СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ САХАРНОГО СИРОПА
METHOD OF PRODUCING SUGAR SOLUTION

Изобретение относится к сахарной промышленности.
Известен способ получения сиропа, предусматривающий растворение сахара-песка в горячей воде при перемешивании до достижения заданного содержания сухих веществ в аппаратах периодического или непрерывного действия [Драгилев Л.И., Маршалкин Г.А. Основы кондитерского производства. - М.: Колос, 1999, 448 с., с. 49-53].
Недостатком данного способа является то, что при его использовании сложно обеспечить требуемое качество сахарного сиропа ввиду присутствия в нем мельчайших кристаллов сахара. Кроме этого, не исключаема возможность образования в таких сиропах новых центров кристаллизации, что при их использовании приводит к засахариванию трубопроводов, технологического оборудования и готовых кондитерских изделий.
Наиболее близким к предлагаемому является способ получения сахарного сиропа, предусматривающий растворение сахара в горячей воде при перемешивании до достижения заданного содержания сухих веществ, отличающийся тем, что сироп нагревают до температуры 102-107°С и подвергают кавитационно-кумулятивной обработке путем подачи со скоростью 10-15 м/с в суперкавитирующий статический аппарат для растворения мельчайших кристаллов сахара и предотвращения новых центров кристаллизации [RU 2190021, 27.09.2002, бюл. №27].
Недостатком данного способа является отсутствие в полученном сиропе ингредиентов, придающих ему функциональные или лечебные свойства, так же как и возможность их равномерного распределения по массе получаемого сиропа. Кроме того на включение в сироп новых ингредиентов отрицательно может сказаться влияние высокой температуры подогреваемого сиропа.
Технический результат изобретения заключается в улучшении качества готового сахарного сиропа, в том числе за счет введения в него функциональных ингредиентов при более низких температурах.
Этот результат достигается тем, что в предложенном способе получения сахарного сиропа, предусматривающем растворение кристаллического сахара в горячей воде при перемешивании до достижения заданного содержания сухих веществ и смешивании с пектиновым экстрактом, содержащим 1,5-3,5% пектина при рН 4,0-6,0. Использование пектинового экстракта с рН 4,0-6,0 обеспечивает оптимальные условия для приготовления сахарного сиропа, содержащего пектиновый экстракт. При рН более 6,0 происходит потемнение сиропа вследствие окислительных процессов и увеличение материальных затрат. Содержание пектина в экстракте в пределах 1,5-3,5% обеспечивает получение целевого продукта с оптимальным содержанием пектина в нем. Содержание пектина в экстракте менее 1,5% нерационально, так как увеличивается количество порций пектинового экстракта, вводимых в сахарный сироп, для получения пектиносодержащего сахарного сиропа с заданным содержанием пектинового экстракта, что требует значительных затрат. Использование экстракта с содержанием пектина более 3,5% нецелесообразно, поскольку в нем значительно возрастает вязкость, что усложняет их использование.
Затем готовый сироп доводят до содержания 65-72% сухих веществ. При их содержании менее 65% наблюдается неоднородное студнеобразование, а при более 72% растворимость пектина снижается, что нецелесообразно. При использовании сахарных сиропов для производства карамели содержание сухих веществ в нем выдерживают 80-82%. Далее сироп нагревают до температуры 85-90°С и подвергают кавитационно-кумулятивной обработке путем подачи его со скоростью 10-15 м/с в суперкавитирующий статический аппарат для равномерного распределения в объеме смешиваемых продуктов.
На данной стадии получения сахарного сиропа могут быть использованы соответствующие аппараты периодического или непрерывного действия. Приготовленный таким образом сахарный сироп повторно нагревают в подогревателе до температуры 85-90°С.
Подаваемый для кавитационной обработки сахарный сироп сначала поступает в расширенную часть (конфузор) суперкавитационного статического аппарата, а из нее - в более узкую его цилиндрическую часть с установленной в середине ее кавитатором в виде СК-крыльчатки. При обтекании лопастей СК-крыльчатки поток сиропа закручивается и за его лопастями образуются суперкаверны с одновременным формированием охлопывающих кавитационных пузырьков. В этих условиях резко возрастает скорость растворения сахара и полностью исчезают мельчайшие его кристаллики. На выходе из цилиндрической части аппарата сироп попадает в его расширительную часть (диффузор), где давление в сиропе существенно падает и создаются условия не только для растворения мельчайших кристаллов, но и за счет конденсирования пузырьков пара исчезают возможные флуктуационные образования центров кристаллизации сахара в высококонцентрированном сиропе. Описанный выше эффект может достигаться при использовании аппаратов типа Ш 1-ПАИ, разработанных НПО "Сахар" [Белостоцкий Л.Г. Интенсификация технологических процессов свеклосахарного производства. - М.: Агропромиздат, 1989, 223 с., с. 96-97]. При этом кавитаторы установлены внутри аппарата на штоке.
