Разработка технологии обеззараживания свекловичного жома

Свеклосахарная отрасль - одна из ведущих отраслей агропромышленного комплекса Республики Беларусь. Однако, эта область является ведущей по продуцированию большого количества отходов в виде свекловичного жома.

Актуальность выпускной квалификационной обусловлена тем, что в связи со значительным объемом промышленной переработки различного сырья растительного происхождения на перерабатывающих предприятиях агропромышленного комплекса образуется огромное количество ценных и пригодных для дальнейшей переработки вторичных сырьевых ресурсов. Многие из которых, к сожалению, в настоящее время не находят рационального применения в промышленности.

На ОАО «Городейском сахарном комбинате» производят гранулированный жом. Но он является не самым важным продуктом, которой производит предприятие. В основном он идет на корм скоту, так как является очень питательным для животных и легко усваивается. Положение жома можно сравнит что-то среднее между овсом и сеном. Зачастую качество питание влияет на здоровье скота. Благодаря Андреасу Маркграфу в 1747 было доказано содержание сахара в кормовой свекле.

Далее его последователи и ученики посветили свою жизнь получению свекловичного сахара и уже в 1801 году смогли оборудовать первую фабрику, где смогли вырабатывать из свеклы сахар. Далее начали возводиться первые заводы, и производство начало развиваться стремительным образом.

На сегодняшний день сахарные производства очень разные. Многие отличаются своими новыми технологиями и разработками. Сахарные заводы относятся к непрерывно-поточному производству. Основные процессы производства автоматизированы и оснащены компьютерами.

Объектом исследования является ОАО «Городейскй сахарный комбинат».

Сам жом - это обессахаренная свекловичная стружка, полученная методом противоточного высолаживания в диффузионном аппарате.

Предметом исследования является технологии переработки свеклы в производстве ОАО «Городейский сахарный комбинат».

Цель выпускной квалификационной работы заключается в изучение технологии переработки свеклы и обеззараживания свекловичного жома. Для реализации поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:

- проанализовать работу свеклосахарных производств на территории Республики Беларусь и за рубежом;

- определить степень воздействия негативных факторов, которые влияют на качество свекловичного жома;

- разработать стратегию обеззараживания жома на основе изученных теоретических аспектов в области рассматриваемой проблематики и изучения деятельности сахарного производства;

- провести разработку рекомендаций по обеззараживанию свекловичного жома;

- создать и реализовать план проведения деятельности в области продвижения специальных мероприятий, направленных непосредственно на обеззараживание продукта и рассмотреть особенности их применения на данном производстве.

Проблематика исследования заключается в том, что, несмотря на все усилия, которые направлены на предотвращение образования плесени, ядовитых веществ и других бактерий, все равно существуют факторы, которые нежелательно сказываются на данном продукте производства.

Эта проблема влияет на качество и хранение жома, а также на дальнейшем его использовании.

Возможно, причина возникновения данной проблемы заключается в неточных параметрах обработки высушивания гранулирования и хранения свекловичного жома. Возможное исследование, направленное на изучение обеззараживания свекловичного жома посредством точного исследования параметров хранения и обработки, сможет помочь в разрешении ситуации.

Гипотезой является осуществление разработки мероприятий по усовершенствованию высушивания, гранулирования и хранения свекловичного жома с дальнейшим ее внедрением в деятельность производства, то возрастет качества жома.

В качестве теоретической базы исследования используются труды зарубежных и отечественных ученых в области сахарного производства такие как Лыков А.В. Михайлов Ю.А., Леончик Б.И., Кретов И.Т., Парфенопуло М.Г., Караулов Н.Е., Егоров Г.А., Черняев Н.П., Афанасьев В.А., Панин И.Г., Behnke K., Niesar H. и др.

Методологическую базу исследования составляют методы научного познания - прогнозирование, программирование, планирование; методы практической деятельности: эмпирические - измерительные (определение показателей качества с использованием технических средств), физические, физико-химические, химические, биологические) и органолептические (определение показателей качества с помощью органов чувств). (экспериментальные) и аналитические методы - методы управления (анализ, диагностика, прогнозирование, программирование и планирование) и систематизации (идентификация, классификация, обобщение, кодирование).

Выпускная квалификационная работа включает введение, две главы и заключение.

свекловичный агропромышленный технология

1.1 Процесс отжима жома и транспортировки его в жомохранилище

Жом - это обессахаренная свекловичная стружка, удаляемая из хвостовой части диффузионного аппарата. Содержание сухих веществ в жоме, выходящем из диффузии, 6-8 %.

