CC BY
35УДК 633.63:664.1.121
worn
Эффективность бактерицидной обработки свекловичной стружки перед экстрагированием
Н.Г. КУЛЬНЕВА, д-р техн. наук (e-mail: [email protected])
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» Л.Н. ПУТИЛИНА, канд. с/х наук (e-mail: [email protected])
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сахарной свёклы и сахара имени А.Л. Мазлумова»
Введение
Резервом повышения рентабельности свеклосахарного производства является снижение потерь сахарозы, среди которых выделяют учтённые (потери с жомом и с фильтрационным осадком) и неучтённые (за счёт термического разложения сахарозы и деятельности микроорганизмов). Потери сахарозы от разложения при переработке сахарной свёклы составляют 0,44—1,50 % к массе свёклы. В диффузионном аппарате потери сахарозы в результате жизнедеятельности микроорганизмов достигают 0,06—0,10 % к массе свёклы, а при неблагоприятных условиях — 0,30 % и выше [1].
Температура среды в процессе диффузии (от 30 до 70—75 оС) является благоприятной для развития различных групп микроорганизмов. Количество их в диффузионном соке непостоянно и зависит от многих факторов, таких как качество сырья, качество его отмывки, степень обсеменённости барометрической и транспортёрно-моечной воды, температура диффузии, быстрота движения сока и т. д. Количество микроорганизмов в 1 см3 диффузионного сока колеблется от 6 тыс. до 40 млн. К микроорганизмам, часто встречающимся в диффузионном соке и нарушающим процесс диффузии, относятся: бактерии (Bacillus subtilis, Bacillus mesentericus, Вас. Megatherium, Leuconostoc mesenterioides, Leuconostoc dextranicum, Aerobacter aerogenes, Escherichia coli, ВасШш stearother-mophilus и др.), дрожжи (Saccharomyces sp.) и плесневые грибы [2, 3].
Жизнедеятельность микроорганизмов проявляется в разложении сахарозы, а также других высокомолекулярных соединений, перешедших в сок при экстрагировании, и образовании кислот, газов, инвертного сахара. Наличие этих продуктов создаёт трудности в соблюдении технологического режима почти на всех стадиях сахарного производства [4].
Для подавления микрофлоры на сахарных заводах в диффузионные аппараты вводят дезинфицирующие средства, осуществляют физическую или химиче-
скую обработку: применение формалина в качестве дезинфектанта, хлор- и магнийсодержащих дезинфицирующих препаратов, использование соединений полигуанидина, ультрафиолетового излучения и озона, электролитов для обработки стружки и подготовки питающей воды и др. [5]. Однако данные приёмы не нашли широкого практического применения по ряду причин, среди которых высокая стоимость, трудности в приобретении специального оборудования, неудовлетворительные потребительские свойства (токсичность, резкий специфический запах) или низкая эффективность их действия по отношению к контаминирующей микрофлоре. Поэтому поиск новых эффективных и экологически безопасных бактерицидных препаратов для свеклосахарного производства остаётся актуальным.
Методика проведения исследований
На кафедре технологии бродильных и сахаристых производств Воронежского государственного университета инженерных технологий проведены исследования по определению эффективности обработки свекловичной стружки бензойной кислотой перед поступлением в диффузионный аппарат. Для сравнения свекловичную стружку обрабатывали раствором препарата «Бетасепт» с массовой долей 0,01 %.
Бензойная кислота проявляет угнетающее действие на дрожжи, бактерии и плесневые грибы, подавляет в клетках активность ферментов, отвечающих за окислительно-восстановительные реакции, а также ферментов, расщепляющих сахара. Бензойная кислота проявляет антимикробное действие в кислых пищевых средах, что соответствует условиям процесса экстрагирования [6].
Препарат «Бетасепт» — вспомогательное технологическое антисептическое средство, используемое для профилактики и оперативного уничтожения посторонней микрофлоры в производстве сахара. Главные действующие вещества препарата — это абиотические вещества биохимического синтеза, комплексно
КОМПЛЕКСНАЯ РЕКОНСТРУКЦИЯ САХАРНЫХ ЗАКОДОК
0
1
а
3, ■8-■8-
0
1 §
5
87,5
86,5
85,5
Бетасепт Бензойная кислота
Бетасепт Бензойная кислота
Рис. 1. Чистота диффузионного (а) и очищенного (б) сока с применением бактерицидных препаратов
воздействующие на метаболизм вегетирующих клеток микроорганизмов, нарушая в них синтез ДНК, веществ клеточной стенки и веществ энергетического и белкового метаболизма. «Бетасепт» обладает бактерицидным действием, подавляет развитие молочнокислых микроорганизмов, активно уничтожает опасные для сахарного производства слизеобразую-щие молочнокислые микроорганизмы (лейконосто-ки) [7].
