Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Сахарное производство в России и в мире. сырье и его переработка. сахар-сырец, сахар-песок, пищевые сиропы. бестарное хранение сахара 12
Сахарное производство России 12
Производство сахара в мире 16
Отходы сахарного производства 20
Структура сахарсодержащих растворов 20
Современная технология переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца на свеклосахарных заводах РФ 23
Требования, предъявляемые к качеству тростникового сахара-сырца и условия его хранения 28
Оценка качества тростникового сахара-сырца 32
Способы бестарного хранения сахара в силосах 35
Повышение качества сиропов сахара-сырца осаждением 43
Повышение качества сиропов сахара-сырца адсорбцией 46
Выводы из обзора литературы и цель исследования 48
Глава 2. Методы анализа, применявшиеся в диссертации 49
Общие методы анализа. 49
Измерение цветности растворов 50
Обесцвечивание продуктов адсорбентами 51
Определение редуцирующих веществ (метод Мюллера) 52
Количественное определение красящих веществ в растворах 54
Определение веществ коллоидной дисперсности (ВКД) 54
Определение фильтрационного показателя сиропов 55
Дисперсность нерастворимых частиц в кристаллах сахара 57
Определение числа микроорганизмов 58
Измерение вязкости сахарсодержащих растворов 58
Глава 3. Разработка технологии длительного бестарного хранения сахара 60
Общие положения 60
Кондиционирование сахара перед хранением 62
Распределение поверхностной и внутренней влаги в кристаллах сахара 66
Хранение сахара в инертной среде с подавлением жизнедеятельности микроорганизмов 72
Оптимальные условия хранения сахара-сырца в присутствии ингибиторов 19
Микроорганизмы и их влияние на качество сахара. 81
О слизистом бактериозе в сахаре и его разрушении декстраназой 85
Глава 4. Повышение качественных показателей сахара и сиропа из тростникового сахара-сырца 94
Интенсивность внедрения красящих веществ в кристаллы сахара в зависимости от их дисперсности 94
Определение отдельных групп красящих веществ и их ингибирование 95
Обесцвечивание сиропов тростникового сахара-сырца активными углями 102
Качественные показатели тростникового сахара-сырца и применяемых адсорбентов 106
Обесцвечивание сиропов сахара-сырца порошковыми активными углями 113
Осветление сиропов сахара-сырца A12(S04)3 и Na2P04'12H20 118
Особенности переработки тростникового сахара-сырца на свеклосахарном заводе 120
Обесцвечивание сиропов тростникового сахара-сырца в потоке... 127
Влияние ВКД на адсорбционный процесс обесцвечивания сиропов 130
Дробное обесцвечивание сиропов активным углем 135
Предварительное фильтрование сиропов как способ повышения эффективного действия адсорбентов и снижения их расхода в производстве 138
Очистка растворов меласс сахарного тростника фосфорнокислым аммонием 141
Инфицированность тростникового сахара-сырца и подавление микрофлоры 143
Получение кристаллического сахара-песка и пищевого сиропа из тростникового сахара-сырца 145
Список использованной литературы 150
- Современная технология переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца на свеклосахарных заводах РФ
- Количественное определение красящих веществ в растворах
- Хранение сахара в инертной среде с подавлением жизнедеятельности микроорганизмов
- Качественные показатели тростникового сахара-сырца и применяемых адсорбентов
Введение к работе
Современное состояние сахарной промышленности в мире.
Производство сахара занимает одно из первых мест среди отраслей пищевой промышленности. Всего на Земле производится 135 - 140 млн. т сахара в год, из них 60 - 65 % вырабатывается из сахарного тростника. В мире функционируют примерно 1500 тростниковосахарных и около 950 свеклосахарных заводов, в том числе более 800 заводов в Европе.
Число заводов постоянно меняется в сторону их уменьшения и при этом -увеличения производственной мощности. Например, в Германии на территории бывшей ГДР вместо 42 сахарных заводов (средняя производственная мощность одного завода была 1,7 тыс. т переработки свеклы в сутки) построено 9 новых со среднесуточной производственной мощностью 7,2 тыс. т с сохранением прежней производственной мощности. Там же мощность завода «Plattling» доведена до 15 тыс. т переработки свеклы в сутки. Во Франции завод «Connatre» способен перерабатывать 25 тыс. т свеклы в сутки.
В табл. 1 показана средняя производственная мощность свеклосахарных заводов в Европе.
