Миграционный профиль слизистого бактериоза на свеклосахарных предприятиях

Миграционный профиль слизистого бактериоза на свеклосахарных предприятиях

В.А. СОТНИКОВ, д-р техн. наук, Казанский национальный исследовательский технологический университет

А.В. СОТНИКОВ, менеджер ООО «ПромАсептика»

Общие потери сахарозы при переработке свёклы, помимо потерь с жомом и фильтрационным осадком, включают в себя также потери, связанные с деятельностью микроорганизмов. Так, потери сахарозы при хранении и транспортировке свёклы могут составить 0,44—1,5% к массе свёклы, а на стадии диффузии — 0,3% и больше [1]. И наконец, косвенные потери сахара от слизеобразующих бактерий на стадии очистки и выделения могут превысить 0,6%.

Эти потери складываются из затрат сахара (рис. 1): на размно-

жение микроорганизмов, на бактериологический распад сахара до молочной кислоты, на кислотный и ферментативный гидролиз сахарозы до глюкозы и фруктозы, на образование из сахарозы декстрана (слизь лейконостока — Leuconostoc mesenteroides) и на косвенные потери сахара.

Косвенные потери, которые могут быть очень большими, обусловлены присутствием в очищаемом соке декстрановых слизей (продуктов жизнедеятельности бактерий слизистого бактериоза, в первую очередь лейконостока),

значительно затрудняющих очистку и выделение сахара [2].

Так как слизи (декстраны и ле-ваны) практически не удаляются в известково-сатурационных процессах, при сульфитации они:

— снижают чистоту диффузионного и очищенных соков за счёт повышения в них количества белка и солей кальция;

— повышают цветность очищенных соков;

— повышают вязкость сахарных растворов, заклеивая поры фильтровальных тканей;

— затрудняют фильтрование за

Молочная кислота

СНз-СН-СООН ОН

для образования 1кг молочной кислоты требуется 0,98кг сахара

Гидролиз сахарозы

Микроорганизмы

1кг бактерий образуется из 2,2 кг сахара

Рис. 1. Потери сахара на свеклосахарных предприятиях

счёт снижения скорости образования зародышей карбоната кальция и формирования его мелкозернистого осадка;

— снижают скорость кристаллизации сахарозы при уваривании утфелей;

— затрудняют фуговку;

— влияют на форму кристаллов сахара;

— снижают потребительские свойства сахара, обусловливая помутнение сахарных водно-спиртовых растворов в производстве ли-кёроводочной продукции;

— повышают трудозатраты на очистку технологического оборудования.

Исключительной особенностью лейконостоков является чрезвычайная устойчивость этих бактерий к дезинфицирующим веществам, в том числе к формалину и хлорной извести, что делает их очень опасной инфекцией. Выделяемые ими слизи защищают бактерии также от теплового воздействия: они выдерживают температуру 86-90 оС, а при 43-45 оС даже способны размножаться.

Кроме того, выделяемые лейко-ностоками и другими бактериями слизи ответственны за формирование в технологическом оборудовании биоплёнки, которую трудно удалить механическим и химическим способами. Сформировавшаяся биоплёнка является постоянным источником и эпицентром инфицирования не только собственными бактериями (лейконо-стоками), но и другой многочисленной микрофлорой, разновидности которой, случайным образом инкрустируясь в биоплёнку, прекрасно сожительствуют друг с другом.

И наконец, уже давно установлено, что известь не только не приостанавливает развитие слизистых бактерий, а даже провоцирует их размножение, так как лейконо-стоки прекрасно себя чувствуют в слабощелочной среде.

С учётом часто возникающих случаев вынужденной переработки сахарной свёклы, поражённой слизистым бактериозом, мы сочли необходимым провести исследования по выявлению профиля

миграции слизистой инфекции по технологическим линиям сахарных заводов от начала сезона переработки свёклы до его окончания. Мы полагаем, что полученные данные позволят повысить эффективность борьбы с бактериальной инфекцией при помощи антисеп-тирующих препаратов под общей торговой маркой «Бетасепт» [3, 4].

