Дослідження процесу вилучення цукристих речовин зі стебел сорго цукрового в технології одержання харчових сиропів

Автор(и)

  • Наталія Альфредівна Гусятинська Національний університет харчових технологій, Україна https://orcid.org/0000-0001-9999-6650
  • Наталія Олександрівна Григоренко Інститут биоенергетичних культур і цукрового буряка Национальної академії аграрних наук Украини, Україна https://orcid.org/0000-0001-7291-6331
  • Ольга Сергіївна Каленик Національний університет харчових технологій, Україна https://orcid.org/0000-0003-1234-7063
  • Микола Володимирович Гусятинський Національний університет державної фіскальної служби України, Україна https://orcid.org/0000-0002-0826-4807
  • Світлана Миколаївна Тетеріна Національний університет харчових технологій, Україна https://orcid.org/0000-0002-6258-1010

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.237785

Ключові слова:

сорго цукрове, вилучення цукристих речовин, пресовий, дифузійний сік, харчовий сироп

Анотація

Обґрунтовано необхідність інтенсифікації процесу вилучення цукристих речовин із стебел сорго цукрового задля підвищення якості та виходу цільового продукту. Проведено аналіз існуючих способів екстрагування цукристих речовин, які використовують в технологіях переробки сорго цукрового. Запропоновано застосування комбінованого способу вилучення цукристих речовин з отриманням пресового і дифузійного соку.

Наведено результати оптимізації пресового способу вилучення соку із стебел сорго. Визначені рівняння матеріального балансу продуктів та цукрів залежно від факторів – ступеня пресування, початкового вмісту сухих речовин та цукрів у стеблах. Розроблено методику розрахунків виходу пресового соку, жмиху та вмісту загальних цукрів, відповідно якої попереднє пресування стебел забезпечує вилучення соку в межах 25–35 %, вихід пресованого жмиху складає в середньому 75–65 %з вмістом цукрів понад 60 %.

Експериментально встановлено, що застосування протитечійного процесу екстрагування цукристих речовин з пресованого жмиху забезпечує максимально повне їх вилучення із сировини.

Визначено раціональні параметри цього процесу. За температури 66–70 °С та тривалості 20 хвилини вдається отримати екстракт з вмістом сухих речовин 13,0 %, загальних цукрів 11,10 % та чистотою 85,38 %.

Проведено дослідження з метою інтенсифікації вилучення цукристих речовин із рослинної сировини сорго цукрового, для підвищення технічного рівня процесу екстрагування та реалізації розробленого методу в промислових умовах. Подальше впровадження цих результатів у харчову промисловість дає змогу налагодження виробництва широкого асортименту цукровмісних продуктів, як органічного спрямування так і в якості натурального замінника цукру у харчових виробах

Біографії авторів

Наталія Альфредівна Гусятинська, Національний університет харчових технологій

Доктор технічних наук, професор

Кафедра технології цукру і підготовки води

Наталія Олександрівна Григоренко, Інститут биоенергетичних культур і цукрового буряка Национальної академії аграрних наук Украини

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Лабораторія молекулярно-генетичного аналізу і технологічної якості

Ольга Сергіївна Каленик, Національний університет харчових технологій

Аспірант

Проблемна науково-дослідна лабораторія

Микола Володимирович Гусятинський, Національний університет державної фіскальної служби України

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра менеджменту

Світлана Миколаївна Тетеріна, Національний університет харчових технологій

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра біотехнології і мікробіології