тыс. т 8,0
Число
заводов
~~25
Таблица 1
Страна
Страна
тыс. т 12,2 6,6 7,5
Число
заводов
Россия
Нидерланды
Великобритания Бельгия
Франция ФРГ
Италия
Испания
ЙГ~ ~~П 22
В 2005 - 2006 гг. на мировом рынке резко возросли цены на сахар. Цена сахара-песка в начале 2006 г. на Лондонской бирже составляла 460,9 ам. долл. за 1 т. А максимальная цена сделки на Нью-йоркской бирже с поставкой в марте 2006 г. составляла 480 ам. долл. за 1 т. В 2006 г. поставки сахара на мировой рынок снизятся из-за сокращения его производства в Бразилии, Таиланде и США. Складские запасы сахара опустятся до минимального уровня за последние 8 лет и составят 31,5 млн. т.
Высокие цены на сахар объясняются не только ростом экономики, но и рекордными ценами на нефть и бензин. Это приводит к повышению потребления альтернативного автомобильного топлива - этанола, который преимущественно производится из сахарного тростника. Закупки сахара на мировом рынке в качестве пищевого продукта также растут.
Основными мировыми импортерами сахара на мировом рынке являются: Россия, Китай, Иран, Сирия, Пакистан. С января 2006 г. цены на сахар выросли на 30 % и растут более активно, чем цены на нефть и драгоценные металлы [Интернет http/].
В настоящее время в РФ функционирует 92 сахарных завода. За последние 3 года средние показатели были следующие: сахаристость свеклы 16 %, выход сахара 12,42 %; потери в производстве 0,88 %; содержание сахара в мелассе 2,2 %; расход условного топлива 6,44 %; расход известнякового камня 7,12 % [37].
Актуальность работы. На свеклосахарных заводах России тростниковый сахар-сырец, закупаемый в Бразилии, Таиланде и других южных странах, подвергают известково-углекислотной очистке и кристаллизации. При этом теряется до 2 % сахара (0,9 - 1 % с мелассой, около 0,8 % при разложении моносахаридов известью и в процессе кристаллизации), что составляет примерно 20 тыс. т на 1 млн. т переработанного сахара-сырца. В производстве сахара-песка из тростникового сахара-сырца расходуется 18 - 23 % условного топлива и до 10 % известнякового камня к массе сахара. На свеклосахарном
заводе, перерабатывающем в среднем 500 т сахара-сырца в сутки, занято до 600 рабочих. Такая технология, как видим, является затратной и необходимо искать новые, экономичные пути переработки тростникового сахара-сырца в сахар-песок, минуя дорогостоящую стадию его перекристаллизации, например получать из него высококонцентрированные пищевые сиропы.
Недостатком сахарной промышленности является ее
монофункциональность, т.е. ориентированность на выработку только монопродукта - кристаллического сахара, что препятствует прогрессу в технологии и оборудовании, создаются условия текучести кадров. Многие ценные продукты сахарной свеклы (кроме кристаллического сахара), такие как пектин, аминокислоты, бетаин, не извлекаются и безвозвратно теряются. Тогда как мелассу и сырой жом на сахарном заводе можно перерабатывать в межсезонный период в этиловый спирт, дрожжи, полноценные сбалансированные корма для животных, а фильтрационный осадок превращать в удобрения для сельского хозяйства, в строительные материалы и др.
Аналогично сахарной свекле на сахарных заводах используют и тростниковый сахар-сырец, который содержит, кроме значительного количества инвертного сахара (0,4 - 0,8 %), еще и органические кислоты, микроэлементы и другие продукты, которые безвозвратно теряются при жесткой углекислотной очистке клеровки сахара-сырца.
Кроме того, тростниковый сахар-сырец, поступающий на российские сахарные заводы, или на заводах производящих его, подвергается многомесячному хранению в неприспособленных складах. В результате химических и биохимических реакций теряется значительное количество сахара. А при хранении сахара-сырца или сахара-песка в силосах, вместимостью до 10 тыс. т сахара, затрачиваются большие средства на его вентилирование кондиционированным воздухом, обогрев стен силосов, кондиционирование сахара-песка перед подачей в силосы и др. Чтобы снизить эти потери необходимо искать менее затратные пути хранения сахара.
Для решения указанных вопросов было предложено, для хранения сахара в силосах, использовать инертные газы. Это позволит исключить кондиционирование, вентилирование и другие операции с сахаром, не подвергать тростниковый сахар-сырец известково-углекислотной очистке и перекристаллизации, а получать из него концентрированные пищевые сиропы, сохраняя инвертный сахар и другие компоненты, полезные для организма человека.