Весь жом из диффузионной установки обязательно должен прессоваться с возвратом жомопрессовых вод для использования их в диффузионном процессе.

Степень прессования жома устанавливается от его дальнейшего применения, вида оборудования.

При хранении жома в открытых хранилищах содержание сухих веществ не должно превышать 18 %.

Выход жома в диффузионном процессе изменяется от качества перерабатываемой свеклы и режима проведения процесса.

Для диффузионных аппаратов типа DS он колеблется в пределах 75-80 %.

Описание технологического процесса.

Для отжима жома установлены:

- пресс фирмы «Stord» RS-80 S- 3 шт.;

- пресс «Бабини» - 1 шт.

Последовательность технологического процесса:

- После выбрасывающего колеса диффузионной установки жом по течке поступает последовательно в шнеки подачи его в корпуса прессов через загрузочные воронки.

- Жом заполняет свободное пространство между витками шнека и ситами. В результате сечения и вращения витков шнека - мокрый жом испытывает действия постоянно возрастающего давления, благодаря чему достигается эффективное глубокое отжатие. Жомопрессовая вода, полученная при отжиме жома стекает через сита в нижнюю часть корпуса пресса и отводится из него в сборник жомопрессовой воды.

- Отжатый жом выходит из верхней части пресса и поступает на ленточный транспортер.

- Жом с ленточного транспортера из-под прессов поступает на следующую систему конвейеров и с них потребителям или в жомовую яму.

На степень обезвоживания жома влияют следующие параметры:

- тип диффузионного аппарата. Наилучшие показатели отжима жома достигаются, если обессахаривание свекловичной стружки происходит в колонном дифаппарате;

- рН жомоводяной смеси, поступающей на прессование. Наиболее легко происходит отжим при более низких рН жомопрессовой воды - 5,5-6,0. по опытным данным снижение рН питательной воды на единицу позволяет повысить содержание сухих веществ в отжатом жоме на 1%. При повышении рН выше 6,0 структура клеток свеклы изменяется, и переход сахара в жомопрессовую воду затрудняется. Жом становится мыльным и увеличение давления в прессе происходит труднее. Если величина водородного показателя рН меньше 5,5 степень отжима еще более улучшается, но при таких показателях рН возникают проблемы, связанные с коррозией оборудования. Эти проблемы можно решить, применяя нержавеющие материалы. Оптимальным рН отжимаемого жома является 5,5ч6,0;

- температура экстракции. Если максимальная температура экстракции высокая, то стружка обессахаривается, но степень отжима жома ухудшается. Поддержание оптимальной температуры диффузионного процесса способствует сохранению жесткости клеточной ткани жома и тем самым поддержанию хорошей способности жома к прессованию. При нарушении оптимального технологического режима (например, при перегреве) происходит пептизация пектиновых веществ, нарушение структуры клеток и, как следствие, ухудшение способности жома к прессованию. Температура не должна превышать 72-73°С. С меньшением температуры экстракция с 75°Сдо 69°С, сухие вещества в прессованном жоме увеличиваются с 19 до 22%;

- температура сырого жома поступающего на отжим. Оптимальная температура жома для прессования 60-650С. Низкая температура отрицательно сказывается на процесс отжима;

- качество стружки. При более тонкой и равномерной стружке степень отжатия повышается;

- содержание сухих веществ в сыром жоме. Если в пресс попадает сырой жом с высоким содержанием сухих веществ, то это приводит к плохому наполнению жомом загрузочного бункера и пресса. Наилучшие результаты получаются при содержании сухих веществ в сыром жоме 8-10%;

- добавка формалина. Для подавления процесса инфицирования на заводах в диффузионную установку подают периодически формалин. Добавка большого количества формалина может привести к уменьшению степени отжатия жома;

- содержание мякоти в свекле. Чем больше мякоти в свекле, тем выше содержание сухих веществ. которое должно пройти через пресс при определенном количестве свеклы. Это означает, что при постоянной частоте вращения шнеков пресса производительность его обратно пропорционально мякоти. Содержание мякоти может сильно колебаться в зависимости от погодных условий;

- частота вращения шнеков:

а) Чем выше частота вращения шнеков, тем выше производительность пресса. Но при увеличении частоты вращения шнеков, степень отжима жома из-за уменьшения времени нахождения жома в прессе снижается;

б) Заполнение пресса сырым жомом. Очень большое значение для получения оптимальной степени отжима сырого жома имеет то, насколько полно пресс заполнен жомом. Если заполнена только часть пресса, то для эффективной его работы нужно со стороны входа в пресс в течение некоторого времени удалять воздух;

в) Загрузочный бункер. Для получения оптимальной степени наполнения пресса загрузочный бункер должен иметь оптимальную форму. Он должен быть вертикальным и иметь необходимую высоту между прессом и расположенным вверху транспортером. По возможности должен быть изготовлен из нержавеющего материла.

