Antoshka

Путь к Файлу: /ПД и Г / Технология пектина_ИОП / 07_Глава 5.doc

Ознакомиться или скачать весь учебный материал данного пользователя
Скачиваний:   13
Пользователь:   Antoshka
Добавлен:   28.10.2014
Размер:   1.1 МБ
СКАЧАТЬ

ГЛАВА  5

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

 

ПРОИЗВОДСТВО  СВЕКЛОВИЧНОГО

ПЕКТИНА 

 

07_Глава 5

Для выработки свекловичного пектина на территории бывшего СССР имеется практически неограниченная сырьевая база. Никакой другой вид пектиносодержащего сырья не может конкурировать со свекловичным жомом по своей дешевизне. При среднем выходе сахара 12 - 13% свеклосахарное производство России дает к массе переработанной свеклы 80 - 83% сырого свекловичного жома (рис.5.1).

Рис. 5.1 – Схема образования вторичных ресурсов свеклосахарного производства

При физическом выражении при переработке 15 млн. т свеклы примерно 12 млн. т составляет свекловичный жом. Содержание пектиновых веществ в свекловичном жоме в зависимости от зоны возделывания колеблется от 20 до 45 % на воздушно-сухую массу.

07_Глава 5Распределение пектиновых веществ в различных частях корня сахарной свеклы показано на рис. 5.2. Следует отметить, что пектиновых веществ больше в тех тканях, где меньше сахара, и наоборот [26]. Особенностью свекловичного сырья является то, что содержание протопектина в нем достигает 95 - 98 % суммы пектиновых веществ, что обусловливает технологические параметры извлечения целевого продукта. До начала 50-х годов существовало мнение, что пектиновые вещества жома имеют очень низкую желирующую способность и не представляют ценности как студнеобразователи. Результатами исследований последних лет установлено, что свекловичный пектин по своим физико-химическим свойствам является наилучшим природным комплексообразователем по отношению к тяжелым металлам и радионуклидам. Это приобретает особую актуальность в современных условиях ухудшения экологической ситуации.

 

5.1. Характеристика свекловичного жома

 

Сухие вещества свекловичного жома представлены не только пектинами. В нем содержится (в %): целлюлозы – 22 - 25, гемицеллюлозы 21 - 23, азотистых веществ 1,8 - 2,5, золы 0,8 - 1,3, сахара 0,15 - 0,20. Кроме того, в свежем сыром жоме имеются витамин С и такие дефицитные в питании аминокислоты, как лизин и треонин.

На сегодняшний день характер несахаров жома обусловливает основное направление его использования – скармливание скоту в различных видах. По питательности жом занимает среднее положение между такими традиционными кормами как овес и луговое сено, уступая им лишь немного по содержанию азотистых веществ. Он содержит безазотистых, легко усваиваемых соединений в 1,5 раза больше, чем сено и почти столько же, как овес. Свекловичный жом по своей структуре является сложным коллоидным капиллярно-пористым телом. После обессахаривания в горячей воде диффузионного свекловичная стружка сохраняет клеточное строение. Внутри- и межклеточное пространство в результате процесса диффузии заполнено слабым раствором сахара – 0,2%.

По возможности механического удаления влаги из сырого жома ее можно распределить следующим образом (в % к массе влаги в сыром жоме):

Ø не удаляемая механически (адсорбционная внутриклеточная, капиллярная)       20,0

Ø удаляемая механически легко (влага смачивания)     23,5

Ø удаляемая механически с умеренными затратами энергии         45,0

Ø удаляемая механически с повышенными затратами энергии      11,5.

После удаления влаги содержание сухих веществ распределяется примерно следующим образом (в %):

Ø после отжатия легко удаляемой влаги      9 - 14

Ø после отжатия влаги, удаляемой с умеренными затратами энергии    18 - 20

Ø после отжатия влаги, удаляемой с повышенными затратами энергии 25 - 35.

Существует примерно следующая классификация границ обезвоживания жома (рис.5.3).

07_Глава 507_Глава 5

Рис. 5.3 – Границы обезвоживания свекловичного жома при различных

способах его обработки

 

Образуемая при прессовании жомопрессовая вода, содержащая сахарозу, возвращается в диффузионную установку, где используется в качестве экстрагента с целью сокращения потерь сахара, расхода чистой воды и сброса сточных вод.

