WWW.HLEB.NET - Российское хлебопечение

Сырье, используемое для производства хлебобулочных изделий

Сахар песок

Производство сахарной пудры

Автор  Александр Фельк.   NETZSCH-CONDUX Mahltechnik GmbH Tel.: 0049(0)6181/506-262 Fax : 0049(0)6181/571-270 alexander.felk@ncx.netzsch.com www.netzsch.ru

Независимо от области применения, - будь то мелкая глазурь на пирожном и печенье, украшение десертов или производство сладостей и напитков, подслащивание продуктов питания невозможно представить без белых кристаллов сахара.     Кроме чаще применяемого «грубого» кристаллического сахара, в домашнем хозяйстве и промышленности нередко требуется более тонкая форма сахара - кондитерская пудра. Производство этого сорта сахара происходит с помощью механического измельчения сахарных кристаллов на современных ударно-отражательных мельницах.     В наше время больше половины всемирно-производимого сахара вырабатывается из сахарного тростника, который растет в тропических и субтропических зонах. К самым большим поставщикам тростникового сахара принадлежат такие страны как Бразилия, Куба, Мексика, Индия, Австралия, Тайланд, Китай и США. Остальная часть сахара извлекается из сахарной свеклы, которая успешно выращивается в странах с умеренным климатом. В Европе, в основном, производится свекловичный сахар, который по вкусовым и химическим качествам идентичен тростниковому сахару. Главными странами-производителями являются Россия, Украина, Германия, Франция и Польша.

Перед началом измельчения сахарной пудры находится процесс производства кристаллического сахара. После сбора урожая сахарная свекла чиститься и режется на мелкие кусочки. Затем из них выдавливается сок, который впоследствии фильтруется и выпаривается в сироп. В заключении проводится кристаллизация сиропа, отделение кристаллов сахара и сушка, после чего получается обычный белый сахар.     Если измельчить сахарные кристаллы, получится кондитерская пудра. При этом сахар настолько измельчается, что кристаллики невозможно увидеть невооруженным глазом. Размолотые кристаллы вызывают многократное преломление света, из-за чего сахарная пудра кажется просто белой.     Сахарная пудра быстро растворяется и используется при производстве глазурей, а так же, для осыпания и украшения кондитерских изделий. Приблизительно от 5 до 10 % всего производимого кристаллического сахара измельчается в сахарную пудру, при этом только незначительная доля используется в домашнем обиходе.     С давних пор измельчение пудры происходит механическим способом. Если раньше для этого применялись только традиционные штифтовые мельницы, то сегодня с помощью мельниц подобных размеров, оснащенных воздуходувным ротором, достигается значительно более высокая производительность. Тонкость помола сахарной пудры, с четкой тенденцией к более высокой тонкости помола, находится между 80 и 95 % < 100 мкм.

При применении мельницы с воздуходувным ротором кроме высокой производительности и тонкости помола, нужно отметить более высокое качество продукта, которое основывается на низком содержании инвертированного сахара. Достигается это с помощью низкой температуры помола. Благодаря конструкции мельницы, встроенный воздуходувный ротор производит более высокий объём воздуха по сравнению с ранее применяемыми штифтовыми дисками. Это приводит к более низкой температуре измельчения, - около 30°C. В техникуме фирмы NETZSCH-CONDUX, Ханау/Германия эксперименты на универсальной мельнице типа CUM с обеими системами измельчения показали температуру 30-40 °С - для измельчения с воздуходувным ротором, а со штифтовыми дисками - 60-70 °С (рисунок 1).

Следующие преимущество высокого количества воздуха - это возможность эксплуатировать мельницу в самовсасывающем режиме, то есть подавать сахар в мельницу пневматическим способом через самовсасывающий трубопровод. Благодаря этому, возможны многовариантные установки оборудования, что, позитивно влияет на работу оператора. При этом потребность в дополнительных механических и пневматических устройств для поднятия сахара над загрузочным патрубком отпадает. Самый простой вариант - это расположение силоса для хранения сахара и измельчающего оборудования на одном уровне, рядом  друг с другом!

