RU2765487C1 - Method for obtaining betaine and sucrose out of molasses - Google Patents

Method for obtaining betaine and sucrose out of molasses Download PDF

Info

Publication number
RU2765487C1
RU2765487C1 RU2020132616A RU2020132616A RU2765487C1 RU 2765487 C1 RU2765487 C1 RU 2765487C1 RU 2020132616 A RU2020132616 A RU 2020132616A RU 2020132616 A RU2020132616 A RU 2020132616A RU 2765487 C1 RU2765487 C1 RU 2765487C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
molasses
betaine
microns
sucrose
pore size
Prior art date
Application number
RU2020132616A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Владимирович Литвяк
Владимир Григорьевич Лобанов
Юрий Федорович Росляков
Марина Анатольевна Янова
Жылдыз Камиловна Ирматова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ")
Priority to RU2020132616A priority Critical patent/RU2765487C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2765487C1 publication Critical patent/RU2765487C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C13SUGAR INDUSTRY
    • C13BPRODUCTION OF SUCROSE; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • C13B35/00Extraction of sucrose from molasses
    • C13B35/08Extraction of sucrose from molasses by physical means, e.g. osmosis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C13SUGAR INDUSTRY
    • C13KSACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
    • C13K13/00Sugars not otherwise provided for in this class

Abstract

FIELD: food industry.
SUBSTANCE: invention relates to the sugar industry of the food industry. The molasses processing method involves diluting molasses with water to 10% of solids and dividing it into fractions using baromembrane technologies as a result of sequentially performed microfiltration using microfiltration membranes with a pore size of 100-0.1 microns to separate high-molecular protein substances, reverse osmosis using membranes with pore sizes of 0.001-0.0001 microns to separate minerals: from potassium at pore sizes of 0.000472 microns, from calcium at pore sizes of 0.000394 microns, from sodium (Na) at pore sizes 0.000378 microns, ultrafiltration using ultrafiltration membranes for separation: sucrose with a pore size of 0.0012 microns, betaine with a pore size of 0.0017 microns. Acidification to pH < 6 or alkalinization to pH > 7 of the molasses fraction with betaine is carried out. Next, electrolysis is carried out as a result of passing an electric current through a molasses fraction with betaine at a current density of 10-15 mA/cm3 and a temperature of 20-40°C. For the maximum possible purification from minerals, the molasses fraction with sucrose is also subjected to electrolysis as a result of passing an electric current at a current density of no more than 10 mA/cm3 and a temperature of no more than 40°C.
EFFECT: invention allows for deeper processing of sugar beet using electrolysis and baromembrane processes: microfiltration, ultrafiltration and reverse osmosis with the possibility of significantly increasing the yield of sucrose and obtaining a biologically active substance - betaine.
1 cl, 2 dwg, 1 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к сахарной отрасли пищевой промышленности, а именно к переработке основного побочного продукта свеклосахарного производства мелассы с возможностью выделения из нее бетаина и сахарозы.The invention relates to the sugar branch of the food industry, namely, to the processing of the main by-product of sugar beet production, molasses, with the possibility of separating betaine and sucrose from it.

Изобретение позволяет осуществлять более глубокую переработку сахарной свеклы при использовании электролиза и баромембранных процессов (микрофильтрации, ультрафильтрации и обратного осмоса) с возможность существенного увеличения выхода сахарозы и получения биологически активного вещества - бетаина, который можно использовать в пищевой промышленности в качестве добавки, а также в медицине и косметологии.The invention allows for a deeper processing of sugar beets using electrolysis and baromembrane processes (microfiltration, ultrafiltration and reverse osmosis) with the possibility of significantly increasing the yield of sucrose and obtaining a biologically active substance - betaine, which can be used in the food industry as an additive, as well as in medicine and cosmetology.

Известен способ получения сахара из свеклы, включающий следующие последовательно осуществляемые технологические процессы [Сапронов, А.Р. Технология сахарного производства / А.Р. Сапронов. - М.: Колос, 1999. - 494 с.]:A known method for producing sugar from beets, including the following sequential technological processes [Sapronov, A.R. Technology of sugar production / A.R. Sapronov. - M.: Kolos, 1999. - 494 p.]:

- сбор и транспортировка свеклы на производство;- collection and transportation of beets to production;

- очищение сырья от грязи и металлических предметов;- purification of raw materials from dirt and metal objects;

- изготовление стружки из свеклы;- production of shavings from beets;

- получение и очистка диффузионного сока;- obtaining and purification of diffusion juice;

- выпаривание сока до состояния сиропа;- evaporation of the juice to the state of syrup;

- переработка сиропа в кристаллическую массу - утфель I;- processing of syrup into a crystalline mass - massecuite I;

- получение кристаллического сахара и патоки из утфеля I;- obtaining crystalline sugar and molasses from massecuite I;

- выпаривание патоки в утфель II, его разделение на мелассу и желтый сахар;- evaporation of molasses into massecuite II, its separation into molasses and yellow sugar;

- очистка желтого сахара;- purification of yellow sugar;

- фасовка и упаковка сахарного песка.- Packing and packaging of granulated sugar.

Недостатком известного способа получения свекловичного сахара является низкий выход сахара и неудовлетворительные потребительские характеристики готового продукта - сахара. Выход сахара невысокий из-за большого количества содержащихся в сахарной свекле минеральных веществ (ионов калия, ионов натрия, ионов кальция и др.), а также альфа-аминного азота (α-аминный азот - протеиновый, аммиачный и амидный азот). Минеральные вещества и альфа-аминный азот (протеиновый, аммиачный и амидный азот) способствуют образованию большого количества мелассы - побочного продукта сахарного производства, в котором содержится более 50% сахарозы по сухим веществам.The disadvantage of the known method of obtaining beet sugar is the low yield of sugar and unsatisfactory consumer characteristics of the finished product - sugar. The yield of sugar is low due to the large amount of minerals contained in sugar beets (potassium ions, sodium ions, calcium ions, etc.), as well as alpha-amine nitrogen (α-amine nitrogen - protein, ammonia and amide nitrogen). Minerals and alpha-amine nitrogen (protein, ammonia and amide nitrogen) contribute to the formation of a large amount of molasses - a by-product of sugar production, which contains more than 50% sucrose in dry matter.

Следует отметить, что радиусы натрия, калия и кальция равны 0,189, 0,236 и 0,197 нм (или 0,000189 0,000236, 0,000197 мкм), а их диаметры - 0,378, 0,472 и 0,394 нм (или 0,000378, 0,000472 и 0,000394 мкм), соответственно.It should be noted that the radii of sodium, potassium and calcium are 0.189, 0.236 and 0.197 nm (or 0.000189 0.000236, 0.000197 μm), and their diameters are 0.378, 0.472 and 0.394 nm (or 0.000378, 0, 000472 and 0.000394 µm), respectively.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения бетаина и сахарозы из мелассы [Хейкки Хейккиля. Способ получения бетаина и сахарозы из мелассы // Патент №2054045 C1, RU, МПК7 С07С 227/00, С07С 227/28, С07С 227/40, С07С 229/12, C13D 3/14, C13J 1/06, C13K 13/00 / Хейкки Хейккиля, Геран Хюекю, Ярмо Кюисма; заявка №4614225/13; заявитель Култор Лтд. (FI). - заявл. 08.06.1989; опубл. 10.02.1996 // Государственный реестр изобретений Российской Федерации. - 1996.] - прототип, предусматривающий разбавление мелассы водой, хроматографическое разделение разбавленной мелассы путем ее подачи в колонку с катионообменной смолой, подачу воды, элюирование водой фракций бетаина, сахарозы и остаточного раствора мелассы и выделение из продуктовых фракций бетаина и сахарозы, отличающийся тем, что процесс хроматографии осуществляют на по меньшей мере трех соединенных в последовательный ряд колонках, работающих по принципу псевдоподвижного рабочего слоя, путем циркуляции через них разбавленного раствора мелассы, при этом его подачу в одну колонку, подачу элюирующей воды в следующую по ходу движения потока колонку и отбор фракций бетаина, сахарозы и остаточного раствора мелассы из других колонок в установившемся режиме осуществляют одновременно, причем эти приемы повторяют один или более раз в течение одного цикла. При этом скорость протока раствора в колонках составляет 0,5-10,0 м3/ч/м2, а температура исходного раствора мелассы и элюирующей воды составляет 40-85°C.Closest to the proposed invention is a method for producing betaine and sucrose from molasses [Heikki Heikkila. Method for obtaining betaine and sucrose from molasses // Patent No. 2054045 C1, RU, IPC 7 С07С 227/00, С07С 227/28, С07С 227/40, С07С 229/12, C13D 3/14, C13J 1/06, C13K 13 /00 / Heikki Heikkila, Geran Huekyu, Yarmo Kyuisma; application No. 4614225/13; applicant Kultor Ltd. (FI). - dec. 06/08/1989; publ. 02/10/1996 // State Register of Inventions of the Russian Federation. - 1996.] - a prototype providing for dilution of molasses with water, chromatographic separation of diluted molasses by feeding it into a column with a cation exchange resin, supplying water, eluting betaine, sucrose and residual molasses fractions with water and separating betaine and sucrose from product fractions, characterized in that that the chromatography process is carried out on at least three columns connected in series, operating on the principle of a pseudo-moving working layer, by circulating a dilute molasses solution through them, while supplying it to one column, supplying eluting water to the next column in the direction of flow and collecting fractions of betaine, sucrose and residual molasses solution from other columns in the steady state are carried out simultaneously, and these techniques are repeated one or more times during one cycle. The flow rate of the solution in the columns is 0.5-10.0 m 3 /h/m 2 and the temperature of the initial solution of molasses and eluting water is 40-85°C.

