Вопрос №16. Факторы, влияющие на процесс диффузии сахарозы из свекловичной стружки

Современная технология экстрагирования сахарозы из свеклы осуществляется методом горячей жидкостной экстракции, который предусматривает противоточную обработку свекловичной стружки подготовленным экстрагентом при температуре процесса 70-72 °С. Данный способ позволяет извлечь до 98 % сахарозы из сырья.

Качество питательной воды, используемой для обессахаривания свекловичной стружки  – один из основополагающих факторов, влияющих на эффективность диффузионного процесса в целом. Главной задачей подготовки питательной воды для диффузионного процесса является обеспечение минимального перехода несахаров из свекловичной стружки в диффузионный сок в процессе экстрагирования сахарозы. Решение этой проблемы возможно путем совершенствования процессов подготовки питательной воды за счет использования дополнительных химических реагентов.

Для исследований готовили водные растворы сульфатов алюминия (Al₂(SO₄)₃) и аммония ((NH₄)₂SO₄), которые затем добавляли в количестве 10 % к массе стружки в воду для экстрагирования. Полученную смесь нагревали до температуры 70 °С и добавляли к свекловичной стружке. В качестве варианта сравнения проводили экстрагирование по традиционной технологической схеме при температуре 70 °С в течение 60 мин. После экстрагирования из сокостружечной смеси отделяли диффузионный сок.

После завершения диффузионного процесса проводили преддефекацию диффузионного сока при температуре 55-60 ^оС продолжительностью 15 мин с добавлением суспензии сока I сатурации и известкового молока до рН сока 11,0-11,6, далее тепло-горячую основную дефекацию добавлением известкового молока до рН 12,0-12,2 и обрабатывали диоксидом углерода

(I сатурация) при температуре 90 °С до рН 11,0-11,2, отделяли осадок и осуществляли анализ показателей качества полученного сока.

Процесс II сатурации проводили при температуре 95 °С с доведением рН сока до 9,0-9,2. В очищенном соке определяли чистоту, цветность, массовую долю солей кальция.

В результате анализа полученных соков установлено положительное влияние добавления водных растворов предлагаемых реагентов к экстрагенту. Полупродукты, полученные по традиционной технологии экстрагирования, имеют более низкие показатели качества. Самые высокие показатели имеет сок, полученный по схеме, предусматривающей добавление в питательную воду водного раствора сульфата аммония. Присутствие даже незначительной концентрации этой соли в растворе позволяет удержать белковые и пектиновые вещества внутри пор свекловичной ткани, структурируя их. При этом не затрудняется переход молекул сахарозы в экстрагент.

Достигнутые результаты свидетельствуют о высоких коагуляционных свойствах растворов предлагаемых солей, что объясняется взаимодействием химически активных реагентов с высокомолекулярными соединениями, находящимися на поверхности свекловичной ткани. Это приводит к их частичной нейтрализации и последующей гетерокаагуляции. Кроме того, данные соли снижают растворимость белковых и пектиновых веществ, повышая прочность и упругость свекловичной стружки.

В сахарной промышленности используют различные препараты для подавления развития патогенной микрофлоры и повышения качества продукции. Линейка данных препаратов с каждым годом становится все шире, но наиболее часто используемыми остаются формалин и известь. Использование в течение продолжительного времени одних и тех же препаратов вызывает привыкание микроорганизмов и приводит к необходимости увеличения их количества. Все это оказывает неблагоприятное воздействие на технологический процесс и условия работы персонала предприятия.

Для решения данной проблемы необходим поиск новых бактерицидных препаратов, например, применение натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты (ДХЦН).

ДХЦН при концентрации 99,4 % выделяет 60 % активного хлора. Водные растворы прозрачны, со слабым запахом хлора. Препарат растворим без осадка. Микробиоцидная активность растворов этого средства обоснована тем, что лишь 50 % доступного хлора приходится на свободный хлор (НОСl и OCl^—), а вторая половина является связанной в виде дихлоизоцианурата или монохлоризоцианурата, который при недостаче высвобождается, восстанавливая равновесие. По параметрам токсичности препарат по ГОСТ 12.1.007-76 относится к 4 классу малоопасных веществ. ПДК для хлора в воздухе рабочей зоны – 1 мг/м³.Данный препарат широко распространен в медицинских, образовательных учреждениях, а также в пищевой промышленности в качестве дезинфицирующего средства для обработки помещений и внутренних поверхностей оборудования.

Одним из способов является использование ДХЦН для обработки экстрагента при проведении процесса экстрагирования сахарозы из свекловичной стружки. Положительный технологический эффект был достигнут с раствором ДХЦН массовой долей 0,075 % в количестве 10 % при температуре 70 ⁰С. Опыты проводили по описанной выше методике. Анализ полученных данных показал, что при обработке экстрагента раствором ДХЦН чистота диффузионного сока увеличивается на 1,2-1,4 %, содержание белков снижается на 18-20 % по сравнению с классической схемой процесса экстрагирования. Данный эффект достигнут благодаря разложению реагента с образованием химически активных соединений, которые блокируют переход несахаров из свекловичной стружки в экстрагент.

Полученный диффузионный сок подвергали известково-углекислотной очистке. Показатели очищенного сока свидетельствуют о высокой технологической активности ДХЦН: чистота сока увеличивается на 2,0 %, цветность снижается на 60,3 ед. опт. плотн., массовая доля солей кальция уменьшается на 0,012 %СаО, что приводит к увеличению выхода сахара-песка на 0,5 %.

По результатам исследования можно сделать вывод, что высокое качество диффузионного и очищенного сока является следствием действия химически активных соединений, образовавшихся на диффузии. Снижение цветности обусловлено способностью активного хлора, как окислителя, блокировать накопление красящих веществ в процессе очистки диффузионного сока.

Учитывая вышеизложенное можно утверждать, что хлорсодержащий препарат при добавлении его в экстрагент оказывает положительное влияние на качественные показатели диффузионного и очищенного соков. Бактериостатические, спороцидные и фунгицидные свойства ДХЦН с концентрацией 0,0075% были подтверждены экспериментально.