Кроме того, эти же данные могут лечь в основу дополнительных профилактических мероприятий и оперативной борьбы с бактериологическим заражением на предприятиях.

На рис. 2 фрагментарно представлены технологические потоки с выявленными очагами поражения слизистыми и молочнокислыми бактериями (красные ореолы) и участки, где были обнаружены декстрановые слизи (жёлтые ореолы).

В начале сезона (рис. 2 а), когда сахарная свёкла незначительно поражена слизистым бактериозом, уровень инфицированности предприятия остаётся в целом низким, а декстрановые слизи в

Свёкла

Основной препарат «БЕТАСЕПТ» ,,

Расход: 0,4— 0,5 г/т свёклы

Мезголовушка

1 ч к

\

Жомопресс

4Г

На соко-очистку

Сахар-песок

Центрифуга

Вакуум-выпаривание

Рис. 2 a. Пути миграции бактериальной инфекции на свеклосахарных предприятиях и способы борьбы с ней. Начало сезона переработки свёклы

технологических потоках не обнаруживаются.

Однако именно в начале сезона уже отмечается возникновение очагов заражения лейконостока-ми, в первую очередь в жомопрес-сах и в сборнике диффузионного сока, а особенно — в переточной трубе, соединяющей мезголовуш-ку и сборник диффузионного сока.

В середине сезона переработки (рис. 2 б), т.е. по мере ухудшения качества свёклы и по мере формирования внутризаводской микрофлоры, мы начали наблюдать отчётливую картину начала миграции (расползания) бактериальной микрофлоры по технологическим линиям предприятия. Слизистая и молочнокислая (мезофильная, термофильная и кислотоустойчивая) микрофлора уже явственно обнаруживалась в диффузионном аппарате, сборниках жомопрессо-вой воды (ЖПВ) и диффузионного сока. В этот период в жомопрессах и сборнике диффузионного сока мы констатировали формирование слизей.

Кроме того, в данный период учащались случаи активного за-кисания диффузионного сока в сборнике. Гарантированным признаком заражения диффузионного сока является более низкое значение рН (на 0,2—0,4 ед.) сока, отобранного на выходе из сборника, по сравнению с рН сока, отобранного непосредственно на выходе из диффузионного аппарата.

К концу сезона переработки (рис. 2 в), особенно когда свёкла подверглась стрессу замораживания и оттаивания или были допущены нарушения в проведении санитарно-гигиенических мероприятий, инфицирование предприятия, безусловно, может носить эпидемический характер.

В этот период лейконостоки и другую многочисленную микрофлору можно обнаружить даже в диффузионном аппарате. А продуктами их жизнедеятельности — слизями — сплошным шлейфом заполняется не только отделение экстракции свёклы, но и последующие стадии очистки и выделения

вплоть до готового продукта — сахара.

Выявленная картина миграции микрофлоры позволила увеличить эффективность и экономичность предлагаемой нами ранее технологии применения анти-септирующих препаратов «Бета-септ» и «Бетасепт для ЖПВ» на свеклосахарных предприятиях [5], а также послужила основанием к рекомендации по использованию иных вспомогательных веществ, приёмов и методов, нацеленных на сокращение потерь сахара.

Руководствуясь принципом «болезнь легче и дешевле предупредить, чем лечить», препарат «Бетасепт» следует применять уже в начале сезона переработки (рис. 2 а), когда зарождение инфекции только-только начинается, но в минимальном количестве (0,4—0,5 г на 1 т свёклы). Для наклонных диффузионных аппаратов раствор препарата «Бетасепт» следует непрерывно вводить в серединную и хвостовую зоны. Для колонных диффузионых аппара-

Расход: 3—4 кг/сутки 2—3 суток

Мезголовушка

Сборник диффузионного сока

На соко-очистку

Вакуум-выпаривание

Рис. 2 б. Пути миграции бактериальной инфекции на свеклосахарных предприятиях и способы борьбы с ней. Середина сезона переработки свёклы

Свёкла

Основной препарат «БЕТАСЕПТ»

