Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения послойно-минерализованного сахара

Изобретение относится к пищевой промышленности и, в частности, к производству обогащенного сахара, и может быть использовано для расширения ассортимента и повышения пищевой и биологической ценности сахаристых изделий.

Известен способ получения белого и коричневого сахара из свекловичного сока. Согласно этому патенту, диффузионный сок очищают с использованием мембранной фильтрации при температуре 70-95°С на фильтре с отсечкой молекулярной массы от 2000 до 500000 дальтон и выпаривают под вакуумом до густого сока. Многоступенчатая кристаллизация густого сока (сиропа) позволяет получить кристаллы белого и коричневого сахара [Патент WO/2003/018848 «А Process for the preparation of white and brown sugar from sugar beets»].

Недостатком этого способа является усложнение процесса подготовки диффузионного свекловичного сока, который предварительно очищают с использованием мембранной фильтрации, а затем проводят многоступенчатую кристаллизацию с выводом желтого или коричневого сахара. Кроме этого, получаемый коричневый сахар обладает повышенной гигроскопичностью, характеризуется образованием комков и плохой способностью к хранению.

Ближайшим аналогом предлагаемого способа является способ получения желтого или коричневого сахара, предусматривающий очистку сахаросодержащего раствора, полученного из свеклы или сахара-сырца, его выпаривание до сиропа СВ_с=55-60%, уваривание утфеля 1 кристаллизации и введение в процессе уваривания мелассы с СВ_м=78-80% и t=80-85°С в количестве, обеспечивающем необходимую цветность кристаллов сахара, центрифугирование утфеля с отводом желтого или коричневого сахара в качестве готового продукта. Затем осуществляют уваривание утфелей II и III кристаллизации. [Патент BY №8753, С1. Способ получения желтого или коричневого сахара. Опубл. 30.12.2006.].

Недостатком данного способа является то, что полученный сахар, обладает высокой слеживаемостью, повышенной гигроскопичностью, непрезентабельностью товарного вида, наличием комков этого сахара и не способностью к длительному хранению. Возврат мелассы на уваривание утфеля I, при наличии в ней особо вредных несахаров, существенно снижает скорость кристаллизации.

Проблема, которая решается в заявляемом изобретении, заключается в устранении недостаточности количества минеральных веществ в одном из важнейших продуктов питания - сахаре, что достигается минерализацией сахара путем включения в его состав веществ минерального происхождения.

Достигаемый технический результат заявляемого способа получения послойно-минерализованного сахара заключается в получении сахара, обогащенного минеральными веществами, который ко всему прочему будет обладать хорошей способностью к хранению, повышенной физиологической ценностью, наличием профилактических свойств, что позволяет отнести его к группе функциональных продуктов питания. Увеличенный размер получаемых кристаллов способствует сокращению продолжительности цикла получения готового продукта. Предлагаемый способ характеризуется снижением расхода топлива и повышением производительности кристаллизационного отделения.

Способ обеспечивает возможность получения минерализованного сахара с использованием технологического оборудования свеклосахарных заводов, а также повышения биологической ценности сахара и расширения его ассортимента. Получаемые кристаллы сахарозы представляют собой центрически расположенные слои бурого (сахар III), желтого (сахар II) и белого (сахар I) сахаров. Кристаллы сахарозы имеют неоднородную структуру, а, именно, темное внутреннее ядро, и внешнюю более светлую оболочку. Существование темного внутреннего ядра обусловлено наличием зародыша сахара III (бурого сахара), и далее за ним последовательно располагаются слои из первого оттека утфеля II и затем I. Наличие более светлой внешней оболочки обусловлено слоем сиропа, образованного при подаче его на заключительной стадии уваривания. Полученный минерализованный сахар необходимым для поддержания эффективной жизнедеятельности человека, обогащен микроэлементами, включенными в него за счет явлений инклюзии и оклюзии. Сахар, полученный с использованием предлагаемой технологии, у которого внешний слой - это оболочка белого сахара, имеет пониженную гигроскопичность, склонность к слипаемости и комкованию, а также улучшенные свойства сохраняемости готового продукта.

