CC BY
9УДК 664.1
doi.org/10.24412/2413-5518-2024-1-34-40
Исследование электромембранной деминерализации свеклосахарного сиропа
М.Р. ЯКОВЛЕВА, магистр техн. наук, мл. научн. сотр. научно-исследовательской лаборатории сахарного производства*(e-mail: [email protected])
О.К. НИКУЛИНА, канд. техн. наук, доцент, зав. научно-исследовательской лабораторией сахарного производства*(e-mail: [email protected])
О.В. КОЛОСКОВА, канд. техн. наук, ст. научн. сотр. научно-исследовательской лаборатории
сахарного производства*(e-mail: [email protected])
О.В. ДЫМАР, инженер, д-р техн. наук, проф., техн. директор
представительства АО «МЕГА» в Республике Беларусь (e-mail: [email protected])
* РУП «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию»
Введение
Одним из направлений развития сахарной отрасли является расширение ассортимента продукции, выпускаемой предприятиями. Интерес представляет выработка сахарных сиропов пищевого качества непосредственно из свеклосахарного сиропа, что в настоящее время ограничено его составом, органолептическими свойствами, а также необходимостью реорганизации производства. Поэтому сахарный сироп, предлагаемый потребителю в магазинах, изготавливают в основном из кристаллического сахара [1].
Для получения продукта с высокими потребительскими свойствами необходимо проводить дополнительную обработку сахарного сиропа в целях повышения его чистоты, снижения цветности, минимизации содержания нерастворимых сухих веществ, что позволит улучшить органолептические свойства и повысить показатель сохранности [2—5].
Чтобы повысить степень очистки и достичь требуемых характеристик сиропа, в традиционной схеме производства сахара проводят следующие операции: сульфитация, фильтрование с применением перлита, адсорбция, использование коагулянтов [2—7]. Данные способы повышают степень очистки раствора, однако полученный в результате очищен-
ный сироп не соответствует характеристикам пищевых продуктов.
Для обесцвечивания сиропов и удаления несахаров перспективным направлением сахарной промышленности является применение ионообменных смол. В зависимости от множества факторов (химической природы адсорбента, удельной нагрузки на него, концентрации и качественного состава красящих веществ в исходном сырье, скорости пропускания, содержания сухих веществ, температуры раствора, давления в реакторе) иониты позволяют почти полностью освободиться от зольных компонентов, коллоидов и красящих веществ [3, 4].
Однако полная деионизация соков при помощи ионитов повсеместного распространения не получила, так как имела ряд недостатков:
— низкую рентабельность из-за дороговизны оборудования и периодичности его работы в связи с необходимостью набухания и регенерации ионитов;
— слабость анионитов по сравнению с катионитами, как следствие — получение кислого сока и инверсия сахарозы (гидролиз в водных растворах в присутствии кислоты и получения смеси глюкозы и фруктозы — инвертного сахара);
— значительные затраты химикатов на регенерацию ионитов. В среднем расход к массе свёклы
составляет: 5%-ной серной кислоты — 0,68 %, едкого натра — 0,11 %, аммиака - 0,30 % [3, 8, 11].
Основными требованиями к способам повышения качества полупродуктов сахарного производства является наиболее полная очистка их от несахаров (золы) и минимизация изменения сахаров - в первую очередь разложения, которые они могут претерпевать в процессе технологической переработки, хотя и считаются стабильными по сравнению с другими компонентами, например витаминами [3, 4, 12].
Кроме того, углеводы способны вступать в реакции карамелизации, а также меланоидинообразования (при взаимодействии с аминокислотами) с образованием в качестве конечных продуктов тёмноокра-шенных соединений - меланоиди-нов, что определяет режим технологических процессов производства [3, 4, 13]. Скорость и глубина меланоидинообразования зависят от состава углеводного комплекса, температуры и рН среды, влажности, наличия ферментов, присутствия в продуктах других компонентов, взаимодействующих с углеводами (белков, липидов, органических кислот и др.) [14]. При производстве сахара данные процессы являются нежелательными.
