Свекловичный жом

Свекловиичный жом представляет собой высоложенную свекловичную стружку, содержащую около 6—7,5% сухих веществ, в том числе 0,2—0,4% сахара. Выход жома при работе на периодической диффузионной батарее составляет 90% по весу переработанной сахарной свеклы, а на непрерывно действующей батарее — 70—80% по весу переработанной сахарной свеклы.

Состав свекловичного жома. Состав жома характеризуется следующими данными (в %): белок 0,5, зола 0,3, клетчатка 1,3, гемицеллюлоза 1,2, пектиновые вещества и арабан 2,7, сахар 0,2.

В табл. 1 приводятся данные о примерном составе свекольного жома (в % на сухое вещество) и его кормовой ценности в сравнении с другими кормами.

Как видно из приведенных данных, по питательности свекольный жом занимает среднее место между луговым сеном и овсом: азотистых веществ он содержит лишь немного меньше, а легкоусваиваемых безазотистых экстрактивных веществ в полтора раза больше, чем сено и почти столько же, сколько овес.

Свежий свекольный жом по кормовым достоинствам ценнее силоса из подсолнечника и почти равен силосу из стеблей кукурузы.

Использование свежего свекловичного жома на корм скоту. Из сухих веществ свекольного жома крупный рогатый скот КРС усваивает не только белки и сахар, но и пектиновые вещества, гемицеллюлозу и клетчатку.

Свежий свекловичный жом используется в первую очередь для откорма коров. В сутки на голову им дают 50—60 кг, а крупным животным до 76 кг. Молочным коровам можно скармливать до 30—40 кг.

От поедания большого количества свекловичного жома молочным скотом молоко быстро закисает; появляются поносы у телят; масло из такого молока получается твердое, белое, а сыры плохо вызревают.

Поэтому рекомендуются следующие максимальные дачи свекловичного жома в рационе молочного скота (в кг) (табл. 2).

По исследованиям Всесоюзного научно-исследовательского института мясной промышленности, молодняку крупного рогатого скота с живым весом 120—140 кг можно скармливать свежий свекловичный жом в количестве 31 кг на голову в сутки, что составляет 50% общей питательности суточного рациона. При опытном откорме получен среднесуточный привес 890 г на голову, убойный вес повысился на 6,3%, а количество жира-сырца увеличилось с 1,3 до 8,1 кг. Опытами также подтверждено, что при жомовом откорме молодняка существенно увеличиваются размеры и толщина шкур, пригодных для получения до 60% подошвенной кожи высокого качества.

По данным того же института, жом является ценным кормом для откорма как растущих, так и взрослых свиней. Количество жома, рекомендуемое в рационе вместе с картофелем, составляет 6,5—7,5 кг на голову в сутки (20% общей питательности рациона), а в рационе без картофеля 8—9 кг (25%). При опытном откорме привес за 90 суток составил около 50 кг на голову.

В откормочных хозяйствах практикуют следующие средние нормы дневной дачи свекловичного жома (в кг) при откорме крупного рогатого скота КРС:

При этом среднесуточный привес на одну голову (в г) может составить

Средняя продолжительность откорма крупного рогатого скота на жоме (в днях)

При откорме свекловичным жомом крупного рогатого скота в кормовой рацион добавляют грубый корм (солому) по 3—3,5 кг в день, а при интенсивном кормлении — концентрированные корма в количестве до 1,5 кг и 1 кг мелассы.

Прессование свекловичного жома. Основным недостатком свежего жома как кормового средства является большое содержание в нем воды (93-94%).

Основными потребителями свежего жома являются расположенные близ сахарного завода скотооткормочные пункты, а также колхозы и совхозы, поставляющие заводу свеклу.

Свежий жом трудно транспортировать, особенно в зимнее время, когда он смерзается и его трудно разгружать.

С целью улучшения транспортабельности свекловичный жом перед отпуском потребителям предварительно подпрессовывают обычно на горизонтальном прессе. При отжатии на прессе ПЖС-57 из свежего свекловичного жома удаляется около 35% воды по весу неотжатого жома, а содержание сухих веществ повышается до 9—10%.

В 1 кг прессованного жома содержится 0,16 кормовых единиц, что в 1,6 раза больше, чем в свежем жоме.

Норма дневной дачи прессованного жома на I голову крупного рогатого скота 45 кг.

По мнению проф. П. М. Силина, непосредственная передача свежего жома в подпрессованном виде на корм скоту является наиболее рациональным методом его использования. Однако такое использование свекловичного жома ограничивается только районами, близко расположенными к сахарным заводам.

Хранение свекловичного жома. Далеко не весь жом скармливают скоту непосредственно в сезон сахарного производства. Ежегодное количество получаемого на сахарных заводах жома огромно. Так, в 1960 г. получено примерно 38,7 млн. тонн жома, при этом значительную часть его приходилось складировать для длительного хранения.

