Способ производства сахарного сиропа из сахаросодержащего сырья

 

Способ производства сахарного сиропа из сахаросодержащего сырья относится к сахарной промышленности. Способ предусматривает очистку сока путем нагревания его, подкисления для понижения рН среды до достижения коагуляции белков с последующим их отделением, фильтрацией или центрифугированием и электролиза сока с использованием активных электродов, дающих при растворении поливалентные ионы и обеспечивающих коагуляцию коллоидов с последующим отделением осадка. Проводят ультрафильтрацию очищенного сока. Ультрафильтрат подвергают электродиализу, ионообменной очистке и обработке активированным углем. Концентрируют сахаросодержащий раствор путем обратного осмоса и затем выпаривают до концентрации, обеспечивающей длительное хранение. 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к сахарной промышленности. Получаемый с использованием изобретения сахаросодержащий продукт может быть использован в кондитерской, пивобезалкогольной, консервной и хлебопекарной промышленности.

Изобретение позволяет реализовать производство сахарного сиропа рафинадного достоинства в режиме сбора сельскохозяйственной сахаросодержащей культуры, без организации вспомогательных производств.

Известен способ получения сахарного сиропа как промежуточного продукта в традиционном сахарном производстве [1]. Способ включает получение диффузионного сока, очистку его дефекосатурацией и выпаривание.

Недостатками способа являются высокие энергозатраты на выпаривание и недостаточно высокая доброкачественность сиропа, которая обусловливает дорогостоящую процедуру очистки патоки при использовании сахарного сиропа для получения белого кристаллического сахара. Кроме того, традиционное производство предполагает наличие в одном комплексе с сахарным производством вспомогательных производств: водного, известково-газового, теплоэнергетического, складов свеклы.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ получения сиропа из сахаросодержащего сырья, включающий очистку сока от примесей механической фильтрацией, ультрафильтрацию сока, ионообменную очистку пропусканием его через анионит и катионит, концентрирование раствора при помощи обратного осмоса и выпаривание до сиропа [2].

Основными недостатками этого способа являются низкая производительность ультрафильтрации, обусловленная высоким содержанием высокомолекулярных компонентов диффузионного сока и солей жесткости и соответственно необходимость частой регенерации мембран и крайне медленная регенерация смеси ионитов используемым для этого раствором, недостаточно глубокое обессоливание из-за перевода катионита в Na⁺ форму при регенерации.

Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке способа производства сахарного сиропа рафинадного достоинства из сахаросодержащих сельскохозяйственных культур, а технический результат заключается в обеспечении одинаковой длительности работы используемых устройств, улучшении качества готового продукта и создании экологически чистого процесса.

Это достигается тем, что в предложенном способе производства сахарного сиропа из сахаросодержащего сырья, включающем измельчение последнего, получение сока, его ультрафильтрацию, ионообменную очистку, концентрирование сока путем обратного осмоса и выпаривание до сиропа, перед ультрафильтрацией проводят очистку сока путем подкисления сока или измельченного сырья для понижения pH, нагревания сока перед подкислением до достижения коагуляции белков с последующим их отделением фильтрацией или центрифугированием и электролиза сока с использованием активных электродов, дающих при растворении поливалентные ионы и обеспечивающих коагуляцию коллоидов с последующим отделением осадка, при этом полученный ультрафильтрат перед ионообменной очисткой подвергают электродиализу для его деминерализации, а после нее сахаросодержащий раствор пропускают через фильтр с сорбентом. После электролиза сока в случае недостаточной коагуляции в него вводят кислоту или соль поливалентного металла для осаждения коллоидов с последующим отделением осадка.

Способ осуществляется следующим образом.

Сахаросодержащее сырье моют, если в этом имеется необходимость. Затем измельчают и для некоторых сельскохозяйственных культур проводят подкисление введением вещества, понижающего pH среды, до коагуляции содержащихся в сырье белков. Из измельченного сырья получают сок центрифугированием, прессовым, диффузионным способами или их комбинацией. Полученный сок нагревают до коагуляции содержащихся в нем белков и подкисляют, если не было подкисления измельченного сырья, введением вещества, понижающего pH среды, до появления взвешенного осадка в соке. Осадок отделяют фильтрованием или центрифугированием сока. Очищенный таким образом сок подвергают электролизу в электролизере с активными электродами, дающими при растворении поливалентные ионы, и процесс ведут до коагуляции содержащихся в соке коллоидов. В случае, если коагуляция коллоидов протекает недостаточно эффективно, электролизат обрабатывают кислотой или раствором соли поливалентного металла до осаждения коллоидов. Затем осадок коллоидов отделяют фильтрованием или центрифугированием, после чего проводят ультрафильтрацию сока. После этого ультрафильтрат направляют в электродиализатор и осуществляют электродиализ сока для уменьшения содержания минеральных веществ в нем в несколько раз, о чем свидетельствует изменение электропроводности сока. Для более полной деминерализации затем сок пропускают через ионообменные фильтры, и для устранения характерного свекольного привкуса - через фильтр с сорбентом. После этого проводят концентрирование сока путем обратного осмоса на мембранах и выпаривание полученного сиропа до содержания в нем сухих веществ, обеспечивающих длительное хранение без кристаллизации.

