CC BY
141
3. Нагорная В.А. Опыт отечественных и зарубежных сахарных заводов по очистке соков, полученных из свеклы ухудшенного качества. Обзорн. информ. Сер. II. Сахарная пром-сть. - М.: ЦНИИТЭИ пищепром, 1981. - Вып. 6. - С. 1^0.
4. Заводские схемы очистки диффузионного сока с отделе -нием осадка несахаров до основной дефекации. Обзорн. информ. /
Н.И. Жаринов, Ю.В. Аникеев, Р.Г. Жижина и др. // Сахарная пром-сть. - М.: АгроНИИТЭИПП, 1991. - Вып. 10. - С. 1-32.
5. Вашатко И., Дондар А. Изменение процесса коагуля -ции органических веществ в свекловичном соке // ^І8Іу Сикгоуатіске. - 1970. - № 1. - С. 27-34.
6. Очистка диффузионного сока с отделением осадка неса -харов до основной дефекации / Ю.Д. Головняк, Н.И. Жаринов, В.З. Семененко и др. // Сахарная пром-сть. - 1994. - № 6. - С. 9-13.
7. Даишев М.И., Вовк Г.А. Об отделении осадка предде -фекованного сока // Там же. - 1974. - № 1. - С. 8-10.
8. Рева Л.П., Симахина Г.А., Логвин В.М. О целесооб -разности отделения осадка преддефекованного сока перед основной
дефекацией // Изв. вузов. Пищевая технология. - 1980. - № 5. -С. 122-125.
9. Решетова Р.С. Разработка эффективных режимов предварительной обработки диффузионного сока: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - М., 1985. - 26 с.
10. Даишев М.И., Решетова Р.С., Кулибали М.С. Адсорбция несахаров в процессе сатурирования при низких значениях рН // Сахарная пром-сть. - 1987. - № 4. - С. 15-17.
11. Даишев М.И., Решетова Р.С., Молотилин Ю.И. Обработка преддефекованного сока пересатурацией // Там же. - 1984. -№ 11. - С. 22-23.
12. Решетова Р.С. Разработка ресурсосберегающей техно -логии очистки свеклосахарного производства: Автореф. дис. . д-ра техн. наук. - М., 2003. - 55 с.
Кафедра технологии сахаристых продуктов, чая, кофе, табака
Поступила 03.05.07 г.
664.126.1
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ САХАРА ИЗ СВЕКЛОВИЧНОЙ СТРУЖКИ
О.Ю. КОНДРАТОВА, Р.С. РЕШЕТОВА
Кубанский государственный технологический университет
Параметры экстрагирования сахарозы оказывают влияние на качество диффузионного сока, от которого зависит эффективность последующих технологических процессов очистки сока, его выпаривание и кристаллизация.
Одним из перспективных направлений в организации процесса экстракции является химическое воздействие на свекловичную стружку путем соответствующей подготовки экстрагента, позволяющее сочетать извлечение сахарозы и частичное осаждение несахаров в виде малорастворимых соединений.
Анализ всех ранее предложенных способов подготовки экстрагента к диффузионному процессу показал, что важнейшим элементом такой подготовки следует считать обработку экстрагента реагентами, осаждающими содержащиеся в нем несахара и переводящими основной компонент клеточной стенки - пектин - в нерастворимое состояние в процессе экстракции. Такими реагентами могут быть кальцийсодержащие соединения.
Задача данного исследования - разработка способа подготовки воды к процессу извлечения сахара из свекловичной стружки, осуществление которого обеспечит более эффективную очистку экстрагента и получение более качественного диффузионного сока с применением доступных реагентов. При этом решались следующие вопросы: освобождение воды от взвешенных частиц; минимальные потери сахара в жоме; максимальная очистка воды от несахаров, особенно поверхностно-активных веществ и коллоидов; сведение количества красящих веществ до минимума; наиболее полная нейтрализация воды; стерилизация воды как основного источника обсеменения диффузионного сока вредными микроорганизмами [1, 2].