В настоящее время универсального метода очистки диффузионного сока от несахаров и получения
34 САХАР № 1 • 2024
стандартизированного по составу очищенного сока или сиропа не существует. Способы проведения очистки и параметры процессов необходимо подбирать и регулировать в соответствии с качеством и химическим составом исходного сырья с учётом требуемых показателей готового продукта.
Таким образом, исследование коррекции физико-химических показателей с целью выработки самостоятельного продукта из сиропа (полупродукта производства) является перспективным направлением. Сахарный сироп пищевого качества должен обладать определёнными вкусоароматическими свойствами и характерным внешним видом.
В настоящей работе рассмотрена возможность электромембранной обработки свеклосахарного сиропа для получения продукта пищевого качества. Объектами исследования были выбраны электродиализ (ЭД) и электродеиони-зация (ЭДИ).
Методика лабораторных
исследований
Для проведения электромембранной деминерализации оптимальным вариантом является обработка сиропа промежуточной стадии концентрирования с примерным содержанием сухих веществ 30 % [4, 15].
В ходе лабораторных исследований сахарный сироп с содержанием сухих веществ 72,1 % разбавляли водой комнатной температуры. Полученный образец визуально оценивали на отсутствие взвесей и мутности. Сырьё разбавляли биди-стиллированной водой до содержания сухих веществ 30±3% с целью минимизации количества дополнительно вносимых ионов с водой.
Разбавленный сахарный сироп имел следующие показатели:
— содержание сухих веществ 29,92-32,91 %;
— удельная электропроводимость (УЭП) 4,56—5,35 мСм/см;
— плотность 1125—1139 г/см3;
— активная кислотность 7,90— 9,40 рН;
— цветность 1063—1894 ед. ICUMSA;
— чистота раствора 77,58— 93,60 %.
Проводили две серии экспериментов с применением электродиализа и электродеионизации при трёх различных рабочих напряжениях (10, 20 и 30 В) для изучения влияния рабочего напряжения на свойства деминерализованных образцов и установления оптимальных параметров процесса. Чтобы приблизить условия опыта к производственным, в качестве концентрата использовали водопроводную воду, в качестве электродного раствора — 2%-ный раствор сульфата натрия (объёмом 250 см3). Масса обрабатываемого образца, как и исходная масса воды, составляла приблизительно 1500 г.
Протекание деминерализации сырья отслеживали по изменению показателя удельной электропроводимости сиропа в процессе электромембранной обработки, который фиксировали каждые 5 минут. Процесс деминерализации вели до прекращения падения удельной электропроводимости дилуата в двух последовательных точках контроля. По полученным данным УЭП дилуата до и после деминерализации рассчитывали показатель степени деминерализации сырья по формуле (1).
Степень деминерализации (Д, %) характеризует уровень очистки исходного сырья от заряженных частиц [16]:
УЭЦ.-УЭП.
(1)
УЭПН
где УЭПн — удельная электропроводимость дилуата до деминерализации, мСм/см; УЭПк — удельная электропроводимость дилуата после деминерализации, мСм/см.
Для расчёта и оценки показателей эффективности (формулы (2)— (5)) в процессе деминерализации
фиксировали температуру дилуата, массу, плотность, содержание сухих веществ (СВ) исходных и конечных дилуата и концентрата.
Массоперенос (М, г/(м2-ч)) отражает количество сухих веществ исходного сырья, перенесённых в процессе обработки через единицу площади мембраны за единицу времени [17, 18]:
М =
/уСВн-/уСВк 5-т-Л"
(2)
где тн и тк — масса исходного и конечного дилуата, кг; СВн и СВк — содержание сухих веществ в исходном и конечном дилуате, %; £ — рабочая площадь поверхности мембран, м3; т — длительность процесса, ч; N — количество пар мембран, шт.
