Применение дезинфицирующих средств при извлечении сахара
9-05-2017, 19:11
Основным источником распада сахарозы на диффузии является жизнедеятельность микроорганизмов. При средней инфицированности сокостружечной смеси в диффузионном аппарате потери сахара, обусловленные жизнедеятельностью микроорганизмов, продуцирующих молочную кислоту, составляют 0,1...0,3 % к массе свеклы. С увеличением степени инфицирования диффузионного аппарата потери сахара возрастают.
В этой связи важным является подавление жизнедеятельности микроорганизмов в процессе экстрагирования сахара.
Подавление жизнедеятельности микроорганизмов в диффузионном аппарате возможно за счет действия температуры, химических реагентов или совместного их действия.
Наибольшего эффекта подавления жизнедеятельности микроорганизмов можно было бы достичь, поддерживая температуру 74 °С в течение всего процесса экстрагирования. Однако такую высокую температуру нельзя выдерживать в процессе экстракции с технологической точки зрения. При такой температуре в диффузионном соке резко увеличивается содержание пектиновых веществ, которые, как известно, отрицательно влияют на фильтрацию. Поэтому на сахарных заводах в диффузионные аппараты вводят дезинфицирующие средства.
В качестве дезинфицирующего средства для подавления жизнедеятельности микроорганизмов в диффузионных аппаратах в сахарной промышленности до последнего времени применялся главным образом формалин.
Для повышения эффективности действия формалина как дезинфицирующего средства рекомендовано добавлять его в жомопрессовую воду (примерно 50%) и в хвостовую часть диффузионного аппарата.
Количество добавляемого формалина и частота его добавления устанавливается исходя из микробиологической зараженности диффузионного сока. Расход формалина колеблется от 0,015 до 0,1% к массе свеклы.
Однако применение формалина в качестве дезинфицирующего средства в последнее время вызывает нарекания со стороны медиков и потребителей жома, используемого в качестве корма животных. Согласно Международной организации исследования безопасности продуктов, формалин относится к II группе веществ, обладающих способностью вызывать раковые заболевания.
Кроме того, формалин отрицательно влияет на окружающую среду и здоровье человека, так как он активный аллерген и может вызывать сильное токсическое действие на слизистые оболочки человека. Его концентрация в воздухе на рабочем месте не должна быть выше 2 мг/м3.
Наличие повышенного содержания формалина в жоме может привести к его порче из-за подавления молочнокислых ферментов, играющих важную роль при хранении жома.
В силу указанных причин отношение к формалину как дезинфицирующему средству в сахарной промышленности существенно меняется. В некоторых странах (например, США) он вообще запрещен в качестве дезинфицирующего средства в сахарной промышленности, в других - вводятся ограничения на его применение. Так, в Польше количество применяемого формалина не должно превышать 0,012% к массе свеклы, или 120 г/т свеклы.
От применения формалина на диффузии отказались и в Японии. Сахарные заводы фирмы Nippon Beet Sugar Mfq Со/ Ltd (NBS) с 1977 г. не применяют на диффузии формалин. Это было достигнуто за счет реализации мероприятий по улучшению отмывки свеклы от загрязнений, подготовки жомопрессовой воды на диффузию, оптимизации температурного режима при экстрагировании сахара.
Жомопрессовая вода нагревается до 90?С, выдерживается при этой температуре в течение трех минут, а затем быстро охлаждается до температуры, с которой она подается в диффузионный аппарат. При такой термической обработке жомопрессовой воды число мезофильных микроорганизмов уменьшается на 80%, а термофильных - на 90%.
Кроме того, для уменьшения жизнедеятельности микроорганизмов температура на диффузии была повышена на 3°С и составила 70°С. Испытаниями было установлено, что повышение температуры на диффузии позволило уменьшить потери сахара от микробиологического разложения на 1/3.
Снижение величины рН диффузионного сока как с применением формалина, так и без него было практически одинаковым и составило 0,3 ед.
Исследование потерь сахара на диффузии в результате микробиологического разложения сахарозы без применения формалина на сахарных заводах Японии в течение трех лет показали, что они составляют 0,09...0,11% к массе свеклы. Эта величина примерно в два раза меньше, по сравнению с величиной на наших сахарных заводах.