Хранилища для жома представляют собой вырытые в земле ямы, дно и откосы которых выложены камнем. Для отвода вытекающей из жома жомовой воды дно снабжено дренажным устройством. Заполнение жомовых ям происходит на протяжении всего производственного сезона сахароварения. В результате длительного хранения под влиянием микроорганизмов, находящихся в самом жоме в значительных количествах, а также в воздухе, при наличии благоприятных для их жизнедеятельности факторов — температуры и влажности среды, при хранении жома в открытых ямах в нем происходят интенсивные ферментативные процессы — различные виды брожения: молочнокислое, маслянокислое, уксуснокислое и пр. В результате этого свекловичный жом, являющийся органическим веществом растительного происхождения, подвергается самозаквашиваиию и претерпевает биохимические изменения, превращаясь в кислый жом. Содержащиеся в жоме питательные вещества: сахара, пектиновые вещества и пр., разлагаются с образованием органических кислот, главным образом молочной, масляной и уксусной. Вначале образуется молочная кислота, улучшающая вкусовые качества жома, но в дальнейшем с развитием неблагоприятных микробиологических процессов образуются масляная и уксусная кислоты.

В результате маслянокислого брожения свекловичный жом приобретает особо неприятный запах, ухудшаются его вкусовые качества. В связи с этим делались попытки вести искусственно молочнокислое брожение путем заквашивания жома чистыми культурами молочнокислых бактерий, однако эти попытки оказалась малоудачными.

Длительное хранение жома в ямах приводит к значительной потере им питательных веществ.

В результате микробиологических процессов ценные кормовые сухие вещества: белки, пектиновые вещества и другие переходят в растворимое состояние и уносятся жомовой водой в дренаж.

Как указывает проф. П. М Силин, за 5 месяцев хранения кислый жом теряет до 40% сухих веществ, в том числе весь сахар и почти все пектиновые вещества.

По исследованиям американских специалистов, потери сухих веществ свекловичного жома при хранении его в ямах в течение 6 месяцев составили 65%, а питательная ценность его ухудшилась на 50%.

Таким образом, применяемый в настоящее время на большинстве сахарных заводов способ хранения свекловичного жома в открытых жомовых ямах, где он подвергается действию воздуха, атмосферных осадков и неблагоприятным температурным воздействиям, следует признать совершенно неудовлетворительным и от длительного хранения жома в подобных условиях следует отказаться.

Силосование свекловичного жома. Для лучшего консервирования жома его необходимо силосовать в силосохранилищах при температуре 25—30 °С при хорошем уплотнении и укрытии для предупреждения доступа воздуха.

Перед силосованием жом необходимо отжимать на прессе для удаления части воды, так как при хранении неотжатого жома излишняя вода замедляет образование молочной кислоты, являющейся консервирующим фактором при силосовании жома.

Оптимальную влажность силосуемой массы доводят до 70 — 75%, что достигается отпрессовкой жома до содержания сухих веществ 10% и последующим добавлением к нему грубых кормов— мякины, соломенной сечки, измельченных стеблей кукурузы и пр.

По опытам Е. А. Болотина, при силосовании частично отпрессованного жома был получен кислый жом лучшего качества, чем при силосовании непрессованного жома.

По окончании загрузки жома в силосную яму или траншею поверхность корма выравнивают, хорошо утрамбовывают и укрывают обычным способом измельченными и увлажненными малоценными кормами, опилками, затем мягкой жирной глиной (слоем 12—15 см, землей (слоем 25—35 см)и сверху — утепляющими материалами.

Кислый свекловичный жом. В кислом жоме снижается усвояемость сухих веществ. Так, в свежем жоме на 7% сухих веществ приходится 5 продуктивно полезных единиц, а в кислом жоме на 11,6% сухих веществ — 6,5 продуктивно полезных единиц. Следовательно, в свежем жоме усваивается 70% сухих веществ, а в кислом — лишь 55%.

Для увеличения срока хранения кислого жома за рубежом практикуют добавление к нему серной кислоты в процессе хранения.

В Дании свежий свекловичный жом с содержанием сухих веществ 9% обрабатывают серной кислотой до рН 3,8 из расчета 1,017 кг 92%-ной серной кислоты на 1 т жома.

Для достижения равномерного распределения кислоты в жоме его обрабатывают смесью кислоты и воды во время транспортировки. Дозировку кислоты и воды проводят по объему (1 : 21). Вода и кислота поступают из двух резервуаров в распределительный сосуд емкостью 30 л, откуда смесь подается на транспортер с жомом.

Состав кислого жома. Кислый жом имеет следующий состав {в %):

В 1 килограмме кислого жома количество кормовых единиц составляет 0,1, т.е. такое же, как и в свежем жоме, а перевариваемого белка — 5. Крахмальный эквивалент его равен 6,5.

Кислый жом поедается скотом более охотно, чем свежий.

Использование кислого жома. Норма дневной дачи кислого жома на 1 голову крупного рогатого скота 60 кг, а молочному скоту дают не свыше 2,5 кг.

