CC BY
42
УДК 664.1.035
Диффузионно-прессовое извлечение сахарозы как начальная стадия очистки диффузионного сока
Diffusion-press extraction of sucrose as the initial stage of raw juice purification
Зав. отделом В.О. Городецкий, вед. науч. сотрудник С.О Семенихин, вед. науч. сотрудник Н.М. Даишева, ст. науч. сотрудник Н.И. Котляревская (Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции) отдел технологии сахара и сахаристых продуктов, тел. (861) 252-02-83 E-mail: agataskniisfamail.ru
Head of department V.O. Gorodetsky, Leading Researcher S.O Semenikhin, Leading Researcher N.M. Daisheva, Senior Research Associate N.I. Kotlyarevskaya (Krasnodar Research Institute of agricultural products storage and processing) department of sugar and sugary products technology, tel. (861) 252-02-83 E-mail: [email protected]
Реферат. Существующий способ извлечения сахарозы позволяет получать диффузионный сок с чистотой ниже чистоты клеточного сока сахарной свеклы. Это приводит к повышенному расходу топлива и вспомогательных материалов на последующих стадиях производства, что в значительной мере повышает себестоимость готовой продукции - сахара-песка и снижает её конкурентоспособность. Учитывая это, основным направлением повышения эффективности извлечения сахарозы в настоящее время является создание принципиально новых подходов, а именно проведение двухста-дийного высолажпвания сахарозы, что позволит значительно снизить отбор диффузионного сока, а также гарантировать его чистоту на уровне чистоты клеточного сока и выше, что, в свою очередь, указывает на возможность частичного переноса процесса очистки диффузионного сока на стадию его получения. Приведены результаты лабораторных исследований и производственных испытаний диффузионно-прессового способа извлечения сахарозы из свекловичной стружки.
Summary. The existing method of sucrose extraction allows to obtain raw juice with a purity lower than the purity of sugar beet cell sap. This causes increased fuel and auxiliary materials consumption in subsequent stages of production, which significantly increases the cost of the finished product - white sugar, and reduces its competitiveness. Considering this, currently the main way to increase the efficiency of sucrose extraction is creation of fundamentally new approaches, namely the holding of a two-stage sucrose extraction, that will significantly reduce the amount of the raw juice, as well as to guarantee its purity at the level of the cell sap purity and above that, in turn, points on possibility to partly move the purification of raw juice to the stage of its obtaining. The article describes the results of laboratory research and production testing of diffusion-press method of sucrose extraction from sugar beet cossettes.
Ключевые слова: диффузионный сок, извлечение сахарозы, эффект очистки, жомопрессовая вода, чистота.
Keywords: raw juice, sucrose extraction, purification effect, pulp press water, purity.
Используемые в настоящее время способы известково-углекислотной очистки диффузионного сока позволяют удалять только немногим более 40 % содержащихся в нем несахаров. Поэтому одной из важнейших задач свеклосахарного производства является достижение максимально высокой чистоты сока уже на стадии
С Городецкий В.О., Семенихин С.О., Даишева Н.М., Котляревская Н.И., 2017
его получения. Для реализации этой задачи нами предлагается использовать способ диффузионно-прессового извлечения сахарозы из свекловичной стружки, позволяющий получать диффузионный сок с чистотой выше чистоты клеточного сока сахарной свеклы [1, 2].
Учтенные потери сахарозы на стадии извлечения определяются её остаточным содержанием в прессованном жоме, так как в дальнейшем извлечь её уже не представляется возможным. Поэтому полнота (степень) извлечения сахарозы из свекловичной стружки зависит от доли сахарозы, извлекаемой противоточной диффузией и доизвлекаемой прессованием свежего жома с последующим возвратом в составе жомопрессовой воды.
Существенным недостатком общепринятого диффузионного способа обессаха-ривания свекловичной стружки является то, что для достижения полноты извлечения сахарозы с соблюдением нормативных ее потерь в жоме необходим повышенный расход экстрагента. Однако чем выше отбор диффузионного сока, тем больше несахаров клеточного сока из свекловичной стружки переходит в диффузионный сок при значительном увеличении количества получаемого сока. Увеличение концентрации несахаров в диффузионном соке отрицательно сказывается на результатах последующей известково-углекислотной очистки как по качеству очищенного сока, так и по технологическим затратам на ее проведение. Увеличение отбора диффузионного сока, в свою очередь, повышает расход условного топлива на стадии сгущения очищенного сока до сиропа (рис. 1).
>Я с
£
о я) 9* N
3
i а
и _
Q tí
' i
3 iü
и ь
- и
К »Я ,0
и О ЭЧ
в a •
о Д (и
о I I
з : 8
Щ
К
(ГI IL
К Ю О С
О
3,5 3 2,5 2 1,5 1
0.5
а
i к
тш ш \ 1 Г
->
_ .1 _ .
