Научно-практическая работа на тему: "Получение свекловичного сахара"

Муниципальное образовательное бюджетное учреждение

« Сясьстройская средняя общеобразовательная школа №2 »

Научно-практическая работа

                                 на тему:

                 Получение свекловичного сахара

Автор: Баклагина Дарья 8 «А» класса

Руководитель: учитель химии

Бочкова Ирина Анатольевна

                   г. Сясьстрой

                       2012 год.

Содержание

Введение

Обоснование темы проекта и её актуальность                                        стр. 2

1. Аналитический обзор

1.1  Распространение сахарозы в природе                                          стр. 2

1.2  История производства сахара                                                стр. 3

1.3  Развитие сахароварения в России                                        стр. 3

1.4 Технология процесса сахароварения                                        стр. 3                

2.Экспериментальная часть 

2.1   Получение свекловичного сока                                                стр. 4

2.2   Очистка свекловичного сока                                                 стр. 4

2.3   Рафинирование сахара                                                            стр. 4                                                                            

Выводы                                                                                                      стр. 4

Список литературы                                                                                     стр. 5

Введение

Обоснование выбора темы проекта и ее актуальность:

В самых древнейших источниках упоминается о питании медом. Александр Македонский со своей армией шел через Персию в Индию, и здесь греки обнаружили "камыш, который производит мед без помощи пчел". Это был уже тогда культивируемый в Индии сахарный тростник. Оттуда сахарный тростник распространился через Персию в Египет и стал вскоре известен всему миру. Арабы научились из сока сахарного тростника изготавливать кристаллический сахар и уже в ХVШ веке имели высокоразвитую сахарную индустрию. Они собирали горячую кристаллическую кашицу в кули из пальмовых листьев; так возникла проформа сахарных голов.

         Мне показалась проблема получения сахара очень интересной, и я решила воспроизвести технологический процесс сахароварения, который проводится в той же последовательности, как на заводах.

Цель работы: получить сахар из красной свеклы.

План работы над проектом

1. Изучение литературы по темам:

1.  История сахароварения;
2.  Развитие сахароварения в России;
3.  Рост потребления сахара в начале ХХ века;
4.  Научные основы технологического процесса сахароварения.

2.  Выполнение практической части.

1. Формулирование выводов.
2. Оформление отчета о работе.
3. Создание компьютерной презентации на основе полученных в работе материалов.
4. Защита проекта.

1. Аналитический обзор

 1.1       Распространение сахарозы в природе

Сахароза находится во многих растениях, в том числе в моркови, дыне, кукурузе, клене, пальме и т.д. Но больше всего ее в соке сахарного тростника и сахарной свеклы. Тростниковый сахар  является одним из важнейших пищевых продуктов, обладает консервирующими свойствами, широко распространен в растительном мире. Листья и семена растений всегда содержат небольшие количества тростникового сахара. Он находится также в плодах, например, в абрикосах, персиках, грушах, ананасе и пр. В особенно большом количестве, он содержится в корнеплодах сахарной свеклы (до 27%, в среднем 16—20%), в стеблях сахарного проса (сорго) и сахарного тростника (в соке 14—26%), из которых он и добывается заводским способом.

1.2 История производства сахара

        Люди еще до начала новой эры использовали сахар, полученный из сахарного тростника. Сахарный тростник раздавливали каменными валами, и добытый сок упаривали до кристаллизации сахара. Для очистки сахар растворяли в воде, добавляли молоко, упаривали, снимали пену и, охлаждая раствор, выделяли уже чистый сахар. Тем не менее, на протяжении всего Средневековья сахар считался более лакомством, чем продуктом питания. Только Фридрих Великий, Мария Терезия и Иосиф II - "просвещенные деспоты" Нового времени, облегчили ввоз сахара через таможни, и сахарная индустрия пережила неожиданный подъем. Тогда же стали рафинировать коричневый тростниковый сахар и вырабатывать из него белый кристаллический.

1.3  Развитие сахароварения в России
         К концу XVIII века производством кристаллического сахара из свеклы заинтересовались всерьез и в России, о чем свидетельствует изданная в конце 1799 года Медицинской коллегией монография "Способ заменять иностранный сахар домашними произведениями".

          Первые в России опыты получения свекловичного сахара проводил в 1799-1801 годах Яков Степанович Есипов, который в своем подмосковном имении Никольском разработал технологию и создал оборудование для переработки свеклы. Через год, в селе Алябьеве, Есипов на паях с генералом Е.И. Бланкеннагелем, построили первый в России завод, выпускающий сахар, способный конкурировать с тростниковым.

Бурное развитие сахарная промышленность получила с конца тридцатых годов Х1Х столетия. В 1860 - 1861 году в Российской Империи насчитывалось уже 399 действующих заводов.

        Одновременно с ростом производства сахара велась работа по селекции сахарной свеклы, были получены сорта, содержащие 15-20% сахарозы. Для сравнения напомним, что в столовых сортах свеклы содержится в среднем 3% сахарозы.

        Дальнейшая история отечественного сахароварения связана с именами двух династий:
Братья Терещенко в начале 80-х годов владели крупнейшими предприятиями России - Михайловским и Тульским сахарорафинадными заводами.
Сахар Боткиных отличался высоким качеством, был очень популярен внутри страны и экспортировался в европейские страны.

