СПОСОБ ДЕЗИНФЕКЦИИ ДИФФУЗИОННОГО СОКА, ПОЛУЧАЕМОГО ИЗ СВЕКЛОВИЧНОЙ СТРУЖКИ
METHOD FOR DISINFECTION OF DIFFUSION JUICE PRODUCED FROM BEET CHIPS

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к получению диффузионного сока из свекловичной стружки.
Процесс переработки сахарной свеклы сопровождается потерями сахарозы, среди которых выделяют учтенные (потери с жомом и с фильтрационным осадком) и неучтенные (за счет термического разложения сахарозы и деятельности микроорганизмов).
Микробиологическая зараженность отдельных аппаратов и линий свеклосахарного производства значительно ухудшает качество полупродуктов и готового сахара, а
также значительно изменяет параметры их работы: усиливает разложение сахарозы, образование органических кислот, повышает цветность и пенообразующую способность сока и образование газов. В связи с этим на сахарных заводах следует постоянно поддерживать заданное санитарное состояние производства и проводить дезинфекционную обработку отдельных участков технологического процесса, особенно на стадии экстрагирования сахара из свекловичной стружки.
3
2
2
2+
Известен способ обеззараживания диффузионного сока, предусматривающий добавление к свекловичной стружке соединения магния, преимущественно MgO или 4 MgCO·Mg(OH)·4HO в количестве 0,08 г Mg на 100 г стружки, с последующей ее экстракцией, подкисленной до pH 5,8-6,2 водой (авт. св. СССР №217492, кл. C13Д 1/08, 1984 г.).
Для реализации указанного способа требуется большой расход дорогостоящего реагента - магния, что для завода суточной производительности 3,0 тыс. т переработки свеклы составит 2,4 т в сутки. Кроме того, за счет жизнедеятельности гидрофильных и термофильных микроорганизмов в диффузионном аппарате происходят большие потери сахара и получают диффузионный сок низкого качества и со значительным содержанием коллоидных веществ и высокомолекулярных соединений.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ дезинфекции диффузионного сока, включающий обработку диффузионного сока раствором формалина (А.Р.Сапронов «Технология сахарного производства». Москва «Колос» 1998 г, стр.114-115).
Однако формалин имеет ряд недостатков: токсичен, экологически небезопасен, коррозионно активен и летуч. Кроме того, он ухудшает качество диффузионного сока.
Технической задачей изобретения является улучшение качества диффузионного сока и уменьшение потерь сахара, повышение безопасности процесса. Кроме того, расширяется спектр подавляемых микроорганизмов.
Для достижения поставленной цели в способе дезинфекции диффузионного сока, получаемого из свекловичной стружки, включающем обработку водным раствором, содержащим дезинфицирующий компонент, в качестве дезинфицирующего компонента используют соединение полигуанидина: хлорид полигексаметиленгуанидина, или фосфат полигексаметиленгуанидина, или цитрат полигексаметиленгуанидина, или глюконат полигексаметиленгуанидина, или фосфат поли (4,9-диоксадодекан гуанидина), или хлорид поли (4,9-диоксадодекан гуанидина). При этом концентрация раствора с дезинфицирующим компонентом составляет 0,5-1,5%.
При производстве сахара микроорганизмы играют отрицательную роль, вызывая значительные потери сахарозы.
Свекловичная стружка и сок являются хорошей питательной средой для развития тех микроорганизмов, которые в процессе обмена веществ потребляют сахарозу.
Для сахарного производства характерны в основном следующие группы микроорганизмов:
- молочнокислые бактерии - Lactobacillus, Carnobacterium, Leuconostoc mesenteroids, Saccharococcus thermophilus, Enterococcus, Pediococcus, Lactococcus, Streptococcus, Vagococcus, Bacillus stereothermophillus, Clostriudium thermohydrosulfuricum;
- дрожжи - Saccharomyces sp. (esp.S. cerevisiae), Zygosaccharomyces, Candida;
- плесени - Aspergillus, Penicillium, Geotrichum, Mucor, Rhizopus, Phoma Betae Botrytis.
Для уменьшения инфицирования свекловичной стружки и диффузионного сока необходимо проводить дезинфекцию различными антимикробными компонентами.
В данном изобретении используются соединения полигуанидина.
В качестве соединений полигуанидина используют хлорид полигексаметиленгуанидина (ПГМГ) - «БИОПАГ», фосфат ПГМГ - «ФОСФОПАГ», цитрат ПГМГ, хлорид поли-(4,9-диоксадодекан гуанидина) (ПДДГ) - «ЭКОСЕПТ», фосфат ПДДГ - «ЭКОСЕПТ».
