СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ САХАРОЗЫ ИЗ СВЕКОЛЬНОЙ СТРУЖКИ
METHOD FOR EXTRACTION OF SUCROSE FROM BEET CHIPS

Изобретение относится к сахарной промышленности, в частности к извлечению сахарозы из свекольной стружки, и может быть использовано в условиях свеклосахарного производства.
Технология извлечения сахара из свеклы предусматривает обработку тонко нарезанной свеклы водой при нагревании. Переход сахара из свеклы в воду происходит вследствие диффузии, поэтому процесс извлечения сока называется диффузионным.
Из уровня техники известен, например, способ извлечения сока из сахаросодержащего растительного сырья - сахарной свеклы (DE 1300079, 1969 г.), согласно которому к стружке и/или чистой и/или жомопрессовой воде добавляют полифосфорную кислоту и производят экстрагирование ошпаренной стружки при pH 7,0. Растворы полифосфорных кислот при экстрагировании из стружки катализируют процесс адсорбции красящих веществ и других несахаров на поверхность стружки, что позволяет получить диффузионный сок с малым содержанием коллоидных веществ и высокомолекулярных соединений.
Недостатком данного аналога является то, что в условиях кислой среды, создаваемой в экстракционном аппарате, происходит образование продуктов разложения сахарозы, что отрицательно влияет на величину потерь сахара при экстрагировании.
Известен также способ экстрагирования сахара из свекловичной стружки, предусматривающий подкисление питательной воды (экстрагента) до рН 4,0-7,0 с помощью серной кислоты, сульфата алюминия и хлорида алюминия. (Kubiak I. Ekstrakcija sacharose z zrajanki buraczanej z zasstosowaniem soli glinu H Gaz. Cukrown. 1986. - N 9-10, - s.125-128). Подкисление водопроводной воды до pH 5,0-5,5 солью сульфата алюминия дает возможность получить диффузионный сок с относительно малым содержанием веществ коллоидной дисперсности, но недостаточно высоким показателем доброкачественности. В данном аналоге происходит, кроме того, увеличение коррозии в аппарате, что отрицательно сказывается на доброкачественности получаемого диффузионного сока.
Указанные недостатки частично устраняются в известном способе по патенту RU 2053304 C13D 1/08, 1996. В данном источнике информации описан процесс извлечения сахарозы из свеклы, предусматривающий измельчение последней в стружку, ошпаривание ее и экстракцию ошпаренной стружи раствором сульфата или хлорида соли поливалентных металлов при воздействии перед экстракцией постоянным магнитным полем, что позволяет снизить в конечном результате потери сахарозы.
В уровне техники описана переработка сахарной свеклы, когда воздействуют электромагнитным полем непосредственно на диффузный сок (RU 2183675 C13D 3/02 2002 г., RU 2183674 C13D 3/02 2002 г.). Однако эти известные технологии касаются очистки известью полученного диффузного сока (при этом сок до очистки известью имеет степень чистоты 84,7%), и направлены на снижение энергозатрат и снижение расхода извести.
Технический результат заявленного способа заключается в том, что получают диффузный сок уже до очистки с большей степенью чистоты, чем аналоги - 87, 65%. При этом очевидно, что последующая его очистка известными методами приведет к еще большему результату.
Во время переработки корнеплодов сахарной свеклы в них происходят биохимические процессы, приводящие к потере сахарозы. Эти процессы обусловлены «дыханием» сахарной свеклы и превращением сахарозы в некоторые несахара. Взаимодействие электромагнитного поля с атомами, обладающими парамагнитными свойствами, имеет резонансный характер, при этом происходят изменения спиновой ориентации электронов на последних энергетических уровнях. В результате этого скорости одних реакций замедляются, а других ускоряются. (Кузнецов А.Н., Ванаг В.К. Механизм действия магнитных полей на биологические системы. Серия биологическая N 6, 1987. С.814-825.)
В стружке корнеплодов, которая не подвергалась воздействию электромагнитного поля с заявленными параметрами (магнитная индукция которого составляет крайне малые величины 10 мкТл до 100 мкТл, и которые тем не менее необходимы и достаточны для достижения заявленного результата) во время подачи в диффузор на диффузию, содержание сахарозы в клетках уменьшалось вследствие протекания биохимических процессов, что как следствие приводило к отрицательным результатам по чистоте диффузионного сока (см. таблицу).