На первом этапе исследований производили выбор химических веществ, позволяющих дезинфицировать воду, осадить и адсорбировать различные коллоидно-дисперсные примеси, улучшить физико-химические свойства воды и получаемого сока. Исследовали известковое молоко Са(ОН)2, хлорид кальция СаС12, бисульфит кальция Са(Ж03)2 и дегидрат сульфата кальция Са804 • 2Н2О.
Использование хлорида кальция при подготовке экстрагента положительного эффекта не имело, так как качественные показатели полученного сока достаточно низкие. Установлено, что хлорированная вода обладает активным коррозирующим свойством, а ион хлора - активный мелассообразователь.
При применении воды, подготовленной с использованием бисульфита кальция, получается диффузионный сок с достаточно хорошими технологическими качествами. Но образующийся в воде ион НБм 3 обладает высокими коррозионными свойствами.
Диффузионный сок, полученный с применением экстрагента, обработанного гипсом, имеет более высокую чистоту и содержит меньшее количество веществ коллоидной дисперсности и редуцирующих веществ [3].
Применение экстрагента, полученного при совме -стном использовании извести и гипса, позволяет выработать диффузионный сок со схожими качественными показателями, что характеризует эти соединения как возможные реагенты для подготовки экстрагирующей воды [3].
Степень воздействия на несахара клеточного сока во многом зависит от концентрации иона-осадите-ля Са2+.
Известь и гипс в своем составе имеют ионы кальция. Попадая в экстрагент, а затем и на поверхность стружки, эти вещества вступают во взаимодействие с несахарами. Ионы кальция, содержащиеся в воде, мо-
гут реагировать с карбоксильными группами пектина. Пектин как слабая кислота образует с ионами кальция пектинат кальция, т. е. переходит в слаборастворимое состояние. Это предотвращает разрушение стенок клеток свекловичной ткани, набухание и гидролиз пектиновых веществ [4].
На следующем этапе исследований определяли оптимальный расход кальцийсодержащих соединений, при котором ионы кальция способны переводить максимально возможное количество несахаров в нерастворимое или слаборастворимое состояние и который не вызывает затруднений в работе диффузионного аппарата, на станции выпаривания и при продуктовом отделении.
Установлено, что оптимальными при подготовке экстрагента являются расход гипса, равный 0,05-0,1% к массе воды, и расход извести в количестве 0,1-0,15% СаО к массе воды. Воздействие на стружку такого экстрагента позволяет получить диффузионный сок с хорошими технологическими показателями [3, 4].
Известковая обработка воды обеспечивает необходимую степень ее стерильности и частично освобождает от нежелательных компонентов и примесей, не входящих в состав клеточного сока [5]. Однако отрицательным фактором при использовании извести является существенное повышение щелочности, что недопустимо для диффузионного процесса. При последующем глубоком сатурировании воды происходит снижение щелочности и накопление в ней растворимого гидрокарбоната кальция.
При диссоциации гидрокарбоната кальция образуется двухзарядный катион кальция Са2+ и однозарядный анион гидрокарбоната НСм 3, который является одним из слабейших анионов и легко может вытесняться из его соединений анионами многоосновных кислот, содержащихся в клеточном соке стружки.
Катионы Са2+ вступают в реакции взаимодействия с компонентами клеточной стенки и клеточного сока.
Под воздействием гидрокарбоната кальция реакции осаждения несахаров, содержащихся в воде, могут быть проведены более полно. Поэтому на следующей стадии исследований изучали влияние на качество диффузионного сока совместной обработки экстрагента гипсом и известью с последующей сатурацией. Установили, что такой диффузионный сок имеет хорошее качество и высокую чистоту.
Одна из наиболее сложных проблем в процессе экстракции - потеря сахара и ухудшение качества получаемого диффузионного сока в результате деятельности микроорганизмов.
Переработка свеклы связана с угрозой развития микрофлоры вследствие поступления ее со свеклой, водой и активного размножения в соках, особенно диффузионных. Развитие микроорганизмов наиболее активно происходит в головной части наклонных аппаратов и в середине диффузионных установок колонного типа.
