СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ САХАРСОДЕРЖАЩЕГО ПРОДУКТА
SUGAR-CONTAINING PRODUCT MANUFACTURE METHOD

Изобретение относится к производству сахарсодержащих продуктов и может быть использовано как функциональный продукт в питании человека, а также как сырье для кондитерской, хлебопекарной, консервной, пивобезалкогольной и ряда других отраслей промышленности.
Известен способ получения сахарсодержащего продукта, включающий инверсию сахарозы в исходном растворе, ионообменную очистку раствора, очистку активным углем, контрольную фильтрацию, концентрирование фильтрованного раствора. Причем с целью упрощения процесса, повышения пищевой и биологической ценности продукта инверсию и ионообменную очистку осуществляют одновременно путем контактирования раствора с активным углем, имеющим pH 2-4,5, при 66-70°C. Затем раствор фильтруют и сгущают до 56-57% сухих веществ, после чего полученный сироп направляют на очистку активным углем. В качестве исходного раствора используют сок II сатурации. Концентрирование осуществляют путем распыления сиропа температурой 120-122°C до содержания влаги в продукте 0,7-3,0%. Контрольную фильтрацию сиропа осуществляют через наполнитель и лавсан (авт. свидетельство №581141, C13F 3/00, C13D 3/02).
Недостатком этого способа является сложность обеспечения высокого качества очистки сахарсодержащего продукта, причем получаемый продукт не обладает функциональными или лечебными свойствами.
Наиболее близким является способ получения сахарсодержащего продукта, предусматривающий инверсию сахарозы в исходном растворе, ионообменную очистку раствора, очистку активным углем, контрольную фильтрацию и концентрирование фильтрованного раствора.
Инверсию и ионообменную очистку осуществляют одновременно путем контактирования раствора с активным углем, имеющим pH 2-4,5, при температуре 66-70°C. Затем раствор фильтруют, очищают углем при 78-80°C в течение 20-30 мин, смешивают с натуральным подсластителем стевиозидом в количестве 0,5-2,0% по массе продукта при пропускании через кавитационное устройство со скоростью 10-15 м/с при температуре 100-102°C и концентрируют в потоке теплоносителя при температуре 115-125°C до влажности 1,6% (патент РФ №2481405, C13B 50/00, опубл. 10.05.2013. - Бюл. №13).
Недостатком данного способа является недостаточная степень очистки сахарсодержащего раствора и слабовыраженные функциональные свойства получаемого продукта.
Технический результат изобретения заключается в улучшении качества очистки сахарсодержащего продукта с усилением его функциональных свойств.
Этот результат достигается тем, что в предложенном способе получения сахарсодержащего продукта, характеризующегося тем, что сахарсодержащий раствор подвергают инверсионной обработке путем контактирования с активным углем, имеющим pH 2-4,5, при температуре 66-70°C, обесцвечивают щелочным активным углем при 78-80°C в две стадии с промежуточной фильтрацией между ними, при этом количество вводимого на первую стадию активного угля составляет 0,1-0,5%, а на вторую 0,2-0,4% к массе раствора, при длительности первой стадии 18-20 мин, а второй стадии 10-20 мин, затем фильтруют с добавлением в обесцвечиваемый раствор 0,6-1,2% к его массе кизельгура, сгущают до 55-60% сухих веществ, подвергают контрольной фильтрации и смешивают с натуральным подсластителем стевиозидом из расчета 0,4-3,0% к массе раствора и фруктоолигосахаридом из расчета 1,0-2% к массе раствора путем пропускания через кавитационное устройство со скоростью 10-15 м/с при температуре 90-102°C и концентрируют в потоке теплоносителя до требуемой влажности 1,5-3,0% при температуре 110-130°C.
Способ заключается в следующем.
Сахарсодержащий раствор подвергают инверсионной обработке путем контактирования с активным углем, имеющим pH 2-4,5, при температуре 66-70°C в соответствии с патентом RU №2481405, C1 от 10.05.2013 Бюл №13.
Сахарсодержащий раствор после обработки активным углем фильтруют для удаления нерастворимых примесей и частиц угля и направляют на обесцвечивание щелочным активным углем при 78-80°C, которое проводят в две стадии с промежуточной фильтрацией между ними. При этом количество вводимого на первую стадию активного угля составляет 0,1-0,5%, а на вторую 0,2-0,4% к массе раствора при длительности первой стадии 18-20 мин, а второй 10-20 мин. Обесцвечивание сахарсодержащего раствора в две стадии с промежуточным фильтрованием между ними позволяет провести эту операцию при минимальном расходе угля. Промежуточная фильтрация между стадиями повышает эффективность этого процесса на второй стадии, так как основная масса взвешенных в растворе примесей и частиц активного угля удаляется после первой стадии. Расход активного угля на первую и вторую стадии установлен экспериментально, как и длительность самих стадий обесцвечивания. Отклонения по количеству вводимого на стадии активного угля, как и продолжительность обесцвечивания, ухудшают технический результат способа. Применение в процессе обесцвечивания щелочного угля объясняется тем, что на этой операции уже не ставится задача дальнейшей инверсии. При этом повышение pH активного угля исключит дальнейшее разложение сахарозы раствора.
