,15-0,25 Более 0,25
а-аминоазот, % к м. св. Менее 0,025 0,025-0,04 Более 0,04
Коллоиды, % к м. св. Менее 0,4 0,4-0,8 Более 0,8
Пектины, % к м. св. 0,1 0,1-0,2 Более 0,2
Боринского, Хмелинецкого и др.) оснащены оборудованием, освоили методики контроля неучтённых потерь и успешно пользуются ими в поиске резервов производства и при оценке новых внедрений. Ныне крупные компании проявляют интерес к определению неучтённых потерь сахара на всех участках — от приёмки свёклы до упаковки готовой продукции. Это не случайно, так как определяющим критерием является качество и количество сахарозы, закупаемой в завод на переработку.
Требования рынка к качеству сахара стали жёстче. Поиску причин наличия мути в сахаре и путей её устранения помогают наши исследования движения коллоидных веществ от клеточного сока до сиропа включительно (рис. 2).
В клеточном соке содержание коллоидов составляет 3,64 % на 100 СВ (это пектины, белки). В жомопрессовой воде содержание коллоидов больше всего — 3,92 % на 100 СВ, доля пектинов велика, и они закольцованы. В диффузионном соке содержание коллоидов 2,1 % на 100 СВ.
Обращаем внимание: возврат жомопрессовой воды низкого качества снижает чистоту диффузионного сока, затрудняет условия ведения преддефекации вплоть до получения отрицательного эффекта очистки. Выправить ситуацию на последующих станциях не удаётся. Это приводит к повышению солей кальция, нарастанию цветности при выпаривании сока, интенсивному образованию накипи, повышению мутности сиропа, золы в сахаре, повышению выхода мелассы.
В процессе диффузии должен быть эффект очистки от коллоидов более чем 50 %. По результатам изме-
Рис. 2. Коллоиды: 1 — клеточного сока, 2 — жомопрессовой воды, 3 — диффузионного сока
рений видно: жомопрессовая вода — явный источник «загрязнения» диффузионного сока. Иногда коллоиды доходят до сиропа и являются одной из причин мути в растворе белого сахара.
В условиях повышенного содержания ВМС и ВКД особенно актуальным является вопрос интенсификации производственных процессов путём применения эффективно действующих вспомогательных реагентов в разумных дозировках без ухудшения качества продукции. Для этого нужна полная аналитическая оценка.
Мы обращаем внимание аграриев и переработчиков на наличие зелёных головок в отдельных пробах свёклы высотой до 9—12 см. Причины кроются в возделывании свёклы, генетических особенностях гибридов урожайного направления и ряд других. Старая истина гласит: сахар должен быть вкопан в свёклу. Зелёная головка — малосахаристая часть корнеплода, для переработчиков лучше бы её не было. В незрелой свёкле и свёкле с высокими зелёными головками много сапонина. Слабо растворяясь в воде, он образует коллоидные растворы. В диффузионный сок переходит около 20—40 % сапонина свёклы. При низком эффекте очистки сапонин вызывает вспенивание сиропа, оттёков, утфелей. Так, на некоторых заводах происходило образование толстого слоя пены в резервуарах (до трёх метров). Одна из причин — накопление сапонина в мелассе.
Мы учим грамотно следить за движением редуцирующих веществ (РВ) от свёклы до готовой продукции (рис. 3). Увеличение содержания РВ в свёкле связано с началом распада сахарозы. РВ обладают реакционной активностью, особенно в присутствии азотистых
Рис. 3. Мастер-класс по определению редуцирующих веществ для специалистов ООО «Фирма «Астарта-Киев»
веществ. Продукты их взаимодействия - меланоиди-ны повышают цветность продуктов верстата. Прирост РВ в диффузионном соке не более 0,04 % против их содержания в свёкле - свидетельство того, что температурный режим процесса соответствует качеству перерабатываемой свёклы. Необходимую степень разложения РВ на основной дефекации определяем с учётом цветности получаемых продуктов, количества растворимых солей кальция, седиментационно-фильтрационных свойств сока I сатурации. Принципиально важно иметь аппаратурную возможность изменения продолжительности основной дефекации от 5 до 20 минут для переработки свёклы различного качества. Сок хорошей свёклы очищаем до остаточного количества РВ - 0,015-0,020 % к массе сока. При очень высоком содержании РВ рекомендуем не разлагать их полностью, чтобы облегчить осаждение и фильтрацию. При повышенном содержании солей кальция в очищенном соке чрезмерное увеличение дозировки ингибитора накипеобразования приводит к увеличению содержания РВ в сиропе и снижению его величины рН.
