Осадження сапонінів
Сапоніни – це природні сполуки рослинного походження, вони є отруйними глікозидами з дуже вираженою поверхневою активністю і чим спричиняють піно утворення водних розчинів. За цю властивість і одержали свою назву.
Вміст сапонінів у коренеплодах цукрових буряків сягає до 0,3% до маси буряків. Сапоніни зосереджуються в шарах коренеплоду що міститься під шкіркою. Ці шари в наслідок бактерицидної дії сапонінів виконують захисну функцію що до проникнення мікроорганізмів у коренеплід . У кислому середовищі сапоніни гідролізують з відокремленням вуглеводної частини молекули глікулунової кислоти.
С37Н58О9+Н2О=С31Н50О2+С6Н1оО7
Сапонін сапогенін/ глюкурунова кислота
У сапонінах цукрових буряків зустрічаються 6 різновидностей сапогенінів переважна більшість з них це – олеанолова кислота. Близько 30% сапонінів переходять у дифузійний сік у вигляді магнієвої солі. Сапоніни малорозчинні у воді. Тверда фаза перебуває у стані колоїдної дисперсності. Під час попереднього вапнування дифузійного соку сапоніни що мають карбоксильну групу в глюкуронової кислоті взаємодіють с кальцієм. При цьому утворюються нерозчинна сіль кальцію. З підвищенням температури зростає ступінь осадження сапонінів. Тверда фаза кальцієвої солі сапонінів має високу дисперсність що погіршує фільтраційні властивості твердої фази в соці після першої карбонізації.
Осадження ВМС
Пектинові речовини.
У дифузійному соці міститься близько 0,1 % від маси соку пектинових речовин за умов порушення технологічного режиму екстрагування сахарози із стружки (висока температура, завищені значення рН соку, завелика тривалість екстрагування) вміст пектинових речовин в соці зростає.
Вміст пектинових речовин у дифузійному соці зростає також при умові перероблення недозрілих буряків та вражених хворобами під час зберігання. У лужному середовищі створеному завдяки додаванню гідроксиду кальцію пектинові кислоти деметилюються, тобто у молекулі пектину заростає кількість вільних карбоксильних груп. В наслідок їх дисоціації молекула має від’ємно зарядженні групи які реагують з іонами кальцію 2+ і утворюють пектинати, розчинність цих солей зменшується зі зниженням ступеня етерифікації пектинових кислот.
Тверда фаза солей кальцію пектинових кислот має хороші фільтраційні властивості, а тверда фаза пектової кислоти (пек тати) драглиста і призводить до зниження швидкості фільтрування соку І карбонізації. Зважаючи на це є доцільним вводити холодне попереднє вапнування дифузійного соку з незначним ступенем деетерифікації пектинових кислот або пектину. Одночасно з метальними групами деетерифікуються і оцтові групи які були зв’язані з гідроксильними групами другого та третього атомів вуглецю.
Ступінь осадження пектинових речовин за умов прогресивного попереднього вапнування зростає з підвищенням лужності створеної гідроксидом кальцію.
Залежність ступеня осадження білків та пектинових речовин від лужності
Ступінь осадження пектинових речовин при лужності понад 0,03% СаО і до лужності 0,09% СаО має різке підвищення. При подальшому додавання гідроксиду кальція ступінь осадження пектинових речовин зменшується – це можна пояснити зменшенням вмісту пектинових речовин в соці та зменшенням концентрації іонів кальцію. Присутність білків підвищує ступінь осадження пектинових речовин, це є підтвердженням зв’язку між пектиновими речовинами та білками при цьому осаджуються одночасно вільні пектинові речовини та зв’язані в білково-пектинові комплекси.
Білки.
Молекули білків електро-нейтральні в межах рН своєї ізоелектричної точки 3,5 – 4,0 – це пов’язано с тим що в молекулах білків цукрових буряків більший вміст носіїв від’ємних зарядів глутамінової та аспарагінової амінокислот ніж носія позитивних зарядів групи NH3 аргініну. У ізоелектричній точці кількість позитивно заряджених груп = кількості від’ємно заряджених груп, тобто молекула стає електронейтральною.
За умов підвищення рН середовища додавання лугу від ізоелектричної точки пригнічується дисоціація аміногруп і кількість від’ємних зарядів буде більшою за кількість позитивних зарядів. При цьому молекула набуває сумарного від’ємного заряду. З подальшим підвищенням рН середовища кількість від’ємних зарядів буде весь час зростати. Катіон лугу взаємодіє з карбоксильними групами при цьому утворюються комплексні сполуки кальцію з білками. Білки втрачають розчинність і випадають в осад. Найвищу вомплексоутворюючу здатність мають полівалентні метали – це свинець, аюміній, залізо та інші. Кальцій має нижчу комплексоутворюючу здатність ніж ці метали. Але вищу ніж натрій. У даних сполуках білок виступає як ліганд, також ці сполуки мають назви протеїнатів. Під час попереднього вапнування.
Під час попереднього вапнування дифузійного соку осадження білків здійснюється в наслідок утворення їх малорозчинних сполук з Са. Ступінь осадження білків за умов прогресивного попереднього вапнування зростає з підвищенням лужності.
Вміст СаО, %
Залежність вмісту іонів Са в розчині гідроксиду Са від рН
До 0,13 % СаО досягає максимальної величини із подальшим додаванням гідроксиду кальцію починає зменшуватись. Це пояснюється тим що за умов високої лужності утворюється більш стійкі комплексні сполуки Са з сахарозою ніж Са з білками. Білки звільняються від іонів Са і переходять у розчин. При цьому не враховується залежність концентрації іонів Са від рН. З підвищенням рН від 7-ми вміст іонів Са у % від загальної його кількості зменшується і при рН 12=0. Також існують дані що 0 вміст іонів Са досягається при величині рН вже 11,3 – 11,4. Ці величини рН за яких досягається максимум осадження білків та не цукрі. Під час проведення вапнуваня дифузійного соку.
Подальше підвищення рН або лужності призводить до зниження ступеня осадження нецукрів. Характер залежності ступеня осадженні білків з підвищенням лужності чи рН соку під час проведення попереднього вапнування відповідає характеру освіження нецукрів. Це є свідченням того що осадження білків визначає характер залежності ступеню осадження нецукрів від рН під час проведення попереднього вапнування дифузійного соку.
Під час зберігання цукрових буряків, а особливо в несприятливих умовах, має місце деструкція білків з розривом основного ланцюга. За умов теплого прогресивного попереднього вапнування ступінь осадження дійсних білків (молекулярною масою більше 6000) досягає 80%, а продуктів деструкції (молекулярна маса менше 6000) менше 54% від вмісту білків у дифузійному соці. Це є однією з причин зниження ефекту очищення за умов перероблення буряків тривалого зберігання чи пошкоджених під час зберігання.