Учитывая токсичные свойства формалина, в последнее время в сахарной промышленности ведется поиск новых дезинфицирующих средств менее токсичных, чем формалин.
Так, в последнее время было испытано большое количество дезинфицирующих средств, которые в зависимости от их действия можно разделить на несколько групп:
• хлорсодержащие препараты;
• препараты, содержащие активный кислород;
• препараты на основе четвертичных аммонийных соединений;
• йодсодержащие препараты.
Знание эффективности отдельных групп препаратов и влияние их на здоровье людей важно при выборе препаратов для промышленного применения.
Дело в том, что в настоящее время на рынке появилось большое число различных дезинфицирующих препаратов, и при выборе их, в первую очередь, должно быть уделено внимание безопасности для здоровья людей (а также должно иметься разрешение санитарно-эпидемиологической службы).
Так, на основании проведенных испытаний, разработанных в последнее время хлорсодержащих препаратов, таких, например, как хлорамин, хлорированные изоциануреаты, хлорсодержащие фосфаты, даны рекомендации по применению их только для обработки свеклы, что связано с наличием в этих препаратах хлора.
На сахарных заводах Японии при мойке свеклы добавляют гипохлорит натрия в количестве 1 мг/кг свеклы. Гипохлорит натрия добавляется и к свежей питательной воде в количестве 4...5 мг/кг свеклы. Это способствует поддерживанию стерильности в диффузионном аппарате. Применение этого препарата позволило уменьшить число термофильных микроорганизмов с 2000 наполовину, дрожжей - на 92%, плесеней на 76%.
Из кислородсодержащих дезинфицирующих средств в последнее время большое внимание уделялось перекиси водорода и надуксусной кислоте, которые безопасны для здоровья людей.
Перекись водорода. Проведенные исследования по выяснению возможности использования перекиси водорода в качестве дезинфицирующего средства на диффузии вместо формалина показали, что только при дозировке 1000 г раствора 35%-ного формалина на 1т свеклы (что соответствует 500 г СН2О) достигается необходимая величина подавления жизнедеятельности микроорганизмов. Однако такой расход перекиси водорода экономически не оправдан. С другой стороны, добавление перекиси водорода в количестве менее 300 г/т свеклы оказывает положительное влияние на цветность сока и прессование жома.
В этой связи исходят из компромиссного решения, используя перекись водорода и формалин. Причем перекись добавляют непрерывно, а формалин в определенных интервалах. Этот способ применяется на ряде сахарных заводов Италии уже в течение ряда лет.
Надуксусная кислота. Эту кислоту получают на основе уксусной кислоты и перекиси водорода по реакции:
При получении по этой реакции надуксусная кислота находится в системе в равновесии с остальными компонентами. В соответствии с этим торговые препараты на этой основе содержат определенное количество надуксусной кислоты и перекиси водорода. Так, препарат под торговым названием Перстерил (Чехия) содержит 36...40% надуксусной кислоты и 7...10% перекиси водорода. Надуксусная кислота является нестабильной, поэтому для стабилизации ее применяют стабилизаторы, а для промышленного применения приготовленные разбавленные растворы должны быть использованы в течение 24 часов.
Промышленные испытания этого препарата в Чехии показали его эффективность при обработке сахарной свеклы. Для поддержания стерильности в диффузионном аппарате формалин нельзя заменить этим препаратом. Он может быть применен в комбинации с формалином, что несколько упрощает манипуляцию с дезинфицирующими средствами.
Применение ?-хмелевой кислоты. Препарат, содержащий эту кислоту, выпускается под торговым названием Beta Stab 10 в качестве дезинфицирующего средства на диффузии. Испытания этого биоцида в промышленных условиях показало, что при дозировке его в количестве 30 мг/кг в соке значительно снизилось содержание молочной кислоты и не содержалось нитратов как показателя микробиологической зараженности диффузионного аппарата.
Препарат эффективно действует на микроорганизмы, продуцирующие молочную, уксусную, масляную кислоты, нитраты, декстран и водород. Препарат получают из природного материала, т. е. он не опасен с точки зрения здоровья, и поэтому он может быть применен вместо формалина и других дезинфицирующих средств.