Теоретические исследования, проводимые ранее, и касающиеся воздействия электромагнитного поля на сахарную свеклу, касались, в основном, создания технологий ликвидации кишечной палочки и бактериостатического эффекта в водных средах (Решетова Р.С. и др. Применение электромагнитного поля в свеклосахарном производстве 2003 г.).
В более ранних исследованиях также было отмечено положительное влияние на обеззараживание и активизацию процессов. Однако исследования также касались воздействия не на стружку, а на собственно диффузный сок (М.Г.Барышев, Р.С.Решетова и др. Влияние электромагнитного поля на диффузию сахарозы из свекловичной стружки. Изв. Вузов. Пищевая технология. 2000 №5/6).
Недостатком упомянутых теоретических работ является то, что в них не описан конкретный способ со всеми существенными признаками, характеризующий завершенную технологию обработки непосредственно стружки с конкретными, подтвержденными устойчивыми результатами режимными параметрами.
В заявленном способе выбор интервалов магнитной индукции обусловлен тем, что, как показали исследования авторов, уже при нижнем пределе заявленного интервала реакции, связанные с разложением сахарозы активно замедляются, поэтому содержание в клетках стружки корнеплодов сахарозы остается без изменения в течение процесса переработки, а верхнее значение обусловлено тем, что выше указанного значения эффект не увеличивается, но при превышении этого значения возможно наличие вредного воздействия на окружающую среду. Так что выбор интервала магнитной индукции от 10 мкТл до 100 мкТл обусловлен достаточностью данных величин для достижения заявленного результата, а также отсутствием необходимости использования более высоких значений для работы прибора, а как следствие снижение энергетических затрат и возможность применения прибора при долгосрочной работе не нарушая норм СанПиН 2.2.4.1191-03.
Воздействие постоянным магнитным полем, магнитная индукция которого составляет малые величины от 10 мкТл до 100 мкТл, необходимо производить на стружку сахарной свеклы, когда они поступают на диффузию до получения самого диффузного сока, что дает возможность исключить дополнительные приемы очистки сока в технологической цепочке и повышает чистоту сока по сравнению с аналогичными способами, в которых обработке подвергается не стружка, а сам сок.
Технический особый результат настоящего изобретения заключается в улучшении чистоты диффузионного сока, снижении потерь сахара в жоме.
Кроме того, результат также касается увеличения количества сахарозы, экстрагированной в процессе диффузии из свекольной стружки, увеличении степени извлечения сахара и, как следствие, соответствующем уменьшении потерь сахара в жоме.
Технический результат достигается способом извлечения сахарозы из свекольной стружки, включающим измельчение свеклы в стружку и воздействие электромагнитным полем, воздействие осуществляют посредством установленной над устройством подачи стружки катушки, на которую от генератора подается электрический сигнал непрерывно в течение всего процесса ее диффузии цикличным электромагнитным полем с частотой не более 100 Гц и индукцией от 10 мкТл до 100 мкТл.
Ускорение процесса диффузии и увеличение степени извлечения сахарозы происходит во время прохождения стружки сахарной свеклы через диффузор путем цикличного воздействия электромагнитным полем низкочастотного диапазона,
Частотой менее 100 Гц,
Индукцией от 10 до 100 мкТл.
Воздействие электромагнитного поля осуществляется непрерывно в течение всего периода работы диффузора. Изобретение обеспечивает увеличение экстракции сахарозы за счет ускорения процесса диффузии из стружки и увеличение степени извлечения сахара.
В диффузоре происходит диффузия сахара в водный раствор. После прохождения диффузора получают диффузионный сок и жом.
Результат изобретения достигается ускорением экстракции сахара путем непрерывного воздействия на технологический процесс, проходящий в диффузоре, цикличным электромагнитным полем низкочастотного диапазона,
Свекольная стружка подается в диффузор на технологический процесс диффузии. Над устройством для подачи свекловичной стружки в диффузор устанавливается катушка, на которую подается электрический сигнал от генератора. Воздействие производится на свекловичную стружку в течение всего времени работы диффузора цикличным электромагнитным полем низкочастотного диапазона, например, частотой 0,00001 Гц или 0,1 Гц или 100 Гц.
Потери сахара уменьшаются в результате, что соответственно увеличивает выход сахара на 4-9 кг с 1 тонны переработанной свеклы за счет воздействия электромагнитного поля, что приводит к увеличению количества сахарозы, экстрагированной из стружки за счет ускорения процесса диффузии, увеличения степени извлечения сахара из свеклы и улучшения чистоты диффузионного сока.