93,5 93,0 92,5 92,0 91,5 91,0 90,5 90,0 89,5 89,0 88,5 88,0
--
100 105 110 115 120 125 130 Отбор диффузионного сока. % к массе свеклы
135
Рис. 1. Влияние величины отбора диффузионного сока на его чистоту (1) и остаточное содержание сахарозы в частично обессахаренной свекловичной стружке (2)
Из рис. 1 видно, что достижение чистоты последних фракций диффузионного сока, равной чистоте клеточного сока (при проведении экспериментов среднее значение чистоты клеточного сока составило 91,4 %), наблюдается при величине его отбора около 105 % к массе свеклы. Остаточное содержание сахарозы в частично обессахаренной свекловичной стружке при этом составляет 2,0-2,5 % к её массе. Дальнейшее извлечение сахарозы диффузионным способом до достижения нормативных её потерь, равных 0,30-0,35 % в пересчете на массу свеклы, приводит к увеличению отбора диффузионного сока до 135 % и выше и сопровождается значительным снижением чистоты диффузионного сока (ниже чистоты клеточного сока сахарной свеклы). Это объясняется преобладающим переходом в сок несахаров по сравнению с извлекаемой сахарозой на последующей стадии диффузионного обессахаривания стружки.
При величине отбора диффузионного сока, близкого к 105 % к массе свеклы, остаточное содержание сахарозы в частично обессахаренной свекловичной стружке значительно превышает нормативную величину её потерь. Нормативные потери сахарозы с жомом могут быть достигнуты последующим глубоким прессованием частично обессахаренной свекловичной стружки и возвратом получаемой жомо-прессовой воды в составе экстрагента.
С целью определения оптимальной степени прессования частично обессахаренной свекловичной стружки для доизвлечения сахарозы были выполнены исследования влияния степени прессования стружки, содержание сахарозы в которой составляло 2,0-2,5 % к её массе, на остаточное содержание сахарозы в прессованном жоме и потери сахарозы с прессованным жомом (рис. 2).
Рис. 2. Влияние степени прессования частично обессахаренной свекловичной стружки на остаточное содержание сахарозы в прессованном жоме (1) и потери сахарозы с прессованным жомом (2)
Установлено, что повышение степени прессования частично обессахаренной свекловичной стружки до содержания сухих веществ 23-26 % и выше позволяет снизить потери сахарозы с прессованным свекловичным жомом даже ниже нормативных.
Далее для определения степени перехода сахарозы и несахаров в состав жомо-прессовой воды были проведены исследования по влиянию степени прессования частично обессахаренной свекловичной стружки, содержание сахарозы в которой составляло 2,0-2,5 % к её массе, на содержание веществ коллоидной степени дис-
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Содержание сухих неществ в жемс, %
Рис. 3. Влияние степени прессования частично обессахаренной свекловичной стружки на содержание веществ коллоидной степени дисперсности в жомопрессовой воде (1) и чистоту жомопрессовой воды (2)
Из анализа рис. 3 следует, что при увеличении степени прессования частично обессахаренной свекловичной стружки до содержания сухих веществ 24 % и более переход веществ коллоидной дисперсности в жомопрессовую воду уменьшается примерно в 1,5-2,0 раза, а чистота жомопрессовой воды при этом повышается на 1-3 %. Это объясняется тем, что с увеличением степени прессования, отделяемая прессовая вода проходит через слой свекловичной ткани как через фильтрующую перегородку, которая препятствует переходу в жидкость веществ коллоидной дисперсности.
Следует отметить, что чистота диффузионного сока при величине его отбора около 105 % к массе свеклы выше или равна чистоте клеточного сока, в то время как чистота возвращаемой в составе экстрагента жомопрессовой воды ниже на 57 %. Однако качество жомопрессовой воды не будет оказывать существенного негативного влияния на качество диффузионного сока, так как содержание сухих веществ в ней не превышает 3-5 %, а её количество при степени прессования жома 24 % сухих веществ составляет 40-50 % к массе свеклы. То есть количество несахаров, возвращаемых с ней, всего лишь около 0,18-0,22 %к массе свеклы.
Таким образом, при диффузионно-прессовом извлечении сахарозы из свекловичной стружки чистота диффузионного сока будет выше или равна чистоте клеточного сока, что свидетельствует о начале процесса очистки диффузионного сока уже на стадии его получения [3].