Устройство пресса «Stord» RS-80 S.

Жомовый пресс фирмы «Stord» имеет двухшнековую горизонтальную конструкцию. Основными его компонентами являются корпус пресса, шнеки и коробка передач. Корпус пресса в горизонтальном положении разделен на две части, которые соединяются друг с другом с помощью шарнирных вилок. Поэтому пресс легко открывается для проведения профилактического осмотра и ремонтных работ. Сито, выполненное или в виде массивных ситовых тарелок с двойными отверстиями, или состоящие из нескольких тонких ситовых тарелок, опирающихся на толстые опорные элементы, разделено на несколько секторов. Эти сектора опираются на мостовые опоры, прикрепленные болтами к горизонтальной раме.

На каждой половине мостовой опоры сектора сит удерживаются с помощью горизонтальных стержней. Их можно легко открутить, если возникает необходимость в демонтаже сита для проведения ремонтных работ.

Рама опирается на основание и коробку передач. В раму встроена ванна для сбора жомопрессовой воды.

Каждый шнек состоит из центрального вала из обычной стали, к которой приварены лопасти из массивной нержавеющей стали. Между этими лопастями приварены плотно друг к другу тонкие, сделанные из нержавеющей стали пластины, что позволяет получить совершенно нержавеющую поверхность. Кромки лопастей имеют твердосплавную наплавку для уменьшения подверженности износу. Шнеки со стороны входа в роликовые подшипники имеют опоры, а со стороны выхода - имеют фланцевое соединение с коробкой передач.

Двух или трехступенчатый редуктор устанавливается с целью уменьшения частоты вращения привода до величины вращения шнеков. Он рассчитан на крутящий момент в соответствии с имеющими место рабочими нагрузками. Состоящий из нескольких частей корпус редуктора представляет собой литую конструкцию. Зубчатые зацепления выполнены из высококачественной стали и закалены в соответствии с жёсткими нормативными требованиями. Валы расположены в роликовых подшипниках.

Пресс может иметь постоянную или изменяемую частоту вращения шнека. Самое простое и экономически выгодное решение - это установка короткозамкнутого ротора с клиноременной передачей для постоянной частоты вращения. Изменить частоту вращения можно путем замены клиноременного шкива, что, правда, требует определенных затрат времени. Если же необходимо иметь изменяемую частоту вращения, чтобы можно было легче согласовать между собой мощность пресса к мощности сахарного завода, то нужно иметь регулятор частоты вращения. Чаще всего для этой цели используются преобразователи частоты. На сахарном заводе с несколькими прессами целесообразно иметь как постоянную, так и изменяемую частоту вращения.

Горизонтальная конструкция пресса позволяет облегчить доступ ко всем рабочим элементам пресса. Сняв крышку, открутив шарнирные вилки и сняв верхние части сит, можно получить доступ к ситам и шнекам. Поэтому профилактический осмотр рабочих элементов, расположенных внутри, и проведение в случае необходимости ремонтных работ занимают мало времени.

Принцип работы специально сконструированных, находящихся в зацеплении друг с другом и вращающихся в противоположном направлении двух шнеков гарантирует контролируемый процесс прессования, что является основой для достижения высокой эффективности и производительности прессования.

Устройство ленточного транспортера.

Ленточный транспортер представляет собой станину, на которой смонтированы ведомый и ведущий барабаны. На барабаны надета бесконечная лента. Лента опирается на роликоопоры. Для регулирования натяжения ленты имеется натяжное устройство.

Процесс очистки жомопрессовой воды и подачи ее в диффузионные аппараты.

Одним из условий эффективной работы диффузионных аппаратов непрерывного действия является возврат в аппараты жомопрессовой воды взамен части свежей воды. Так отжатие жома до 22% сухих веществ позволяет уменьшить количество свежей воды для диффузии до 50% к массе свеклы. Это резко снижает потери сахара в жоме и позволяет снизить откачку с диффузии до 110% к массе свеклы.

Описание технологического процесса.