Недостатком известного способа получения бетаина и сахарозы из мелассы является, прежде всего, трудоемкость данного способа, а также высокая его стоимость. Трудоемкость заключается в сложной технологической многоэтапности рассматриваемого метода. Используется дорогостоящий и требующий большого внимания хроматографический метод разделения компонентов мелассы в псевдоожиженом слое с применением дорогостоящих хроматографических колонок и ионнообменных смол, которые не всегда имеются в наличии. Полнота разделения компонентов мелассы при помощи данного способа неполная, а во многом частичная (условная). В готовых продуктах имеется большое количество примесей. При использовании только катионнообменной смолы осуществить полностью отделения минеральных веществ от готовых продуктов не возможно. Трудно также осуществить разделение фракции бетаина от других сопутствующих азотсодержащих веществ являющихся цвиттерионами.The disadvantage of the known method for obtaining betaine and sucrose from molasses is, first of all, the complexity of this method, as well as its high cost. The complexity lies in the complex technological multi-stage nature of the method under consideration. An expensive and demanding chromatographic method is used to separate the components of molasses in a fluidized bed using expensive chromatographic columns and ion exchange resins, which are not always available. The completeness of the separation of the molasses components using this method is incomplete, and in many respects partial (conditional). Finished products contain a large number of impurities. When using only cation exchange resin, it is not possible to completely separate mineral substances from finished products. It is also difficult to separate the betaine fraction from other associated nitrogen-containing substances, which are zwitterions.

Таким образом, технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является разработка инновационного способа получения бетаина и сахарозы из мелассы, позволяющего с использованием современных технологических приемов (электролиза и баромембранных процессов: микрофильтрации, ультрафильтрации и обратного осмоса) осуществлять максимально возможную глубокую переработку сахарной свеклы с возможность выделения из побочного продукта свеклосахарного производства мелассы биологически активного компонента бетаина, а также сахарозы.Thus, the technical problem to be solved by this invention is the development of an innovative method for obtaining betaine and sucrose from molasses, which allows using modern technological methods (electrolysis and baromembrane processes: microfiltration, ultrafiltration and reverse osmosis) to carry out the maximum possible deep processing of sugar beet with the possibility of isolating the biologically active component of betaine, as well as sucrose, from the by-product of beet sugar production of molasses.

Решение технической задачи достигается тем, что способ получения бетаина и сахарозы из мелассы, предусматривающий разбавления мелассы водой и разделение ее на фракции, отличается тем, что мелассу разбавляю водой до 10% сухих веществ, проводят разделение компонентов мелассы при помощи баромембранных технологий в результате последовательно осуществляемых: микрофильтрации с использованием микрофильтрационных мембран с размером пор 100-0,1 мкм для отделения высокомолекулярных веществ (протеинов и белков), обратного осмоса с использованием мембран с размерами пор 0,001-0,0001 мкм для отделения минеральных веществ: от калия при размерах пор 0,000472 мкм и более, от кальция при размерах пор 0,000394 мкм и более, от натрия (Na) при размерах пор 0,000378 мкм и более, ультрафильтрации с использованием ультрафильтрационных мембран с размерами пор 0,01-0,1 мкм для отделения: сахарозы при размере пор 0,0012 мкм и более, бетаина при размере пор 0,0017 мкм и более, осуществляют подкисление до рН>6 (оптимально до рН≥2,3) или подщелачивание до рН<6 (оптимально до рН≤9,6) фракции мелассы с бетаином, далее проводят электролиз в результате пропускания электрического тока через фракцию мелассы с бетаином при плотности тока 10-15 мА/см3 и температуре 20-40°C; для максимально возможной очитки от минеральных веществ фракцию мелассы с сахарозой также подвергают электролизу в результате пропускания электрического тока при плотности тока не более 10 мА/см3 и температуре не более 40°CThe solution of the technical problem is achieved by the fact that the method of obtaining betaine and sucrose from molasses, which involves diluting molasses with water and separating it into fractions, differs in that I dilute molasses with water to 10% dry matter, separate the components of molasses using baromembrane technologies as a result of sequentially carried out : microfiltration using microfiltration membranes with a pore size of 100-0.1 µm to separate macromolecular substances (proteins and proteins), reverse osmosis using membranes with a pore size of 0.001-0.0001 µm to separate minerals: from potassium with a pore size of 0 .000472 µm or more, from calcium with a pore size of 0.000394 µm or more, from sodium (Na) with a pore size of 0.000378 µm or more, ultrafiltration using ultrafiltration membranes with a pore size of 0.01-0.1 µm for separation: sucrose with a pore size of 0.0012 microns or more, betaine with a pore size of 0.0017 microns or more, acidification is carried out to pH> 6 (about optimally to pH≥2.3) or alkalization to pH<6 (optimally to pH≤9.6) of the molasses fraction with betaine, then electrolysis is carried out as a result of passing electric current through the molasses fraction with betaine at a current density of 10-15 mA/cm 3 and temperature 20-40°C; for the maximum possible stonecrop from mineral substances, the molasses fraction with sucrose is also subjected to electrolysis as a result of passing electric current at a current density of not more than 10 mA / cm 3 and a temperature of not more than 40 ° C

Основным побочным продуктом сахарного производства является меласса (черная патока, фр.

Figure 00000001
) или кормовая патока - сиропообразная жидкость темно-бурого цвета со специфическим запахом. Меласса содержит до 60% неизвлеченных углеводов. Меласса на 20-25% состоит из воды, около 9% органических азотистых соединений (преимущественно амидов), 58-60%) остаточных углеводов главным образом это сахароза и рафиноза. Кроме этого в состав свекольной мелассы входит до 7-10% золы (минеральных веществ).The main by-product of sugar production is molasses (black molasses, fr.
Figure 00000001
) or fodder molasses - a syrupy liquid of a dark brown color with a specific odor. Molasses contains up to 60% non-extracted carbohydrates. Molasses consists of 20-25% water, about 9% organic nitrogenous compounds (mainly amides), 58-60% residual carbohydrates, mainly sucrose and raffinose. In addition, beet molasses contains up to 7-10% ash (mineral substances).

Молекулярная масса основного компонента мелассы сахарозы равна 342,2965 г/моль. Следовательно, моль сахарозы составляет 342,2965 г, а 1 см3 содержит 1/342,2965 моля. При этом 1 см3 имеет 6,022· 1023/342,2965=1,8-1021 молекул сахарозы. Таким образом, в жидкости на долю одной молекулы приходится объем, равный: 1/1,8⋅1021=1/1,8⋅10-21 см3. Полагая, что жидкости молекулы плотно расположены друг к другу, получаем, что линейные размеры молекулы сахарозы представляют собой величину порядка:

Figure 00000002
или 1,2⋅10-9 м или 1,2 нм или 0,0012 мкм. Согласно компьютерному моделированию, линейные размеры молекулы сахарозы вдоль осей Χ, Υ и Ζ равны 0,72 нм, 0,60 нм и 1,06 нм, соответственно.The molecular weight of the main component of molasses sucrose is 342.2965 g/mol. Therefore, a mole of sucrose is 342.2965 g, and 1 cm 3 contains 1/342.2965 moles. At the same time, 1 cm 3 has 6.022 1023 / 342.2965 = 1.8-1021 sucrose molecules. Thus, in a liquid, one molecule has a volume equal to: 1/1.8⋅10 21 =1/1.8⋅10 -21 cm 3 . Assuming that the liquid molecules are densely located to each other, we obtain that the linear dimensions of the sucrose molecule are of the order of magnitude:
Figure 00000002
or 1.2⋅10 -9 m or 1.2 nm or 0.0012 µm. According to computer simulations, the linear dimensions of the sucrose molecule along the x, y, and z axes are 0.72 nm, 0.60 nm, and 1.06 nm, respectively.

