VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Производство сахара из отечественного сырья - сахарной свеклы – является одним из факторов, обеспечивающих продовольственную безопасность России. В последние годы увеличиваются площади посевов сахарной свеклы и повышается ее урожайность: площадь посевов в 2012 году составила чуть более 1 100 тыс. га, урожайность в среднем 398 ц/га. Производственные мощности действующих сахарных заводов не позволяют обеспечить переработку всего объема корнеплодов в оптимальные сроки. Это приводит к увеличению продолжительности хранения сахарной свеклы и, как следствие, повышению потерь сахарозы и массы корнеплодов. [1].

В соответствии с отраслевой целевой программой «Развитие свеклосахарного подкомплекса России на 2013-2015 годы» предполагается достижение следующих целевых показателей:

- обеспечение объемов производства к 2015 году: сахарной свеклы до 37,04 млн. тонн; сахара из свеклы до 4,6 млн. тонн;

- обеспечение прироста производственных мощностей по переработке сахарной свеклы на инновационной основе до 357 тыс. тонн свеклы в сутки.

- расход условного топлива при переработке сахарной свеклы до уровня 4,4 % к массе перерабатываемой свеклы;

- сокращение потерь сахарной свеклы при хранении до 3 %;

- уменьшение потерь сахара при переработке сахарной свеклы до 2,45 % к массе перерабатываемой свеклы [2].

Отсутствие специализированных площадок по хранению собранного урожая не обеспечивает долгосрочное хранение корнеплодов. В условиях нестабильного климата России подмороженные и оттаявшие корнеплоды уже непригодны для переработки. Погодные условия (дожди, заморозки) октября-ноября часто не позволяют проводить уборочные работы в полной мере: техника не может выходить на поля, загрязненность увлажненных корнеплодов повышается. Для сохранения урожая сельхозпроизводители должны проводить уборку в максимально сжатые сроки, но свеклосахарные заводы не в состоянии обеспечить приемку всего объема сахарной свеклы в оптимальный период. Таким образом, возникает потребность в организации полевого хранения убранного урожая [3].

Повышение эффективности сахарного производства обусловлено не только строительством новых заводов, но и со снижением потерь качества сырья при заготовке, хранении и переработке сахарной свеклы. По данным, указанным в отраслевой целевой программе «Развитие свеклосахарного подкомплекса России на 2013–2015 годы», в последнее десятилетие в отрасли сохраняются недопустимо высокие потери свекломассы при хранении, превышающие 4,5 %, а в отдельные годы они достигают 7–9 % к массе заготавливаемого сырья. [2]. Между тем, снижение сахаристости свеклы из-за неправильного хранения на 1 % ведет к уменьшению выработки сахара из нее почти на 2 %.

Причинами значительных потерь и снижения качества свекловичного сырья на стадии хранения остаются: использование гибридов зарубежной селекции, не пригодных даже для среднесрочного хранения; несбалансированное применение минеральных удобрений; система севооборотов с короткой ротацией; технология обработки почвы без оборота пласта; высокий уровень механических повреждений корнеплодов при уборке и транспортировке урожая.

Свеклосахарное производство является хорошим объектом для развития различных групп микроорганизмов. Основными источниками инфицирования продуктов сахарного производства могут быть почва, вода, воздух, тара, упаковочные материалы, транспортные средства, спецодежда, инвентарь. Постоянной сопутствующей микрофлорой являются Bacillus subtilis, Clostridium perfringes, Leuconostoc dextranicum, Torula alba, Pseudomonas fluorescens, Sarcina lutea и другие виды микроорганизмов, приводящие к проблемной переработке свекловичного корня и снижению качества сахара–песка [4].

Механическое повреждение, подмораживание и подвяливание корнеплодов также приводят к нарушению нормальных функций свеклы, ослабляют ее сопротивляемость и влекут к развитию кагатной гнили в процессе хранения [5].

Основные бактерии, обнаруженные в кагатной гнили, относятся к кислотообразующим и слизеобразующим видам, вызывающим брожение сахара и пектиновых веществ с образованием кислот, спирта, продуктов гидролиза пектиновых веществ и декстранов. В кагатной гнили обнаружены следующие бактериальные группы: группа гетероферментативного молочнокислого брожения, сбраживающих сахарозу с образованием молочной и других кислот и выделением газов; маслянокислые бактерии, которые разлагают пектиновые вещества свеклы - Bacillus pectinovorum; слизеобразующие бактерии Leuconostoc mesenteroides, вызывающие ослизнение за счет превращения сахарозы в полисахарид декстран и другие виды.

Различают три типа бактериоза свеклы: слизистый бактериоз, почернение сосудисто–волокнистых пучков, сухой бактериоз. Два последних типа встречаются редко.

