К сахарсодержащему сырью относят сахарную свёклу и мелассу - отход сахарного производства, а также можно отнести плодоовощную продукцию, которая используется в производстве вина и соков.
Сахарная свёкла. Корнеплод свёклы покрыт наружной кожицей – перидермой, состоящей из плотных, непроницаемых для влаги опробковевших клеток. За перидермой идёт ткань коры, под которой расположена волокнистая ткань, и далее основная паренхимная ткань корня. Эта ткань совмещается с сосудистыми пучками и лубяными волокнами, придающими корнеплоду большую механическую прочность.
Корнеплоды сахарной свёклы содержат 25% сухих веществ и 75% воды. В среднем в состав сухих веществ свёклы входят сахароза в количестве 17,5%; инвертный сахар – 0,1%; раффиноза – 0,02%; целлюлоза – 1,2-1,4%; гемицеллюлоза – 1,1%; пектиновые вещества - 2,5%; органические кислоты – 0,5%; азотистые вещества – 1,1%; сапонин – 0,1%; минеральные вещества – 0,6-5,8%; прочие вещества – 0,3%; в пересчёте на влажные вещества: экстрактивные безазотистые вещества - 20,9%; жир - 0,1%; сырой протеин- 1,5%. В состав органических кислот входят щавелевая, лимонная, яблочная и другие кислоты. Свекловичный сок имеет слабокислую среду рН 6,1-6,5. Из азотистых веществ свёклы белки составляют 60%, из аминокислот основную часть составляет глютаминовая кислота. В качестве органических оснований свекла содержит бетаин и холин.
Меласса. Меласса − это отход производства сахара, и выход её от исходного сырья составляет 3-5%. Меласса представляет собой тёмную густую жидкость. Она содержит 75-82% сухих веществ. Качество её оценивается содержанием сахара в 100 г абсолютно сухих веществ мелассы (показатель доброкачественности). Меласса хорошего качества характеризуется доброкачественностью в пределах 57-62%. В состав сухих веществ мелассы входит сахароза в количестве 45-50%, инвертный сахар – 0,1-2%, раффиноза – 2-3%, несбраживаемые вещества – 35-40%, минеральные вещества − 8,5%. Инвертный сахар − это продукт инверсии сахарозы. В состав инвертного сахара входят левовращающая смесь глюкозы и фруктозы. Однако содержание глюкозы в мелассе несколько больше, чем фруктозы. Из трисахаридов кроме раффинозы в мелассе имеется кестоза и неокестоза (0,5-1,6%), плантеоза (0,01%).
Мелассу используют в спиртовом производстве. Дрожжи Saccharomyces cerevisiae способны сбраживать и ассимилировать для синтеза биомассы сахарозу, инвертный сахар и 1/3 раффинозы. Поэтому данные сахара относят к сбраживаемым углеводам. Сумма сбраживемых сахаров составляет 40-57%.
Несахара мелассы можно подразделить на безазотистые органические соединения и азотсодержащие вещества. К безазотистым органическим соединениям относят пентозаны и гексозаны, органические кислоты (в виде солей), ростовые, красящие и другие вещества. Азотсодержащие вещества представлены аминокислотами, органическими основаниями (бетаин, холин, пуриновые и ксантиновые основания), амидами, солями аммония и нитратами.
Из органических кислот в мелассе имеются летучие кислоты: муравьиная (0,1-1,23%), уксусная (0,6-1,38%), пропионовая (0,01-0,3%), н-масляная (0,04- 0,6%), н-валериановая (0,02-0,2%), изомасляная (0,02-0,06%) и около 20 кислот ароматического ряда. Присутствуют также яблочная, молочная, янтарная и другие кислоты. Из нелетучих кислот обнаружены следы капроновой, каприловой, каприновой, лауриновой, миристиновой и пальмитиновой. Практически все кислоты присутствуют в мелассе в виде солей калия и кальция.
В мелассе содержатся витамины (мг%): мезоинозит – 6,0; витамин РР –5,1; витамины группы В, фолиевая кислота – 0,02; биотин – 0,01.
В результате карамелизации сахарозы, её реакции с аминокислотами при воздействии щелочей образуются меланоидины – красящие вещества мелассы. Большая часть красящих веществ образует истинные водные растворы, но часть их находится в коллоидном состоянии. Коллоиды – меланоиды, заряженные положительно, коагулируют при рН 8 и выше.
В мелассе 4-6% веществ находится в коллоидном состоянии. При воздействии щелочей на моносахариды образуются коллоиды, имеющие отрицательный электрокинетический потенциал; они коагулируют при рН 3,2.
В мелассе содержатся органические и минеральные азотистые вещества (аминокислоты – глутаминовая – 0,6-1,8%, серин – 0,7-2,5%, лейцин и излейцин – 0,6-2,9%, аминомасляная – 0,7-1,8% и др.; амины, амиды, органические основания, азотнокислые и аммонийные соли различных минеральных кислот). Содержание общего азота составляет до 1%. Только часть этого азота может усваиваться дрожжами (12-20%) и другими микроорганизмами.
Из минеральных веществ в мелассе имеется до 40% К2О, от 1,5 до 4,5% МgО и 7,3-13,8% СаО от массы золы. Кроме макроэлементов в золе присутствуют микроэлементы: алюминий, железо, кремний, стронций и др. Полноценной считают мелассу, содержащую не менее 7% зольных элементов. Для биотехнологических процессов желательно иметь соотношение золы и сахара в мелассе 15:100.