Figure 00000003
(от лат. beta - свекла) - триметильное производное глицина - триметилглицин, или триметиламиноуксусная кислота (внутренняя соль). Систематическое название бетаина: 2-триметиламмонийацетат, традиционные названия бетаина: триметилглицин, глицилбетаин, оксиневрин, лицин. Эмпирическая химическая формула бетаина: C5H11NO2, рациональная химическая формула бетаина: (CH3)3NCH2COO. На фиг. 1 представлена структура химическая формула бетаина.
Figure 00000003
(from lat. beta - beets) - trimethyl derivative of glycine - trimethylglycine, or trimethylaminoacetic acid (internal salt). Systematic name of betaine: 2-trimethylammonium acetate, traditional names of betaine: trimethylglycine, glycylbetaine, oxyneurin, lycine. Empirical chemical formula of betaine: C 5 H 11 NO 2 , rational chemical formula of betaine: (CH 3 ) 3 NCH 2 COO. In FIG. 1 shows the structure of the chemical formula of betaine.

Молекулярная масса бетаина равна 117,148 г/моль. Следовательно, 1 моль бетаина составляет 117,148 г, а 1 см3 содержит 1/117,148 моля. При этом 1 см3 имеет 6,022⋅1023/117,148=5,1⋅1021 молекул бетаина. Таким образом, в жидкости на долю одной молекулы приходится объем, равный: 1/5,1⋅1021=1/5,1⋅10-21 см3. Полагая, что в жидкости молекулы плотно расположены друг к другу, получаем, что линейные размеры молекулы бетаина представляют собой величину порядка:

Figure 00000004
или 1,7⋅10-9 м или 1,7 нм или 0,0017 мкм.The molecular weight of betaine is 117.148 g/mol. Therefore, 1 mol of betaine is 117.148 g, and 1 cm 3 contains 1/117.148 mol. At the same time, 1 cm 3 has 6.022⋅10 23 /117.148=5.1⋅10 21 betaine molecules. Thus, in a liquid, one molecule has a volume equal to: 1/5.1⋅10 21 =1/5.1⋅10 -21 cm 3 . Assuming that the molecules in the liquid are closely spaced to each other, we obtain that the linear dimensions of the betaine molecule are of the order of magnitude:
Figure 00000004
or 1.7⋅10 -9 m or 1.7 nm or 0.0017 µm.

Бетаин представляет собой важный продукт в реакциях переметилирования, выступая донором метальных групп. Бетаин является цвиттерионным соединением. К группе бетаинов относят и другие подобные соединения, однако название бетаин закрепилось за триметилглицином.Betaine is an important product in remethylation reactions, acting as a donor of methyl groups. Betaine is a zwitterionic compound. Other similar compounds are also included in the betaine group, but the name betaine was assigned to trimethylglycine.

Бетаин как биполярый ион - цвиттерион (внутренняя соль) под действием электрического тока способен мигрировать к катоду или к аноду (в зависимости от рН среды). Значение рН среды, при которой устанавливается равенство положительных и отрицательных зарядов, называется изоэлектрической точкой.Betaine as a bipolar ion - zwitterion (internal salt) under the action of an electric current is able to migrate to the cathode or to the anode (depending on the pH of the medium). The pH value of the medium at which the equality of positive and negative charges is established is called the isoelectric point.

В изоэлектрической точке бетаин электрически нейтрален и не способен передвигаться под воздействием электрического тока ни к катоду, ни к аноду.At the isoelectric point, betaine is electrically neutral and is not able to move under the influence of an electric current either to the cathode or to the anode.

На фиг. 2 показано на примере превращения аминокислот (изменение электрического заряда цвиттерионов) в водной среде в зависимости от рН среды (фиг. 2).In FIG. 2 shows an example of the conversion of amino acids (change in the electric charge of zwitterions) in an aqueous medium depending on the pH of the medium (Fig. 2).

Изоэлектрическая точка:Isoelectric point:

Figure 00000005
Figure 00000005

Биполярный ион, аминокислота не мигрирует ни к катоду, ни к аноду.A bipolar ion, the amino acid does not migrate to either the cathode or the anode.

Кислая среда (рН ниже, чем в изоэлектрической точке):Acidic environment (pH lower than isoelectric point):

Figure 00000006
Figure 00000006

Вследствие наличия недиссоциированной карбокисильной группы аминокислота ведет себя как катион - мигрирует к катоду.Due to the presence of an undissociated carboxylic group, the amino acid behaves like a cation - it migrates to the cathode.

Щелочная среда (рН выше, чем в изоэлектрической точке):Alkaline (pH higher than isoelectric point):

Figure 00000007
Figure 00000007

Вследствие наличия заряженной карбоксильной группы аминокислота ведет себя как анион и мигрирует к аноду.Due to the presence of a charged carboxyl group, the amino acid behaves like an anion and migrates to the anode.

Значения pKa1, характеризующие кислотные свойства карбоксильной группы аминокислот (-СООН), обычно лежат в интервале от 1 до 3; значения pKa2, характеризующие кислотность аммониевой группы (-NH3 +), от 9 до 10. Бетаин, являясь производным глицина - нейтральной α-аминокислоты, по своим кислотно-основным свойствам также имеет подобие с данной аминокислотой. Кислотно-основные свойства нейтральной α-аминокислоты глицина представлены в таблице 1.pK a1 values characterizing the acidic properties of the carboxyl group of amino acids (-COOH) usually range from 1 to 3; pK a2 values characterizing the acidity of the ammonium group (-NH 3 + ), from 9 to 10. Betaine, being a derivative of glycine, a neutral α-amino acid, also has a similarity with this amino acid in its acid-base properties. The acid-base properties of the neutral α-amino acid glycine are shown in Table 1.

Figure 00000008
Figure 00000008

Нейтральные α-аминокислоты имеют значения pI несколько ниже 7 (5,5-6,3) вследствие большей способности к ионизации карбоксильной группы.Neutral α-amino acids have pI values slightly lower than 7 (5.5-6.3) due to the greater ability to ionize the carboxyl group.

Бетаин является активатором в синтезах фосфолипидов клеточных мембран. Бетаин может функционировать как альтернативный донор метильных групп в превращении гомоцистеина в метионин. Благодаря этому, бетаин может замещать дефекты в реакциях метилирования, вызванные нарушением функционирования фолатного цикла и недостатком витамина В12. Бетаин может также заменять S-аденозилметионин как донор метальных групп для прямого метилирования фосфатидидил-этаноламина. Этот путь является альтернативным в образовании фосфатидилхолина. Считается, что через две эти реакции бетаин оказывает влияние на промежуточный метаболизм. Кроме того, установлено значение бетаина для реакций метилирования ДНК, что может оказаться более важным, чем прямые метаболические реакции бетаина. В присутствии бетаина, степень метилирования ДНК может увеличиваться, однако это выражено только в гипометилированных участках, что делает бетаин весьма перспективным веществом для ослабления аномальных мутаций ДНК.Betaine is an activator in the synthesis of phospholipids in cell membranes. Betaine can function as an alternative methyl group donor in the conversion of homocysteine to methionine. Due to this, betaine can replace defects in methylation reactions caused by a malfunction of the folate cycle and a lack of vitamin B 12 . Betaine can also replace S-adenosylmethionine as a methyl group donor for direct methylation of phosphatididylethanolamine. This pathway is alternative in the formation of phosphatidylcholine. It is believed that through these two reactions, betaine has an effect on intermediate metabolism. In addition, the importance of betaine for DNA methylation reactions has been established, which may be more important than the direct metabolic reactions of betaine. In the presence of betaine, the degree of DNA methylation can increase, but this is only expressed in hypomethylated regions, which makes betaine a very promising substance for attenuating abnormal DNA mutations.

