CC BY
24УДК 664.124
Особенности переработки дефектной свёклы
В.А. СОТНИКОВ, д-р техн. наук (e-mail: swa862@mail.ru) Т.Р. МУСТАФИН, канд. биолог. наук, зав. лабораторией А.В. СОТНИКОВ, вед. менеджер
Т.В. РУДИЧ, зам. директора департамента коммерции и логистики совместной сервисной химико-микробиологической службы (ООО «НПП «Макромер» им. В.С. Лебедева» и ИП Сотников В.А. («Предприятие ПромАсептика») V. WILD, менеджер (e-mail: vwild@stern-wywiol-gruppe.de) U. MOISCH, технологSternEnzymGmbH&Co.KG, Germany
В последнее время отечественные сахаровары всё чаще стали сталкиваться с проблемой необходимости переработки дефектной свёклы по микробиологическим показателям. Строго говоря, эти проблемы существовали всегда, но особенно остро они начали проявляться с 2002—2003 гг.
Анализ ситуации [1], сложившейся в свекловодстве, показал, что массовые гнили корнеплодов обусловлены взаимодействием группы факторов (агротехника возделывания, сортовая политика, меняющиеся климатические условия, человеческий фактор, экономическая ситуация). Произошедшая сортосмена открыла дорогу на поля страны урожайным, но слабоустойчивым или совсем неустойчивым к гнилям гибридам. Авторы особо подчёркивают очень неблагоприятную тенденцию замещения грибной микрофлоры на бактериальную, что является причиной быстрого развития мокрой гнили свёклы.
Бактериальная инфекция в сочетании с микозами представляет большую опасность для сахаропроиз-водителей, потому что входящие в микробиологический пейзаж разнообразные виды бактерий могут нанести существенный экономический урон сахарным заводам.
Плесневые грибы кагатной гнили, активно выделяя гидролитические ферменты, изначально размягчают ткань свёклы. В ней возрастает количество низкомолекулярных пектинов и гемицеллюлоз, т. е. коллоидных веществ [2]. Далее на этой благоприятной среде начинают обильно развиваться декстран- и ле-ванобразующие бактерии (Corynebacterium beticola, Pseudomonas fluorescens, Leuconostoc mesenteroides, Bacterium viscosum), гнилостные бактерии из родов Bacillus и Clostridium, а также многочисленное семейство молочнокислых бактерий Lactobacillus и Lactococcus.
Безусловно, наибольшую опасность представляют бактерии из семейства лейконостоков (Leuconostoc mesenteroides и Leuc. dextranicus). Появление этой злостной инфекции технологи всегда связывали
с фактом поражения свёклы слизистым бактериозом или другими эпифитотиями. Однако эта взаимосвязь далеко не всегда строго соблюдается. Так, на ряде сахарных заводов Краснодарского края даже в начале и середине сезона, когда свёкла ещё не была сильно поражена слизистым бактериозом, нами были зафиксированы случаи мощного инфицирования предприятий Leuconostoc mesenteroides вплоть до полной их аварийной остановки.
Проводимые нами исследования выявили, что нормальный сок свёклы на этих предприятиях имел высокую степень поражённости лейконостоками: в пробах в присутствии специального красителя «БлекО» насчитывалось свыше 17 «облачков» декстрановой слизи (рис. 1).
Анатомическими исследованиями показано, что очаги лейконостока локализированы в основном в областях дупел, механических повреждений и в сосудистых пучках корнеплода (рис. 2). На свежих срезах такой свёклы появлялись прозрачные и липкие капли ослизленного сока, содержащего декстран (рис. 3).
; 12 13 - ^siiV)
5 8 Ч * -vja 4 % 1 : шш 2 Щт 14 15 • 16 9
* • 17
- v / * -'4 Щ ю
* • ■ \yf.