Вытекающая после прессов жома жомопрессовая вода поступает в сборник, откуда насосом одновременно подается в барабанную пульполовушку и на два дуговых сита. Отфильтрованная мезга падает в шнек жома с ситовым водоотделителем, а очищенная жомопрессовая вода попадает в сборник. Из этого сборника насос подает ее через пластинчатый подогреватель в диффузии.

Подогреватель оборудованный 4 дросселями ОN/OF, дает возможность в программе управления изменить направление потока воды и дает эффект самоочистки пластин подогревателя.

В сборниках жомопрессовой воды уровень поддерживается автоматически при помощи частотников, регулирующих обороты насосов.

Расходомер FТ02-3512 измеряет поток жомопрессовой воды, которая делится на два работающих диффузора пропорционально количеству поступающей стружки.

Контур регулирования расхода FT02-3512 заслонкой FV02-3512 регулирующей количество жомопрессовой воды в диффузию ДС-12М. Остаток жомопрессовой воды, как разница потоков, поступает в диффузию ДС-8.

Краткосрочные перерывы в подаче стружки в диффузоры не влияют на регулирование распределения жомопрессовой воды.

Перерыв в подаче стружки в один из диффузоров на время более длинное, чем установлено в программе вызовет переключение регулирования уровня в сборнике очищенной жомопрессовой воды в регулирование потока воды, необходимой для второго диффузора.

Органом, выполняющем регулирование потоков остается частотник насосов 3.513А. Избыток жомопрессовой воды может в этом случае попасть из сборника в канал разливов.

1.2 Краткий обзор техники и технологии сушки свекловичного жома в барабанных сушилках

Наиболее широкое распространение у нас в стране и за рубежом для сушки жома получили барабанные сушилки с распределительной системой. В своих работах В.Д. Орло [1, 2, 3]в детально рассмотрел их преимущества и недостатки. Основные преимущества барабанных сушилок:

- универсальность применения их для различных видов сырья;

- надежность в работе;

- возможность применения сушильного агента с высокой температурой (для жома 800-900°С), что снижает расход тепла на 1 кг испаренной влаги.

В то же время им присущи и существенные недостатки:

- невозможность значительно интенсифицировать процесс сушки с целью увеличения производительности и повышения коэффициента использования тепла;

- большая удельная металлоемкость, сложность в изготовлении и ремонте;

- высокая температура отработавшего сушильного агента (120-140°С);

- в процессе перемещения частиц жома с одной насадки на другую в области высоких температур имеет место полное сгорание мелких и частичное более крупных фракций материала, что приводит к потерям, снижению кормовой ценности и ухудшению качества готового продукта.

Совершенствование конструкций барабанных сушилок шло по пути возможности создания поперечного тока сушильного агента, противотока, увеличения скорости сушильного агента, использования лучистой теплоты барабана. Во Франции достаточно широко эксплуатируются скоростные ротационные сушилки Ван-ден-Броека. В этих сушилках барабан разделен на секции, которые в середине имеют отверстия. Сушильный агент через эти отверстия проходит с высокой скоростью, при этом образуются завихрения потока, позволяющие поддерживать продукт в интенсивном движении. Высушенные частицы через отверстия уносятся из барабана, а тяжелые влажные частицы перемещаются вдоль стенок от секции к секция до тех пор, пока не высушатся и не будут унесены через серединное отверстие. В этой сушилке осуществляется процесс гравитационного разделения высушенного и влажного материала. Мелкие и легкие частицы быстро высушиваются и удаляются, а более крупные и медленнее высыхающие под действием собственной массы задерживаются в барабане на более длительное время. Частота вращения барабана составляет 7мин?1. Данная сушилка характеризуется низким удельным расходом тепла, равномерностью высушивания материала, высоким качеством готового продукта. Наряду с этим за рубежом часто применяются также многоходовые барабанные сушилки, которые за счет своих экономических показателей получили высокую оценку.

В сушилке данной конструкции газы и высуживаемый жом совершают три хода. Основное преимущество трехходовой сушилки перед одноходовыми барабанными состоит в более высоком энергетическом КПД. В одноходовой сушилке топочные газы, обладающие высокой температурой, контактируют с жомом и поверхностью барабана, через которую происходит потеря тепла в окружающею среду. В трехходовой сушилке газы, отсасываемые вентилятором, из топки, попадают во внутренний барабан и не контактируют с поверхностью. С наружным барабаном контактирует газы, которые прошли два хода сушилки, отдали значительную часть тепла высушиваемому жому к понизили свою температуру. Потери тепла в окружающую среду в трехходовой сушилке в 2,6 раза меньше, чем в одноходовой, что очень важно.