Примерный химический состав жома приведен в табл. 5.1.

Следует отметить, что в качестве единицы измерения и сравнения питательности кормов, выбрана питательность одного килограмма овса.

Количество свежего жома составляет примерно 83% к массе свеклы, отжатого жома (15% сухих веществ) – примерно 36% к массе свеклы. Объемная масса отжатого (до 14% СВ) жома равна примерно 500 кг/м3, а прессованного (более 18% СВ) – 550.

Однако, сырой и кислый свекловичный жом не используется полностью на кормовые цели. Так, примерный расход жома на одну голову крупного рогатого скота при содержании сухих веществ 17% составляет – 27 кг в день, при содержании сухих веществ 9% – 51 кг в день.

Поэтому наиболее целесообразным способом консервирования жома является его сушка. При высушивании жома происходит коагуляция коллоидных соединений, деформация клеточных оболочек и уменьшение первоначального объема материала. Конечная влажность сушеного жома обычно составляет 12 - 14%.

Таблица 5.1

Химический  состав  жома (% к массе соответствующего жома)

 

Показатели

Жом

свежий

Жом

отжатый

Жом

кислый

Сухое вещество

6,0 - 9,0

14,0 - 20,0

11,0 - 15,0

Вода

91,0 - 94,0

80,0 - 86,0

85,0 - 89,0

Сырой протеин

1,2 - 1,5

1,7 - 1,9

1,3 - 2,6

Сырая клетчатка

3,5 - 4,5

5,0 - 7,0

2,8 - 4,2

Безазотистые экстрактивные вещества

4,3 - 6,0

8,5 - 10,0

2,7 - 5,8

Зола

0,6 - 1,0

1,1 - 1,4

0,7 - 1,8

Жир

0,4 - 0,7

0,6 - 0,9

0,7 - 1,0

Количество кормовых единиц

в 100 кг жома

6,0 - 9,0

15,0 - 20,0

9,0 - 11,0

 

При влажности менее 10% жом приобретает ломкость, легко крошится и истирается в сушилке и транспортных устройствах, образуя много мелочи и пыли. пересушенный жом плохо гранулируется. При влажности более 14% в жоме в процессе хранения могут развиваться микроорганизмы, снижающие качество жома и приводящие к его порче.

Сушеный жом представляет собой сыпучую массу частиц неправильной вытянутой формы, которая обусловлена формой свекловичной стружки. Частицы сушеного жома могут быть пылевидными и в виде стружки длиной 20 - 70 мм.

По дисперсности сушеный жом можно отнести к грубодисперсным порошкам, в которых фактически поверхность соприкосновения частиц занимает незначительную долю поверхности, в результате чего они слабо взаимодействуют друг с другом. Наиболее мелкие пылевидные частицы склонны к слипанию. Эти признаки характеризуют сушеный свекловичный жом как капиллярно-пористое коллоидное тело, содержащее адсорбционно-связанную влагу. При этом в зависимости от значения относительной влажности окружающего воздуха сушеный жом может отдавать или поглощать влагу до достижения равновесного состояния. Количество сушеного жома составляет 5% к массе свеклы.

Примерный химический состав сушеного свекловичного жома представлен в табл. 5.2.

По результатам экспериментальных исследований проведенных нами в 100 кг сушеного жома содержится примерно 85 кормовых единиц. Насыпная (объемная) масса сушеного жома составляет 250 кг/м3, при длительном хранении увеличивается до 500 кг/м3.

Таблица 5.2

Химический  состав  сушеного  жома,  % к массе

 

 

Показатели

 

Сушка дымовыми

газами

 

Сушка паром

натурального жома

сухих веществ

натурального жома

сухих веществ

Вода

12,0

12,0

Сухие вещества

88,0

100,0

88,0

100,0

Сырая клетчатка (на массу сухих веществ)

17,6

20,0

20,5

23,3

Безазотистые экстрактивные вещества (на массу сухих веществ)

61,2

69,5

59,3

67,4

Зола (на массу сухих веществ)

5,6

6,4

4,0

4,5

Азотистые вещества (на массу сухих веществ)

3,6

4,1

4,2

4,8

 

 

5.2. Технологическая схема прессования и сушки жома

 

На свеклосахарных заводах чаще всего применяется следующая технологическая схема прессования и сушки жома.