Потери сахарозы от жизнедеятельности микроорганизмов на диффузии в среднем составляют около 0,2% к массе свеклы. Помимо этого снижается чистота диффузионного сока, ухудшаются седиментационно-
фильтрационные свойства осадка, увеличивается расход извести на очистку сока. Оставшиеся после дефе-косатурации несахара затрудняют кристаллизацию сахарозы и способствуют возрастанию ее потерь в мелассе.
Использование жомопрессовой воды осложняется тем, что в ней содержатся значительное количество взвешенных частиц, растворимые органические и неорганические соединения, накапливаются микроорганизмы, количество которых увеличивается при рециркуляции.
На следующем этапе исследований изучали совме -стное влияние химической обработки воды и энергии электромагнитного поля (ЭМП) на качество и микрофлору экстрагента и диффузионного сока.
Использование электротехнологии при подготовке экстрагента, во-первых, воздействует на микробиологические объекты, изменяя их активность. Во-вторых, повышается степень удаления несахаров из сахарсодержащих растворов вследствие силового воздействия ЭМП [6].
Барометрическую воду для обеззараживания в течение 30 с обрабатывали ЭМП напряженностью 100 А/м и частотой 15 Гц. Жомопрессовую воду в течение 30 с обрабатывали ЭМП напряженностью 150 А/м и частотой 21 Гц [7].
Выживаемость микроорганизмов в образцах до об -работки ЭМП принята за 100%. После обработки ЭМП выживаемость бактерий, грибов, бацилл в барометрической и жомопрессовой воде составила 5, 10, 20 и 10, 20, 50% соответственно.
Помимо этого, воздействие ЭМП обеспечивает необратимую коагуляцию веществ коллоидной степени дисперсности и высокомолекулярных соединений, которые находятся в экстрагенте, особенно в жомопрессовой воде. Это объясняется тем, что в водных растворах высокомолекулярные соединения содержат положительные, отрицательные ионы и амфионы. Под воздействием ЭМП происходит агрегатирование полярных молекул. Образование крупных конгломератов способствует их быстрому осаждению [6]. Вероятно, происходят реакции комплексообразования и с минеральной составляющей частью несахаров, поскольку отмечено снижение их содержания в жомопрессовой и барометрической воде.
На основе проведенных исследований разработана технология подготовки экстрагента для извлечения сахарозы из свекловичной стружки с совместным использованием химических реагентов и энергии ЭМП, которая позволяет уменьшить расход свежей воды, повысить степень очистки экстрагента, интенсифицировать процесс экстракции, снизить неучтенные потери сахара в диффузионном отделении, повысить реологические свойства свекловичной стружки, повысить чистоту диффузионного и очищенного соков и увеличить выход готовой продукции.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лысянский В.М., Липец А.А., Фельдман А.И. Оптимальные режимы работы диффузионных установок непрерывного
действия с возвратом жомопрессовой воды. - М.: ЦНИИТЭИпище-пром, 1975. - 25 с.
2. Находкина В.З. Микробиология и микробиологический контроль в свеклосахарном производстве. - М.: Пищевая пром-сть, 1975. - 94 с.
3. Решетова Р.С., Кондратова О.Ю. Способ подготовки питательной воды и его влияние на эффективность экстракции / Сб. науч. тр. молодых ученых и преподавателей, подготовленный в результате выполнения ФЦНТП (ноябрь 2006). - М.: МГУПП, 2006. -С. 15-20.
4. Рыжков Д.В. Совершенствование и моделирование про -цесса экстрагирования сахарозы при предварительной обработке свекловичной стружки структурообразующим веществом: Дис. ... канд. техн. наук. - Краснодар: КубГТУ, 2003. - 183 с.
5. Даишев М.И. Теоретические основы технологии сахара. Ч. 1. Технология получения диффузионного сока (современное состояние и перспективы развития). - Краснодар: КубГТУ, 1997. -68 с.
6. Решетова Р.С. Разработка ресурсосберегающей техно -логии очистки свеклосахарного производства: Дис. ... д-ра техн. на -ук. - М., 2003. - 367 с.