При отпуске жома из жомовых ям в зависимости от срока хранения и степени его закисания пересчитывают фактически выданное количество жома на количество условного жома.

Как указывалось, вывоз свежего свекловичного жома, отпускаемого без отжатия, крайне затруднителен вследствие нетранспортабельности свежего свекловичного жома; вывоз кислого жома также сопряжен с большими трудностями, так как погрузка и вывоз жома из залитых водой жомовых ям, требующие большой затраты ручного труда, сопряжены с большими простоями автомобильного и железнодорожного транспорта. Поэтому в настоящее время промышленный откорм свекловичным жомом скота организован только в откормочных хозяйствах, расположенных вблизи сахарных заводов. Но количество жома, используемого на откормочные операции, за последнее время все более возрастает. Так, в 1956 г. для откормочных операций было отпущено 6 млн. тонн жома, в 1957 г. — 7,5 и в 1958 г. — 9,0 млн. тонн жома, в 1959 г,— 10,7, в 1960 г.— 10,5 и в 1965 г. планируется 19,0 млн. тонн.

Откормочные пункты обычно располагаются вблизи жомовых ям, чтобы можно было механизировать транспортировку и удешевить стоимость доставки жома. Размеры откормочных пунктов зависят от мощности сахарных заводов. На крупных сахарных заводах мощность откормочных пунктов доходит до 2000 голов единовременной поставки скота. Типовым проектом сахарного завода мощностью 25000 центнеров перерабатываемой свеклы в сутки предусматривается жомовый скотооткорм на 1000 голов крупно-рогатого скота.

В среднем расход жома на 1 голову КРС за период откорма составляет 4,8—5 тонны с привесом 60 кг на 1 голову на поставку.

В табл. 5 приведены данные из СССР в целом об откорме скота при среднем расходе жома в 5 г на одну голову за период откорма.

Кислые жомовые воды. При хранении жома в жомовых ямах: в результате ферментативных процессов происходит разрушение составных частей свежего жома и образуется жомовая вода, которая, как и диффузионная вода, является худшим видом отбросных вод сахарного производства.

Содержание сухих веществ в жомовой воде непостоянно и колеблется в пределах от 2,5 до 4,5%. Содержание пектиновых веществ составляет 45—34%, а пентозанов — от 17 до 30% по весу сухих веществ. Количество кислых жомовых вод составляет в среднем 25—30% по весу загружаемого в ямы жома.

Утилизация жомовых вод. В 1931 г. ЦИНСом на Дерюгинском сахарном заводе было организовано получение на полузаводской установке пектинового клея из жомовых вод, а в 1939— 1940 гг. на Мало-Висковском сахарном заводе проведены опыты использования кислых жомовых вод для получения кальциевых солей уксусной, масляной и молочной кислот.

Выход условного сухого клея составил от 1,08 до 1,75% количества исходной (фильтрованной) кислой жомовой воды и от 49,5 до 57,0% сухих веществ этой воды. Однако клей, полученный из кислой жомовой воды, не нашел применения из-за низкого качества и плохой сохраняемости; производство кальциевых солей органических кислот также не нашло применения из-за трудности их разделения.

Сушение жома. При круглогодовом откорме скота жомом более половины года употребляют кислый жом, что сопряжено, как уже сказано, с большими потерями жома и его кормовых составных частей. Во избежание потерь при хранении свежего и кислого жома в ямах жом предпочтительнее хранить в высушенном виде, в крытых складах. Высушенный и особенно спрессованный жом становится весьма транспортабельным.

Для высушивания жома на ряде сахарных заводов организованы жомосушильные цехи.

Процесс жомосушения состоит из следующих операций: отжатие из жома части воды, сушка отжатого жома и брикетирование высушенного жома. Отжатие жома проводится на жомо-отжимных прессах, при этом содержание сухих веществ в жоме повышается с 6,2 до 15—18% и отжимается более 2/3 подлежащей удалению влаги.

Для сушки жома до влажности 10 - 12% применяются барабанные и башенные жомосушилки. Широким распространением пользуются барабанные жомосушилки Бютнера.

Сушилка Бютнера представляет собой барабан с внутренней крестообразной насадкой, который при вращении делает от 0,4 до 2 оборотов в минуту. Отжатый жом поступает с одного конца барабана и постепенно двигается к другому, пересыпаясь при вращении барабана с полочки на полочку.

Для высушивания жома используется тепло дымовых газов от сжигания топлива в специальных топках или газов, отходящих из котельной завода (в первом случае температура газов 800 - 900 °С, во втором 250 - 350 °С).

Расход условного топлива (7000 ккал/кг) для сушилок системы Бютнера зависит от степени отжатия влаги перед сушкой и колеблется от 45 до 75 кг на 100 кг сухого жома.

При работе на отходящих газах заводских котельных с температурой около 300°С на сушилках системы Бютнера можно высушить до 35% всего жома, получаемого сахарным заводом, а на сушилках башенных типа Гюйярда — до 50%.

