RO106834B1

RO106834B1 - METODã DE REDUCERE A CON¦INUTULUI DE ACID OXALIC ©I/SAU A SULFITULUI DIN BORHOTUL DE SFECLã DE ZAHãR

Info

Publication number: RO106834B1
Application number: RO142942A
Authority: RO
Inventors: Roland Folson; Richard Rfergle
Original assignee: American Crystal Sugar
Priority date: 1987-06-04
Filing date: 1988-06-03
Publication date: 1993-07-30
Also published as: AU1963788A; US4992288A; WO1988009622A1; EP0365590A1; EP0365590A4; JPH02503626A; FI895808A0; HUT51877A

Description

Invenția se refeâ la o metodă de reducere a conținutului de acid oxalic și/sau a sulfitului, din borhotul de sfeclă de zahăr, pentru a produce un supliment de hrană cu conținut ridicat de fibră, apt pentru consum uman.

Sulfiții sînt antioxidanți, avind capacitatea utilă de a preveni înnegrirea prematură a vegetalelor tratate cu aceștia. Sulfiții au fost utilizați, de multă vreme, în diferite etape din prelucrarea sfeclei de zahăr, fiind incluși în apa de difuzie, pentru a accelera viteza de difuzie, în sucul bogat în zahăr, pentru a regla culoarea sucului, după purificare și a reduce profilul pH, în timpul evaporării și în apa de difuzie, ca și în apa ce se recirculă de la presarea pulpei, pentru a inhiba creșterea organismelor și a reduce pH-ul, în scopul îmbunătățirii presării pulpei.

Îngrijorările recente, privind posibilitatea unor efecte negative produse prin ingerarea siilfiților, au condus la iin declin dramatic, privind folosirea acestora în alimentele destinate consumului uman. In trecut, utilizarea sulfiților, in prelucrarea sfeclei de zahăr, nu a ridicat probleme, întrucît o parte din sulfitul folosit în timpul prelucrării sfeclei de zahăr este absorbit în pulpa de sfeclă de zahăr, care se livra ca furaj pentru animale, în timp ce zahărul extras, care este destinat consumului uman este practic liber de sulfit.

Este cunoscută o metodă pentru a mări reactivitatea materialelor cu conținut mare de celuloză față de enzimele celulozice, prin tratarea materialului amintit cu o suspensie apoasă de peroxizi organici în prezența sulfatului de mangan, dar care prezintă dezavantajul că nu acționează asupra acidului oxalic și a sulfitului din materialele cu conținut mare de celuloză ca, de exemplu, pulpa de sfeclă de zahăr.

Mai este, de asemenea, cunoscut un procedeu pentru obținerea unei pulpe de sfeclă de zahăr cu conținut ridicat de substanță uscată, prin presare mecanică după extragerea zahărului, adăugind săruri ale unui cation polivalent sau un acid sau ambele după presare și uscare termică. Sărurile cationului polivalent sînt cloruri de calciu, aluminiu sau fier și sînt adăugate în cantitate de 0,5... 10% față de conținutul de substanță uscată al pulpei. Mai este, de asemenea, cunoscut un produs alimentar pe bază de sfeclă de zahăr, obținut din pulpă de sfeclă de zahăr, din care. s-a extras integral zahărul, pulpă uscată și măcinată fin, pentru a fi utilizată în producerea de articole de patiserie, de piureuri de fructe, marmelade sau dulciuri, pentru a mări cantitatea de substanțe de balast.

Progrese recente în prelucrarea pulpei de sfeclă de zahăr au condus la o pulpă de sfeclă de zahăr aptă de a fi folosită ca supliment de hrană umană, dietetică, cu conținut ridicat de fibră. Totuși, nivelul de sulfit'prezent, în general, îh pulpă creează o restricție în utilizarea largă a acesteia, ca aliment uman. ,

Corespunzător, apare necesitatea unei metode de producerea pulpei de sfeclă de'zahăr, liberă de sulfit^ care să permită totuși utilizarea sulfitului în timpul prelucrării sfeclei de zahăr.

- In funcție de biodisponibilitate, acidul oxalic poate fi o substanță, potențial, dăunătoare, care ar.contribui la formarea pietrelor la rinichi,. Acidul oxalic se găsește, inerent, în. multe din alimentele în general consumate de oameni, cum sînt spanacul, reventul, merele, ceaiul sau ciocolata. Acidul oxalic este, de asemenea, prezent în pulpa de sfeclă de zahăr.

Pentru a putea include pulpa de sfeclă de zahăr în consumul uman se '* punea problema îndepărtării acidului oxalic și/sau a sulfitului din pulpa de sfeclă de zahăr.

Metoda conform invenției înlătură dezavantajele metodelor cunoscute prin aceea că borhotul de sfeclă de zahăr este contactat cu un compus oxidant în exces stoichioruetric, raportul gravimetrie dintre borhot și compusul oxidant fiind de 1:1 pînă la 1:2,5, compusul oxidant folosit fiind apa oxigentată sub formă de soluție apoasă 0,1...10% cu o temperatură de 3O...6O°C.

