Спосіб отримання дифузійного соку

Спосіб відноситься до харчової промисловості, а саме до цукробурякового виробництва. Відомий спосіб отримання дифузійного соку який полягає в подрібненні, попередньому обробленні стружки дифузійним соком з температурою 78-80°С та подальшому вилученні соку [Сапронов А.Р. Те хнология сахарного производства. - М.: Колос, 1998 - 495с]. Недоліком вказаного способу є недостатній ступінь плазмолізу, низька швидкість екстракції сахарози та якість дифузійного соку. Найближчим технічним розв'язком є "Спосіб електроплазмолізу подрібненої рослинної сировини" [Патент України №36942 Опубл. 16.04.2001, Бюл.№3]. Спосіб полягає в електрообробці подрібненої рослинної сировини, а саме сокостружкової суміші, імпульсним електричним струмом напруженістю 500-3000В/см. Недоліком цього способу є локальне виділення омічного тепла під час оброблення, що призводить до підвищення температури оброблюваної сировини. За рахунок цього не можливо досягти високого ступеня плазмолізу без підвищення температури рослинної сировини. В основу корисної моделі поставлено задачу створення способу отримання дифузійного соку, який би забезпечував досягнення високого ступеня плазмолізу бурякової тканини за рахунок підвищення проникності протоплазматичної оболонки клітин, тим самим призводив би до інтенсифікації процесу екстракції та підвищення якості напівпродуктів, зменшуючи невраховані втрати та втрати цукру в жомі. Поставлена задача вирішується тим, що в способі отримання дифузійного соку перед проведенням процесу екстракції сокостружкова суміш піддається електроіскровому обробленню в режимі напруга U=30-40кВ та кількість імпульсів n=7-10 з частотою слідування розрядів 2Гц. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками та технічним результатом буде в наступному. Відомо, що на сировину впливають імпульсні ударні навантаження, електромагнітні поля, ультразвукові та резонансні явища, що в комплексі призводять до зміни структури клітини та пошкоджують її. Виходячи з плазматичної теорії екстракції, згідно якої вихід складових клітинного соку залежить від ступеня проникності протоплазматичної оболонки та від здатності її протистояти зовнішньому впливу в процесі оброблення і пресування. Тому різні зовнішні впливи направлені на пошкодження протоплазми і збільшення її проникності призводять до підвищення швидкості екстракції. Під час дії електроіскрового розряду на сокостружкову суміш виникає сукупність фізичних ефектів: високий імпульсний тиск, ударні хвилі, лінійні перемішування суміші, які досягають швидкості сотень метрів за секунду, імпульсна кавітація, пульсація газового міхура, імпульсні електричні та магнітні поля. Сукупність всіх цих е фектів призводить до плазмолізації клітин бурякової тканини, підвищення ступеню проникності протоплазматичних оболонок та, як наслідок, до інтенсифікації процесу екстракції. Даний спосіб забезпечить високий ступінь плазмолізу клітин рослинної сировини, знезараження оброблюваної суміші, осадження високомолекулярних сполук. Все це призведе до зменшення втрат цукру під час екстрагування та підвищить якість отриманих дифузійних соків. Плазмолізуюча дія електроіскрового розряду на клітини рослинної сировини пояснюється наступним чином. Під час електроіскрового оброблення на сировину впливають різні фізико-хімічні ефекти, які в комплексі призводять до зміни форми, структури, об'єму клітин рослинної сировини та призводять до пошкодження протоплазматичних оболонок і інших органел клітини. Дія цих ефектів супроводжується падінням питомого опору та збільшенням проникності бурякової тканини. Поряд з цим відбувається вплив на компоненти дифузійного та клітинного соків. Відомо. Що під час електроіскрового оброблення водних розчинів, яким в даному випадку є дифузійний сік, під впливом енергії яка виділяється в іскровому каналі, їх електропровідність істотно росте. Причиною тому є розкладання води на атомарний кисень і водень що призводить до окисно-відновних реакцій в робочому середовищі. Разом з тим в зоні розряду у розчині присутні перекис водню, озон, атоми металів електродів, органічні азотовмісні та без азотисті, неорганічні сполуки. Під дією вищезазначених ефектів відбувається коагуляція, окиснення та розкладання сполук, які містяться в розчині, або в рослинній клітині. Це призводить до утримування не цукрів в буряковій тканині та розкладу або осадження не цукрів, що містяться в соку. Також відома знезаражуюча дія електроіскрового оброблення на мікрофлору оброблюваного середовища. Сокостружкову суміш потрібно обробляти електроіскровими розрядами в кількості 7-10 та напрузі 30-40кВ з частотою слідування розрядів 2Гц.. На підставі отриманих експериментальних даних можна зробити висновок про недоцільність використання меншої кількості імпульсів ніж 7 та меншої напруги ніж 30кВ. з іншого боку недоцільно збільшувати кількість імпульсів більше за 15 та напругу ви ще за 40кВ. З попередньо обробленої таким чином сокостружкової суміші під час екстракції у дифузійному апараті буде отримано дифузійний сік більш високої якості та будуть зменшені невраховані втрати та втрати цукру в жомі. Використання способу дозволить підвищити ефект очищення під час екстракції та зменшити кількість вапна на очищення напівпродуктів цукрового виробництва. Спосіб здійснюється наступним чином. Цукровий буряк подрібнюється в стр ужку, яка змішується із екстрагентом та обробляється електроіскровими розрядами у визначеному режимі напруга U=30-40кВ та кількість імпульсів n=7-10 з частотою слідування розрядів 2Гц. Порівняння проводились з прикладом 1, який здійснювався за типовою схемою отримання дифузійного соку. Температура екстрагента з яким змішувалась стр ужка цукрових буряків - 78°С. Результати всіх прикладів по запропонованому способу наведені в табл. 1. Таблиця 1 Приклад Показник Висновки Втрати Втрати цукру від Кількість Ступінь Чистота, цукру в мікробіологічного Ефект Напруга жомі, % очищення, U, кВ імпульсів, плазмолізу, % розкладання, % n % до маси % до маси буряку буряку 1 Температура екстрагента 78°С 55 87,4 0,53 0,208 10,3 2 3 40 25 5 10 70 74 87,7 87,9 0,5 0,51 0,172 0,168 11,3 11,7 4 35 7 82 88,3 0,48 0,084 14,3 5 35 10 87 88,4 0,46 0,056 14,5 6 35 15 92 88,1 0,42 0,124 13,7 Низький ступінь плазмолізу, низька якість отриманих дифузійних соків, значні втрати цукру від розкладання. Ступінь плазмолізу задовільний, підвищується якість отриманих соків, ефект очищення задовільний . Ступінь плазмолізу високий, підвищується якість отриманих соків, ефект очищення високий, невраховані втрати мінімальні. Подальше збільшення кількості імпульсів та напруги є недоцільним. Результати проведених досліджень показали, що при здійсненні запропонованого способу отримання дифузійного соку, в порівнянні із способом отримання дифузійного соку за типовою схемою, досягається підвищення ступеня плазмолізу на 27-32%, збільшення ефекту очищення соку під час екстракції в середньому на 4%, що забезпечує підвищення чистоти соку на 0,7%, зменшення втрат цукру під час екстракції на 0,036-0,152% до маси буряків, зменшення втрат цукру в жомі на 0,1% до маси буряків. Подальше збільшення кількості імпульсів більше за 10 та напруги більше за 40кВ - недоцільне та неефективне. Спосіб призводить до підвищення ступеня плазмолізу клітин бурякової тканини, зменшення втрат цукру під час екстрагування та, як наслідок, до підвищення виходу цукру-піску.