Бетаин применяется в качестве лекарственного средства, пищевой добавки и как катализатор в проведении некоторых биохимических тестов (например, в полимеразной цепной реакции). Традиционно бетаин используется в качестве гепатопротекторного и метаболического средства. Входит в состав ряда препаратов для улучшения функций печени. Делаются попытки использовать бетаин в качестве средства для коррекции ожирения, однако серьезных научных данных по влиянию бетаина на развитие избыточного веса нет. Гидрохлоридная соль может служить источником соляной кислоты при ахлоргидрии. Изучаются попытки применения бетаина при болезни Альцгеймера. Существуют данные, что высокое потребление бетаина может предотвратить риск развития рака молочной железы. Этот эффект, как предполагается, реализуется посредством влияния на процессы метилирования ДНК. Однако вклад каждого фактора требует детального изучения в крупномасштабном исследовании, поскольку у женщин в постменопаузальном возрасте такая взаимосвязь не была обнаружена, что может указывать на зависимость эффектов бетаина от гормонального статуса. Гипотеза о гормонассоциированном действии бетаина подтверждается данными об отсутствии его влияния на риск прогрессирования рака у женщин с удаленными яичниками. В то же время опубликованные данные открывают обнадеживающие перспективы и относительно мужчин: дополнительное введение бетаина сопровождается снижением риска аденомы предстательной железы и колоректального рака. Таким образом, очевидна необходимость с помощью более точных исследований оценить возможности профилактического применения бетаина женщинами в детородном возрасте, а также его значение как онкопротекторного агента. Последние результаты исследований показывают, что бетаин может быть эффективным средством коррекции уровня гомоцистеина при сердечной патологии, а также эффективно корригирует уровень гомоцистеина у женщин с ожирением, подвергавшихся липосакции, при котором повышенный уровень гомоцистеина коррелирует со сниженным уровнем бетаина и не корригируется дополнительным введением фолиевой кислоты. Однако клиническое значение снижения под влиянием бетаина уровня гомоцистеина с целью предотвращения риска сердечно-сосудистых осложнений остается неопределенным.Betaine is used as a drug, food additive, and as a catalyst in some biochemical tests (eg, polymerase chain reaction). Traditionally, betaine has been used as a hepatoprotective and metabolic agent. Included in a number of drugs to improve liver function. Attempts are being made to use betaine as a means of correcting obesity, but there are no serious scientific data on the effect of betaine on the development of overweight. The hydrochloride salt can serve as a source of hydrochloric acid in achlorhydria. Efforts are being made to use betaine in Alzheimer's disease. There is evidence that a high intake of betaine may prevent the risk of breast cancer. This effect is supposed to be realized through the influence on DNA methylation processes. However, the contribution of each factor requires a detailed study in a large-scale study, since such a relationship was not found in postmenopausal women, which may indicate the dependence of the effects of betaine on hormonal status. The hypothesis of a hormone-associated effect of betaine is supported by the data on the absence of its effect on the risk of cancer progression in women with ovariectomy. At the same time, published data open up encouraging prospects for men: the additional administration of betaine is accompanied by a decrease in the risk of prostate adenoma and colorectal cancer. Thus, there is an obvious need to evaluate the prophylactic use of betaine by women of childbearing age, as well as its value as an oncoprotective agent, with the help of more accurate studies. Recent research suggests that betaine may be an effective agent for correcting homocysteine levels in heart disease, and also effectively corrects homocysteine levels in obese women undergoing liposuction, in which elevated homocysteine levels correlate with reduced betaine levels and are not corrected by folic acid supplementation. However, the clinical significance of lowering homocysteine levels under the influence of betaine in order to prevent the risk of cardiovascular complications remains uncertain.

Бетаин является хорошим увлажнителем и осмопротектором, защищая клетки от дегидратации. Используется в увлажняющих кремах и масках. Производные бетаина выступают в роли поверхностно-активных веществ (ПАВ). Из-за высокой способности улучшать (кондиционировать) внешний вид кожи и повышать текучесть композиций бетаин идеален для широкого диапазона косметических средств.Betaine is a good moisturizer and osmoprotectant, protecting cells from dehydration. Used in moisturizers and masks. Betaine derivatives act as surfactants. Due to its high ability to improve (condition) the appearance of the skin and increase the fluidity of the compositions, betaine is ideal for a wide range of cosmetic products.

Электролиз - физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворенных веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении электрического тока через раствор, либо расплав электролита.Electrolysis is a physicochemical process consisting in the release of constituents of dissolved substances or other substances on the electrodes, which are the result of secondary reactions on the electrodes, which occurs when an electric current passes through a solution or electrolyte melt.

Электрический ток - направленное (упорядоченное) движение частиц или квазичастиц - носителей электрического заряда. Такими носителями могут являться: в металлах - электроны, в электролита - ионы (катионы и анионы), в газах - ионы и электроны, в вакууме при определенных условиях - электроны, в полупроводниках - электроны или дырки (электронно-дырочная проводимость).Electric current - directed (ordered) movement of particles or quasi-particles - carriers of electric charge. Such carriers can be: in metals - electrons, in electrolytes - ions (cations and anions), in gases - ions and electrons, in vacuum under certain conditions - electrons, in semiconductors - electrons or holes (electron-hole conductivity).

Упорядоченное движение ионов в проводящих жидкостях происходит в электрическом поле, которое создается электродами - проводниками, соединенными с полюсами источника электрической энергии. Катодом при электролизе называется отрицательный электрод, анодом - положительный. Положительные ионы - катионы (ионы металлов, водородные ионы, ионы аммония и др.) - движутся к катоду, отрицательные ионы - анионы (ионы кислотных остатков и гидроксильной группы) - движутся к аноду.The ordered movement of ions in conductive liquids occurs in an electric field, which is created by electrodes - conductors connected to the poles of a source of electrical energy. The negative electrode is called the cathode during electrolysis, the positive electrode is called the anode. Positive ions - cations (metal ions, hydrogen ions, ammonium ions, etc.) - move towards the cathode, negative ions - anions (ions of acid residues and hydroxyl groups) - move towards the anode.

Реакции, происходящие при электролизе на электродах, называются вторичными. Первичными являются реакции диссоциации в электролите.The reactions that occur during electrolysis on the electrodes are called secondary. Primary are the reactions of dissociation in the electrolyte.

Законы электролиза Майкла Фарадея следующие:Michael Faraday's laws of electrolysis are as follows:

1. Первый закон: масса вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду, прошедшему через электролит.1. The first law: the mass of the substance released on the electrode is directly proportional to the electric charge that has passed through the electrolyte.

2. Второй закон: электрохимические эквиваленты различных веществ пропорциональны их молярным массам и обратно пропорциональны числам, выражающим их химическую валентность. Химическим эквивалентом иона называется отношение молярной массы иона к его валентности.2. The second law: the electrochemical equivalents of various substances are proportional to their molar masses and inversely proportional to the numbers expressing their chemical valency. The chemical equivalent of an ion is the ratio of the molar mass of an ion to its valence.

Для разделения компонентов разбавленных (водных) растворов, концентрирования или их очистки широко используются мембранные процессы, осуществляемые под действием перепада давления, или баромембранные процессы (баромембранные методы). Размер частиц или молекулы, а также химические свойства растворенного вещества определяют структуру мембраны, то есть размер пор, их распределение по размеру, которые необходимы для разделения данной смеси. Различные мембранные процессы можно классифицировать по размерам разделяемых частиц растворенного вещества и, следовательно, по структуре используемых мембран. К баромембранным процессам относятся:To separate the components of dilute (aqueous) solutions, concentrate or purify them, membrane processes carried out under the action of a pressure drop, or baromembrane processes (baromembrane methods) are widely used. The size of the particles or molecules, as well as the chemical properties of the solute, determine the structure of the membrane, that is, the size of the pores, their size distribution, which are necessary to separate a given mixture. Different membrane processes can be classified according to the size of the solute particles to be separated and hence the structure of the membranes used. Baromembrane processes include:

1. Микрофильтрация - процесс разделения жидких или газовых смесей от взвешенных частиц диаметром 100-0,1 мкм (микрон). Фильтрация производится на мелкозернистом материале, песок, кварц и т.д., для грубой фильтрации больших частиц. Процесс проводят в тупиковом режиме с регенерацией обратным током жидкости/газа.1. Microfiltration - the process of separating liquid or gas mixtures from suspended particles with a diameter of 100-0.1 microns (microns). Filtration is carried out on fine-grained material, sand, quartz, etc., for coarse filtration of large particles. The process is carried out in a dead-end mode with regeneration by the reverse flow of liquid/gas.

