Визначення мікробіологічної активності при виробництві цукру
Виробництво цукру – це складний технологічний процес, що складається з різних етапів, вимагає застосування спеціального устаткування, спрямований на отримання якісного цукру з відповідної сировини. Він передбачає наявність 3-х відділень на цукровому заводі:
- бурякопереробка (очищення, подрібнення буряків, дифузне вилучення соку зі стружки);
- сокоочищення (створення сиропу з чистого соку + його очищення і випарювання);
- продуктовий відділ (трансформація сиропу в утфель з подальшими кристалізуванням, фугуванням і пробілюванням, висушуванням і пакуванням готового цукру).
У нашій країні основу сировинної бази для цукровиробничих підприємств становлять цукрові буряки. Вони повинні піддаватися ретельному контролю на предмет наявності/відсутності мікроорганізмів. Якщо систематично контролювати мікробіологічну активність буряка при виготовленні цукру, можна своєчасно встановити інфекційні джерела і осередки, потім вжити заходів щодо їх усунення, а також виправити відхилення, які виникли в технологічному процесі в результаті життєдіяльності організмів.
Тут важливо розуміти, що сировина – головне джерело шкідливих мікробів, але не єдине. Також вони можуть виникнути на обладнанні (в значно меншій мірі, але все ж). Плюс їх появу здатні спровокувати порушення санітарних норм і вимог працівниками підприємства.
Цукрові буряки: можливі ураження
Цукрові буряки – це не тільки головна сировина для цукробурякового напрямку промисловості, але ще й ключовий фактор, який формує мікробіологічну безпеку діяльності, загалом, і якісний рівень кінцевої продукції (кристалічного цукру), зокрема.
За хім. складом цукрові буряки – це 20-25 % сухих компонентів і 75-80 % води. Центральний технологічний параметр цього коренеплоду – вміст у ньому сахарози (цукрози), який у дозрілих здорових буряках дорівнює 18 % і більше. Це натуральний субстрат, який є вдалим середовищем для життєдіяльності мікроорганізмів, що провокують негативні впливи.
Якщо спостерігається мікробне ураження цукрових буряків, у них накопичуються біологічні маси усіляких видів мікроорганізмів під час зберігання і переробки. В результаті цукрове виробництво супроводжується безліччю проблем. Плісняві гриби-сапрофіти діють руйнівно на структуру кореня, тим самим створюючи добру обстановку для розвитку бактерій, які, в свою чергу, закінчують процес псування, буряк втрачає придатність для переробки. Бактерії різних груп і видів мають вирішальний вплив на склад кінцевих продуктів обміну. Гетероферментативні молочнокислі бактерії призводять до утворення полісахариду декстрану. Гнильні руйнують білкові компоненти коренеплоду, а відтак сприяють появі нітриду водню, диметилкетону та метилформальдегіду. В спектрі функціональної дії маслянокислих бактерій – вплив на крохмаль, пектини і цукри з формуванням диметилкетону, спиртових, газових і кислотних середовищ (зокрема, бутанової та оцтової кислот). До слова, значне накопичення газів небезпечне вибухом дифузійної установки.
Загалом, захворювання буряка можна розділити на 2 групи:
- ті, що виникли під час вегетації (чорна плямистість, вілт, хвостова гниль, дуплистість, парша, рак, коренеїдні ураження і т.д.). Їх провокують фітопатогенні гриби-паразити для культури, що живуть за рахунок харчування структурами рослини-господаря. Як результат, погіршується вуглеводний метаболізм, інтенсифікуються дихальні процеси, підвищено витрачається сахароза і накопичуються продукти обміну, які пригнічують розвиток кореня. Наскільки сильні такі ураження, їх біохім. параметри й глибина, залежить від стійкості насаджень, зовнішніх факторів і вірулентності паразитуючої мікрофлори. Важливо: якщо буряк захворів у вегетаційний час, його природний опір до захворювань різко зменшується. Тому ризик ураження при зберіганні збільшується;
- ті, які вразили корінь при зберіганні в кагатах (зокрема, ботрітіоз і ризопусне гниття). Це специфічний перелік хвороб, що провокується різними мікроорганізмами. Кагатну гниль викликають цвілеві гриби (і сапрофіти, і напівпаразити). Детонатори бактеріозу – бактерії з активними пектолітовластивостями. Вони зброджують цукор, у результаті формуються кислоти, спирт та інші речовини. Максимальну небезпеку несе слизовий бактеріоз. Бактерії, які його викликають, характеризуються активним розвитком, незалежно від присутності кисневої частини в середовищі. Потрапляючи у внутрішньотканинний простір, вони здійснюють ослизнення вмісту клітин, через що розчиняються пектини. Корінь стає м’яким. Якщо на нього натиснути, з’явиться слиз (може бути каламутним і прозорим). Крім того, виникає неприємний запах. Дріжджі, які утворюються в процесі, призводять до розщеплення сахарози, появи етанолу і двоокису вуглецю. Найчастіше слизовий бактеріоз вражає підв’ялений буряк і той, який був підморожений.