После обработки свекловичной стружки бактерицидными препаратами проводили диффузию в течение 60 мин при температуре 72 оС. Далее полученный диффузионный сок подвергали дефекоса-турационной очистке по типовой схеме. Анализ полупродуктов осуществляли по чистоте, количеству белковых соединений, редуцирующих веществ, рН
в соответствии с методиками, принятыми в сахарном производстве.
Массовую долю сухих веществ в сахаросодержащих растворах определяли методом непосредственного рефрактометрирования; массовую долю сахарозы — поляриметрическим методом; цветность сахарсо-держащих растворов в единицах оптической плотности — фотоэлектрическим колориметром; содержание редуцирующих веществ — ускоренным фотоколориметрическим методом; содержание белков в соке — фотоколориметрическим методом, основанным на биуретовой реакции, которая обусловлена наличием в молекуле белка пептидных (кислотоамидных) связей. Благодаря этому в щелочной среде с катионом меди белок образует окрашенные комплексные соединения.
а
Рис. 2. Количество редуцирующих веществ в диффузионном (а) и очищенном (б) соке в зависимости от обработки бактерицидными реагентами
Результаты исследований и их обсуждение
В ходе лабораторной переработки сахарной свёклы были определены качественные показатели диффузионного и очищенного сока, представленные на рис. 1—4.
Установлено, что обработка свекловичной стружки бензойной кислотой обеспечивает повышение чистоты диффузионного и очищенного сока соответственно на 1,1 и 0,9 абс. % в сравнении с препаратом «Бетасепт».
Количество редуцирующих веществ в варианте с бензойной кислотой было меньше, чем в варианте с применением препарата «Бетасепт»: в диффузионном соке — на 63,3 %; очищенном — 60,9 % (рис. 2).
Белковых веществ в диффузионный сок перешло на 31,1 % меньше из свекловичной стружки, обработанной бензойной кислотой (рис. 3).
При применении раствора бензойной кислоты цветность очищенного сока была на 19,7 % ниже, чем в варианте с обработкой стружки препаратом
«Бетасепт», что благоприятно сказывается на качестве готового белого сахара (рис. 4).
Анализ полученных результатов показал, что обработка свекловичной стружки бензойной кислотой обеспечивает более высокие качественные показатели диффузионного и очищенного сока, чем обработка препаратом «Бетасепт».
В процессе исследований определены оптимальные значения концентрации бензойной кислоты — 0,01 %; расхода бактерицидного раствора — 10 % к массе стружки; температуры обработки — 70 оС и длительности контакта реагента со свекловичной стружкой — 30 секунд [8].
Экспериментально установлено, что снижение концентрации бензойной кислоты менее 0,01 % не приносит желаемого результата, а её увеличение выше предлагаемого значения экономически неэффективно.
Выявлено, что количество реагента менее 10 % к массе стружки не обеспечивает её равномерного смачивания, а более 10 % к массе стружки приводит к сте-канию раствора, разжижению диффузионного сока.
Определено, что снижение температуры предлагаемого реагента ниже 70 оС не обеспечивает эффективный контакт со стружкой, а увеличение выше 70 оС приводит к дополнительному расходу тепловых ресурсов.
Оптимальная продолжительность обработки свекловичной стружки составила 30 секунд. Установлено, что продолжительность процесса менее 30 секунд не обеспечивает эффективной обработки стружки, а продолжительность более 30 секунд увеличивает протяжённость транспортной системы для подачи стружки в диффузионный аппарат.
Заключение
Предложенный способ бактерицидной обработки свекловичной стружки перед поступлением в диффузионный аппарат позволяет за счёт подавления микрофлоры существенно снизить разложение сахарозы в процессе экстрагирования, уменьшить переход несахаров в диффузионный сок, что способствует повышению качественных показателей диффузионного и очищенного сока и, как следствие, увеличению выхода сахара на 0,2 абс. %.