2.Ультрафильтрация - процесс мембранного разделения, а также фракционирования и концентрирования веществ, осуществляемые путем фильтрования жидкости под действием разности давлений до и после мембраны. Размер пор ультрафильтрационных мембран варьируется от 0,01 до 0,1 мкм.2.Ultrafiltration - the process of membrane separation, as well as fractionation and concentration of substances, carried out by filtering the liquid under the action of a pressure difference before and after the membrane. The pore size of ultrafiltration membranes varies from 0.01 to 0.1 µm.

3. Обратный осмос - процесс, в котором, при определенном давлении, растворитель (обычно вода) проходит через полупроницаемую мембрану из более концентрированного в менее концентрированный раствор, т.е. в обратном для осмоса направлении. При этом мембрана пропускает растворитель, но не пропускает некоторые растворенные в нем вещества. Установка обратного осмоса способна удалять из воды частицы с размерами 0,001-0,0001 мкм.3. Reverse osmosis is a process in which, at a certain pressure, a solvent (usually water) passes through a semi-permeable membrane from a more concentrated to a less concentrated solution, i.e. in the opposite direction for osmosis. In this case, the membrane passes the solvent, but does not pass some substances dissolved in it. The reverse osmosis unit is capable of removing particles with sizes of 0.001-0.0001 microns from water.

Основными требованиями к мембранам используемых в баромембранных процессах являются:The main requirements for membranes used in baromembrane processes are:

- узкое распределение пор по размерам;- narrow pore size distribution;

- анизотропное строение;- anisotropic structure;

- высокая проницаемость (удельная производительность);- high permeability (specific productivity);

- химическая стойкость к действию разделяемой среды, регенерирующим и стерилизующим реагентам;- chemical resistance to the action of the medium to be separated, regenerating and sterilizing reagents;

- стабильность характеристик во времени;- stability of characteristics in time;

- механическая прочность;- mechanical strength;

- отсутствие выноса материала мембраны в фильтрат;- no carryover of the membrane material into the filtrate;

- низкая стоимость.- low cost.

К аппаратам для осуществления баромембранных процессов в промышленных масштабах предъявляются требования, определяемые возможностью их изготовления и условиями эксплуатации. Различают следующие типы мембранных аппаратов:Apparatus for the implementation of baromembrane processes on an industrial scale are subject to requirements determined by the possibility of their manufacture and operating conditions. There are the following types of membrane devices:

- плоскокамерные;- flat-chamber;

- трубчатые;- tubular;

- рулонные;- roll;

- половолоконные;- hollow fiber;

Аппараты для осуществления баромебранных процессов должны иметь большую поверхность мембран в единице объема аппарата и быть простыми в сборке и монтаже ввиду необходимости периодической смены мембран. Создать аппарат, в полной мере удовлетворяющий всем требованиям, по-видимому, невозможно. Поэтому для каждого конкретного процесса разделения следует подбирать конструкцию, обеспечивающую наиболее выгодные условия проведения именно этого процесса.Apparatus for the implementation of pressure-membrane processes should have a large surface of membranes per unit volume of the apparatus and be easy to assemble and install due to the need for periodic replacement of membranes. It is apparently impossible to create an apparatus that fully satisfies all the requirements. Therefore, for each specific separation process, a design should be selected that provides the most favorable conditions for carrying out this particular process.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Основным сырьем при производстве сахара является сахарная свекла (Beta vulgaris). Приемку, отбор образцов и оценку качества сахарной свеклы проводят по следующим техническим нормативным правовым актам:The main raw material in the production of sugar is sugar beet (Beta vulgaris). Acceptance, sampling and quality assessment of sugar beet is carried out according to the following technical regulatory legal acts:

1. ГОСТ 17421-82 «Сахарная свекла для промышленной переработки. Требования при заготовках. Технические условия» или1. GOST 17421-82 “Sugar beet for industrial processing. Procurement requirements. Specifications" or

2. ГОСТ Ρ 52647-2006 «Свекла сахарная. Технические условия».2. GOST Ρ 52647-2006 “Sugar beet. Specifications".

Общая технологическая схема получения сахара из свеклы, включает следующие последовательно осуществляемые технологические процессы:The general technological scheme for obtaining sugar from beets includes the following successively implemented technological processes:

1. Сбор и транспортировка свеклы на производство.1. Collection and transportation of beets to production.

2. Очищение сырья от грязи и металлических предметов.2. Cleaning of raw materials from dirt and metal objects.

3. Изготовление стружки из свеклы.3. Making shavings from beets.

4. Получение и очистка диффузионного сока.4. Obtaining and purification of diffusion juice.

5. Выпаривание сока до состояния сиропа.5. Evaporation of juice to the state of syrup.

6. Переработка сиропа в кристаллическую массу - утфель I.6. Processing syrup into a crystalline mass - massecuite I.

7. Получение кристаллического сахара и патоки из утфеля I.7. Obtaining crystalline sugar and molasses from massecuite I.

8. Выпаривание патоки в утфель II, его разделение на мелассу и желтый сахар.8. Evaporation of molasses into massecuite II, its separation into molasses and yellow sugar.

9. Очистка желтого сахара.9. Purification of yellow sugar.

10. Фасовка и упаковка сахарного песка.10. Packing and packaging of granulated sugar.

Сахарную свеклу разгружают сухим или мокрым способом, взвешивают, делят на большие партии, транспортируют в свекломойку, где свеклу моют и отделяют ее от легких и тяжелых примесей, после осуществляют резку корнеплубнеплодов и получают свекловичную стружку.Sugar beet is unloaded in a dry or wet way, weighed, divided into large batches, transported to a beet-washer, where the beet is washed and separated from light and heavy impurities, then root crops are cut and beet chips are obtained.

Свекловичная стружка подается на диффузию - пропускание подогретой до 70°C воды через свекловичную стружку с образованием сырого сока и свекловичного жома, который выводится из производства.Beet chips are fed to diffusion - passing water heated to 70°C through sugar beet chips to form raw juice and beet pulp, which is removed from production.

После экстракции сахарозы из свекловичной стружки, полученный сырой сок подается на дефекацию и сатурацию.After extraction of sucrose from beet chips, the resulting raw juice is fed to defecation and saturation.

Дефекация - обработка диффузионного сока известью (известковым мелом) для коагуляции и осаждения несахаров (белков, пектиновых и др. веществ), а также для разложения амидов кислот, солей аммония, редуцирующих веществ, омыление жиров и создание избытка извести, необходимой для получения достаточного количества осадка СаСО3.Defecation - treatment of diffusion juice with lime (lime chalk) for coagulation and precipitation of non-sugars (proteins, pectin and other substances), as well as for the decomposition of acid amides, ammonium salts, reducing substances, saponification of fats and the creation of an excess of lime necessary to obtain a sufficient amount precipitation CaCO 3 .

Сатурация - обработка дефекованного сока сатурационным газом, содержащим CO2 для образования кристаллов СаСО3, на поверхности которых адсорбируются частицы несахаров (таблица 1).Saturation is the treatment of defecal juice with carbonation gas containing CO 2 to form CaCO 3 crystals, on the surface of which particles of non-sugars are adsorbed (table 1).

Далее очищенный сахарный сок поступает на фильтрование, а затем на выпаривание.Further, the purified sugar juice goes to filtration, and then to evaporation.

Фильтрование - процесс разделения суспензий, дымовых газов и пылей путем прохождения их через пористую перегородку, способную задерживать взвешенные частицы и пропускать фильтрат или очищенный газ.Filtration is the process of separating suspensions, flue gases and dusts by passing them through a porous partition capable of retaining suspended particles and passing the filtrate or purified gas.

Выпаривание - удаление воды из очищенного сахарного сока до 70% сухих веществ в выпарных аппаратах.Evaporation - removal of water from purified sugar juice up to 70% of solids in evaporators.

Сахарный сироп после выпаривания поступает на кристаллизацию.Sugar syrup after evaporation enters the crystallization.

Кристаллизация - образование кристаллов сахара в кристаллизаторах под давлением.Crystallization - the formation of sugar crystals in crystallizers under pressure.

После кристаллизации проводят центрифугирование.After crystallization, centrifugation is carried out.