Если учесть стоимость сырого свекловичного жома, который теряется ежегодно, то затраты на установку сушильных агрегатов и строительство жомосушильных цехов окупятся примерно за два-три года.

Для уменьшения объема сушеного жома применяется его брикетирование, иногда с добавлением от 2 до 20% мелассы, что значительно повышает его питательную ценность.

Сушеный жом (небрикетированный) хранится насыпью (1 м3 сухого жома весит 220 кг). После прессовании жома в брикеты насыпной вес 1 м3 жомовых брикетов составляет около 500 кг.

Из 100 кг сырого свекловичного жома получается примерно 7 кг сухого !!!

Для башенных жомовых сушилок, работающих по принципу противотока, температура входящих газов 180—250 °С, выходящих — до 80- 100 °С. Высушенный жом выходит из сушилки с температурой 40 ~ 50 °С.

Барабанная сушилка для свекловичного жома длиной 12 метров и диаметром 2,4 метра может дать за 1 сутки при двух оборотах в минуту и температуре дымовых газов 800 °С до 300 центнеров сухого жома, что соответствует переработке примерно 5000 центнеров сахарной свеклы.

Для сушки жома на некоторых заводах применяются также паровые сушилки для жома (например, «Империал»); высушенный на паровых сушилках свекловичный жом получается более светлым и высококачественным, однако расход топлива повышается почти на 35%!!!

Для сахарного завода производительностью 25000 центнеров перерабатываемой свеклы в сутки типовым проектом предусмотрено сушение жома по следующей технологической схеме (рис. 2).

Из верхней части колонной диффузионной установки жом выгружается при помощи двух горизонтальных шнеков и самотеком поступает на горизонтальный пресс для предварительного отжима до содержания около 9% сухих веществ. Затем жом подают грабельным транспортером к вертикальным прессам, где он отжимается до содержания 18% сухих веществ.

Часть отжатого жома (70%) поступает в барабанные жомо-сушилки (2 штуки), а остальная часть направляется в жомовую яму или в железнодорожные вагоны

Сухой жом после жомосушильного барабана подается в отделение для брикетирования и готовые брикеты затем направляются в склад на хранение или непосредственно на отгрузку. Жомопрессовая вода (45% по весу свеклы) подогревается и возвращается на диффузионную установку.

На зарубежных сахарных заводах вырабатывают так называемый мелассный жом и сепа-жом.

Мелассный жом. К отпрессованному жому перед высушиванием добавляют мелассу в количестве до 30% по весу высушенного жома.

Для лучшего перемешивания с жомом меласса подогревается до 80 °С и протекает через сита мелкими струйками. Такая смесь хорошо сушится. Полученный сухой продукт содержит 18—22% сахара. Иногда нагретую до 80 °С мелассу прибавляют непосредственно к высушенному жому.

По данным Мак-Джинниса, мелассный жом имеет следующий состав в % (табл. 6).

Сепа-жом. По этому способу белковые вещества диффузионного сока отделяют на преддефектации с помощью небольшого количества извести, смешивают их с жомом и мелассой и высушивают.

Сепа-жом вырабатывается по следующей технологической схеме.

Диффузионный сок после преддефектации направляется в отстойники, где он сгущается в соотношении 1 : 3. Полученную в отстойниках суспензию очищают на вибраторах от пульпы и песка, пропускают через специальные фильтры для отделения мелких частиц песка, затем через центробежные сепараторы, в которых суспензия сгущается в соотношении 1 : 5. Сгущенная суспензия обрабатывается на специальных насосах, в которых происходит удаление из нее воздуха и пеногашение. Концентрированную суспензию фильтруют через перлоновую ткань на вакуум-фильтрах. Полученный осадок смешивают с подогретой мелассой в соотношении 1 : 1 и направляют в гомогенизатор типа вибрационной мельницы для коллоидов. Полученная смесь состоит из мельчайших частиц, не разделяющихся даже после семидневного отстаивания. При помощи дюз смесь разбрызгивают по отжатому жому и высушивают.

Полученный продукт, содержащий сахар, белки и фосфаты, является ценным кормом для скота. При этом способе утилизируются питательные вещества — белки и фосфаты, которые ранее удалялись с дефекационным шламом на поля фильтрации.

В ФРГ практикуют приготовление комбинированного корма, состоящего из жома, дефекационного шлама и мелассы, причем эмульсия из шлама и мелассы добавляется к отпрессованному жому перед его сушкой. Такой корм содержит около 18% сахара, 5,5% извести, 0,5% фосфорной кислоты и около 13% клетчатки. Он не гигроскопичен, не клеек и не закисает даже при длительном хранении. Животные охотно поедают такой корм.

Состав сушеного жома. Проф. П. В. Головин приводит следующие данные о процентном составе сушеного жома в зависимости от способа сушки (табл. 7).

