CC BY
31
СЫРЬЕ И ДОБАВКИ
Влияние окислителей
на красящие вещества в сахарной промышленности
И.В.Апасов, В.В.Агеев, Г.К.Подпоринова, В.А.Федорук
ВНИИ сахарной свеклы и сахара
Одно из перспективных направлений совершенствования технологии очистки диффузионного сока - использование окислителей в качестве дополнительных реагентов очистки с целью повышения качества товарного сахара и снижения энергетических затрат на процесс фильтрования.
Высокий выход товарного сахара достигается путем удаления максимально возможного количества несахаров. Наиболее распространенный в настоящее время - способ обработки диффузионного сока известью (дефекация) с последующим удалением ее избытка углекислым газом (сатурация). При простоте технологических операций и дешевизне реагентов этот способ не обеспечивает достаточного эффекта очистки [1].
Закономерности протекания химических реакций при использовании окислителей в условиях очистки диффузионного сока до настоящего времени изучены недостаточно полно, и влияние оксидантов на скорость и механизм протекания химических реакций не используется в полной мере для совершенствования технологии очистки сахарсодержащих растворов. Поэтому в лаборатории переработки сахарной свеклы ВНИИСС были проведены исследования по разработке универсального способа очистки диффузионного сока с использованием селективных окислителей с целью увеличения эффекта очистки и выхода сахара, а также снижения расхода извести.
Повышение эффекта обесцвечивания при действии ряда окислителей может сопровождаться такими нежелательными явлениями, как значительное снижение рН, разложение сахарозы и др. При этом снижение цветности может носить временный характер, при последующих технологических операциях возможно интенсивное ее нарастание. Для рационального использования окислителей необходимо знать механизм их воздействия на красящие вещества.
Приведенные в литературе [2] исследования влияния окислителей и восстановителей на снижение цветности продуктов сахарного производства свидетельствуют о преимуществе окислителей (в области обесцвечивания) перед восстановителями. На основе
изучения спектров поглощения растворов красящих веществ авторы делают вывод о том, что, согласно ионно-хро-мофорной теории цвета, изменение окраски органических веществ связано с внутримолекулярной перегруппировкой или разрушением хромофорных групп. Это означает, что обесцвечивающее действие окислителей связано с переходом окрашенных соединений в бесцветные лейкосоединения.
По мнению других исследователей [3], обесцвечивание красящих веществ сопровождается разрывом молекулярных цепочек, в результате чего образуются вещества с меньшей молекулярной массой и более низкой интенсивностью окрашивания, что тоже получило экспериментальное подтверждение.
Мы считаем, что в процессе воздействия окислителей на красящие вещества имеют место и тот и другой варианты. При низких концентрациях окислителя обесцвечивание происходит без разрыва химических связей посредством перехода окрашенных соединений в бесцветные лейкосоедине-ния, а также в результате образования целого ряда промежуточных соединений, имеющих более низкую интенсивность окраски, но способных восстанавливаться до первоначальных красящих веществ. При постепенном увеличении концентрации окислителя наступает момент, когда изменение структуры и состава молекулы красящего вещества столь велико, что восстановление этого промежуточного соединения до первоначальной молекулы, имеющей значительно большую интенсивность окраски, уже невозможно (точка необратимости химической реакции). Превышение пороговой концентрации окислителя приводит к деструкции молекул промежуточных соединений, сопровождающейся разрывом молекулярных цепочек.
Предварительные исследования по применению озона в условиях очистки диффузионного сока, проведенные в лаборатории переработки сахарной свеклы ВНИИСС им. А.Л.Мазлумова, подтвердили это предположение. Интенсивность окраски сока, обесцвеченного при низких концентрациях озона, на последующих стадиях производства значительно увеличивается, тогда как при использовании высоких концент-
раций этого реагента подобного нарастания цветности не наблюдается.
В условиях реально действующего сахарного завода применяют лишь наиболее дешевые и реакционно-способные вещества, поэтому в производстве использовали в основном перекись водорода, надуксусную кислоту и озон [4]. Причем озон - наиболее перспективный реагент, так как обладает следующими преимуществами: высокий окислительный потенциал; возможность получения на месте потребления, в связи с чем не требуется подвозки никаких реагентов, различных сырьевых источников и т.д.; простота и доступность получения; безотход-ность производства и отсутствие аккумулирующихся вредных веществ; экономическая целесообразность применения; экологическая совместимость с окружающей средой.
С целью изучения механизмов протекания химических реакций при непосредственном контакте оксиданта с поликомпонентной системой сока в экспериментальных условиях проводили насыщение окислителем диффузионного сока.
По предлагаемой схеме диффузионный сок предварительно обрабатывали окислителем, затем очищали по классической схеме. При этом в процессе очистки определяли следующие показатели: скорость отстаивания, коэффициент фильтрации сока первой сатурации, цветность, чистота, массовая доля солей кальция и редуцирующих веществ в очищенном соке, термоустойчивость.
Вступая в реакцию с молекулами красящих веществ, озон оказывает обесцвечивающее действие на продукты сахарного производства; интенсифицирует процессы разложения присутствующих в соке несахаров; уменьшает вязкость исследуемых продуктов; в условиях очистки диффузионного сока его применение наиболее эффективно при температуре 80 °С.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сапронов А.Р. Технология сахарного производства: Учеб. для вузов. -М.: Колос, 1999.
2. Бугаенко И.Ф., Булгакова И.П. Действие окислителей и восстановителей на отдельные группы красящих ве-ществ//Сахарная промышленность. 1971. № 4. С. 25-27.
3. Руденко В.Н. Действие окислителей на красящие вещества свеклосахарного производства//Известия вузов. Пищевая технология. 2001. № 1. С. 17-19.
4. Moodley M., Davis S.B., Adendorff M. Full scale decolonisation trials with ozone//Int. Sugar J. 1999. 101, 1203. C. 165-171.
60 ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 11/2005