Показатель пропускной способности мембран (ПС, г/(м2-ч)) характеризует общее количество ди-луата, проходящего через единицу площади мембран за единицу времени, и рассчитывается следующим образом [17, 18]:
ПС =
Б-х-Ы '
(3)
Общие затраты электроэнергии на проведение деминерализации (Э, Вт-ч/кг) и энергия на обогрев дилуата (ЭО, Вт-ч/кг) вычисляются по формулам (4), (5) [17, 18]:
Э =
рШи ■К
эо=
т
с(Т-Т0) 3600 '
(4)
(5)
где и — прилагаемое напряжение, В; I — сила тока, А; Т и Т0 — температура дилуата в начале и конце процесса, °Т.
Результаты исследования
Результаты определения расчётных показателей, характеризующих эффективность ведения деминерализации для каждого процесса при различном прилагаемом напряжении, представлены в табл. 1.
№ 1 • 2024 САХАР
35
ШЕШ
мчми. п-ргот. ги
В ходе электродиализной деминерализации сахарного сиропа при рабочем напряжении 10 В, что соответствует 1 В на мембранную пару модуля, произошло снижение УЭП дилуата на 4,87 мСм/см. Расчётный показатель степени деминерализации составил 97,21 %.
Повышение рабочего напряжения в процессе электродиализной очистки сахарного сиропа привело к интенсификации переноса заряженных частиц и ускорило протекание процесса:
— длительность процесса деминерализации сахарного сиропа на модуле ЭД при рабочем напряжении 20 В сократилась на 55 минут по сравнению с длительностью процесса при 10 В, а степень деминерализации составила 97,59 %;
— проведение электродиализа при рабочем напряжении 30 В позволило получить сахарный сироп со степенью деминерализации 96,95 %. Увеличение длительности процесса и снижение степени деминерализации можно объяснить вероятным возникновением явления концентрационной поляризации [19].
Показатель пропускной способности мембран также подтверждает снижение эффективности процесса при максимальном рабочем напряжении на модуле ЭД (по сравнению с 20 В). Сравнение данных показателей свидетельствует о снижении пропускной способности на 6,9 % при прилагаемом напряжении 30 В.
Повышение рабочего напряжения тоже приводит к увеличению расхода энергии на 1 кг обрабатываемого продукта с 6,25 Вт-ч/кг до 17,30 Вт-ч/кг (в 2,77 раза), что следует учитывать при подборе рабочих параметров процесса.
Как указывалось ранее, технология электродеионизации отличается от электродиализа наличием ионообменных смол в ячейках, что приводит к «двойной» (двухступенчатой) деминерализации исходного сырья в процессе электромембранной обработки. Однако для эффективности ЭДИ необходимо повышенное по сравнению с ЭД прилагаемое рабочее напряжение в целях инициации ионообменных процессов на ионообменных смолах.
Таблица 1. Результаты измерений и расчётные показатели эффективности процесса деминерализации сахарного сиропа
Показатели эффективности процесса Электродиализ Электродеионизация
10 В 20 В 30 В 10 В 20 В 30 В
УЭПн дилуата, мСм/см 5,01 4,56 4,92 5,35 4,95 5,23
УЭПк дилуата, мСм/см 0,14 0,11 0,15 1,0 0,10 0,07
Степень деминерализации, % 97,21 97,59 96,95 81,3 97,98 98,66
Продолжительность процесса, мин 190 135 145 125 110 70
СВн дилуата, % 30,11 30,05 32,91 29,92 30,16 30,73
СВк дилуата, % 28,43 28,73 31,43 27,86 27,97 28,65
Массоперенос, г/(м2-ч) 9,26 12,95 14,75 14,97 23,47 40,94
Пропускная способность мембран, г/(м2-ч) 411,5 578,5 538,8 625,0 710,2 1116,1
Энергопотребление на процесс, Вт-ч/кг 3,21 6,97 13,91 2,66 7,44 10,55
Энергопотребление на нагрев дилуата, Вт-ч/кг 3,04 1,05 3,39 0,58 1,52 1,52
Общее энергопотребление, Вт-ч/кг 6,25 8,02 17,30 3,24 8,92 12,07
Проведение обработки свеклосахарного сиропа путём электро-деионизации при рабочем напряжении 10 В привело к снижению УЭП сиропа на 4,4 мСм/см, при этом степень деминерализации дилуата составила 81,3 %, а длительность процесса — 125 минут. Повышение прилагаемого напряжения привело к интенсификации процесса переноса частиц, что отражает увеличение степени деминерализации с 81,3 до 98,7 %, мас-сопереноса с 15,0 до 70,9 г/(м2-ч) и пропускной способности мембран с 625,0 до 1116,1 г/(м2-ч).
