Интенсификация производства глюкозо-фруктозных сиропов за счет механохимической деструкции

Представлена усовершенствованная энерго- и ресурсосберегающая технология производства глюкозо-фруктозных сиропов из сахарозы с применением механохимического воздействия....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2006
Автори:	Ободович, А.Н., Хибина, М.А., Боряк, Л.А., Ободович, А.А., Тесля, А.И.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут технічної теплофізики НАН України 2006
Назва видання:	Промышленная теплотехника
Теми:	Теория и практика сушки
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/61411
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Интенсификация производства глюкозо-фруктозных сиропов за счет механохимической деструкции / А.Н. Ободович, М.А. Хибина, Л.А. Боряк, А.А. Ободович, А.И. Тесля // Промышленная теплотехника. — 2006. — Т. 28, № 3. — С. 44-49. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-61411
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-614112014-05-06T03:01:22Z Интенсификация производства глюкозо-фруктозных сиропов за счет механохимической деструкции Ободович, А.Н. Хибина, М.А. Боряк, Л.А. Ободович, А.А. Тесля, А.И. Теория и практика сушки Представлена усовершенствованная энерго- и ресурсосберегающая технология производства глюкозо-фруктозных сиропов из сахарозы с применением механохимического воздействия. Представлена вдосконалена енергота ресурсозберігаюча технологія виробництва глюкозо-фруктозних сиропів з сахарози із застосуванням механохімічної обробки. The improved energy-saving and resources-economy technology of glucosefructose syrups production from a saccharose with the use of the mechanochemistry treatment is presented. 2006 Article Интенсификация производства глюкозо-фруктозных сиропов за счет механохимической деструкции / А.Н. Ободович, М.А. Хибина, Л.А. Боряк, А.А. Ободович, А.И. Тесля // Промышленная теплотехника. — 2006. — Т. 28, № 3. — С. 44-49. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0204-3602 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/61411 663.812;538.953 ru Промышленная теплотехника Інститут технічної теплофізики НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Теория и практика сушки Теория и практика сушки
spellingShingle	Теория и практика сушки Теория и практика сушки Ободович, А.Н. Хибина, М.А. Боряк, Л.А. Ободович, А.А. Тесля, А.И. Интенсификация производства глюкозо-фруктозных сиропов за счет механохимической деструкции Промышленная теплотехника
description	Представлена усовершенствованная энерго- и ресурсосберегающая технология производства глюкозо-фруктозных сиропов из сахарозы с применением механохимического воздействия.
format	Article
author	Ободович, А.Н. Хибина, М.А. Боряк, Л.А. Ободович, А.А. Тесля, А.И.
author_facet	Ободович, А.Н. Хибина, М.А. Боряк, Л.А. Ободович, А.А. Тесля, А.И.
author_sort	Ободович, А.Н.
title	Интенсификация производства глюкозо-фруктозных сиропов за счет механохимической деструкции
title_short	Интенсификация производства глюкозо-фруктозных сиропов за счет механохимической деструкции
title_full	Интенсификация производства глюкозо-фруктозных сиропов за счет механохимической деструкции
title_fullStr	Интенсификация производства глюкозо-фруктозных сиропов за счет механохимической деструкции
title_full_unstemmed	Интенсификация производства глюкозо-фруктозных сиропов за счет механохимической деструкции
title_sort	интенсификация производства глюкозо-фруктозных сиропов за счет механохимической деструкции
publisher	Інститут технічної теплофізики НАН України
publishDate	2006
topic_facet	Теория и практика сушки
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/61411
citation_txt	Интенсификация производства глюкозо-фруктозных сиропов за счет механохимической деструкции / А.Н. Ободович, М.А. Хибина, Л.А. Боряк, А.А. Ободович, А.И. Тесля // Промышленная теплотехника. — 2006. — Т. 28, № 3. — С. 44-49. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