In cele ce urmează, se dau mai multe exemple de realizare a invenției.

Așa cum este utilizat aici, termenul tăițci se referă la bucăți de sfeclă de zahăr, conținînd zahăr; aceștia sunt obținuți prin tăierea sfeclei de zahăr intr-o multitudine dc bucăți.

Așa cum ește utilizat aici termenul borhot, se referă la materialul fîbros care rămîne după extracția celei mai mari părți a zahărului din sfeclă de zahăr.

S-a descoperit că, prin tratarea tăițeilor sau a borhotului, cu un compus oxidant, se poate obține o reducere substanțială a conținutului de sulfit și acid oxalic.

Sfecla de zahăr este o formă a sfeclei comune Beta vuigaris care este cultivată industrial, în ‘ cantități mari, pentru conținutul ei de zahăr.

în funcție de anumite specii și condiții de creștere, sfecla de zahăr întreagă, matură constă, în general din circa 75...80% g apă, 14...20% g zahăr, pectină și cantități mici din alți componenți, ca amin o aci zi, minerale etc. Porțiunea din sfecla de zahăr, care rămîne după extracția industrială a zahărului, este cunoscută ca borhot și comercializată, în general, ca hrană pentru animale.

Borhotul conține aprozimativ 1000 ...3000 ppm, în general 1000...1500 ppm, acid oxalic care, deși nu se consideră a fi dăunător sănătății, ar putea produce îngrijorare în ceea ce privește efectele adverse, posibile, dacă pulpa. de zahăr este consumată în cantități însemnate.

Deși s-a găsit că, conținutul de acid oxalic este redus intrucît in timpul procesului clasic de extracție a zahărului, s-a descoperit că este posibil a se reduce conținutul de acid oxalic, din tăiței sau din borhot, pînă la 30% și chiar pînă la 50%, la mai puțin de circa 1000 ppm și, în general, la mai puțin de circa 600 ppm, prin contactarea tăițeilor sau a borhotului cu un compus oxidant, timp de cel puțin 2 min, preferabil 2...10min. Concentrația acidului oxalic poate fi măsurată prin metoda prezentată în AOAC 32.044 la pagina 611 din Asso ciation of Analytical Chemists, Ed. 14,1984.

Agenții de oxidare, care ar putea fi utilizați pentru reducerea conținutului de acid oxalic din sfecla de zahăr, includ peroxizi organici și anorganici, ozon și bioxid de clor. Ca urmare a costului scăzut și a ușurinței de procurare, compusul de oxidare, preferat a fi utilizat în această metodă, este apa oxigenată.

Apa oxigenată este, în general, disponibilă în soluții apoase de diferite concentrații. O discuție detaliată privind structura chimică a apei oxigenate, proprietățile chimice și fizice și metodele de fabricare poate fi găsită în Kirk Othmar, Enciclopedie detehnologie chimică, ΈΑ.2-Ά, voi; ll,p.391-417.

Soluțiile apoase, de apă oxigenată, disponibile comercial, sînt oferite într-o varietate de concentrații în' domeniul cuprins între 3 și 90% apă oxigenată.

în procesul descris este preferabil să se contacteze sfecla de zahăr cu soluția de apă ozigenată, decît cu apă oxigenată pură, în scopul de a mări contactul dintre sfecla de zahăr și apa oxigentaă, utili zînd astfel un raport apă oxigenată/sfeclă de zahăr mic. Este, de asemenea, preferabil a se folosi soluție de apă oxigenată,, intrucît soluțiile de apă oxigenată sînt mai puțin costisitoare și este mai ușor de lucrat decît cu apă oxigenată pura (peroxid de hidrogen).

Intrucît pare posibil să se reducă conținutul de acid oxalic, indiferent de concentrația soluțiilor de apă oxigenată, pentru a realiza o reducere efectivă a conținutului de acid oxalic, în condiții convenabile, cu o viteză suficient de rapidă, este preferabil a se contacta fe106834 liile de sfeclă de zahăr sau pulpa de sfeclă de zahăr, cu soluții de apă oxigenată de 0,1 la 10%g, preferabil 0,2...2% g, la un raport de circa 1 parte în greutate apă oxigenată pură la 50 pînă la 500 părți în greutate sfeclă de zahăr, preferabil o parte în greutate apă oxigenată pură, la 100 pînă la 500 părți în greutate sfeclă de zahăr.

Intrucît timpul de contact necesar pentru a realiza reducerea maximă a conținutului de acid oxalic variază cu condițiile de reacție, cum sînt concentrația apei oxigenate, dimensiunea tăițeilor sau a borhotului, temperatura, viteza de agitare etc, s-a găsit că un timp de contact de circa 2... 10 min, la o temperatură de contact de circa 20...95°C, preferabil 30...60°C, este, în general, suficient pentru a realiza o reducere maximă de acid oxalic.

