Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА САХАРА

Изобретение относится к способам получения сахара повышенной физиологической ценности и функционального назначения.

Известен способ получения сахара, включающий введение в сахар биологически активной добавки и его последующую сушку. При этом биологически активную добавку вводят из расчета 1,0-2,5 части на 100 частей сахара по его массе путем ее распыления на слой последнего толщиной 3,0-5,0 мм и влажностью 1,2-1,8%, причем в качестве добавки используют спиртовой экстракт травы эхинацеи или спиртовой экстракт корневища и корня родиолы розовой, или бальзам «Владыка», или бальзам «Таежный» [Патент RU №2162106 от 21.01.2001 г.].

Недостатком этого способа является техническое решение по вводу биологической добавки в неподвижный слой, что не позволяет ее распределить равномерно по массе сахара и тем самым обеспечить необходимую дозировку.

Кроме того, использование спиртовых экстрактов и бальзамов не может заменить собой важные для жизнедеятельности человека микронутриенты, такие как йодказеин, селен, β-каротин и др. В нем также не предусмотрено использование пищевых добавок и сахарозаменителей, улучшающих физиологическую ценность получаемого продукта.

Наиболее близким решением является способ получения сахара, включающий получение диффузионного сока, его очистку, выпаривание, фильтрование, уваривание утфеля, центрифугирование, промывание сахара в роторе центрифуги и сушку сахара. При этом после промывания кристаллов сахара в период торможения ротора центрифуги и снижения его оборотов до 300-200 мин^-1 на поверхность промытого сахара распыляют через форсунки раствор пищевых добавок в количестве 0,3-0,5% к его массе, в качестве которых используют йодказеин, и/или селен, и/или β-каротин, и/или гидролизованную молочную сыворотку, обогащенную лактатами. Причем раствор пищевых добавок перед распылением смешивают с сахарсодержащим раствором концентрацией 10-30% сухих веществ [Патент RU №2227809, C13F 1/02, 1/10. Опубл. 27.04.2004 Бюл. №12].

Основным недостатком аналога является отсутствие в его составе веществ, способных снизить его энергоемкость, с улучшением физиологических свойств, например, натуральных подсластителей и сахарозаменителей. Кроме того, реализация подобного способа не обеспечивает хорошего удержания на поверхности кристаллов нанесенных на них компонентов. Такие продукты не стабильны по своему составу и в процессе их хранения с кристаллов сахара возможно осыпание нанесенных на них компонентов.

Техническим результатом изобретения является повышение физиологической ценности сахара с приданием ему функциональных свойств.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе получения сахара, включающем получение диффузионного сока, его очистку, выпаривание, фильтрование, уваривание утфеля, центрифугирование, промывание сахара в роторе центрифуги и сушку сахара. При этом после завершения подачи промывания воды кристаллов сахара при снижении числа оборотов ротора до 300-200 мин^-1 проводят распыление на поверхность промытых кристаллов раствора пищевых добавок в количестве 0,4-0,8% к его массе, причем в качестве пищевых добавок используют йодказеин, и/или селен, и/или β-каротин, и/или гидролизованную молочную сыворотку, обогащенную лактатами, при этом пищевые добавки перед распылением смешивают с раствором мальтодекстрина, имеющим 20-40% сухих веществ, и после выгрузки из центрифуг высушивают в сушильном аппарате барабанного типа с предварительным распылением через форсунки на входе в аппарат, сиропа мальтита концентрацией 60-80% в количестве 0,2-0,6% по массе кристаллов, находящихся во взвешенном состоянии. После высушивания готовый сахарсодержащий продукт направляется на упаковку.

Способ получения сахара осуществляют следующим образом.

Вначале из сахарной свеклы получают диффузионный сок, проводят его известково-углекислотную очистку, фильтруют, доводят до концентрации сиропа в выпарной установке, фильтруют, уваривают сироп в утфель I кристаллизации и затем разделяют его при 980 мин^-1 в центрифугах периодического действия, промывают кристаллы сахара горячей водой или сахарсодержащим раствором, затем по завершении промывания кристаллов в период торможения ротора центрифуги и достижения им 300-200 мин^-1 в слой сахара вводят раствор пищевых добавок.