11 Я® адж
Рис. 1. Сильное инфицирование нормального сока свёклы
| лейконостоком
¥
Механическое
повреждение \_
Гниль сердечка
Очаги лейконостока
Рис. 2. Локализация очагов инфицирования тканей свёклы лейконостоком
сификация массообменных процессов может быть достигнута совмещением двух приёмов: устранением бактериологического начала в дефектной свёкле методом антисептирования и устранением гидродинамических затруднений в процессах диффузии и со-коочистки методом ферментативного «растворения» слизистых продуктов метаболизма дефектной свёклы (декстран, леван и другие слизистые и коллоидные вещества).
Ранее [3, 4] мы достаточно подробно касались вопроса природы инфицированности сахарных заводов и методов её устранения. Однако рассмотренные в этих статьях случаи относились к серединному периоду переработки, когда уровень дефектности свёклы был ещё не столь значителен и инфицированность предприятия не была тотальной.
К концу сезона переработки, когда поражённость свёклы слизистым бактериозом или просто лейко-ностоками возрастает, закономерно повышается общий уровень бактериологического инфицирования предприятия. Ситуация осложняется ещё и тем, что на предприятие со свёклой поступает мощный поток слизевых веществ, к которому присоединяется поток слизей, образующихся в собственных технологических линиях завода (рис. 4). Декстран, леван и растворимые и полурастворимые коллоидные вещества плохо удаляются в процессах дефекосатурации, снижают доброкачественность соков, препятствуют формированию осадков, замедляют их оседание и филь-труемость.
Мы были свидетелями, когда к концу сезона предприятие было вынуждено перерабатывать свёклу, подвергшуюся неоднократным эпизодам заморажи-
Исследователи всегда уделяли повышенное внимание проблематике создания технических и технологических решений по переработке свёклы с пониженными технологическими качествами. Вариантов решений предлагается много, и они весьма разнообразны как по сути, так и по техническому исполнению. Определённый интерес представляют исследования, где авторы убедительно продемонстрировали улучшение массооб-менных характеристик в процессах экстрагирования дефектной свёклы в присутствии денатурирующих химических агентов [5].
Наш подход в решении этой проблемы иной, и в некотором смысле даже методически противоположный. Мы полагали, что интен-
Жомопрессовая вода
Плесневые грибы
Г Де
Поступает
на сахарные
заводы
Слизи: декстран,
леван
Коллоидные
вещества ч
Бактерии:
леиконостоки,
гнилостные
бактерии
Сборник диффузионного сока
Слизи: декстран, леван Коллоиды: пектаны, геммицеллюланы, олигосахара
Молочная кислота: глюкоза, фруктоза и т.п.
Замедляют фильтрование
Бактериальные слизи Коллоидные вещества Органические кислоты
Рис. 4. Потоки слизевых и коллоидных веществ при переработке дефектной свёклы
вания-оттаивания, и даже относительно невысокий уровень микробного поражения производственного верстата не обеспечивал стабильности работы соко-очистительного отделения. На предприятии периодически наблюдались затруднения при фильтрации сока I сатурации на АМА-фильтрах и при фильтрации суспензии сока I сатурации на пресс-фильтрах (от снижения объёма сока, проходящего через АМА-фильтры до практически полного отсутствия фильтрации суспензии на пресс-фильтрах). Вследствие этого неритмичная подача сока из тёплого дефекатора и далее по технологическому потоку требовала частой замены фильтрующих рукавов и проведения кислотной регенерации ПКФ или вынуждало увеличивать количество работающих фильтровальных установок.
В сложившейся ситуации нами было рекомендовано комплексное решение возникшей проблемы.
С целью подавления бактериальной микрофлоры, и особенно лейконостока, были предложены анти-септирующие средства «Бетасепт А и Б» или «Дек-страсепт 1». Технология применения этих препаратов описана в наших ранее опубликованных статьях [3, 4] и сводится к целенаправленному антисептированию тех технологических точек, которые наиболее сильно на данный момент инфицированы. Как показала практика, «излюбленными» местами сосредоточения бактерий является, в первую очередь, сборник диффузионного сока и далее — жомопрессовая вода и диффузионный аппарат.