Следует отметить, что увеличение рабочего напряжения до максимально возможного (3 В на мембранную пару) не привело к появлению эффекта концентрационной поляризации [19]: проведение процесса электродеиони-зации при максимальном рабочем напряжении 30 В позволило удалить 98,66 % заряженных частиц из исходного сахарного сиропа за 70 минут.
Энергопотребление при проведении деминерализации на модуле ЭДИ было ниже, чем на модуле ЭД, и составило 3,2 Вт-ч/кг при минимальном напряжении и 12,1 Вт-ч/кг — при максимальном. Это можно объяснить, во-первых, меньшей длительностью процесса электродеионизации и, во-вторых, меньшим сопротивлением на мембранах за счёт наличия ионообменных смол.
Длительность процесса деминерализации и степень деминерализации дилуата являются двумя основными критериями оценки и сравнения эффективности протекания электромембранного процесса. В случае обработки сиропа на модуле ЭД наиболее эффективен процесс при рабочем напряжении 20 В, так как наблюдается наибольшая степень деминерализации (97,6 %) при наименьшей длительности процесса (135 минут). Если деминерализация проводится на модуле ЭДИ, наиболее
36 САХАР № 1 • 2024
эффективен процесс при максимальном напряжении — 30 В. В таком варианте степень деминерализации составляет 98,7 % при длительности процесса 70 минут.
Для пищевых производств при изучении новых технологических приёмов важен не только подбор рабочих параметров, обеспечивающих наибольшую эффективность процесса, но и влияние способов обработки на физико-химические и технологические свойства сырья. Поэтому в исходном сиропе и деминерализованных продуктах исследовали следующие физико-химические показатели: содержание сухих веществ, активная кислотность, чистота сиропа и цветность. На основании полученных данных провели оценку изменений, происходящих в сахарном сиропе в процессе электромембранной обработки. Результаты изменения физико-химических показателей разбавленного сахарного сиропа, полученные в ходе экспериментов, представлены в табл. 2.
Установлено, что применение электромембранных процессов позволяет очищать сахарные сиропы от несахаров, о чём свидетельствует снижение содержания сухих веществ с совместным повышением чистоты дилуата по сравнению с исходным сиропом. В экспериментах снижение содержания сухих веществ произошло в диапазоне от 1,32 до 2,19 %, причём наибольшее их удаление наблюдается путём проведения ЭДИ при 20 В.
