Основы технологии отрасли. Лабораторный практикум. Учебное пособие-1

Технологические качества сахарной свеклы - комплекс био- логических, химических и физических особенностей, обусловли-

вающих протекание технологических процессов ее переработки на сахарных заводах и выход кристаллического сахара.

Для производства сахара должны использоваться корнепло- ды сахарной свеклы, соответствующие требованиям ГОСТ Р 52647-2006 «Свекла сахарная. Технические условия» (табл. 5). Корнеплоды сахарной свеклы должны быть с типичными для бо- танического вида формой и окраской, с удаленными листьями и черешками, неувядшими, наличие мумифицированных и загнив- ших корнеплодов не допускается.

Для регионов Южного Федерального округа норма сахари-

стости корнеплодов сахарной свеклы устанавливается не менее 12 %, норма загрязненности - не более 10 %.

Главным критерием для оценки экономической эффектив-

ности сахарного производства считается выход кристаллического сахара из каждой тонны переработанной свеклы. Выход сахара зависит от технологического качества свеклы, которое определя- ется сахаристостью, спелостью, состоянием тургора, степенью загрязненности, концентрацией несахаров в свекловичном соке.

Основной характеристикой сырья является сахаристость свеклы. Она зависит от спелости корнеплодов: при достижении технической спелости в свекле накапливается наибольшее коли- чество сахарозы при высокой чистоте свекловичного сока. Тех- ническая спелость сахарной свеклы быстрее достигается в засуш-

21

ливый период, чем в дождливый, и зависит от сорта, погодных условий, агротехники возделывания посевов, плодородия почвы. Избыток органических и минеральных азотных удобрений затя- гивает сроки созревания свеклы, а фосфорных и калийных – ус- коряет. Корнеплоды, не достигшие предела физиологического развития, после уборки отличаются большой интенсивностью дыхания и расходования накопленной в них сахарозы. Хранение такого сырья сопровождается большими (примерно в 1,5 раза) среднесуточными потерями сахарозы и значительным ухудшени- ем его технологических качеств.

Оборудование и материалы

1.Сахариметр.

2.Размельчитель тканей свеклы.

3.Сосуд для дигестии.

4.Разбавленный раствор свинцового уксуса (раствор для дигестии).

5.Термостат или водяная баня с термометром на 100 °С.

6.Пипетка с двухходовым краном вместимостью 178,2 см3.

7.Стакан стеклянный вместимостью 200-300 см3.

8.Калька.

9.Бумага фильтровальная.

10.Баня для охлаждения или кристаллизатор.

Порядок выполнения работы

Отбор проб для анализа

Сахарную свеклу принимают на завод партиями. Партией считают одну транспортную единицу свеклы, сопровождаемую одним документом о качестве. Каждую партию до взвешивания осматривает приемщик и устанавливает ее соответствие требова- ниям стандарта.

22

Контроль токсичных элементов, пестицидов и радионукли-

дов в корнеплодах сахарной свеклы проводят перед началом уборки от всего объема, выращенного одним производителем по одной технологии. Объем выборки принимают в зависимости от площади посева сахарной свеклы из расчета - одна проба с пло- щади до 50 га. При площади поля, превышающей 50 га, ее услов- но делят на прямоугольные участки площадью по 50 га, от кото- рых отбирают пробы. Для пробы берут 7-10 точечных проб в ко- личестве 2-3 растения каждая, выкапывают штыковой лопатой по диагонали поля через равные промежутки. Из точечных проб со- ставляют общую пробу с поля количеством не менее 15 корне- плодов.

Отбор проб сахарной свеклы для определения физико-

химических показателей осуществляют представители сырьевой лаборатории сахарного завода в присутствии представителя по- ставщика. Объем выборки принимают в зависимости от числа поступающих транспортных единиц за сутки от всех поставщи- ков: до 300 транспортных средств включительно - от каждой пя- той транспортной единицы одного поставщика; свыше 300 - от каждой десятой.

В случае выявления путем визуального осмотра в отдель-

ных транспортных единицах неоднородности качества сахарной свеклы или несоответствия его показателям проводят дополни- тельный отбор проб из данных транспортных единиц.

Пробы отбирают ручным и механизированным способами.