series	Промышленная теплотехника
work_keys_str_mv	AT obodovičan intensifikaciâproizvodstvaglûkozofruktoznyhsiropovzasčetmehanohimičeskojdestrukcii AT hibinama intensifikaciâproizvodstvaglûkozofruktoznyhsiropovzasčetmehanohimičeskojdestrukcii AT borâkla intensifikaciâproizvodstvaglûkozofruktoznyhsiropovzasčetmehanohimičeskojdestrukcii AT obodovičaa intensifikaciâproizvodstvaglûkozofruktoznyhsiropovzasčetmehanohimičeskojdestrukcii AT teslâai intensifikaciâproizvodstvaglûkozofruktoznyhsiropovzasčetmehanohimičeskojdestrukcii
first_indexed	2025-07-05T12:26:45Z
last_indexed	2025-07-05T12:26:45Z
_version_	1836809879210164224
fulltext	8. Численное моделирование неизотермичес; кого влагопереноса в биологических коллоидных пористых материалах // Струмилло Ч., Гринчик Н.Н., Куц П.П. и др.// Инженерно;физический журнал. – 1994. – Т. 66, № 2. – С. 202–212. 9. Гринчик Н.Н., Куц П.П., Акулич П.В. Моде; лирование тепловлагопереноса и поверхностных явлений в биологических коллоидных пористых материалах// Материалы Междун. форума Теп; ломассообмен ММФ;96. – Минск: ИТМО им. А.В.Лыкова НАНБ, 1996. – Т.7. – С. 21–28. 10. Корнюхин И.П., Жмакин Л.И. Тепломассо; обмен в пористых телах. М: ОЭЭП РАН, Информ; электро, 2000. 235 с. 11. Whitaker S. Simultaneous heat and momen; tum transfer in porous media: theory of drying// Advance in Heat Transfer. Academic Press, New York. – 1977. – P. 119–203. 12. Никитенко Н.И., Снежкин Ю.Ф., Сороко0 вая Н.Н. Математическая модель и метод расчета тепломассопереноса и фазовых превращений в процессах сушки // Промышленная теплотехни; ка. – 2001. – Т. 23, № 3. – С. 65–73. 13. Никитенко Н.И., Снежкин Ю.Ф., Сороковая Н.Н. Моделирование тепломассопереноса, фазо; вых превращений и усадки при сушке // Труды Международной научно;практической конферен; ции “Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов)”. Т. 2. – М.: МГАУ. – 2002. – С. 49–53. 14. Гришин М.А., Погожих Н.И., Потапов В.А. Модель динамического структурирования влаги в процессе сушки //Промышленная теплотехни; ка. – 2001. – Т. 23, № 4–5. – С. 100–105. 15. Потапов В.А., Погожих Н.И. Модель пове; дения влаги в процессах сушки// Промышленная теплотехника. – 2003. – Т. 25, № 4. – С. 423–425. 16. Потапов В.А., Погожих Н.И., Цуркан Н.М. Экспериментальное определение движущих сил кинетики сушки// Труды Международной науч; но;практической конференции “Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов)”. – Т. 2. – М.: МГАУ. – 2002. – С. 118–121. Получено 27.08.2005 г. 44 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 3 ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СУШКИ Представлена вдосконалена енерго� та ресурсозберігаюча технологія вироб� ництва глюкозо�фруктозних сиропів з са� харози із застосуванням механохімічної обробки. Представлена усовершенствованная энерго� и ресурсосберегающая техно� логия производства глюкозо�фруктоз� ных сиропов из сахарозы с применени� ем механохимического воздействия. The improved energy�saving and resources�economy technology of glucose� fructose syrups production from a saccha� rose with the use of the mechanochemistry treatment is presented. УДК 663.812;538.953 ОБОДОВИЧ А.Н., ХИБИНА М.А., БОРЯК Л.А., ОБОДОВИЧ А.А., ТЕСЛЯ А.