По анализам кафедры технологии сахарного производства Политехнического института в Лодзи (Польша), сушеный жом имел следующий состав (в %): сухое вещество 88,8, азотистые соединения 8,1, в том числе усвояемые 4,1, жиры 0,6, органические безазотистые соединения 58,5, в том числе усвояемые 50,4, зола 4,0, клетчатка 17,6, в том числе усвояемая 12,7, крахмальный эквивалент 51,9.

В сушеном жоме переваримость протеина и экстрактивных веществ составляет 77—75%.

По исследованиям Роджерса и Михельсона, сушеный жом содержит следующие витамины (в мг/кг):

По И. С. Попову, в 1 кг сушеного жома содержится в среднем: кальция 4,7 и фосфора 1,2 г; из витаминов группы В — ниацина — 26 мг; количество переваримого белка составляет 33 г\ содержание кормовых единиц 0,85.

Использование сушеного свекловичного жома на корм скоту. Сухой жом является высококонцентрированным денным кормом для скота. Питательность его в 12—13 раз выше, чем у свежего, в то же время вес его уменьшен в 12—13 раз, благодаря чему он более транспортабелен. По количеству кормовых единиц сухой свекловичный жом почти равен овсу, т.е. в 2 раза питательнее сена и в три раза — овсяной соломы.

Высушенный жом, защищенный от непосредственного попадания в него воды, может храниться без потерь кормовых свойств неограниченно долгое время.

Скармливать сухой свекловичный жом рекомендуется в следующих количествах в день на голову (в кг): откармливаемым волам и коровам 5—7,5, рабочему скоту 4—6, молочным коровам 3—4,5, телятам 1—2, овцам 0,2—1, свиньям 0,75—1,5, лошадям 2—2,5.

С целью повышения содержания азотистых вещесгв в кормовом рационе при скармливании жома за рубежом практикуют добавление к сухому жому мочевины. При этом применяется смесь из сухого жома, кормовой мелассы и мочевины примерно в следующих соотношениях в %: сухого жома 60, мелассы 25 и мочевины 15.

Сушка свекловичного жома дает возможность снабжать жомом поставщиков свеклы в районах железнодорожных приемочных пунктов, расположенных далеко от сахарных заводов, что способствует заинтересованности этих колхозов в посевах свеклы, так как благодаря сушке жома они получают высококачественный хорошо сохраняющийся концентрированный корм.

Перспективы развития жомосушения. В 1960 г. в сахарной промышленности было всего 59 жомосушилок. Суммарная суточная мощность их составила 19,9 тыс. центнеров сухого жома в сутки, Поэтому объем сушки жома по сахарной промышленности до недавнего времени был весьма низок (табл. 8).

Таблица 8

На всех строящихся сахарных заводах предусмотрены жомосушилки, на которых должно высушиваться до 65% получаемого жома, а остальной жом, отжатый до 9—11% сухих веществ, направляется в жомохранилища.

В проектах сахарных заводов мощностью 30 и 50 тыс. ц переработки свеклы в сутки предусмотрена сушка всего получаемого свекловичного жома.

Количество жомосушилок в 1965 г. было доведено до 204 общей мощностью 15,33 тыс. т сухого жома в сутки, что соответствует увеличению мощности в 7,7 раза.

Выработка сухого свекловичного жома по РСФСР в 1965 г. возрасла по сравнению с 1960 г. с 99 до 621,2 тыс. тонн, т.е. в 6,3 раза.

Промышленное использование свекловичного жома для производства пищевого пектина. Свекловичный жом содержит пектин, который по своему составу идентичен пектину яблок и цитрусовых. Пектин обладает способностью давать в водных растворах с сахаром и кислотой прочные гели. На этом свойстве основано применение пектина в качестве студнеобразующего компонента при изготовлении желейных мармеладов, пастил, конфет, джемов и пр., а также в качестве эмульгатора майонезных смесей, соусов и различных пищевых эмульсий.

Производство пищевого пектина по методу Института кондитерской промышленности. По исследованиям ВКНИИ, содержание пектина в сухом свекловичном жоме различных сахарных заводов находится в пределах 20—24% на воздушно-сухой жом.

В зарубежной литературе указывается содержание пектина в сухом жоме 12—20%.

Всесоюзный научно-исследовательский институт кондитерской промышленности разработал технологическую схему получения пищевого пектина из свекловичного жома, которая в 1955 г. внедрена в пектиновом цехе кондитерской фабрики г. Нальчика.

Получение пектина организовано по схеме, приведенной на рис. 3.

Сухой свекловичный жом измельчают и гидролизуют двадцатикратным количеством 1,3%-ной НСl при температуре 70 °С, рН 0,6—0,8 в течение 2,5 часов . Из фильтрата пектин осаждают хлористым алюминием при подщелачивавши МН₄ОН. Полученный коагулят обезвоживают крепким спиртом и очищают его обработкой подкисленными и чистыми водно-спиртовыми растворами. Схема очистки включает 4 фазы: две фазы — промывка водно-спиртовым раствором и две фазы — обработка смесью 70%-ного спирта с 4% -ной НС1. После четвертой фазы очистки проводят обработку 5%-ным спиртом со щелочью и сушку пектина при температуре 80 °С. Сухой пектин хранят в герметически закрытых жестяных банках.

