ЛИНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЕКТИНА ИЗ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ

Изобретение относится к оборудованию для получения пектина из сахарной свеклы.
Известна линия производства пектина, содержащая последовательно соединенные сырьевой питатель, роторно-кавитационный экстрактор, промежуточный сборник, протирочную машину, теплообменник, ультрафильтрационную установку, фасовочную установку и стерилизатор, а также средство подачи воды и кислоты в роторно-кавитационный экстрактор (Голубев В.Н., Шелухина Н.П., Пектин: химия, технология, применение. - М.: ИЭЧАТН РФ, 1995, с.310-311).
Недостатками этой линии являются низкая производительность и низкий выход пектина.
Ближайшим техническим решением к предложенному является линия производства пектина (RU 2131866 С1, 13.10.1997), содержащая последовательно соединенные сырьевой питатель, роторно-кавитационный экстрактор, промежуточный сборник, теплообменник, ферментационную установку, сушильную установку и фасовочную установку, а также средство подачи воды в роторно-кавитационный экстрактор, соединенный с ферментационной установкой инокулятор и средство подачи сорбента в смеситель.
Недостатками этой линии являются сложность аппаратурного оформления, высокое энергопотребление, разрушение молекулы пектина в процессе экстракции, низкая удельная производительность оборудования.
Технический результат изобретения заключается в упрощении аппаратурного оформления, снижении энергопотребления линии, сохранности молекулы пектина в процессе экстракции, повышении удельной производительности оборудования.
Этот результат достигается тем, что в линии производства пектина, состоящей из последовательно соединенных средства подачи сырья, экстрактора, коагулятора, фильтра, сушильной установки и упаковочного аппарата, после средства подачи свеклы добавляется измельчитель свеклы, диффузионный аппарат, а также средство подачи воды, соединенное с диффузионным аппаратом, для предварительного извлечения сахарозы из измельченной свеклы, вместо роторно-кавитационного экстрактора, промежуточного сборника, теплообменника, ферментационной установки, средства подачи воды в роторно-кавитационный экстрактор, инокулятора, соединенного с ферментационной установкой, применяется экстрактор, работающий с помощью гидропневматических
воздействий, позволяющий извлечь пектин, не разрушая его молекулярную структуру, работающий без механического привода, и средство подачи экстрагента, соединенного с экстрактором. Вместо смесителя и средства подачи воды в смеситель, применяется коагулятор пектина, в котором осуществляется электрокоагуляция пектина, позволяющая выделить пектин из экстракта без применения химических реагентов. Вместо ультрафильтрационной установки применяется фильтр для извлечения пектина и его промывки от балластных веществ.
На чертеже показана схема предлагаемой линии.
Линия производства пектина из сахарной свеклы содержит сырьевой питатель 1, измельчитель свеклы 2, диффузионный аппарат 3, экстрактор пектина 4, коагулятор пектина 5, фильтр 6, сушилку 7, охладитель 8, упаковочный аппарат 9, а также средство подачи воды 10, соединенное с диффузионным аппаратом 3, средство подачи гидролизующего агента 11, соединенное с экстрактором пектина 4 и средство подачи спирта 12, соединенное с фильтром 6.
С целью снижения инвестиционных затрат предлагаемую технологическую линию целесообразно разместить на базе действующего сахарного завода, совместив ее с основной линией свеклосахарного производства. Это обусловлено рядом причин: развитой инфраструктурой завода, наличием оборудования (свекломойки, транспортеры, водоподготовка и т.д.).
В предлагаемой линии в качестве сырья используется сахарная свекла со свекломоек сахарного завода, а не жом. Мытая свекла из сырьевого питателя 1 подается в измельчитель корнеплодов 2, в котором свекла измельчается до частичек размером от 3×3 до 6×6 мм, что ускоряет процесс диффузии из свекловичной стружки. Измельченная свекла поступает в диффузионный аппарат 3 (заявка на патент №2006109941/13), в котором происходит извлечение сока сахарной свеклы методом диффузии (диффузионный сок). Диффузия осуществляется противоточным движением твердой (свекла) и жидкой фаз (умягченная вода) и ускоряется пульсационными колебаниями, накладываемыми на жидкую фазу. Процесс диффузии проходит в очень мягких условиях (температура 30-40°С в течение 30 минут). Извлеченный диффузионный сок поступает на дальнейшую переработку в сахарное производство.
Полученный таким образом жом содержит идеально сохраненный протопектин (нерастворимый пектин). Для перевода протопектина в пектин требуется проведение гидролиза (кислотного или ферментативного). Нами предлагается проведение кислотного гидролиза пектина слабыми растворами кислот в экстракторе 4 оригинальной конструкции. Экстрактор отличается тем, что в нем создаются мощные турбулентные
потоки фаз вокруг твердых частиц, значительно ускоряющие процесс гидролиза. Аппарат работает в режиме идеального вытеснения, это предполагает наличие постоянно высокой разницы концентраций - главной движущей силы процессов экстракции. Гидролизующий агент и специальные режимы, создаваемые в аппарате, воздействуют на связи пектина с другими соединениями (целлюлозой, гемицеллюлозой и др.), не разрушая саму молекулу пектина. Из аппарата выходит экстракт пектина и твердый остаток, содержащий негидролизуемые полисахариды (целлюлоза, гемицеллюлоза, арабаны и пр.), имеющий уплотненную структуру, не содержащую свободную влагу.
Далее экстракт пектина поступает в аппарат 5 - коагулятор, в котором происходит извлечение пектина из водного раствора путем осаждения (коагуляции). Принцип работы данного аппарата основан на импульсном воздействии вращающегося электрического поля, создаваемого системой конденсаторов.
Осажденный пектин отделяется на фильтре 6. При необходимости предусматривается промывка коагулята рециркулируемым раствором этилового спирта. Концентрированный и промытый пектин поступает на сушку, охлаждение и упаковку.
Таким образом, предлагаемая линия обладает низким энергопотреблением, благодаря применению ряда ключевых аппаратов, работающих без использования механических приводов. Процесс экстракции осуществляется под воздействием пульсаций жидкой фазы, интенсифицирующих процесс растворения (диффузии) вокруг частиц твердой фазы, что способствует более полному извлечению пектина, содержащегося в сырье. Кроме того, гидропульсации разрывают связи пектина с другими молекулами, что обеспечивает качество извлекаемого пектина, близкое к нативному. Безреагентный способ коагуляции пектина значительно снижает воздействие линии на экологию. Линия обладает относительно невысокой стоимостью при высокой удельной производительности.