В индустрии производства продуктов питания особую роль играют пищевые растительного происхождения, составляющие значительную долю в рационе питания человека. Высокая популярность этих продуктов обусловлена их полезными свойствами и высокой пищевой ценностью. К стратегически важным продуктам относится сахар-песок, который является основным сырьем при производстве кондитерских, хлебобулочных, ликероводочных изделий, применяется в биохимической, фармацевтической и других отраслях человеческой деятельности [1].
Производство сахара в РФ из сахарной свеклы неуклонно растет, что обусловлено различными положительными изменениями, произошедшими в сахарной промышленности. Но в тоже время нерешенной проблемой остается пониженное качество белого сахара-песка по сравнению с требованиями Европейских производителей. Одновременно увеличиваются цены на энергоносители и вспомогательные материалы. Все это требует немедленного внедрения современных технологий, рациональных как с точки зрения повышения качества готовой продукции, так и с целью сбережения материальных и энергетических ресурсов [2].
Производство сахара-песка включает значительное количество энергоемких технологических операций. Одной из таких операций является станция извлечения сахарозы из свекловичной стружки [3].
Современная технология экстрагирования сахарозы из свеклы осуществляется методом горячей жидкостной экстракции, который предусматривает противоточную обработку свекловичной стружки подготовленным экстрагентом при температуре процесса 70-72 °С. Данный способ позволяет извлечь до 98 % сахарозы из сырья[4].
Качество питательной воды, используемой для обессахаривания свекловичной стружки –один из основополагающих факторов,влияющих на эффективность диффузионного процесса в целом. Главной задачей подготовки питательной воды для диффузионного процесса является обеспечение минимального перехода несахаров из свекловичной стружки в диффузионный сок в процессе экстрагирования сахарозы. Решение этой проблемы возможно путем совершенствования процессов подготовки питательной воды за счет использования дополнительных химических реагентов.
Для исследований готовили водные растворы сульфатов алюминия (Al2(SO4)3) и аммония ((NH4)2SO4), которые затем добавляли в количестве 10 % к массе стружки в воду для экстрагирования. Полученную смесь нагревали до температуры 70 °С и добавляли к свекловичной стружке. В качестве варианта сравнения проводили экстрагирование по традиционной технологической схемепри температуре 70 °С в течение 60 мин. После экстрагирования из сокостружечной смеси отделяли диффузионный сок.
После завершения диффузионного процесса проводили преддефекацию диффузионного сока при температуре 55-60 оС продолжительностью 15 мин с добавлением суспензии сока I сатурации и известкового молока до рН сока 11,0-11,6, далее тепло-горячую основную дефекацию добавлением известкового молока до рН 12,0-12,2 и обрабатывали диоксидом углерода
(I сатурация) при температуре 90 °С до рН 11,0-11,2, отделяли осадок и осуществляли анализ показателей качества полученного сока (табл. 1). Процесс II сатурации проводили при температуре 95 °С с доведением рН сока до 9,0-9,2. В очищенном соке определяли чистоту, цветность, массовую долю солей кальция (табл. 2).
Таблица 1 – Сравнительная оценка реагентов для обработки свекловичной стружки
| Показатель | Типовая
схема |
Реагент для обработки | |
| Сульфат алюминия | Сульфат аммония | ||
| Чистота диффузионного сока, % | 84,4 | 85,7 | 86,2 |
| Массовая доля белков в диффузионном соке, г/100 г сухих веществ |
1,2 |
0,77 |
0,68 |
| Скорость отстаивания преддефекованного сока, см/мин |
2,21 |
2,82 |
3,24 |
| Скорость отстаивания сока I сатурации, см/мин | 4,0 | 4,8 | 5,7 |
Таблица 2. Показатели сока II сатурации при различных способах подготовки стружки к экстрагированию
|
Показатели |
Типовая диффу-зия |
Реагенты для предварительной обработки свекловичной стружки |
|
| Сульфат алюминия | Сульфат аммония | ||
| Чистота, % | 91,0 | 91,8 | 92,7 |
| Цветность, усл. ед. | 19,3 | 18,4 | 17,7 |
| Массовая доля солей кальция, % CаО |
0,049 |
0,045 |
0,041 |
В результате анализа полученных соков установлено положительное влияние добавления водных растворов предлагаемых реагентов к экстрагенту. Полупродукты, полученные по традиционной технологии экстрагирования, имеют более низкие показатели качества. Самые высокие показатели имеет сок, полученный по схеме, предусматривающей добавление в питательную воду водного раствора сульфата аммония. Присутствие даже незначительной концентрации этой соли в растворе позволяет удержать белковые и пектиновые вещества внутри пор свекловичной ткани, структурируя их. При этом не затрудняется переход молекул сахарозы в экстрагент.