Так, в качестве дезинфицирующих средств были испытаны четвертичные аммонийные соединения, глутаровые альдегиды, йодоформ. Эти препараты обладают высоким бактерицидным действием, но они очень дорогие.
К очень эффективным дезинфицирующим тиокарбоминным препаратам относятся препараты ГУСАФН (881, 1207.1087) фирмы BUCKMAN LABORATORIES (США), расход которых составляет 20 г на тонну перерабатывемой свеклы.
В последнее время на рынке появились бактерицидные препараты на основе тиокарбаминов, в частности Antiformin DTM (Германия), Diaprosim AB-13 (Франция) и Busan (США).
Входящие в состав препаратов БУСАН (Busan) вещества разрешены к применению в свеклосахарном и тростниковосахарном производствах.
Препараты хорошо растворяются в воде; водные растворы имеют щелочную реакцию, то есть применение их не вызывает коррозию оборудования.
Препарат БУСАН 881 служит для подавления развития микроорганизмов в диффузионном аппарате путем подачи его вместе с питательной водой и для обработки воды, используемой для мойки свеклы. Расход БУСАН 881 составляет 20...30 г на тонну свеклы. Препарат поставляется совместное вспомогательным оборудованием. Его подача из контейнера вместимостью 1250 кг осуществляется при помощи дозирующего насоса в автоматическом режиме непрерывно микродозами, что позволяет поддерживать необходимую его концентрацию, что важно для эффективности действия.
Интенсивный поиск новых дезинфицирующих средств, проводимый за рубежом, обусловлен не только тем, что формалин имеет указанные выше недостатки с точки зрения экологии, но и стремлением повысить бактериостатический эффект и за счет этого увеличить выход сахара и повысить эффективность производства.
Применение на сахарных заводах РФ формалина в качестве дезинфицирующего средства в настоящее время обусловлено более низкой его ценой и соответственно более низкими затратами на переработку 100т свеклы (~6,3 доллара США), по сравнению с другими препаратами.
Однако эти затраты касаются только стоимости применяемого препарата без учета потерь сахара и других технологических аспектов.
Нет сомнения, что в ближайшее время вопрос о замене формалина встанет весьма остро и для отечественной сахарной промышленности, поэтому начинать решать его необходимо уже сейчас.
В этой связи важным является подавление жизнедеятельности микроорганизмов в процессе экстрагирования сахара.
Подавление жизнедеятельности микроорганизмов в диффузионном аппарате возможно за счет действия температуры, химических реагентов или совместного их действия.
Наибольшего эффекта подавления жизнедеятельности микроорганизмов можно было бы достичь, поддерживая температуру 74 °С в течение всего процесса экстрагирования. Однако такую высокую температуру нельзя выдерживать в процессе экстракции с технологической точки зрения. При такой температуре в диффузионном соке резко увеличивается содержание пектиновых веществ, которые, как известно, отрицательно влияют на фильтрацию. Поэтому на сахарных заводах в диффузионные аппараты вводят дезинфицирующие средства.
В качестве дезинфицирующего средства для подавления жизнедеятельности микроорганизмов в диффузионных аппаратах в сахарной промышленности до последнего времени применялся главным образом формалин.
Для повышения эффективности действия формалина как дезинфицирующего средства рекомендовано добавлять его в жомопрессовую воду (примерно 50%) и в хвостовую часть диффузионного аппарата.
Количество добавляемого формалина и частота его добавления устанавливается исходя из микробиологической зараженности диффузионного сока. Расход формалина колеблется от 0,015 до 0,1% к массе свеклы.
Однако применение формалина в качестве дезинфицирующего средства в последнее время вызывает нарекания со стороны медиков и потребителей жома, используемого в качестве корма животных. Согласно Международной организации исследования безопасности продуктов, формалин относится к II группе веществ, обладающих способностью вызывать раковые заболевания.
Кроме того, формалин отрицательно влияет на окружающую среду и здоровье человека, так как он активный аллерген и может вызывать сильное токсическое действие на слизистые оболочки человека. Его концентрация в воздухе на рабочем месте не должна быть выше 2 мг/м3.
