Fierberea şi cristalizarea zahărului

Zaharoza în prezenţa apei formează soluţii subsaturate,saturate sau suprasaturate in funcţie de raportul dintre cantitatea de zahăr şi cantitatea de apă din soluţie.Zaharoza cristalizează sub formă poliedrică formând cristale cu medii şi varfuri ascuţite cu feţe drepte.Pentru ca intr-o soluţie sa se formeze cristale trebuie indeplinite anumite condiţii:1.Sa existe puncte centru sau amorse de cristalizare2.Sa existe solutii suprasaturateIn soluţiile de apă cu zaharoză formarea cristalelor se poate realiza spontan sau prin inducţie.Formarea spontană apare in solutii suprasaturate in prezenţa unor amorse care se gasesc in solutii in mod intamplator.Acest fenomen se poate observa in produsele alimentare bogate in zaharoza depozitate intr-un loc racoros pe o perioada lungă de timp.Ex:borcane cu dulceata, miere de albine.Pentru formarea cristalelor de zaharoză acest fenomen este nedorit deoarece duce la obţinerea unor cristale de dimensiuni variabile.De aceea pentru obţinerea zaharozei in soluţiile concentrate (siropuri) se introduc cristale de zahar de mici dimensiuni (praf de zahar,zahar pudra,zahar rosu afluat) care in termeni tehnologici pentru schemele de fierbere poarta numele de picior cristal.Cresterea cristalelor de zahăr odată formate cristale de zahăr pot creste pana la dimensiunea dorită daca in jurul lor se gaseşte in permanenţă o soluţie suprasaturată.Metode de creşterea cristalelor:Cresterea concentraţiei solutiei se poate realiza prin ducerea unei soluţii suprasaturate sau prin evaporarea apei.Aducerea punctului X in zona suprasaturată prin scăderea temperaturii se face prin răcire.In ambele situaţii contiuarea cresterii se realizează prin amestecare malaxare agitare etc.Aceste fenomene stau la baza formării şi creşterii cristalelor de zahăr in solutii fenomene considerate magice in perioada de inceput a industriei zaharului.Similar dacă avem un cristal situat intr-o zonă suprasaturată pentru topirea, dizolvarea lui sunt posibile 2 metode:1.Cresterea temperaturii prin încalzire2.Scaderea concentratiei solutiei prin adăugarea unui strop subsaturat.Ambele metode sunt accentuate prin agitare,amestecare,malaxare.etcLa nivel industrial fierberea şi cristalizarea se realizează după anumite scheme tehnologice prin intermediul carora se obţin anumite produse intermediare dar care sunt reintroduse în circuit.Oricare ar fi schema aleasa ca produse fluale se obtin zaharul tos si melasa.Sa propunem că intr-un recipient cu apă introducem o cantitate de zahăr, iniţial o parte din zahăr se dizolvă iar restul işi micşoreaza dimensiunile dar raman in stare solida, pentru ca sa se dizolve solutia trebuie amestecată.Fenomenul se întrerupe deoarece în jurul cristalelor s.a format o solutie suprasaturată sau la limita de saturaţie.Pentru a continua dizolvarea cristalelor este nevoie ca solutia suprasaturată să fie indepartată iar in jurul cristalelor sa aducem o solutie subsaturata.

Rezulta că diszolvara cristalelor de zahar se poate accentua prin agitare.Dacă intr.o solutie suprasaturată s-au format cristale de zahar, cresterea lor se opreste daca in jurul lor s-a format o soluţie subsaturată.Pentru a continua cresterea sol.subsaturata trebuie indepartata şi adusă în jurul cristalelor o sol.subs.fenomen posibil prin agitare.Fie două puncte x si y situate in doua zone, x in zona subsaturată şi y in zona suprasaturată.Un cristal x se gaseste in zona subsaturată aducerea lui intr-o zonă suprasaturată se poate realiza prin două metode:1.creşterea concentratiei pana peste limita de saturatie sau scăderea temperaturii pana dincolo de limita de saturatie.

Schema de fierbere cu trei produse:1.Aparat de fierbere sub vid2.Malaxor3.Centrifuga discontinua4.Centrifuga continua5.Malaxoare refrigeratoare6.Rezervor etuva

