Применение озона в птицеводстве
Получение ацетатного волокна
Получение стерилизованного сахара

Информация об озоне

Технология получения особо чистого стерилизованного сахара из сахара-сырца

Проблема получения особо чистого сахара, в основном, заключается в сложности и до­роговизне его обработки различными веще­ствами и реагентами в процессе производства, в том числе с помощью ионообменных уста­новок. При этом стандартные мероприятия по поддержанию санитарного состояния рабочих мест, строений и территории сахарного заво­да, выполнение требований к личной гигиене работающих, осуществление профилактичес­ких дезинфекций оборудования, иными слова­ми соблюдение санитарных правил производ­ства сахара и использование известных спосо­бов его очистки позволяют выпускать сахар, со­ответствующий ГОСТ 22-94, не более того. Тре­бования, предъявляемые потребителями саха­ра к его качеству, существенно отличаются от требований ГОСТ 22-94 (табл. 1).

Таблица 1.
Сравнение показателей качества сахара,
требуемых потребителями особо чистого сахара и соответствующих ГОСТ 22-94

Недавно разработана достаточно недорогая и эффективная технология получения особо чистого стерилизованного сахара. Однако, прежде чем ее рассматривать, остановимся на некоторых факторах, определяющих качествен­ные характеристики сахара, обусловленные в основном жизнедеятельностью микроорганиз­мов (более подробно проблематика загрязнен­ности сахара-сырца и технологических продуктов при его переработке освещена в книге И. Ф. Бугаенко «Переработка тростникового са­хара-сырца» [2]).

Первое, на что хотелось бы обратить внима­ние, это микробиологическое осеменение. Как известно, в жидких технологических растворах сахарозы, в том числе в клеровке, содержатся многочисленные виды микроорганизмов - бактерии, дрожжи, грибы. Как правило, микроор­ганизмы существуют в сахаре-сырце в виде спор. Устойчивость спор к воздействию вне­шних факторов обеспечивается за счет того, что они покрыты плотной оболочкой. При раство­рении сахара в воде споры, имеющиеся на по­верхности и внутри кристаллов сахара, в соот­ветствии с их генетической программой, пере­ходят в «живое» состояние. Процесс этот на­чинается через 5-40 мин после растворения сырца. Во время технологического процесса производства сахара одни виды микроорганиз­мов сбраживают сахарозу с образованием орга­нических кислот, другие в процессе жизнедея­тельности выделяют аммиак, что приводит к повышению окраски растворов сахара. В ре­зультате микробиологических процессов могут образоваться полисахариды - леван и декстран. Последний представляет собой трудно гидролизуемую слизь.

На цветность сахара-песка влияет наличие продуктов меланоидообразования и фенолсодержащих комплексов. Принято считать, что меланоиды, образующиеся в результате щелочно-термического разложения редуцирующих веществ путем взаимодействия моносахаридов с аминокислотами, - одна из наиболее вредных групп с точки зрения ухудшения качества саха­ра-песка.

Еще один фактор, определяющий качество сахара при переработке сахара-сырца, - нали­чие в сырце продуктов клейстеризации крах­мала. Так, при производстве крепких алкоголь­ных напитков использование сахара, содержа­щего продукты деструкции крахмала (за счет осаждения их спиртом), может привести к выпадению осадка, иными словами, образованию мути в алкогольных напитках.

Для того чтобы избежать проблем, связан­ных с присутствием в сахаре-сырце и проме­жуточных технологических продуктах при его переработке микроорганизмов выбрано ис­пользование ультрафиолетового излучения и озона, являющихся основой описываемой ниже технологии.

Озон - наиболее мощный и самый быстрый на сегодня и, что очень значимо, коммерчески доступный асептик и оксидант, уничтожающий практически все биологические, органические и неорганические загрязнители. Основные пре­имущества его применения для обработки вод­ных растворов и суспензий при производстве сахара содержатся в самой природе этого ве­щества. Действие озона основано на высокой окислительной способности, обусловленной легкостью отдачи им активного атома кисло­рода (03=02+0).