Наличие повышенного содержания формалина в жоме может привести к его порче из-за подавления молочнокислых ферментов, играющих важную роль при хранении жома.
В силу указанных причин отношение к формалину как дезинфицирующему средству в сахарной промышленности существенно меняется. В некоторых странах (например, США) он вообще запрещен в качестве дезинфицирующего средства в сахарной промышленности, в других - вводятся ограничения на его применение. Так, в Польше количество применяемого формалина не должно превышать 0,012% к массе свеклы, или 120 г/т свеклы.
От применения формалина на диффузии отказались и в Японии. Сахарные заводы фирмы Nippon Beet Sugar Mfq Со/ Ltd (NBS) с 1977 г. не применяют на диффузии формалин. Это было достигнуто за счет реализации мероприятий по улучшению отмывки свеклы от загрязнений, подготовки жомопрессовой воды на диффузию, оптимизации температурного режима при экстрагировании сахара.
Жомопрессовая вода нагревается до 90?С, выдерживается при этой температуре в течение трех минут, а затем быстро охлаждается до температуры, с которой она подается в диффузионный аппарат. При такой термической обработке жомопрессовой воды число мезофильных микроорганизмов уменьшается на 80%, а термофильных - на 90%.
Кроме того, для уменьшения жизнедеятельности микроорганизмов температура на диффузии была повышена на 3°С и составила 70°С. Испытаниями было установлено, что повышение температуры на диффузии позволило уменьшить потери сахара от микробиологического разложения на 1/3.
Снижение величины рН диффузионного сока как с применением формалина, так и без него было практически одинаковым и составило 0,3 ед.
Исследование потерь сахара на диффузии в результате микробиологического разложения сахарозы без применения формалина на сахарных заводах Японии в течение трех лет показали, что они составляют 0,09...0,11% к массе свеклы. Эта величина примерно в два раза меньше, по сравнению с величиной на наших сахарных заводах.
Учитывая токсичные свойства формалина, в последнее время в сахарной промышленности ведется поиск новых дезинфицирующих средств менее токсичных, чем формалин.
Так, в последнее время было испытано большое количество дезинфицирующих средств, которые в зависимости от их действия можно разделить на несколько групп:
• хлорсодержащие препараты;
• препараты, содержащие активный кислород;
• препараты на основе четвертичных аммонийных соединений;
• йодсодержащие препараты.
Знание эффективности отдельных групп препаратов и влияние их на здоровье людей важно при выборе препаратов для промышленного применения.
Дело в том, что в настоящее время на рынке появилось большое число различных дезинфицирующих препаратов, и при выборе их, в первую очередь, должно быть уделено внимание безопасности для здоровья людей (а также должно иметься разрешение санитарно-эпидемиологической службы).
Так, на основании проведенных испытаний, разработанных в последнее время хлорсодержащих препаратов, таких, например, как хлорамин, хлорированные изоциануреаты, хлорсодержащие фосфаты, даны рекомендации по применению их только для обработки свеклы, что связано с наличием в этих препаратах хлора.
На сахарных заводах Японии при мойке свеклы добавляют гипохлорит натрия в количестве 1 мг/кг свеклы. Гипохлорит натрия добавляется и к свежей питательной воде в количестве 4...5 мг/кг свеклы. Это способствует поддерживанию стерильности в диффузионном аппарате. Применение этого препарата позволило уменьшить число термофильных микроорганизмов с 2000 наполовину, дрожжей - на 92%, плесеней на 76%.
Из кислородсодержащих дезинфицирующих средств в последнее время большое внимание уделялось перекиси водорода и надуксусной кислоте, которые безопасны для здоровья людей.
Перекись водорода. Проведенные исследования по выяснению возможности использования перекиси водорода в качестве дезинфицирующего средства на диффузии вместо формалина показали, что только при дозировке 1000 г раствора 35%-ного формалина на 1т свеклы (что соответствует 500 г СН2О) достигается необходимая величина подавления жизнедеятельности микроорганизмов. Однако такой расход перекиси водорода экономически не оправдан. С другой стороны, добавление перекиси водорода в количестве менее 300 г/т свеклы оказывает положительное влияние на цветность сока и прессование жома.