Введение пищевых добавок по завершении промывания кристаллов обусловлено тем, что в этот момент они полностью освобождены от пленки межкристального раствора на их поверхности и не содержат возможных вредных компонентов. Кроме того, в этот момент поровое пространство кристаллов сахара также освобождается от остатков межкристального раствора, что обеспечивает необходимое омывание их раствором пищевых добавок. При этом кристаллы слегка подсушиваются, что улучшает условия образования пленки пищевых добавок на их поверхности.

Эти условия в определенной степени обусловлены постепенным уменьшением числа оборотов ротора центрифуги с 980 до 300-200 мин^-1. Подобное снижение числа оборотов позволяет достичь оптимального воздействия центробежных сил на равномерное распределение пищевых добавок в поровом пространстве и на поверхности кристаллов сахара. Экспериментально установлено, что при превышении числа оборотов ротора центрифуги более 300 мин^-1 или менее 200 мин^-1 условия формирования пленки пищевых добавок на кристаллах сахара ухудшаются.

В качестве пищевых добавок для внесения в слой сахара используют йодказеин, и/или селен, и/или β-каротин, и/или гидролизованную молочную сыворотку, обогащенную лактатами. Введение в сахар именно этих пищевых добавок обусловлено тем, что они благоприятно влияют на повышение защитных сил и жизненный тонус человека, его умственную и физическую работоспособность, что позволяет увеличить продолжительность жизни. Таким образом использование этих пищевых добавок позволяет улучшить физиологическую ценность получаемого продукта. Разработка новых продуктов питания, особенно целевого назначения, четко сформулирована концепцией государственной политики в области здорового питания населения [Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года. Утверждены распоряжением Правительства Российской Федерации от 25 октября 2010 г. №1878-р.].

Предлагаемые к использованию пищевые добавки изготавливаются в виде порошков или таблеток, поэтому для более эффективного применения их растворяют в воде, а затем вносят в нужном количестве в раствор мальтодекстрина, концентрацией 20-40% сухих веществ. Требуемую концентрацию получают путем растворения порошка мальтодекстрина в воде.

Концентрация раствора мальтодекстрина в диапазоне 20-40% по сухим веществам установлена опытным путем. При растворении в этом растворе пищевых добавок не требуется много времени и обеспечивается требуемая текучесть и смачиваемость кристаллов сахара в центрифуге.

Мальтодекстрины получают путем частичного гидролиза крахмала. Применение мальтодекстринов обеспечивает следующие преимущества: улучшает растворимость смесей; формирует структуру и однородность продукта; упрощает добавление ингредиентов с минимальными дозировками; тормозит процесс естественного изменения цвета; снижает водопоглатительную способность гигроскопичных компонентов смеси. Они обладают способностью стимулировать рост нормоформы кишечника (бифидобактерий), что способствует профилактике дисбактериоза. Мальтодекстрины с содержанием 15-20% редуцирующих веществ широко используются для приготовления лечебных смесей для детей. Мальтодекстрины обеспечивают великолепную пищевую основу для диетических и лечебных продуктов питания.

При запредельных значениях, т.е. при концентрациях менее 20% или более 40% достижение технического результата ухудшается.

Подобранный расход распыляемого на слой кристаллов сахара раствора с сахарозаменителем и пищевыми добавками составляет 0,4-0,8% к их массе. Концентрация раствора пищевой добавки тесно связана с ее расходом. При концентрации менее 20% и расходе менее 0,4% возможно растворение части кристаллов сахара, а также вытеснение пищевой добавки из порового пространства кристаллов. При концентрации более 40% и расходе более 0,8% ухудшаются условиях образования пленки добавок на кристаллах сахара.

Использование в качестве пищевой добавки йода и селена вызвано их способностью к связыванию и выведению из организма человека радионуклеидов и других токсических контаминантов окружающей среды.

Йод и селен входят в ряд важнейших радиопротекторных микронутриентов, таких как цинк, кобальт, марганец, медь и др.

В настоящее время взрослый человек ежедневно потребляет не более 4-15 мкг йода, тогда как его суточная потребность в нем должна составлять 100-150 мкг. Йод участвует в образовании гормона тироксина, при недостатке которого у человека может развиваться тяжелое заболевание - зобная болезнь и другие болезни щитовидной железы.

