Вторинна сировина цукрового виробництва

Мета роботи

1. Вивчення асортименту відходів та побічних продуктів переробки цукру.

2.Оцінка якості меляси за органолептичними та фізико-хімічними показниками.

2. Загальні положення

Цукрова промисловість об'єднує два основних виробництва - буряково-цукрове і цукрово-рафінадне. Цукрові заводи, крім своєї вітчизняної сировини – цукрового буряку – переробляють імпортовану цукрову тростину. На цукрових заводах із буряків виділяють лише 17-18 % сахарози, а інші частини – (разом з вологою 82-83 %) є відходами виробництва. Крім основної продукції цукру-піску та рафінаду, цукрові заводи дають велику кількість побічної продукції і відходів: буряковий жом (не віджатий, віджатий, пресований, кислий), мелясу, дефекат, рафінадну патоку, жомопресову воду та дифузійну воду, буряковий «бій» і хвостики буряка, фільтр-пресований бруд, транспортно-мийні води.

Буряковий жом – знецукрена бурякова стружка, яка залишається після видалення з неї цукру і деякої частини мінеральних і органічних речовин дифузійним способом.

Буряковий жом буває свіжим не віджатим, віджатим, пресованим, кислим. Свіжий жом – це не віджатий жом, який вийшов із дифузійного апарата та зберігається не більше 3 діб. Віджатий жом – це жом з вмістом сухих речовин 10-12 %. Пресований жом – це віджатий жом з вмістом сухих речовин більше 12 %. Жом, який знаходився в сховищах більше 3-х діб, називається «кислим», тому що за цей період він набуває кислу реакцію (рН=5,0).

Меляса – густа рідка темно-бура маса (згущений патоковий розчин, який залишається після кристалізації цукру), з питомою масою 1,40-1,44г/см³.

Основна цінність меляси полягає в наявності цукру, до складу якого входить трисахарид – рафіноза, а також в її високій перетравності.

За хімічним складом меляса - складний продукт, який містить багато цінних речовин: 70-80 % сухих речовин, у т.ч. сахарози 54-63 %; безазотистих органічних речовин – 16,74%; азотистих речовин 14,8% та мінеральних речовин (золи) – 8,5%.

Мелясу використовують для одержання цукру, дріжджів, розчинників, молочної, лимонної і глютамінової кислот, a-лізину, вітаміну В₁₂, комбікормів.

3. Матеріали і устаткування

Меляса, стандарт, хімічний посуд, ваги технічні, рН-метр, ареометр, термометр, віскозиметр, секундомір, рефрактометр, груша, секундомір.

Методика виконання роботи

4.1. Органолептична оцінка якості

Під час органолептичної оцінки оглядається весь середній зразок. Визначають зовнішній вигляд, колір, запах, смак, розчинність.

Зовнішній вигляд і колір меляси визначають візуально, порівнюючи досліджуваний зразок з еталоном або з описом у стандарті.

Для визначення запаху мелясу наливають у хімічну колбу з притертою пробкою об’ємом 250 см³ на 3/4 її об’єму. Колбу з вмістом закривають пробкою і витримують у приміщенні протягом 1 години. Запах визначають на рівні краю колби відразу після її відкривання.

Для визначення смаку на технічних вагах зважують 25 г меляси і розчиняють її в 100 см³ гарячої дистильованої води. Отриманий розчин охолоджують до температури 20 ± 1^оС і визначають смак.

Для визначення розчинності у воді на технічних вагах зважують суху чисту хімічну склянку об’ємом 200 см³. У склянку доливають мелясу масою 100 г і додають до неї 100 см³ дистильованої води. Меляса повинна легко розчинятися в будь-яких співвідношеннях у гарячій і холодній воді. Результати визначень заносять у табл. 3.1.

4.2 Фізико-хімічні показники якості

Визначення величини рН – меляси

Метод засновано на визначенні негативного десяткового логарифму концентрації іонів водню в розчинах меляси, розведених дистильованою водою у співвідношенні 1:1 за допомогою рН-метра. У хімічну склянку об’ємом 50-100 см³ наливають водяний розчин меляси (вода:меляса – 1:1). Електроди рН-метра занурюють у розчин, відлік показань роблять по шкалі приладу тоді, коли стрілка приладу прийме нерухоме положення. Налаштовувати рН - метр необхідно за буферним розчином, значення рН якого знаходиться в діапазоні проведених вимірів. Вимірювання рН середовища повторюють два рази, щоразу виймаючи електроди з розчину, а під час виміру занурюючи їх у розчин. За кінцевий результат приймають середнє арифметичне результатів двох визначень, припустима розбіжність між якими не повинна перевищувати ±0,1 рН. Результати визначень заносять у табл. 2.1.

Визначення густини меляси

Густину меляси визначають за допомогою ареометра при температурі 40±5°С. Для цього циліндр із мелясою опускають в склянку з нагрітою водою до температури 50-60^оС. Склянку установлюють на рівній горизонтальній поверхні. Температуру води в склянці контролюють за допомогою термометра, відлік показань термометра проводять не раніше, чим через 2-4 хв. після його опускання в пробу.