По данным ВКНИИ, выход воздушно-сухого пектина (влажностью 14%) составляет около 15% по весу воздушно-сухого свекловичного жома. Пектин обладает хорошими желирующими свойствами. На 1 тонну пектина расходуется 8,3 тонны сухого свекловичного жома, 10,5 тонн технической соляной кислоты и 10,5 тонн хлористого алюминия, 2,4 т спирта-ректификата и 6 г аммиака (25%-ного).

Недостаток этой схемы — сравнительно небольшой выход пектина и повышенный расход спирта на очистку коагулята.

В годы второй мировой войны в Германии были созданы предприятия для производства желирующего пектина из жома. Работа проводилась по такой схеме. Сухой свекловичный жом подвергали гидролизу соляной кислотой, к гидролизату добавляли аммиачно-калиевые квасцы для осаждения пектина и нейтрализовали аммиаком до рН 4,0.

По имеющимся данным, этот способ не обеспечивает достаточно высокого выхода продукта и полученный пектин обладает слабыми желирующими свойствами.

Производство пищевого пектина по методу Киевского технологического института. В 1957 г. И. М. Литвак и М. И. Барабанов (КТИПП) разработали усовершенствованную технологическую схему получения пищевого пектина из свекловичного жома (рис. 4).

Сухой жом загружают в деревянные чаны 22, снабженные мешалкой и имеющие ложное (второе) днище из фильтрующих керамических плиток. В чан заливают воду, нагретую до 60— 70 °С в отношении 15 : 1 по весу сухого жома, и раствор технической соляной кислоты (25% по весу жома). Смесь нагревают открытым паром в течение 2—3 часов

По окончании гидролиза экстракт отфильтровывают через керамические плитки ложного днища и направляют в чан 18 для нейтрализации, а дробину в чане промывают водой. Промой присоединяют к гидролизату, который нейтрализуют 12,5%-ным аммиаком до рН 7,0—7,5. Нейтрализованный экстракт фильтруют на фильтрпрессах 8 и направляют в чаны-осадители 9, имеющие двойное дно, верхнее из которых представляет собой фильтр из керамических плиток. В чанах 9 к нейтрализованному экстракту прибавляют 20%-ный раствор хлористого алюминия для осаждения пектина. Полученный осадок пектина промывают водой и коагулят выгружают в барабанное сито 16, на котором он дополнительно промывается водой.

Механическое обезвоживание коагулята проводится на пакетных прессах 15, причем содержание сухих веществ коагулята повышается с 3—4 до 25%. Отжатый на прессах коагулят в виде плотного брикета измельчают на терке 10 и размещают тонким слоем на сушильных холстах, которые в вагончиках направляют в сушильные камеры 11. Сушку пектина ведут при температуре 50—60 °С, после чего размалывают его на шаровой мельнице 12 и готовый продукт упаковывают в плотные бумажные мешки.

Пектин обладает хорошими желирующими свойствами.

На выработку 1 тонны сухого пектина расходуется сухого свекловичного жома (при влажности 15%) 6,25 тонн, технической соляной кислоты — 5,85 т, хлористого алюминия — 0,5 т и аммиака (12,5%-ный раствор) — 5 т.

По предварительным расчетам, стоимость 1 кг пектина составляет 0,5 руб.

Производство пектинового клея. Содержащиеся в свекольном жоме пектиновые вещества нерастворимы в холодной воде, но при нагревании до 125—130 °С в течение 20 минут можно почти полностью перевести эти пектиновые вещества в раствор. Разваренную массу подвергают прессованию и таким образом отделяют раствор пектиновых веществ от нерастворимой части жома. При сгущении раствора до концентрации 50% сухих веществ получается клейкая масса — пектиновый клей.

Пектиновый клей, заменяющий в некоторых случаях декстрин (для приготовления которого требуется крахмал), пригоден для текстильной и полиграфической промышленности (для шлихтования основы при производстве тканей, в переплетном деле).

Производство пектинового клея по методу ЦИНСа. Производство пектинового клея из свекольного жома по методу ЦИНСа до 1941 г. было организовано на Льговском и Червонском сахарных заводах по следующей схеме (рис. 5).

Из свекловичного жома предварительно отделяли воду, после чего промывали его барометрической водой от остатков сахара. Промытый жом поступал на прессы, где содержание сухих веществ в нем доводилось до 15%. Прессовая вода направлялась на разбавление отжимок; а отжатый жом поступал в автоклавы. В них жом после подогрева подвергался развариванию при температуре 125 °С (2,4 атм) в течение 45 минут. Экстрагирование пектиновых веществ проводилось в тех же автоклавах.

Клеевой раствор с содержанием 5% сухих веществ фильтровали, после чего направляли на выпаривание для сгущения. Плотность сгущенного раствора после выпарки 30%.