Выполненные нами исследования позволили решить поставленную задачу и сформулировать рекомендации по этим решениям.
Диссертация направлена на поиск и обоснование интенсификации производственных процессов, обеспечивающих снижение себестоимости товарной продукции, уменьшение потерь сахара при переработке тростникового сахара-сырца и является актуальной для дальнейшего развития производства товарного сахара, в том числе и в Республике Судан.
Актуальность данной работы подтверждена включением ее в план научных исследований на кафедре технологии сахаристых, кондитерских и пищевкусовых производств МГУПП в рамках программы Министерства промышленности и науки РФ по государственному контракту № 45.055.11.2552 от 05.02.2002 г.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы является научное и экспериментальное обоснование новой технологии длительного хранения сахара в инертных средах и получение высококачественных сиропов из тростникового сахара-сырца без перекристаллизации. Для достижения поставленной задачи потребовалось:
исследование химических и физико-химических свойств тростникового сахара-сырца, в том числе влияние микрофлоры на сахар при длительном хранении его в инертных средах;
анализ технологических свойств новых видов адсорбентов для обесцвечивания растворов сахара-сырца;
разработка экономичной технологии длительного хранения сахара пищевых сиропов с меньшим расходом адсорбентов, а также технологической схемы.
Научная новизна работы. В результате проведенных комплексных исследований определены условия длительного хранения сахара в инертных средах, физико-химические свойства тростникового сахара-сырца. Установлена характеристика и технологические свойства некоторых, наиболее перспективных видов адсорбентов.
Разработаны новые технологические режимы удаления несахаров из растворов сахара-сырца: в потоке, путем комбинирования нескольких адсорбентов, их дробного использования с предварительным удалением взвешенных примесей из сиропа, а также путем коагуляции несахаров.
Разработан режим получения концентрированных пищевых сиропов из сахара-сырца, включающий адсорбционную очистку их уменьшенным количеством адсорбентов.
Предложена новая безотходная технология хранения сахара в инертной среде полностью подавляющая развитие микроорганизмов и изменение влажности в массе сахара, а также экономная технология пищевых сиропов инвертированных и неинвертированных из сахара-сырца.
Практическая значимость. В результате проведенных исследований разработаны для практического применения в промышленности следующие предложения.
Технология экономного хранения сахара различной влажности в инертной среде, обеспечивающей почти полное уничтожение вредных микроорганизмов, особенно Leuconostok mesenteroides и других. При этом сохраняется полная
сыпучесть сахара, уменьшаются энергозатраты на его пересыпание, резко снижается истирание кристаллов сахара и уменьшается опасность взрыва сахарной пыли.
Определена технологическая характеристика нескольких, наиболее эффективных гранулированных адсорбентов.
Разработаны новые способы очистки растворов сахара-сырца и мелассы адсорбентами: способ обесцвечивания с предварительным сложным фильтрованием сиропов; способ обесцвечивания с дробным расходованием адсорбента; способ осаждения полимеров и веществ коллоидной дисперсности коагуляцией и способ получения сиропов, свободных от микроорганизмов.
На основе полученных результатов исследования предложены новые условия хранения сахара в инертных средах, технологическая схема и технологический режим приготовления из сахара-сырца, сахара-песка концентрированных сиропов с максимально возможным извлечением сахара из исходного сырья без перекристаллизации сахарозы.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано семь статей и сделано два доклада на V и VI Международных научно-практических конференциях «Сахар-2005» и «Сахар-2006» в 2005 и 2006 гг.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает: введение, критический обзор литературы по исследуемой тематике (глава 1), применявшиеся в работе методы исследования (глава 2), результаты исследования и их анализы (глава 3 и 4), выводы и рекомендации промышленности, список использованной литературы (122 наименования, из них 76 на русском языке). Текст диссертации иллюстрирован 26 рис. и 32 табл.
Работа выполнена в соответствии с индивидуальным планом очного обучения в аспирантуре Московского государственного университета пищевых
производств, на кафедре технологии сахарного, кондитерского и пищевкусовых производств (125080, г. Москва, Волоколамское ш., д. 11).