Изменение чистоты деминерализованного сиропа напрямую коррелирует с увеличением рабочего напряжения: наибольшим повышением чистоты (на 6,05 %) характеризуется дилуат после обработки на модуле ЭДИ при рабочем напряжении 30 В, этот же процесс характеризуется наибольшей степенью деминерализации (98,7 %). Максимальное напряжение с применением электродиализа привело
Таблица 2. Изменение параметров сахарного сиропа в процессе
электромембранной деминерализации
Показатель Электродиализ Электродеионизация
10 В 20 В 30 В 10 В 20 В 30 В
Исходное содержание сухих веществ дилуата, % 30,11 30,05 32,91 29,92 30,16 30,73
Конечное содержание сухих веществ дилуата, % 28,43 28,73 31,43 27,86 27,97 28,65
Д СВД, % 1,68 1,32 1,48 2,06 2,19 2,08
Активная кислотность начальная, ед. рН 7,9 8 9,3 9,3 9,3 9,4
Активная кислотность конечная, ед. рН 4,5 3,6 3,4 7,5 6,7 4,9
Д рН, ед. 3,4 4,4 3,4 1,8 2,6 4,5
Чистота сиропа исходного, % 77,58 79,0 92,44 92,15 93,60 91,05
Чистота сиропа деминерализованного, % 80,90 83,08 96,70 95,84 97,64 97,10
Повышение чистоты, % 3,32 4,08 4,26 3,69 4,04 6,05
Цветность начальная, ед. ЮТМ8А 1834 1894 1115 1130 1118 1063
Цветность конечная, ед. ЮТМ8А 1319 1352 714 749 414 429
Снижение цветности, % 28,1 28,6 36,0 33,7 63,0 59,6
к повышению чистоты сиропа на 4,3 %.
В сахарном производстве цветность не только является критерием оценки потребительских свойств готовой продукции, но часто отражает правильность проведения технологических операций в процессе обработки сырья. Нередко для снижения цветности готовых и промежуточных продуктов в технологических схемах обработки сахаросодержащего сырья осуществляют дополнительные операции: обработка сорбентами, фильтрация через активированный уголь, ионообменная обработка и т. д.
Эксперименты показали, что применение технологии электромембранной деминерализации для обработки свеклосахарного сиропа позволяет снизить цветность сахаросодержащего раствора минимум на 28,1 % от исходного показателя. Обработка сахарного сиропа путём электродеионизации
приводит к снижению цветности в большей степени (33,7—63,0 %) по сравнению с обработкой на модуле электродиализа (28,1—36,0 %), что можно объяснить дополнительной абсорбцией красящих веществ ионообменными смолами.
По причине неравномерного удаления противоположно заряженных ионов, а также остатков органических и неорганических кислот происходит снижение активной кислотности обрабатываемого сиропа. Это наблюдается во всех экспериментах: рН исходного сиропа снижается на 1,8—4,5 ед. рН. Для полупродуктов сахарного производства показатель активной кислотности (рН) является важным контролируемым параметром, так как его падение может спровоцировать негативные изменения технологических показателей. При его критическом падении могут происходить сразу несколько нежелательных процессов: разложение сахарозы, что влечёт
№ 1 • 2024 САХАР
37
ШЕШ
www.nt-prom.ru
за собой увеличение потерь и снижение выхода сахара, а также нарастание редуцирующих веществ, которое в определённых условиях вызывает нарастание цветности. В свою очередь, нарастание цветности полупродуктов приводит к увеличению цветности сахара и влияет на его качество.
Таким образом, при определении оптимальных режимов и разработке способа электромембранной деминерализации свеклосахарного сиропа необходимо учитывать изменение его активной кислотности в процессе электромембранной обработки.
Классическая схема получения сахара предполагает, что рН промежуточных продуктов перед выпаркой будет на уровне 9 ед. Такой уровень активной кислотности позволяет практически полностью исключить образование новых красящих соединений при выпаривании. В случае снижения рН до 8 ед. в результате разложения редуцирующих веществ и их взаимодействия с аминосоединениями и карамелизации сахарозы цветность сгущаемого сока может увеличиться на 120—150 % [3, 4].
В целях получения деминерализованного сахарного сиропа улучшенного качества и исключения инвертирования сахарозы, а также снижения скорости образования редуцирующих и красящих веществ изменение рН в процессе электромембранной обработки должно быть незначительным. Переход в кислую среду (рН < 7) является критическим для полупродуктов сахарного производства.
Учитывая неизбежное падение рН в ходе электромембранной обработки, необходимо регулировать уровень активной кислотности деминерализованных образцов. Для этого определена точка окончания процесса деминерализации, исключающая критическое падение рН.
