CC BY
113
664.1.037.22
ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБОВ ПЕРЕРАБОТКИ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ, ПОРАЖЕННОЙ СЛИЗИСТЫМ БАКТЕРИОЗОМ
А.В. САВОСТИН
Кубанский государственный технологический университет,
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; тел.: (861) 255-84-11, электронная почта: [email protected]
Представлены способы деструкции декстраиа. Показано влияние механохимической активации известкованных диффузионных соков на эффективность их очистки.
Ключевые слова: слизистый бактериоз, декстран, окислители, перекись водорода, озон, механохимическая активация.
В 2011 г. был выращен рекордный урожай сахарной свеклы. Однако ее переработка осложнялась развитием слизистого бактериоза, спровоцированного подмораживанием и последующим оттаиванием свеклы, а также плохими погодными условиями.
Развитие слизистого бактериоза в кагатах привело к снижению сахаристости свеклы, чистоты клеточного и диффузионных соков. Бактерии ЬеысопозЬос теяеЫе-riоides и ЬеысопояО dеxtraпiсыт хорошо развиваются на средах, содержащих сахарозу, и продуцируют полисахарид - декстран, представляющий собой длинные разветвленные молекулы, состоящие из остатков а-Б-глюкопиранозы. При растворении декстрана образуется слизь, которая повышает вязкость сахарных растворов, заклеивает поры фильтровальных тканей. Декстран плохо удаляется в технологических процессах очистки диффузионных соков, поэтому снижает скорость кристаллизации сахарозы при уваривании утфе-лей, затрудняет их фуговку, влияет на форму кристаллов сахара. Попадание его в готовую продукцию снижает потребительские свойства сахара. Декстран осаждается 40%-м раствором этилового спирта, поэтому сахар с его включениями не может быть использован при производстве ликеро-водочной продукции.
В сложившейся ситуации сахарные заводы вынуждены были отказаться от обработки кагатов известковым молоком, так как ионы кальция, связывая некоторые продукты метаболизма бактерий, способствуют их интенсивному развитию; смешивать здоровую и пораженную слизистым бактериозом свеклу при подаче ее в производство; обрабатывать ее в свекломойках и после них раствором хлорной извести; увеличить расход извести на сокоочистку; осуществлять частую промывку фильтров, снижать производительность. Это приводило к большим трудозатратам, удлинению сезона сахароварения, снижению качества и выхода сахара, повышению расхода известнякового камня и угля на его обжиг. Известно, что известь не реагирует с декстраном [1,2], поэтому увеличение ее расхода на станцию дефе-косатурации существенно не улучшало фильтрационной способности отсатурированных соков.
При переработке сахарной свеклы, пораженной слизистым бактериозом, деструкцию декстрана можно обеспечить следующими способами [1, 2]:
действием окислителей (озон, перекись водорода, пероксиды металлов, хлорная известь);
механическим воздействием;
действием ферментов - декстраназ; ультразвуковой обработкой; радиационным облучением; кислотным гидролизом.
Использование последних четырех способов в технологии сахарного производства по ряду причин ограничено или вообще нецелесообразно:
кислотный гидролиз одновременно сопровождается гидролизом сахарозы и увеличением ее потерь;
использование ферментов ведет к удорожанию технологии;
радиационное облучение и ультразвуковая обработка связаны с негативным воздействием на здоровье людей.
Таким образом, в условиях сахарного производства наиболее предпочтительными являются первый и второй способы, поскольку обеспечивают практически полное разложение декстрана до глюкозы с последующим окислением ее до органических кислот. После такой обработки продукты деструкции взаимодействуют с известью с образованием нерастворимых и растворимых солей кальция.
Действие окислителей основано на образовании атомарного кислорода в соответствии с реакциями
(1)-(4)
Н2О2 ^ Н2О + О; (1)
Са(С1О)2 ^ СаСЬ + 2О; (2)
О3 ^ О2 + О; (3)
№2О2 ^ Ка2О + О, (4)
который обеспечивает реакции окисления высокомо-
лекулярных соединений.
Однако применение окислителей имеет определенные недостатки, связанные с их получением, транспортировкой и хранением. Так, использование перекиси водорода в виде 30%-го раствора (техническое название - пергидроль) ограничено сроком ее хранения (не более 6 мес) и соблюдением требований техники безопасности. Хлорная известь при взаимодействии с аминами дает ядовитые диоксины. Растворение пероксидов металлов проходит с большим выделением тепла, что может привести к локальным перегревам и термическому разложению сахарозы. Для получения озона требуются специальные установки, а вдувание озо-но-воздушной смеси в обрабатываемые соки способствует повышению пенообразования.