Выходящий из диффузионного аппарата свежий жом элеватором и шнеком подается к наклонным прессам, где отжимается до содержания сухих веществ 12 - 14%. Отжатый жом ленточным транспортером подается в хранилище. В случае его сушки жом направляется шнеком на вертикальные прессы, где отжимается до содержания сухих веществ 18 - 25%. За рубежом технические характеристики применяемых прессов позволяют отжать жом до 35% сухих веществ. Жомопрессовая вода из прессов возвращается в диффузионную установку.

Прессы для отжатия жома могут быть ленточными, валковыми или шнековыми. Наибольшее распространение получили шнековые прессы. По величине отжатия жома различают шнековые прессы низкого отжатия (до 14% сухих веществ), среднего (до 22% СВ) и глубокого (23 - .35% СВ).

На сахарных отечественных заводах применяют наклонные одношнековые прессы, которые обеспечивают низкую степень отжатия. Такой жом используют для непосредственного скармливания скоту. Для среднего прессования жома на отечественных заводах применяют вертикальные прессы. На зарубежных сахарных производствах установлены вертикальные прессы германской фирма ВМА (рис. 5.4) и горизонтальные двухшнековые прессы норвежской фирмы Atlas-Stord (рис. 5.5), которые отжимают жом до 35% сухих веществ.

07_Глава 5

 

Отжатый жом шнеком и питателем подается в сушильный аппарат. Жом сушится дымовыми газами, образуемыми при сжигании мазута или природного газа в топке. Дымовые газы при сушке жома без добавления мелассы должны иметь температуру 800 - 850 оС, при добавлении мелассы – 600 - 650оС.

На сахарных отечественных заводах для реализации этого процесса применяют ротационные сушильные аппараты с крестообразными внутренними насадками. Топочные газы в таких аппаратах движутся прямоточно высушиваемому жому и, контактируя с ним, быстро охлаждаются. При этом происходит непрерывное испарение влаги и температура жома не повышается выше точки кипения воды при установившемся давлении. Прямоточное движение высушиваемого жома и топочных газов в таких аппаратах исключает воспламенение сушеного жома. На получение 1 кг сушеного жома при таком способе сушки требуется 0,6 кг условного топлива.

07_Глава 5

Следует отметить, что такой способ сушки не является экологически чистым. Так, при сжигании 1 кг высокосернистого мазута в атмосферу выбрасывается 3 кг СО2 и 50 г SО2, а при сжигании 1 м3 природного газа – 2 кг СО2 (SО2 отсутствует). Кроме того, сушка жома дымовыми газами приводит к загрязнению его канцерогенными продуктами горения топлива. По этой причине такой жом не может использоваться для производства пищевых добавок и пектина, а направляется только на кормовые цели.

Для снижения отрицательных последствий перечисленных факторов целесообразно применение низко- и среднепотенциальных теплоносителей.

В качестве низкопотенциальных источников используют вторичные энергоресурсы – вторичный пар вакуум-выпарной станции с температурой 60 - 63оС.

В качестве среднепотенциального теплоносителя используют пар давлением 10 - 22 атм. и более. При высушивании жома таким паром образуется вторичный пар давлением 3,0 - 3,5 атм., который используется в качестве греющего агента в первом корпусе выпарной установки. При этом затраты топлива снижаются в 3 – 5 раз по сравнению с сушкой дымовыми газами, а по критериям безопасности жом соответствует требованиям пектинового производства.

Высушенный жом с влажностью 12 - 14% шнеком подается в пневмотранспортную установку, состоящую из эжектора и вентилятора, для подачи его в склад или на гранулирование.

 

 

5.3. Гранулирование сушеного свекловичного жома

 

Низкая объемная масса сушеного жома в рассыпном виде не позволяет рационально использовать объемы складов и грузоподъемность транспорта.

В связи с этим сушеный жом целесообразно гранулировать. Объемная масса жома после гранулирования увеличивается до 600 - 800 кг/м3. Жом, как правило, имеет вид гранул цилиндрической формы типа «пробка» диаметром 12 - 25 мм и высотой до 40 мм. Плотность гранул – 1225 кг/м3, время полного набухания – не менее 3 часов.

Наибольшее распространение получили валковые грануляторы с пассивными валками, плоской горизонтальной или вертикальной кольцевой (рис. 5.6) матрицами.

Для охлаждения и понижения влажности гранул, выходящих из гранулятора, применяют охладители с воздушным охлаждением.