Действие озона в совокупности с ультрафи­олетовым облучением приводит к фактически полному уничтожению микрофлоры, присут­ствующей в исходном сырье и развивающейся во время технологического процесса. Среди причин бактерицидного эффекта озона чаще всего отмечается нарушение целостности оболочек бактериальных клеток, вызываемое окис­лением фосфолипидов и липопротеидов. В ходе исследований также определено, что капсулированные вирусы более чувствительны к действию озона, чем некапсулированные. Это объясняется тем, что капсула, представляющая собой слизистый слой, содержащий полисаха­риды и полипептиды, легко разрушается озоном.

Уникальное действие озона состоит в том, что он не только уничтожает микрофлору, но и при взаимодействии с продуктами жизнедея­тельности микроорганизмов, разрушает и их. Озон фактически полностью разлагает декстран. Увеличение скорости фильтрации при раз­ложении озоном не только декстрана и левана, но и продуктов деструкции крахмала - важная составляющая эффективности описываемой технологии.

Рис.1 Схема технологической линии производства особо чистого стерилизованного сахара

Использование озона, кроме того, улучшает цветность конечного продукта, в основном за счет разрушения меланоидов. В результате вза­имодействия озона с меланоидами образуются нерастворимые в воде соединения, и часть кра­сящих веществ переводится в осадок. Озон при этом действует еще и как микрофлокулянт. При озонировании протекают реакции окисления и с фенолсодержащими комплексами, в резуль­тате чего образуются нетоксичные соединения в виде осадка. Результаты опытов показывают, что озон расходуется и на окисление гуминовых кислот, что также приводит к значитель­ному снижению цветности. Вследствие окис­ления гуминовых кислот накапливаются стой­кие к окислению слабо окрашенные или бес­цветные соединения. Гуминовые вещества раз­рушаются озоном до диоксида углерода и воды. Осадок, образующийся в результате действия озона, удаляется на стадии фильтрации.

И наконец, под действием озона уничтожа­ется запах, появляющийся в результате окисле­ния и минерализации органических примесей.

Предлагаемая технология получения особо чистого сахара реализуется с помощью типо­вого стандартного оборудования и типовых технологических процессов. На рисунке в уп­рощенном виде представлена технологическая линия производства особо чистого стерилизо­ванного сахара, которая состоит из клеровочного котла, станции СОК-150, системы очист­ки, сборника очищенного сиропа, вакуум-аппа­рата, центрифуг, устройств смешивания озона в виде водогазовых инжекторов (далее инжек­тор), станции СППВ-1000, установок сушки и охлаждения сахара, упаковочной линии.

Основой внедрения технологии получения особо чистого стерилизованного сахара служат станции двух типов: СОК и СППВ. Станция СОК-150 обеззараживает ультрафи­олетовым излучением технологические раство­ры и суспензии и вырабатывает в небольших количествах озоновоздушную смесь (ОВС).

Станция СППВ-1000 вырабатывает озон, подготавливает ОВС и позволяет насыщать озо­ном промывную воду, технологические раство­ры и суспензии с целью обеззараживания, де­зодорации и придания им асептических свойств. Основной элемент станций типа СППВ - модуль-озоногенератор. В состав стан­ции входят также основной инжектор, инжек­тор-затвор, датчики, локальный трубопровод с запорно-регулирующей арматурой и автомати­ческая система электропитания и управления. В ходе испытаний пилотной установки с озоногенератором на Эртильском сахарном заво­де (1991 - 1993 гг.), описанных в работе Л. В. Федосова с соавторами [9], определена минимальная концентрация озона при обработке прудовой воды, обеспечивающей полную де­струкцию микрофлоры - 8 мг/л. В то же время, согласно СНИП 2.04.02-99 для полного обез­зараживания поверхностно-сточной воды (до питьевой) достаточно 1-3 мг/л озона. Потреб­ность в более высокой концентрации озона, оп­ределенная авторами исследований на Эртиль­ском сахарном заводе, обусловлена расходом озона на его взаимодействие с органическими (в основном полисахаридами) и неорганичес­кими соединениями, присутствующими в достаточно больших количествах в растворах са­хара-сырца и промежуточных продуктах его пе­реработки. Учитывая поликомпонентный со­став промежуточных технологических продук­тов при производстве сахара и результаты ис­следований, опубликованные в указанной выше работе, одномодульная станция СППВ-1000 раз­работана таким образом, что обеспечивает со­держание озона в водной среде 27-39 мг/л, дру­гими словами, номинальная единичная мощ­ность модуля станции составляет 1000 г/ч по озону. В случае необходимости получения боль­ших объемов озона модули набираются в бата­рею достаточной мощности (на сахарных заво­дах России введены в эксплуатацию станции СППВ-2000, СППВ-3000 и СППВ-5000 -соот­ветственно двух-, трех- и пятимодульные).