И. Институт технической теплофизики НАН Украины ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА ГЛЮКОЗО�ФРУКТОЗНЫХ СИРОПОВ ЗА СЧЕТ МЕХАНОХИМИЧЕСКОЙ ДЕСТРУКЦИИ ГФС – глюкозо;фруктозный сироп; ОМФ – оксиметилфурфурол; РПА – роторно;пульсационный аппарат; СВ – сухое вещество; T – температура; t – время. В настоящее время в передовых странах мира вырабатывают сахаристый продукт – глюкозо; фруктозный сироп, по сладости и пищевой ценно; сти, не уступающий сахару. ГФС нашел широкое применение в кондитерской, безалкогольной, ликероводочной, консервной и других отраслях пищевой промышленности, а также в медици; не [1,2]. ГФС – высококачественный жидкий сахар. При употреблении в пищу он не вызывает резких колебаний уровня глюкозы в крови, положительно влияет на обмен углеводов, хо; рошо усваивается организмом, при этом ис; ключаются побочные явления. Глюкозно; фруктозные смеси могут найти применение при лечении заболеваний, сопровождающих; ся нарушением углеводного обмена, показа; ны больным сахарным диабетом, ожирением, атеросклерозом, а также людям, испытываю; щим большие умственные и физические на; грузки. Сырьем для производства ГФС может слу; жить: крахмал, виноградные выжимки, сахарное сорго, цикорий, сахароза. Приготовление ГФС осуществляется разными способами: ферментативным, кислотным, катио; нитовым, при помощи активированного угля [3]. Наиболее простым, эффективным и распрост; раненным способом является получение глюко; зо;фруктозных сиропов из сахарозы. ГФС вырабатывают по различным схемам, применяя различные катализаторы: инвертирова; ние сахарозы минеральными (соляная, серная) или органическими (лимонная, молочная, вин; ная) кислотами с последующей нейтрализацией; инвертирование с помощью полимерных ионооб; менных смол; получение инвертированного са; харного сиропа с помощью активированного угля. Перечисленные схемы получения ГФС имеют свои преимущества и недостатки. Недостатком инвертирования сахарозы минеральными кисло; тами является дополнительный процесс последу; ющей их нейтрализации, что значительно увели; чивает продолжительность и энергоемкость технологии. Применение органических кислот позволяет проводить процесс инверсии не более чем на 55 %. Это связано с повышенным накоп; лением оксиметилфурфурола. В связи с этим возникает необходимость раз; работки высокоэффективной энерго; и ресурсо; сберегающей технологии приготовления инверт; ного сахарного сиропа из сахарозы. Для решения поставленной цели были опреде; лены следующие задачи: 1. Подобрать тепломассообменное оборудова; ние, позволяющее проводить механохимическую деструкцию вязких высокомолекулярных соеди; нений. 2. Определить оптимальные технологические режимы процесса инверсии сахарозы: 2.1. Концентрацию раствора сахарозы. 2.2. Содержание лимонной кислоты в растворе сахара. 2.3. Температурные режимы инверсии. 2.4. Продолжительность процесса инверсии. 2.5. Содержание оксиметилфурфурола в гото; вом ГФС. 3. Разработать технологическую инструкцию по приготовлению инвертного сиропа с приме; нением механохимической деструкции. Для решения поставленных задач изучена су; ществующая технологическая схема приготовле; ния инвертного сахарного сиропа из сахарозы, которая представлена на рис. 1. Варку сахарного сиропа производят в эмали; рованных варочных аппаратах с паровой рубаш; кой. Сначала подают в аппарат воду и нагревают до 60 оС. После этого постепенно подают сахар при непрерывном нагревании и размешивании раствора механической мешалкой. Продолжи; тельность кипячения сиропа составляет 30 ми; нут. Готовый сироп представляет собой густую жидкость концентрацией 60...66 %. Затем сироп охлаждают до температуры 80 оС и проводят процесс инверсии сахарозы путем до; бавления 25 %;ного водного раствора лимонной кислоты, из расчета 100 г кислоты на 100 кг саха; ра. Подкисленный сироп выдерживают 2 часа при непрерывном перемешивании, затем фильт; руют и охлаждают. При указанных условиях ин; вертируется до 55 % сахарозы. Проводить инвер; сию сахарозы более чем на 55 % невозможно, так как в сиропе накапливается оксиметилфурфурол в количествах, недопустимых Минздравом. (Со; держание оксиметилфурфурола в сиропе не должно превышать 100 мг на 1 л сиропа). ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 3 45 ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СУШКИ В ИТТФ НАНУ были проведены исследова; ния с целью оптимизации процесса инверсии са; харозы. В результате исследований установлено, что на процесс инверсии влияет концентрация сиропа, температура и продолжительность, ко; личество лимонной кислоты. Установлено, что в период быстрой инвер; сии происходит незначительное разложение инвертного сахара. Ускорить гидролиз целесо; образнее всего повышением температуры. Ре; акция инверсии подчиняется правилу Вант;Гоф; фа, согласно которому при повышении темпера; туры на 10 оС скорость реакции увеличивается в 2…4 раза, а ее длительность во столько же раз уменьшается. Были проведены исследования по изучению образования инвертного сахара, оксиметил; фурфурола и прироста сухих веществ в сиропах. Объектом исследования был выбран белый са; харный сироп с концентрацией 65 % СВ, в кото; рый задавали раствор лимонной кислоты из рас; чета 100 г кислоты на 100 кг сахара. 46 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 3 ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СУШКИ Рис. 1. Существующая технологическая схема приготовления инвертного сахарного сиропа из сахарозы. Инверсию сахарозы проводили по описанной вы; ше существующей и предлагаемой технологиям. Пред; лагаемая технология отличается тем, что процесс ин; версии проводят с применением механохимической деструкции, которая осуществляется посредством ро; торно;пульсационных аппаратов. Аппаратурно;тех; нологическая схема представлена на рис. 2. Смесь белого сахарного сиропа с раствором лимонной кислоты из сироповарочного аппара; та 3 через фильтр;ловушку 4 поступает в РПА 5. Трехходовый кран 6 позволяет либо направить сироп на рециркуляцию, либо на охлаждение в теплообменник 7, а затем в сиропохралище. Исследования проводили с применением РПА марки ТФГ. Зазор между статором и ротором со; ставлял 500…700 мкм [4]. Физико;химические показатели сиропа в за; висимости от режима инверсии, приготовленно; го по существующей и предлагаемой технологии представлены в табл. 1. Данные, представленные в табл. 1, свидетель; ствуют о том, что инверсия сахарозы, проведен; ная предлагаемым способом, проходит на поря; док быстрее и осуществляется в первые 30 мин. При температуре 80 оС за 0,5 ч инвертируется 100 % сахарозы, массовая доля СВ составляет 105,2 %, массовая доля ОМФ не превышает норм, установленных Минздравом [5]. С целью оптимизации процесса были проведе; ны дополнительные исследования возможности повышения температуры инверсии и сокращения продолжительности процесса. Данные экспери; ментов представлены в табл. 2. В результате иссле; дований установлено, что при температуре 80 оС и продолжительности инверсии 15 мин гидролиз са; харозы проходит на 100 %, массовая доля ОМФ со; ставляет 82,1 мг/1000 г. За указанный промежуток времени исследуемый сироп объемом 100 л прохо; дит через рабочий орган РПА 30 раз (циклов). Уста; новлено, что один цикл для данного объема сиропа с концентрацией 65 % СВ составляет 30 секунд. Вторая серия экспериментов проводилась при температуре 90 оС. Полученные данные свидель; ствуют о том, что за 2 мин (4 цикла) в РПА про; ходит 100 %;ная инверсия сахарозы с минималь; ным образованием ОМФ. Массовая доля СВ увеличивается на 5,2 %. Таким образом, установлено, что для проведе; ния 100 %;ной инверсии сахарозы необходимо механохимическое воздействие, которое осуще; ствляется в РПА при температуре 90 оС за 4 цикла. Сахароза является дисахаридом. Она состоит из глюкозы и фруктозы, которые находятся в равных количествах. Формула сахарозы, рис. 3. При получении ГФС стоит задача: разорвать аце; тальную связь С – О. В предлагаемом способе ин; ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 3 47 ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СУШКИ Рис. 2. Аппаратурно�технологическая схема приготовления инвертных сахарных сиропов по предлагаемой технологии. 