Переработка свекловичного жома. Способ и установка для переработки свекловичного жома

Современные технологии переработки свекловичного жома

Г.А. Мхитарян, кандидат технических наук
А.П. Леснов, кандидат экономических наук
НТЦ Агроферммашпроект
В.М. Ткаченко, руководитель проекта реконструкции Шебекинского биохимического завода

Интенсификация животноводства в современных условиях требует расширения традиционной кормовой базы на основе внедрения современных технологий по переработке малоценного растительного сырья, обеспечивающих получение высококачественных белковых кормов.

Источником пополнения кормовой базы может служить свекловичный жом, производство которого в России возрастает с каждым годом. Потенциальная ёмкость рынка гранулированного свекловичного жома с учетом имеющегося поголовья животных составляла в 2003 г. около 9 млн тонн в год (данные Института конъюнктуры аграрного рынка). Значение малоценного растительного сырья, в частности, свекловичного жома для отраслей животноводства и птицеводства будет все больше возрастать в случае роста цен на зерно на мировом рынке.

Свекловичный жом представляет собой стружку толщиной не более 2 мм с влажностью не более 82 %, из которой диффузионным способом извлечено основное количество сахара. Высушенный свекловичный жом по биохимическому составу можно сравнить с пшеничными отрубями. Особенность жома заключается в том, что он обладает пробиотическим действием за счет большого содержания пектиновых веществ. Пектины нормализуют работу пищеварительного тракта у животных, вследствие чего они потребляют меньше корма. Однако низкое содержание протеина и высокое содержание клетчатки в жоме сдерживает его широкое применение для производства комбикормов.

Свежий жом быстро закисает и длительному хранению не подлежит. Для транспортировки и хранения его высушивают и гранулируют. Высушенный продукт содержит 7-9 % протеина, 19-23 % клетчатки, 55-65 % БЭВ и 0,3-0,5 % жира.

Дефицит полноценного кормового белка является одной из важнейших проблем животноводства. Источником получения белковых веществ, кроме основных продуктов сельского хозяйства, может стать также биомасса микроорганизмов. Микробный синтез в настоящее время является одним из наиболее перспективных способов получения высококачественного углеводно-белкового корма с повышенным содержанием витаминов. Используя дешевые субстраты – отходы пищевой и перерабатывающей промышленности, в том числе и сырой свекловичный жом, микроорганизмы способны с очень высокой скоростью накапливать много белка (до 70 % от сухой массы), усваиваемость которого в организме животных достигает 95 %.

Для улучшения качественных показателей и повышения стоимости готового продукта предлагается перед высушиванием применять микробиологическую обработку жома по технологии твердофазной биоферментации, которая позволяет снизить количество клетчатки и увеличить содержание протеина. В 2008 г. на Шебекинском биохимическом заводе, расположенном в Белгородской области, определяли пригодность использования универсальной закваски при ферментации свекловичного жома. Анализ исходного, ферментированного и высушенного продукта проводили в лаборатории ОТК ООО “Шебекинские корма” (табл. 1). Результаты показали снижение количества клетчатки на 18 % и увеличение содержания протеина на 125 %.

После проведения исследований и технико-экономического обоснования целесообразности применения данной технологии было принято решение о запуске пилотного проекта по производству высокобелковых кормов из сырого свекловичного жома. В кратчайшие сроки было разработано, изготовлено и приобретено оборудование, состоящее из двух теплоизолированных ферментеров барабанного типа объемами на 0,7 и 7 м3, молотковой дробилки, трех шнековых транспортеров и парогенератора (рис.1). Основные технические характеристики ферментеров приведены в таблице 2, а общий вид представлен на рисунке 2.

Технология производства ферментированных кормов включает:
– приготовление засевной закваски в ферментере объемом 0,7 м3 с использованием пшеничных отрубей и закваски Леснова в количестве 5 грамм на 1 тонну с одновременным увлажнением массы до 60 % и нагревом до 55 °С;
– измельчение свекловичного жома молотковой дробилкой и подача его шнековым транспортером в ферментер объемом 7 м3;
– нагрев свекловичного жома до температуры 55 °С и выгрузку приготовленной засевной закваски в ферментер объемом 7 м3 с одновременным интенсивным перемешиванием в течении 10-15 мин;
– ферментация измельченного свекловичного жома в течение 9 часов и выгрузка готового продукта.