Список литературы
1. Дубовец, О.В. Дезинфектант «Нобак»: оптимизация расхода в диффузионных аппаратах / О.В. Дубовец [и др.]. - Сахар. - 2009. - № 4. - С. 58-59.
2. Кульнева, Н.Г. Обоснование бактерицидного эффекта нового препарата для свеклосахарного производства / Н.Г. Кульнева, А.И. Шматова, Ю.И. Манько // III Междунар. конф. «Инновационные разработки молодых учёных - развитию
Бетасепт Бензойная кислота
Рис. 3. Количество белковых веществ в диффузионном соке в зависимости от применения бактерицидных препаратов
Бетасепт Бензойная кислота
Рис. 4. Цветность очищенного сока в зависимости от исследуемых бактерицидных препаратов
агропромышленного комплекса» (Ставрополь). — 2014. - С. 147-150.
3. Корнеева, О.С. Основы микробиологического и санитарно-гигиенического контроля на предприятиях свеклосахарной промышленности: учеб. пособие /О.С. Корнеева, Л.В. Спивакова, Т.В. Мальцева. — Воронеж : ГОУ ВПО «Воронежская государственная технологическая академия», 2006. — С. 5-22.
4. Кульнева, Н.Г. Санитарно-гигиеническое обеспечение продукции сахарного производства / Н.Г. Кульнева, В.А. Голыбин, В.А. Федорук // Гигиена и санитария. — 2015. — № 9. — С. 57—61.
5. Кульнева, Н. Г. Оценка микробиологического состояния сахара-песка / Н.Г. Кульнева [и др.] // Материалы I Междунар. научно-практич. конф., посв. 30-летию кафедры технологии и организации питания «Инновации в индустрии питания и сервисе». — Краснодар : Изд. КубГТУ, 2014. — С. 166—167.
6. Петров, А.А. Органическая химия: учеб. для вузов / А.А. Петров, Х.В. Бальян, А.Т. Трощенко. — СПб. : Иван Фёдоров, 2002. — 454 с.
7. http://macromer.ru/catalog/Produktsiya_Partnerov/ Betasept.
8. Пат. 2640845 РФ, С1 МПК С13В 10/00. Способ получения диффузионного сока [Текст] / Н.Г. Кульнева, Л.Н. Путилина, И.Г. Селезнёва, И.Ю. Свешников. — Заявка № 2016143518; Заявл. 07.11.2016; Опубл. 12.01.2018, Бюл. № 2.
Аннотация. Поиск новых эффективных и экологически безопасных дезинфицирующих препаратов для сахарной
промышленности по-прежнему остается актуальным. Для решения проблемы экспериментально подтверждена эффективность обработки свекловичной стружки бензойной кислотой перед экстрагированием. В процессе исследования определены оптимальные значения концентрации препарата -0,01 %; расхода раствора - 10 % к массе стружки; температуры обработки - 70 оС и длительности контакта стружки с бактерицидным реагентом - 30 с. Установлено, что обработка свекловичной стружки бензойной кислотой перед поступлением в диффузионный аппарат позволяет за счет подавления микрофлоры существенно снизить разложение сахарозы в процессе экстрагирования, уменьшить переход несахаров в диффузионный сок, что способствует повышению качественных показателей диффузионного и очищенного сока и, как следствие, увеличению выхода сахара на 0,2 абс. %.
Ключевые слова: свеклосахарное производство, свекловичная стружка, экстрагирование, бактерицидный препарат, несахара, диффузионный и очищенный сок, выход сахара.
Summary. Search of new effective and ecologically safe disinfectant preparations for sugar industry still remains actual. Efficiency of beet cossettes treatment with benzoic acid before extraction has been experimentally confirmed to solve the problem. In the course of research, optimal values of the chemical concentration (0,01 %), solution consumption (10 % of cossettes weight), treatment temperature (70 °C) and duration of cossettes contact with the bactericidal reagent (30 sec.). It has been determined that, due to microflora suppression, treatment of beet cossettes with benzoic acid before entering diffusion apparatus allow essential decrease of sucrose decomposition during extraction and reduction of non-sugars' transition to crude juice. This promotes improvement of crude and refined juice quality indicators, and, consequently, increase of sugar yield by 0,2 absolute %.
Keywords: beet industry, beet cossettes, extraction, bactericidal chemical, non-sugars, crude and refined juice, sugar yield.