Наряду с этим для снижения тепловых потерь при сушке жома используются тепловые экраны, т.е. на барабанной сушилке выполняется металлический кожух, с помощью которого снимется температура стенки барабана, которая имеет довольно высокое значение. В ФРГ выпускалась скоростная ротационная сушилка Ван-ден-Броека, отличительной особенностью которой являлась более высокая производственная мощность. Процесс сушки интенсифицировался за счет повышенной частоты вращения барабана (до 6 мин?1). Известна конструкция комбинированной скоростной сушилки фирмы «Buckau Wolf» (ФРГ) [4, 5]. В этой сушилке жом предварительно высушивается во вращающейся пневмотрубе при скорости сушильных газов до 40 м/сек., после чего поступает в жомосушильный барабан и досушивается до конечной влажности 10…12%. За счет большой скорости сушки в пневмовихревой трубе сокращаются потери тепла в окружающую среду и составляют примерно 3%, по сравнению с 7…10% в жомосушильных барабанах. Кроме барабанных сушилок, известны другие конструкций сушилок для жома, представляющие интерес.

1.3 Комплексная переработка свекловичного жома с использованием методов биотехнологии

В настоящее время, когда проблема использования природных ресурсов стоит наиболее остро, самое активное внимание уделяется экологическим подходам к использованию и переработке вторичных сырьевых ресурсов. Применение экологически чистых и безопасных для здоровья человека и для окружающей среды технологий является важным подходом для обеспечения чистой и безопасной окружающей среды и сохранения здоровья населения.

Вторичная переработка отходов всегда считалась приоритетным направлением любого производства, особенно для переработки растениеводческой продукции. Однако в последнее время производители не всегда уделяют этой проблеме должное внимание.

Свекловичный жом (сырой и сушеный) - побочный продукт сахарного производства, является ценным источником микроэлементов, аминокислот и белков, и считается одним из основных компонентов кормов используемых в животноводстве. Количество свекловичного жома образующегося в процессе переработки сахарной свеклы составляет более 100 тонн в сутки сушеного жома.

В состав сахарной свеклы входят важные компоненты: пищевые волокна - 4-5%, углеводы - 17 - 20%, минеральные вещества (калий - 0,1 - 0,3%, натрий - 0,04 - 0,06%, кальций - 0,06 - 0,08%, магний - 0,06 - 0,08%, фосфор - 0,06 - 0,07%), органические кислоты - 0,2 - 0,5%, белки - 0,6 - 0,8%, липиды - 0,02 - 0,04% и др.3

Свекловичный жом представляет собой коллоидное капиллярно - пористое вещество светло - желтого цвета в виде протертой массы с частицами пищевых волокон с массовой долей сухих веществ 7,5%, редуцирующих веществ - 1,5%, белков - 0,57%, липидов - 0,05%, углеводов - 1,5%, клетчатки - 3,87%, титруемой кислоты (в пересчете на яблочную кислоту) - 0,21 град., рН - 4,3. Путем спектрального анализа в жоме также найдены многие эссенциальные микро - и ультрамикроэлементы:

- барий;

- свинец;

- бор;

- железо;

- кобальт;

- медь;

- марганец;

- молибден;

- никель;

- рубидий;

- селен и др.

Общее содержание свободных аминокислот в жоме колеблется в пределах от 0,3 до 0,5% 4

Кроме вышеперечисленных соединений, в состав свекловичного жома входит достаточно большое количество пектиновых веществ (до 25%), что позволяет использовать его в качестве сырья для получения пектина. Свекловичный пектин относится к низкоэтерифицированным пектинам, то есть пектинам со степенью этерификации менее 50%, что обусловлено природными свойствами используемого сырья. Низкоэтерифицированные пектины находят широкое применение в медицине, фармакологии, кондитерской промышленности5.

Наиболее важным свойством низкоэтерифицированнх пектинов является комплексообразующая способность. Она основана на взаимодействии молекул пектина с ионами радиоактивных и тяжелых металлов. При этом степень этерификации определяет линейную плотность заряда молекулы, и, следовательно, силу и способ связи катионов.

При высокой степени этерификации (свыше 50%) свободные карбоксильные группы в значительной степени удалены друг от друга. С уменьшением степени этерификации (менее 50%), повышением количества свободных карбоксильных групп, увеличивается заряд макромолекулы пектина, связь пектиновых веществ с катионами повышается. Взаимодействие пектина с металлосодержащими солями также зависит от природы и концентрации металла .

