Способ получения гранулированного сахаросодержащего продукта для спортивного питания
METHOD FOR PRODUCING GRANULATED SUGAR-CONTAINING PRODUCT FOR SPORTS NUTRITION

Изобретение относится к производству сахаросодержащих продуктов, в том числе и для спортивного питания.
Известен способ получения кристаллического сахара для спортивного питания, предусматривающий введение в сахар минеральных компонентов в образующийся при промывке в центрифуге кристаллов сахара первой кристаллизации оттек в количестве на 100 кг оттека: аскорбат железа - 440-475 г; цитрат цинка - 380-405 г; цитрат марганца - 98-105 г; глюконат меди - 25-30 г; селенметионина - 0,18-2,0 г; пиколината хрома - 1,7-1,9 г; фторида натрия - 155-180 г. После чего из полученного раствора кристаллизуют сахар под вакуумом при значении коэффициента пересыщения 1,25-1,28, промывают кристаллы водой с температурой 80-85°С в количестве 3,0-4,0% к массе кристаллов и проводят их дальнейшую сушку [RU 2560984, С13В 50/00. Опубл. 20.08.15].
Основным недостатком этого изобретения является невозможность равномерного распределения минеральных компонентов по массе продукта.
Известен способ получения сахара с добавлением витаминно-минеральных веществ. Способ предусматривает приготовление обогащенного сахаросодержащего раствора с учетом общего содержания сухих веществ в растворе не менее 85%, помещение затравочных гранул на днище гранулятора, распыление на слой затравочных гранул обогащенного сахаросодержащего раствора. После подают под слой затравочных гранул воздух температурой 80-100°С. В качестве обогащающих добавок используют натуральные порошки соков ягод, фруктов, овощей, плодово-ягодные экстракты и смеси витаминно-минеральные. Количество вносимой добавки рассчитывают с учетом 15-50% от нормы физиологической потребности человека в доминирующем микронутриенте добавки. Причем обогащающие добавки вносят на стадии приготовления сахаросодержащего раствора для последующего распределения и закрепления молекул микронутриента между молекулами сахарозы, формируемыми в аморфном состоянии, с целью сохранения функциональных свойств готового продукта [RU № 2568134, C13L 1/00. Опубл 10.11.2015].
Недостатком данного изобретения является то, что обогащающие добавки в виде порошков соков ягод и фруктов не обладает достаточным количеством питательных веществ, многие витамины, содержащиеся в порошках соков, разрушаются при температуре около 100°С.
Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в повышении пищевой и биологической ценности продукта.
Данный технический результат достигается тем, что в предложенном способе предусматривается перемешивание кристаллической массы сахаросодержащего продукта с пищевыми добавками, последующей сушкой продукта, отличающийся тем, что в качестве кристаллической массы используют предварительно фракционированный сахар с размером кристаллов 0,20-0,30 мм; в качестве пищевых добавок используют порошок креатина моногидрата с размером частиц порошка 0,2-0,3 мм в расчете 2-3 г/кг и лейцин в расчете 30-40 мг/кг сахара. Данные компоненты растворяют, перемешивают 25-30 минут, отправляют на гранулирование при температуре 80-90°С, наращивают до размера 2,0-3,0 мм и концентрации 82-83% сухих веществ путем впрыскивания обогащенного сахарного раствора, затем гранулы высушивают пропусканием горячего воздуха температурой 110-115°С через их слой до влажности 0,12-0,22%.
Способ осуществляется следующим образом
Предварительно кристаллический белый сахар, рассеивают на ситах с отделением фракции кристаллов размером 0,20-0,30 мм и формируют однородную кристаллическую массу. Кристаллы сахара в размерном диапазоне 0,20-0,30 мм имеют необходимую площадь поверхности для равномерного распределения продуктов функционального назначения, обеспечивающих цель работы. При отклонении от установленного диапазона 0,20-0,30 мм ухудшается технический результат изобретения.