Современная технология переработки сахарной свеклы и тростникового сахара-сырца на свеклосахарных заводах РФ
Сахарную свеклу (корнеплоды) перерабатывают на российских заводах по утвержденной Правительством РФ технологической схеме с извлечением свекловичного сока экстракцией, известково-углекислотной очисткой сока, сгущением его испарением в 4-5 корпусных установках и трехступенчатой кристаллизацией сахара. При средней сахаристости свеклы 17 %, выход товарного сахара составляет 13-13,5 %, содержание сахара в мелассе 2,5 %, потери в производстве 0,8-1 %. Заводы на свекле работают 80-100 сут., часть свеклы (около 50 %) укладывают на хранение на 1-1,5 мес.
Фильтрование соков и сиропа на свеклосахарном заводе занимает одно из важных мест в технологии сахара, так как, в отличие от тростникового сахарного производства, промежуточные продукты свеклосахарного завода фильтруются значительно труднее.
Для фильтрования соков и сиропов на сахарных заводах применяют различное фильтровальное оборудование: вакуум-фильтры на 40 и 80 м , ФиЛСы-60 (80, 100) м2, МВЖ-60 и 80 м2, П9-УФЛ, дисковые фильтры ДФ-80, 100,150 м2. В последние годы получили широкое распространение мембранные и безмембранные камерные фильтры: МЕКО-1200, ФКС-80, РКО-25, РКФ-140, ЧМ-150/40-1200М, Putsch и др., для которых прообразом является известный российский фильтр-пресс Абрагама [56].
Для этих фильтров фабрика технических тканей «Технофильтр» (г. Киев) вырабатывает фильтровальные ткани: ТТ-989-КТ, 11В7-КТ, ЗВ5-КТ и другие. Сокращенно фильтровальные ткани маркируют следующим образом: полиэфирные - ПЭ, полипропиленовые - ПП, полиамидные - ПА, хлопчатобумажные - х/б.
При затруднениях фильтрования и для интенсификации процесса на фильтровальную ткань намывают фильтроперлит, реже кизельгур, которые образуют высокопористый фильтрующий слой и задерживают взвеси разного характера при фильтровании. За счет снижения удельного сопротивления осадка на фильтрующий перегородке, отделяемые частицы равномерно распределяются в фильтрующей лепешке.
При работе по типовой технологической схеме фильтроперлит применяют для удаления мути при переработке некачественной свеклы: при фильтровании сока I и II сатурации, сиропа с клеровкой. Самым крупным производителем вспомогательных материалов в мире является компания «World Minerals» (США). Она производит фильтроперлит и диатомит (кизельгур) с проницаемостью от 0,02 до 10 Дарси.
Перлит - это аморфная алюмосиликатная порода вулканического происхождения, по химическому составу близкая к граниту. После вспучивания нагреванием при высокой температуре и дроблении он превращается в белый порошок с низкой плотностью, называемый фипътроперлитом. Фильтрующий слой фильтроперлита задерживает частицы размером 1 мкм и менее.
Для фильтрования сахарсодержащих растворов компания «World Minerals» выпускает фильтроперлит под маркой Europerl и кизельгур Celite 535, Celit 545. Норма расхода фильтрующего порошка 0,17-0,55 кг на 1 т сырья.
Вместо дисковых фильтров, широко использующихся на заводах при переработке сахара-сырца, сейчас применяют современные фильтры-сгустители МВЖ-60 (80), которые отличаются от фильтров ФИЛС и П9-УФЛ более высоким (в два раза) рабочим давлением. А камерные и мембранно-камерные фильтр-прессы характеризуются высоким рабочим давлением и более глубоким обессахариванием фильтрующего осадка при небольшом расходе воды.
Вначале комплекс, состоящий из фильтра-сгустителя МВЖ-60 (80) и камерного фильтр-пресса РКО-25, применяли при фильтрации соков I и II сатурации, а затем аналогичные комплексы стали использовать при фильтровании клеровки тростникового сахара-сырца.
Расход условного топлива на переработку 1 т свеклы в среднем составляет 65-69 кг. А передовые заводы - Чортковский на Украине, Слуцкий завод в Белоруссии - затрачивают по 40 кг. При этом 80-85 % топлива потребляется в ТЭЦ завода на выработку пара для технологических потребностей, 8-12 % - на выработку электрической энергии и 6-8 % - на производство извести и диоксида углерода.
Одним из перспективных направлений сокращения удельного расхода топлива может быть увеличение кратности испарения выпарной установки и повышение температурного режима за счет установки прямоточно-пленочных выпарных аппаратов. Но эксплуатация их требует высокого уровня технического обслуживания, что часто является причиной задержки внедрения таких аппаратов в производство.