С целью «растворения» слизевых и коллоидных веществ использовали ферментно-антисептирующий препарат «Декстрасепт 2». Он представляет собой смесь гидролитических ферментов (производства SternEnzym, GmbH&Co.KG, Germany): декстраназа, фитаза, фруктофуранозидаза, протеаза и другие вспомогательные энзимы.
Действие этого препарата можно наглядно продемонстрировать в экспериментах, где нормальный сок сильно дефектной свёклы готовили из вырезанных участков тканей, прилегающих к участкам дупел и механическим повреждениям, а также из тканей поражённого гнилью сердечка, т. е. из тех, которые достоверно поражены лейконостоком и другой микрофлорой (см. рис. 2). В этом соке было обнаружено огромное количество декстрана и других слизеобра-зующих веществ (поле микроскопа сплошь покрыто белыми «облачками») (рис. 5).
Затем в этот сок вносили препарат «Декстрасепт 2» и моделировали процесс диффузии, т. е. выдерживали 40 минут при температуре 65—70 оС. Под воздействием этого препарата слизевые и коллоидные вещества практически полностью растворились (рис. 6).
В тех же лабораторных экспериментах было замечено, что при совместном использовании препарат «Декстрасепт 2» в 3—5 раз повышает антисептирую-
Рис. 5. «Облачка» слизей и коллоидных веществ в дефектной свёкле
Рис. 6. Практически полное растворение слизей
щую активность препарата «Декстрасепт 1». Полного уничтожения бактериальной микрофлоры нам удалось добиться при концентрации препарата «Декстра-септ 1» в диффузионном соке 0,8 мг/л, а в присутствии препарата «Декстрасепт 2» эта эффективная обеспложивающая концентрация составила уже 0,2 мг/л.
Столь обнадёживающие результаты модельных экспериментов дали основание для проведения промышленных испытаний по совместному применению препаратов «Декстрасепт 1» и «Декстрасепт 2». Испытания проводились в период окончания сезона переработки (2016—2017 гг.) на тех заводах, где были констатированы факты как явственного (3-я и 4-я степени инфицирования), так и бессимптомного (1-я и 2-я степени) проявления заражения микрофлорой слизистого бактериоза.
В результате производственных испытаний были отработаны следующие мероприятия по переработке дефектной свёклы в зависимости от степени инфици-рованности предприятия.
Экономичное использование препарата «Декстра-септ 1» или «Бетасепт А и Б» в профилактических целях (0,25—0,35 кг/1000 т свёклы/сут) при нулевой или первой стадии инфицирования (т. е. при раннем обнаружении инфекции) позволило надёжно предотвратить развитие и распространение слизеобразую-щей инфекции на предприятии, что подтверждалось практическим равенством величин рН нормального сока свёклы и рН диффузионного сока в дифаппа-ратах. Данная технология позволила практически полностью устранить неучтённые потери сахара от бактериальной инфекции.
При достижении второй степени инфицированно-сти рекомендуется увеличить норму расхода антисеп-тирующих препаратов до 0,6—0,8 кг/1000 т свёклы/сут.
При тотальном заражении предприятия, когда диагностируется 3-я или 4-я степень инфицированности, норму расхода антисептирующих препаратов увеличивают до 1,0—1,2 кг/1000 т свёклы/сут, а технологию антисептирования проводят «шоковым» способом. Особое внимание следует уделять тем технологическим участкам, где обнаруживается основной очаг инфицирования. Как показала практика, технологический приём «шокового» антисептирования способно устранить бактериологическое поражение предприятия за 1—2 суток при 3-й степени заражённости, и за 3—4 суток — при 4-й степени. Однако следует помнить, что «потерянный сахар» уже невозможно «вернуть», и поэтому «болезнь легче предупредить, чем лечить».