Функционирование универсальной мельницы CUM с воздуходувным ротором, понятно-изображено на рисунке 2: Загрузка сахара происходит прямо в центре машины (1). Массивный ротор, оснащенный большим числом сменных ударных реек (2), эксплуатируется с окружной скоростью до 110 м/с. Обработка материала происходит путем ударного и режущего измельчения. Во время помола загрузочный сахар ударяется об ударные рейки ротора и, под воздействием центробежной силы, отлетает в статорную корзину (3). В струе воздуха от ударной рейки крупинка опять поднимается и попадает снова на следующую ударную рейку. Желаемая тонкость кондитерской пудры устанавливается за счет различной оснастки статора и/или регулировки окружной скорости. Как правило, для производства сахарной пудры статор оснащается корзиной с просеивающим ситом. Производительность мельницы зависит непосредственно от желаемой дисперсности (рисунок 3). В зависимости от требования тонкости помола  сахарной пудры, применяются разные перфорации и конструкции металлического сита, например, сита с круглыми, квадратными или прямоугольными отверстиями.

Имеющийся опыт показывает, что на данный момент универсальная мельница CUM с воздуходувным ротором лучше всего годится для изготовления сахарной пудры всех торговых сортов. Благодаря своим преимуществам она успешно зарекомендовала себя на мировом рынке. Еще несколько лет назад для измельчения сахара применялись мельницы из нормальной стали. Но теперь все больше и больше предприятий пищевой промышленности используют конструкции из нержавеющей стали, из которой изготовлены все машинные детали, соприкасающиеся с продуктом. Кроме того, большое влияние на развитие техники «измельчения сахарной пудры» имели новые научные доводы о взрывоопасности пыли, которые учитываются при разработке новых систем взрывобезопасности. Новые, более строгие стандарты по технике безопасности, требуют новых разработок по сборке и установке оборудования.     При механическом измельчении сахара (класс взрывоопасности пыли: St1; макс. давление взрыва: 9 бар; скорость нарастания давления при взрыве: Kst = 140 бар м/с) вероятность возникновения взрыва пыли не может быть полностью исключена, так как примеси в размольной камере или поломка сита могут вызвать воспаление искр и, следовательно, инициировать взрыв. Дополнительно к этому есть и другие возможные внешние влияния на возникновение взрыва, например, электрические разряды. Взрыв может быть предотвращен только при инертных условиях (использование азота). Однако, из-за высокой стоимости этого варианта, он редко применяется в индустрии пищевых продуктов. Из этого следует, что для взрывобезопасности требуются другие взрывозащитные конструктивные и технологические решения.

Для обработки сахара обычно используются две разные взрывозащитные конструкции:

Ударо-прочная конструкция (до 10 бар) Проектируя установку, рассчитанную на максимально- избыточное давление взрыва (рисунок 4), можно полностью предохранить мелющее оборудование от его последствий. Это значит, что мельница, фильтр, трубопроводы и все остальные компоненты установки должны быть разработаны с учетом избыточного давления взрыва величиной до 10 бар. В дополнение к этому, всасывающий и воздухоотводящий трубопровод должен быть оснащен взрывозащитным «Ventix»-клапаном. Загрузочное и разгрузочное отделение установки оборудуются ударнопрочным, огнезащитным лопастным питателем.

Рисунок 4.

При этом не менее важным является расстояние между крупными компонентами установки, которые с точки зрения техники взрывоопасности рассматриваются как «резервуары». Поэтому, все оборудование можно рассматривать как один «резервуар», если расстояние между компонентами (мельница и пылеулавливающий фильтр) будет меньше, чем 3 метра. В случае возникновения взрыва предполагается, что взрыв произойдет одновременно во всей установке. Если расстояние трубопровода между мельницей и пылеулавливающим фильтром больше, чем 3 метра, то возможно первый взрыв приведет к компрессии в другом "резервуаре". Впоследствии чего, ударная волна послужит причиной второму взрыву, в течение которого могут быть достигнуты неизмеримые пики давления. В этом случае необходимо прервать взрывную цепочку между двумя "резервуарами", чтобы предотвратить последующие взрывы, даже если перемалывающая установка конструктивно рассчитана на 10 бар. Для этого применяются огнетушители или быстродействующие задвижки.