Производственные испытания показали надежность работы разработанного оборудования, а проведенные лабораторные испытания подтвердили высокую эффективность технологии ферментации свекловичного жома, обеспечивающей снижение количества клетчатки на 34 %, повышение содержание протеина на 95 % и синтез многих витаминов (табл. 3, 4).

Организация крупнотоннажного производства биокормов методом твердофазной биоферментации из отходов сахарной промышленности, повышение белковой составляющей в свекловичном жоме и внедрение таких производств при сахарных заводах позволяет решить задачу по существенному снижению (в два раза) стоимости производства комбикормов и сделать выгодной сушку жома за счет более высокой стоимости получаемых высокобелковых кормов.

Таким образом, промышленное производство высокобелковых кормов на основе свекловичного жома имеет следующие преимущества:
– из малоценного растительного сырья при минимальных энергозатратах получается готовая продукция с высоким содержанием белка при параллельном разрушении клетчатки;
– исключается необходимость проведения предварительного гидролиза полисахаридов перед ферментацией;
– сокращается скорость роста белковой биомассы с 40-45 до 8-12 часов;
– отпадает необходимость стерилизации готового продукта, так как микрофлора не синтезирует патогенных и токсичных микроорганизмов, а наоборот подавляет их развитие;
– минимизируется ввод закваски до 5 г/т обрабатываемого сырья;
– не создаются асептические условия, что позволяет отказаться от применения дорогостоящего оборудования и операций при приготовлении кормов и кормовых добавок из свекловичного жома.

Кроме того, метод твердофазной ферментации с применением универсальной закваски Леснова эффективен и экономичен по сравнению с глубинным культивированием микробного белка.

Данная технология является современной и эффективной, она исключает загрязнение окружающей среды сточными водами, не требует непрерывного интенсивного перемешивания, аэрации сырья, вследствие чего уменьшается расход электроэнергии и металлоемкость оборудования. Такие качества выгодно отличают представленную технологию от известных методов переработки свекловичного жома.

Таблица 1. Результаты анализов ферментированного свекловичного жома по данным аккредитованной лаборатории ОТК ООО “Шебекинские корма”

Технология переработки свекловичного жома с использованием биоэнергетической установки Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Дыганова Р. Я., Зайнашева З. Р.

Авторами проведено исследование одного из крупнейших предприятий сахарной промышленности республики Татарстан, мощность переработки которого составляет 4 тыс. тонн свеклы в сутки. Предложено дополнить существующую технологическую схему биоэнергетической установкой . Проведены расчеты, доказывающие, что внедрение предлагаемой биотехнологии позволит получить ценные продукты и решить задачи комплексного использования сырья.

BEET PULP PROCESSING TECHNOLOGY USING BIOENERGETIC MACHINERY

The authors has made a research of one of the largest enterprises in the sugar industry of the Republic of Tatarstan, the processing capacity is 4 th. Tons per day. Authors propose to complete the structural scheme by bioenergy plant. The calculations proving that implementation of the proposed biotechnology will provide valuable products and to meet the challenges of complex use of raw materials.

Текст научной работы на тему «Технология переработки свекловичного жома с использованием биоэнергетической установки»

МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ АДАПТАЦИЯ ЭРИТРОЦИТАРНЫХ ОКСИДОРЕДУКТАЗ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ГЛУТАТИОН-СОДЕРЖАЩИХ ДИНИТРОЗИЛЬНЫ1Х КОМПЛЕКСОВ

Давыдюк А.В., Мартусевич А.К., Соловьева А.Г., Каримова Р.Г.

Целью работы явилось изучение активности некоторых оксидоредуктаз крови животных с термической травмой при введении динитрозильных комплексов железа (ДНКЖ). Исследование проведено на 30 крысах линии Вистар, 10 из них были включены в интактную группу, остальным наносили термическую травму. Животным контрольной группы (n=10) лечение осуществляли ежедневными инфузиями физиологического раствора. Крысы основной группы (n=10) получали ДНКЖ в физиологическом растворе (1:9). На 3 и 10 сутки в крови определяли физико-химические показатели, характеризующие состояние энергетического метаболизма. Установлено положительное действие ДНКЖ на энергетический метаболизм эритроцитов, реализующееся посредством регуляции активности лактатдегидрогеназы и наблюдающееся уже к 3 суткам послеожогового периода.