Для достижения технического результата предложен способ получения послойно-минерализованного сахара, предусматривающий набор смеси оттеков (первого и второго) утфеля II в вакуум-аппарат последней ступени кристаллизации, сгущение до пересыщения П=1,25-1,27, образование центров кристаллизации в количестве N_кр=(3.0-3.5)⋅10¹¹ шт размером r_кр=(1-2)⋅10^-5 м, после чего наращивание кристаллов осуществляют при пересыщении П=1.15-1,18 и далее наращивают кристаллы до готовности к спуску с концентрацией СВ_уIII=94-95% и М_уIII=60 т, отличающийся тем, дальнейшее наращивание кристаллов осуществляют таким образом, что 2/3 части готового утфеля III направляют на охлаждение с последующим центрифугированием, а на оставшейся в вакуум-аппарате 1/3 части утфеля III продолжают наращивание кристаллов, подкачивая первый оттек утфеля II до готовности утфеля спуску, после чего 2/3 части готового к спуску утфеля, направляют в приемную мешалку и центрифугируют, а на оставшейся в вакуум-аппарате 1/3 части утфеля продолжают наращивание кристаллов, подкачивая первый оттек утфеля I до готовности утфеля к спуску, затем 2/3 части готового утфеля направляют в приемную мешалку и центрифугируют, а на оставшейся в вакуум-аппарате 1/3 части утфеля продолжают наращивание кристаллов до готовности к спуску, подкачивая получаемый сироп с выпарной установки с СВ=60-65% и Ч=89-93% и по достижении концентрации утфеля СВу=92,0-92,5% и массы готового утфеля Му=60 т, его спускают в приемную мешалку и центрифугируют с отделением двух оттеков, полученный готовый продукт представляет собой послойно-минерализованный сахар, который направляют на высушивание и хранение.

Способ осуществляют следующим образом.

В вакуум-аппарат последней ступени кристаллизации в рамках типовой технологии, набирают смесь оттеков (первый и второй) утфеля II, сгущают до пересыщения П=1,25-1,27, вводят центры кристаллизации в количестве N_кр=(3.0-3.5)⋅10¹¹ шт размером r_кр=(1-2)⋅10^-5 м, после чего рост кристаллов осуществляют при пересыщении П=1.15-1,18 и далее наращивают кристаллы до готовности к спуску с концентрацией СВ_уIII=94-95% и М_уIII=60 т.

Дальнейшее наращивание кристаллов осуществляют в три этапа.

На первом этапе роста кристаллов утфель III, готовый к спуску, в количестве 2/3 полезного объема вакуум-аппарата, спускают и направляют на кристаллизацию охлаждением и центрифугируют, а сахар направляют на клерование. На оставшейся в вакуум-аппарате 1/3 массы утфеля продолжают наращивание кристаллов до готовности к спуску, подкачивая первый оттек утфеля II.

На втором этапе уваривания, после достижения утфелем готовности к спуску, его вновь отбирают в количестве 2/3 полезного объема вакуум-аппарата, спускают в приемную мешалку, центрифугируют с отделением двух оттеков, а сахар направляют на клерование. На оставшейся в вакуум-аппарате 1/3 массы утфеля продолжают наращивание кристаллов до готовности к спуску, подкачивая первый оттек утфеля I.

На третьем этапе уваривания, после достижения утфелем готовности к спуску, его вновь отбирают в количестве 2/3 полезного объема вакуум-аппарата, спускают в приемную мешалку, центрифугируют с отделением двух оттеков, а сахар направляют на клерование. На оставшейся в вакуум-аппарате 1/3 массы утфеля продолжают наращивание кристаллов до готовности к спуску, подкачивая получаемый сироп с выпарной установки с СВ=60-65% и Ч=89-93%, и по достижении концентрации утфеля СВу=92,0-92,5% и массы готового утфеля Му=60 т его спускают в приемную мешалку и центрифугируют с отделением двух оттеков. Полученный готовый продукт представляет собой послойно-минерализованный сахар, который направляют на высушивание и хранение.

Способ получения желтого или коричневого сахара поясняется следующими примерами.

Пример 1 (прототип).

Способ по прототипу осуществляют следующим образом.

Получают сахаросодержащий раствор (диффузионный сок из свеклы или клеровку сахара-сырца), его подвергают очистке путем дефекосатурации и сульфитации. Сульфитированный раствор подогревают и сгущают. Очищенный сироп с СВ_с=55-60% смешивают с клеровкой желтого сахара II кристаллизации и направляют на уваривание утфеля I кристаллизации. В процессе наращивания кристаллов вводят мелассу с СВ_м=78-80% и t=80-85°C в количестве 25-30% от массы утфеля для получения желтого сахара и 40-50% от массы утфеля для получения коричневого сахара. Готовый утфель подают на центрифугирование, отделяют оттеки желтого или коричневого цвета, а сахар после прессования, сушки и выводят в качестве готового продукта.

Из оттеков утфеля I и клеровки сахара III варят утфель II кристаллизации. Затем этот утфель II центрифугируют и получают сахар II, который отправляют на уваривание утфеля I кристаллизации и оттек, из которого варят утфель III кристаллизации.

Утфель III центрифугируют с получением сахара III, который отправляют на уваривание утфеля II кристаллизации и мелассы, содержание сухих веществ которой составляет 75%. Мелассу направляют в сборники, нагревают в вакуум-аппарате до t=80-85°C и сгущают до СВ_м=78-80%.

Полученный по предложенному способу сахар содержит углеводы в количестве, %:

желтый сахар 99,15; коричневый сахар 96,16; калорийность сахаров:

желтый сахар 95,4 ккал; коричневый сахар 383,4 ккал.

Пример 1-1.