Центрифугирование - отделение утфеля от кристаллов белого сахара; утфель подается обратно в производство.Centrifugation - separation of massecuite from white sugar crystals; the massecuite is fed back into production.

Полученный сахар фасуют, упаковывают, транспортируют.The resulting sugar is packaged, packaged, transported.

Все основные качественные характеристика сахарозы регламентируются техническими нормативными правовыми актами:All the main qualitative characteristics of sucrose are regulated by technical regulatory legal acts:

1. ГОСТ 21-94 «Сахар-песок. Технические условия».1. GOST 21-94 “Sugar. Specifications".

2. ГОСТ 22-94 «Сахар-рафинад. Технические условия».2. GOST 22-94 “Refined sugar. Specifications".

3. СТБ 2086-2010 «Сахар белый. Технические условия».3. STB 2086-2010 “White sugar. Specifications".

4. ГОСТ Ρ 53396-2009 «Сахар белый. Технические условия».4. GOST Ρ 53396-2009 “White sugar. Specifications".

Полученную в результате свеклосахарного производства в качестве побочного продукта мелассу (смесь: 60% углеводов (преимущественно сахароза), 20-25% воды, 9% органических азотистых соединений (преимущественно амидов), 7-10% минеральных веществ или золы (преимущественно атомы натрия и калия)) разбавляю водой до 10% сухих веществ.Molasses obtained as a result of sugar beet production as a by-product (mixture: 60% carbohydrates (mainly sucrose), 20-25% water, 9% organic nitrogen compounds (mainly amides), 7-10% minerals or ash (mainly sodium atoms and potassium)) I dilute with water to 10% dry matter.

Проводят разделение компонентов мелассы при помощи баромембранных технологий в результате последовательно осуществляемых:The separation of molasses components is carried out with the help of baromembrane technologies as a result of successively carried out:

1. Микрофильтрации с использованием микрофильтрационных мембран с размером пор 100-0,1 мкм для отделения высокомолекулярных веществ (протеинов и белков).1. Microfiltration using microfiltration membranes with a pore size of 100-0.1 microns to separate macromolecular substances (proteins and proteins).

2. Обратного осмоса с использованием мембран с размерами пор 0,001-0,0001 мкм для отделения минеральных веществ:2. Reverse osmosis using membranes with pore sizes of 0.001-0.0001 microns to separate minerals:

- от калия (K) при размерах пор 0,000472 мкм и более;- from potassium (K) with pore sizes of 0.000472 microns or more;

- от кальция (Са) при размерах пор 0,000394 мкм и более;- from calcium (Ca) with pore sizes of 0.000394 microns or more;

- от натрия (Na) при размерах пор 0,000378 мкм и более.- from sodium (Na) with pore sizes of 0.000378 µm or more.

3. Ультрафильтрации с использованием ультрафильтрационных мембран с размерами пор 0,01-0,1 мкм для отделения:3. Ultrafiltration using ultrafiltration membranes with pore sizes of 0.01-0.1 µm to separate:

- сахарозы при размере пор 0,0012 мкм и более;- sucrose with a pore size of 0.0012 microns or more;

- бетаина при размере пор 0,0017 мкм и более.- betaine with a pore size of 0.0017 microns or more.

Далее осуществляют:Next, carry out:

- подкисление фракции мелассы с бетаином до рН>6 (оптимально до рН>2,3) или- acidification of the molasses fraction with betaine to pH>6 (optimally up to pH>2.3) or

- подщелачивание фракции мелассы с бетаином до рН<6 (оптимально до рН≤9,6).- alkalization of the molasses fraction with betaine to pH<6 (optimally up to pH≤9.6).

Впоследствии проводят электролиз в результате пропускания электрического тока через фракцию мелассы с бетаином при плотности тока 10-15 мА/см3 и температуре 20-40°C.Subsequently, electrolysis is carried out by passing an electric current through a fraction of molasses with betaine at a current density of 10-15 mA/cm 3 and a temperature of 20-40°C.

Для максимально возможной очитки от минеральных веществ (обеззоливания) фракцию мелассы с сахарозой также подвергают электролизу в результате пропускания электрического тока при плотности тока не более 10 мА/см3 и температуре не более 40°C.For the maximum possible stonecrop from mineral substances (deashing), the molasses fraction with sucrose is also subjected to electrolysis by passing an electric current at a current density of not more than 10 mA/cm 3 and a temperature of not more than 40°C.

Далее приведены примеры конкретного выполнения изобретения.The following are examples of specific implementation of the invention.

Пример 1.Example 1

Полученную в результате свеклосахарного производства в качестве побочного продукта мелассу (смесь: 60% углеводов (преимущественно сахароза), 20-25% воды, 9% органических азотистых соединений (преимущественно амидов), 7-10% минеральных веществ или золы (преимущественно атомы натрия и калия)) разбавляю водой до 10% сухих веществ.Molasses obtained as a result of sugar beet production as a by-product (mixture: 60% carbohydrates (mainly sucrose), 20-25% water, 9% organic nitrogen compounds (mainly amides), 7-10% minerals or ash (mainly sodium atoms and potassium)) I dilute with water to 10% dry matter.

Проводят разделение компонентов мелассы при помощи баромембранных технологий в результате последовательно осуществляемых:The separation of molasses components is carried out with the help of baromembrane technologies as a result of successively carried out:

1. Микрофильтрации с использованием микрофильтрационных мембран с размером пор 100-0,1 мкм для отделения высокомолекулярных веществ (протеинов и белков).1. Microfiltration using microfiltration membranes with a pore size of 100-0.1 microns to separate macromolecular substances (proteins and proteins).

2. Обратного осмоса с использованием мембран с размерами пор 0,001-0,0001 мкм для отделения минеральных веществ:2. Reverse osmosis using membranes with pore sizes of 0.001-0.0001 microns to separate minerals:

- от калия (К) при размерах пор 0,000472 мкм и более;- from potassium (K) with pore sizes of 0.000472 microns or more;

- от кальция (Са) при размерах пор 0,000394 мкм и более;- from calcium (Ca) with pore sizes of 0.000394 microns or more;

- от натрия (Na) при размерах пор 0,000378 мкм и более.- from sodium (Na) with a pore size of 0.000378 microns or more.

3. Ультрафильтрации с использованием ультрафильтрационных мембран с размерами пор 0,01-0,1 мкм для отделения:3. Ultrafiltration using ultrafiltration membranes with pore sizes of 0.01-0.1 µm to separate:

- сахарозы при размере пор 0,0012 мкм и более;- sucrose with a pore size of 0.0012 microns or more;

- бетаина при размере пор 0,0017 мкм и более.- betaine with a pore size of 0.0017 microns or more.

Далее осуществляется подкислением фракции мелассы с бетаином до рН<6.Further, acidification of the molasses fraction with betaine is carried out to pH<6.

Проводят электролиз в результате пропускания электрического тока через мелассу, подкисленную до рН<6, при плотности тока 10 мА/см3 и температуре 20°C.Electrolysis is carried out by passing an electric current through molasses, acidified to pH<6, at a current density of 10 mA/cm 3 and a temperature of 20°C.

Для максимально возможной очитки от минеральных веществ (обеззоливания) через фракцию мелассы с сахарозой также подвергают электролизу в результате пропускания электрического тока при плотности тока 9 мА/см3 и температуре 37°C.For the maximum possible stonecrop from mineral substances (ashing) through the fraction of molasses with sucrose is also subjected to electrolysis by passing an electric current at a current density of 9 mA/cm 3 and a temperature of 37°C.

Пример 2.Example 2

Полученную в результате свеклосахарного производства в качестве побочного продукта мелассу (смесь: 60% углеводов (преимущественно сахароза), 20-25% воды, 9% органических азотистых соединений (преимущественно амидов), 7-10% минеральных веществ или золы (преимущественно атомы натрия и калия)) разбавляю водой до 10%) сухих веществ.Molasses obtained as a result of sugar beet production as a by-product (mixture: 60% carbohydrates (mainly sucrose), 20-25% water, 9% organic nitrogen compounds (mainly amides), 7-10% minerals or ash (mainly sodium atoms and potassium)) I dilute with water up to 10%) of solids.