Расход: 1,2—1,5 г/т свёклы ДЕКСТРАСЕПТ

В сухом виде

\

Гчдро-транспортёр

1Л

Мойка

V1

Форсунки

ООО

Транспортно-моечная вода ДЕКСТРАСЕПТ

Ш

III

Расход: 3—4 кг /сутки 2—3 суток — Мезголовушка ' Сборник

диффузионного сока,

На соко-очистку

Расход: 3—5 кг/сутки 2—3 суток

V

п

—> « »

Центрифуга

Вакуум-выпаривание

Расход: 2 кг /сутки, 1 день, в сухом виде

Рис. 2 в. Пути миграции бактериальной инфекции на свеклосахарных предприятиях и способы борьбы с ней. Окончание сезона переработки свёклы

тов этот препарат также непрерывно вводится в напорный трубопровод выхода сокостружечной смеси из насоса.

К середине сезона (рис. 2 б) по мере увеличения инфекционной нагрузки, т.е. при обнаружении факта неуклонного снижения рН (или при увеличении количества молочной кислоты) диффузионного сока расход препарата «Бе-тасепт» на стадии диффузии рекомендуется увеличивать с 0,4-0,5 до 0,8-1,0 г/т свёклы.

В этот же период, как правило, наблюдается закисание ЖПВ: её рН снижается ниже 4,5 ед.

Для подавления этой инфекции (кислотоустойчивой микрофлоры, мезофиллов и лейконостока) рекомендуется «шоковое» периодическое антисептирование уже другим препаратом, а именно препаратом «Бетасепт для ЖПВ»:

- либо на стадии отжима жома (на жомопрессах);

- либо на стадии сбора ЖПВ в накопительном сборнике.

На стадии отжима жома препарат вносят в загрузочные шахты жомопрессов по 3-5 кг/сут., т.е. по 0,6-0,9 кг в каждую загрузочную шахту. Периодичность внесения - 1 раз в сутки на протяжении 2-3 дней, не допуская пропусков.

На стадии сбора ЖПВ этот же препарат вносят в накопительный сборник ЖПВ также 1 раз в сутки по 3-5 кг на протяжении 2-3 дней подряд, также не допуская пропусков.

Необходимое количество препарата «Бетасепт для ЖПВ» заливают 9-10 л холодной воды, энергично взмучивают и эту суспензию подают либо в шахты жомопрес-сов, либо в накопительный сборник ЖПВ.

При этом необходимо внимательно следить за полнотой отжима жома (по содержанию в жоме СВ), которая может ухудшиться

по мере уничтожения инфицирующих бактерий препаратом «Бе-тасепт для ЖПВ» и, следовательно, при повышении значений рН ЖПВ. В этом случае использование препарата немедленно прекращают, а в дальнейшем норму его расхода снижают настолько, чтобы рН ЖПВ находился на оптимальном уровне. Тогда жом избыточно не инфицируется (не перекисает), а проблем с его отжимом из-за его недостаточного закисания не возникает.

Если обнаружено закисание диффузионного сока в сборнике, рекомендуется незамедлительно начать применение препарата «Бе-тасепт» методом «шокового» периодического антисептирования. А именно, препарат в количестве 3-4 кг/сут. в сухом виде вносят в мезголовушку, разделив эту суточную норму на двухразовое внесение. Эту процедуру повторяют 2-3 дня до полного устранения заки-

сания диффузионного сока.

Процедуру антисептирования диффузионного сока и ЖПВ возобновляют каждый раз, когда наблюдается закисание этих потоков (особенно к концу сезона переработки).

С целью предотвращения эффекта привыкания микроорганизмов к компонентам препарата «Бетасепт» в 1-й день антисепти-рования используют композицию препарата «Бетасепт «А», на 2-й день — композицию «Б», на 3-й — вновь композицию «А». Также поступают, чередуя применение этих композиций на стадии диффузии.

Ещё более действенный приём, повышающий эффективность борьбы со слизистыми бактериями, — мероприятия по модернизации режимов работы и дезинфекции сборника диффузионного сока.