В экспериментах по обработке сахарного сиропа электромем-
бранными методами (ЭД и ЭДИ) при различном рабочем напряжении изучали динамику изменения показателя активной кислотности в отобранных точках 0—10. Точка 0 означает начало процесса, т. е. рН в данной точке соответствует рН исходного образца, не подвергавшегося электромембранной обработке; точки 1—9 условно соответствуют 10, 20—90 % деминерализации дилуата, рассчитанной по показателю удельной электропроводимости дилуата, а точка 10 является точкой окончания операции, в которой степень деминерализации в зависимости от процесса и прилагаемого напряжения соответствует 96,4—97,2 % при ЭД и 81,3—98,7 % при ЭДИ. Динамика изменения показателя активной кислотности в ходе электромембранной деминерализации с применением электродиализа и электродеионизации при различном рабочем напряжении показана на рис. 1.
В процессе электродиализа критическое падение рН (7 и ниже) происходит, если степень деминерализации (Д) составляет 78 % при рабочем напряжении 10 В, 55 % при 20 В и 64 % при 30 В.
10
э;
а
<Г5 Ш
■о-£ о
о *
£
о §
а §
£ Ч
Проведение электродеионизации возможно до степени деминерализации 80 % при напряжении 10 В, 97 % при 20 В и 84 % при 30 В. Однако, как указывалось ранее, приемлемым значением показателя активной кислотности для обработки полупродуктов сахарного производства является рН не ниже 8. Исследование показало, что разбавление сахарного сиропа бидистиллированной водой до СВ = 30 % приводит к снижению рН в исходной точке до 7,8—9,3. Таким образом, дилуат уже в начальной точке может иметь заниженный уровень рН, что в дальнейшем при обработке приводит к снижению показателей качества сиропа.
Следует рассмотреть способы повышения рН сахарного сиропа. Во-первых, это применение щелочных растворов (КОН, №ОН). В данном случае увеличение содержания калия и натрия окажет незначительное воздействие, поскольку в процессе дальнейшей электромембранной обработки происходит удаление в первую очередь одновалентных катионов. Во-вторых, возможно разбавление
4 5 6 7 Точки отбора проб
■ЭД 10В -Я-ЭД20 В -Ь-ЭД 30В
■ЭДИ 10 В -Ж-ЭДИ20 В
9 10
■ЭДИ 30 В
Рис. 1. Изменение рН разбавленного сахарного сиропа в процессе электромембранной деминерализации
38 САХАР № 1 • 2024
сиропа очищенным диффузионным соком, имеющим щелочной рН, что снизит вероятность получения разбавленного сахарного сиропа с низкой щёлочностью. Данные способы коррекции рН применимы, если необходимо получить глубоко деминерализованный продукт.
Следует отметить, что в результате обработки произошло улучшение органолептических свойств деминерализованного сиропа за счёт удаления вкусоароматиче-ских компонентов.
Исходя из оценки полученных результатов, можно сделать вывод, что применение электромембранной деминерализации является перспективным вариантом дополнительной обработки сахарного сиропа с возможностью получения самостоятельного продукта — пищевого сиропа.
По итогам исследований разработана схема, описывающая способ электромембранной обработки свеклосахарного сиропа с содержанием СВ = 30±3 % (рис. 2). При этом в зависимости от требований к деминерализованному продукту предложен режим для проведения как электродиализа, так и электродеионизации. На схеме представлены параметры, подобранные на основании анализа результатов исследований.
Способ применения деминерализованного сиропа обусловлен улучшением физико-химических свойств в результате электромембранной обработки и предполагает, что полученный деминерализованный сироп может быть использован в качестве самостоятельного продукта (сиропы для кофе и десертов, топпинги) или в качестве компонента при производстве пищевых продуктов.