Читать еще: Огурцы герман выращивание в открытом грунте. Огурцы Герман: особенности сорта и его выращивания

METABOLIC ADAPTATION OF OXIDOREDUCTASES OF ERYTHROCYTES TO GLUTATHIONE-CONTAINING DINITROSYL IRON COMPLEXES

Davyduk A.V., Martusevich A.K., Soloveva A.G., Karimova R.G.

The aim of this work is estimation of action of dinitrosyl iron complexes (DNIC) on rats blood energy metabolism at combined thermal trauma. We studied 30 Wistar rats, divided into 3 groups: intact (n=10), control (n=10) and main (n=10) group. We modeled combined thermal trauma (skin burn + thermoinhalation damage) in animals of control and main groups. Rats of control group got a infusions of sodium chloride solution (n=10) every day. Rats of main one got infusions of DNIC solution in sodium chloride. In blood samples we studied activity of lactate dehydrogenase in direct and reverse reaction, lactate level and coefficients of substrate provision and energy reactions balance. It was stated, that DNIC clearly normalized erythrocytes energy metabolism from third day after trauma.

ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ СВЕКЛОВИЧНОГО ЖОМА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

Дыганова Р.Я. – д.б.н., профессор; Зайнашева З.Р. – магистрант Казанский государственный энергетический университет e-mail: [email protected]

Ключевые слова: биогаз, свекловичный жом, биоэнергетические установки, альтернативная энергетика, сахарная промышленность, энергопотребление

Key words: biogas, sugar beet pulp, bioenergy installations, alternative energy, sugar production, energy consumption

В настоящее время утилизация органических отходов представляет собой экологическую проблему. Особенности технологии переработки свеклы

предполагают масштабное образование

вторичных сырьевых ресурсов и отходов [1].

На сегодняшний день совокупный выход жома слишком велик для того, чтобы его можно было полностью гранулировать

и в дальнейшем использовать в качестве корма или кормовой добавки для сельскохозяйственных животных. К тому же, гранулированный жом не пользуется повышенным спросом и не всегда выдерживает конкуренцию с фуражным зерном [2].

Весьма перспективным способом утилизации жома является его использование в качестве сырья для биогазовых установок, с целью получения биогаза и высококачественных удобрений.

Производство биогаза из

органических отходов позволяет решать одновременно три задачи: энергетическую, агрохимическую и экологическую.

Производство биогаза сокращает выбросы метана в атмосферу, снижает применение химических удобрений, уменьшает нагрузку на грунтовые воды [3].

Целью данного исследования является анализ перспективности использования свекловичного жома в качестве субстрата для биоэнергетической установки предприятия, мощность которого составляет 4 тыс. тонн переработки свеклы в сутки. В связи с этим в задачи исследования входит оценка выбранного субстрата и расчет биоэнергетической установки.

Материал и методы. Исследуемое предприятие производит из свекольной массы сахарный песок и дрожжи. Источниками тепловой и электрической

Одним из важнейших факторов процесса сбраживания является поддержка оптимальной температуры. Для биогазовой установки, работающей на свекловичном

энергии на сахарном заводе является ТЭЦ с котлами на природном газе.

Ежедневно на предприятии образуется до 3320 тонн жома. После прессования получают 1112 тонн жома. Прессованный жом в количестве 132,8 тонн отправляется в грануляционный комплекс, остальная масса вывозится автомашинами в жомохранилища.

Результаты исследований. Для реализации проекта биоэнергетической установки на предприятии необходимо дополнить существующую структурную схему биоэнергетическим комплексом двухступенчатого брожения с общим объемом реакторов 30 м3, способным принять до 1112 тонн свекловичного жома в сутки.

Подобранная биогазовая установка состоит из двух параллельно работающих реакторов диаметром 26 м по 10 тыс. м3. Реактор процессов гидролиза и кислотообразования представляет собой закрытый, газонепроницаемый, полностью герметичный железобетонный резервуар с монолитным сводом. Конструкция теплоизолируется слоем утеплителя, рассчитанного под климатическую зону. Перемешивание биомассы внутри реактора производится наклонными и погружными мешалками.