Пример 1.
При переработке свеклы на сахарном заводе производились стандартные измерения показателей содержания сахарозы в стружке, чистоты диффузионного сока, выхода товарного сахара и его потерь. Для получения точных результатов данные брались за период 5 дней работы с вычислением средних значений. Воздействие генератором ЭМП не осуществлялось. Полученные результаты приведены в Таблице (Опыт 1). Чистота диффузионного сока - 84,92%, потери сахара в жоме - 0,598%, суммарные потери - 16,67%.
Пример 2.
При переработке свеклы на сахарном заводе производились стандартные измерения показателей содержания сахарозы в стружке, чистоты диффузионного сока, выхода товарного сахара и его потерь. Для получения точных результатов данные брались за период 5 дней работы с вычислением средних значений. Затем производилось включение генератора ЭМП на период 5 дней со сбором аналогичных данных (частота 0,00001 - 20 Гц, индукция 10-65 мкТл). Полученные результаты приведены в Таблице (Опыт 2). Налицо достижение технического результата по сравнению с Опытом 1, когда ЭМП не проводилось: чистота диффузионного сока - 86,56, потери сахара в жоме - 0,535%, суммарные потери - 11,16%, т.е. показатели лучше, чем в предыдущем примере.
Пример 3.
При переработке свеклы на сахарном заводе производились стандартные измерения показателей содержания сахарозы в стружке, чистоты диффузионного сока, выхода товарного сахара и его потерь. Для получения точных результатов данные брались за период 5 дней работы с вычислением средних значений. Воздействие генератором ЭМП не осуществлялось. Полученные результаты приведены в Таблице (Опыт 3).
Пример 4.
При переработке свеклы на сахарном заводе производились стандартные измерения показателей содержания сахарозы в стружке, чистоты диффузионного сока, выхода товарного сахара и его потерь. Для получения точных результатов данные брались за период 5 дней работы с вычислением средних значений. Затем производилось включение генератора ЭМП на период 5 дней со сбором аналогичных данных (частота 10 ГЦ, индукция 50 мкТл). Полученные результаты приведены в Таблице (Опыт 4). Чистота диффузионного сока - 87,65%, потери сахара в жоме - 0,546%, суммарные потери - 11,49%, т.е. лучше, чем в примере 3.
Пример 5.
При переработке свеклы на сахарном заводе производились стандартные измерения показателей содержания сахарозы в стружке, выхода товарного сахара и его потерь. Для получения точных результатов данные брались за период 10 дней работы с вычислением средних значений. Затем производилось включение генератора ЭМП (частота до 100 Гц, индукция 100 мкТл) на период 10 дней со сбором аналогичных данных. Полученные результаты, свидетельствующие о достижении технического результата, практически аналогичны Опыту 4 и в Таблице не приведены.
Таблица
Опыт 1
Опыт 2
Опыт 3
Опыт 4
Контроль №1 Без электромагнитной обработки
Воздействие ЭМП №1
Контроль №2 Без электромагнитной обработки
Воздействие ЭМП №2
Содержание сахарозы в свекле:
161,79 кг\т - 100%
164,96 кг\т - 100%
169,87 кг\т - 100%
168,99 кг\т - 100%
Суммарные потери сахарозы:
26,97 кг\т - 16,67%
18,41 кг\т - 11,16%
26,15 кг\т - 15,39%
19,42 кг\т - 11,49%
Чистота диффузионного сока %
84,92%
86,56
85,80
87,65
Потери сахара в жоме %
0,598%
0,535
0,615
0,546
Фактический выход сахара:
134,79 кг\т - 83,33%
146,55 кг\т - 88,84%
143,72 кг\т - 84,61%
149,59 кг\т - 88,51%
Относительное увеличение степени извлечения сахара: %
Увеличение по Опыту 2 в сравнении с Опытом 1 на 6,61%
Увеличение по Опыту 4 в сравнении с Опытом 3 на 4,61%
Относительное уменьшение потерь: %
33,05
25,34
Таким образом, как следует из примеров, заявленное изобретение обеспечивает достижение указанного технического результата - увеличение выхода готовой продукции за счет улучшения чистоты диффузионного сока и уменьшения суммарных потерь.