Пектины оказывают лечебное действие при язвенной болезни, регулируют содержание холестерина, повышают устойчивость к аллергическим факторам, проявляют бактерицидное действие и другие лечебные свойства.

Таким образом, благодаря ценным биологическим качествам пектины являются весьма важными компонентами продуктов профилактического и функционального питания.

Производство сухого свекловичного пектина по известной технологии достаточно сложное и имеет свои особенности. Оно подразумевает использование агрессивных минеральных кислот - соляной, азотной, серной и др., при одновременном воздействии высоких температур. Кроме того, получение сухого порошка пектина предусматривает использование большого количества этилового спирта, что значительно повышает себестоимость конечного продукта и предусматривает большие экономические затраты6. Это также приводит к повышенной пожаро - и взрывоопасности производства.

Поэтому одной из задач совершенствования технологии, является снижение уровня опасности производства и повышение его экологичности.

Установлено, что максимально эффективное использование комплексообразующих и детоксицирующих свойств пектина обнаруживается при его введении в организм человека в гидратированном (жидком) виде7. Получение пищевого пектинового экстракта из свекловичного жома в настоящее время по существующим технологиям невозможно, так как свекловичный жом имеет в своем составе вещества, балластные по отношению к пектину - сапонины, которые имеют характерный неприятный вкус и аромат, и в определенных количествах могут являться ядовитыми даже для домашних животных, пуриновые основания, бетаин и др. При проведении основной операции получения пектина - гидролизе-экстрагировании, эти вещества переходят в раствор и не позволяют получить пищевой продукт. Кроме того, использование минеральных кислот также не позволяет использовать пектиновый экстракт из свекловичного жома в качестве самостоятельного пищевого продукта.

Безотходность - критерий экологический безопасности и экономической эффективности любого производства. Переработка свекловичного жома для получения пищевых пектиновых экстрактов не является исключением из общего правила, так как после получения пектинового экстракта жом остается ценным сырьем.

В процессе исследования был определен химический состав исследуемого сухого свекловичного жома: массовая доля воды - 10,8%; массовая доля сухих растворимых веществ - 9,4%; сырой протеин - 10,2%; белок - 8,9%, жир - 0,21%; клетчатка - 21,8%; безазотистые экстрактивные вещества - 65,5%; минеральные вещества - 4,4%, пектиновые веществ - 15,87%. Содержание пектиновых веществ в сухом свекловичном жоме по фракционному составу представлено на рисунке 1.

Рисунок 1 - Фракционный состав пектиновых веществ в сушеном свекловичном жоме (в пересчете на абсолютное сухое вещество)

В качестве гидролизующих агентов для получения пектинового экстракта использовали лимонную кислоту и молочную сыворотку. Концентрация лимонной кислоты варьировалась в пределах 0,1...0,5%. Результаты исследования представлены на рисунке 2.

Рисунок 2. Влияние вида гидролизующего агента на содержание пектиновых веществ в пектиновых экстрактах

где: 1 - 0,1% лимонная кислота; 2 - 0,2% лимонная кислота

3 - 0,3% лимонная кислота; 4 - 0,4% лимонная кислота

5 - 0,5% лимонная кислота; 6 - молочная сыворотка

Результаты исследований, представленные на рисунке 1 показывают, что наибольшее содержание пектиновых веществ (3,21%) наблюдается при использовании 0,5%-ой лимонной кислоты. Повышение концентрации лимонной кислоты придает экстрактам слишком кислый вкус. Использование молочной сыворотки также позволяет получить достаточно высокое содержание пектиновых веществ - 2,64%.

Однако, полученные пектиновые экстракты отличались низкими органолептическими показателями - посторонние запах и вкус, что, по-видимому, связано с наличием балластных веществ - сапонинов. Поэтому следующим этапом работы стало удаление этих веществ. Известно, что сапонины гидролизуются под влиянием ферментов и кислот. Некоторые формы сапонинов гидролизуются под воздействием щелочей.

Для очистки пектинового экстракта от загрязняющих веществ использовали ферментные препараты пектолитического и целлюлолитического действия.

Ферментация растительного материала применяется при производстве компонентов алкогольных и безалкогольных напитков, витаминных экстрактов, пищевых красителей. Применение ферментных препаратов в пищевой промышленности позволяет интенсифицировать технологические процессы, улучшить качество готовой продукции, увеличить ее выход, экономить ценное пищевое сырье, повысить экологическую безопасность производства.

