EA002226B1 - Способ производства сахарного сиропа из сахаросодержащего сырья - Google Patents

Abstract

Изобретение позволяет реализовать производство сахарного сиропа рафинадного достоинства в режиме сбора сельскохозяйственной сахаросодержащей культуры. Изобретение заключается в организации нового технологического процесса, включающего в себя термокислотную обработку сахаросодержащего сока, его электрохимическую и ультрафильтрационную обработку, электродиализ сока, обработку его на ионообменных колоннах и сорбенте, концентрирование сока путем обратного осмоса и довыпаривание до концентрации, обеспечивающей длительное хранение. Технологический регламент очистки сока обеспечивает надежный ресурс ультрафильтрационных, обратноосмотических и ионообменных мембран на период переработки урожая. Получаемый с использованием изобретения сахаросодержащий продукт может быть использован в кондитерской, пиво-безалкогольной, консервной и хлебопекарной промышленности, а также для кристаллизации в сахар-рафинад.

Description

Изобретение относится к сахарной промышленности. Получаемый с использованием изобретения сахаросодержащий продукт может быть использован в кондитерской, пивобезалкогольной, консервной и хлебопекарной промышленности, а также для кристаллизации в сахар-рафинад.

Изобретение позволяет реализовать производство сахарного сиропа рафинадного достоинства в режиме сбора сельскохозяйственной сахаросодержащей культуры, без организации вспомогательных производств.

Предшествующий уровень

Известен способ получения сахарного сиропа, как промежуточного продукта, в традиционном сахарном производстве [А.Р. Сапронов, Л.Д. Бобровник Сахар, М., Легкая и пищевая промышленность, 1981 г.]. Способ включает в себя получение диффузионного сока, очистку его дефекосатурацией и выпаривание.

Недостатками способа являются высокие энергозатраты на выпаривание и недостаточно высокая доброкачественность сиропа, которая обусловливает дорогостоящую процедуру очистки патоки при использовании сахарного сиропа для получения белого кристаллического сахара. Кроме того, традиционное производство предполагает наличие в одном комплексе с сахарным производством вспомогательных производств: водного, известково-газового, теплоэнергетического, складов свеклы.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу аналогом является способ получения сиропа из сахаросодержащего сырья, включающий очистку сока от примесей механической фильтрацией, ультрафильтрацию сока, ионообменную очистку пропусканием его через анионит и катионит, концентрирование раствора при помощи обратного осмоса и выпаривание до сиропа. [КН, патент 2016637, С 13Е 1/00, 1994 г.].

Основными недостатками этого способа являются: низкая производительность ультрафильтрации, обусловленная высоким содержанием высокомолекулярных компонентов диффузионного сока и солей жесткости и, соответственно, необходимость частой регенерации мембран и крайне медленная регенерация смеси ионитов используемым для этого раствором, недостаточно глубокое обессоливание из-за перевода катионита в Να' форму при регенерации.

Раскрытие изобретения

Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке способа производства сахарного сиропа рафинадного достоинства из сахаросодержащих сельскохозяйственных культур, а технический результат заключается в обеспечении одинаковой длительности работы используемых устройств, улучшении качества готового продукта и создании экологически чистого процесса.

Это достигается тем, что в предложенном способе производства сахарного сиропа из сахаросодержащего сырья, включающем измельчение последнего, получение сока, его ультрафильтрацию, ионообменную очистку, концентрированно сока путем обратного осмоса и выпаривание до сиропа, перед ультрафильтрацией проводят очистку сока путем подкисления сока или измельченного сырья для понижения рН, нагревания сока до достижения коагуляции белков с последующим их отделением фильтрацией или центрифугированием и электролиза сока с использованием активных электродов, дающих при растворении поливалентные ионы и обеспечивающих коагуляцию коллоидов с последующим отделением осадка, при этом полученный ультрафильтрат перед ионообменной очисткой подвергают электродиализу для его деминерализации, а после нее сахаросодержащий раствор пропускают через фильтр с сорбентом. После электролиза сока в случае недостаточной коагуляции в него вводят кислоту или соль поливалентного металла для осаждения коллоидов с последующим отделением осадка.

Способ осуществляется следующим образом.