Для визначення густини сухий і чистий ареометр повільно опускають у дослідну пробу меляси, занурюючи його доти, поки до передбачуваної оцінки аерометричної шкали не залишиться 3-4 мм, потім залишають його у вільно плаваючому стані, при цьому ареометр не повинен доторкатися стінок циліндра. Відлік показань густини проводять візуально на рівні меніска зі шкали ареометра через 3 хв. після установлення його в нерухоме положення. Відлік показань проводять по верхньому краю меніска. Результати визначень заносять у табл. 2.1.

Визначення в’язкості меляси

В'язкість меляси визначають за допомогою віскозиметра Оствальда, який являє собою вигнуту скляну трубку, одне коліно якої має внизу розширення А, а інше складається з капіляра В (рис. 2.1).

Прилад наповнюють водою, підігрітою до температури 40-50⁰С, до рівня Е. Закривши пробкою широке коліно, за допомогою груші заповнюють водою капіляр В і розширення 1 і 2.

Потім відкривають широкий посуд і стежать за зворотним витіканням води. У той момент, коли рівень води досягне мітки m, необхідно включити секундомір і зупинити його, коли поверхня води буде переходити через мітку n. Дослід проробити не менше 3-х раз.

Визначивши в'язкість води, її виливають і заповнюють віскозиметр мелясою, попередньо ополоснувши нею прилад. В'язкість меляси визначають при температурі +40-50^оС. Зазначеним вище способом виміряти час витікання меляси. Воду і мелясу наливають до того самого рівня Е (мітка на широкому коліні приладу).

Коефіцієнт в'язкості меляси розраховують за формулою

(3.1)

де t - час витікання меляси, с;

t₀ - час витікання води, с;

n_b - в'язкість води, Па×с;

ρ_o - густина води, кг/м³;

ρ - густина меляси, кг/м³.

Результати визначень заносять у табл. 2.1.

Визначення вмісту сухих речовин меляси

Масовий вміст сухих речовин в мелясі визначають у розчинах меляси, розведених дистильованою водою в співвідношенні 1:1. Для цього на вагах установлюють склянку зі скляною паличкою і зважують у ній 50 г меляси, доливають від 30 до 35 см³ гарячої дистильованої води і ретельно перемішують. Суміш охолоджують до температури 20^оС і доводять дистильованою водою до подвійної маси меляси (до 100 г), ретельно перемішують і в отриманому розчині визначають масовий вміст сухих речовин за допомогою рефрактометра.

Для цього на чисту, суху поверхню вимірювальної призми скляним капіляром наносять три краплі дослідного розчину меляси, розподіляють її скляною паличкою тонким шаром по всій поверхні призми і опускають у верхню камеру приладу. Освітлювальне дзеркало установлюють так, щоб світло рівномірно висвітлювало поле зору. Переміщенням окуляра вводять у поле зору приладу межу світлотіні і установлюють її на різкість. Потім переміщають окуляр до одержання видимої лінії з межою світлотіні. Положення її на шкалі фіксує результат визначення. Якщо під час зняття показань рефрактометра температура розчину має відхилення від 20^оС, то в отримане значення вводиться поправка на температуру. По закінченні вимірів поверхню вимірювальної і освітлювальної призм протирають чистою м'якою серветкою, змоченою ефіром або спиртом, і просушують.

Масовий вміст сухих речовин (Р) у відсотках визначають за формулою

Р = 2Р₁,(3.2)

де Р₁ – показання шкали рефрактометра.

За кінцевий результат приймають середнє арифметичне результатів двох визначень, допускається, що розбіжність між ними не повинна перевищувати ± 0,5 %. Результати визначень заносять у табл. 2.1.

Оформлення результатів. Результати дослідження заносять у табл.2.1, порівнюють їх із вимогами ГОСТу, аналізують і роблять висновок щодо якості меляси.

Таблиця 2.1 - Оцінка якості відходів цукрового виробництва

Найменування показників	Дослідні дані	Вимоги ГОСТу, літературні дані
Органолептичні показники
Зовнішній вигляд
Запах
Колір
Смак
Розчинність у воді
Фізико-хімічні показники
Величина рН
Густина, г/см3
В'язкість, Па/с
Температура застигання, оС
Масова частка сухих речовин, %

Висновок_____________.

Контрольні питання:

1. Охарактеризуйте асортимент відходів та побічних продуктів переробки цукру.

2. Які органолептичні показники визначають в мелясі?

3. Які фізико-хімічні показники визначають в мелясі?

4. За допомогою яких приладів визначається густина, в'язкість і рН меляси?

5. Як працює віскозиметр Оствальда?

6. Яким способом визначають вміст сухих речовин у мелясі?

7. За допомогою якої формули розраховують коефіцієнт в'язкості меляси?

Література: /1, 2, 4/.

Лабораторна робота №3