Хранят гранулированный жом в складах навалом, т.е. в бестарном виде.

Применяемый на ряде отечественных заводов напольный склад представляет собой построенный из железобетонных конструкций корпус длиной 54 м, шириной 36 м и высотой 22м. Загрузка склада жомом осуществляется продольным надштабельным наклонно горизонтальным ленточным конвейером. для сбрасывания жома на пол склада.

 

Этот конвейер расположен на площадке, в полу которой вдоль конвейера предусмотрены отверстия.

07_Глава 5

 Равномерность загрузки обеспечивается передвижной разгрузочной тележкой, установленной на конвейере. В результате такой загрузки жом образует штабель в виде прямоугольной пирамиды, сторона которой наклонена под углом естественного откоса гранулированного жома.

Отгрузка гранулированного жома осуществляется ковшовым шнековым погрузчиком, системой передвижных ленточных конвейеров и стационарным наклонно горизонтальным ленточным конвейером, которым жом подается на отгрузку через люки в железнодорожные вагоны или автотранспорт.

Вместимость такого склада составляет 4 тыс. т, или 6150 м3 гранулированного жома при объеме складского помещения около 42 тыс. м3, т. е. коэффициент использования объема составляет только примерно 15%. Обслуживают такой склад 10 рабочих в сутки.

Прогрессивным способом хранения, несомненно, являются силосные склады бестарного хранения, применяемые на некоторых зарубежных заводах. Такие склады аналогичны силосным складам сахара.

При таком способе хранения жома достигаются большие удельные нагрузки на единицу площади с возможностью осуществления комплексной механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работ, организации рационального режима хранения, подработки жома и непрерывного контроля его качества.

 


5.4. Производство свекловичного пектина

 

В 1955 г на Нальчикской кондитерской фабрике был организован пектиновый цех по выработке пищевого студнеобразующего пектина.

Схема получения свекловичного пектина включала следующие основные технологические стадии [157, 164]:

Ø подготовку жома к процессу экстрагирования пектиновых веществ (его измельчение);

Ø гидролиз-экстрагирование пектиновых веществ двадцатикратным количеством 1,3 %-ной соляной кислоты при температуре 70 °С, рН 0,6 – 0,8 в течение 2,5 ч;

Ø фильтрование пектинового экстракта;

Ø охлаждение экстракта до 30 - 40 °С;

Ø выделение пектина из жидкой фазы осаждением хлористым алюминием в присутствии гидроокиси аммония;

Ø очистку пектина многократной промывкой алифатическими спиртами;

Ø сушку и измельчение пектина.

Недостаток этой схемы – сравнительно небольшой выход пектина, повышенный расход спирта на очистку коагулята, многостадийность и сложность технологии.

В 1957 г И.М. Литвак и М.И. Барабанов (Киевский технологический институт пищевой промышленности) усовершенствовали технологическую схему получения пищевого пектина из жома [71]. С целью увеличения выхода пектина ими предложены повторное экстрагирование жома по окончании процесса гидролиза, а для сокращения расхода спирта – промывка полученного пектино-алюминиевого коагулята водой. Механическое обезвоживание коагулята проводится на пакетных прессах до влажности 75 - 76%. Отжатый коагулят измельчается и направляется на сушку при температуре 50...60 °С. Выход пектина по такой схеме получения составил 15 - 16 %. Однако, невысокие студнеобразующие свойства не позволили рекомендовать его в качестве студнеобразователя для кондитерской промышленности.

В целях разработки оптимальных параметров получения студнеобразующего пектина во Всесоюзном научно-исследовательском институте кондитерской промышленности (ВНИИКП) была исследована зависимость качественных показателей пектиновых веществ от способа экстрагирования сахара из свекловичной стружки, температурного режима сушки жома, остаточного содержания сахара и других факторов.

Установлено, что лучший состав имеют пектиновые вещества в образцах жома с завода, оснащенного диффузионным аппаратом типа БМА, меньшее содержание пектина – в образцах заводов, работающих на ротационных аппаратах [92]. Наиболее высокой студнеобразующей способностью характеризуются пектиновые вещества, полученные из жома, высушенного при температуре теплоносителя в начале сушильного барабана не более 600 °С, в конце его – не более 85 °С. Остаточное содержание сахара в свекловичном жоме не должно превышать 0,8% [92].