Для этого предлагаем временно «отключить» сборник из схемы непрерывной подачи диффузионного сока путем установления по ходу переточной трубы обводной трубы (см. рис. 2 б), которая обеспечивала бы альтернативную подачу диффузионного сока из мезголовушки, минуя сборник диффузионного сока, напрямую в сокоочистительное отделение.

Временное отключение сборника позволит предоставить операторам время, необходимое для проведения моечно-дезинфекци-онных работ (щелочной обработки, окуривания сернистым газом, обработки паром и т.п).

По завершении этих мероприятий обводную трубу опять переключают на переточную и в момент начала заполнения сборника диффузионным соком в мезго-ловушку немедленно вносят 4 кг препарата «Бетасепт». После заполнения сборника поток диффузионного сока вновь переводят в режим прямой подачи, обеспечи-

вая тем самым, например, двухчасовую выдержку диффузионного сока с препаратом «Бетасепт» в сборнике. По истечении двух часов, когда произошло практически полное уничтожение биоплёнок слизистых бактерий, сборник диффузионного сока окончательно переводят в исходный режим работы. Предлагаемый метод не только обеспечивает более эффективное антисептирование сборника диффузионного сока, но и надолго предотвращает зарождение в нём лейконостоковых биоплёнок.

К концу сезона переработки, особенно дефектной свёклы (рис. 2 в), основной задачей технологов становится не допустить массовое инфицирование предприятия.

В этот период временно увеличивают расход основного препарата «Бетасепт» на стадии диффузии до 1,2—1,5 г/т свёклы до устранения спорадических случаев избыточного закисания диффузионного сока. Более часто проводят антисептирование жомопрессов или ЖПВ препаратом «Бетасепт для ЖПВ» и сборника диффузионного сока препаратом «Бетасепт», а в случае обнаружения в нём биоплёнок выполняют повторные мо-ечно-дезинфекционные работы.

Когда предприятие вынуждено перерабатывать сырьевую смесь с содержанием дефектной свёклы 30% и выше, не исключается инфицирование даже стадии пред-дефекации. Поэтому рекомендуем вносить основной препарат «Бетасепт» (в сухом виде) в пред-дефекатор хотя бы 1 раз в 10 дней в течение 1 дня. Расход препарата 2 кг/сут.

После подавления вышеуказанными приёмами возможных спорадических вспышек инфекции, которые часто фиксируются к концу сезона переработки, временно увеличенные нормы расходов препаратов «Бетасепт»

и «Бетасепт для ЖПВ» приводят к нормам, рекомендованным для середины сезона переработки.

Таким образом, исходя из практического опыта работы на предприятиях отрасли, мы пришли к выводу о том, что эффективность и экономичность борьбы с бактериальной инфекцией вообще и со слизистым бактериозом в частности можно значительно повысить только:

— при комплексном применении основного препарата «Бетасепт» и препарата «Бетасепт для ЖПВ» на соответствующих технологических линиях производства;

— при одновременном использовании этих препаратов на стадиях диффузии, отжима жома и временного хранения диффузионного сока в сборнике.

Другой не менее острой проблемой является ослизнение са-харсодержащих потоков на сахарных заводах. Если бороться с этой проблемой на стадии диффузии возможно и необходимо, предупредительно уничтожая инфекционное начало (непосредственно бактерии лейконосток) антисептирующими препаратами «Бетасепт», то на последующих стадиях (сокоочистки и выделения сахара) их применение бессмысленно, потому что на этих стадиях лейконостоков уже нет, так как они безусловно погибли при рН выше 10, а на продуцированные ими ранее слизи антисептирую-щие препараты ни в коей мере не действуют.

Выходом из данной ситуации, на наш взгляд, может стать применение разработанной нами новой уникальной серии многокомпонентных и полифункциональных препаратов «Декстрасепт А и Б» и «Декстрасепт Ф» на основе анти-септирующих веществ и веществ, уничтожающих слизи.

«Декстрасепт А и Б» разработан

для применения преимущественно на стадии экстракции свёклы. Он не только эффективно борется с закисанием диффузионного сока и ЖПВ на этой стадии, но и предотвращает образование лей-коностоковых слизей. Более того, открывая каналы свекловичного тканевого матрикса, он облегчает процесс экстракции сахара из свекловичной стружки, особенно при переработке дефектной свёклы, когда температуру диффузии на предприятии вынуждены снижать.