Сгущенный раствор уваривали в вакуум-аппарате до содержания 50% сухих веществ и направляли на распылительную форсуночную сушилку.

Выход сухого пектинового клея после сушки составлял около 3% по весу неотжатого свекловичного жома.

Расход пара составлял 40—45 кг на 1 кг условно сухого клея, или 600% условного топлива по весу сухого клея.

1 — шнек-водоотделитель; 2 — мойка для жома; 3 — насос для подачи жома на водоотделитель; 4 — водоотделитель; 5 ~ распределительный шнек; б — пресс для сырого жома; 7 — шнек для отжатого жома; 8 ~ элеватор для отжатого жома; 9 ~ шнек-распределитель; 10 — автоклавы; // — мешалка дли выжимок; 12 — насос; 13 — пулытоловушка: 14 — мерник; 15 — механический фильтр; 16 — сборник выпарки; 17 — насос; 18 — решофер; 19 — трехкорпусная (I, II, III) вакуум-выпарка; 20 — сборники; 21 — насос; 22 — сборник клеевого раствора; 23 — вакуум-аппарат; 24 — сборник; 25 — насос.

Отжимки после прессов могут быть использованы в смеси со свежим жомом в качестве корма.

Свойства полученного по этому способу пектинового клея следующие:

Калькуляция производства пектинового клея показывает, что стоимость пектинового клея в два раза ниже, чем стоимость растительных клеев. Количество клея, выработанного на этих заводах, составило: в 1955 г. — 193, в 1956 — 316, в 1957 — 503 т.

Главный недостаток описанного метода производства — значительный расход топлива и низкое качество клея. Полученный клей представлял собой смесь относительно небольшого количества клеящего пектинового вещества и большого количества балластных загрязняющих продуктов. Он имел темный цвет и поэтому не получил широкого распространения.

Производство пектинового клея по методу КТИППа. В Киевском технологическом институте пищевой промышленности (И. М. Литвак и М. И. Барабанов) разработан способ получения из свекловичного жома сухого пектинового клея, обладающего при 4%-ной концентрации высокими клеящими свойствами. Этот способ основан на способности нативного пектина переходить в раствор при гидролизе в присутствии небольшого количества минеральных кислот и осаждаться солями многовалентных металлов.

По разработанному способу сухой или свежий свекловичный жом размешивают с водой в отношении 1 : 20 для сухого жома и 1 : 2 для свежего. К полученной смеси прибавляют раствор технической соляной кислоты (2—4% по весу сухих веществ жома) и проводят гидролиз жома (1—2 ч) при температуре около 100°С. Полученный гидролизат нейтрализуют до рН 7—7,2 раствором аммиака, фильтруют и осаждают пектин 20%-ным раствором хлористого алюминия.

Влажный коагулят обезвоживают прессованием и высушивают до воздушно-сухого состояния (15—18% влажности).

По данным Литвака и Барабанова, выход воздушно-сухого пектинового клея составляет 20—22% к весу сухих веществ свекловичного жома.

Получение клея проводится по следующей технологической схеме (рис. 6).

Элеватором 1 жом подается в бункер 2, а затем на весы 3.

Рис. 6. Технологическая схема производства пектинового клея по методу КТИППа.

Взвешенный жом шнеком 4 направляется в гидролизаторы 5. Над каждым гидролизатором установлен мерник 10 для приготовления и дозирования горячего раствора кислоты. Вода подается из сборника 9. Смесь раствора кислоты и свекловичного жома нагревается в гидролизаторе открытым паром. Гидролизат отделяется от дробины на ложном днище, а дробина после промывки направляется шнеком 6 в жомовую мешалку и выкачивается насосом в смеси с водой. Промой направляются в сборник 11.

Гидролизат поступает в нейтрализаторы 7, где нейтрализуется раствором аммиака из сборника 12 и дозаторов 13.Затем раствор подается насосом 8 на фильтр-прессы 14, откуда направляется в чаны-осадители 15. Туда же подается раствор хлористого алюминия из сборника 16 и дозатора 17. На барабанном сите 18 коагулят отделяется от маточного раствора и поступает на пакетный пресс 19. Отжатый коагулят подается на дробилку 20, а затем в сушильную камеру 21. Высушенный клей направляется на шаровую мельницу 22, в бункер 23 и на упаковку в бумажные мешки 24.

Согласно имеющимся данным, 4—5%-ный раствор этого пектинового клея можно с успехом применять в полиграфическом производстве.

По расчетным данным, на выработку 1 т воздушно-сухого пектинового клея влажностью 15% требуется затратить 5 т сухого свекольного жома (влажность 12%), 0,38 т технической (27%-ной) соляной кислоты, 0,25 т хлористого алюминия; расход пара 19 т, а условного топлива — около 240% к весу сухого клея. Стоимость реактивов и сырья для получения 1 т сухого пектинового клея 179,2 руб.