Zeama groasă strop.concentrat in zaharoză rezultată în urma evaporatiei este adusă in aparatul de fierbere 1A unde sub actiunea de temperatura se continua procesul de fierbere pentru cresterea concentratiei prin evaporarea apei sub vid.In aparatul A se formează o ceaţa groasa in care atunci cand ajunge la suprasaturatie se introduce praful si cresterea cristalelor de zahar tos.Procesul de fierbere, concentrare si cresterea continua pana cand cristalele ajung la dimensiunea dorita.In acel moment fierberea se considera incheiată iar aparatul A se descarca in malaxorul 2.Aparatul A se incarca cu o noua sarja si procesul de concentrare prin fierbere si cresterea cristalelor se reia.Masa de cristale A insotita de siropul din care s-au format cristalele este malaxată şi racita in malaxorul 2.In timpul malaxarii şi racirii procesul de creştere al cristalelor continua.Din malaxor masa de zahăr tos se descarcă periodic in centrifuga discontinuă 3.Prin centrifugare se separă siropul mama numit sirop verde A,iar cristalele ramase pe sita centrifugei sunt spălate cu un jet de apă si uscate cu aburi.Prin spălare se indeparteaza pelicula de sirop mama.Uscarea cristalelor de zahar se realizează cu ajutorul unui jet de abur.Zaharul tos descarcat din centrifuga este trimis spre conditionare uscare, dupa care este ambalat in saci sau depozitat in vrac in siloz.OBS: inainte de ambalare in saci sau la punga de 1 kg.zaharul poate sa mai fie uscat pt aducerea umiditatii la valori la care cristalele de zahar sa nu se aglomereze.Siropul alb rezultat in urma spalarii si uscarii cu abur se introduce in aparatul de fierbere sau dupa unele scheme tehnologice se poate ultiliza pentru prespalarea cristalelor de zahar alb sau rosu proaspat numit afinatie,de asemenea siropul alb poate fi utilizat pentru fluidificarea masei groase A descarcata in malaxorul 2 daca acesteia ii creste vascozitatea prin racire.

Siropul verde A se introduce in aparatul B consituie procesul de concentrare prin fierbere si evaporare a apei sub vid.Cristalele de mici dimensiuni care au trecut prin sita centrifugei continue vor ajunge la aparatul de fierbere B iar cand vor ajunge la dimensiunea dorita aparatul B se descarca intr-un malaxor unde prin racire si amestecare continua procesul de crestere.Masa groasa B este centrifugata continuu 4 unde se separa cristalele de zahar alb din siropul mama.Zaharul alb are cristale de dimensiuni mai mici decat zaharul tos.Prin spalare nu se indeparteaza in totalitatea pelicula de sirop mama de aceea culoarea lui este alb-galbuie.Zaharul alb se utilizeaza pentru a obtine un produs intermediar numit clera o solutie de apa cu zahar cu o puritate mult mai ridicata decat a zemii groase rezultata de la evaporatie si care se introduce in aparatul de fierbere A.De aceea clera se introduce la randul ei in aparatul de fierbere A.Siropul verde B in urma centrifugarii si separarii cristalelor de zahar alb se introduce in aparatul de fierbere C.Similar ca in cazurile precedente in aparatul de fierbere C se formeaza 2 si cresc cristalele de zahar dar de dimensiuni mai mici.Masa groasa C se descarca in malaxoare refrigeratoare 5 (legate in serie) dupa care se supune centrifugarii.Prin legarea in serie a malaxoarelor si racire se majoreaza timpul de malaxare ceea ce permite cresterea cristalelor de zahar. In urma centrifugarii zaharul rosu se melasa.Siropul alb C in urma spalarii zaharului rosu se recutoare in aparatul de fierbere C.Melasa (sirop verde C) se depoziteaza fluid utilizata ulterior in scopul dorit.Zaharul rosu are cristalle de dimensiuni mici fin acoperit cu o pelicula de sirop mama C pt. a creste puritatea se poate supune unui proces de afinatie.Afinatia este operatia prin care cristalele de zahar sunt spalate prin malaxare cu ajutorul unui sirop de calitate superioara.Ex: sirop alb A sau BMasa afinata se centrifugheaza siropul verde de afinatie si zaharul afinat.Siropul de afinatie se reintroduce in aparatul de fierbere B sau C in functie de puritatea lui.Zaharul afinat poate constitui cristalul de zahar afinat amorsa de cristalizare pt zaharul tos sau ca si zaharul rosu si alb se pot folosi fermand clera.OBS: Traseele intermediare ale siropurilor,zaharului alb,rosu sau afinat sunt alese de tehnologii care gestioneza si adopta o strategie pentru fierberea si cristalizarea zaharului in functie de puritatea acestuia.Parametrii tehnologici:Aparat fierbere AMasa groasa A:temperatura max 85ºC,concentratie finala 92,5,puritate 94-95%.Masa groasa B:temp.max.85ºC,concentratie 92 Brix,puritate 90%.Masa groasa C:temp max.90ºC,concentratia 95 Brix,puritate 55%.Melasa PH 8,50% zahar invertit,obs:13% din cantitatea total de zahar produsa.Temperatura se limiteaza prin fierbere sub vid deoarece solutiile se caramelizeaza,iar zaharul se brunifica.