Поэтому механическая обработка водных растворов сахарозы обладает преимуществами, поскольку окислители образуются в самих растворах из воды, сначала за счет гемолитического разрыва ее молекул на свободные радикалы
Н2О ^ •ОН + •Н, (5)
а затем их рекомбинации до перекиси водорода [3, 4]
•ОН + •ОН ^ Н2О2. (6)
Суммарное уравнение механохимической активации воды показывает, что одновременно образуются перекись водорода и озон
5Н2О = 4Н2 + Оз + Н2О2. (7)
Таким образом, за счет механического воздействия на воду в ней образуются сильные окислители, способные разрушать высокомолекулярные соединения
(ВМС), в том числе декстран.
На кафедре технологии сахаристых продуктов Куб-ГТУ проведены исследования влияния механохимической активации известкованных диффузионных соков на эффективность их очистки по следующей методике. Диффузионный сок с массовой долей сухих веществ 13% объемом 5 дм3 обрабатывали известковым молоком в количестве 0,25% СаО к массе свеклы в течение 20 мин при температуре 45°С (холодная преддефека-ция). Затем добавляли известь (1,5% СаО к массе свеклы) и проводили холодную дефекацию при постоянном перемешивании в течение 20 мин при температуре 45°С (холодная дефекация). После этого сок делили на две части: 1-я - объемом 1 дм3, 2-я - 4 дм3. Вторую часть подвергали механохимической активации в активаторе ЗАО «НПО “Технопром”». Затем оба образца сока нагревали до температуры 85°С и выдерживали в термостате при перемешивании в течение 10 мин (горячая дефекация). После чего соки сатурировали до рН 11,0 (I сатурация). Отсатурированные соки фильтровали, фильтраты нагревали до температуры 90°С и проводили II сатурацию до рН 9,0. Отфильтрованные соки II сатурации анализировали.
Анализ полученных результатов показал, что при очистке диффузионных соков с механохимической активацией после холодной дефекации улучшаются по сравнению с типовой схемой очистки следующие показатели:
чистота очищенных соков повышается на 1,2—1,7%; эффект очистки возрастает на 8-12%; снижается цветность очищенных соков на 12-20%; повышается степень разложения редуцирующих веществ в 2 раза.
Теоретическое обоснование эффективности способа заключается в следующем [4, 5]. За счет механохимической активации в известкованных диффузионных соках происходят изменения как в дисперсных фазах, так и в дисперсионной среде:
1) увеличивается степень диссоциации не только молекул воды, но и других органических и неорганиче-
ских соединений, что приводит к ускорению химических реакций по ионному типу;
2) гемолитический распад воды на свободные радикалы с образованием перекиси водорода и озона, которые разлагаются с выделением чрезвычайно реакционноспособного атомарного кислорода, под воздействием которого проходят следующие реакции:
окисление редуцирующих веществ до органических кислот;
окисление гуминовых веществ, вплоть до углекислого газа и воды;
окисление окрашенных комплексов фенолов с катионами железа до нерастворимых соединений;
окисление меланоидинов с образованием нерастворимых соединений;
дезаминирование аминокислот;
деструкция ВМС и ВКД и окисление продуктов их деструкции до органических кислот;
3) гемолитический распад органических веществ на свободные радикалы с последующей рекомбинацией и образованием соединений с меньшей длиной углеродных цепочек (фракционирование); при этом, в частности, образуются кислоты, кальциевые соли которых малорастворимы, что является причиной получения очищенных соков с меньшим содержанием солей кальция;
4) измельчение частиц извести, при этом повышается растворимость извести и ее реакционная способность на дефекации, а на сатурации за счет высокой дисперсности увеличивается скорость ее растворения и нейтрализации, увеличивается удельная поверхность образующегося карбоната кальция, что сопровождается повышением эффекта адсорбции несахаров и утилизацией сатурационного газа;
5) происходит разрыв ВМС (в том числе декстрана) до мономеров, что также способствует не только повышению эффективности очистки, но и проведению процессов выпаривания, уваривания и фуговки утфелей.
Производственные испытания способа механохимической активации соков после холодной дефекации были проведены в 2003 г. на Каневском сахарном заводе. Установлено, что чистота очищенных соков повышалась на 1,8—1,9%, эффект очистки - на 14-16%. Принципиальная схема установки активаторов соков представлена на рисунке.