Производство концентрата пектина из жома. На сахарном заводе Хатван (Венгрия) с 1960 г. оборудован цех по производству из высушенного свекловичного жома пектина в виде концентрата, который успешно применяется в литейном производстве (75%), при аппретировании тканей (15%), а также в качестве клеевого материала в пищевой промышленности.

Процесс получения пектина включает: смешение жома с водой, подогрев, кислотный гидролиз под давлением, отжим сока, его очистку, сгущение и консервирование концентрата.

Высушенный жом (рис. 7) очищают от пыли с помощью вибросита 1 и ковшовым элеватором 2 через весы 3 шнеком подают в смеситель 4, где он смешивается с горячей конденсационной водой. Вода поступает в смеситель из резервуара 5 через мерный сосуд 6 в количестве, необходимом для набухания жома (приблизительно в шестикратном количестве). Для более быстрого и лучшего набухания смоченный жом через 15—20 мин попадает в смеситель 7, оборудованный обогревательной рубашкой, из которого он подается шнеком 8 к насосу 9 и нагнетается во вращающийся барабан непрерывного действия 10 для гидролиза. Гидролиз проводится под давлением 1,5—2,5 ати в течение 40—50 минут в барабане из нержавеющей стали диаметром 1,3 м и длиной 5 м. Барабан вращается, делая 7 об/мин. Для гидролиза среды в барабан насосом 12 подается водный раствор (концентрация 1,8—2,0%) сернистого ангидрида из резервуара 11.

Горячую массу из барабана выпускают в виде кашицы в сборный резервуар 13, в котором она отстаивается, а пар, содержащий двуокись серы и уксусную кислоту, улетучивается в атмосферу. Затем кашицу загружают в мешки и отпрессовывают сок на гидравлическом прессе 14 при давлении 70 ати в течение 15—20 мин. Полученный сок, содержащий 7—8% сухих веществ, стекает в сборный резервуар 17 и оттуда при помощи кислотоупорного центробежного насоса 18 нагнетается в отстойник 19 емкостью 200 л^3. Оставшиеся на тележках 15 выжимки, содержащие до 30% сухих веществ, поступают в шнек 16, который подает их к месту складирования; в дальнейшем они используются в качестве корма для скота. Осветленный в отстойнике сок попадает в резервуар 20, откуда с помощью вакуум-насоса 25 с барометрическим конденсатором 24 подается в два испарителя (алюминиевый и медный) 21 для предварительного сгущения до содержания 20—25% сухих веществ, а затем в шаровой вакуум-аппарат 22с мешалкой и обогревательной рубашкой. Готовый концентрат (36—42% сухих веществ) из сборника 23 поступает в бочки или непосредственно в железнодорожные цистерны.

Полученный пектин представляет собой вязкое вещество светло-желтого цвета, обладающее большой клейкостью. В сухом веществе его содержится (кроме растительных сопутствующих веществ) 30—40% пектина. Пектин, приготовленный путем сгущения сока до содержания сухого вещества 36%, используется в основном в текстильной промышленности, а пектин с содержанием сухих веществ 42% — в литейном производстве.

Рис.7. Схема производства концентрата пектина из свекловичного жома на сахарном заводе Хатван (Венгрия)

Выпускаемый для текстильной промышленности пектин обладает трудноустранимым коричневым цветом, что сильно ограничивает его применение для аппретирования и шлихтования цветных тканей, и поэтому в текстильной промышленности используется всего 15% от общего выпуска пектина.

Более широкое применение пектин получил в литейном производства. По специально разработанной на Чепельском чугунолитейном заводе технологии концентрат пектина с 1951 г. успешно используется при формовке в качестве связующего вещества при изготовлении стержней.

В пищевой промышленности пектин применяется в качестве клеевого материала на консервных и пивоваренных заводах для наклейки этикеток.

Были проведены опыты по выработке сухого порошкообразного пектина путем сушки предварительно сгущенного сока на распылительной сушилке. При этом был получен светло-желтый порошок пектина, который после смешения с водой может использоваться и как пектиновый концентрат. Однако расходы, связанные с сушкой пектина, очень повышают его стоимость. Поэтому пектин реализуется только в виде концентрата.

В сообщении о производстве концентрата пектина на заводе Хатван не приводятся технико-экономические данные о выходе пектина, расходе материалов и электроэнергии, что затрудняет суждение об экономичности данного способа производства. Однако успешное применение этого пектина в литейном производстве, несомненно, указывает на перспективность производства концентрата пектина. Особого внимания заслуживает способ гидролиза в непрерывно действующем барабане, что позволяет автоматизировать процесс производства пектина.

В ряде отраслей промышленности — машиностроительной, текстильной, пищевой — в качестве клеящего материала применяется пищевой продукт — крахмал и его производные — декстрины.

Замена этого ценного продукта клеем, полученным из свекловичного жома, является важной задачей. Дальнейшее усовершенствование технологической схемы производства пектина из свекловичного жома будет способствовать широкому применению пектина в промышленности.

Вперед, на главную страницу / Физико-химические основы производства спирта