Для использования деминерализованного сахарного сиропа в качестве самостоятельного продукта необходимо получить возможно более концентрированный сироп, чтобы предотвратить брожение и
Концентрированный диффузионный сок или сироп промежуточной стадии выпарки с СВ = 30±2 %
Электродиализ при рабочем напряжении 2 В на мембранную пару в течение 135 минут до степени деминерализации
> 97,6%
Электродеионизация при рабочем напряжении 3 В на мембранную пару в течениe 70 минут до степени деминерализации > 98,6%
Деминерализованный сахарный сироп
Коррекция до требуемого рН (при необходимости)
Концентрирование
Кипячение
Фильтрование
Охлаждение
Розлив
Рис. 2. Схема обработки разбавленного сахарного сиропа с применением различных электромембранных процессов
потери сахарозы при длительном хранении. Однако, с другой стороны, следует исключить кристаллизацию сахарозы из насыщенного раствора, поэтому концентрация сиропа должна быть несколько ниже предельной, обусловленной растворимостью сахарозы при температуре хранения. На практике сахарный сироп готовят концентрацией сухих веществ 60— 65 %. Затем его стерилизуют путём кипячения, а перед розливом фильтруют и охлаждают.
Заключение
В результате исследования установлена эффективность электромембранной обработки с целью повышения физико-химических характеристик и потребительских свойств свеклосахарного сиропа.
Анализ результатов экспериментов позволяет установить, что для обработки сахарного сиропа с содержанием сухих веществ 30±3 % целесообразно применение:
— электродеионизации при рабочем напряжении 30 В длитель-
№ 1 • 2024 САХАР
39
ШЕШ
www.nt-prom.ru
ностью 70 минут. В итоге были достигнуты следующие показатели: степень деминерализации 98,7 %, повышение чистоты раствора на 6,1 %, снижение цветности на 59,6% от исходного показателя. Энергопотребление на процесс деминерализации составило 10,6 Вт-кг/ч;
— электродиализа при рабочем напряжении 20 В, при этом в течение 135 минут ведения процесса произойдёт снижение удельной электропроводимости до степени деминерализации 97,59 %, повышение чистоты раствора на 4,08 %, снижение цветности на 28,6 %, а энергопотребление на процесс составит 8,02 Вт-кг/ч.
С учётом подобранных режимов разработана и обоснована схема электромембранной обработки свеклосахарного сиропа с применением электродиализа и электро-деионизации.
Список литературы
1. Овчинников, Ю.А. Биоорганическая химия / Ю.А. Овчинников. — М. : Просвещение, 1987. - 815 с.
2. Рециклинг отходов в АПК : справочник / И.Г. Голубев, И.А. Шван-ская, Л.Ю. Коноваленко, М.В. Ло-патников — М. : Росинформагротех, 2011. — 296 с.
3. Силин, П.М. Технология сахара / П.М. Силин. — М. : Пищевая промышленность, 1967. — 625 с.
4. Ловкис, З.В. Очистка диффузионного сока в сахарном производстве / З.В. Ловкис, Т.И. Тур-бан, Н.И. Петюшев; под общ. ред. З.В. Ловкиса. — Минск : Беларуская навука, 2013. — 232 с.
5. Ильина, С.И. Электромембранные процессы: учеб. пособие / С.И. Ильина. — М. : РХТУ им. Менделеева, 2013. — 57 с.
6. Содержание сахара в мелассе. Оптимизация режима кристаллизации сахарозы на последнем продукте / З.В. Ловкис, Т.И. Турбан, Н.И. Петюшев [и др.]; под общ. ред. З.В. Ловкиса. — Минск : Беларуская навука, 2014. — 97 с.
7. Cho, Y.J. Purification process of sugar juices for decoloring and desalting: pat. KR 1019850004986 / Y.J. Cho, H.C. Lee. — Publ. date 21.12.1985.
8. Method for demoralization of a sugar solution, and method for production of a sugar product using said demineralization process: pat. WO 2016071617 / F. Bailleul, F. Lutin, A. Gonin, G. Guerif. - Publ. date 12.05.2016.