Технология производства особо чистого сте­рилизованного сахара состоит из следующих технологических переходов: растворение саха­ра в насыщенном озоном воде (станция СППВ-1000) с получением клеровок, обработка клеро­вок ультрафиолетовым излучением (станция СОК-150), очистка, обработка сиропа перед кри­сталлизацией ОВС (станция СОК-150), кристал­лизация, центрифугирование, пробеливание (СППВ-1000), сушка и охлаждение, упаковка.

Сахар растворяют в предварительно насы­щенной озоном воде при определенной темпе­ратуре в клеровочном котле, при этом проис­ходит деструкция меланоидных соединений, декстранов и других органических и неоргани­ческих соединений. Далее по трубопроводу сироп поступает в станцию СОК-150 для бак­терицидной обработки ультрафиолетовым из­лучением. При бактерицидной обработке ко­ротковолновое ультрафиолетовое излучение препятствует воспроизводству и делению мик­роорганизмов, а оставшаяся в сиропе микро­флора уничтожается. Под действием ультрафи­олетового излучения в станции СОК-150 кис­лород воздуха окисляется с образованием озо­на. Полученная ОВС по трубопроводам подается в верхнюю часть сборника очищенного сиропа перед вакуум-аппаратом, где образует «подушку» над поверхностью сиропа, вслед­ствие чего последний не контактирует с атмос­ферным воздухом, что предохраняет его от про­никновения спор и микроорганизмов и допол­нительно дезинфицирует сироп. ОВС также обеззараживает стенки сборника сиропа при изменении его уровня в сборнике. Из сборни­ка сироп поступает в вакуум-аппарат, откуда утфель поступает в центрифуги, где с поверх­ности кристаллов удаляется патока и кристал­лы сахара просветляются промывной водой, смешанной с озоном, который поступает со станции СППВ-1000. Каждый кристалл сахара после такой обработки оказывается «упакованным» в оболочку из тончайшей пленки озоносодержащей жидкости. Пленка предотвращает повторный засев кристаллов сахара микроор­ганизмами на дальнейших технологических переходах и даже сохраняется после сушки са­хара, одновременно озон отбеливает кристал­лы сахара. Не позже, чем через 40 мин после пробеливания, то есть до разложения пленки озонированной жидкой среды на поверхности кристаллов, сахар помещают в герметичную упаковку. Остатки озона, испаряясь с поверх­ности кристаллов, заполняют все пространство упаковки, что дополнительно предохраняет продукт от микроорганизмов и сохраняет его стерильность.

Оборудование, реализующее описанную выше технологию, позволяющую удовлетво­рить возрастающие требования потребителей сахара к его качественным показателям, может быть фрагментарно врезано в существующие технологические схемы по переработке сахара-сырца или производства сахара-рафинада без существенных затрат на переделку технологи­ческой схемы.

Созданные группой ЛОЭС станции также дают возможность использовать озон и в дру­гих технологических процессах при производ­стве сахара: экстракции сахарозы из свекловичной стружки в диффузионных аппаратах, обеззараживании мелассы, подготовки и воз­врата жомопрессовой воды и др.

К настоящему времени технологии с приме­нением многомодульных станций типа СППВ внедрены на Ольховатском (2000 г.), Дмитро-тарановском (2001 г.), Земетчинском (2001 г.), Изобильненском (2001 г.) сахарных заводах. Технология получения стерилизованного саха­ра-рафинада особой чистоты из белого сахара с помощью станций СППВ-1000 (одномодульная) и СОК-150 внедрена на Ольховатском са­харном заводе (2000 г.). В 2002 г. технологии, основанные на применении вышеуказанных станций, готовятся к внедрению на ряде заво­дов как в России, так и в Украине и Молдове.

Горчинский Ю.Н., Потапов О.А., Никоненко Ф.П.
«Сахар», 2001, №5