Эти соединения выпускает Региональная общественная организация - Институт эколого-технологических проблем (РОО ИЭТП). Товарный знак «БИОПАГ», «ФОСФОПАГ» и «ЭКОСЕПТ» принадлежат РОО ИЭТП.
Используемые высокоактивные соединения полигуанидина обладают широким спектром биоцидной активности: антибактериальной, фунгицидной.
Они малотоксичны, обладают пролонгированным эффектом и не являются аллергенами. При этом полигуанидины имеют следующие структурные формулы.
Водный раствор соединения полигуанидина имеет концентрацию 0,5-1,5%. В случае если концентрация раствора будет менее 0,5%, то это приведет к снижению эффекта дезинфекции. Увеличение количества полигуанидина выше 1,5% не приводит к увеличению положительного эффекта и поэтому нецелесообразно.
Сущность изобретения поясняется следующим образом.
Диффузионный сок - поликомпонентная система. Он содержит сахарозу и несахара, представленные растворимыми белковыми, пектиновыми веществами и продуктами их распада, редуцирующими сахарами, аминокислотами и др.
Все несахара в большей или меньшей мере препятствуют получению кристаллической сахарозы и увеличивают потери сахарозы с мелассой. Поэтому одной из важнейших задач технологии сахарного производства является максимальное удаление несахаров из сахарных растворов. Для решения этой задачи применяются физико-химические процессы очистки. Несахара диффузионного сока различны по химической природе и в силу этого обладают широким спектром физико-химических свойств, что обуславливает различную природу реакций, приводящих к удалению их из осадка.
Соединения полигуанидина образуют комплексные соединения с несахарами, содержащимися в соке, аминокислотами и клетчаткой.
В результате этого взаимодействия обеспечивается более высокий процент содержания сахарозы в конечном растворе и более быстрое отделение ее от других составляющих сока.
Также происходит более быстрое и качественное осветление сока, т.е. улучшается чистота диффузионного сока.
Механизм действия полигуанидинов на микроорганизмы можно представить следующим образом:
а) гуанидиновые поликатионы адсорбируются на отрицательно заряженной поверхности бактериальной клетки, блокируя тем самым дыхание, питание, транспорт метаболитов через клеточную стенку бактерий;
б) макромолекулы полигуанидина диффундируют через стенку клетки, вызывая необратимые структурные повреждения на уровне цитоплазматической мембраны, нуклеотида, цитоплазмы;
в) полигуанидины связываются с кислотными фосфолипидами, белками цитоплазматической мембраны, что приводит к ее разрыву;
г) результатом этого является блокада гликолитических ферментов дыхательной системы, потеря патогенных свойств и гибель микробной клетки.
Пример 1
Свекловичную стружку обрабатывают в диффузоре при температуре сокостружечной смеси 65-77°C раствором хлорида ПГМГ из расчета 4 литра на 100 т свеклы. 1% раствор хлорида ПГМГ вводят в точку, расположенную на 1/4 активной длины диффузора от места подачи свежей воды.
Пример 2
Обрабатывают диффузионный сок в тех же условиях, что и в примере 1, при этом используют 0,5% раствор фосфата ПГМГ.
Пример 3
Обрабатывают диффузионный сок в тех же условиях, что и в примере 1, при этом используют 1,5% раствор цитрата ПГМГ.
Пример 4
Обрабатывают диффузионный сок в тех же условиях, что и в примере 1, при этом используют 0,7% раствор глюконата ПГМГ.
Пример 5
Обрабатывают диффузионный сок в тех же условиях, что и в примере 1, при этом используют 1,2% раствор фосфата ПДДГ.
Пример 6
Обрабатывают диффузионный сок в тех же условиях, что и в примере 1, при этом используют 1,0% раствор хлорида ПДДГ.
Определение эффективности действия формалина и соединений полигуанидина проводилось на основе микробиологического анализа до и после обработки соответствующими дезинфицирующими средствами. При этом использовался классический метод посева исследуемых объектов на соответствующие питательные среды в чашки Петри, согласно Методики “Указания по ведению микробиологического контроля свеклосахарного производства”. - Киев: ВНИИСП, 1984 - 163 с.
2
3
4
3
При проведении микробиологических исследований определялось общее содержание мезофилов, термофилов, слизеобразующих мезофиллов и плесневых грибов. Для определения общего количества мезофильных и термофильных микроорганизмов проводили высев разведений 1:10, 1:10 и 1:10 в чашки Петри на мясопептонный агар, слизеобразующих микроорганизмов - на мясопептонный агар с 10% сахарозы, плесневых грибов - на среду Чапека. Мезофильная, термофильная и слизеобразующая группы микроорганизмов определялись через 48 часов после их выращивания в термостате при соответствующих температурах. Учет плесневых групп микроорганизмов проводился через 7 суток. Число микроорганизмов определялось по количеству колониеобразующих единиц (КОЕ) в 1 см диффузионного сока или смыва с поверхности стружки. Исходя из количества выросших колоний изучаемых групп микроорганизмов, определялся эффект дезинфекции диффузионного сока.