9. Method for increasing yield of sucrose: pat. US 3767526 / M. Endo, M. Sato, A. Mori [et al.] - Publ. date 23.10.1973.
10. Method for producing sugar syrup from sugar-containing raw materials: pat. EP 0994194 / T.M. Shimanskaya, A.A. Shimansky, V.I. Kiseleva. — Publ. date 19.04.2000.
11. Патент RU 02196831, МПК C13D 3/16. Способ производства сиропа из сахаросодержащего сырья : заявл. 2001.05.28 : опубл. 20.01.2003 / Безруков Н.Е., Буховец Е.Г., Зозуля Ю.В., Полехин А.Н.
12. Технология консервирования плодов, овощей, мяса и рыбы ; под ред. Б.Л. Флауменбаума. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Колос, 1993. — 320 с.
13. Технология консервирования / Э.С. Гореньков, А.Н. Горенькова, Г.Г. Усачёва. — М. : Агропромиздат, 1987 г. — 354 с.
14. Колодязная, В.С. Пищевая химия : учеб. пособие / В.С. Колодязная. — СПб. : СПбГАХПТ, 1999. — 140 с.
15. Никулина, О.К. Технология получения сахара с использованием биологически активных препаратов
при хранении свёклы и электромембранной очистки сока : специальность 05.18.05 «технология сахара и сахаристых продуктов, чая, табака и субтропических культур» : авто-реф. дис. ... канд. техн. наук / Никулина Оксана Константиновна ; НПЦ НАН Беларуси по продовольствию. — Минск, 2021. — 22 с.
16. Дымар, О.В. Научное обоснование и разработка технологий комплексного использования продуктов переработки молока : специальность 05.18.04 «Технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств» : дис. ... д-ра техн. наук: / Дымар Олег Викторович. — Минск, 2016. — 310 с.
17. High effective electrodialytic whey desalination at high tempetature / A. Merkel, D. Voropaeva, H. Farova, A. Yaroslavtsev // International dairy journal. — 2020. — № 108. — Р. 5—15.
18. The effect of acid whey composition on the removal of calcium and lactate during electrodialysis / E.N. Nielsen, A. Merkel, S.R. Yazdi, L. Ahrne // International dairy journal. — 2021. — № 117. — С. 27—39.
19. Влияние концентрационной поляризации на эффективность электромембранной деминерализации сахарного сиропа / М.Р. Яковлева, О.В. Дымар, О.К. Никулина, О.В. Колоскова // Пищевая промышленность: наука и технологии. — 2022. — Т. 15. — № 2 (56). — С. 62—67.
Аннотация. Обработка свеклосахарного сиропа с целью улучшения его физико-химических показателей и потребительских свойств является актуальным направлением и открывает перспективы разработки новых пищевых продуктов из промежуточных продуктов сахарного производства. В работе исследована возможность электромембранной обработки свеклосахарного сиропа: были изучены показатели эффективности процесса деминерализации с применением электродиализа и электродеионизации, а также данные об изменении физико-химических свойств сиропа. На основании полученных результатов сделан вывод об оптимальных параметрах процесса и предложен способ обработки полупродукта сахарного производства.
Ключевые слова: свеклосахарный сироп, промежуточный продукт, сахарное производство, физико-химические показатели, эффективность, электромембранная обработка, деминерализация.
Summary. Beet sugar syrup processing in order to improve its physicochemical characteristics and consumer properties opens up prospects for the development of new products from by-products of sugar production. During the study the possibility of beet sugar syrup electromembrane processing owas investiated. The efficiency indicators of the electrodialysis and the electrodeionization and changes in physicochemical properties were studied. Based on the obtained results, was made a conclusion about the optimal process parameters and a method for by-product processing of sugar production was proposed.
Keywords: beet sugar syrup, by-product, sugar production, physicochemical indicators, efficiency, electromembrane treatment, demineralization.
40 САХАР № 1 • 2024
