VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

 

Одним из промежуточных продуктов производства сахара являются желтые сахара, представляющие собой кристаллы жёлтого цвета, содержащие кроме сахарозы много примесей – красящие, редуцирующие вещества и другие. Раствор жёлтого сахара – клеровка – вместе с сиропом идёт на уваривание утфеля. Если не проводить очистку жёлтых сахаров, то вместе с клеровкой в вакуум-аппараты будут поступать нежелательные примеси. Очистку жёлтых сахаров проводят методами аффинации и дефекосатурации. Для интенсификации очистки предложено применять электрохимически активированные (ЭХА) растворы – анолиты, полученные в анодной камере диафрагменного электролизера. Предыдущие исследования показали, что анолиты характеризуются высокой эффективностью как обесцвечивающие вещества, а также как реагенты, интенсифицирующие массообменные процессы [1].

Под действием анолита NaCl протекает ряд химических реакций, в частности окисление хромофорной группы меланоидных соединений, приводящее к осветлению клеровки. Наблюдается разрушение комплексов меланоидных соединений с сахарозой, способствующее снижению потерь и, таким образом, увеличению содержания сахара в клеровке и её чистоты. Особенно выражено этот эффект проявляется после дефекосатурационной очистки клеровки. Снижение вязкости клеровки за счёт использования анолита в качестве клерующего раствора способствует интенсификации реакций разложения редуцирующих веществ и других процессов, протекающих на дефекации. Также адсорбция несахаров при дефекосатурации происходит эффективнее.

На основании проведённых исследований предложен способ очистки жёлтого сахара с применением метода электрохимической активации на этапе клерования.

Установлено, что клеровка, полученная на основе ЭХА раствора, более эффективно подвергается очистке. Предложено использовать анолит NaCl с рН 6,7-7,5. Такой анолит содержит сложный комплекс окисных продуктов: О₃, HOCl, H₂O₂, Cl^-, -ClO, ClO₂, Cl₂O и др. Присутствуя совместно в растворе, перечисленные компоненты придают анолиту высокие обесцвечивающие и окислительные свойства.

Обесцвечивающее действие окислителей при их определённых концентрациях в сахарсодержащих растворах обусловлено не разрывом химических связей, а переходом окрашенных веществ в бесцветные лейкосоединения, а также образованием ряда промежуточных соединений с более низкой интенсивностью окраски. Соединения, образовавшиеся в результате деструкции окрашенных веществ окислителем хорошо адсорбируются карбонатом кальция на сатурации, что способствует улучшению качества сока.

Кроме того, электрохимическая обработка позволяет получить растворы с ослабленными водородными связями между молекулами Н₂О и с пониженной вязкостью. Всё это способствует более полному и активному протеканию многих физико-химических процессов при дальнейшей очистке клеровки. Например, эффективность дефекации как массообменного процесса зависит от вязкости очищаемого раствора (клеровки). Снижение вязкости клеровки за счёт использования анолита в качестве клерующего раствора способствует интенсификации реакций разложения редуцирующих веществ и других процессов, протекающих на дефекации. Также адсорбция несахаров при дефекосатурации происходит эффективнее.

Таким образом, при использовании анолита в качестве клерующей жидкости происходит обесцвечивание окрашенных соединений и создаются благоприятные условия для проведения дальнейшей очистки клеровки.

На основании проведённых исследований по получению клеровок с использованием ЭХА растворов предложен способ очистки сахара, предусматривающий его клерование анолитом. Наиболее выражено положительный эффект проявляется при очистке сахара-сырца, клеровка которого подвергается известково-углекислотной очистке. В таблице дано сравнение эффективности традиционного способа клерования сахара-сырца промоями и предложенного.

Таблица

Показатели качества очищенной клеровки сахара-сырца

Способ	Чистота, %	Цветность, усл. ед.
Традиционный (клерование промоями без введения ЭХА растворов)	97,4-98,0	20,0-25,6
Предложенный (клерование анолитом)	98,0-98,9	17,8-19,0

Предложенный способ позволяет увеличить чистоту клеровки сахара-сырца на 0,6-0,9 ед. по сравнению с традиционным.

Исследовано также влияние ЭХА растворов на микробиологическую обсеменённость сахара-сырца. Установлено, что использование активированных растворов при получении клеровки сахара-сырца способствует резкому снижению КМАФАнМ, дрожжей, слизеобразующих и кислотообразующих бактерий. Наибольшей антимикробной активностью по отношению ко всем видам микроорганизмов обладает ЭХА раствор хлорида натрия.

Бактерицидные свойства такого электролита (анолита) обычно связывают с наличием так называемого «активного хлора», под которым понимают сумму свободного хлора, выделившегося в раствор в процессе электролиза, и вторичных продуктов электролиза – хлорноватистой кислоты и гипохлорита натрия. Известно, что хлорноватистая кислота неустойчива и разлагается с выделением чрезвычайно реакционноспособного атомарного кислорода: HClO = О + НСl. Ему и принадлежит бактерицидное и отбеливающее действие.

Проведённые исследования подтвердили благоприятное влияние электрохимической обработки воды для клерования на качество очищенной клеровки сахара-сырца. Выбрано рациональное значение рН анолита, равное 7,0. Отмечена высокая антимикробная активность ЭХА раствора NaCl, применяемого для приготовления клеровки. Внедрение на сахарных заводах электрохимической активации раствора, идущего на клерование сахара-сырца, позволит увеличить выход товарного сахара за счёт повышения качества промежуточных продуктов и уменьшить потери сахарозы в производстве за счёт снижения микробиологической загрязнённости клеровки сахара-сырца.

Таким образом, при использовании анолита на клеровании происходит обесцвечивание и разрушение красящих веществ, создаются благоприятные условия для проведения дальнейшей дефекосатурационной очистки клеровки.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Лосева В.А., Ефремов А.А., Матвиенко Н.А. Экологические аспекты метода электрохимической активации в технологии переработки сахарной свёклы // Материалы докладов Международной научно-технической конференции «Биотехнологические системы в производстве пищевого сырья и продуктов: инновационный потенциал и перспективы развития» / ВГУИТ, Воронеж, 2011. – С. 412-414.

Код для цитирования: Скопировать