При скорости подачи сиропа 10-15 м/с поток закручивается и за лопастями СК-крыльчатки образуются суперкаверны, хвостовая пульсирующая часть которых генерирует кавитационные микропузырьки. При схлопывании этих пузырьков в условиях разрежения-сжатия среды образуются сверхскоростные кумулятивные струйки, которые воздействуют на микрокристаллы сахара или их фазовые образования и разрушают до полного растворения. Пропускание сахарного сиропа со скоростью менее 10 м/с не позволяет в полной мере обеспечить оптимальные условия его кавитационной обработки, а при скорости более 15 м/с усиливается пенообразование, что ухудшает технологические условия его использования, увеличивает потери сиропа в производстве. При этом возрастают удельные затраты энергии на образование кавитационных пузырьков. После кавитационно-кумулятивной обработки сироп по трубопроводу подают в сборник готового сахарного сиропа, где он хранится при температуре 82-90°С и откуда его по мере необходимости забирают в производство карамели или для получения других кондитерских изделий.
Пример. Сахар-песок растворяют в горячей воде при перемешивании за счет барботирования паром до достижения в нем концентрации сахара, составляющей 82% сухих веществ и смешивают с пектиновым экстрактом содержащим 1,5-3,0% пектина при рН 4,0-6.0 и доводят до содержания 65-72% сухих веществ с одновременным подогревом за счет установленного в этом аппарате-диссуторе змеевикового подогревателя до температуры 85-90°С.
Затем сахарный сироп из этого аппарата отбирают и насосом подают в расширенную часть (конфузор) суперкавитационного статистического аппарата, откуда он поступает в его более узкую цилиндрическую часть, где неподвижно укреплен кавитатор в виде СК-крыльчатки. При обтекании лопастей СК-крыльчатки со скоростью подачи 12,5 м/с поток сиропа закручивается и за его лопастями образуются многочисленные суперкаверны с одновременным формированием схлопывающихся кавитационных пузырьков. В этих условиях резко возрастает скорость растворения сахара и полностью исчезают мельчайшие его кристаллики. На выходе из цилиндрической части аппарата сироп попадает в его расширенную часть (диффузор), где давление в сиропе существенно падает и создаются условия, исключающие образование новых центров кристаллизации сахара. После кавитационно-кумулятивной обработки сироп насосом подают в сборник готового сахарного сиропа, где его хранят при температуре 85-90°С перед отбором в производство карамели или других кондитерских изделий. Для определения качества сиропа его отбирают из сборника готового сиропа и анализируют на содержание в нем кристаллов сахара и наличие новых центров кристаллизации. С этой целью сироп рассматривают под микроскопом с различной степенью увеличения. При этом контроль качества сиропа осуществляется сразу на выходе из суперкавитирующего статического аппарата и затем через каждые 20 минут в течение часа из сборника готового сиропа. В случае обнаружения в сиропе кристаллов сахара используют методику их отделения от сиропа фильтрацией через мембранный фильтр с последующим пересчетом на массу сиропа. Выполненный анализ полученного сиропа, содержащего после кавитационной обработки 65-72% сухих веществ, показал полное отсутствие в нем не только мельчайших кристаллов сахара, но и новых центров кристаллизации после часа выдерживания в сборнике готового сиропа.
Параллельно осуществляют получение сахарного сиропа по прототипу.
Сахар-песок растворяют в горячей воде при перемешивании за счет барботирования паром до достижения в нем 65-72% сухих веществ с одновременным подогревом за счет установленного в этом аппарате-диссуторе змеевикового подогревателя до температуры 105°С. После этого осуществляют контроль его качества в соответствии с предлагаемым способом.
Анализ позволил обнаружить в этом сахарном сиропе около 0,32% кристаллов сахара к его массе. При этом отмечено, что при хранении такого сиропа в течение часа количество кристаллов сахара в нем возрастает на 0,1-0,2% и они вызывают последующее засахаривание технологического оборудования и готовой продукции.
Из представленных в примере результатов видно, что предлагаемый способ в сравнении с известным позволяет обеспечить необходимое качество сахарного сиропа, полностью исключив наличие в нем кристаллов сахара и новых центров его кристаллизации.