Проводят разделение компонентов мелассы при помощи баромембранных технологий в результате последовательно осуществляемых:The separation of molasses components is carried out with the help of baromembrane technologies as a result of successively carried out:

1. Микрофильтрации с использованием микрофильтрационных мембран с размером пор 100-0,1 мкм для отделения высокомолекулярных веществ (протеинов и белков).1. Microfiltration using microfiltration membranes with a pore size of 100-0.1 microns to separate macromolecular substances (proteins and proteins).

2. Обратного осмоса с использованием мембран с размерами пор 0,001-0,0001 мкм для отделения минеральных веществ:2. Reverse osmosis using membranes with pore sizes of 0.001-0.0001 microns to separate minerals:

- от калия (K) при размерах пор 0,000472 мкм и более;- from potassium (K) with pore sizes of 0.000472 microns or more;

- от кальция (Са) при размерах пор 0,000394 мкм и более;- from calcium (Ca) with pore sizes of 0.000394 microns or more;

- от натрия (Na) при размерах пор 0,000378 мкм и более.- from sodium (Na) with pore sizes of 0.000378 µm or more.

3. Ультрафильтрации с использованием ультрафильтрационных мембран с размерами пор 0,01-0,1 мкм для отделения:3. Ultrafiltration using ultrafiltration membranes with pore sizes of 0.01-0.1 µm to separate:

- сахарозы при размере пор 0,0012 мкм и более;- sucrose with a pore size of 0.0012 microns or more;

- бетаина при размере пор 0,0017 мкм и более.- betaine with a pore size of 0.0017 microns or more.

Далее осуществляется подкислением фракции мелассы с бетаином до рН≥2,3.Further, acidification of the molasses fraction with betaine to pH≥2.3 is carried out.

Проводят электролиз в результате пропускания электрического тока через мелассу, подкисленную до рН≥2,3, при плотности тока 15 мА/см3 и температуре 40°C.Electrolysis is carried out by passing electric current through molasses, acidified to pH≥2.3, at a current density of 15 mA/cm 3 and a temperature of 40°C.

Для максимально возможной очитки от минеральных веществ (обеззоливания) через фракцию мелассы с сахарозой также подвергают электролизу в результате пропускания электрического тока при плотности тока 8 мА/см3 и температуре 35°C.For the maximum possible stonecrop from minerals (ashing) through the fraction of molasses with sucrose is also subjected to electrolysis by passing an electric current at a current density of 8 mA/cm 3 and a temperature of 35°C.

Пример 3.Example 3

Полученную в результате свеклосахарного производства в качестве побочного продукта мелассу (смесь: 60% углеводов (преимущественно сахароза), 20-25% воды, 9% органических азотистых соединений (преимущественно амидов), 7-10% минеральных веществ или золы (преимущественно атомы натрия и калия)) разбавляю водой до 10% сухих веществ.Molasses obtained as a result of sugar beet production as a by-product (mixture: 60% carbohydrates (mainly sucrose), 20-25% water, 9% organic nitrogen compounds (mainly amides), 7-10% minerals or ash (mainly sodium atoms and potassium)) I dilute with water to 10% dry matter.

Проводят разделение компонентов мелассы при помощи баромембранных технологий в результате последовательно осуществляемых:The separation of molasses components is carried out with the help of baromembrane technologies as a result of successively carried out:

1. Микрофильтрации с использованием микрофильтрационных мембран с размером пор 0,001-0,0001 мкм для отделения высокомолекулярных веществ (протеинов и белков).1. Microfiltration using microfiltration membranes with a pore size of 0.001-0.0001 microns to separate macromolecular substances (proteins and proteins).

2. Обратного осмоса с использованием мембран с размерами пор 0,001-0,0001 мкм для отделения минеральных веществ:2. Reverse osmosis using membranes with pore sizes of 0.001-0.0001 microns to separate minerals:

- от калия (K) при размерах пор 0,000472 мкм и более;- from potassium (K) with pore sizes of 0.000472 microns or more;

- от кальция (Са) при размерах пор 0,000394 мкм и более;- from calcium (Ca) with pore sizes of 0.000394 microns or more;

- от натрия (Na) при размерах пор 0,000378 мкм и более.- from sodium (Na) with pore sizes of 0.000378 µm or more.

3. Ультрафильтрации с использованием ультрафильтрационных мембран с размерами пор 0,01-0,1 мкм для отделения:3. Ultrafiltration using ultrafiltration membranes with pore sizes of 0.01-0.1 µm to separate:

- сахарозы при размере пор 0,0012 мкм и более;- sucrose with a pore size of 0.0012 microns or more;

- бетаина при размере пор 0,0017 мкм и более.- betaine with a pore size of 0.0017 microns or more.

Далее осуществляется подщелачивание фракции мелассы с бетаином до рН>7.Next, alkalization of the molasses fraction with betaine to pH>7 is carried out.

Проводят электролиз в результате пропускания электрического тока через мелассу, подщелоченную до рН>7, при плотности тока 12 мА/см3 и температуре 30°C.Electrolysis is carried out by passing an electric current through molasses, alkalized to pH>7, at a current density of 12 mA/cm 3 and a temperature of 30°C.

Для максимально возможной очитки от минеральных веществ (обеззоливания) через фракцию мелассы с сахарозой также подвергают электролизу в результате пропускания электрического тока при плотности тока 10 мА/см3 и температуре 30°C.For the maximum possible stonecrop from minerals (ashing) through the molasses fraction with sucrose is also subjected to electrolysis by passing an electric current at a current density of 10 mA/cm 3 and a temperature of 30°C.

Пример 4.Example 4

Полученную в результате свеклосахарного производства в качестве побочного продукта мелассу (смесь: 60% углеводов (преимущественно сахароза), 20-25% воды, 9% органических азотистых соединений (преимущественно амидов), 7-10% минеральных веществ или золы (преимущественно атомы натрия и калия)) разбавляю водой до 10% сухих веществ.Molasses obtained as a result of sugar beet production as a by-product (mixture: 60% carbohydrates (mainly sucrose), 20-25% water, 9% organic nitrogen compounds (mainly amides), 7-10% minerals or ash (mainly sodium atoms and potassium)) I dilute with water to 10% dry matter.

Проводят разделение компонентов мелассы при помощи баромембранных технологий в результате последовательно осуществляемых:The separation of molasses components is carried out with the help of baromembrane technologies as a result of successively carried out:

1. Микрофильтрации с использованием микрофильтрационных мембран с размером пор 100-0,1 мкм для отделения высокомолекулярных веществ (протеинов и белков).1. Microfiltration using microfiltration membranes with a pore size of 100-0.1 microns to separate macromolecular substances (proteins and proteins).

2. Обратного осмоса с использованием мембран с размерами пор 0,001-0,0001 мкм для отделения минеральных веществ:2. Reverse osmosis using membranes with pore sizes of 0.001-0.0001 microns to separate minerals:

- от калия (K) при размерах пор 0,000472 мкм и более;- from potassium (K) with pore sizes of 0.000472 microns or more;

- от кальция (Са) при размерах пор 0,000394 мкм и более;- from calcium (Ca) with pore sizes of 0.000394 microns or more;

- от натрия (Na) при размерах пор 0,000378 мкм и более.- from sodium (Na) with a pore size of 0.000378 microns or more.

3. Ультрафильтрации с использованием ультрафильтрационных мембран с размерами пор 0,01-0,1 мкм для отделения:3. Ultrafiltration using ultrafiltration membranes with pore sizes of 0.01-0.1 µm to separate:

- сахарозы при размере пор 0,0012 мкм и более;- sucrose with a pore size of 0.0012 microns or more;

- бетаина при размере пор 0,0017 мкм и более.- betaine with a pore size of 0.0017 microns or more.

Далее осуществляется подкислением фракции мелассы с бетаином до рН≥9,6.Further, acidification of the molasses fraction with betaine to pH≥9.6 is carried out.

Проводят электролиз в результате пропускания электрического тока через мелассу, подкисленную до рН≥9,6, при плотности тока 15 мА/см3 и температуре 35°C.Electrolysis is carried out by passing electric current through molasses, acidified to pH≥9.6, at a current density of 15 mA/cm 3 and a temperature of 35°C.

Для максимально возможной очитки от минеральных веществ (обеззоливания) через фракцию мелассы с сахарозой также подвергают электролизу в результате пропускания электрического тока при плотности тока 5 мА/см3 и температуре 40°C.For the maximum possible stonecrop from mineral substances (ashing) through the fraction of molasses with sucrose is also subjected to electrolysis by passing an electric current at a current density of 5 mA/cm 3 and a temperature of 40°C.

