Введение к работе
Актуальность работы. В перерабатывающих отраслях промышленности, в том числе и сахарной, особенное внимание уделяется полной переработке сырья и эффективному использованию вторичных материальных ресурсов. В 2008 г. из 85 сахарных заводов Российской Федерации действовали 76. На заводах было переработано 24,2 млн т сахарной свеклы, получено 3480,6 тыс. т сахара-песка и около 1,2 млн т свекловичной мелассы с содержанием в ней более 600 тыс. т сахара.
Меласса рассматривается в качестве вторичного материального ресурса. Ранее меласса находила применение в комбикормовом, спиртовом, ацетонобути-ловом производствах. В связи с нестабильностью работы перечисленных предприятий и снижением объема их продукции, мелассу вынуждены хранить в течение длительного периода времени в неблагоприятных условиях, теряя много сахара в результате термохимического и микробиологического разложения.
Рассматривая свекловичную мелассу как один из основных в нашей стране источников получения биоэтанола и биобутанола из возобновляемого сырья растительного происхождения, необходимо было разработать рекомендации по длительному хранению свекловичной мелассы с сохранением в ней всего количества сбраживаемых Сахаров, к которым, кроме сахарозы, можно отнести ин-вертный сахар и раффинозу. Это позволит выработать из мелассы около 34-36 млн дал биоэтанола. Таким образом, в условиях неполной востребованности мелассы и необходимости развития биотопливной отрасли, меласса может стать эффективным сырьевым ресурсом для народного хозяйства России. Для сохранения сахара и технологических свойств мелассы необходимо разработать новую технологию длительного хранения.
Цель и задачи исследования. Цель работы - на основании углубленного изучения свойств и состава свекловичной мелассы разработать технологию дополнительного истощения мелассы и подготовки ее к длительному хранению с минимальными потерями сахара и технологических свойств.
з У
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
установить параметры, обеспечивающие длительное хранение мелассы;
разработать технологию дополнительного истощения мелассы;
разработать технологические приемы ингибирования процессов самосогревания мелассы, обусловленного выделением теплоты при протекании меланоидиновой реакции;
установить закономерности разложения Сахаров, степень участия Сахаров и аминокислот в нарастании цветности мелассы;
исследовать возможность биотехнологического снижения вязкости мелассы;
определить некоторые физико-химические свойства мелассы (температуру кипения, критические температуры хранения, цветность, параметры устойчивости хранения и др.).
Научная новизна работы. По итогам выполненных исследований получены следующие научные результаты:
S определено влияние ряда компонентов мелассы на ее вязкость, пенение, термоустойчивость, а также воздействие условий хранения на изменение состава и качества мелассы;
S установлены кинетические характеристики автокаталитической реакции распада сахарозы в свекловичной мелассе при хранении;
S изучены режимы протекания меланоидиновой реакции в мелассе при хранении (рН, температура, состав углеводов и аминокислот);
S выявлена различная активность аминокислот и Сахаров мелассы в реакциях меланоидинообразования при формировании цветности. Предложен способ ингибирования меланоидиновой реакции;
S установлены индикаторные свойства цветных веществ мелассы в зависимости от рН и температуры;
S обоснованы способ подготовки мелассы к длительному хранению и технология хранения с минимальными потерями сахара.
Практическая значимость. Разработаны способ подготовки мелассы к длительному хранению и технология хранения с минимальными потерями са-
хара. Разработана технология углубленного обессахаривания межкристального раствора утфеля последней кристаллизации, включающая предварительное центрифугирование части (15-20 %) утфеля последней кристаллизации, кристаллизацию сахара в утфеле охлаждением и отделение его в центрифугах; нагревание оттёка до температуры, близкой к насыщению, смешивание с карбамидом, охлаждение до 38-42 С со скоростью 1,4-1,6 С/ч при перемешивании (для наращивания кристаллов) и отделение кристаллического сахара в сепараторе при факторе разделения не менее 2500. Масса отделяемых кристаллов составляла 3-4 % к массе мелассы.
Предложен способ ингибирования реакций меланоидинообразования в мелассе с целью сохранения сахара, аминосоединений и других органических веществ, необходимых при производстве продуктов брожения из мелассы. Способ включает введение в мелассу эквимолярной смеси сульфитов калия и натрия, а также метабисульфита, и последующее охлаждение мелассы.
Разработан прием снижения вязкости мелассы на 20-25 % ферментными препаратами цитазного действия.
Установлены причины спонтанного разложения сахарозы в мелассе при длительном хранении, сопровождающегося бурным пенением, выделением газов, «взрывами», резким повышением температуры и полным разложением сахарозы.
Предложена новая конструкция аппарата для длительного хранения мелассы.
Разработаны рекомендации промышленности по подготовке мелассы к длительному хранению.
Разработана технологическая инструкция длительного хранения мелассы с минимальными потерями сахара.
Апробация результатов работы. Основные результаты исследований, выполненные автором, представлены в виде докладов на ежегодных Международных научно-практических конференциях «Сахар» (г. Москва, МГУПП) в 2004-2009 гг.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 научных статей, в том числе 8 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ («Известия вузов. Пищевая технология», «Сахар»).
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа включает: введение, обзор литературы по теме диссертации (гл. 1), материалы и методы исследования (гл. 2), результаты научных исследований и их обсуждение (гл. 3, 4, 5, 6), выводы, список использованной литературы (198 наименований) и приложение. Текст диссертации изложен на 144 с, иллюстрирован 24 рис. и 35 табл.