Посилання

  1. Yalansky, О. V., Sereda, V. I., Nosov, M. G., Tagantsova, M. M. (2018). The sugar content in the juice of the stalks of sugar sorghum, depending on seed productivity. The Scientific Journal Grain Crops, 2 (2), 212–217. doi: https://doi.org/10.31867/2523-4544/0027
  2. Belchenko, S. A., Dronov, A. V., Vaskina, T. I. (2019). Biology features, cultivation experience and prospects of processing of sweet sorghum in the south -west of central Russia. Vestnik of Ulyanovsk State Agricultural Academy, 2 (46), 24–32. doi: https://doi.org/10.18286/1816-4501-2019-2-24-32
  3. Sodikova, S. (2019). Application of sugar sorghum in manufacture children foods. Universum: Tekhnicheskie nauki: elektron. nauchn. zhurn., 6 (63). Available at: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/7441
  4. Ramadan Abdelsalam, R., Mohamed Abdel-Aleem, W., Ferweez, H. (2020). Evaluation of Some Technological Treatments on Juice Quality of Both Sugar Cane and Sweet Sorghum as Fresh Bever or Raw Material for Syrup (Black Honey) Production. International Journal of Nutrition and Food Sciences, 9 (4), 95. doi: https://doi.org/10.11648/j.ijnfs.20200904.11
  5. Kovtunova, N. A., Kovtunov, V. V. (2019). The use of sweet sorghum as a source of nutritious substances for human (literature review). Grain Economy of Russia, 3 (63), 3–9. doi: https://doi.org/10.31367/2079-8725-2019-63-3-3-9
  6. Efremova, E. N. (2012). Sorgo saharnoe - rezervnaya kul'tura dlya proizvodstva sahara. Razvitie innovatsionnoy deyatel'nosti v APK regiona: materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Barnaul: AZBUKA, 137–140. Available at: https://docplayer.ru/62728551-Razvitie-innovacionnoy-deyatelnosti-v-apk-regiona.html
  7. Yerbulekova, М. Т., Iztayev, А. I., Dautkanova, D. R., Dautkanov, N. В. (2015). Wаy of production sugar syrup from а sorghum. Izvestiya Natsional'noy akademii nauk Respubliki Kazahstan. Seriya agrarnyh nauk, 4 (28), 112–117.
  8. Guliy, I. S., Lysyanskiy, V. M., Reva, L. P. et. al. (1987). Fiziko-himicheskie protsessy saharnogo proizvodstva. Moscow: Agropromizdat, 264.
  9. Modesto, M., Zemp, R. J., Nebra, S. A. (2009). Ethanol Production from Sugar Cane: Assessing the Possibilities of Improving Energy Efficiency through Exergetic Cost Analysis. Heat Transfer Engineering, 30 (4), 272–281. doi: https://doi.org/10.1080/01457630802380386
  10. Shepel', N. A. (1994). Sorgo. Volgograd: Komitet po pechati, 448.
  11. Tarshilov, S. L., Fed'kin, S. I. (1990). Issledovaniya pressov dlya otzhima soka iz listostebel'noy massy saharnogo sorgo. Tekhnologii sozdaniya sortov, vozdelyvaniya i ispol'zovaniya sorgo, 131–132. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=42886205
  12. Monroe, G. E., Nichols, R. L., Bryan, W. L., Sumner, H. R. (1984). Sweet sorghum juice extraction with 3-roll mills. Transactions of the ASAE, 27 (3), 651–654. doi: https://doi.org/10.13031/2013.32845
  13. Lobo, P. C., Jaguaribe, E. F., Rodrigues, J., da Rocha, F. A. A. (2007). Economics of alternative sugar cane milling options. Applied Thermal Engineering, 27 (8-9), 1405–1413. doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2006.10.023
  14. Hanzhenko, O. M., Zykov, P. Yu. (2014). Vplyv sposobiv otrymannia soku zi stebel tsukrovoho sorho na yoho vykhid ta yakist. Tsukrovi buriaky, 5 (101), 14–16. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Cb_2014_5_7
  15. Worley, J. W., Vaughan, D. H., Cundiff, J. S. (1992). Energy analysis of ethanol production from sweet sorghum. Bioresource Technology, 40 (3), 263–273. doi: https://doi.org/10.1016/0960-8524(92)90153-o
  16. Kupchik, M. P., Guliy, I. S., Lebovka, N. I. (2002). Perspektivy primeneniya elektricheskih poley dlya obrabotki pischevyh produktov i sel'skohozyaystvennogo syr'ya. Hranenie i pererabotka sel'hozsyr'ya, 8, 31–37.
  17. Burdo, O., Bandura, V., Zykov, A., Zozulyak, I., Levtrinskaya, J., Marenchenko, E. (2017). Development of wave technologies to intensify heat and mass transfer processes. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (11 (88)), 34–42. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.108843
  18. Olianska, S. P., Tsyrulnikova, V. V. (2015). Intensyfikatsiya protsesu ekstrahuvannia sakharozy z vykorystanniam khimichnykh reahentiv. Tsukor Ukrainy. Naukovo-praktychnyi haluzevyi zhurnal, 4 (112), 9–13.
  19. Der Pol, V. (1957). Some notes on the extraction of sucrose from cane by diffusion. Thirty'first annual congress: 1957 of the South African Sugar Technologists' Association, 86–91.