Наиболее опасным является слизистый бактериоз [6]. Это бактериальное заболевание свеклы, вызванное гетероферментативными кокками рода лейконосток (Leuconostoc mesenteroides, Leuconostoc dextranicum). Декстран является продуктом жизнедеятельности микроорганизмов Leuconostoc mesenteroides и Leuconostoc dextranicum, синтезируется из сахарозы в результате декстранного или слизистого брожения. Он накапливается на поверхности микроорганизмов и образует защитный слой (капсулу), которая позволяет выдерживать температуру 85-90 ˚С, а при температуре 43-45 ˚С - размножаться.

Декстран (С₆Н₁₀О₅)n – это α-D-глюкан, синтезируемый самыми разными грамположительными и грамотрицательными бактериями. Если декстран присутствует в соке сахарной свеклы, выход сахара падает, если этот полисахарид попадает в сахар- сырец, то последующее рафинирование затрудняется. Декстран может формироваться в сиропной трубе или ионообменной колонке, а его удаление несет много сложностей.

Опыты показали, что декстран с высокой молекулярной массой значительно снижает скорость фильтрования и образования зародышей СаСО₃, в результате чего карбонат кальция выпадает в виде мелкозернистого осадка, затрудняющего фильтрование. Установлено, что присутствие корнеплодов, пораженных слизистым бактериозом, в большей степени снижает чистоту диффузионного сока, чем наличие корнеплодов с гнилой тканью.

Отмечено, что развитию бактериоза всегда сопутствуют дрожжи из рода Saccharomyces, которые развиваются в симбиозе с бактериями. Дрожжи вызывают брожение сахарозы с образованием этилового спирта и диоксида углерода. В результате этого заболевания свекла превращается в сплошную слизистую бродящую массу с неприятным запахом. Такое сырье совершенно непригодно для переработки на сахар. Уничтожить уже развивающуюся кагатную гниль практически невозможно, а применение извести как антисептика недопустимо, так как щелочная реакция среды благоприятствует его развитию.

На сахарных заводах используют различные препараты, подавляющие рост патогенной микрофлоры. Использование в течение продолжительного времени одних и тех же препаратов вызывает привыкание микроорганизмов и необходимость увеличении его количества. Это приводит к увеличению концентрации реагентов, превышению их ПДК, что неблагоприятно отражается на протекании технологического процесса производства и самочувствии персонала предприятия.

Для решения вышеперечисленных проблем возникает необходимость разработки и применения новых препаратов. Сейчас рекомендованы к использованию препараты “Планриз”, “Фитоспорин М”, “Кагатник”, резистентность которых направлена на подавление возбудителей бактериальных и грибковых заболеваний растений. Состав их представлен химическими или микробными компонентами. Основным компонентом препарата “Кагатник” является бензойная кислота, а компонентами “Планриз” и “Фитоспорин М” являются живые клетки бактерий Pseudomonas fluorescens АР-33 и Bacillus subtilis 26Д соответственно [4].

При переработке свекловичной стружки диффузионный сок из–за высокого содержания сахаров также является хорошим питательным субстратом для роста посторонней микрофлоры. При дальнейшей переработке сахарной свеклы “микробная загрязненность” проходит через все стадии технологического процесса, поэтому решение данной проблемы приобретает особую значимость [6].

Поэтому поиск препаратов с хорошими бактерицидными свойствами и высоким значением ПДК является актуальным.

В связи с этим на кафедре технологии бродильных и сахаристых производств ВГУИТ проводится подбор реагента, отвечающий всем вышеперечисленным параметрам в соответствии с ведением технологического процесса, отвечающий всем нормам и правилам.

Литература

1. Богомолова, И. П. Научно-методические подходы к управлению ресурсосбережением на предприятиях сахарной промышленности: Монография [Текст] / И. П. Богомолова, Н. Г. Кульнева, А. М. Мантулин. - Воронеж: ЦНТИ, 2012. - 185 с.

2. Отраслевая целевая программа «Развитие свеклосахарного подкомплекса России на 2013-2015 годы» [Текст]: приказ Минсельхоза России от 14 июня 2013 г. № 248. – 40 с.

3. Кульнева, Н.Г. Повышение эффективности хранения и переработки сахарной свеклы [Текст] / Н.Г. Кульнева, А.И. Шматова // Материалы Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности: наука, образование и производство»/ Воронеж. гос. ун-т инжен. технол. – Воронеж, 2013. – С. 560-562.

4. Апасов, И. В. Эффективность препаратов для повышения сохранности сахарной свеклы при хранении [Текст] / И. В. Апасов, Г. К. Фоменко, Л.Н. Путилина // Технология высоких урожаев. – 2011. - № 4. – С. 37–39.

5. Сапронов, Н. М. Хранение сахарной свеклы современных гибридов с применением полифункциональных консервантов [Текст] / Н. М. Сапронов, А. С. Бердников, Г. С. Косулин // Сахар. – 2011. - № 8. – С. 26–28.

6. Кульнева, Н.Г. Проблемы переработки сахарной свеклы [Текст] / Н.Г. Кульнева, А.И. Шматова // Актуальная биотехнология. – 2012. - № 2. – С.32-33.

Код для цитирования: Скопировать