Переработка сахарной свеклы – важная технологическая операция при получении сахара. Этот продукт активно используется во всем мире, о чем свидетельствуют большие объемы производства – не менее 168 миллионов тонн в год. Среди крупных производителей сахара выделяются Бразилия, Индия, Европейский Союз, Таиланд, Китай, США и Россия. В странах с теплым климатом в качестве исходного сырья для производства сахара используется сахарный тростник, а в странах с более холодным климатом – сахарная свекла. В этой статье мы рассмотрим, как осуществляется переработка свеклы, а также способы использования отходов сахарной промышленности.

Переработка сахарной свеклы – основные этапы процесса

Процесс получения сахара из свеклы включает в себя несколько этапов:

1. С поля свекла свозится на склад, но при этом содержит частички земли и других примесей. Поэтому сначала плоды обмываюся.
2. После промывки свекла нарезается в тонкую стружку.
3. Преобразование стружки свеклы в свекловичный сок за счет процесса диффузии. Сахар переходит из стружки в воду, полученный диффузный сок содержит 12-18% сахара. Стружка на этом этапе превращается в жом.
4. В состав диффузного сока входит не только сахар, но и другие примеси, которые могут затруднять извлечение сахара. Поэтому проводится очистка сока с помощью реагентов.
5. Сгущение сока и его фильтрация для повышения содержания сахара в полученном сиропе до 38-40%.
6. Варка сахарного сиропа под вакуумом с получением утфеля. Утфель содержит до 55% кристалиического сахара и до 7,5% воды.
7. Обработка утфеля в центрифуге для отделения кристаллов сахара.
8. «Побелка» получененного сахара путем промывки горячей водой.
9. Сушка, охлаждение и упаковка сахара.

Отходы сахарной промышленности

Переработка сахарной свеклы приводит к образованию побочных продуктов. К ним принадлежат:

• жом – сечка сахарной свеклы, из которой были экстрагированы полезные вещества;
• меласса – тягучая жидкость темно-бурого цвета с неприятным запахом.

И жом, и мелассу нельзя просто выбрасывать или оставлять на полях, поскольку они могут привести к нарушению целостности экологической системы, для восстановления которой понадобится несколько лет. Поэтому отходам сахарной промышленности находят разные применения. Так, жом может использоваться в   качестве корма для крупного рогатого скота или сырья для получения биогаза и пектина. Меласса также используется в процессе кормления сельскохозяйственных животных, например, при изготовлении комбикорма как связивающий ингредиент.

Переработка жома с извлечением пектина

Один из способов полезного использования жома – это извлечение из него пектина. Наиболее активно пектин потребляется кондитерской отраслью, где его используют в качестве пищевой добавки при производстве конфет, зефира, мороженого, мармелада, желейных продуктов. В медицине свойства пектина задействованы при очищении клеток человеческого организма от вредных веществ, включая радиоактивные элементы. Исходя из полезного применения пектина, его получение из отходов производства является вполне оправданным. Сырьем для производства этого вещества кроме свекловичного жома (содержание пектина до 30%) также служат отходы переработки яблок (до 20%), цитрусовых (до 14%), топинамбура (до 12%) и подсолнечника (до 24%). Переработка сахарной свеклы дает перспективное сырье для получения пектина.

Сейчас отработана технология получения пектина, состоящая из трех последовательных этапов:

1. Экстракция пектина из жома с помощью гидролиза.
2. Осаждение пектина из полученной вытяжки.
3. Сушка и очистка пектина от примесей.

Как и в случае переработки сахарной свеклы, когда эффективность применяемых технологий определяет количество извлекаемого из исходного сырья сахара, применяемые технологии и оборудования определяют количество пектина, извлекаемого из свекловичного жома. Но всегда остается задача получения максимального количества полезного продукта из того же объема отходов сахарной промышленности.

Перспективы применения аппаратов вихревого слоя в процессах переработки свекловичного жома

Опыт нашей компании свидетельствует о том, что предварительная подготовка сырья перед обработкой с помощью аппаратов вихревого слоя приводит к улучшению результатов. Для случая извлечения пектина из свекловичного жома эта гипотеза была подтверждена Э. Михеевой и др. [2017].

Что такое аппарат вихревого слоя и как он работает? Конструктивно аппарат вихревого слоя представляет собой индуктор для создания вращающегося электромагнитного поля, в который помещается рабочая камера из немагнитного материала. В эту камеру насыпаются ферромагнитные частицы, которые по форме напоминают иголки. При подаче напряжения на обмотку индуктора ферромагнитные частицы приводятся в движение электромагнитным полем, при этом траектории движения являются достаточно сложными, потому что частицы постоянно соударяются друг с другом, со стенками рабочей камеры и с частицами обрабатываемого вещества, которым в нашем случае выступает свекловичный жом. В рабочей камере возникает ряд факторов и явлений, которые благоприятно сказываются на обрабатываемом веществе. Это влияние электромагнитного поля, прямой контакт ферромагнитных частиц с жомом, акустические колебания и др. В результате происходит одновременное перемешивание и измельчение продукта, протекающие очень интенсивно. В большинстве случаев для получения положительного эффекта достаточно секунд или десятков секунд, в то время как в других измельчителях и активаторах подобные процессы длятся десятки минут и часы.

Результаты эксперимента по извлечению пектина из свекловичного жома

В рамках эксперимента использовался гранулированный свекловичный жом с влажностью 11,08%. Этот жом помещался в рабочую камеру аппарата вихревого слоя и обрабатывался на протяжении 15 секунд. После предварительной обработки свекловичный жом использовался в качестве исходного сырья для извлечения пектина по схеме кислотный гидролиз – фильтрация – концентрирование раствора – отделение и сушка. Эта же схема использовалась для жома, не проходившего предварительную обработку в аппарате вихревого слоя.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что предварительная обработка гранулированного свекловичного жома в аппарате вихревого слоя ферромагнитных частиц для рассматриваемого случая повысила выход пектина на 28,5%, что является очень хорошим результатом.

Переработка сахарной свеклы и аппарат вихревого слоя

Экспериментальные результаты позволяют выдвинуть еще одну гипотезу, согласно которой аппараты вихревого слоя могут использоваться при получении сиропа из сахарной свеклы для повышения выхода сахара на 10-20%. Достижения такого эффекта возможно за счет полного разрушения растительных клеток и более эффективного процесса экстракции.

Если вы заинтересовались возможным применением аппаратов вихревого слоя при переработке сахарной свеклы или извлечении пектина из свекловичного жома, а также проведением экспериментов, свяжитесь с нами по одному из контактов, доступных в соответствующем разделе сайта.