Пластинчатые выпарные аппараты, внедряемые на ряде западноевропейских заводов, превосходят по техническим характеристикам трубчатые аппараты и могут быть также использованы в российских тепловых схемах, как дополнение к циркуляционным выпарным аппаратам при реконструкции выпарной установки.
Переработка тростникового сахара-сырца. Подробное изложение схемы и технологического регламента переработки тростникового сахара-сырца представлено в книге А.Р. Сапронова Технология сахарного производства. -М.: Колос. - 2000. - 500 с. Дополнения к этой технологии и новые изменения, внесенные автором, представляем ниже.
По типовой технологической схеме переработки тростникового сахара-сырца клеровка содержит 54-55 % СВ и расход условного топлива составляет 22-24 % к массе сахара-сырца. Чтобы снизить потребление топлива до 17-19 % к массе сахара-сырца на некоторых заводах сульфитированную клеровку дополнительно сгущают (подваривают) до 60-62 % СВ. Но при этом могут ухудшаться технологические параметры сиропа и повышаться потери сахарозы.
На Слуцком сахарорафинадном комбинате (Республика Беларусь) используют энерготехнологическую схему с трехступенчатой подварочной установкой без испарителя. Комплексный расход условного топлива составляет 12,4 % к массе сахара-сырца. Завод перерабатывает примерно 1000 т/сут. тростникового сахара-сырца [68].
Применяется низкотемпературный режим уваривания утфелей: I кристаллизации при остаточном давлении 0,018 МПа, II и III кристаллизации -при 0,015 МПа. Утфели II и III менее вязкие по сравнению с такими же утфелями в свеклосахарном производстве, поэтому раскачку утфеля I своим первым оттенком можно проводить в вакуум-аппарате, а не в утфелемешалке. Утфель III кристаллизации уваривают до СВ 94-95 % из оттека утфеля II, а заводят кристаллы на первом оттеке утфеля I. Мелассу на уваривание утфеля III использовать не рекомендуют. Раскачивают утфель водой в вакуум-аппарате и продолжают кристаллизацию сахара в утфелемешалках до 30-40С.
Примерные данные о выходе мелассы в зависимости от состава тростникового сахара-сырца приведены в табл. 5.
Количественное определение красящих веществ в растворах
Колбу с йодом размешивали вращательным движением, закрывали пробкой на 2 мин и избыток титровали 0,0333 н. раствором гипосульфита (тиосульфит натрия), используя в качестве индикатора 0,5%-ный раствор крахмала (около 5 см3), который вводили в конце титрования. Отдельно проводили «глухой опыт» с таким же количеством сиропа, как и в рабочем опыте и по такой же технологии, но исключалось лишь нагревание расвтора в кипящей водяной бане. Количество израсходованного в рабочем опыте на титрование гипосульфита вычитали из количества добавленного йода и получали количество раствора йода, вступившего в реакцию. Затем из полученной величины вычитали 0,2 см йода, израсходованного на восстановление, проводимое 10 см3 реактива Мюллера (из расчета 0,2 см3 на каждый грамм сахарозы, содержащейся в фильтрате, в котором определяли РВ), а также вычитали количество йода (см ), израсходованного на «глухой опыт». Содержание РВ находили из расчета, что 1 см3 0,0333 н. раствора йода соответствует 1 мг РВ. Пример. При определении РВ для нагревания с реактивом Мюллера взяли 50 см фильтрата, в котором содержался 1 г сиропа. В рабочем опыте было 20 см расвтора йода. На титрование избытка йода израсходовали 13,5 см3 гипосульфита. Отсюда количество йода, вступившего в реакцию, будет 20 - 13,5 = 6,5 см . В «глухом опыте» израсходовали 19,7 см гипосульфита.