представлены в таблице 1.

жоме, оптимальным является мезофильный температурный режим в диапазоне 34 -37°С.

Подогрев реактора ведется теплоносителем.

Таблица 1 – Технические характеристики биоэнергетического комплекса

Характеристики Ед.измерения Значение

Производительность по сырью т/сутки 1112

Выход биогаза м/сутки 133440

Потребляемая электр .мощность кВт 500

Потребляемая тепловая мощность кВТ

Количество и объем реакторов & 3 шт*м 3*10000

Обслуживающий персонал человек/смен 1/3

Занимаемая площадь га 5

Выход твердых биоудобрений(70% влажности т/сутки 372

Выход жидких биоудобрений(99% влажности т/сутки 775

Система подогрева представляет собой сеть трубок, находящихся внутри стенки реактора, либо на ее внутренней поверхности. Подогрев теплоносителя ведется от котельной ТЭЦ. На подогрев реакторов расходуется не более 25% образующегося биогаза.

Влажность субстрата играет основополагающую роль при выборе способа его переработки в биогазовой установке. От содержания сухого вещества зависит количественный выход биогаза (табл.2).

Таблица 2 – Влажность жома при различных процессах. Содержание сухих веществ

Процесс Влажность, % Сухие вещества, %

¡.Горизонтальная диффузия 92-94 5-6

2.Прессование 82-83 17-18

3.Гранулирование 65-75 25-32

Влажность биомассы для анаэробного сбраживания рекомендуют поддерживать на уровне 85% в зимнее время и 92% в летнее. По этому показателю свекловичный жом является одним из самых оптимальных субстратов.

При оценке эффективности использования субстрата в качестве сырья для биоэнергетической установки, следует учитывать, что только из органической части сухой массы может быть получен биогаз. Поэтому содержание органической сухой массы в соотношении с общей массой является основным критерием для выбора субстрата. Соотношение влажности и сухого вещества в прессованном свекловичном жоме оптимально для проведения процесса анаэробного сбраживания.

Ниже дается описание

биотехнологии, рекомендуемый для типового сахарного завода

производственной мощностью переработки 4000 тонн свеклы в сутки. Прессованный жом в количестве 132,8 тонн

транспортируется в жомогрануляционный комплекс, а 1112 тонн транспортируется в приемный резервуар биогазовой станции, где доводится до температуры 370С, оптимальной для мезофильного

сбраживания. Полученная масса насосами перекачивается в блок реактора , где постепенно происходит многоступенчатое анаэробное разложение органических веществ, входящих в состав жомоводяной массы. В результате анаэробного разложения выделяются биогаз и биологические удобрения. Полученный газ очищается от серы и прочих примесей

ЛИТЕРАТУРА: 1. Белостоцкий, Л.Г.

путем подачи воздуха в верхнюю часть реактора, а органический остаток разделяется в сепараторе и накапливается в сифоне для удобрений. Очищенный биогаз попадает в газгольдер – купол реактора, являющийся резервуаром для его хранения и накопления, после чего сушится, компрессируется и отправляется в котельную установку ТЭЦ, оснащенную вертикально- водотрубными котлами типа ДКВР, паропроизводительностью 10 тонн/час.

Расчеты показывают, что при запуске описанной биогазовой установки возможно производство биогаза в объеме 133440 м3 в сутки с содержанием метана 55-60%, что эквивалентно 320256 кВт*ч выработки электроэнергии в сутки, а также получение твердых биоудобрений в размере 372 тонн в сутки и жидких биоудобрений в размере 775 тонн в сутки при расчете выработки 120 м3 биогаза с 1 тонны свекловичного жома и получения 2,4 КВт*ч из 1 м3 биогаза. Для оптимальной производительности (20т/час) необходимо сжигать дополнительно природный газ. Добавление 9% (по отношению к объему сжигаемого биогаза) природного газа позволит получить недостающую мощность в количестве 3,1 МВт.

Читать еще: Подкормка огурцов йодом и молоком. Молоко с йодом для огурцов

процессов анаэробной ферментации органических отходов сахарной

промышленности в специально

сконструированных биогазовых установках позволит решить экологические и экономические проблемы, связанные с утилизацией этих отходов, а также снизить энергопотребление.