При ручном способе свеклу отбирают свекловичными вилами от каждой партии равными порциями около 4 кг в трех точках по средней линии кузова: у переднего борта - после снятия слоя толщиной в 10-15 см. При механизированном способе пробы от-

бирают щупом пробоотборника линии Рюпро поочередно в трех точках, лежащих по средней линии кузова: у переднего борта, в середине, у заднего борта.

Общая масса точечных проб должна быть не менее 12 кг.

Для контроля перерабатываемой свеклы стружку отбирают с ленточного транспортера 6 раз в смену для определения содер- жания сахара и 2 раза в смену - качества стружки.

23

Определение физико-химических показателей

Определение загрязненности свеклы. Корнеплоды помеща-

ют в сухой тарированный таз, взвешивают с точностью до 10 г - определяют массу брутто.

Очищают корнеплоды от земли, обрезают боковые кореш- ки, хвостики диаметром 1 см и менее, черешки листьев, ростки, выбирают ботву, органические и минеральные примеси. При- липшую к корням землю отделяют тупой стороной ножа и неме- таллическими щетками, а в сырую погоду корни отмывают и на- сухо обтирают. Чистую, сухую, без примесей свеклу взвешивают с точностью до 10 г в том же тазу (очищенном), в котором опре- деляли массу брутто, и находят массу нетто.

Величину общей загрязненности и засоренности свеклы ОЗ, %, вычисляют с точностью до 0,1 % по формуле

ОЗ = Мбр − Мн 100 ,

Мн

где Мбр - масса брутто; Мн - масса нетто, г.

У к а з а н и е. Загрязненность сахарной свеклы - содержа- ние в партии корнеплодов примесей органического и минераль- ного происхождения. Примеси минерального происхождения - почва, камни и другие. Примеси органического происхождения - зеленая масса, боковые корешки и хвостики диаметром менее 1 см, корнеплоды столовой и кормовой свеклы. Зеленая масса - листья, черешки, ростки и сорняки.

Определение показателей качества свеклы. Корнеплоды очищают от земли, примесей и зеленой массы. Всю пробу взве- шивают с точностью до 10 г. Затем корнеплоды раскладывают по категориям, соответствующим показателям качества свеклы. Корнеплоды каждой категории и зеленую массу взвешивают от- дельно с точностью до 10 г.

Пробы сортируют по каждому показателю в такой последо- вательности:

24

набирают корни с сильными механическими повреждения- ми (механически поврежденной считается свекла, у которой кор- неплод имеет нарушение целостности ткани на 1/3 и более в ре- зультате сколов, срезов, обрывов, раздавливания, повреждения грызунами), взвешивают и возвращают в пробу;

выбирают мумифицированные корни (корнеплоды с поте- рей воды более 20 %), взвешивают и возвращают в пробу;

цветушные корнеплоды (в первый год жизни корнеплоды образовали цветоносные побеги), взвешивают их;

увядшие корнеплоды (с потерей воды более 6 %) и взвеши- вают;

загнившие корнеплоды (корнеплоды с явными признаками развития гнилостных процессов, вызвавших изменения ткани, а также со структурными ее изменениями: стекловидная, отслаи- вающаяся или почерневшая) и взвешивают.

Процентное содержание корнеплодов каждой категории и зеленой массы определяют отношением их массы к массе всей пробы, умноженной на 100. Содержание зеленой массы вычис- ляют с точностью до 0,1 %.

Определение сахаристости свеклы. Метод горячей диге-

стии. Отвешивают на технических весах в лодочке из нержа- веющей стали 26 г свекловичной кашки, помещают в дигестици- онный сосуд. Из автоматической пипетки прибавляют 178,2 см3 разбавленного раствора свинцового уксуса, закрывают крышкой с резиновой прокладкой и плотно завинчивают. Взболтав гори- зонтальными движениями, сосуд ставят в термостат или на водя- ную баню, нагретую до 82-83 °С, на 30 мин, поддерживая в те- чение этого времени температуру в термостате 80 °С, а в водяной бане - 75-80 °С.