При выделении пектина из растительного сырья использование ферментных препаратов существенно упрощает технологический процесс и его аппаратурное оформление, сокращает энергозатраты.

Количество ферментных препаратов варьировали в пределах 0,1…0,5%. Результаты проведенных исследований представлены на рисунке 3.

Рисунок 3 - Влияние концентрации ферментного препарата на содержание пектиновых веществ в экстрактах

где: образцы 1-5 - гидролизующий агент 0,5% лимонная кислота образцы 6-10 - гидролизующий агент молочная сыворотка

Результаты исследований, представленные на рисунке 2, позволяют сделать вывод, что наибольшее содержание пектиновых веществ в полученном экстракте наблюдается при использовании ферментного препарата 0,5%-ной концентрации и гидролизующего агента молочной сыворотки (8,3% пектиновых веществ) или лимонной кислоты (7,6% пектиновых веществ). При этом наблюдалось значительное улучшение органолептических показателей пектиновых экстрактов - внешнего вида, вкуса и аромата.

Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать вывод о возможности использования полученных пектиновых экстрактов в пищевых целях. Работа продолжается для определения показателей безопасности пектиновых экстрактов.

Одной из задач, в рамках проводимых нами исследований, является разработка технологии получения компонента кормового биопродукта на основе микроскопического гриба рода Trichoderma с использованием в качестве субстрата отработанного свекловичного жома.

Для производства посевного материала использовали исходный штамм микроскопического гриба рода Trichoderma из коллекции чистых культур кафедры биотехнологии, биохимии и биофизики.

Посевной материал выращивался на жидкой модифицированной питательной среде, характеризующейся полноценностью для роста продуцента. Подготовленную питательную среду подвергали стерилизации при 1 атм. 20 мин. Процесс культивирования микроорганизма начинался с момента засева охлажденной стерильной питательной среды посевным материалом. Жидкофазная ферментация осуществлялась в ротационном термостатируемом шейкере в течение 72 часов, с поддержание температуры в пределах 24-26°С, обороты мешалки 150-160 об/мин.

Культивирование на всех стадиях велось при оптимальной температуре и обязательном аэрировании, так как именно аэрирование растущей культуры обеспечивает снабжение микроорганизма необходимым для роста и развития количеством кислорода, удаление с отходящим воздухом газообразных продуктов обмена.

Получение компонента кормового биопрепарата осуществляется кюветным способом, при использовании ячеек (кювет) представляющих собой емкость четырехугольной формы высотой 40-70 мм и площадью 0,2-0,3м2 без крышки, выполненных из оцинкованного железа или пластмассы.

Кюветы заполнялись засеянным субстратом влажностью 65-70 %, накрывались перфорированным материалом с целью поддержания оптимальной аэрации и испарения влаги, устанавливались под вытяжные шкафы. Твердофазная ферментация велась в течение 7-ми суток без перемешивания и дополнительного увлажнения. После окончания процесса ферментации проводилась щадящая сушка продукта при 40°С до достижения равновесной влажности 12-14 %, обеспечивающая сохранении ферментной активности.

Культура микромицета, выращенная поверхностным способом содержит большое количество балластных веществ. Выделение и очистка ферментов - трудоемкий и дорогостоящий процесс.

Таким образом, исходя выше проводимых исследований, также разработан ценный компонент кормового биопродукта на основе отработанного свекловичного жома и микроскопического гриба рода Trichoderma [6]. Разработанный кормовой биопродукт положительно влияет на процесс пищеварения сельскохозяйственных животных и птицы, способствуя ускоренному разложению трудногидролизующих компонентов корма.

1.3 Технологический процесс сушки и гранулирования жома

Свекловичный жом обладает высокой кормовой ценностью. Например, 100 кг свежего жома с содержанием 15% сухих веществ эквивалентны 16 кормовым единицам и содержат 0,6 кг перевариваемого белка (протеина), а 100 кг сушеного жома с 86% сухих веществ эквивалентны 84 корм. ед. и содержат около 4 кг перевариваемого белка. За 1 корм. ед. принят 1 кг овса с содержанием 75 г перевариваемого протеина. В сухих веществах жома содержится до 50% пектиновых веществ, около 47% целлюлозы и гемицеллюлозы, 2% белка, 1% золы; в воде имеются сахар, органические кислоты, витамины и микроэлементы.