В этой связи исходят из компромиссного решения, используя перекись водорода и формалин. Причем перекись добавляют непрерывно, а формалин в определенных интервалах. Этот способ применяется на ряде сахарных заводов Италии уже в течение ряда лет.
Надуксусная кислота. Эту кислоту получают на основе уксусной кислоты и перекиси водорода по реакции:
При получении по этой реакции надуксусная кислота находится в системе в равновесии с остальными компонентами. В соответствии с этим торговые препараты на этой основе содержат определенное количество надуксусной кислоты и перекиси водорода. Так, препарат под торговым названием Перстерил (Чехия) содержит 36...40% надуксусной кислоты и 7...10% перекиси водорода. Надуксусная кислота является нестабильной, поэтому для стабилизации ее применяют стабилизаторы, а для промышленного применения приготовленные разбавленные растворы должны быть использованы в течение 24 часов.
Промышленные испытания этого препарата в Чехии показали его эффективность при обработке сахарной свеклы. Для поддержания стерильности в диффузионном аппарате формалин нельзя заменить этим препаратом. Он может быть применен в комбинации с формалином, что несколько упрощает манипуляцию с дезинфицирующими средствами.
Применение ?-хмелевой кислоты. Препарат, содержащий эту кислоту, выпускается под торговым названием Beta Stab 10 в качестве дезинфицирующего средства на диффузии. Испытания этого биоцида в промышленных условиях показало, что при дозировке его в количестве 30 мг/кг в соке значительно снизилось содержание молочной кислоты и не содержалось нитратов как показателя микробиологической зараженности диффузионного аппарата.
Препарат эффективно действует на микроорганизмы, продуцирующие молочную, уксусную, масляную кислоты, нитраты, декстран и водород. Препарат получают из природного материала, т. е. он не опасен с точки зрения здоровья, и поэтому он может быть применен вместо формалина и других дезинфицирующих средств.
Так, в качестве дезинфицирующих средств были испытаны четвертичные аммонийные соединения, глутаровые альдегиды, йодоформ. Эти препараты обладают высоким бактерицидным действием, но они очень дорогие.
К очень эффективным дезинфицирующим тиокарбоминным препаратам относятся препараты ГУСАФН (881, 1207.1087) фирмы BUCKMAN LABORATORIES (США), расход которых составляет 20 г на тонну перерабатывемой свеклы.
В последнее время на рынке появились бактерицидные препараты на основе тиокарбаминов, в частности Antiformin DTM (Германия), Diaprosim AB-13 (Франция) и Busan (США).
Входящие в состав препаратов БУСАН (Busan) вещества разрешены к применению в свеклосахарном и тростниковосахарном производствах.
Препараты хорошо растворяются в воде; водные растворы имеют щелочную реакцию, то есть применение их не вызывает коррозию оборудования.
Препарат БУСАН 881 служит для подавления развития микроорганизмов в диффузионном аппарате путем подачи его вместе с питательной водой и для обработки воды, используемой для мойки свеклы. Расход БУСАН 881 составляет 20...30 г на тонну свеклы. Препарат поставляется совместное вспомогательным оборудованием. Его подача из контейнера вместимостью 1250 кг осуществляется при помощи дозирующего насоса в автоматическом режиме непрерывно микродозами, что позволяет поддерживать необходимую его концентрацию, что важно для эффективности действия.
Интенсивный поиск новых дезинфицирующих средств, проводимый за рубежом, обусловлен не только тем, что формалин имеет указанные выше недостатки с точки зрения экологии, но и стремлением повысить бактериостатический эффект и за счет этого увеличить выход сахара и повысить эффективность производства.
Применение на сахарных заводах РФ формалина в качестве дезинфицирующего средства в настоящее время обусловлено более низкой его ценой и соответственно более низкими затратами на переработку 100т свеклы (~6,3 доллара США), по сравнению с другими препаратами.
Однако эти затраты касаются только стоимости применяемого препарата без учета потерь сахара и других технологических аспектов.
Нет сомнения, что в ближайшее время вопрос о замене формалина встанет весьма остро и для отечественной сахарной промышленности, поэтому начинать решать его необходимо уже сейчас.