Також багато мікроорганізмів потрапляє на цукрове виробництво разом з водою. Річкова або ставкова, транспортно-мийна і неналежним чином оброблена жомопресова – всі ці води здатні виступати джерелами інфекцій.
Визначення мікробіологічної активності цукрових буряків: значення для підприємств з виробництва цукру
Щоб санітарно-гігієнічний стан виробництва був забезпечений належним чином, щоб усі аспекти відповідали нормативній документації, важливо стежити за активною мікрофлорою і пригнічувати її ще на початку переробних заходів. Якщо цього не зробити, не тільки сам буряк буде непридатним для роботи, а й реалізується сприяння розвитку мікроорганізмів у бурякопереробному відділенні заводу, а також їх подальше накопичення на обладнанні.
Початковий контроль сировини, що знаходиться в кагатах і надходить на підприємство, виглядає як візуальний огляд. Якщо є ознаки псування, стає актуальним визначення характеру мікрофлори.
Найбільшу увагу слід приділяти активним грибкам, які руйнують коріння. Стандартне місце їх розташування – внутрішня частина буряка. Зрозуміло, що візуально встановити, є проблема чи ні, не вдасться. У такому випадку необхідно зробити посів з внутрішньої ділянки ураженого коренеплоду в агаризоване живильне середовище й відразу після цього, якщо є така можливість, встановити різновид грибка. Якщо в кагаті виявлено багато коренів з активними напівпаразитичними грибковими збудниками, весь буряк повинен бути перероблений позачергово. Плюс мають бути вжиті заходи щодо посилення боротьби з інфекційним ураженням у виробничому процесі, оскільки супутниками такого буряка є чимало додаткових мікроорганізмів.
Якщо говорити про кагатну гниль, то найкраще рішення цього питання – належна профілактика. Коли на зберігання закладати зрілий неушкоджений здоровий буряк без уражень грибами-паразитами, тоді боятися цієї недуги не доведеться. Пошкодження, підмороження, прив`ялість – явні ознаки того, що проблем не уникнути. Буряк не матиме достатньо життєвих ресурсів, щоб чинити опір інфекції, ніщо не завадить йому псуватися. І тут увага: якщо кагатна гниль почала поширюватися, боротися з нею дуже складно. Класичні антисептики для такого випадку (вапняне молоко і сухий дефекат) формують негативні умови (лужну реакцію) для розвитку грибків, але, на жаль, бактерій це не стосується. Їх розвиток не те що не зупиняється, а ще й інтенсифікується. Відтак псування буряка безперешкодно триває.
Що потрібно чітко розуміти, так це те, що в процесі виробництва цукру з буряка, мікробам відведена винятково негативна роль. А потрапляти на підприємство вони можуть не тільки разом з неякісними коренеплодами, не тільки із залишками ґрунту на них, з технічними та іншими об’єктами (первинне інфікування). Якщо в роботу будуть братися зворотні води з надлишком мікроорганізмів, неминуча і вторинна інфекція. Тому ретельний контроль всіх аспектів обов’язковий. Буряк має бути добре вимитий, а бурякова стружка – очищена від мікробів. У зв’язку зі значною поверхнею подрібненої стружки, її інфікування легко відбувається з повітря, обладнання та інших джерел. Контролювати всі складові робочого процесу – завдання №1.