Жом скармливают скоту в свежем виде или после хранения в жомохранилище. Но в кислом жоме в результате биохимических и микробиологических процессов, протекающих при его закисании, теряется 25...50% сухих веществ (в том числе весь сахар и почти все пектиновые вещества), которые превращаются в молочную, уксусную, масляную и другие кислоты. При этом снижается усвояемость жома. Из 100 кг сухих веществ свежего жома животными усваивается около 70 кг, а из 100 кг сухих веществ кислого жома - 56 кг. Поэтому экономически выгодно сушить свежий жом. Его сушат в жомосушильном аппарате топочными газами, полученными при сжигании мазута, природного газа или твердого топлива. В среднем выход сушеного жома составляет 4,5-5% к массе свеклы, а плотность его, уложенного насыпью, - 0,25 т/м3.

Для уменьшения объема и улучшения условий хранения сушеный жом гранулируют или брикетируют прессованием, при этом плотность гранул (насыпью) повышается до 0,6-0,65 т/мі.

Чтобы повысить содержание протеина и таким образом улучшить кормовые достоинства сушеного жома, в него перед гранулированием добавляют мелассу, обесфторенные фосфаты, карбамид, глауберову соль, минеральные микроэлементы (хлорид кобальта, сульфаты меди, цинка и др.). В зависимости от вводимых добавок обогащенный жом называют мелассированным - при добавлении мелассы, амидным - при добавлении мелассы с карбамидом, амидоминеральным - при добавлении мелассы, карбамида, фосфата, глауберовой соли и микроэлементов. После смешивания свекловичного жома с послеспиртовой или последрожжевой бардой и высушивания смеси - продукт называют бардяным жомом.

Примерный состав амидоминерального гранулированного жома с добавками следующий (%): сушеного жома - 77; мелассы - 9,5; карбамида - 6; обесфторенного фосфата - 6; сульфата натрия - 1,5; микроэлементов - 0,015-0,03.

Сушеный жом необходимо обогащать добавками, потому что в нем в 1,5-1,8 раза меньше протеинов и некоторых других компонентов по сравнению с полноценным кормом (например, овсом). При недостатке в жоме протеина и других компонентов на скотооткормочных пунктах на единицу продукции (молока, мяса) затрачивают в 1,5-2 раза больше кормовых единиц, чем положено по зоотехническим нормам. Хорошим источником протеина служат также соли аммония, аммиак которого у животных превращается бактериями в белок.

Для проведения процесса сушки используются топочные газы, образующиеся в результате сгорания природного газа в смеси с воздухом.

Поэтапная загрузка сушильного барабана начинается при достижении температуры на выходе продукта 60 °С. Сухой жом из выгрузочной камеры поступает в шнек, который подает его в элеватор. Последний направляет жом на шнек, подающий высушенный жом на гранулятор, где происходит его гранулирование в гранулы Ш10 мм длиной 1-1,5 мм, затем скребковый конвейер подает гранулы в противоточный охладитель, после его взвешивают и направляют на склад. Отработавшие дымовые газы освобождаются в циклоне от мелких и пылевидных частиц сушеного жома и дымососом выводятся в атмосферу.

При установившемся режиме работы температуру топочных газов на входе в камеру смешивания поддерживают на уровне 800-850 °С, температуру отходящих газов - 100-120 °С, а разрежение за сушильным барабаном - 350-400 Па. При повышении температуры отработавших газов выше указанной увеличивают загрузку жома в барабан. А если жом выходит недосушенным, то интенсифицируют работу топки и уменьшают скорость загрузки жома. Прямоточное движение жома и топочных газов исключает его воспламенение. Жом сушат до равновесной влажности 10-14%, такой продукт хорошо хранится. А пересушенный жом влажностью 10% и менее легко ломается и крошится, образуя большое количество мелочи и пыли, плохо брикетируется. И, наоборот, если содержание влаги в жоме больше 14%, то его считают браком, непригодным для хранения. Гранулированный жом хранят в жомохранилище насыпью и регулярно контролируют температуру внутри насыпи. При повышении температуры до 40-50°С проводят вентилирование склада и ворошение жома. Эффект сушки зависит от равномерной подачи отжатого жома после жомоотжимного пресса с одинаковым СВ (%), так как с увеличением сухих веществ, нужно сокращать время нахождения жома в барабане, а при уменьшении наоборот.

2.Технологии обеззараживания свекловичного жома

2.1 Анализ свеклосахарной отрасли Республики Беларусь и других стран

2.1.1 Свеклосахарная отрасль в республике Беларусь