Несмотря на то, что препараты, содержащие йод, селен, β-каротин, выпускаются фармацевтической промышленностью в различных лекарственных формах, их начинают принимать лишь по назначению врача, то есть когда человеческий организм достиг полного истощения по этим соединениям. Применение микроэлементов в лекарственных формах требует регулярности, самоконтроля и сопряжено с продолжением некоторого психологического барьера, поскольку напоминает лечение. Более того, многие люди просто не знают о важности для своего здоровья тех или иных микронутриентов.

В качестве источника йода для иодирования сахара может быть, например, использована пищевая добавка «Йодказеин» (гигиеническое заключение МЗ РФ №77.99.9.916.П.1466.3.99 от 25.03.99 г.). Она представляет собой йодированный молочный белок казеин и специально разработана для профилактики заболеваний щитовидной железы.

Использование селена в качестве пищевой добавки в сахар обусловлено тем, что он является важнейшим звеном антиоксидантой системы организма человека. Именно она блокирует свободные радикалы, нарушающие деятельность клеток в организме человека, и исключает причину ряда его тяжелых заболеваний.

Недостаток селена снижает иммунитет и работоспособность, способствует накоплению тяжелых металлов и преждевременному старению организма, аллергическим и бронхиальным заболеваниям.

Избыток селена в организме человека также вреден и может привести к отравлению. Для решения этой проблемы может быть использовано соединение селена и ксантана, природного компонента витамина Ε и флавоноидов (торговая марка «Селекантив» в соотвествии с ТУ 9280-006-17664661-01; сертиифцировано Минздравом РФ-РУ №003318.Р.643.10.2001).

Введение в сахар β-каротина обусловлено необходимостью его обогащения провитамином А (каротином). По данным ГУНИИ Питания РАМН, около 50% населения России испытывают дефицит каротиноидов в питании. Наиболее распространенным каратиноидом является β-каротин. Рекомендуемый уровень потребления этого микронутриента для взрослого человека составляет 1,5-2,0 мг в день. В качестве источника каротина в пищевых целях может быть использован натуральный пищевой краситель «Ветерок», представляющий собой водный раствор бета-каротина с добавлением витамина С и Е.

Применение в качестве пищевой добавки в сахар гидролизованной молочной сыворотки, обогащенной молочной сыворотки, обогащенной лактатами, обусловлено высоким содержанием в ней витаминов (главным образом В₂), провитамина А-бета-каротина (до 0,34 мг/100 г), макро- и микронутриентов.

Перед распылением все эти пищевые добавки смешивают с раствором мальтодекстрина концентрацией 20-40% сухих веществ. Получаемый раствор распыляют на поверхность кристаллов сахара в количестве 0,4-0,8% к их массе после удаления с их поверхности пленки межкристального раствора путем промывания горячей водой.

Применение раствора мальтодекстрина концентрацией 20-40% сухих веществ установлено опытным путем. При этих условиях обеспечивается быстрое заполнение порового пространства слоя кристаллов сахара и равномерный слой пленки раствора пищевых добавок на их поверхности. При концентрации менее 20% или более 40% ухудшается технический результат изобретения. При этом имеют место потери вносимого в слой кристаллов сахара раствора. При этом не выполняются условия по количеству распыляемого раствора в диапазоне 0,4-0,8% к массе кристаллов. При концентрации более 40% трудно обеспечить равномерное распределение пленки пищевых добавок и мальтодекстрина на поверхности кристаллов. При этом не достигается соответствие количества подаваемого раствора с условиями его нанесения в центробежном силовом поле.

После выгрузки из центрифуг кристаллы сахара, обогащенные пищевыми добавками и мальтодекстрином, направляются в сушильный аппарат. На входе в него на поверхность кристаллов вводимого сахара через форсунки распыляют сироп мальтита концентрацией 60-80% в количестве 0,2-0,6% по массе, кристаллы сахара находятся во взвешенном состоянии, что обеспечивает равномерное нанесение на них сиропа мальтита. Выбранный диапазон концентрации сиропа установлен экспериментальным путем. При запредельных значениях, т.е. при концентрации сиропа менее 60% или более 80% ухудшается технический результат изобретения.

Количество сиропа мальтита установлено опытным путем в диапазоне 0,2-0,6% по массе кристаллов. При этом для обеспечения хороших условий кристаллы сахара должны находиться во взвешенном состоянии. При этом на их поверхности образуется пленка мальтитного сиропа оптимальной толщины, и ее сушка не потребует больше установленного процессом времени. При количестве мальтитного сиропа менее 0,2% по массе кристаллов трудно обеспечить их обволакивание сиропом. В случае, когда количество мальтитного сиропа превышает 0,6% сложно сформировать и высушить пленку мальтита на поверхности кристаллов.

