Проблема получения особо чистого сахара, в основном, заключается в сложности и дороговизне его обработки различными веществами и реагентами в процессе производства, в том числе с помощью ионообменных установок. При этом стандартные мероприятия по поддержанию санитарного состояния рабочих мест, строений и территории сахарного завода, выполнение требований к личной гигиене работающих, осуществление профилактических дезинфекций оборудования, иными словами соблюдение санитарных правил производства сахара и использование известных способов его очистки позволяют выпускать сахар, соответствующий ГОСТ 22-94, не более того. Требования, предъявляемые потребителями сахара к его качеству, существенно отличаются от требований ГОСТ 22-94 (табл. 1).
Таблица 1. Сравнение показателей качества сахара требуемых потребителями особо чистого сахара и соответствующих ГОСТ 22-94
Показатель | Требования потребителей особо чистого сахара | ГОСТ 22-94 |
Плесневые грибы, КОЕ/г (не более) | 0,5х10 | 1х10 |
Дрожжи, КОЕ/г (не более) | 0,5х10 | 1х10 |
Количество мезофильных,аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов, КОЕ/г (не более) | 0,2х10 | 1х10 |
Цветность, ед. КЕШ (не более) | 35 | Белый, чистый, без пятен и посторонних примесей, допускается голубоватый оттенок |
Недавно разработана достаточно недорогая и эффективная технология получения особо чистого стерилизованного сахара. Однако, прежде чем ее рассматривать, остановимся на некоторых факторах, определяющих качественные характеристики сахара, обусловленные в основном жизнедеятельностью микроорганизмов (более подробно проблематика загрязненности сахара-сырца и технологических продуктов при его переработке освещена в книге И. Ф. Бугаенко "Переработка тростникового сахара-сырца" [2]).
Первое, на что хотелось бы обратить внимание, это микробиологическое осеменение. Как известно, в жидких технологических растворах сахарозы, в том числе в клеровке, содержатся многочисленные виды микроорганизмов - бактерии, дрожжи, грибы. Как правило, микроорганизмы существуют в сахаре-сырце в виде спор. Устойчивость спор к воздействию внешних факторов обеспечивается за счет того, что они покрыты плотной оболочкой. При растворении сахара в воде споры, имеющиеся на поверхности и внутри кристаллов сахара, в соответствии с их генетической программой, переходят в «живое» состояние. Процесс этот начинается через 5-40 мин после растворения сырца. Во время технологического процесса производства сахара одни виды микроорганизмов сбраживают сахарозу с образованием органических кислот, другие в процессе жизнедеятельности выделяют аммиак, что приводит к повышению окраски растворов сахара. В результате микробиологических процессов могут образоваться полисахариды - леван и декстран. Последний представляет собой трудно гидролизуемую слизь.
На цветность сахара-песка влияет наличие продуктов меланоидообразования и фенолсодержащих комплексов. Принято считать, что меланоиды, образующиеся в результате щелочно-термического разложения редуцирующих веществ путем взаимодействия моносахаридов с аминокислотами, - одна из наиболее вредных групп с точки зрения ухудшения качества сахара-песка.
Еще один фактор, определяющий качество сахара при переработке сахара-сырца, - наличие в сырце продуктов клейстеризации крахмала. Так, при производстве крепких алкогольных напитков использование сахара, содержащего продукты деструкции крахмала (за счет осаждения их спиртом), может привести к выпадению осадка, иными словами, образованию мути в алкогольных напитках.
Для того чтобы избежать проблем, связанных с присутствием в сахаре-сырце и промежуточных технологических продуктах при его переработке микроорганизмов выбрано использование ультрафиолетового излучения и озона, являющихся основой описываемой ниже технологии.
Озон - наиболее мощный и самый быстрый на сегодня и, что очень значимо, коммерчески доступный асептик и оксидант, уничтожающий практически все биологические, органические и неорганические загрязнители. Основные преимущества его применения для обработки водных растворов и суспензий при производстве сахара содержатся в самой природе этого вещества. Действие озона основано на высокой окислительной способности, обусловленной легкостью отдачи им активного атома кислорода (03=02+0).
Действие озона в совокупности с ультрафиолетовым облучением приводит к фактически полному уничтожению микрофлоры, присутствующей в исходном сырье и развивающейся во время технологического процесса. Среди причин бактерицидного эффекта озона чаще всего отмечается нарушение целостности оболочек бактериальных клеток, вызываемое окислением фосфолипидов и липопротеидов. В ходе исследований также определено, что капсулированные вирусы более чувствительны к действию озона, чем некапсулированные. Это объясняется тем, что капсула, представляющая собой слизистый слой, содержащий полисахариды и полипептиды, легко разрушается озоном.
Уникальное действие озона состоит в том, что он не только уничтожает микрофлору, но и при взаимодействии с продуктами жизнедеятельности микроорганизмов, разрушает и их. Озон фактически полностью разлагает декстран. Увеличение скорости фильтрации при разложении озоном не только декстрана и левана, но и продуктов деструкции крахмала - важная составляющая эффективности описываемой технологии.
Использование озона, кроме того, улучшает цветность конечного продукта, в основном за счет разрушения меланоидов. В результате взаимодействия озона с меланоидами образуются нерастворимые в воде соединения, и часть красящих веществ переводится в осадок. Озон при этом действует еще и как микрофлокулянт. При озонировании протекают реакции окисления и с фенолсодержащими комплексами, в результате чего образуются нетоксичные соединения в виде осадка. Результаты опытов показывают, что озон расходуется и на окисление гуминовых кислот, что также приводит к значительному снижению цветности. Вследствие окисления гуминовых кислот накапливаются стойкие к окислению слабо окрашенные или бесцветные соединения. Гуминовые вещества разрушаются озоном до диоксида углерода и воды. Осадок, образующийся в результате действия озона, удаляется на стадии фильтрации.
И наконец, под действием озона уничтожается запах, появляющийся в результате окисления и минерализации органических примесей.
Горчинский Ю.Н., Потапов О.А., Никоненко Ф.П.
"Сахар", 2001, №5