ИКАР - Институт Конъюнктуры Аграрного Рынка

Московский государственный университет пищевых производств

При длительном хранении в свеклосахарной мелассе теряется значительное количество сахара, часто с интенсивным выделением диоксида углерода, пенообразованием и резким повышением температуры. Объясняется это, в большинстве случаев, не биологическим брожением, а более сложными химическими реакциями, которые могут протекать, как медленно, так и скоротечно, создавая взрывоопасную ситуацию. Важным показателем стабильности хранения мелассы является концентрация сухих веществ, которую следует поддерживать в интервале 78-83%, так как низкоконцентрированные мелассы, с рН<6, высоким содержанием азотистых и редуцирующих веществ склонны к термическому разложению.

Основными причинами резкого ухудшения качества и спонтанного разрушения сахара в мелассе при хранении являются: быстрое течение меланоидиновой реакции, обусловленное избыточной концентрацией моносахаридов, общего и аминного азота, повышенной температурой хранения и инфицированностью, нагреванием мелассы до 60—65 °С или разбавлением аммиачными конденсатами перед подачей на хранение и другими факторами. Это подтверждается и литературными данными [1, 2, 3], где описаны случаи хранения мелассы, которые заканчивались «взрывом» или бурным пенением с выбросом мелассы из резервуара. Такие мелассы имели высокое содержание аминного азота, редуцирующих веществ; пониженное содержание сухих веществ и рН, высокую вязкость. То есть в мелассе создавались благоприятные условия для ускоренного протекания сахараминной реакции в режиме автокатализа [4].

Учитывая, что меласса является ценным сырьем для ряда отраслей пищевой промышленности и, используя результаты выполненных нами исследований, были сформулированы требования к качественным параметрам мелассы, направляемой на длительное хранение, и к условиям хранения. Цель этих требований — максимально сохранять в мелассе от разрушения сахарозу, моносахариды, аминосоединения и другие полезные компоненты, необходимые для эффективного производства продуктов брожения (этиловый спирт, биоэтанол, хлебопекарные дрожжи, лимонная кислота).

Рекомендуется придерживаться выполнения следующих требований в технологии формирования и длительного хранения мелассы.

1. Утфель последней ступени кристаллизации следует уваривать при температурах 62-68 °С и рН 7,8-8,5 с добавлением сульфитов и щелочных реагентов для ингибиро-вания реакций гидролиза сахарозы и меланоидинообразования, введением поверхностно-активных веществ (ПАВ) для снижения ценообразования и вязкости.

2. При увеличении в мелассе массы кристаллов размером < 0,3 мм на 2% или снижении температуры на 5—5,5 °С вязкость ее удваивается.

Поэтому целесообразно включить в схему продуктового отделения сахарного завода предцентрифугирование 15—25% утфеля последней кристаллизации при спуске его из вакуум-аппарата. Это даст возможность снизить вязкость утфеля и ускорить кристаллизацию сахара охлаждением в утфелемешалках.

3. При центрифугировании утфеля последней кристаллизации вместе с оттеком через сита центрифуг проходит до 3—3,5% мелких кристаллов сахара (к массе кристаллов в утфеле), в результате чего снижается выход кристаллического сахара и увеличиваются его общие потери по заводу.

Это подтверждается нашими опытами с заводской мелассой (СВ= =76,4%) на экспериментальной центрифуге «Irnetzki S 70» при факторе разделения 2500. Чистота мелассы после центрифугирования в среднем снижалась на 1,3% (от 62,2 до 60,9%). При пересчете на 100 кг СВ мелассы разность по сахарозе (до и после центрифугирования) составила 1 кг, а на 1 т мелассы — 8 кг.

На заводе, перерабатывающем в сутки 6 тыс. т сахарной свеклы и имеющем выход мелассы 5%, масса кристаллического сахара, возвращаемого из мелассы в производство, по нашим вычислениям, составит 2,4 т.

Микрокристаллы сахара, выводимые вместе с мелассой на хранение, при ее охлаждении в резервуаре и повышении пересыщения сахарозы, выполняют роль кристаллической затравки. В результате из мелассы выкристаллизовывается и осаждается на дно резервуара значительная часть сахара, который инфицирован микроорганизмами, содержит хлопьевидный органический осадок и соли кальция. Возврат его в производство нецелесообразен.