По завершении процесса высушивания пленки на кристаллах их направляют на упаковку.

Пример 1. Из сахарной свеклы вначале получают диффузионный сок, который подвергают известково-углекислотной очистке, затем выпаривают до концентрации сиропа 60% сухих веществ, фильтруют и уваривают в утфель I кристаллизации в вакуум-аппарате до 92,5% сухих веществ с содержанием не менее 50% кристаллов.

Готовый утфель выгружают в приемную утфелемешалку и центрифугируют в автоматизированных центрифугах периодического действия типа ФПН при 980 мин^-1 оборотах до полного отделения межкристального раствора (первый оттек), а затем кристаллы сахара промывают горячей водой температурой 85°С с отделением второго оттека.

После завершения промывания кристаллов в период торможения ротора центрифуги и достижения 300 мин^-1 оборотов на слой кристаллов сахара распыляют сахарсодержащий раствор, содержащий 30% сухих веществ, в состав которых входит мальтодекстрин, йодказеин, селен (Селен-актив), β-каротин (Ветерок) и гидролизованная молочная сыворотка, обогащенная лактатами. При этом расход раствора пищевых добавок на поверхность кристаллов сахара в процессе торможения ротора центрифуги с 300 до 200 мин^-1 составляет 0,6% к массе кристаллов. После выгрузки из ротора центрифуги кристаллы сахара содержали на своей поверхности пленку раствора пищевых добавок. Для доведения сахара до готовности его высушивают в сушильном аппарате барабанного типа.

После выгрузки из ротора центрифуги кристаллы сахара содержали на своей поверхности пленку раствора пищевых веществ, и их влажность составляла 1,85% сухих веществ. Для доведения сахара до готовности и придания пленке раствора пищевых веществ прочности его направляют на высушивание в сушильном аппарате барабанного типа. При этом на входе в него по окружности установлены форсунки, работающие под давлением 0,25 МПа, через которые на кристаллы сахара распыляют сироп мальтита концентрацией 70% в количестве 0,4% по массе кристаллов. Высушенный сахар имеет влажность 0,12% и его направляют на упаковку.

Высушенный сахарсодержащий продукт включал в себя кроме сахарозы на 1 кг своей массы 1000 мкг йодказеина, 700 мкг селена, 100 мкг β-каротин, 10 г гидролизованной молочной сыворотки, обогащенной лактатами, 300 г мальтодектрина и 4 г мальтита.

Пример 2. Утфель I кристаллизации получают (пример 1) и выгружают в приемную утфелемешалку. Затем его разделяют в автоматизированных центрифугах периодического действия типа ФПН при 980 мин^-1 оборотах до полного отделения межкристального раствора (первый оттек), а затем кристаллы сахара промывают горячей водой температурой 85°С с отделением второго оттека.

После завершения промывания кристаллов в период торможения ротора центрифуги и достижения 300 мин^-1 оборотов на слой кристаллов сахара распыляют сахарсодержащим раствором содержащий 30% сухих веществ в состав которых входит мальтодекстрин, йодказеин, селен (Селен-актив), β-каротин (Ветерок), и гидролизованная молочная сыворотка обогащенная лактатами. При этом расход раствора пищевых добавок на поверхность кристаллов сахара в процессе торможения ротора центрифуги с 300 до 200 мин^-1 составляет 0,6% к массе кристаллов. После выгрузки из ротора центрифуги кристаллы сахара содержат на своей поверхности пленку раствора пищевых добавок. Поэтому его направляют на высушивание в сушильный аппарат барабанного типа. При этом на поверхность слоя кристаллов, находящихся во взвешенном состоянии, распыляют на входе в аппарат сироп мальтита концентрацией 70% в количестве 0,4% по массе кристаллов.

После завершения процесса высушивания готовые кристаллы, обогащенные пищевыми добавками, направляют на упаковку.

Высушенный сахарсодержащий продукт включал в себя кроме сахарозы на 1 кг своей массы: 700 мкг селена, 100 мкг β-каротин, 10 г гидролизованной молочной сыворотки, обогащенной лактатами, 28 г мальтита и 300 г мальтодекстрина.

Таким образом получен новый сахарсодержащий продукт, содержащий в себе и подсластители.