Помимо этого были проведены исследования по определению влияния изучаемого препарата - соединения полигуанидина (1% р-р, 4 л на 100 т свеклы) и формалина (40% р-р, 20 кг на 100 т свеклы) на бактериальную активность диффузионного сока и свекловичной стружки методом спонтанного брожения. Для этого полученный диффузионный сок в количестве 200 мл (или 50 г стружки с 150 мл стерильной воды) помещались в стерильные колбы, в которые в соответствии с вариантами опытов вводился формалин или соединение полигуанидина, колбы с содержимым выдерживали в течение 24 часов (или 6…8 ч для сокостружечной смеси) в термостате при температуре 55-60°C. В пробах в начале проведения опыта и через каждые 2 часа (1 ч для сокостружечной смеси) определялись значения pH сока. По данным показателям велся контроль уровня микробиологического инфицирования диффузионного сока (или сокостружечной смеси) и делался вывод об активности развития в нем микроорганизмов.
Определялись следующие качественные показатели диффузионного сока:
- массовая доля сухих веществ (СВ), %;
- массовая доля сахарозы (Сх), %;
- чистота (Чс), %;
- pH.
Содержание сухих веществ определялось рефрактометрическим методом, сахарозы в диффузионном соке - поляриметрическим, pH - потенциометрическим методом с помощью pH-метра.
Чистота сока определялась отношением содержания сахарозы к сухим веществам:
где Сх - содержание сахара в соке, %
СВ - содержание сухих веществ в соке, %.
В таблице 1 приведены данные эффективности дезинфекции свекловичной стружки и диффузионного сока.
Результаты испытаний действия препарата хлорид ПГМГ на качественные показатели диффузионного сока приведены в таблице 2.
При этом обработка формалином по сравнению с соединением хлорид ПГМГ-БИОПАГ показывает худшие результаты.
Таким образом, полученные результаты позволяют сделать вывод о присущих соединениям полигуанидина ярко выраженных дезинфицирующих свойствах по отношению к основным группам микроорганизмов, инфицирующим сокостружечную смесь и диффузионный сок в диффузионных аппаратах (мезофилам, термофилам, слизеобразующим мезофилам), причем степень антисептического действия этих препаратов превышает действие формалина, что позволяет соединению полигуанидина оказывать положительное действие на технологические качества диффузионного сока.
2
4
2
Кроме того, при получении диффузионного сока в диффузионном аппарате в результате действия микроорганизмов могут образовываться газы (CO, CH, H). Газы создают опасность взрыва в диффузионном аппарате. Применение дезинфицирующих растворов на основе соединений полигуанидина устраняют возможность возникновения газов.
Таблица 1
Эффективность дезинфекции свекловичной стружки и диффузионного сока в %
Варианты
Группы микроорганизмов
Эффективность дезинфекции в %
Свекловичная стружка
Диффузионный сок
Формалин
Плесневые грибы
77,1
55,3
Бактерии
Мезофилы
65,3
79,7
Слизеобразующие
65,9
45,8
Термофилы
41,9
50,0
Среднее по всем группам
62,6
57,7
Хлорид ПГМГ 1%
Плесневые грибы
81,0
60,5
Бактерии
Мезофилы
64,3
82,6
Слизеобразующие
66,7
50,0
Термофилы
61,3
40,9
Среднее по всем группам
68,3
58,5
Фосфат ПГМГ 0,5%
Среднее по всем группам
69,2
60,3
Цитрат ПГМГ 1,5%
Среднее по всем группам
68,7
59,0
Глюконат ПГМГ 1,0%
Среднее по всем группам
68,3
60,2
Хлорид ПДДГ 1,3%
Среднее по всем группам
68,5
60,5
Фосфат ПДДГ 0,7%
Среднее по всем группам
68,5
60,5
Таблица 2
Показатели качества диффузионного сока при обработке дезинфектантами
Дезинфектант
Сахароза, %
Чистота диффузионного сока, %
Редуцирующие вещества, %
Содержание коллоидов, г/100 г СВ
Формалин
18,3
89,10
0,075
4,8
Хлорид ПГМГ 1%
18,5
89,80
0,073
4,7
Фосфат ПГМГ 0,5%
18,4
89,70
0,71
4,6
Цитрат ПГМГ 1,5%
18,8
89,90
0,72
4,6
Глюконат ПГМГ 1,0%
18,7
90,00
0,71
4,7
Хлорид ПДДГ 1,3%
18,5
89,95
0,72
4,5
Фосфат ПДДГ 0,7%
18,5
89,90
0,72
4,6