7. Решетова Р.С., Кондратова О.Ю., Барышев М.Г. Интенсификация способов подготовки экстрагента к процессу извлече -ния сахарозы из свекловичной стружки / Сахар. - 2007. - № 2. -С. 25-28.
Кафедра технологии сахаристых продуктов, чая, кофе, табака
Поступила 03.05.07 г.
664.126.1.038
СПОСОБ ОЧИСТКИ ДИФФУЗИОННОГО СОКА С ОТДЕЛЕНИЕМ ОСАДКА НЕСАХАРОВ КОРМОВОГО ДОСТОИНСТВА
М.А. ГАМАНЧЕНКО, Р.С. РЕШЕТОВА, Т.Н. ПРУДНИКОВА
Кубанский государственный технологический университет
Важное направление развития науки в области переработки растительного сырья - разработка ресурсосберегающих технологий, обеспечивающих максимальное использование всех его полезных компонентов и получение, кроме основного продукта, вторичных продуктов, в том числе кормового назначения.
В свеклосахарном производстве одна из обязательных операций - известково-углекислотная очистка диффузионного сока сахарной свеклы от несахаров. В составе диффузионного сока, получаемого водной экстракцией из свекловичной стружки, помимо сахарозы содержится обширный набор органических и минеральных компонентов, имеющих кормовую ценность, но недопустимых в соке при получении из него сахара. Осаждение основной массы несахаров происходит под воздействием небольшого количества извести уже на предварительной ступени очистки диффузионного сока - преддефекации. Образующийся осадок несахаров мог бы использоваться в качестве кормовой добавки при условии, что его общая щелочность не превышает 0,5% СаО от объема [1]. Отделение такого осадка фильтрацией возможно лишь при наличии в соке значительного количества карбоната кальция, снижающего относительное содержание органических компонентов в осадке и его кормовое качество.
По типовой схеме очистки диффузионного сока отделение осадка несахаров происходит после I сатурации. Такой осадок содержит до 75-80% карбоната кальция и является отходом производства. Вместе с ним безвозвратно теряются и ценные органоминеральные вещества, имеющие кормовую ценность.
Цель проведенного на кафедре технологии сахаристых продуктов, чая, кофе, табака КубГТУ комплекса теоретических и экспериментальных исследований -разработка способа очистки диффузионного сока, позволяющего отделять осадок несахаров после преддефекации путем фильтрации при низком содержании карбоната кальция.
На первом этапе исследований для улучшения фильтрационно-седиментационных свойств осадка предварительной ступени очистки и повышения эффективности его отделения от сока фильтрацией изучили возможность использования преддефекованного сока для активирования осадка II сатурации, возвращаемого на преддефекацию [2].
Установлено, что при соотношении суспензии осадка II сатурации и преддефекованного сока 1 : 1 максимально улучшаются фильтрационно-седимента-ционные свойства преддефекационного осадка. В сравнении с использованием суспензии неактивированного осадка II сатурации скорость осаждения ^ возрастает с 2,6 до 3,5 см/мин; объем осадка У25 уменьшается с 29,5 до 22,4%; значение фильтрационного коэффициента Ек снижается с 13,7 до 7,2 с/см2. Кроме того, чистота сока II сатурации повышается в среднем на 0,5%. Оптимальное время активирования составляет 5 мин.
Предлагаемый способ активирования осадка II сатурации, возвращаемого на преддефекацию, может применяться в любых технологических схемах очистки диффузионного сока, значительно улучшая работу фильтрационного оборудования на I сатурации. Однако введение в типовую схему очистки только активирования не позволяет отделять преддефекационный осадок на заводском фильтрационном оборудовании, хотя значительно улучшает его фильтрационные показатели.
На втором этапе исследований изучили возможность фильтрационного отделения осадка предварительной ступени очистки при общей щелочности сока < 0,5% СаО от объема. Для этого предложено совместное использование следующих технологических операций: горячей прогрессивной предварительной дефекации с возвратом суспензии осадка карбоната кальция, активированного преддефекованным соком; карбонизации преддефекованного сока; бикарбонизации преддефекованного сока; смешивания карбонизированного и бикарбонизированного соков [3].