Введение в обесцвечиваемый раствор 0,6-1,2% кизельгура обусловлено необходимостью более тщательной его фильтрации. Это позволяет повысить качество фильтруемого раствора за счет удаления из него взвешенных частиц и тем самым улучшить их обесцвечивание. Диапазон вводимого кизельгура установлен опытным путем. При отклонении от пределов количества вводимого кизельгура в большую или меньшую сторону ухудшает технический результат изобретения.
Затем для придания сахарсодержащему продукту функциональных свойств его смешивают с натуральным подсластителем стевиозидом из расчета 0,4-3,0% к массе раствора и фруктоолигосахаридом из расчета 1,0-2,0% к массе раствора.
Использование в качестве подсластителя стевиозида - вещества неуглеводной природы - позволяет получить сахарсодержащий продукт, обладающий диетическими свойствами (иммуномоделирующими, бактерицидными), кардиотонизирующим эффектом и антикариесным действием. Стевиозид не сбраживается микроорганизмами и имеет низкую калорийность, не разрушается при нагревании, что делает его хорошим сладким компонентом, устойчив в кислых средах, обладает высокой растворимостью. Выбор дозировки стевиозида в диапазоне 0,4-3,0% к массе раствора обусловлен опытным путем. При введении его менее 0,4% к массе раствора продукт получается малоэффективным для обеспечения диетических и профилактически-лечебных свойств. При введении его в количестве более 3,0% к массе продукта возможно появление некоторого послевкусия, что отрицательно отражается на пищевых свойствах сахарсодержащего продукта.
Применение фруктоолигосахарида (ФОС) позволяет улучшить органолептические свойства, увеличить срок хранения и более длительно сохранять свежесть сахарсодержащего продукта. Степень и характер сладости раствора ФОС идентична показателям сахарозы. При этом продукт приобретает хорошую растворимость и влагоудерживающую способность. По химической структуре фруктоолигосахариды представляют собой олигосахариды, в которых остатки β-,D-фруктофуранозы соединены между собой β-2,1-гликозидными связями и имеют на одном конце цепи остаток α-глюкозы, соединенный с фруктозовой связью α-1,2.
ФОС не содержит калорий и обладает выраженным пребиотическим действием - не усваивается в верхних отделах желудочно-кишечного тракта, их селективно потребляют бифидобактерии. При этом ФОС подавляет рост гнилостной микрофлоры, способствует нормализации кровяного давления и уровня липидов в крови. Повышает иммунитет, предотвращает рак толстого кишечника.
Выбор дозировки фруктоолигосахарида из расчета 1,0-2,0% к массе раствора обусловлен экспериментальным путем. При введении его менее 1,0% к массе продукта или более 2,0% к массе раствора не достигается технический результат способа и ухудшаются качественные показатели получаемого продукта. Эти результаты значительно улучшаются при сочетании стевиозида и фруктоолигосахарида в указанных пропорциях.
Для обеспечения высокой степени распределения подслащивающих веществ в сахарсодержащем растворе его в процессе смешения пропускают через кавитационное устройство со скоростью 10-15 м/с при температуре 90-102°C. Кавитационное устройство для смешения сахарсодержащего раствора со стевиозидом и фруктоолигосахаридом представляет собой суперкавитационный статистический аппарат, состоящий из расширенной части (конфузоры) для подвода сахарсодержащего раствора в смеси с подслащивающими веществами, цилиндрической части с неподвижно укрепленным в виде СК-крыльчатки и расширенной части на выходе (диффузора) [Немчин А.Ф. Создание новых технологий на основе гидродинамической кавитации // Сахарная промышленность. - 1987. - №6. - С. 21-24].
Подаваемый для кавитационной обработки сахарсодержащий раствор в смеси со стевиозидом и фруктоолигосахаридом сначала поступает в расширенную часть (конфузор) суперкавитационного статистического аппарата, а из него в более узкую его цилиндрическую часть с установленным в середине его кавитатором в виде СК-крыльчатки. При обтекании лопастей СК-крыльчатки поток раствора закручивается и за его лопастями образуются суперкаверны с одновременным формированием схлопывающих кавитационных пузырьков. В этих условиях резко возрастает скорость растворения стевиозида и фруктоолигосахарида в сахарсодержащем растворе и полностью исчезают частички их твердой фазы.
На выходе из цилиндрической части аппарата раствор попадает в его расширенную часть (диффузор), где давление в нем существенно падает и создаются условия не только для растворения мельчайших частиц, но и за счет конденсирования пузырьков пара исчезают возможные флуктуационные образования в растворе на выходе из аппарата.
Нагрев сахарсодержащего раствора при смешивании со стевиозидом и фруктоолигосахаридом в интервале температур 90-102°С позволяет не только улучшить процесс растворения, но и условия кавитационно-кумулятивной обработки. При температуре менее 90°С ухудшаются условия растворения вводимых подслащивающих компонентов, а превышение более 102°С приводит к ухудшению физико-химических показателей получаемого продукта.