Методи встановлення і боротьби з патогенною мікрофлорою на цукровому виробництві
Боротьба зі шкідливими мікроорганізмами повинна вестися на всіх етапах. Краще за все, спочатку запобігати їх появі, здійснюючи профілактичні заходи, дотримуючись норм, що стосуються кожного виробничого процесу. Саме з цієї причини цукрові буряки не підлягають тривалим транспортуванням, вилучення соку зі стружки вимагає безпомилкового витримування температурного режиму, транспортерно-мийна вода піддається хлоруванню, а жомопресова – п’ятихвилинному прогріванню при t 90 °C з додатковим хлоруванням/обробкою сірчистим ангідридом. Щоб вилужнити бурякову стружку, як правило, використовують барометричну воду, рециркулювання якої збільшує її забрудненість мікробами. Тому актуальна дезінфекційна обробка барометричної води метаналем або способом сульфатації.
Загальний обсяг мікробів у дифузійному соку перебуває в найширших межах. Якщо говорити про техніку безперервної дії, де передбачається більш висока t, то тут мікроорганізмів менше, порівняно з періодичними дифузорами. Негативи, якими небезпечна велика кількість мікрофлори, не концентруються лише на втратах цукру. Сюди також належать накопичення в дифузійному соку продуктів метаболізму бактерій, порушення технології подальших етапів, погіршення фільтраційних і кристалізаційних процесів, підвищення обсіменіння готового продукту мікроорганізмами та ін. Якщо використовується апарат безперервної дії, а не періодична дифузійна батарея, це є запорукою мінімізації втрат цукру, що провокуються мікрофлорою. Однак це погано позначається на стерильності дифузійного соку і вимагає додаткових профілактичних заходів: контролю якості стружки, дотримання оптимального режиму температур, своєчасного залучення антисептиків.
Для більшої доступності інформації можна систематизувати визначення мікробіологічної активності в цукровій промисловості. Контролю має піддаватися таке:
- сировина;
- вода, що надходить в дифузійні апарати;
- ступінь обсіменіння бурякової стружки;
- дифузний процес;
- сік у переддефекаторах;
- обладнання та приміщення;
- готовий кристалічний цукор.
Один з найбільш застосовуваних і оперативних – метод встановлення активного кислотного рівня соку. За оптимальної дифузії цей показник дорівнює 6,2-6,4 рН. Якщо цифра більша, значить присутні кислотоутворювальні бактерії. Проби беруться в стерильній обстановці з різних відсіків по всій довжині безперервно функціонуючих пристроїв. У випадку з періодичною дифузією – окремо з усіх дифузорів. Перед відбором проб фіксується загальна t установки. Кислотність вимірюється через кожні 120 хвилин. Дані виводяться на графік. Пряма лінія – це відсутність змін рН. Якщо ж кислоти накопичуються, то на графіку з’являється крива, що дозволяє аналізувати наявність мікроорганізмів. Найменше значення рН середовища в соці говорить про те, що бактерій – найбільші обсяги. До слова, стежити потрібно не тільки за величиною рН соку, але й за збільшенням загальної кислотності.
Щоб встановити ураження стружки інфекцією, реалізують мимовільне бродіння і вдаються до методу змивання мікробів зі стружки. У такий самий спосіб аналізують воду, яка надходить на дифузію. Визначення числа і виду мікробів у подрібнених буряках відбувається методом змивання знезараженою водою конкретної порції стружки. Після цього відбувається посів на різні виборчі поживні середовища.
Дифузний сік піддають вивченню методом мікроскопіювання. При 400-900-кратному збільшенні мікроскопа бактерій в полі зору має бути не більше однієї-двох. Таким способом, до того ж, можна встановити, яка секція або дифузор - вмістилище найбільш інфікованого соку.
Як визначають число бактерій на мілілітр дифузного соку? Для цього є простий метод, іменований прямим рахунком бактеріальних одиниць в лічильній камері. Якщо на якійсь ділянці техніки виявлено підвищену кількість бактерій, це сигналізує про те, що інфекція розвивається.