«Декстрасепт Ф» также состоит из вышеуказанных веществ, но нацелен на разжижение декстра-новых и других слизей на основе ферментного препарата декстра-назы (Sugazym DX L, Германия Stern Enzym).

Научно-исследовательские работы нашей компании по созданию и апробированию препаратов серии «Декстрасепт» доказали их высокую эффективность. Эти препараты практически полностью (на 99,9%) подавили развитие в первую очередь лейконостоков, а также других микроорганизмов. Фильтруемость вязких сахарных растворов удалось привести к нормативной величине. Было отмечено заметное увеличение доброкачественности соков и существенное снижение их цветности, в результате чего в лабораторных условиях и на пилотной установке нашей компании косвенные потери сахара и потери на стадии экстракции свёклы удалось практически полностью исключить.

Столь обнадёживающие результаты лабораторных испытаний могут служить основанием для проведения производственных испытаний на предприятиях отрасли.

Именно сочетанное воздействие антисептирующих веществ вкупе с разжижающими слизи агентами позволит наиболее эффективно бороться со слизистой и иной производственной микрофлорой, надёжно уничтожая инфекционное начало и разжижая слизистые субстанции, открывая путь к кардинальному снижению потерь сахара на свеклосахарных предприятиях.

Список литературы

1. Корнеева О.С. Основы микробиологического и санитарно-гигиенического контроля на предприятиях свеклосахарной промышленности [Текст]: учеб. пособие / О.С. Корнеева, Л.В. Спивакова,

Т.В. Мальцева; ГОУВПО «Воронежская гостехнологическая академия». Воронеж, 2006. — С. 5—22.

2. Кульнева Н.Г. Микрофлора свеклосахарного производства: проблемы и пути решения / Н.Г. Кульнева, А.И. Шматова, Ю.И. Манько // Вестник ВГУИТ. -2014. - № 1. С. 193-196.

3. Сотников В.А. «Бетасепт» — антисептирующий препарат четвёртого поколения / В.А. Сотников, Р.Р. Гадиев, Т.В. Рудич // Сахар. - 2013. - № 6. - С. 68-71.

4. Сотников В.А. «Бетасепт» -антисептирующий препарат для жомопрессовой воды / В.А. Сотников, Р.Р. Гадиев, Т.В. Рудич // Сахар. - 2014. - № 8. - С. 37-39.

5. Сотников В.А. Комплексная борьба с бактериальной микрофлорой на свеклосахарных предприятиях // Сахар. - 2015. - № 4. - С. 58-61.

Аннотация. На основании выявленной картины миграции бактериальной микрофлоры слизистого бактериоза предложена усовершенствованная технология применения антисептирующих препаратов «Бетасепт» на свеклосахарных предприятиях. Предложена к производственным испытаниям новая перспективная серия препаратов «Декстрасепт», которая одновременно борется с бактериальной инфекцией и способствует эффективному разжижению слизистых субстанций. Ключевые слова. Слизистый бактериоз, потери сахара, лейконосток, антисептирующие препараты «Бетасепт», «Бетасепт для ЖПВ», бактериальные слизи, комплексный препарат «Декстрасепт».

Summary: based on revealed picture of migrating bacterial micro flora resulted from mucous bacteriosis, an improved technology of antiseptic agent Betasept was offered for use on beet sugar processing factories. A new prospective Dextrasept product series was proposed for production testing. The products simultaneously fight bacterial infection and facilitate effective dissolution of mucous substances. Ключевые слова. Слизистый бактериоз, потери сахара, лейконосток, антисептирующие препараты «Бетасепт», Бетасепт для ЖПВ», бактериальные слизи, комплексный препарат «Декстрасепт».

Keywords: mucous bacteriosis, sugar loss, Leuconostoc mesenteroides, antiseptic agents Betasept, Betasept for pulp press water, bacterial mucus, complex agent Dextrasept.