Поправка составила 20 - 19,7 = 0,3 см3 йода. При содержании сахарозы в сиропе 60% ее количество в 1 г будет 0,6 г. Поправка на сахарозу равна 0,12 см3 раствора йода у четом поправки 0,2 см3 на 10 см3 реактива Мюллера, т.е. 0,6-0,2/1 = 0,12. Количество йода, затраченного на окисление РВ сиропа, было 6,5 - 0,2 - 0,12 - 0,3 = 5,88 см3. Количественное определение красящих веществ в растворах По классификации смесь красящих веществ в продуктах сахарного производства представлена тремя основными группами, характеризуемыми индивидуальными спектрами в УФ-области: продуктами щелочного распада Сахаров (х), продуктами карамелизации Сахаров (у) и меланоидинами (z). Для этих групп максимум поглощения света наблюдается при длинах волн соответственно: 250; 282 и 300 нм. При количественном определении концентрации указанных групп красящих вещесвт в тростниковом сахаре-сырце готовили 1%-ный раствор, фильтровали его через стеклянный пористый фильтр №3 с асбестовым слоем 2 мм и на спектрофотометре СФ-46 (кювета 10 мм) измеряли оптическую плотность Dx, Dy, Dz при длинах волн соответственно: 250,282 и 300 нм. Концентрацию указанных групп красящих веществ в г/дм вычисляли по уравнениям: Полученные данные пересчитывали на 100 г СВ анализируемого продукта. Определение веществ коллоидной дисперсности (ВКД) Для определения концентрации ВКД использовали метод Думанского и Харина [30]. Для этого 10-12 %-ный раствор сахара нейтрализовали по фенолфталеину, к 100 см этого раствора добавляли 5 см 0,1 н. НС1 при перемешивании. Затем 10 см3 этого раствора смешивали со 100 см3 этилового спирта и 5 см эфира, закрывали пробкой с обратным холодильником и нагревали 3 мин в водяной бане температурой около 95 С. Полученный осадок отфильтровывали на беззольном фильтре, промывали смесью (100 см3 спирта, 5 см эфира, 10 см воды), фильтр сушили при 100 С до постоянной массы и взвешивали осадок ВКД в г (А).
Хранение сахара в инертной среде с подавлением жизнедеятельности микроорганизмов
При бестарном хранении сахара его качественные показатели зависят от параметров окружающей среды, от технологического режима хранения. Поэтому нас заинтересовала технология хранения зерна (в основном риса) в инертной среде [90, 96, 110, 118]. Такая технология вполне может быть использована при хранении сахара. Тогда может быть и не потребуется кондиционировать воздух в герметически закрытых силосах, затрачивая средства на подавление жизнедеятельности микроорганизмов.
При проведении опытов хранения сахара в газовой среде, где концентрация СОг превышала 80% было установлено, что микроорганизмы не развиваются.
Диоксид углерода, как известно, безвреден для человека и, хотя он медленнее уничтожает вредителей, чем другие реагенты, использование его в условиях производства целесообразно. Хранить газ С02 лучше в сжиженном состоянии, рядом с силосами для сахара и подавать через расходомер в зону над сахаром, распределяя по гибким (резиновым) трубкам в массе сахара. Так как СОг в 1,5 раза тяжелее воздуха он легко опускается на дно силоса, вытесняя воздух. В результате, из-за недостатка кислорода микроорганизмы увеличивают интенсивность потребления остатков кислорода, что вызывает их обезвоживание и гибель.
Диоксид углерода уничтожает все виды вредителей [96], но для некоторых видов (по причине большей важности их организма и характеристики дыхания) требуется большая продолжительность газификации. Например, в лабораторных условиях мы проводили опыты по хранению 1 кг сахара в стеклянном цилиндре, куда вносили долгоносиков и жуков-вредителей муки на различные уровни по высоте цилиндра. Затем в течение 1 ч продували газ СОг сверху вниз, сосуд герметизировали и выдерживали 10 суток. Через 3,5 и 7 суток подачу С02 в сахар повторили, для поддержания его высокой концентрации. При анализе под микроскопом было установлено полное уничтожение вредителей.
Концентрацию ССЬ нужно контролировать постоянно. Визуально для этого можно использовать горящую свечу: при концентрации С02 более 6% в воздухе свеча будет гаснуть. А для контроля концентрации СОг более 50% применяют инфракрасный анализатор «Finor» (ФРГ), который работает по принципу интерференционной фильтрующей корреляции. ИК-луч попеременно проходит сначала через измерительный и эталонный фильтры, а затем - через измерительную кювету, заполненную анализируемым газом и на выходе с помощью пироэлектрического детектора преобразуется в электрический сигнал (рис. 8).
Благодаря твердотельному детектору результаты измерения не зависят от вибрации прибора. Кювета измерения термостатирована. Прибор находится вне силосов для хранения продукта и подключается к участкам измерения гибкими шлангами [91].
Фирма Detia проводит газовую дезинфекцию продукта (зерна) при хранении с помощью пакетиков «Detia», выделяющих газ фосфин. При заборе продукта в переработку пакетики отделяются от него. Технология применения препарата подробно изложена в Инструкции фирмы-изготовителя. На 1 т продукта используют один стандартный пакет. Пакетики распределяются в продукте равномерно.