Исходя из проведенных лабораторных исследований следует, что фазу диффузионного извлечения основной массы (87-88 %) сахарозы из свекловичной стружки следует завершать на стадии достижения диффузионным соком чистоты выше или равной чистоте клеточного сока, при отборе диффузионного сока 105-110 % к массе свеклы. Этот прием позволяет гарантированно получать диффузионный сок с чистотой на 1,0-1,5 % превышающей чистоту сока, получаемого при классическом диффузионном извлечении сахарозы. При этом остаточное содержание сахарозы в свежем жоме составит от 2,0-2,5 % к его массе в зависимости от качества перерабатываемой свёклы, а не 0,4-0,5 % как при классическом обессахаривании свекловичной стружки.
Фаза прессового доизвлечения сахарозы из частично обессахаренной свекловичной стружки реализуется при её механическом обезвоживании, позволяющем доизвлечь долю сахарозы пропорционально степени прессования (зависящей от конструктивных особенностей жомовых прессов) и вернуть её с жомопрессовой водой в составе экстрагента в диффузионный процесс.
Сравнительная оценка усредненных технологических показателей диффузионных соков, полученных в результате производственных испытаний при диффузионном и диффузионно-прессовом способах извлечения сахарозы из свекловичной стружки, приведена в таблице.
Таблица
Сравнительная оиенка усредненных технологических показателей диффузионных соков
Наименование Значение
Диффузионный способ извлечения сахарозы Диффузионно-прессовый способ извлечения сахарозы
Отбор диффузионного сока, % к массе свеклы 125,00 110,00
Содержание сухих веществ в диффузионном соке, % 14,00 14,00
Содержание сахарозы в диффузионном соке, % 12,35 12,55
Чистота диффузионного сока, % 88,21 89,64
Как следует из данных таблицы, в сравнении с диффузионным способом извлечения сахарозы чистота получаемого диффузионно-прессовым способом диффузионного сока увеличивается в среднем на 1,0-1,5 % при снижении величины отбора диффузионного сока на 15 %. Известно, что повышение чистоты диффузионного сока на 1 % при прочих равных условиях способствует увеличению выхода готовой продукции на 0,1 % к массе свеклы [4].
Следует отметить, что на момент проведения производственных испытаний средняя чистота клеточного сока составляла 88,5 %.
Таким образом, при диффузионно-прессовом способе извлечения сахарозы наблюдается частичная очистка диффузионного сока на стадии его получения. В результате этого эффект очистки (масса несахаров клеточного сока, не перешедших в состав диффузионного сока, отнесенная к массе несахаров, содержащихся в клеточном соке, выраженная в процентах) диффузионного сока при диффузионно -прессовом извлечении сахарозы составляет 10-12 %.
ЛИТЕРАТУРА
1. Диффузионно-прессовое извлечение сахарозы - совершенствование получения и очистки диффузионного сока [Текст] / Ю.И. Молотилин [и др.] // Сахар. -2014. - № 5.- С. 42-44.
2. Сравнительная характеристика существующей и разработанной технологий извлечения сахарозы из свекловичной стружки [Электронный ресурс] / Городецкий В.О. [и др.] // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ). -2016. - № 121 (07). - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/
3. Патент 2504587 РФ. Способ диффузионно-прессового извлечения сахарозы из свекловичной стружки [Текст] / Молотилин Ю.И. , Городецкий В.О., Даишева Н.М., Семенихин С.О.; заявл. 18.01.2012; опубл. 20.01.2014.
4. Бугаенко, И.Ф. Повышение эффективности свеклосахарного производства [Текст] / И.Ф. Бугаенко. - М., 2000. - 180 с.
REFERENCES
1. Molotilin Y.I. Diffuzionno-pressovoe izvlechenie saharozy - sovershenstvovanie polucheniya i ochistki diffuzionnogo soka [Diffusion-press extraction of sucrose - improving of the raw juice obtaining and purification] Sahar, 2014, No 5, pp. 42-44 (Russian).
2. Gorodeckij V.O. Sravnitel'naya harakteristika sushchestvuyushchej i razrabo-tannoj tekhnologij izvlecheniya saharozy iz sveklovichnoj struzhki [Comparative characteristics of the existing and the developed sucrose extraction technologies from sugar beet cossettes] [Ehlektronnyj resurs] Politematicheskij setevoj ehlektronnyj nauchnyj zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta,2016, No 121(07), Rezhim dostupa: http://ej.kubagro.ru/ (Russian).
3. Molotilin Y.I., Gorodeckij V.O., Daisheva N.M., Semenihin S.O. Sposob dif-fuzionno-pressovogo izvlecheniya saharozy iz sveklovichnoj struzhki [The method of diffusion-press sucrose extraction from sugar beet cossettes], Patent RF № 2504587, 2014 (Russian).
4. Bugaenko I.F. Povyshenie ehffektivnosti sveklosaharnogo proizvodstva [Improving the efficiency of sugar production], Moscow, 2000, 180 pp. (Russian).