Образование и пути использования вторичных

материальных ресурсов сахарной промышленности / Л.Г. Белостоцкий, В.А. Лагода, А.А. Савун. – М., 1988. 2. Баадер, В. Биогаз: Теория и практика / В. Баадер, Е. Доне. – М., Колос, 2002. 3. Волиханова Г. Культура клеток и биотехнология растений / Волиханова Г., Рахимбаев И. – Алма-Ата, 1989. 4. Зайнашева, З.Р. Использование альтернативных источников энергии в целях снижения энергопотребления предприятий сахарной промышленности / Зайнашева З.Р.: Материалы IX Международной научно-практической конференции «Тинчуринские чтения». -Казань, 2014.

ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ СВЕКЛОВИЧНОГО ЖОМА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

Дыганова Р.Я., Зайнашева З.Р.

Авторами проведено исследование одного из крупнейших предприятий сахарной промышленности республики Татарстан, мощность переработки которого составляет 4 тыс. тонн свеклы в сутки. Предложено дополнить существующую технологическую схему биоэнергетической установкой. Проведены расчеты, доказывающие, что внедрение предлагаемой биотехнологии позволит получить ценные продукты и решить задачи комплексного использования сырья.

BEET PULP PROCESSING TECHNOLOGY USING BIOENERGETIC MACHINERY

Dyganova R.Y., Zaynasheva Z.R.

УДК 619: 616.98:578.882.11+619:615.3:636.2

ИСПЫТАНИЕ УСОВЕРШЕНСТВОВАНОЙ ВАКЦИНЫПРОТИВ ХЛАМИДИОЗА РОГАТОГО СКОТА

Евстифеев В.В. – к.в.н., доцент, зав лабораторией Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности

г. Казань, тел.(843) 239-53-49

Ключевые слова: хламидиоз, адъюванты, эмульсионная вакцина,животные, антигенная активность.

Key words: Chlamydia, adjuvant, emulsion vaccine, animals, antigenic activity.

Известно, что успешная ликвидация хламидиоза в животноводческих хозяйствах возможна только на фоне

противохламидийного иммунитета, что обуславливает применение вакцин[4]. Но, в связи со слабой иммуногенной активностью хламидийных антигенов возникает необходимость использования

адъювантовпри их конструировании [5,6].

Ранее была разработана технология получения инактивированных

эмульсионных вакцин против хламидиоза (патент РФ №2301682 06.2007), в составе которой применяется НАФ. На основе этой технологии были созданы и внедрены в ветеринарную практику ряд биологических препаратов для специфической

Комплексная переработка свекловичного жома с использованием методов биотехнологии

В статье рассматривается возможность комплексной переработки одного из важнейших вторичных сырьевых ресурсов Краснодарского края – свекловичного жома с целью получения пищевого продукта и обогащенной кормовой добавки. При этом предусматривается использование экологически безопасных технологий, наносящих минимальный вред окружающей среде и здоровью человека. Одним из ценнейших компонентов свекловичного жома, после извлечения сахара, являются пектиновые вещества. Пектиновые вещества свекловичного жома обладают высокой комплексообразующей способностью и используются не только в пищевой промышленности, но и в медицине. Они являются природными детоксикантами и антиоксидантами. В настоящее время из свекловичного жома производят только сухой порошок пектина и только зарубежными производителями. Получение пищевых пектиновых экстрактов из свекловичного жома позволит не только сократить количество технологических операций, но и значительно снизить себестоимость конечного продукта. Пищевые пектиновые экстракты могут использоваться не только в качестве самостоятельного продукта в лечебно-профилактическом питании, но и в качестве ингредиента при производстве безалкогольных напитков, кондитерских и хлебобулочных изделий, мясных и молочных продуктов и т.д. Описана технология получения ценного компонента кормового биопродукта на основе отработанного свекловичного жома и микроскопического гриба рода Trichoderma

Ключевые слова: КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА, СВЕКЛОВИЧНЫЙ ЖОМ, ПЕКТИНОВЫЕ ВЕЩЕСТВА, ПЕКТИНОВЫЙ ЭКСТРАКТ, КОРМОВОЙ БИОПРОДУКТ, МИКРОМИЦЕТ, ТВЕРДОФАЗНАЯ ФЕРМЕНТАЦИЯ

В настоящее время, когда проблема использования природных ресурсов стоит наиболее остро, самое активное внимание уделяется экологическим подходам к использованию и переработке вторичных сырьевых ресурсов. Применение экологически чистых и безопасных для здоровья человека и для окружающей среды технологий является важным подходом для обеспечения чистой и безопасной окружающей среды и сохранения здоровья населения.