Сахаросодержащее сырье моют, если в этом имеется необходимость. Затем измельчают и для некоторых сельскохозяйственных культур проводят подкисление введением вещества, понижающего рН среды, до коагуляции содержащихся в сырье белков. Из измельченного сырья получают сок центрифугированием, прессовым, диффузионным способами или их комбинацией. Полученный сок нагревают до коагуляции содержащихся в нем белков и подкисляют, если не было подкисления измельченного сырья, введением вещества, понижающего рН среды, до появления взвешенного осадка в соке. Осадок отделяют фильтрованием или центрифугированием сока. Очищенный таким образом сок подвергают электролизу в электролизере с активными электродами, дающими при растворении поливалентные ионы, и процесс ведут до коагуляции содержащихся в соке коллоидов. В случае если коагуляция коллоидов протекает недостаточно эффективно, электролизат обрабатывают кислотой или раствором соли поливалентного металла до осаждения коллоидов. Затем осадок коллоидов отделяют фильтрованием или центрифугированием, после чего проводят ультрафильтрацию сока. После этого ультрафильтрат направляют в электродиализатор и осуществляют электродиализ сока для уменьшения содержания минеральных веществ в нем в несколько раз, о чем свидетельствует изменение электропроводности сока. Для более полной деминерализации затем сок пропускают через ионообменные фильтры, и для окончательного устранения запаха и привкуса - через фильтр с сорбентом. После этого проводят концентрирование сока путем обратного осмоса на мембранах и выпаривание полученного сиропа до содержания в нем сухих веществ, обеспечивающих длительное хранение без кристаллизации.

Полученный сахаросодержащий продукт удовлетворяет по цветности и доброкачественности, микробиологическим показателям и содержанию токсичных веществ и пестицидов ГОСТу 22-94 на сахар-рафинад. Такое качество сахаросодержащего продукта позволяет при производстве из него кристаллического сахара исключить очистку патоки.

Лучший вариант выполнения изобретения

Диффузионный свекловичный сок, имеющий Сх. = 13,2%, Дб. = 82%, СВ = 16,1%, из долгохранившейся свеклы нагревают до температуры 90°С, подкисляют соляной кислотой до рН=4,5, образовавшийся осадок белков фильтруют. Полученный осадок представляет собой белково-полисахаридный концентрат, не содержащий никаких вредных веществ, и может быть добавлен к свекольному жому для скармливания скоту. Фильтрованный сок, имеющий Дб. = 89%, электролизуют в электролизере с алюминиевыми электродами при межэлектродном напряжении 2,5 В, плотности тока 5 тА/см² до начала выпадения осадка гидроксида алюминия. В электролизат вводят при перемешивании 30% раствор сульфата алюминия до видимого разделения фаз и фильтруют для отделения осадка. Фильтрованный электролизат имеет Дб. =

91,6%, не содержит красящих веществ, содержит лишь небольшое количество высокомолекулярных соединений и имеет рН=6,95.

Электролизат подвергают ультрафильтрации для удаления остаточных высокомолекулярных соединений на мембранах из ароматического полиамида при давлении 0,3 МПа.

Ультрафильтрат обрабатывают в электродиализаторе с ионитовыми мембранами МК-40 и МА-40 и измеряют его электропроводность. При достижении 1 0-кратного снижения процесс прекращают. Затем проводят деминерализацию последовательно на катионите 1МАС НР 1110, анионите 1МАС НР 661 и катионите 1МАС НР 336 и очистку на активированном угле.

Полученный раствор имеет содержание СВ = 13%, Дб. = 99,9% и нулевую цветность. Затем полученный раствор концентрируют путем обратного осмоса на мембранах из ароматического полиамида до содержания сахарозы 35 мас.% и выпаривают концентрат до содержания сахарозы 60%.

Раствор после выпаривания имеет цветность, равную 0, доброкачественность 99,9%, т.е. удовлетворяет по этим показателям требованиям ГОСТ 22-94 на сахар-рафинад.

Промышленная применимость

На основании предложенного способа производства сахарного сиропа могут быть построены сахарные заводы нового типа, делающие процесс производства сахарного сиропа из любого сахаросодержащего сырья рентабельньм и удовлетворяющим современным экологическим требованиям. Производственный процесс на таких заводах будет обеспечивать равномерное распределение нагрузки по очистке между всеми ступенями технологического процесса, а также одинаковый ресурс работы устройств, позволит улучшить условия работы ультрафильтрационного и обратноосмотического модулей и выпарной установки.

При производстве сахара из сахарного сиропа, полученного по предложенному способу, не будет необходимости проводить очистку патоки, т. к. сироп будет иметь рафинадную чистоту.

Claims (2)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ производства сахарного сиропа из сахаросодержащего сырья, включающий измельчение последнего, получение сока, его ультрафильтрацию, ионообменную очистку, концентрирование сока путем обратного осмоса и выпаривание до сиропа, отличающийся тем, что перед ультрафильтрацией проводят очистку сока путем подкисления сока или измельченного сырья для понижения рН, нагревания сока до достижения коагуляции белков с последующим их отделением фильтрацией или центрифугированием и электролиза сока с использованием активных электродов, дающих при растворении поливалентные ионы и обеспечивающих коагуляцию коллоидов с последующим отделением осадка, при этом полученный ультрафильтрат перед ионообменной очисткой подвергают электродиализу для его деминерализации, а после нее сахаросодержащий раствор пропускают через фильтр с сорбентом.
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после электролиза сока в него вводят кислоту или соль поливалентного металла для осаждения коллоидов с последующим отделением осадка.