Перед загрузкой продуктом силос очищают, сушат и готовят к герметизации. После загрузки силос герметизируют и обозначают, что в нем находятся пакетики дезинфектанта. Продолжительность газификации при температуре 10-15 С длится 14 сут, а при 16-22 С - 8 сут.
Если газ выделился из пакета полностью, то он приобретает серо-белую окраску, а если препарат не разложился, то серо-зеленый цвет. После дегазации силос вентилируют. Пакетики, из которых выделился газ, остаются в продукте неограниченное время, так как они безвредны. Для отделения пустых пакетиков сыпучий продукт пропускают через сито с ячейками 3x3 см. оставшееся в пакетиках содержимое не ядовито (это глинозем).
Для дезинфекции пустых силосов пакетики Detia связывают «цепочкой» и на 5-6 сут опускают в силосы из расчета 1 пакет (стандартный) на 10 см3 силоса [Реклама фирмы].
Хранение зерна с высокой влажностью в среде азота обеспечивают нормальные условия хранения длительное время. Особенно легко подвергаются превращениям при хранении липиды, что обусловлено их окислением и гидролизом, повышением кислотности. При анализе зерна авторы определяли: жизнеспособность (способность к прорастанию), содержание протеинов, качество и количество клейковины, содержание Сахаров, кислотность, ИК-спектры экстракта зерна ацетоном. Например, при хранении пшеницы влажностью 12% в течение 3-х лет в азоте и без него установили, что через 3 года способность зерна к прорастанию в азоте не изменилась, а без азота -ухудшилась.
При хранении пшеницы с критической влажностью 14,5% в атмосфере азота и температуре 20 С происходило снижение всхожести в 1,5 раза и резко снизилась прорастаемость зерна.
Применение технического азота при хранении зерна обеспечивало длительное хранение его без использования дезинфицирующих средств, подавлялось образование плесени в среде кислорода концентрацией не более 02-0,5% [106, ПО]. Исследованиями в Японии было установлено, что технология хранения зерна в азоте является конкурентоспособной по сравнению с другими технологиями. При хранении зерна в азоте достигалась экономия примерно 1 доллар на 1 т зерна в год. Осуществлялось это за счет: снижения качественных и количественных потерь продукта (особенно с повышенной влажностью), использования более дешевых хранилищ, исключения расхода энергии на сушку зерна и химикатов на дезинфекцию продукта [118].
Таким образом, можно сделать вывод, что хранение продукта в инертной среде, называемой «чистой технологией хранения» уменьшает или исключает использование фумигантов и химических пестицидов при хранении пищевых продуктов и дает возможность сохранять продукты, не снижая их качества и не затрачивая больших средств на консерванты, на механическое вентилирование [85,97]. Известно, что в воздухонепроницаемых силосах с низким содержанием кислорода чаще всего образуются крупные дрожжевые колонии, а иногда и нитевидные грибы, которые называют факультативными аэробами или микроаэрофилами [47]. Активность микроорганизмов в закрытых емкостях приводит к снижению кислорода и накапливанию диоксида углерода. Постепенно происходит подавление жизнедеятельности грибов. Главной причиной ингибирующего действия их является вытеснение кислорода и накапливание диоксида углерода [103,104,105].
В литературе описано три способа сохранения продукта, пораженного микроорганизмами, в том числе и грибами. Это термическая обработка продукта, облучение ионизирующими лучами и изменение состава атмосферы, окружающей продукт. Первые два способа энергоемкие и дорогостоящие, а хранение в атмосфере, бедной кислородом, более предпочтительно, так как у микроорганизмов возникают сложности, связанные с дыханием, и подавляется развитие плесеней. Только при этом есть трудности с герметизацией емкостей для хранения. Например, армированные бетонные силосы проницаемы для воздуха, и снизить концентрацию кислорода в верхних слоях газовой среды ниже 10% не удается.
Качественные показатели тростникового сахара-сырца и применяемых адсорбентов
Для исследования использовали тростниковый сахар-сырец, полученный из Республики Судан. Анализы проводили по методикам, рекомендованным в Инструкции по химико-техническому учету и контролю сахарного производства (1983 г.). Был определен химический состав: чистота 97,6%; содержание РВ 0,58%; ВКД 0,8%; золы 0,32%; азота общего 0,04%; цветность 32 усл.ед.; рН 6,5; влажность 0,6%. Чистота пленки, смытой с поверхности кристаллов, составляла 47%.