Использование в качестве пищевой добавки креатина моногидрата объясняется тем, что он относится к продукту функционального назначения, и в частности применяется для спортивного питания. Креатин моногидрат известен своими функциональными свойствами, что позволяет повысить работоспособность и выносливость человека. Этот компонент безвреден и не увеличивает нагрузку на внутренние органы. При этом вещество дает клеткам дополнительную энергию при длительных физических нагрузках, повышает выработку гормонов тестестерона и соматропина. Креатин моногидрат так же устойчив к высокой температуре, хорошо растворяется в воде. Основным достоинством креатина моногидрата является то, что наибольший эффект он дает при растворении с сахаром. Также этот реагент абсолютно безвреден для людей, не занимающихся спортом [Алексеева A.M. К вопросу о превращениях креатинфосфата в креатин и о новом методе определения креатина // Биохимия. - 1951. - Т. 16. - № 2. - С. 97].
Использование креатина моногидрата в виде раствора обеспечивает равномерность его распределения в кристаллической массе и высокий эффект закрепления на поверхности кристаллов сахара, а также проявление функциональных свойств при смешивании раствора с сахарозой.
В результате эксперимента было установлено, что допустимые нормы добавления креатина моногидрата находятся в диапозоне 2,0-3,0 г/кг сахара.
В соответствии с предлагаемым способом кроме креатина моногидрата в кристаллическую массу вводят лейцин в качестве пищевой добавки.
Лейцин - незаменимая аминокислота, необходимая для нормального функционирования и жизнедеятельности человека. Основным достоинством данной пищевой добавки является ее устойчивость к высоким температурам, отсутствие специфических вкусов и запахов. Ее наличие увеличивает функциональные свойства предлагаемого продукта что особенно необходимо людям, занимающимся спортом. Также данная пищевая добавка безвредна для спортсменов, оказывает лишь положительное воздействие [Якубке Х.Д., Ешкайт X. "Аминокислоты, пептиды, белки" Москва "Мир", 1985. - 216 с.].
В соответствии с проведенным анализом установлено, что количество лейцина как пищевой добавки не должно превышать 30-40 мг/кг сахара [ГОСТ 33-222-2015 - Сахар белый. Технические условия].
Перемешивание кристаллической массы сахара с введенными в нее компонентами осуществляется в течение 25-30 мин. В этом диапазоне достигается равномерное распределение этих компонентов по массе сахаросодержащего продукта. Все это позволяет подготовить сахаросодержащий продукт к последующему гранулированию кристаллов сахара при их наращивании до размера 2,0-3,0 мм. Наращивание до этих размеров позволяет получать равномерные по составу и достаточно прочные гранулы. При этом исключается контакт с окружающей средой введенных в сахар пищевых добавок, что обеспечивает более высокую физиологическую и функциональную ценность продукта. При получении гранул размером менее 2,0 мм или более 3,0 мм эти показатели ухудшаются.
Наращивание кристаллов в грануляторе осуществляют путем распыления на их поверхность сахаросодержащего раствора температурой 80-90°С и концентрацией 82-83% сухих веществ. При этих параметрах этот процесс протекает в нормальных условиях без ухудшения качества гранул.
При запредельных параметрах, т.е. при температуре сиропа менее 80°С или более 90°С и концентрации сахаросодержащего раствора менее 82% сухих веществ или более 83% сухих веществ достижение технического результата по предложенному способу ухудшается, что выявлено в ходе эксперимента. Выдерживание температуры сахаросодержащего раствора в диапазоне 80-90°С обусловлено технологическими условиями получения гранул и требованиями к их качественным показателям. При отклонении от этих показателей от указанного предела ухудшаются физиологические и функциональные свойства изобретения.
Процесс гранулирования осуществляется в установке-грануляторе, выбранной из числа известных, куда вводится сахаросодержащий раствор кристаллического сахара в смеси с раствором функционального назначения и пищевой добавкой, как исходные продукты. Корпус установки представляет собой кольцевую рабочую камеру, ограниченную двумя цилиндрами. В боковой поверхности наружного цилиндра имеется отверстие, через которое выгружается продукт в приемный сборник. Во внутреннем цилиндре смонтировано перемешивающее устройство с шестью лопастями, установленное в кольцевом пространстве рабочей части корпуса, для перемешивания гранул сахара. Днище установки имеет ограниченный сетчатый участок для подачи подогретого воздуха в камеру корпуса. В рабочей камере создается небольшое разрежение, что исключает попадание пыли в помещении.
Корпус установки закрывается конической крышкой из оргстекла, что позволяет наблюдать весь процесс гранулирования сахара.
Подаваемый в установку сахаросодержащий сироп, при обдувании горячим воздухом, равномерно распределяется в виде пленки на поверхности гранул. При этом в пленке одновременно имеют место два процесса: испарение воды и кристаллизация сахарозы, что обеспечивает рост самих гранул [Славянский А.А. Сахар и основы его производства. - М.: Издательский комплекс МГУПП, 2005. - 121 с.].
Для сушки гранулированного сахара применяются барабанные сушилки с конвективным подводом теплоты и сушильные аппараты с псевдоожиженным слоем. Теплоносителем служит горячий воздух. Сушильно-охладительный барабан установлен с наклоном в сторону перемещения сахара и разделен на две секции: сушильную и охладительную. Перед сушильной секцией установлены калорифер для подогрева воздуха и ротационный питатель, которым влажный сахар подается на распределительные насадки сушильной секции. При вращении барабана сахар перемещается по насадкам, перемещается в секцию, где охлаждается и выводится из барабана. Выходящий из сушильной и охладительной секций воздух очищается от сахарной пыли в пылеуловителях (циклонах). Готовый сахаросодержащий продукт направляют на упаковку и последующее хранение.
Пример
Кристаллический сахар с размером кристаллов 0,35 мм растворяют с порошком креатина моногидрата с размером кристаллов 0,25 мм в количестве 2,5 г/кг сахара, перемешивают 28 минут, в процессе перемешивания с помощью смонтированной лопастной мешалки, ось которой проходит через все пространство, добавляют пищевую добавку-аминокислоту лейцин в количестве 35 мг/кг кристаллического сахара. Затем раствор отправляют на гранулирование, наращивают гранулы до размера 3,0 мм путем распыления на их поверхность сахаросодержащего раствора температурой 85°С и концентрацией 82% сухих веществ, затем гранулы высушивают в барабанной сушилке пропусканием горячего воздуха температурой 112°С через их слой.
Получаемый сахаросодержащий продукт имеет влажность 0,14% и содержит в своем составе кроме сахарозы креатин моногидрат в количестве 2,5 г/кг, лейцин в количестве 35 мг/кг сахара.
Готовый продукт имеет однородную структуру и может быть использован как в пищевых, так и в функциональных целых в качестве продуктов для спортивного питания.
Пример
Параллельно проводят исследования по прототипу.
В кристаллический сахар образующийся при промывке в центрифуге кристаллов сахара первой кристаллизации вводят компоненты функционального назначения в количестве: на 100 кг кристаллического сахара: креатин моногидрат - 5 кг; лейцин - 1 кг. После чего из полученного раствора кристаллизуют сахар под вакуумом при значении коэффициента пересыщения 1,27, промывают кристаллы водой с температурой 83°С в количестве 3,0% к массе кристаллов и проводят их дальнейшую сушку.
В результате получается сахар с влажностью 0,2%, с содержанием креатина моногидрата 45 г/кг сахара, лейцина 8 г/кг сахара.
При данном технологическом процессе ухудшаются физиологические показатели готового продукта. При повышенной влажности (более 0,22%) сахар песок становится влажным, липким, может подвергаться комкованию.
Также при данном технологическом процессе уменьшается количество веществ функционального назначения, что приводит к ухудшению функциональных свойств продукта.