  20. Gnansounou, E., Dauriat, A., Wyman, C. E. (2005). Refining sweet sorghum to ethanol and sugar: economic trade-offs in the context of North China. Bioresource Technology, 96 (9), 985–1002. doi: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2004.09.015
  21. Grigorenko, N. A., Stangeeva, N. I. (2017). Improvement of the method of sugars extracting from stems of sorghum. Prodovolchi resursy, 9, 150–153. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/pr_2017_9_20
  22. Lipiets, A. A., Husiatynska, N. A. (2005). Osnovni napriamky udoskonalennia tekhnolohiyi vyluchennia tsukrozy z buriakovoi struzhky. Tsukor Ukrainy, 5, 17–19.
  23. Lipiets, A. A., Husiatynska, N. A. (2015). Suchasni sposoby intensyfikatsiyi protsesu ekstrahuvannia sakharozy z buriakovoi struzhky. Tsukor Ukrainy, 1, 13–18. Available at: https://drive.google.com/file/d/1b5mZIiCPTQoHE2dplm9xRUGmbvMpGyk7/view
  24. Husiatynska, N., Nechypor, T., Husiatynskyi, M., Shulga, S. (2018). Research into application of zeolite for purification of diffusion juice in sugar production. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (11 (95)), 6–13. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.143066
  25. DSTU 5059:2008. Confectionery. Methods for determination of sugars (2010). Kyiv.
  26. Shtanheieva, N. I., Cherniavska, L. I., Reva, L. P., Lipiets, A. A. (2000). Metody kontroliu kharchovykh vyrobnytstv. Kyiv: UDUKhT, 240.
  27. Kupchyk, M. P., Reva, L. P., Shtanheieva, N. I. et. al. (2007). Tekhnolohiya tsukrystykh rechovyn. Kyiv: NUKhT, 393. Available at: http://dspace.nuft.edu.ua/jspui/handle/123456789/6000
  28. Malezhyk, I. F., Tsyhankov, P. S., Nemyrovych, P. M., Martseniuk, O. S.; Malezhyk, I. F. (Ed.) (2003). Protsesy i aparaty kharchovykh vyrobnytstv. Kyiv: NUKhT, 400. Available at: https://docplayer.net/113701172-M-in-is-t-e-rs-t-v-o-o-s-v-iti-i-n-a-uki-u-k-ra-yin-i-nacionalniy-universitet-harchovih-tehnologiy-procesi-aparati-harchovih-virobnictv.html
  29. Jia, F., Chawhuaymak, J., Riley, M. R., Zimmt, W., Ogden, K. L. (2013). Efficient extraction method to collect sugar from sweet sorghum. Journal of Biological Engineering, 7 (1), 1. doi: https://doi.org/10.1186/1754-1611-7-1
  30. Sydorov, Yu. I., Hubytska, I. I., Konechna, R. T., Novikov, V. P. (2008). Ekstraktsiya roslynnoi syrovyny. Lviv, 336.
  31. Bryan, W. L., Monroe, G. E., Gascho, G. J. (1985). Juice expression from sweet sorghum cultivars of different fiber content. Transactions of the ASAE, 28 (3), 980–985. doi: https://doi.org/10.13031/2013.32373
  32. Williams, D. L., Ong, R. G., Mullet, J. E., Hodge, D. B. (2019). Integration of Pretreatment With Simultaneous Counter-Current Extraction of Energy Sorghum for High-Titer Mixed Sugar Production. Frontiers in Energy Research, 6. doi: https://doi.org/10.3389/fenrg.2018.00133
  33. Hryhorenko, N., Cherednychok, O., Babiazh, A., Hryhorenko, A. (2019). Innovative technology for the production of organic sugar syrup obtained from sweet sorghum and its use for the production of healthy foods. 4th International Scientific Conference. Agrobiodiversity for Improve the Nutrition, Health and Quality of Human and Bees Life. Nitra: Slovak University of Agriculture in Nitra, 87. Available at: http://www.slpk.sk/eldo/2019/dl/9788055220703/9788055220703.pdf
  34. Hryhorenko, N., Husiatynska, N., Vakuliuk, P., Chibrikov, V. (2020). Improvement of technology for obtaining sugar-containing sorghum syrup with the use of membrane methods. Scientific Works of National University of Food Technologies, 26 (1), 142–152. doi: https://doi.org/10.24263/2225-2924-2020-26-1-18

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-08-30

Як цитувати

Гусятинська, Н. А., Григоренко, Н. О., Каленик, О. С., Гусятинський, М. В., & Тетеріна, С. М. (2021). Дослідження процесу вилучення цукристих речовин зі стебел сорго цукрового в технології одержання харчових сиропів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(11(112), 17–24. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.237785

Номер

Том 4 № 11(112) (2021): Технології та обладнання харчових виробництв

Розділ

Технології та обладнання харчових виробництв

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Nataliia Husiatynska, Nataliia Hryhorenko, Olha Kalenik, Mykola Husiatynskyi, Svitlana Teterina

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.