ВНИИКП была разработана технологическая схема производства студнеобразующего пектина из сушеного свекловичного жома, реализованная на пектиновом заводе в г. Краснодаре в 1969 г. [129] (рис. 5.7).

Следует отметить, что ввод в эксплуатацию цеха по производству пектина из свекловичного жома был крупным вкладом отечественной науки в развитие пектинового производства. По существу это явилось началом зарождения новой отрасли, сырьевые ресурсы для которой гарантировали быстрое и эффективное ее развитие. Однако отсутствие органа управления отраслью пектинового производства не позволило развить научные исследования по совершенствованию техники и технологии пектина из свекловичного жома на базе созданного пектинового производства.

Практически технологические процессы и их аппаратурное оформление в дальнейшем не совершенствовались, прикладные научные исследования не проводились, мощность цеха не увеличивалась, и поэтому качество продукции не улучшалось. В результате технология не получила широкого распространения.

Основной и наиболее несовершенной технологической стадией являлось извлечение пектиновых веществ, включающее в себя гидролиз протопектиновой фракции и экстрагирование растворимого пектина из свекловичной ткани.

Гидролиз-экстрагирование пектина вели при концентрации соляной кислоты 1,1 – 1,5%, гидромодуле процесса 1:(15¸16), температуре гидролизной смеси 75 - 76 °С в течение 2 ч [34, 92]. Процесс осуществляли в деревянном вертикальном экстракторе при периодическом перемешивании. Экстрагирование в таком аппарате протекало замедленно и неэффективно. Не вся поверхность частиц свекловичного жома участвовала в процессе, что и обуславливало низкую степень экстрагирования – 52%.

По истечении времени гидролиза-экстрагирования пектиновый экстракт отфильтровывали в промежуточный сборник-отстойник, снабженный охлаждающими батареями.

 


07_Глава 5

1, 2, 3, 4, 5, 13, 14, 15, 18, 23 – мерники; 6 – экстрактор; 7, 10, 12, 16, 17, 24, 38, 39 – сборники; 8 – теплообменник;

9 – осадитель; 11, 20, 28, 36 – бункера; 19, 29 – конвейеры; 21 – отстойник; 22 – клети для коагулята; 25 – нутч-фильтр;

26 – реакторы для очистки; 27 – поверхностный холодильник; 30, 35 – весы; 31 – пак-пресс; 32 – бункер для коагулята;

33 – тележка; 34, 42 – дробилка; 37 – вакуум-насос; 40 – вакуум-сушилка; 41 – магнитный сепаратор

 

 

 
Рис. 5.7– Схема производства свекловичного жома

07_Глава 5
 


 



07_Глава 51 – сборник пектинового экстракта; 2, 4, 7, 9, 11 – насосы; 3 – сборник разбавленной кислоты;

5 – катионообменный фильтр; 6, 13 – сборники экстракта; 8 – сборник-нейтрализатор; 10 – смеситель;

12 – анионообменный фильтр; 14 – емкость концентрированной кислоты; 15 – дозатор

 

 

07_Глава 5

 

 
Рис. 5.8 – Схема катионитно-анионитной очистки пектинового экстракта [159]


 

Наверх страницы

Внимание! Не забудьте ознакомиться с остальными документами данного пользователя!

Соседние файлы в текущем каталоге:

На сайте уже 21970 файлов общим размером 9.9 ГБ.

Наш сайт представляет собой Сервис, где студенты самых различных специальностей могут делиться своей учебой. Для удобства организован онлайн просмотр содержимого самых разных форматов файлов с возможностью их скачивания. У нас можно найти курсовые и лабораторные работы, дипломные работы и диссертации, лекции и шпаргалки, учебники, чертежи, инструкции, пособия и методички - можно найти любые учебные материалы. Наш полезный сервис предназначен прежде всего для помощи студентам в учёбе, ведь разобраться с любым предметом всегда быстрее когда можно посмотреть примеры, ознакомится более углубленно по той или иной теме. Все материалы на сайте представлены для ознакомления и загружены самими пользователями. Учитесь с нами, учитесь на пятерки и становитесь самыми грамотными специалистами своей профессии.

Не нашли нужный документ? Воспользуйтесь поиском по содержимому всех файлов сайта:



Каждый день, проснувшись по утру, заходи на obmendoc.ru

Товарищ, не ленись - делись файлами и новому учись!

Яндекс.Метрика