Микрофлора свеклосахарного производства: проблемы и пути решения

В последние годы в Российской Федерации отмечается увеличение производства сахара-песка из отечественного сырья, при этом ежегодные объемы заготовки свеклы стабильно превышают 20 млн. т. В условиях ограниченной производственной мощности действующих сахарных заводов это приводит к тому, что все большая доля сырья проходит стадию хранения и нуждается в защите от неблагоприятных факторов [5]. В результате уровень потерь свекломассы в период послеуборочного хранения составляет в среднем 4,7 %, а в отдельные годы достигал 7,4-9,3 % от общей массы заготовленного сырья [4].

Причинами значительных потерь и снижения качества свекловичного сырья на стадии хранения являются: использование гибридов зарубежной селекции, не пригодных даже для среднесрочного хранения; несбалансированное применение минеральных удобрений; система севооборотов с короткой ротацией; технология обработки почвы без оборота пласта; высокий уровень механических повреждений корнеплодов при уборке и транспортировке урожая [1].

Все это способствует благоприятному развитию различных групп микроорганизмов. Основными источниками инфицирования продуктов сахарного производства могут быть почва, вода, воздух, тара, упаковочные материалы, транспортные средства, спецодежда, инвентарь. Постоянной сопутствующей микрофлорой являются Bacillus subtilis, Clostridium perfringes, Leuconostoc dextranicum, Torula alba,Pseudomonas fluorescens, Sarcina lutea и другие виды микроорганизмов, приводящие к проблемной переработке свекловичного корня и снижению качества сахара-песка [3].

Подмораживание и подвяливание корнеплодов также приводят к нарушению нормальных функций свеклы, ослабляют ее сопротивляемость и влекут к развитию кагатной гнили в процессе хранения.

Основные бактерии, обнаруженные в кагатной гнили, относятся к кислотообразующим и слизеобразующим видам, вызывающим брожение сахара и пектиновых веществ с образованием кислот, спирта, продуктов гидролиза пектиновых веществ и декстранов. В кагатной гнили обнаружены следующие бактериальные группы: группа гетероферментативного молочнокислого брожения, сбраживающих сахарозу с образованием молочной и других кислот и выделением газов; маслянокислые бактерии, которые разлагают пектиновые вещества свеклы, Bacillus pectinovorum; слизеобра зующие бактерии Leuconostoc mesenteroides, вызывающие ослизнение за счет превращения сахарозы в полисахарид декстран и другие.

Декстран (С6Н10О5)П - это a-D-глюкан, синтезируемый самыми разными грамполо-жительными и грамотрицательными бактериями. Если декстран присутствует в соке сахарной свеклы, выход сахара падает, если этот полисахарид попадает в сахар-сырец, то последующее рафинирование затрудняется. Декстран может формироваться в сиропной трубе или ионообменной колонке, а его уда -ление несет много сложностей.

Декстран с высокой молекулярной массой значительно снижает скорость фильтрования и образования зародышей СаСО3, в результате чего карбонат кальция выпадает в виде мелкозернистого осадка, затрудняющего фильтрование. Установлено, что присутствие корнеплодов, пораженных слизистым бактериозом, в большей степени снижает чистоту диффузионного сока, чем наличие корнеплодов с гнилой тканью.

Отмечено, что развитию бактериоза всегда сопутствуют дрожжи из рода Saccharomy-ces , которые развиваются в симбиозе с бактериями. Дрожжи вызывают брожение сахарозы с образованием этилового спирта и диоксида углерода. В результате этого заболевания свекла превращается в сплошную слизистую бродящую массу с неприятным запахом. Такое сырье совершенно непригодно для переработки в сахар. Уничтожить уже развивающуюся кагатную гниль практически невозможно, а применение извести как антисептика недопустимо, так как щелочная реакция среды благоприятствует его развитию [2].

На сахарных заводах используют различные препараты, подавляющие рост патогенной микрофлоры. Использование в течение продолжительного времени одних и тех же препаратов вызывает привыкание микроорганизмов и необходимость увеличении его количества. Это приводит к увеличению концентрации реагентов, превышению их ПДК, что неблагоприятно отражается на протекании технологического процесса производства и самочувствии персонала предприятия.

Для решения вышеперечисленных проблем возникает необходимость разработки и применения новых препаратов. Сейчас рекомендованы к использованию препараты “Планриз”, “Фитоспорин М”, “Кагатник”, резистентность которых направлена на подавление возбудителей бактериальных и грибковых заболеваний растений. Состав их представлен химическими или микробными компонентами. Основным компонентом препарата “Кагатник” является бензойная кислота, а компонентами “Планриз” и “Фитоспорин М” являются живые клетки бактерий Pseudomonas fluorescens AP-33 и Bacillus subtilis 26Д соответственно [1].

При переработке свекловичной стружки диффузионный сок из‒за высокого содержания сахаров также является хорошим питательным субстратом для роста посторонней микрофлоры. При дальнейшей переработке сахарной свеклы микробная загрязненность проходит через все стадии технологического процесса, поэтому решение данной проблемы приобретает особую значимость.

В связи с этим на кафедре технологии бродильных и сахаристых производств ВГУИТ проводятся экспериментальные исследования по подбору бактерицидных реагентов. Интерес представляют бактерицидные препараты, подавляющие рост Leuconostoc mesenteroides и другие виды микроорганизмов, входящих в состав микрофлоры свеклосахарного производства.

Экспериментально установлено, что добавление бактерицидного препарата в количестве 0,015 % к массе свекловичной стружки при проведении диффузии значительно снижает обсемененность среды (рисунок 1, 2).

Leuconostoc mesenteroides - грамположи-тельные, неподвижные, неспорообразующие кокки. Клетки сферические или расположены парами или в цепочках, несколько вытянутой формы 0,5-0,7 или 0,7-1,2 мкм. Иногда наблюдаются длинные цепочки из коротких палочек с закругленными концами. Растут довольно медленно, образуя мелкие, иногда слизистые колонии на средах, содержащих сахарозу [6].

Рисунок 1. Среда, обсемененная Leuconostoc mesenteroides, перед обработкой бактерицидным препаратом

Рисунок 2. Среда, обсемененная Leuconostoc mesen-teroides , после обработки бактерицидным препаратом

Экспериментально установлено, что использование бактерицидного препарата благоприятно влияет на качественные показатели диффузионного и очищенного соков (таблица 1).

Таблица 1

Сравнительная характеристика способов проведения диффузии

Применение бактерицидного препарата в процессе экстрагирования позволяет:

• -    повысить чистоту диффузионного сока на 1,3 %, снизить содержание белков в нем на 12,5 %;

• -    повысить чистоту очищенного сока на 1,1 %, снизить его цветность на 44,7 %, содержание солей кальция на 30,0 %;

• -    достигнуть прогнозируемого повышения выхода сахара-песка на 0,25 %.