1 – аппарат для приготовления раствора лимонной кислоты; 2 – насос; 3 – сироповарочный аппарат; 4 – фильтр�ловушка; 5 – РПА; 6 – трехходовой кран; 7 – теплообменник; 8 – сборник; —– — основной продукт; — 1 →→ – вода; — 1к →→ – конденсат; — 2 →→ – пар; — 3 →→ – раствор лимонной кислоты. 48 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 3 ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СУШКИ Т а б л . 1 . Ф и зи к о ;х и м и ч е с к и е п о к а за т е л и с и р о п а в з а в и с и м о с т и о т р е ж и м а и н в е р с и и ( Н а ч а л ь н а я к о н ц е н т р а ц и я С В с и р о п а 6 5 % , р а с х о д л и м о н н о й к и с л о т ы 1 0 0 г /1 0 0 к г с а х а р а ). Т а б л . 2 . Ф и зи к о ;х и м и ч е с к и е п о к а за т е л и и н в е р т н о го с а х а р н о го с и р о п а , п р и го т о в л е н н о го п о п р е д л а га е м о й т е х н о л о ги и в з а в и с и м о с т и о т т е м п е р а т у р н ы х и в р е м е н н ы х р е ж и м о в версии происходит одновременно механическое и химическое воздействие. На участке цепи сахарозы возникают критические напряжения и происходит разрыв химических ковалентных связей. Разрыв в процессе механохимической деструкции происхо; дит по наиболее слабым в энергетическом отноше; нии связям. В случае механически активированно; го гидролиза распад цепей локализуется на гетеро связях и в этом отношении такие процессы не отли; чаются от соответствующих чисто химических. Разрыв цепочки сахарозы, как правило, идет по ацетальным связям С – О. Однако при опре; деленных условиях данный процесс может раз; рывать С – С связи. В результате могут отщеп; ляться даже низкомолекулярные соединения, не являющиеся мономерами. Лимонная кислота ослабляет С – О;связи в са; харозе и позволяет реализовать механически ак; тивизированный химический процесс, в котором затрата механической энергии, естественно, не должна быть эквивалентна энергии связи. Образовавшиеся в результате гидролиза сахарозы глюкоза и фруктоза имеют более высокую молеку; лярную массу, чем сама сахароза. Химическая реак; ция инверсии сахарозы заключается в следующем: C12H22O11 + H2O = C6H12O6 + C6H12O6 342,296 18 180,156 180,156 Из реакции видно, что полная инверсия саха; розы приводит к увеличению массы СВ в раство; ре в 1,0526 раза или на 5,26 %. При приготовлении сиропов в производственных условиях это позволяет экономить 5,26 % сахара. Выводы Приготовление ГФС с применением механо; химической деструкции позволяет: 1. сократить продолжительность процесса более чем в 10 раз; 2. проводить инверсию сахарозы на 100 %; 3. получать готовые сиропы, содержание ОМФ в которых не превышает нормы, установ; ленной Минздравом; 4. экономить 5,26 % сахара. ЛИТЕРАТУРА 1. Егоров А.М., Ананичев А.В. Глюкозно; фруктозный сироп – полноценный заменитель сахара // Журн. Всесоюз. хим. о;ва им. Д.М.Мен; делеева. – 1982. – Т. 27, вып. 6. – С. 76–80. 2. Ладур Т.А., Пучкова Т.С. Применение глю; козно;фруктозных сиропов в консервной промы; шленности // Консерв. и овощесушил. пром;ть – 1982. – № 2. – С. 18–20. 3. Головина Н.С., Мачурина Е.Г. и др. Получе; ние глюкозно;фруктозного сиропа с применени; ем иммобилизованной глюкозоизомеразы. "Им; фрузим" // Сах. пром;ть – 1985. – № 3. – С. 42–45. 4. Снежкин Ю.Ф., Басок Б.И., Ободович А.Н. и др. Роторно;пульсационный аппарат, Декла; раційний патент на винахід. Україна (11) 64498 А (19) (UA) (51) 301F7/28, 16.02.2004. Бюл. № 2. 5. Зайцев А.И., Симонян Г.А., Поздняков А.А. О ги; гиеническом нормировании ОМФ в пищевых про; дуктах // Вопр. питания. – 1975. – № 1. – С. 12–14. Получено 27.08.2005 г. ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2006, т. 28, № 3 49 ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СУШКИ Рис. 3. Формула сахарозы.

Интенсификация производства глюкозо-фруктозных сиропов за счет механохимической деструкции

Репозитарії

Схожі ресурси