Достигнутые результаты свидетельствуют о высоких коагуляционных свойствах растворов предлагаемых солей, что объясняется взаимодействием химически активных реагентов с высокомолекулярными соединениями, находящимися на поверхности свекловичной ткани. Это приводит к их частичной нейтрализации и последующей гетерокаагуляции. Кроме того, данные соли снижают растворимость белковых и пектиновых веществ, повышая прочность и упругость свекловичной стружки.
В сахарной промышленности используют различные препараты для подавления развития патогенной микрофлоры и повышения качества продукции. Линейка данных препаратов с каждым годом становится все шире, но наиболее часто используемыми остаются формалин и известь. Использование в течение продолжительного времени одних и тех же препаратов вызывает привыкание микроорганизмов и приводит к необходимости увеличения их количества. Все это оказывает неблагоприятное воздействие на технологический процесс и условия работы персонала предприятия.
Для решения данной проблемы необходим поиск новых бактерицидных препаратов, например, применение натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты (ДХЦН).
ДХЦН при концентрации 99,4 % выделяет 60 % активного хлора. Водные растворы прозрачны, со слабым запахом хлора. Препарат растворим без осадка. Микробиоцидная активность растворов этого средства обоснована тем, что лишь 50 % доступного хлора приходится на свободный хлор (НОСl и OCl—), а вторая половина является связанной в виде дихлоизоцианурата или монохлоризоцианурата, который при недостаче высвобождается, восстанавливая равновесие. По параметрам токсичности препарат по ГОСТ 12.1.007-76 относится к 4 классу малоопасных веществ. ПДК для хлора в воздухе рабочей зоны – 1 мг/м3.Данный препарат широко распространен в медицинских, образовательных учреждениях, а также в пищевой промышленности в качестве дезинфицирующего средства для обработки помещений и внутренних поверхностей оборудования [7].
Одним из способов является использование ДХЦН для обработки экстрагента при проведении процесса экстрагирования сахарозы из свекловичной стружки. Положительный технологический эффект был достигнут с раствором ДХЦН массовой долей 0,075 % в количестве 10 % при температуре 70 0С. Опыты проводили по описанной выше методике. Анализ полученных данных показал, что при обработке экстрагента раствором ДХЦН чистота диффузионного сока увеличивается на 1,2-1,4 %, содержание белков снижается на 18-20 % по сравнению с классической схемой процесса экстрагирования. Данный эффект достигнут благодаря разложению реагента с образованием химически активных соединений, которые блокируют переход несахаров из свекловичной стружки в экстрагент.
Полученный диффузионный сок подвергали известково-углекислотной очистке. Показатели очищенного сока свидетельствуют о высокой технологической активности ДХЦН: чистота сока увеличивается на 2,0 %, цветность снижается на 60,3 ед. опт. плотн., массовая доля солей кальция уменьшается на 0,012 %СаО, что приводит к увеличению выхода сахара-песка на 0,5 %.
По результатам исследования можно сделать вывод, что высокое качество диффузионного и очищенного сока является следствием действия химически активных соединений, образовавшихся на диффузии. Снижение цветности обусловлено способностью активного хлора, как окислителя, блокировать накопление красящих веществ в процессе очистки диффузионного сока.