Содержание редуцирующих веществ - один из обязательно контролируемых показателей, который характеризует степень зрелости и качество свёклы, правильность выбора и организации технологического режима её переработки, качество сахара и полупродуктов. Обращаем внимание: чтобы обеспечить достоверность измерений при определении содержания редуцирующих веществ, используем реактив сернокислой меди только высшей очистки «ХЧ», с наличием примесей железа не более 0,001 %.
Технологическое качество сахарной свёклы зависит от присутствия таких катионов, как К+, №+, П+, Са++, Mg++ и др. Калийные удобрения более всего участвуют в сахарообразовании. Натрий увеличивает урожай сухого вещества ботвы и корней на протяжении всего периода вегетации и, дополняя калий, повышает сахаристость. По П.М. Силину, оптимальный состав несахаров свёклы - К2О = 0,25 % и №20 = 0,05 %, в соотношении 5:1. Как показали результаты выращивания свёклы в южных регионах, повышенное содержание натрия не обеспечило теоретическую устойчивость растений к быстрому увяданию.
Свёкла урожая 2017 г., выросшая в условиях дефицита влагообеспечения в большинстве регионов Украины, имеет низкую или отрицательную натуральную щёлочность. В почве многих хозяйств явно мало калия. Для достижения запланированной урожайности и сахаристости свёклы в почве его должно быть не менее 300-350 кг/га. Калий и натрий способствуют формированию положительной натуральной щёлочности. Однако вы-
сокое содержание этих элементов в диффузионном соке ещё не гарантирует получение соков с высокой натуральной щёлочностью, если поступает магний с не отмытой землёй и известковым молоком. Некоторые заводы применяют известняковый камень, не соответствующий требованиям для сахарной промышленности.
Перед началом сезона сахароварения мы выполняем оценку проб известнякового камня на соответствие требованиям для сахарной промышленности. В зависимости от состава камня обращаем внимание заводов на возможные проблемы в обжиге известняка и обработке соков и не рекомендуем этим заводам применять известь на дефекации перед II сатурацией.
Технологическая схема завода должна иметь несколько вариантов изменения заданий по времени, температуре процессов, распределению известкового молока в соответствии с качеством перерабатываемой свёклы.
Наши постоянные заказчики, используя результаты анализов, из года в год работают совместно со свеклосдатчиками над повышением качества свёклы. На момент пуска завода в 2017 г. ЧАО «Первухинский сахарный завод» получил свёклу высокого технологического качества с МБ-фактором = 23-29 и чистотой очищенного сока 92,9-93,3. Чтобы убедить всех свеклосдатчиков в необходимости дальнейшего повышения технологичности свёклы, сырьевую лабораторию дооснастили спектрофотометром и организовали приёмку свёклы отдельных хозяйств с учётом содержания альфа-аминного азота в дигерате существующей линии УЛС.
Рис. 4. На первом плане: Бойко Т.Н., ведущий инженер-технолог; Гурова С.А., химик-аналитик. Оценка процессов сокоочистки
Уместно периодически проводить тестирование преддефекованного сока на микробиологическую заражённость. Снижение рН, образование клёка чаще происходит из-за недогрева диффузионного сока при использовании в качестве возврата только суспензии сока I сатурации. Если нет уверенности, что будет достигнута необходимая степень подогрева дифсока, не следует отказываться от части возвращаемого сока
I сатурации с целью повышения температуры преддефекованно-го сока. При переработке сильно подгнившей, поражённой слизистым бактериозом свёклы возврат суспензии I сатурации на предде-фекацию не рекомендуется.
Отрицательные стороны возврата суспензии сока II сатурации, точки ввода суспензии сока
II сатурации, влияние избытка возврата, зависимость остаточного содержания солей кальция от натуральной щёлочности — эти и много других вопросов мы изучаем совместно со специалистами заводов на занятиях по технической учёбе и мастер-классам оценки процессов (рис. 4) и выбору оптимального режима сокоочистки (рис. 5).
Для оценки работы цеха кристаллизации определяем доброкачественность нормальной мелассы.
Резервы повышения эффективности без дополнительных затрат сырья многим заводам определяем в средней пробе мелассы за сезон производства.
От качества ремонта оборудования зависит работа завода. Начальник отдела технической политики С.В. Коваль ООО «Грантех Инжиниринг» проводит лекции в подгруппе мастерской, токарей и котельщиков ООО «Радеховский цукор» (рис. 6).
www.ick.ua
Наши предложения
• Комплексная оценка технологичности свёклы
• Прогнозирование результатов переработки
• Исследование процессов производства — выявления резервов повышения эффективности производства:
— расшифровка неучтённых потерь сахара;
— наладка технологических процессов на основе аналитических исследований;
— расшифровка резервов производства по результатам комплексных исследований мелассы