За период термостатирования сосуд дважды через равные промежутки времени взбалтывают горизонтальными движениями (не менее 8-10 движений). Опрокидывание и вертикальное встря- хивание сосуда не разрешается. По истечении 30 мин сосуд пере- носят на 20 мин в термостат-холодильник с температурой 20 оС. Охлажденный сосуд вытирают насухо, энергично взбалтывают

25

вертикальными движениями (не менее 15 движений), содержи- мое фильтруют через бумажный фильтр.

Воронка и стакан для фильтрования должны быть сухими. Верхняя кромка фильтра не должна подниматься выше борта во- ронки, которую во время фильтрации закрывают стеклом. Пер- вые порции фильтрата удаляют. Полученный фильтрат заливают

вполяриметрическую кювету длиной 400 мм и измеряют враща- тельную способность сахариметром.

Показание сахариметра дает содержание сахарозы в свек- ловичной стружке, процент к массе свеклы.

Вслучае переработки порченой свеклы горячую водную дигестию следует проводить при температуре 75-76 °С.

Метод холодной дигестии. Взвешивают на листе кальки размером 13х13 см на технических весах 52 г свекловичной каш- ки и переносят в предварительно вымытый, высушенный или вытертый сосуд 2 размельчителя тканей свеклы РТС-2М (рис. 5).

Листок кальки разрывают на мелкие кусочки и также помещают

всосуд. Затем из автоматической пипетки в сосуд добавляют два объема по 178,2 см3 разбавленного раствора свинцового уксуса.

Рис. 5. Размельчитель тканей свеклы

кладка; 6 – ножи для измельчения

свеклы

Сосуд устанавливают в гнездо 1 размельчителя тканей свеклы, опускают корпус 3 таким образом, чтобы фланец с рези-

26

новым уплотнением 5 стал на кромку сосуда и закрыл ее без пе- рекоса. Далее открывают кран для охлаждения сосуда с таким расчетом, чтобы по окончании работы размельчителя температу- ра содержимого сосуда составляла 19-21 °С.

Размельчитель тканей включают в сеть, плавным поворо- том ручки трансформатора доводят напряжение до 130 В для предварительного измельчения стружки, а через 1 мин до 220 В. По истечении 3 мин ручку трансформатора устанавливают в ну- левое положение, выключают прибор из сети, отключают воду и поднимают корпус размельчителя. В новых модификациях раз-

мельчителя тканей процесс размельчения свекловичной стружки осуществляется автоматически.

Содержимое сосуда фильтруют, соблюдая требования, из- ложенные в методе горячей водной дигестии. Полученный филь- трат заливают в поляриметрическую кювету длиной 400 мм. По-

казание сахариметра дает содержание сахарозы в свекловичной стружке, процент к массе свеклы.

При переработке порченой свеклы иногда получают мут- ные дигераты. В этих случаях дигерат фильтруют через бумаж- ный фильтр или слой ваты. 50 см3 фильтрата переводят в колбу на 100 см3, осветляют реактивами Герлеса I и II по 10 см3 в не- сколько приемов, доводят до метки и после перемешивания фильтруют. Фильтрат заливают в поляриметрическую кювету на 400 мм. Удвоенное показание сахариметра дает сахаристость свекловичной стружки.

У к а з а н и е. Сахароза находится в клеточном соке в ва- куолях клеток свеклы, окруженных тонким слоем протоплазмы. Протоплазма является полупроницаемой перегородкой: она про- пускает воду, но не пропускает вещества, растворенные в кле- точном соке. Только после разрушения протоплазмы растворен- ные вещества поступают в воду через стенки клеток.

При нагревании свекловичной стружки до температуры 7078 °С протоплазма разрушается, что позволяет в процессе диф- фузии извлечь сахарозу. В то же время из свекловичной ткани, все клетки которой разорваны, например, из свекловичной каш- ки, можно быстро вымыть сахар в течение 3-5 мин.

27

Способ извлечения сахара из измельченной свекловичной кашки нашел практическое применение для определения сахари- стости свеклы при приемке.

Дигерирование - это обессахаривание подготовленной про- бы свеклы порцией растворителя (спирт, вода) до момента, когда концентрация сахарозы в ткани и окружающем растворе вырав- нивается. Определив эту концентрацию и зная массу пробы и объем раствора, можно вычислить содержание сахарозы.