Таким образом, нами предложен инновационный способ получения бетаина с использованием современных технологических приемов (электролиза и баромембранных процессов: микрофильтрации, ультрафильтрации и обратного осмоса), который позволяет осуществлять максимально возможную глубокую переработку сахарной свеклы с возможность одновременного выделения из побочного продукта свеклосахарного производства мелассы:Thus, we have proposed an innovative method for obtaining betaine using modern technological methods (electrolysis and baromembrane processes: microfiltration, ultrafiltration and reverse osmosis), which allows for the maximum possible deep processing of sugar beet with the possibility of simultaneous isolation of molasses from the by-product of sugar beet production:

- биологически активного компонента бетаина, а также- biologically active component of betaine, as well as

- сахарозы.- sucrose.

Предлагаемый способ позволяет диверсифицировать свеклосахарное производство в результате расширения ассортимента выпускаемой продукции за счет выделения биологически активного вещества - бетаина и одновременно существенно повысить выход основного продукта - сахарозы при уменьшении объемов побочных продуктов - мелассы.The proposed method makes it possible to diversify beet sugar production by expanding the range of products by isolating a biologically active substance, betaine, and at the same time significantly increase the yield of the main product, sucrose, while reducing the volume of by-products, molasses.

Claims (1)

Способ переработки мелассы, предусматривающий разбавления мелассы водой и разделение ее на фракции, отличающийся тем, что мелассу разбавляют водой до 10% сухих веществ, проводят разделение компонентов мелассы при помощи баромембранных технологий в результате последовательно осуществляемых микрофильтрации с использованием микрофильтрационных мембран с размером пор 100-0,1 мкм для отделения высокомолекулярных белковых веществ, обратного осмоса с использованием мембран с размерами пор 0,001-0,0001 мкм для отделения минеральных веществ: от калия при размерах пор 0,000472 мкм, от кальция при размерах пор 0,000394 мкм, от натрия (Na) при размерах пор 0,000378 мкм, ультрафильтрации с использованием ультрафильтрационных мембран для отделения: сахарозы при размере пор 0,0012 мкм, бетаина при размере пор 0,0017 мкм, осуществляют подкисление до рН<6 или подщелачивание до рН>7 фракции мелассы с бетаином, далее проводят электролиз в результате пропускания электрического тока через фракцию мелассы с бетаином при плотности тока 10-15 мА/см3 и температуре 20-40°C; для максимально возможной очистки от минеральных веществ фракцию мелассы с сахарозой также подвергают электролизу в результате пропускания электрического тока при плотности тока не более 10 мА/см3 и температуре не более 40°C.A method for processing molasses, which involves diluting molasses with water and separating it into fractions, characterized in that molasses is diluted with water to 10% solids, molasses components are separated using baromembrane technologies as a result of successive microfiltrations using microfiltration membranes with a pore size of 100-0 .1 µm for separating high-molecular protein substances, reverse osmosis using membranes with pore sizes of 0.001-0.0001 µm for separating minerals: from potassium with a pore size of 0.000472 µm, from calcium with a pore size of 0.000394 µm, from sodium (Na) at a pore size of 0.000378 µm, ultrafiltration using ultrafiltration membranes to separate: sucrose at a pore size of 0.0012 µm, betaine at a pore size of 0.0017 µm, carry out acidification to pH<6 or alkalization to pH>7 of the fraction molasses with betaine, then electrolysis is carried out as a result of passing an electric current through a fraction of molasses with betaine at a current density of 10-15 mA/cm 3 and a temperature of 20-40°C; for the maximum possible purification from mineral substances, the molasses fraction with sucrose is also subjected to electrolysis by passing an electric current at a current density of not more than 10 mA/cm 3 and a temperature of not more than 40°C.
RU2020132616A 2020-10-01 2020-10-01 Method for obtaining betaine and sucrose out of molasses RU2765487C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020132616A RU2765487C1 (en) 2020-10-01 2020-10-01 Method for obtaining betaine and sucrose out of molasses

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020132616A RU2765487C1 (en) 2020-10-01 2020-10-01 Method for obtaining betaine and sucrose out of molasses

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2765487C1 true RU2765487C1 (en) 2022-01-31

Family

ID=80214613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020132616A RU2765487C1 (en) 2020-10-01 2020-10-01 Method for obtaining betaine and sucrose out of molasses

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2765487C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU162293A1 (en) *
SU549088A3 (en) * 1973-12-14 1977-02-28 Сюддойче Цуккер-Аг (Фирма) Method for extracting sugar from molasses solution
RU2054045C1 (en) * 1988-06-09 1996-02-10 Култор Лтд. Method of betaine and sucrose preparing from molasses
WO2002027037A1 (en) * 2000-09-29 2002-04-04 Finnfeeds Finland Oy A multistep process for recovering betaine, erythritol, inositol, sucrose, mannitol, glycerol and amino acids from a process solution using a weakly acid cation exchange resin
RU2014125477A (en) * 2014-06-24 2015-12-27 Наталия Николаевна Кисиль METHOD FOR ISOLATING BETAIN AND GLUTAMIN ACID FROM MELASS
RU2611145C1 (en) * 2015-12-30 2017-02-21 Владимир Николаевич Платонов Method for complex treatment of thick sugar-containing solutions to extract saccharose

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU162293A1 (en) *
SU549088A3 (en) * 1973-12-14 1977-02-28 Сюддойче Цуккер-Аг (Фирма) Method for extracting sugar from molasses solution
RU2054045C1 (en) * 1988-06-09 1996-02-10 Култор Лтд. Method of betaine and sucrose preparing from molasses
WO2002027037A1 (en) * 2000-09-29 2002-04-04 Finnfeeds Finland Oy A multistep process for recovering betaine, erythritol, inositol, sucrose, mannitol, glycerol and amino acids from a process solution using a weakly acid cation exchange resin
RU2014125477A (en) * 2014-06-24 2015-12-27 Наталия Николаевна Кисиль METHOD FOR ISOLATING BETAIN AND GLUTAMIN ACID FROM MELASS
RU2611145C1 (en) * 2015-12-30 2017-02-21 Владимир Николаевич Платонов Method for complex treatment of thick sugar-containing solutions to extract saccharose

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2541037C2 (en) Fractionation of waste liquid stream from nanocrystalline cellulose production
CN204170452U (en) A kind of separation and purification system of organic synthesis feed liquid
Li et al. Separation of L-glutamine from fermentation broth by nanofiltration
JP6303017B2 (en) Method for purifying aromatic amino acids
CN101525306A (en) Method for extracting and separating natural taurine from octopus leftovers
CN105017360B (en) A kind of preparation method of vitamin B12
Thang et al. Detailed investigation of an electrodialytic process during the separation of lactic acid from a complex mixture
RU2765487C1 (en) Method for obtaining betaine and sucrose out of molasses
CN100497360C (en) Method for preparing nucleotide from enzymolysis liquid of ribonuclease
Bukhovets et al. Separation of amino acids mixtures containing tyrosine in electromembrane system
FR2573757A1 (en) PROCESS FOR SEPARATING L-PHENYLALANINE FROM A SOLUTION CONTAINING SAME
EP1330533B1 (en) Method of preparing a modified corn steep liquor product
CN102432495B (en) Method for separating and concentrating L-theanine from glutaminase or glutamyl transpeptidase conversion liquid by membrane integration technology
CN109206486A (en) A kind of impurity and preparation method thereof of sulfuric acid Polymyxin B sulfate
Igliński et al. Modification of Citric Acid Technology Using Electrodialysis
Antczak et al. Separation and concentration of succinic adic from multicomponent aqueous solutions by nanofiltration technique
CN103570573A (en) Method for extracting alpha-aminoadipic acid from enzymatic waste liquor
CN101671403B (en) Desalination method of aqueous extract of canada potato or chicory by electrodialysis method
EP0781264B1 (en) Process for recovering citric acid
EP2921471A1 (en) Method for extracting aconitic acid from products of the sugar cane industry
Aghajanyan et al. Obtaining the zwitterionic form of L-lysine from L-lysine monohydrochloride by electrodialysis
CN113429448B (en) Method for extracting inosine from fermentation liquor
US10549238B2 (en) Methods of regenerating a resin used to decolorize a biomass feedstream and related systems
EP4234069A1 (en) Method of separation of uric acid from poultry litter or poultry manure
CN109133267B (en) Electrodialysis device for purifying phenylalanine