4. Поэтому предложен способ, по которому в конце цикла охлаждения утфеля в утфелемешалках-кристал-лизаторах (в продуктовом отделении) утфель нагревают до температуры насыщения сахарозы, отделяют кристаллы в центрифугах, в полученный оттек вводят 0,002—0,005 моль/дм3 мочевины [(NH4)2CO] для ускорения кристаллизации сахара и охлаждают 6—8 ч в утфелемешалке до 35-40 °С со скоростью 1,5-2 °С/ч. Сформировавшиеся кристаллы удаляют в поле центробежных сил (в сепараторе) при факторе разделения не менее 2500 и в оттек (мелассу) вводят насыщенный водный раствор сульфита натрия или калия (Na2SO3, K,SO3, NaHSO,, KHSO3) в количестве 0,8—1 моль на 1 моль инвертного сахара, содержащегося в мелассе, и 0,001—0,005 моль/дм3 метабисульфита калия (К^Су и ПАВ.

При этом мочевина снижает вязкость и ускоряет кристаллизацию сахара перед центрифугированием, а сульфиты и метабисульфит блокируют реакции меланоидинообразования, предотвращая автокатализ сахарозы и подавляя жизнедеятельность микроорганизмов. Поверхностно-активные вещества дегазируют мелассу, препятствуя пенению и снижая вязкость.

Перед подачей мелассы в резервуар на хранение в нее перед насосом добавляют формалин (15—20 дм3 на 1000 т) и при необходимости щелочные добавки (Na^CO, и др.) до рН 8,5—8,7. Во время хранения меласса должна иметь щелочную реакцию на фенолфталеин. При этом во время хранения нельзя добавлять в мелассу сухие (концентрированные) щелочные добавки. Это может вызвать бурное пенение и выброс мелассы из резервуара.

Содержание сухих веществ в мелассе следует поддерживать в интервале 78—83%, а мелассу концентрацией более 83% разбавлять чистой водой перед подачей в резервуар.

Нельзя смешивать качественную мелассу с низкокачественной (дефектной), а также с долго хранившейся мелассой, инфицированной микроорганизмами, имеющей высокую концентрацию азота.

Так как меласса обладает высокой теплоемкостью, то перед сливом в резервуары на хранение ее необходимо охлаждать до 25—30 °С.

5. Обычно мелассу хранят в резервуарах, изготовленных из низколегированной стали, которая оказывает катализирующее действие на разложение сахара и цветность мелассы. Поэтому внутреннюю поверхность резервуара следует изолировать от контакта с мелассой. Для этого, после очистки внутренней поверхности до металлического блеска и обезжиривания, ее покрывают пленкой алюминия (напылением) или полимерным материалом, например фторопластом, который термоустойчив и обладает антиадгезионными свойствами. I Сила адгезии у него примерно в I раза ниже, чем у стальных поверхностей.

6. При хранении мелассы в резервуаре, в случае резкого перепада температур мелассы и атмосферного воздуха, над ее поверхностью образуется конденсат, который разжижает верхний слой продукта, создавая условия для активной жизнедеятельности микроорганизмов,

Для охлаждения мелассы и удаления конденсата надмелассное пространство активно вентилируют с помощью дефлектора стерильным воздухом. Для подавления жизнедеятельности микроорганизмов площадь поверхности мелассы покрывают слоем жидкого парафина (5—10 мм) или полиэтиленовой пленкой с утолщенными краями.

7. Для охлаждения мелассы наружным воздухом резервуары следует устанавливать на поверхности земли, а дно резервуара выполнять в форме обратного конуса для облегчения полной выгрузки мелассы,

8. В мелассе, предназначенной для длительного хранения, содержание общего азота не должно превышать 1,5%, аминного азота - 0,3% и инвертногосахара— 1,5% (к массе мелассы).

9. Коэффициент насыщения мелассы сахарозой при реальной температуре хранения (15—25 °С) должен поддерживаться в интервале 0,95—1,05. При большем пересыщении в мелассе будут самопроизвольно зарождаться микрокристаллы, резко повышающие ее вязкость.