Полученный сахаросодержащий продукт удовлетворяет по цветности и доброкачественности, микробиологическим показателям и содержанию токсичных веществ и пестицидов ГОСТу 22-94 на сахар-рафинад. Такое качество сахаросодержащего продукта позволяет при производстве из него кристаллического сахара исключить очистку патоки.

Пример 1. Диффузионный свекловичный сок, имеющий Сх. = 13,2%, Дб.=82%, СВ= 16,1%, из долгохранившейся свеклы нагревают до температуры 90^oC, подкисляют соляной кислотой до pH 4,5, образовавшийся осадок белков фильтруют. Полученный осадок представляет собой белково-полисахаридный концентрат, не содержащий никаких вредных веществ, и может быть добавлен к свекольному жому для скармливания скоту. Фильтрованный сок, имеющий Дб=89%, электролизуют в электролизере с алюминиевыми электродами при межэлектродном напряжении 2,5 В, плотности тока 5 А/см² до начала выпадения осадка гидроксида алюминия. В электролизат вводят при перемешивании 30%-ный раствор сульфата алюминия до видимого разделения фаз и фильтруют для отделения осадка. Фильтрованный электролизат имеет Дб= 91,6%, не содержит красящих веществ, содержит лишь небольшое количество высокомолекулярных соединений и имеет pH 6,95.

Электролизат подвергают ультрафильтрации для удаления остаточных высокомолекулярных соединений на мембранах из ароматического полиамида при давлении 0,3 МПа.

Ультрафильтрат обрабатывают в электродиализаторе с ионитовыми мембранами МК-40 и МА-40 и измеряют его электропроводность. При достижении 10-кратного снижения процесс прекращают. Затем проводят деминерализацию последовательно на катионите IMAC HP 1110, анионите IMAC HP 661 и катионите IMAC HP 336 и очистку на активированном угле. Полученный раствор имеет содержание СВ=13%, Дб = 99,9% и нулевую цветность. Затем полученный раствор концентрируют путем обратного осмоса на мембранах из ароматического полиамида до содержания сахарозы 35 мас.% и выпаривают концентрат до содержания сахарозы 60%.

Раствор после выпаривания имеет цветность, равную О, доброкачественность 99,9%, т.е. удовлетворяет по этим показателям требованиям ГОСТ 22-94 на сахар-рафинад.

Пример 2. Сок из нижних частей стеблей сахарного тростника получают прессованием с имбибицией, нагревают до начала интенсивной коагуляции. Далее обработка сока идет, как в предыдущем примере.

Готовый продукт имеет цветность, равную О, доброкачественность 99,9%, т. е. удовлетворяет по этим показателям требованиям ГОСТ 22-94 на сахар-рафинад.

Предложенный способ производства сахарного сиропа имеет следующие преимущества: обеспечивает равномерное распределение нагрузки по очистке между всеми ступенями технологического процесса, а также одинаковый ресурс работы устройств, позволяет улучшить условия работы ультрафильтрационного и обратноосмотического модулей и выпарной установки; при производстве сахара из сахарного сиропа, полученного по предложенному способу, нет необходимости проводить очистку патоки, так как получаемый сироп имеет рафинадную чистоту.

Формула изобретения

1. Способ производства сахарного сиропа из сахаросодержащего сырья, включающий измельчение последнего, получение сока, его ультрафильтрацию, ионообменную очистку, концентрирование сока путем обратного осмоса и выпаривание до сиропа, отличающийся тем, что перед ультрафильтрацией проводят очистку сока путем подкисления его или измельченного сырья для понижения pH, нагревания сока перед подкислением до достижения коагуляции белков с последующим их отделением фильтрацией или центрифугированием и электролиза сока с использованием активных электродов, дающих при растворении поливалентные ионы и обеспечивающих коагуляцию коллоидов с последующим отделением осадка, при этом полученный ультрафильтрат перед ионообменной очисткой подвергают электродиализу для его деминерализации, а после нее сахаросодержащий раствор пропускают через фильтр с сорбентом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после электролиза сока в него вводят кислоту или соль поливалентного металла для осаждения коллоидов с последующим отделением осадка.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 03.06.2004

Извещение опубликовано: 10.03.2005        БИ: 07/2005

---