Крім того, дифузний сік рекомендовано вивчати на предмет інвертного цукру загальноприйнятим виробничим методом мікробіологічного контролю. Якщо обсяги інвертного цукру збільшуються, процвітає життєдіяльність кислотоутворювальних бактерій. В такому випадку необхідно вирішувати проблему за допомогою формаліну, додаючи його до барометричної води. Якщо мова йде про термофільні бактерії, формаліну потрібно взяти вдвічі більше, ніж зазвичай.
Варто зазначити, що аналізи, спрямовані на здійснення контролю дифузійного соку, можуть застосовуватися для вивчення всіх видів оборотної води. Ці середовища потрібно аналізувати разово кожну зміну, причому у відповідний час: жомопресову і барометричну воду – перед введенням у дифузні установки, транспортерно-мийну – після проходження відстійників.
Сокоочисна ділянка характеризується вузьким розвитком мікрофлори, оскільки тут задіюються значні t. Сік стає вільним від мікроорганізмів після таких процесів, як сатурація і фільтрування. Але не варто відразу ж видихати з полегшенням, ніхто не відміняв вторинного інфікування, якому в продуктовому відділенні піддаються напівпродукти, зокрема утфель, клеровка, цукор-сирець. Для розвитку бактерій немає перешкод при уповільненому фільтруванні цукрового соку. Найбільш часто тут догорає цукровий клейок, через який пори заповнюються слизом, фільтраційні преси ламаються, якщо їх вчасно не чистити і не стерилізувати.
Цукровий сироп може стати місцем для скупчення бацил. У напівпродуктах можуть бути присутні не тільки бактерії, але й осмотолерантні дріжджі та цвіль. Клеровка засівається мікроорганізмами більше, порівняно зі сиропом. Тому її повторна участь у виробничих процесах підвищує ризик інфікування. Щоб зменшити небезпеку, подачі клеровки в сироп має передувати прогрівання до t 80-90 °С. Якщо порівняти всі напівпродукти цукрового виробництва, то найбільша забрудненість характерна утфелю. У ньому можуть перебувати термофіли, осмотолерантні дріжджі й цвіль.
Чи можуть мікроорганізми бути присутніми в готовому цукрі? Так. Зазвичай, вони заносяться в нього під час відбілювання, сушіння, упакування і зберігання. Коли цукор промивають при центрифугуванні, мікробів у ньому якнайменше. Трясучки і силоси – ділянки, на яких мікрофлора збільшується. Мікроби потрапляють з повітряних мас разом з цукровим пилом.
Їх контроль полягає у відборі близько 300 г кристалічного цукру з кожного п’ятого мішка. Щоб визначити, скільки мікроорганізмів є в одному грамі цукру, здійснюють висівання певного переліку розведень на елективні середовища з проб (одні прогріті протягом п’яти хвилин, інші непрогріті). Дослідження цукру-піску спрямовані на визначення такої мікрофлори:
- термофіли (кислотоутворювальні аероби, анаероби, що формують і не формують сірчистий водень);
- мезофіли (слизоутворювальні бактерії, осмотолерантні дріжджі, міцеліальні гриби).
Щоб цукор захистити від негативних впливів максимально, важливо дотримуватися правильних умов зберігання. Тримати його потрібно в сухих приміщеннях з відносною вологістю повітря 50-65 % і t 15-20 °С. Поверхні силосів та приміщень слід піддавати дезінфекційній обробці за допомогою 0,8 %-го розчину хімічної сукупності крезол + сірчана кислота. Повітря і техніку дезінфікувати варто за допомогою УФ-випромінювання.
Мікробіологічний аналіз – надважливий сегмент цукрового виробництва. Він дозволяє своєчасно виявляти бактеріальну мікрофлору, небезпечну не тільки для підприємства, що виготовляє цукор, але й для різних сфер харчової промисловості, які цукор використовують. Забруднений мікроорганізмами цукор небезпечний для безалкогольних напоїв, кондитерської промисловості, консервного виробництва та ін. Тому знати і використовувати методи визначення мікробіологічної активності та ефективної боротьби з нею дуже важливо.