 1.4 Технология процесса сахароварения

В промышленности тростниковый сахар получают из сахарной свеклы следующим образом:

1. Сахарную свеклу разрезают на тонкие стружки и извлекают сахар  и другие растворимые вещества горячей водой (диффузия).
2. Получаемый раствор, содержащий 12—15% сахара,  обрабатывают известью (дефекация). При этом нейтрализуются и частью осаждаются свободные кислоты (щавелевая, лимонная), а также фосфаты, белковые и красящие вещества свеклы. 
3. Раствор, содержащий избыток  извести, обрабатывают углекислотой (сатурация).
4. Образующийся карбонат кальция, адсорбировавший примеси, отделяют на вакуум-фильтре, после чего раствор подвергают повторной дефекации и сатурации.
5. Очищенный раствор упаривают в вакуум-аппаратах. Сахар выделяется из охлажденного раствора в виде мелких кристаллов, которые центрифугированием отделяют от маточного раствора.
6. Повторным сгущением и кристаллизацией маточного раствора 

выделяют остаток сахара, после чего остается некристаллизующаяся густая масса, называемая кормовой патокой или мелассой. В мелассе содержится некоторое количество сахара, а также различные безазотистые и азотсодержащие примеси. 

7. Полученный таким образом сырой сахарный песок подвергают очистке (рафинированию). Для этого его растворяют в воде, раствор фильтруют через древесный  активированный уголь и упаривают до кристаллизации.

2. Экспериментальная часть

2.1 Получение свекловичного сока

1. Вымыла и мелко нарезала свеклу.
2. Собрала прибор для получения свекловичного сока.
3. Налила в колбу 100 мл воды, и поместила в нее свеклу.
4. Закрыла колбу пробкой с трубкой (в ней концентрировалась испаряемая вода). Прокипятила раствор в течение 30 минут на водяной бане (температура 70 – 75 0 С). Слила жидкость во вторую колбу.

2.2 Очистка сока

1. К свекловичному соку добавила 1 г  известкового молока и нагревала свекловичный раствор 10-15 минут на водяной бане (температура 60-700 С), все время, помешивая раствор. Добавление известкового молока называется дефекацией. Примеси кислот и белков, выпали в осадок при нагревании с известью. Сахар при действии извести перешёл в растворимый сахарат кальция.
2. Слила сахарат с осадка и в горячий раствор пропустила углекислый газ. Пропускание углекислого газа называется сатурацией. Углекислый газ реагирует с известью; получается свободный раствор сахара и осадок карбоната кальция.
3. Собрала прибор для фильтрования. Сатурацию проводила 3 раза, каждый раз отфильтровывала осадок карбоната кальция и снова пропускала углекислый газ. Получила очищенный сок, содержащий 5-10% сахара.
4. Упарила раствор на водяной бане до уменьшения объёма сока в 5-6 раз. Получился густой сироп, содержащий 60-70% сахара
5. Оставила сироп кристаллизоваться. Образовались неочищенные кристаллы сахара. Сироп кристаллизовался 6 суток.
6. Слила раствор (патока) над кристаллами.
7. Растворила кристаллы сахара в небольшом количестве воды. Фильтрат снова упарила на водяной бане и оставила кристаллизоваться. Получила очищенный сахар.

Выводы.

1. В результате проделанной работы были получены кристаллы сахара. Сахар получали из обычной свеклы, поэтому количество его оказалось незначительным. На производстве из 1 кг сахарной свеклы можно получить 150г сахара, то есть с одной свеклы – 2 чайные ложки сахара. В нашей работе из одной красной свеклы было получено пол ложки сахара.
2. Изучив теоретический материал, я узнала, что особенностью территориального размещения сахарных заводов является их жёсткая привязка к посевным площадям сахарной свеклы, поскольку перевозка свеклы на значительные расстояния экономически неэффективна.
3. Сахарная свекла плохо храниться, около 3-4 месяцев. Поэтому российские заводы работают большую часть года на импортном тростниковом сырце, только осенью переходят на сахарную свёклу.
4. Производство сахара – это полностью автоматизированное, непрерывное производство (работают в 3 смены), условия труда тяжёлые, т.к. на производстве большая влажность и высокая температура.
5. Это безотходное производство - отходы сахарной промышленности (жом, патока (меласса), дефекационная грязь) могут быть использованы как удобрения, в некоторых случаях — и как корм для скота.

Список литературы

1. http://www.xumuk.ru :  Химическая энциклопедия;
2. http://ru.wikipedia.org/wiki: Википедия;
3. Куприянова Н.С. Лабораторно-практические работы по химии. 10-11. – М.: Гуманитарный издательский центр ВЛАДОС, 2007
4. http://www.youtube.com/watch?v=qX95dhNtvAU: Видеоролик «Производство сахара из сахарной свеклы»
5. http://www.youtube.com/watch?v=llr1foG5BZc: Видеоролик «Как это делается»
6. http://www.youtube.com/watch?v=8Aumf8OaIdk: Видеоролик «Сахарная свекла»