Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ДЕЗИНФЕКЦИИ ДИФФУЗИОННОГО СОКА, ПОЛУЧАЕМОГО ИЗ СВЕКЛОВИЧНОЙ СТРУЖКИ

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.

Известен способ обеззараживания диффузионного сока, предусматривающий добавление к свекловичной стружке соединения магния, преимущественно MgO или 4 MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O в количестве 0,08 г Mg²⁺ 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.

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 1:10², 1:10³ и 1:10⁴ 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 см³ 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.

Кроме того, при получении диффузионного сока в диффузионном аппарате в результате действия микроорганизмов могут образовываться газы (CO₂, CH₄, H₂). Газы создают опасность взрыва в диффузионном аппарате. Применение дезинфицирующих растворов на основе соединений полигуанидина устраняют возможность возникновения газов.