Красящие вещества и другие несахара неравномерно распределяются в массе кристаллов тростникового сахара-сырца. Большая часть их должна находится на поверхности этих кристаллов. Это подтверждается опытами, в которых из общей массы рассеиванием была выделена фракция кристаллов размером 0,25-1,4 мм, затем с поверхности кристаллов смыли пленку 85%-ным этиловым спиртом и в смыве определили: содержание ВКД=0,69% к массе СВ сахара; цветность 27 усл. ед. и содержание РВ=0,47%. Из этих опытов можно заключить, что на поверхности кристаллов находилось 85% красящих веществ; 86,2% ВКД и 81% РВ. Остальная масса несахаров равномерно распределялась в массе промытых кристаллов. Эти данные свидетельствуют о том, что применяя обычную аффинацию кристаллов сахара-сырца, модно удалять большую часть примесей и таким образом повышать качество сахара.
Цветность, обусловленная ВКД. В литературе красящие вещества, содержащиеся в сахаре, по степени дисперсности часто относят к ВКД. Мы провели опыты по осаждению ВКД этиловым спиртом и измеряли цветность: до осаждения и после. Было установлено, что исходная цветность после фильтрования через песочно-асбестовый фильтр была 34 усл.ед., а после осаждения стала 22 усл.ед., т.е. снизилась на 35%. Следовательно, почти 2/3 цветности сахара-сырца обусловлено молекулярно-дисперсными красящими веществами, которые спиртом не осаждаются.
Взвешенные примеси. В сахаре-сырце при растворении всегда появляется муть, которая отфильтровывается с большим трудом. Мы попытались часть взвеси удалить путем центрифугирования. Для этого сироп сахара-сырца с СВ=64% (относительная плотность 1,313 г/см) обрабатывали 10 мин при комнатной температуре в центрифуге «Irnetzki S70» при факторе разделения 2500. Было установлено, что масса СВ отделенного осадка составила 0,35% к массе СВ раствора, а цветность фугата снизилась на 15%, сироп стал прозрачным. Следовательно, определенную часть взвешенных частиц можно удалять из сиропа в поле центробежных сил, повышая качество продукта без трудоемкого фильтрования.
Гранулометрический состав сахара-сырца. Этот показатель является важным качественным параметром, так как чем меньше кристаллы, тем больше их удельная площадь поверхности. Например, поверхность 1 г кристаллов размером 1,5; 1,0; 0,5; 0,25 мм составляла соответственно 33,4; 43,3; 75,9; 158 см [22]. От площади поверхности зависит и количество удерживаемых несахаров. Например, на кристаллах размером 0,25 мм удерживалось в 4 раза больше несахаров, чем на кристаллах размером 1,0 мм, поэтому в анализируемом образце были вычислены средний размер кристаллов и коэффициент неоднородности по графику Холдена [80].
На ситах с диаметром отверстий: 2,0; 1,5; 1,0; 0,63; 0,25 мм рассеяли 100 г усредненного образца сахара-сырца. На сите с отверстиями 2 мм задержалось 1,0 г кристаллов, в основном, сросшихся; на сите 1,5мм - 7 г; на сите 1 мм- 20 г; на сите 0,63 мм - 47 г; на сите 0,35 мм - 24 г. Построив на графике (рис. 17) кривую по полученным результатам и опустив перпендикуляр из точки пересечения кривой S=50% на абсциссу, находим средний размер кристаллов, равный 910 мкм.
Коэффициент однородности (К„0) вычислили по уравнению Кно = [100(Q? - d84)]ICp = [100(910- 500)]/910 = 45% , (12) где dg4 - отрезок на абсциссе, отсекаемый перпендикуляром из точки пересечения S = 84% с экспериментальной прямой (точка А).
Буферная емкость. Буферную емкость, или устойчивость сахара-сырца к длительному хранению можно определить по кривым титрования. На рис.18 представлены две кривые титрования (тростникового сахара-сырца и сахара-рафинада), которые состоят из двух отрезков: первый - в кислой, второй - в щелочной среде.
Для обоих отрезков характерна сигмоидная форма, которая свидетельствует о том, что при добавлении равных порций реагентов в раствор сахара скорость изменения рН переменная. Основное влияние на конфигурацию кривой титрования, по-видимому, оказывает степень диссоциации солей, присутствующих в данных продуктах.