Вторичная переработка отходов всегда считалась приоритетным направлением любого производства, особенно для переработки растениеводческой продукции. Однако в последнее время производители не всегда уделяют этой проблеме должное внимание.

Свекловичный жом (сырой и сушеный) – побочный продукт сахарного производства, является ценным источником микроэлементов, аминокислот и белков, и считается одним из основных компонентов кормов используемых в животноводстве. Количество свекловичного жома образующегося в процессе переработки сахарной свеклы в Краснодарском крае составляет более 250 тыс. тонн сушеного жома. свекловичный жом переработка пектиновый

В состав сахарной свеклы входят важные компоненты: пищевые волокна – 4 – 5 %, углеводы – 17 – 20%, минеральные вещества (калий – 0,1 – 0,3%, натрий – 0,04 – 0,06%, кальций – 0,06 – 0,08%, магний – 0,06 – 0,08%, фосфор – 0,06 – 0,07%), органические кислоты – 0,2 – 0,5%, белки – 0,6 – 0,8%, липиды – 0,02 – 0,04% и др. [1].

Свекловичный жом представляет собой коллоидное капиллярно – пористое вещество светло – желтого цвета в виде протертой массы с частицами пищевых волокон с массовой долей сухих веществ 7,5%, редуцирующих веществ – 1,5%, белков – 0,57%, липидов – 0,05%, углеводов – 1,5%, клетчатки – 3,87%, титруемой кислоты (в пересчете на яблочную кислоту) – 0,21 град., рН – 4,3. Путем спектрального анализа в жоме также найдены многие эссенциальные микро – и ультрамикроэлементы: барий, свинец, бор, железо, кобальт, медь, марганец, молибден, никель, рубидий, селен и др. общее содержание свободных аминокислот в жоме колеблется в пределах от 0,3 до 0,5% [1].

Кроме вышеперечисленных соединений, в состав свекловичного жома входит достаточно большое количество пектиновых веществ (до 25%), что позволяет использовать его в качестве сырья для получения пектина. Свекловичный пектин относится к низкоэтерифицированным пектинам, то есть пектинам со степенью этерификации менее 50 %, что обусловлено природными свойствами используемого сырья. Низкоэтерифицированные пектины находят широкое применение в медицине, фармакологии, кондитерской промышленности [2].

Наиболее важным свойством низкоэтерифицированнх пектинов является комплексообразующая способность. Она основана на взаимодействии молекул пектина с ионами радиоактивных и тяжелых металлов. При этом степень этерификации определяет линейную плотность заряда молекулы, и, следовательно, силу и способ связи катионов.

При высокой степени этерификации (свыше 50%) свободные карбоксильные группы в значительной степени удалены друг от друга. С уменьшением степени этерификации (менее 50%), повышением количества свободных карбоксильных групп, увеличивается заряд макромолекулы пектина, связь пектиновых веществ с катионами повышается. Взаимодействие пектина с металлосодержащими солями также зависит от природы и концентрации металла [3].

Пектины оказывают лечебное действие при язвенной болезни, регулируют содержание холестерина, повышают устойчивость к аллергическим факторам, проявляют бактерицидное действие и другие лечебные свойства [4].

Таким образом, благодаря ценным биологическим качествам пектины являются весьма важными компонентами продуктов профилактического и функционального питания.

Читать еще: Семена моркови для подмосковья. Выбираем лучшие сорта моркови для Подмосковья

Производство сухого свекловичного пектина по известной технологии достаточно сложное и имеет свои особенности. Оно подразумевает использование агрессивных минеральных кислот – соляной, азотной, серной и др., при одновременном воздействии высоких температур. Кроме того, получение сухого порошка пектина предусматривает использование большого количества этилового спирта, что значительно повышает себестоимость конечного продукта и предусматривает большие экономические затраты [2]. Это также приводит к повышенной пожаро – и взрывоопасности производства. Поэтому одной из задач совершенствования технологии, является снижение уровня опасности производства и повышение его экологичности.