Проведенные исследования, их теоретическое обоснование и результаты производственных испыта-
ний свидетельствуют, что внедрение активаторов известкованных диффузионных соков после холодной дефекации позволит повысить эффективность удаления несахаров при переработке как кондиционной, так и пораженной слизистым бактериозом свеклы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Захаров К.П., Жижина Р.Г., Семененко В.З., Жари-
нов Н.И. Влияние полисахаридов на очистку диффузионного сока: Обзорн. информ. - М.: ЦНИИТЭИПищепром, 1983. - Вып. 18.-24 с.
2. Слизистый бактериоз сахарной свеклы / В.А. Князев, М.Л. Пельц, И.Р. Сапожникова и др. - М.: ЦНИИТЭПпищепром, 1982. -20 с.
3. Савостин А.В., Литош А.Н. Способ очистки сахарсодержащих растворов // Сахар. - 2004. - № 2 . - С. 40-42.
4. Савостин А.В., Литош А.Н. Эффективность очистки сахарсодержащих растворов // Сахар. - 2006. - № 8 . - С. 33-35.
5. Савостин А.В. Научно-практические основы механохимической активации дисперсных систем сахарного производства. -Краснодар: ООО «Издательский Дом - Юг», 2009. - 111 с.
Поступила 10.01.12 г.
SUBSTANTIATION OF PROCESSING WAYS OF SUGAR BEET THAT IS AFFECTED MUCOUS BACTERIOSIS
A.V. SAVOSTIN
Kuban State Technological University,
2, Moskovskaya st., Krasnodar, 350072;ph.: (861) 255-84-11, e-mail: [email protected]
Methods of destruction of dextran is presented. Shows the effect of mechanochemical activation of diffusion juices limed to the effectiveness of their treatment.
Key words: mucous bacteriosis, dextran, oxidants, hydrogen peroxide, ozone, mechanochemical activation.
663.674
РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУРЫ МОРОЖЕНОГО С РАСТИТЕЛЬНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ ДЛЯ ДИАБЕТИЧЕСКОГО ПИТАНИЯ
Ю.А. ЯКОВЛЕВА, Т.П. АРСЕНЬЕВА
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики,
Институт холода и биотехнологий,
191002, г. Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9; тел.: (812) 764-60-26, электронная почта: [email protected]
Исследована возможность использования стевиозида и порошка из топинамбура в производстве мороженого для диабетического питания. Определены оптимальные дозировки внесения порошка топинамбура и стевиозида. Проведен подбор жировых компонентов растительного происхождения с целью замены молочного жира, определены оптимальные дозы их внесения.
Ключевые слова: мороженое, заменители сахара, топинамбур, стевия, заменитель молочного жира.
Одним из направлений в области профилактики сахарного диабета является создание новых пищевых продуктов функционального назначения. В основу их разработки должны быть положены медико-биологические критерии, высокое качество и безопасность, доступность для населения.
Современные требования, предъявляемые к мороженому, связаны с понижением его калорийности, себестоимости, повышением биологической ценности, расширением ассортимента. Во многом решение этих проблем связано с заменой молочного жира на растительные масла.
В традиционной технологии производства мороженого в качестве жировой фазы в основном используются сливки натуральные из коровьего молока и/или сливочное масло. Из-за повышенного содержания в молочном жире холестерина и насыщенных жирных кислот и недостатка полиненасыщенных сбалансированность жирнокислотного состава мороженого осуществляется путем замены молочного жира растительными
маслами с низким содержанием холестерина, богатыми эссенциальными жирными кислотами [1, 2].
Следует отметить, что растительные масла отличаются от молочного жира физическими характеристиками: плотностью, вязкостью, силой поверхностного натяжения, что приводит к необходимости изменения параметров гомогенизации и фризерования.
Растительные масла должны иметь определенные кристаллизационные свойства, обусловленные составом жирных кислот. Чем меньше молекулярные массы жирных кислот, входящих в состав масла, тем выше скорость кристаллизации, а следовательно, больше взбитость, лучше структура конечного продукта.
На кафедре технологии молока и пищевой биотехнологии СПбНИУИТМО проводятся исследования по разработке состава и технологии мороженого для диабетиков. Для замены сахара используются сахарозаме-нители растительного происхождения, а вместо молочного жира - его заменители.