Наилучшие результаты от использования препарата «Декстрасепт 2» были получены в двух случаях. В первом, когда степень инфицированности лей-коностоком имела 2-ю степень и выше, т. е. когда на предприятии уже периодически наблюдаются затруднения на стадии фильтрования. Во втором — когда предприятие вынуждено перерабатывать дефектную свёклу. Норма расхода препарата «Дек-страсепт 2» зависит от степени инфицированности и составляет от 0,6 до 1,5 кг/1000 т свёклы /сут. И в первом и втором случаях препарат «Декстрасепт 2» рекомендовано вносить непрерывно (или порциями каждые 6 часов) в III зону наклонного дифаппарата. В тех случаях, когда технологами наблюдается резкое замедление процесса фильтрации или увеличивается время варки, рекомендуется дополнительное внесение препарата в нефильтрованный сок I сатурации или в сиропы.
На предприятиях, перерабатывающих дефектную свёклу, совместное применение препаратов «Декстрасепт 1» и «Декстрасепт 2» стабилизировало работу не только экстракционного отделения, но и сокоочистительного. Так, количество введённых в эксплуатацию фильтрационных установок уменьшилось, временной период их очистки увеличился, повысилась пропускная способность свечных филь-
тров Н^-80 по соку I сатурации и предкамерных фильтров Р^-140 по суспензии.
Снизился уровень пенообразования диффузионных соков и увеличилось содержание СВ в отжатом жоме на 1,0—1,5 абс. %, т. е. в среднем с 23 до 24,0—24,5 %. Объяснить этот эффект можно ферментолизом вла-гоудерживающих коллоидных и слизевых веществ под воздействием препарата «Декстрасепт 2».
Применение препаратов «Декстрасепт 1» (или «Бе-тасепт А и Б») и «Декстрасепт 2» приводило к статистически достоверному сокращению потерь сахара и улучшению его потребительского качества.
Список литературы
1. Стогниенко, О.И. Видовой состав возбудителей кагатной гнили сахарной свёклы при краткосрочном хранении в полевых буртах / О.И. Стогниенко, А.И. Воронцова // Защита и карантин растений. — 2015. — № 1. - С. 26-28.
2. Сапронов, А.Р. Технология сахарного производства / А.Р. Сапронов. - М. : Колос, 1999. - 494 с.
3. Сотников, В.А. Миграционный профиль слизистого бактериоза на свеклосахарных предприятиях / В.А. Сотников, А.В. Сотников // Сахар. - 2016. -№ 6. - С. 34-39.
4. Сотников, В.А. «Бетасепт» и «Декстрасепт»: на всех фронтах борьбы с бактериальной инфекцией / В.А. Сотников, А.В. Сотников // Сахар. - 2017. -№ 2. - С. 2-6.
5. Кульнева, Н.Г. Влияние термохимической обработки свекловичной стружки на характеристики свекловичной ткани / Н.Г. Кульнева, М.В. Журавлёв // Сахар. - 2017. -№ 10. - С. 28-32.
Аннотация. В статье представлены данные о микробиологическом и биохимическом составах свёклы, поражённой слизистым бактериозом и лейконостоковой инфекцией, и об особенностях её переработки. Показано, что использование ферменто-антисептирующего комплекса препаратов «Декстрасепт 1» («Бетасепт А и Б») и «Декстрасепт 2», которые устраняют посторонние микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности, позволяет значительно улучшить технико-экономические показатели сахарных заводов, перерабатывающих свёклу с пониженными технологическими качествами. Ключевые слова: дефектная сахарная свёкла, слизистый бактериоз, Leuconostocmesenteroides, декстран, коллоидные вещества, ферменты, антисептирующие препараты. Summary. The article presents data on the microbiological and biochemical composition of beets affected by mucous bacteriosis and Leuconostoc infection and on the peculiarities of its processing. It is shown that the use of the enzyme-antiseptic complex of preparations «Dextrasept 1» («Betasept A and B») and «Dextrasept 2», which eliminate foreign microorganisms and products of their vital activity, allows to significantly improve the technical and economic indicators of sugar refineries processing beets with reduced technological qualities. Keywords: defective sugar beet, mucous bacteriosis, Leuconostoc mesenteroides, dextran, colloidal substances, enzymes, antiseptic drugs.