Исследованиями установлено, что максимально эффективное использование комплексообразующих и детоксицирующих свойств пектина обнаруживается при его введении в организм человека в гидратированном (жидком) виде [5]. Поэтому наши исследования были направлены на возможность получения и использования полупродуктов пектинового производства – пищевых пектиновых экстрактов.

Получение пищевого пектинового экстракта из свекловичного жома в настоящее время по существующим технологиям невозможно, так как свекловичный жом имеет в своем составе вещества, балластные по отношению к пектину – сапонины, которые имеют характерный неприятный вкус и аромат, и в определенных количествах могут являться ядовитыми даже для домашних животных, пуриновые основания, бетаин и др. [6]. При проведении основной операции получения пектина – гидролизе-экстрагировании, эти вещества переходят в раствор и не позволяют получить пищевой продукт. Кроме того, использование минеральных кислот также не позволяет использовать пектиновый экстракт из свекловичного жома в качестве самостоятельного пищевого продукта.

Безотходность – критерий экологический безопасности и экономической эффективности любого производства. Переработка свекловичного жома для получения пищевых пектиновых экстрактов не является исключением из общего правила, так как после получения пектинового экстракта жом остается ценным сырьем [8, 12].

Таким образом, целью нашей работы стала комплексная переработка свекловичного жома для получения пищевых пектиновых экстрактов и разработка технологии компонента кормового биопродукта на основе микроскопического гриба рода Trichoderma. Исследования проводились на кафедре технологии хранения и переработки растениеводческой продукции; на кафедре биотехнологии, биохимии и биофизики Кубанского государственного аграрного университета.

В процессе исследования был определен химический состав исследуемого сухого свекловичного жома: массовая доля воды – 10,8%; массовая доля сухих растворимых веществ – 9,4%; сырой протеин – 10,2%; белок – 8,9%, жир – 0,21%; клетчатка – 21,8%; безазотистые экстрактивные вещества – 65,5%; минеральные вещества – 4,4%, пектиновые веществ – 15,87%.

Содержание пектиновых веществ в сухом свекловичном жоме по фракционному составу представлено на рисунке 1.

Рисунок 1 Фракционный состав пектиновых веществ в сушеном свекловичном жоме (в пересчете на абс. сух. вещество)

В качестве гидролизующих агентов для получения пектинового экстракта использовали лимонную кислоту и молочную сыворотку. Концентрация лимонной кислоты варьировалась в пределах 0,1. 0,5%. Результаты исследования представлены на рисунке 2.

где: 1 – 0,1% лимонная кислота; 2 – 0,2% лимонная кислота

3 – 0,3% лимонная кислота; 4 – 0,4% лимонная кислота
5 – 0,5% лимонная кислота; 6 – молочная сыворотка

Рисунок 2 Влияние вида гидролизующего агента на содержание пектиновых веществ в пектиновых экстрактах

Результаты исследований, представленные на рисунке 1 показывают, что наибольшее содержание пектиновых веществ (3,21%) наблюдается при использовании 0,5%-ой лимонной кислоты. Повышение концентрации лимонной кислоты придает экстрактам слишком кислый вкус. Использование молочной сыворотки также позволяет получить достаточно высокое содержание пектиновых веществ – 2,64%.

Однако, полученные пектиновые экстракты отличались низкими органолептическими показателями – посторонние запах и вкус, что, по-видимому, связано с наличием балластных веществ – сапонинов. Поэтому следующим этапом работы стало удаление этих веществ. Известно, что сапонины гидролизуются под влиянием ферментов и кислот. Некоторые формы сапонинов гидролизуются под воздействием щелочей [6].

Для очистки пектинового экстракта от загрязняющих веществ использовали ферментные препараты пектолитического и целлюлолитического действия.