Pentru a ajuta procesul de prelucrare a tăițeilor și a reduce la minimum decolorarea pulpei de sfeclă de zahăr rezultată, instalațiile de prelucrare a sfeclei de zahăr încorporează, în general, o sursă de sulfit în apa¹ folosită pentru a extrage zahărul din sfecla de zahăr. Sursele de sulfit utilizate în proces reprezintă, în general, bioxid de sulf gazos sau lichid obținut comercial sau prin combustia sulfului sau săruri sulfiți. Utilizarea sursei de sulfit, în timpul extracției zahărului din tăiței, conduce la obținerea borhotului cu conținut de sulfit.

S-a găsit ca avantaj ce derivă din utilizarea sulfitului, în timpul extracției zahărului din tăițeii de sfeclă de zahăr, că poate fi păstrat, reducînd totodată, în mod semnificativ, concentrația de sulfit în borhotul de sfeclă de zahăr (în general, mai puțin de 50 ppm și adesea mai puțin de lOppm), prin contactarea borhotului de sfeclă de zahăr, conținînd sulfit cu exces stoichiometric de compus oxidant, în funcție de cantitatea de sulfit adăugată în apa de extracție.

Tipul, cantitatea și concentrația compusului oxidant, timpul de contact, condițiile de contact etc, discutate cu ocazia reducerii conținutului de acid oxalic din sfecla de zahăr, se aplică în bună măsură și la reducerea sulfiților în sfecla- de zahăr. Concentrația de sulfiți în feliile de sfeclă de zahăr sau în pulpa de sfeclă de zahăr se măsoară prin metoda descrisă în AOAC 20.123 de la pagina 391 din Association of Analytical Chemists, Ed. 14,1984.

Exemplul 1. Standard. 278,1 kg (600 Ibs) de borhot de sfeclă de zahăr, extras, conținînd 30 ppm sulfit și 1400 ppm acid oxalic au fost introduse întrun scrubăr, prin frecare, au fost contactate cu apă de 10°C (50°F), timp de 10 min, la un debit de 113,25 1 (250 Ibs) de apă/h. Borhotul a fost apoi așezat pe o sită și spălat cu apă de 10°C (50°F), timp de 1 min la un debit de 226,51 (500 Ibs) de apă/h. In final, borhotul a fost presat și uscat pînă la un conținut de apă de circa 6%. Borhotul uscat conține 24 ppm sulfit măsurat prin metoda prezentată în AOAC 20.123 și 1220 ppm acid oxalic măsurat prin metoda prezentată în AOAC 32.044.

Exemplul 2. 0,6% apă oxigenată;

271,8 kg (600 Ibs) de borhot de sfeclă de zahăr conținînd 30 ppm sulfit și 1400 ppm acid oxalic au fost introduse întrun scrubăr cu frecare produs de Denver Equipment Division of Joy Manufacturing și contactată cu soluție de apă oxigenată 0,6% de 10°C (50°F), timp de

5...10 min, la un debit de 113,25 1 (250 Ibs) de soluție de apă oxigenată/h. Borhotul a fost apoi așezat pe o sită și contactat cu apă de 10°C (50°C), timp de 1 min, la un debit de apă de 226,5 1(500 lbs)/h. In final, borhotul a fost presat și uscat, pînă la un conținut de apă, de circa 6%. Borhotul uscat conținea 9 ppm sulfit și 800 ppm acid oxalic, măsurat prin metodele amintite.

Exemplul 3. 0,2% apă oxigenata; 278,1 kg (600 Ibs) de borhot de sfeclă de zahăr, conținînd 24 ppm sulfit și 1400 ppm acid oxalic, au fost introduse într-un scrubăr cu frecare și contactate cu soluție de apă oxigenată de 0,2%, la 10°C (50°F), timp de 5...10 min, la un debit de 113,25 1 (250 Ibs) de soluție de apă oxigenată/h. Borhotul a fost apoi așezat pe o sită și spălat cu apă de 10°C (50°F), timp de 1 min, la un debit de apă de 226,5 1 (500 lbs)/h. în final, borhotul a fost presat și uscat, pînă la un conținut de apă, de circa 6%. Borhotul uscat conținea 6 ppm sulfit și 830 ppm acid oxalic, măsurat prin metodele anterior prezentate.

Specificația și exemplele de mai sus sînt prezentate pentru a ajuta la înțelegerea completa, nelimitată, a invenției, intrucit pot fi făcute multe variante și realizări ale invenției, fără a se îndepărta de la spiritul și scopul invenției.

Revendicări

Claims

1. Metodă de reducere a acidului 5 oxalic și/sau a sulfituiui din borhotul de sfeclă de zahăr, pentru a produce un supliment dc hrană cu conținut ridicat de fibră, apt pentru consum uman, prin contactarea borhotului cu un compus 10 oxidant, caracterizată prin aceea că borhotul este contactat cu un compus oxidant, în exces stoichiometric, raportul gravimetric dintre borhot și compusul oxidant fiind de 1:1 pînă la 1:2,5.

15 2. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că compusul oxidant este apa oxigenată sub formă de soluție apoasă 0,1...10%, cu o temperatură de 30...60°C.