Декомпрессионная конструкция     В этом варианте мельница сконструирована для избыточного давления до 10 бар, а пылеулавливающий фильтр до 0,4 бар. В фильтре происходит декомпрессия с помощью предохранительной мембраны, площадь которой рассчитывается по объему фильтра (согласно указанию союза немецких инженеров - VDI 3673). Взрыв, выходящий через предохранительную мембрану, отводится наружу через короткий взрывной канал. В этом случае, необходимо обеспечить достаточно свободное пространство вне здания. Если для установки взрывного отвода недостаточно места или запланированное местоположение пылеулавливающего фильтра не допускает вывод волны во внешнюю область, то в этом случае для декомпрессии взрыва в рабочем помещении используется специальная огнегасящая труба. В случае расположения мелющей установки (рисунок 5) с транспортным трубопроводом, между мельницей и пылеулавливающим фильтром, длиной больше чем 3 м, установка с точки зрения техники взрывоопасности считается как два соединенных друг с другом «резервуара».

Рисунок 5.

При этом надо рассмотреть 2 сценария взрыва: •    первичный взрыв в мельнице •    первичный взрыв в фильтре Если в мельнице происходит первый взрыв, то декомпрессия взрыва обеспечивается за счет пневматического трубопровода, тем самым, предостерегая от максимального взрывного удара. Впоследствии, ударная волна доходит до фильтра, где возникает второй взрыв. Взрывная мембрана, установленная в фильтре, декомпрессирует давление взрыва наружу. Так как объем мельницы намного меньше фильтра, то компрессия давления в фильтре, вызванное взрывом мельницы, должно учитываться при проектировании площади взрывной мембраны.

Немного по-другому происходит первичный взрыв в пылеулавливающем фильтре, который, как правило, случается гораздо чаще. В этом случае, давление взрыва декомпрессируется при помощи предохранительной мембраны. Но так как большой объем фильтра во время взрыва способствует компрессии мельницы, требуется предотвратить распространение взрывной волны к мельнице. Для этого применяется огнетушитель, который подключен к предохранительной мембране шнуром. Если мембрана реагирует, то взрыв немедленно регистрируется и огнетушитель автоматически приводится в действие. Впоследствии чего, трубопровод между мельницей и фильтром заполняется порошком огнетушителя (бикарбонат натрия) и поступающий огонь погашается. Для того чтобы вовремя задействовать огнетушитель, он должен быть расположен, по крайней мере, в 5 метрах от пылеулавливающего фильтра. Огнетушитель приводится в действие только тогда, когда шнур порван. Благодаря этому достигается очень низкая вероятность ложного срабатывания, чего опасаются пользователи датчиков давления.     Для конструктивного выполнения этих "декомпрессионных установок" мельницы, включая все трубопроводы и компоненты, находящиеся до фильтра, разработаны до 10 бар избыточного давления. А фильтр с последующими компонентами для давления взрыва до 0,4 бар. В этом случае взрывозащитный «Ventex»-клапан, так же устанавливается во всасывающем трубопроводе. Из-за сброса давления второй взрывозащитный «Ventex»-клапан позади фильтра не нужен. Загрузка и разгрузка материала защищены ударнопрочными, огнезащитными лопастными питателями. Во время проектирования первой «декомпрессионной установки» для измельчения сахара, вышеописанная схема была разработана совместно с ассоциацией предприятий сахарной промышленности и дополнительно утверждена независимым заключением экспертов. Само собой разумеется, что только сам пользователь принимает решение о качестве защиты от взрыва своей новой установки. Наряду с конструктивными «принуждениями» или внутризаводскими предписаниями по технике безопасности здесь выступают также и финансовые интересы. Принципиально можно исходить из того, что на малых установках производительностью до 2000 кг/ч, конструктивные расходы на исполнение между декомпрессионными и ударнопрочными конструкциями не значительны, но с увеличением типоразмера сильно возрастает. Большие производственные установки с производительностью сахарной пудры от 3000 кг/ч являются декомпрессионной версией относительно инвестиций, обладают преимуществом и будут пользоваться наибольшим спросом в будущем.

Главное управление в Германии NETZSCH-CONDUX Mahltechnik GmbH Rodenbacher Chaussee 1 63457 Hanau GERMANY Контактное лицо: Александр Фельк Tel.: 0049(0)6181/506-262 Fax : 0049(0)6181/571-270 alexander.felk@ncx.netzsch.com www.netzsch.ru