Экспериментально установлено, что лучшие условия кавитационно-кумулятивной обработки достигаются при выдерживании температуры 90-102°С и подача сахарсодержащего раствора в смеси со стевиозидом и фруктоолигосахаридом в суперкавитирующем аппарате со скоростью менее 10 м/с или более 15 м/с указанного диапазона скоростей ухудшает технический результат изобретения.
После кавитационной обработки полученный сахарсодержащий раствор концентрируют в потоке теплоносителя до требуемой влажности при температуре 110-130°С. Указанный диапазон температур теплоносителя был установлен опытным путем и позволяет высушивать готовый продукт в течение нескольких секунд. При отклонениях в большую или меньшую сторону ухудшаются качественные показатели сахарсодержащего продукта и возрастают его потери в производстве.
Пример. Фильтрованный сок II сатурации свеклосахарного производства подвергают инверсионной обработке путем контактирования с активным углем, имеющим pH 2,5, при температуре 68°C. Этот процесс осуществляют в емкости, снабженной метательным устройством, обеспечивающим интенсивное перемешивание, с барботированием пара для обеспечивания температуры раствора 68°C. Суспензию порошкообразного активного угля готовят добавлением 1 вес.ч. угля к 9 ч. воды. Дозирование суспензии угля проводят из расчета расхода 0,3% активного угля по сухому веществу сока II сатурации.
После обработки сока активным углем его фильтруют и направляют на обесцвечивание. С этой целью используют щелочной активный уголь марки карборафин с pH 7,2, причем этот процесс проводят в две стадии с промежуточной фильтрацией между ними. При этом количество вводимого на первую стадию активного угля составляет 0,25%, а на вторую стадию 0,3% к массе обесцвечиваемого раствора. Длительность первой стадии в опыте составила 18 мин, а второй 12 мин.
Процесс адсорбции красящих веществ из сахарсодержащего раствора осуществляли в емкости с метательным устройством и подводом пара для подогрева раствора до 80°C.
Промежуточную фильтрацию сахарсодержащего раствора между первой и второй стадией проводили с предварительным вводом в него кизельгура из расчета 0,8% по массе раствора. После чего раствор фильтровали на патронных фильтрах. Затем фильтрованный раствор сгущали на выпарной установке до содержания в нем 60% сухих веществ и направляли на контрольную фильтрацию на дисковых фильтрах.
После контрольной фильтрации сироп смешивают с натуральным подсластителем стевиозидом из расчета 1,5% к массе раствора и фруктоолигосахаридом из расчета 1,5% к массе раствора, нагревают до 96°C и затем направляют в кавитационное устройство со скоростью 12,5 м/с.
Затем этот продукт высушивают распылением в потоке теплоносителя температурой 120°C.
Полученный продукт представляет собой гранулы белого цвета (цветность 0,6 усл. ед.), содержащий 1,5% влаги. Он содержит 94,8% сахарозы, 1,4% стевиозида, 3,3% инвертного сахара, 0,06% азотистых веществ и 0,04% органических веществ.
Пример. Фильтрованный сок II сатурации свеклосахарного производства подвергают одновременной инверсионной и ионообменной очистке путем контактирования с активным углем, имеющим pH 2,5, при температуре 68°C. Этот процесс осуществляют в емкости, снабженной мешательным устройством, обеспечивающим интенсивное перемешивание.
Суспензию порошкообразного активного угля готовят добавлением 1 вес.ч. угля к 9 ч. воды. Дозирование суспензии проводят из расчета расхода 0,3% угля по сухому веществу сока II сатурации.
После обработки сока активным углем его фильтруют и направляют на обесцвечивание. С этой целью используют щелочной активный уголь марки карборафин с pH 7,2. Процесс обесцвечивания проводят при температуре 80°C в течение 30 мин. Суспензию угля готовят для этих целей из расчета 1 вес.ч. к 9 ч. воды.
Дозирование суспензии угля в емкость с метательным устройством осуществляют из расчета 0,9% угля на сухое вещество.
Затем обесцвеченный раствор фильтруют с использованием фильтрующего порошка-перлита на патронных фильтрах.
После этого фильтрованный сок сгущают на выпарной установке до содержания 58% сухих веществ и подвергают контрольной фильтрации на дисковых фильтрах.
Затем фильтрованный сок смешивают с порошком натурального подсластителя стевиозида в суперкавитационном статическом аппарате. Причем количество добавляемого стевиозида составляет 1,0% по массе продукта, его пропускают со скоростью 12 м/с при температуре 100°C.
После этого раствор высушивают распылением в потоке теплоносителя температурой 120°C.
Полученный продукт представляет собой гранулы белого цвета, содержащие 1,6% влаги. Он содержит 94,5% сахарозы, 1% стевиозида, 3% инвертного сахара, 0,9% азотистых веществ и 0,18% органических веществ.