10. Основной причиной ухудшения качества мелассы при хранении является активность сахараминной (меланоидиновой) реакции, протекающей с выделением значительного количества теплоты и пузырьков газа. Чем выше в мелассе концентрация моносахаридов и аминосоединений, тем интенсивнее выделение теплоты и газа. Эти процессы усиливаются и другими реакциями. Например, в слабощелочной среде происходит образование органических кислот с выделением теплоты и снижением рН, а при наличии термофильных бактерий, сохраняющих активность при температурах до 65 °С, в мелассе увеличивается содержание аминокислот, которые также активируют сахараминную реакцию.

11. При длительном хранении мелассы в неблагоприятных условиях реакции разложения сахарозы, в основном, протекают в режиме автокатализа (саморазложения). Главными катализаторами данной реакции являются ионы водорода и продукты разложения, возникающие при распаде сахара и других органических соединений.

12. При длительном хранении мелассы необходимо дистанционно и систематически контролировать в ней: содержание СВ, общего азота, рН, температуру и цветность. Датчики приборов равномерно распределяют в объеме мелассы (примерно 1 датчик на 100 м3 мелассы).

С повышением температуры хранения мелассы на несколько градусов и, особенно при снижении содержания сухих веществ на 1,5—2% и интенсивном пенении, необходимо сразу начинать ее перекачивание через охлаждающие теплообменники «на себя» или в запасной резервуар, с введением в трубопровод перед насосом растворенных в воде до насыщения сульфитов калия (натрия) и ПАВ.

13. По результатам проведенных исследований можно заключить, что по своему составу и свойствам меласса, образующаяся в конце технологического цикла сахарного производства, без специальной подготовки мало пригодна для дли тельного хранения.

14. При транспортировании мелассы в холодное время года для снижения высокой вязкости ее не сколько раз нагревают до высоких температур (часто острым паром). При этом меласса разбавляется конденсатом пара и при последующем хранении в ней активируются микроорганизмы, ускоряются реакции взаимодействия инвертного сахара с аминосоединениями. В результате резко ухудшаются технологические качества мелассы.

15. В дальнейшем, по-видимому, будет целесообразно исключить транспортирование мелассы на спиртовые, дрожжевые и другие за воды, а организовать переработку ее непосредственно на сахарном заводе, после завершения сезона сахароварения, в своем, вновь организованном цехе (спиртовом, дрожжевом). Это позволит ликвидировать сезонность сахарного производства и значительно снизить себестоимость продукции бродильных производств, так как после переработки своего сырья, на сахарном заводе будут продолжать работать ТЭЦ, водоснабжение, транспортный цех, механические мастерские и другие подразделения.

Пример. На заводе, перерабатывающем в сезон 600 тыс. т сахарной свеклы, получают примерно 30 тыс. т мелассы, из которой можно выработать такое же количество прессованных хлебопекарных дрожжей (с СВ=25%), или 930 тыс. дал этилового спирта, что соответствует годовой производительности 3 дрожжевых заводов или одного спиртового завода средней производственной мощности [5].

16. Учитывая, что некоторое количество мелассы используют для приготовления комбикормов, следует исключить из технологического цикла сахарного завода применение формалина в качестве антисептика, так как он ядовит для человека и животных.

1. Бронштейн О.С, Немировский Л. И. Саморазложение мелассы во время хранения. — Сахарная промышленность. — М.: ЦНИИТЭ-ИПП. - 1973. - №11. - С. 15-18.

2. Забродский А.Г. Опасность возникновения сахараминной реакции при хранении мелассы. // Ферментная и спиртовая промышленность. - 1968. - №7. - С. 6-9.

3. Забродский А.Г. О самосогревании и порче мелассы// Микробиологическая промышленность. — 1975.-№3.-С. 18-22.

4. Мелвин-Хьюз Э.А. Физическая химия. Перев. с англ. под ред. Е.Н. Еремина. — М.: Иностранная литература, 1962. - 1093 с.

5. Сапронов А.Р. Технология сахарного производства. — 2-е изд., исправ. и доп. — М.: Колос, 1999. — 495 с.

См. итоги и перспективы аграрных рынков от ИКАР за предыдущие годы:

(текст полностью)

30.10.14 14:10 пишет: Алексей

На сахарных заводах при инвентаризации мелассы не учитывается слой пены, правильно ли это?

Ваш комментарий: