Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ САХАРСОДЕРЖАЩЕГО ПРОДУКТА

Изобретение относится к сахарной промышленности и может быть использовано как функциональный продукт в питании человека и как сырье для кондитерской, пивобезалкогольной, хлебопекарной и консервной отраслей.

Известен способ получения сахарсодержащего продукта, предусматривающий инверсию сахарозы в исходном растворе кислотой, фильтрацию инвертированного раствора, его охлаждение до 8-18°С, ионообменную очистку при пропускании раствора через колонну с сильнокислотным катионитом и слабо- или среднеосновным анионитом, очистку раствора активным углем, уваривание сиропа на выпарной установке с получением продукта, представляющего собой «жидкий сахар», с содержанием 3-4% инверта [Патент Франции №2109707, кл. C13D 3/00, 1972 г.].

Недостатком данного способа является то, что при использовании ионитных смол в продукте остается целый ряд химических компонентов, в том числе канцерогенных, оказывающих вредное воздействие на здоровье человека. Кроме того, этот процесс является достаточно трудоемким и требующим значительных затрат на регенерацию ионообменных смол.

Наиболее близким является способ получения сахарсодержащего продукта, включающий инверсию сахарозы в исходном растворе, ионообменную очистку раствора, очистку активированным 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 активированным углем, имеющим рН 2-4,5 при 66-70°С, затем раствор фильтруют и сгущают до 56-57% сухого вещества, после чего полученный сироп направляют на очистку активированным углем. В качестве исходного раствора используют сок II сатурации. Концентрирование осуществляют путем распыления сиропа с температурой 120-122°С до содержания влаги в продукте 0,7-3,0%. Контрольную фильтрацию сиропа осуществляют через наполнитель и лавсан (Авт. Свид. №581141, C13F 3/00, C13D 3/02).

Недостатком этого способа является то, что не обеспечивается высокое качество очистки сахарсодержащего продукта, и получаемый продукт не обладает функциональными и лечебными свойствами.

Технический результат изобретения заключается в улучшении качества сахарсодержащего продукта и придании ему функционально-лечебных свойств.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе получения сахарсодержащего продукта, предусматривающем инверсию сахарозы в исходном растворе, ионообменную очистку раствора, очистку активированным углем, контрольную фильтрацию, концентрированно фильтрованного раствора. Инверсию и ионообменную очистку осуществляют одновременно путем контактирования раствора с активным углем, имеющим рН 2-4,5, при температуре 66-70°С, затем раствор фильтруют, очищают активным углем при 78-80°С в течение 20-30 минут, 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°С и концентрируют в потоке теплоносителя при температуре 115-125°С до влажности 1,6%.

Способ заключается в следующем. Сахарсодержащий раствор, например сок II сатурации, контактирует с суспензией окисленного активированного угля, имеющего рН 2-4,5, в течение 10-20 минут при температуре 66-70°С. В ходе экспериментов было выяснено, что наиболее благоприятные условия для инверсии сахарозы на глюкозу и фруктозу. Отклонение от указанных параметров по величине рН угля, времени инверсии и температуре не позволяют обеспечить достижение технического результата. Помимо этого, окисленной уголь, обладая катионообменными свойствами, экстрагирует из раствора ионы Са²⁺, заменяя их ионами H⁺, что улучшает очистку раствора за счет уменьшения в нем содержания золы до 0,8-1,2%.

Сахарсодержащий раствор после обработки окисленным углем фильтруют для удаления нерастворимых примесей и частиц угля и направляют на обесцвечивание активированным углем, имеющим рН 7,1-7,5, при 78-80°С в течение 20-30 минут. Выдерживание процесса обесцвечивания при температуре 78-80°С и длительности 20-30 минут установлено опытным путем и позволяет получить наибольший эффект обесцвечивания раствора. При отклонении от указанных параметров по температуре и времени обесцвечивания ухудшается технический результат способа. Применение при очистке активных щелочных углей объясняется тем, что на этой операции уже не ставится задача дальнейшей инверсии сахарозы. Хотя и имеет место некоторая инверсия сахарозы.

Затем для придания сахарному раствору функционально-лечебных свойств его смешивают с натуральным подсластителем стевиозидом в качестве 0,5-2,0% по массе продукта.

Использование в качестве подсластителя стевиозида - вещества неуглеводной природы позволяет получить сахарсодержащий продукт, обладающий диетическими и профилактическими свойствами, а именно иммупомодулирующими, бактерицидными свойствами, кардиотонизирующим эффектом и антикариесным действием. При алиментарном ожирении продукты, содержащие стевиозид, позволяют снизить вес, так как практически не содержат калорий. При нарушении функции желудочно-кишечного тракта нормализируют работу печени, поджелудочной железы, обладают умеренным желчегонным средством. Стевиозид не сбраживается микроорганизмами и имеет низкую калорийность. Не разрушается при нагреве, что делает его хорошим сладким компонентом, устойчив в кислых средах, обладает высокой растворимостью. Выбор дозировки стевиозида в диапозопе 0,5-2,0% по массе продукта обусловлен опытным путем. При введении его менее 0,5% по массе продукта сахарсодержащий продукт получается недостаточно эффективным для обеспечения диетических и профилактически-лечебных свойств. При введении его в количестве более 2,0% по массе продукта возможно появление некоторого послевкусия, что отрицательно отражается па пищевых свойствах сахарсодержащего продукта.

Для обеспечения высокой степени распределения стевиозида в сахарном растворе его в процессе смешивания пропускают через кавитационное устройство со скоростью 10-15 м/с при температуре 100-102°С.

Кавитационное устройство для смешивания сахарного раствора со стевиозидом представляет собой суперкавитационный статический аппарат, состоящий из расширенной части (конфузора) для подвода сахарного раствора, цилиндрической части с неподвижно укрепленным в ней кавитатором 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 сахарный раствор со стевиозидом сначала поступает в расширенную часть (конфузор) суперкавитационного статического аппарата, а из нее в более узкую его цилиндрическую часть с установленным в середине ее кавитатором в виде СК-крыльчатки. При обтекании лопастей СК-крыльчатки поток раствора закручивается и за его лопастями образуются суперкаверны с одновременным формированием охлопывающих кавитационных пузырьков. В этих условиях резко возрастает скорость растворения стевиозида и полностью исчезают мельчайшие частички его порошка. 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 готовом растворе.

Нагрев сахарного раствора при смешивании со стевиозидом в инверсии температур 100-102°С позволяет не только улучшить процесс растворения, но и его последующей кавитационно-кумулятивной обработки. При температуре менее 100°С ухудшаются условия растворения стевиозида, а превышение 102°С приводит к ухудшению физико-химических показателей получаемого продукта.

Экспериментально доказано, что лучшие условия кавитационно-кумулятивной обработки достигаются при выдерживании температуры 100-102°С и скорости подачи раствора в смеси со стевиозидом в суперкавитирующий аппарат в диапазоне 10-15 м/с.

Пропускание раствора в смеси со стевиозидом со скоростью менее 10 м/с не позволяет в полной мере обеспечить оптимальные условия его кавитационной обработки. В условиях, когда скорость подачи превышает 15 м/с, усиливается пенообразование, что ухудшает технологические условия получения однородной смеси.

После кавитационной обработки полученный сахарсодержащий раствор концентрируют в потоке теплоносителя при температуре 115-125°С до требуемой влажности.

Указанный диапазон температур теплоносителя 115-125°С был получен экспериментально. Способ предусматривает концентрирование продукта в потоке теплоносителя, что позволяет высушивать готовый продукт в течение нескольких секунд.

При температуре теплоносителя менее 115°С увеличивается время сушки, что ухудшает качественные показатели сахарсодсржащего продукта. Использование теплоносителя с температурой более 125°С повышает затраты на производство продукта и приводит к его потерям.

Опыты показали, что при этих температурах продукт может быть высушен до содержания в нем 0,7-3,0% влаги.

Пример. Фильтрованный сок II сатурации свеклосахарного производства подвергают одновременной инверсионной и ионообменной очистке путем контактирования с активным углем, имеющим рН 2,5 при температуре 68°С.

Этот процесс осуществляют в емкости, снабженной мешательным устройством и обеспечивающим интенсивное турбулентное перемешивание.

Суспензию порошкообразного активированного угля готовят добавлением 1 вес.ч. угля к 9 ч. воды. Дозирование суспензии проводят из расчета расхода 0,3% угля по сухому веществу сахарного сока II сатурации.

После обработки сока окисленным углем его фильтруют и направляют на обесцвечивание. С этой целью используют активированный уголь марки карборафин с рН 7,1. Процесс обесцвечивания проводят при температуре 80°С в течение 30 минут. Суспензию угля готовят для этих целей из расчета 1 вес.ч. угля к 9 ч. воды.

Дозирование суспензии угля в емкость с мешательным устройством осуществляют из расчета 0,9% угля на сухое вещество.

Затем обесцвеченный раствор фильтруют с использованием фильтрующего порошка - перлит 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 сироп 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°С.

После этого раствор высушивают распылением в потоке теплоносителя температурой 120°С.

Полученный продукт представляет собой гранулы белого цвета, содержащие 1,6% влаги. Он содержит 94,5% сахарозы, 1% стевиозида, 3,5% инвертного сахара, 0,3% азотистых веществ и 0,12% органических веществ.