Когда дигерирование проводится водой, то говорят о мето- де водного дигерироваиия. Если определение сахарозы в дигера- те проводят поляриметрическим методом, то такой метод опре- деления массовой доли сахарозы в свекле называется дигестия.

В зависимости от температуры, при которой проводится дигерирование, различают методы холодной и горячей дигестии. При холодной дигестии, проводимой при комнатной температу- ре, требуется предварительное разрушение клеток свекловичной ткани специальными измельчителями.

Горячей дигестии можно подвергать пробу с меньшей сте- пенью размельчения, поскольку при повышенной температуре сахароза из неразрушенных клеток диффундирует через терми- чески денатурированные клеточные оболочки.

В этих методах экстрагирование сахарозы из навески из- мельченной свеклы проводится одной порцией растворителя. В качестве растворителя используют разбавленный раствор свин- цового уксуса, который осаждает белки, сапонины и ряд других несахаров свеклы. Поскольку в дигерате часть объема занимает мякоть свеклы, то при определении сахарозы поляриметриче- ским методом необходимо вводить поправку на этот объем. При определении поправки исходят из величины сокового коэффици- ента, который принимается равным 0,91. Навеска измельченной пробы для дигерирования равна 26 г, тогда количество сока в та- ком ее количестве будет равно 23,66 г (26×0,91). Принимая со- держание сахарозы в свекле равным 17 % мас., находим содер- жание сахарозы в соке: 17/0,91=18,68 % мас.

28

При чистоте сока 89 % массовая доля сухих веществ в нем составит 21 %: 18,68/89 ×100 =21 %. Этому количеству сухих ве- ществ соответствует плотность 1,085 г/см3. Отсюда объем, зани-

маемый 23,66 г сока, будет равен 21,8 см3: 23,66/1,085=21,8 см3.

Исходя из этого, к навеске 26 г добавляется не 200, а 178,2 см3 (200-21,8) растворителя. Для дозирования такого количества рас- творителя применяют автоматическую пипетку.

Сахаристость свеклы, определенную методом горячей и холодной дигестии, сравнивают между собой, оценивая сходи- мость результатов.

Метод холодного водного дигерирования является экс-

прессным методом и широко применяется при приемке сахарной свеклы. Однако его точность несколько ниже, чем точность ме- тода горячего дигерирования, хотя разница между ними невели- ка. Считается, что сахаристость свеклы, определенная методом холодного дигерирования, в среднем на 0,05 % ниже определен- ной методом горячего дигерирования. Эта разница обусловлена тем, что в размельчителе не удается разрушить все клетки ткани сахарной свеклы.

Вопросы для самоконтроля

1.Каковы требования ГОСТ Р 52647-2006 к качеству

свеклы?

2.От чего зависит технологическое качество свеклы?

3.Как проводят отбор проб свеклы?

4.Какова методика определения загрязненности свеклы?

5.Как проводят оценку качества свеклы?

6.На чем основаны способы определения содержания сахарозы в свекле?

7.Почему в методе дигестии используют пипетку вме- стимостью 178,2 см3?

8.В чем заключается метод холодного дигерирования?

9.Как проводят размельчение тканей свеклы?

10.В чем заключается метод горячего дигерирования?

29

11.Почему при поляриметрическом определении сахарозы

всвекле используют навеску 26,0 г?

12.Какой из методов определения содержания сахарозы наиболее точный и почему?

Лабораторная работа № 3.

АНАЛИЗ МЕЛАССЫ

Цель работы: освоить методики определения качества ме- лассы. Сравнить полученные значения с требованиями ГОСТ Р 52304-2005 «Меласса свекловичная. Технические условия».

Теоретические сведения

Меласса - побочный продукт сахарного производства, представляющий собой межкристальный раствор, отделяемый при центрифугировании утфеля последней кристаллизации.

Следует помнить, что меласса - это неразбавленный оттек утфеля последней кристаллизации, в котором содержатся сахаро- за и все несахара, поступившие с сиропом и образовавшиеся в продуктовом отделении за счет разложения сахарозы.

Большинство несахаров свеклосахарного производства увеличивают растворимость сахарозы, что является основной причиной образования мелассы.

Качество мелассы должно соответствовать требованиям ГОСТ Р 52304-2005 «Меласса свекловичная. Технические усло-

вия» (табл.6-9).