Учитывая вышеизложенное можно утверждать, что хлорсодержащий препарат при добавлении его в экстрагент оказывает положительное влияние на качественные показатели диффузионного и очищенного соков. Бактериостатические, спороцидные и фунгицидные свойства ДХЦН с концентрацией 0,0075% были подтверждены экспериментально [8, 9].
Список литературы:
- Кульнева, Н.Г. Разработка экологически чистой технологии получения диффузионного сока [Текст] / Н.Г. Кульнева, М.В. Журавлев // Материалы международной научно-технической конференции «Продовольственная безопасность: научное, кадровое и информационное обеспечение» / ВГУИТ, Воронеж, 2014. – С. 112-116.
- Энергосберегающая технология извлечения сахарозы из свеклы в сахарном производстве [Текст] / М. В. Журавлев // Фундаментальные исследования. — 2013, № 11 (Ч. 8). — С. 1582-1587.
- Разработка способа обработки свекловичной стружки перед экстрагированием / Н.Г. Кульнева, М.В. Журавлев, Е.В. Авилова, И.С. Воронина // Российская наука глазами молодых исследователей: опыт и инновации [Текст] : Материалы Всероссийской студенческой научно-практической конференции – Мичуринск, 2013. – С.134 -138.
- Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. 2-е изд., исправл. и доп. М.: Колос, 1999. 495 с.
- Водное хозяйство сахарных заводов: Учебное пособие [Текст] / В. А. Голыбин, В. М. Фурсов, Ю. И. Зелепукин, Н. Г. Кульнева, В. А. Федорук; Воронеж. гос. технол. акад. – 2-е изд., исправл. и доп.–Воронеж, 2009.–124 с.
- Слива, Ю.В. Электрогидравлическая обработка ткани сахарной свеклы: коэффициент диффузии сахарозы в зависимости от режима обработки [Текст] / Ю.В. Слива, И.В. Попова, Л.М. Мазур // Сахар. – 2014. – № 9. – С. 52-54.
- Технологическая инструкция по применению средства дезинфицирующего “Люмакс-Хлор” для целей дезинфекции на предприятиях молочной промышленности. РАСХН ГНУ ВНИМИ. – Москва, 2003. 11 с.
- Кульнева Н.Г. Применение хлорсодержащего препарата в свеклосахарном производстве [Текст] / Н.Г. Кульнева, А.И. Шматова // Производство и безопасность сельскохозяйственной продукции: менеджмент качества и безопасности: Материалы III Международной научно-практической конференции (11-13 февраля 2015 года, Воронеж, Россия). – Ч. I./Коллектив авторов. – Воронеж: ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ, 2015. 316-320 с.
- Кульнева Н.Г. Исследование бактериостатических свойств хлорсодержащего препарата для свеклосахарного производства / Н.Г. Кульнева, О.Ю. Гойкалова, А.И. Шматова // Вестник ВГУИТ. – 2014, № 4. 187-190 с.[schema type=»book» name=»УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОДГОТОВКИ ПИТАЮЩЕЙ ВОДЫ ДЛЯ ДИФФУЗИОННОГО ПРОЦЕССА КАК СПОСОБ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ САХАРОЗЫ ИЗ СВЕКЛЫ» description=»Обеспечение конкурентоспособности сахара-песка в соответствии с требованиями Европейских производителей может быть достигнуто внедрением современных технологий, рациональных с точки зрения повышения качества готовой продукции и сбережения материальных и энергетических ресурсов. Одним из направлений повышения эффективности производства является совершенствование технологии извлечения сахарозы из свеклы. Предлагаемые решения предусматривают снижение бактериологической обсемененности экстрагента и удерживание несахаров в свекловичной ткани при использовании некоторых химических соединений. Это повышает качество диффузионного и очищенного соков, увеличивает выход готовой продукции.» author=»Кульнева Надежда Григорьевна, Журавлев Михаил Валентинович, Шматова Анастасия Ивановна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-20″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.05.2015_05(14)» ebook=»yes» ]