Меласса может содержать посторонние примеси: нефтепродукты (при плохой подготовке цистерн для перевозки мелассы), пеногасители (используются в производстве сахара при диффузии и при упаривании соков) и остатки гербицидов и пестицидов (применяются при выращивании и хранении свёклы с целью предупреждения её загнивания). Количество посторонних примесей иногда достигает 1-2% к массе мелассы.
Несахара мелассы, тормозящие рост дрожжей, относят к вредным примесям: красящие вещества, диоксид серы, нитриты, летучие кислоты и остатки гербицидов и пестицидов. Меласса, пригодная для использования в биотехнологических процессах, должна содержать не более (%): сернистого ангидрида − 0,05; нитритов − 0,0005; солей летучих кислот − 1,2; гербицида – пиразина − 0,26.
Химический состав мелассы, полученной на различных предприятиях, производящих сахар, различается в зависимости от сырья и особенностей технологического процесса производства сахара. Меласса разтличается по показателям кислотности (щелочная и нейтральная), буферности (с нормальной буферной ёмкостью – это 40см3, со средней буферной ёмкостью – 30-40 см3 1Н серной кислоты на 100 г мелассы). Для биохимической переработки наиболее неблагоприятной является малобуферная кислая меласса. Она содержит меньше полезных минеральных веществ: зольность 5,5-8,8%, солей калия – 2,7-3,5%; повышенное количество следующих нежелательных компонентов: инвертного сахара – 1,1-3,7%, несбраживаемых редуцирующих веществ (РВ) – 1,4-1,9%. Такая меласса имеет повышенное количество сухих веществ (более 85%) и цветность 2,4-5,8 см3.
Меласса является богатой питательной средой для развития бактерий. Микрофлора мелассы представлена следующими бактериями: молочнокислыми (лейконостоками Leuconostoc mesenterioides и др.), уксуснокислыми, Bac. subtilis (сенная палочка), Bac. mesentericus (картофельная палочка) и дрожжами рода Saccharomyces, Torula, Candida и др. Из-за высокой концентрации сахарозы микроорганизмы в ней находятся в неактивном состоянии. При разведении мелассы водой создаются благоприятные условия для развития содержащихся в ней микроорганизмов. Для предотвращения развития посторонней микрофлоры её следует подвергать термообработке или другим способам обработки (кислотой и др).
К качеству мелассы предъявляются определённые требования как в спиртовом производстве, так и в дрожжевом в соответствии с техническими условиями. Основными требованиями являются: содержание сухих веществ – не должно быть ниже 75%, сахарозы – 41-50%, сумма сбраживаемых сахаров – не ниже 44%, доброкачественность – от 55 до 65, рН 6,6-8,5, отсутствие свободной извести и зараженности бактериями лейконосток. Общее количество микроорганизмов в 1г мелассы не должно превышать 15000. Цветность в 2% растворе мелассы должна быть не выше 2,0 см3 0,1Н раствора йода на 100 см3.
Иногда на заводы поступает рафинадная и тростниковосахарная патока.
Рафинадная патока получается в производстве сахара-рафинада. Рафинадная патока содержит 50-60% сахарозы, около 11% инвертного сахара и 3-4% минеральных веществ.
Тростниковосахарную патоку получают на сахарных заводах по переработке тростникового сахара-сырца на белый сахар. Она содержит около 50% сахарозы, 6-9% инвертного сахара, 1-2% раффинозы и 3-4% минеральных веществ. Тростниковосахарная меласса содержит в больших количествах биотин, который используется в качестве биостимулятора на дрожжевых заводах.
Тростниковая меласса. Состав тростниковой мелассы сильно отличается от мелассы свекловичной: содержание сахарозы составляет 22%, инвертного сахара – 30%, органических несахаров – 10%, минеральных веществ – 8%. Буферная ёмкость около 4 см3 1Н серной кислоты на 100 г мелассы. Из органических кислот в основном содержится аконитовая (3-7%). Содержание летучих кислот составляет 0,6-0,9%. Количество общего азота − 0,5-2,2%, аминного (свободных аминокислот) – 0,2-0,5%. В составе аминокислот преобладает аспарагиновая. Из витаминов содержатся следующие (мг на 100 г): тиамин 0,5; рибофлавин 0,12; пиридоксин 0,9; никотинамид 1,5; пантотеновая кислота 7; фолиевая кислота 0,02; биотин 0,15; инозит 500. Бетаин отсутствует.
Сырцовая меласса. Сырцовая меласса, по данным ВНИИХП, содержит (%): сухие вещества 80-88, сахарозу 41-48, инвертный сахар 1-4, раффинозу около 2, сбраживаемые сахара 40-49, общий азот 0,15-0,40, золу 8-13, диоксид серы 0,6-1,8. Она имеет рН 5,6-7,5 и цветность 0,6-6 см3 0,1Н раствора йода.
Все виды меласс используются в производстве пекарских дрожжей и в производстве этилового спирта.
Дата добавления: 2015-10-02; просмотров: 108 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Питательная ценность крахмалсодержащего сырья | | | Классификация методов конверсии растительного сырья |