Ферментация растительного материала применяется при производстве компонентов алкогольных и безалкогольных напитков, витаминных экстрактов, пищевых красителей. Применение ферментных препаратов в пищевой промышленности позволяет интенсифицировать технологические процессы, улучшить качество готовой продукции, увеличить ее выход, экономить ценное пищевое сырье, повысить экологическую безопасность производства [7].

При выделении пектина из растительного сырья использование ферментных препаратов существенно упрощает технологический процесс и его аппаратурное оформление, сокращает энергозатраты.

Количество ферментных препаратов варьировали в пределах 0,1…0,5%. Результаты проведенных исследований представлены на рисунке 3.

где: образцы 1-5 – гидролизующий агент 0,5% лимонная кислота

образцы 6-10 – гидролизующий агент молочная сыворотка

Рисунок 3 Влияние концентрации ферментного препарата на содержание пектиновых веществ в экстрактах

Результаты исследований, представленные на рисунке 2, позволяют сделать вывод, что наибольшее содержание пектиновых веществ в полученном экстракте наблюдается при использовании ферментного препарата 0,5%-ной концентрации и гидролизующего агента молочной сыворотки (8,3% пектиновых веществ) или лимонной кислоты (7,6% пектиновых веществ). При этом наблюдалось значительное улучшение органолептических показателей пектиновых экстрактов – внешнего вида, вкуса и аромата.

Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать вывод о возможности использования полученных пектиновых экстрактов в пищевых целях. Работа продолжается для определения показателей безопасности пектиновых экстрактов.

Одной из поставленных задач, в рамках проводимых нами исследований, является разработка технологии получения компонента кормового биопродукта на основе микроскопического гриба рода Trichoderma с использованием в качестве субстрата отработанного свекловичного жома.

Для производства посевного материала использовали исходный штамм микроскопического гриба рода Trichoderma из коллекции чистых культур кафедры биотехнологии, биохимии и биофизики.

Посевной материал выращивался на жидкой модифицированной питательной среде, характеризующейся полноценностью для роста продуцента. Подготовленную питательную среду подвергали стерилизации при 1 атм. 20 мин. Процесс культивирования микроорганизма начинался с момента засева охлажденной стерильной питательной среды посевным материалом. Жидкофазная ферментация осуществлялась в ротационном термостатируемом шейкере в течение 72 часов, с поддержание температуры в пределах 24-26°С, обороты мешалки 150-160 об/мин.

Культивирование на всех стадиях велось при оптимальной температуре и обязательном аэрировании, так как именно аэрирование растущей культуры обеспечивает снабжение микроорганизма необходимым для роста и развития количеством кислорода, удаление с отходящим воздухом газообразных продуктов обмена.

Получение компонента кормового биопрепарата осуществляется кюветным способом, при использовании ячеек (кювет) представляющих собой емкость четырехугольной формы высотой 40-70 мм и площадью 0,2-0,3м2 без крышки, выполненных из оцинкованного железа или пластмассы.

Кюветы заполнялись засеянным субстратом влажностью 65-70 %, накрывались перфорированным материалом с целью поддержания оптимальной аэрации и испарения влаги, устанавливались под вытяжные шкафы. Твердофазная ферментация велась в течение 7-ми суток без перемешивания и дополнительного увлажнения. После окончания процесса ферментации проводилась щадящая сушка продукта при 40°С до достижения равновесной влажности 12-14 %, обеспечивающая сохранении ферментной активности.

Культура микромицета, выращенная поверхностным способом содержит большое количество балластных веществ. Выделение и очистка ферментов – трудоемкий и дорогостоящий процесс.

Таким образом, исходя из поставленных задач проводимых исследований, также разработан ценный компонент кормового биопродукта на основе отработанного свекловичного жома и микроскопического гриба рода Trichoderma [9,10,11]. Разработанный кормовой биопродукт положительно влияет на процесс пищеварения сельскохозяйственных животных и птицы, способствуя ускоренному разложению трудногидролизующих компонентов корма.

Источники:

https://ikar.ru/articles/64.html
https://cyberleninka.ru/article/n/15734711
https://studwood.ru/1553807/agropromyshlennost/kompleksnaya_pererabotka_sveklovichnogo_zhoma_s_ispolzovaniem_metodov_biotehnologii

голоса

Рейтинг статьи

Переработка свекловичного жома. Способ и установка для переработки свекловичного жома