Очищенный сироп с клеровкой сахара II кристаллизации с СВ=55%, подают в вакуум-аппарат, сгущают и вносят затравку для заводки кристаллов сахара, уваривают утфель и доводят его количество в вакуум-аппарате до 12,7 тонн. Затем в вакуум-аппарат вводят нагретую до 82°С мелассу с содержанием СВ_м=80% в количестве 4,9 тонн, что составляет 27,8% к массе утфеля, его уваривают до содержания СВ_у=92% и выгружают в утфелемешалки. Утфель фугуют и полученный желтый сахар прессуют, сушат и упаковывают. Желтый сахар имеет цветность 1500 ед. Icymsa.

Пример 1-2

Свекловичный сироп, очищенный и уваренный, смешивают с клеровкой сахара II кристаллизации, получают сироп с содержанием СВ_с=55%, подают в вакуум-аппарат, сгущают и вносят затравку для заводки кристаллов сахара, уваривают утфель и доводят его количество в вакуум-аппарате до 10,8 тонн. Затем в вакуум-аппарат вводят подогретую до 82°С мелассу с содержанием СВ_м=80% в количестве 8,1 тонны, что составляет 42,8% к массе утфеля, его уваривают до содержания СВ_у=92% и выгружают в утфелемешалки, после чего утфель центрифугируют и полученный коричневый сахар прессуют, сушат и упаковывают. Коричневый сахар имеет цветность 5000 ед. Icymsa.

Пример 2 (по предлагаемому способу). Способ получения послойно-минерализованного сахара, предусматривающий набор смеси оттеков (первого и второго) утфеля II в вакуум-аппарат последней ступени кристаллизации, сгущение до пересыщения П=1,25-1,27, образование центров кристаллизации в количестве N_кр=(3.0-3.5)⋅10¹¹ шт размером r_кр=(1-2)⋅10^-5 м, после чего рост кристаллов осуществляют при пересыщении П=1.15-1,18 и далее наращивают кристаллы до готовности к спуску СВ_уIII=94-95% и М_уIII=60 т.

Последующее наращивание кристаллов осуществляют в три этапа.

На первом этапе наращивания кристаллов утфель III с СВ_уIII=94-95%, спускают в приемную мешалку в количестве 2/3 объема вакуум-аппарата (масса Му=40 т) и далее направляют на кристаллизацию охлаждением, после чего центрифугируют с отделением мелассы, а сахар направляют на клерование.

На оставшейся в вакуум-аппарате 1/3 массы утфеля с СВ_уIII=94-95%, Му=20 т, П=1.15-1,18 и N_кр=(1,0-1,17)10¹¹ вновь продолжают наращивать кристаллы до готовности к спуску, подкачивая первый оттек утфеля II с концентрацией СВ_мII=83-85%.

На втором этапе уваривания, после достижения утфелем готовности к спуску с CB_yIII=93-93,5% и массой Му=60 т, его вновь отбирают в количестве 2/3 объема вакуум-аппарата (масса 40 т), спускают в приемную мешалку, затем направляют на охлаждение и центрифугируют с отделением мелассы, а сахар направляют на клерование.

На оставшейся в вакуум-аппарате 1/3 массы утфеля с СВ_уIII=93-93,5%, Му=20 т продолжают наращивание кристаллов до готовности к спуску, подкачивая первый оттек утфеля I с концентрацией СВ_мI=84-86%.

На третьем этапе уваривания, после достижения утфелем готовности к спуску с СВ_уII=92,5-93%, М_уII=60 т, снова отбирают утфель II в количестве 2/3 объема вакуум-аппарата (масса Му=40 т), спускают в приемную мешалку, центрифугируют с отделением двух оттеков, а сахар направляют на клерование.

На оставшейся в вакуум-аппарате 1/3 массы утфеля с СВ_уII=92,5-93,%, и массой Му=40 т, П=1.10-1,12 и N_кр=(0,33-0,39)*10¹¹ продолжают наращивание кристаллов до СВ_уI=92-92,2%, затем продолжают наращивание кристаллов до готовности к спуску, подкачивая получаемый сироп с выпарной установки с СВ=60-65% и Ч=89-93%, и по достижении концентрации утфеля СВу=92,0-92,5% и массы готового утфеля Му=60 т его спускают в приемную мешалку и центрифугируют с отделением двух оттеков. Полученный готовый продукт представляет собой послойно-минерализованный сахар, который направляют на высушивание и хранение.

Результаты уваривания на заключительном этапе.

Длительность уваривания утфеля по предлагаемому способу τ_k=270-340 мин., масса утфеля М_у=60 т, масса полученного сахара М_общ=22800-29900 кг, масса испаренной воды М_исп=16600-17150 кг, средний размер кристалла r_ср=0,847-1,02 мм, содержание сухих веществ утфеля СВ_у=92-92,5%.

Предложенный способ получения послойно-минерализованного сахара обладает следующими преимуществами:

1. Укрупняется размер кристаллов получаемого сахара, что повышает производительность центрифуг за счет сокращения времени центрифугирования.

2. Улучшаются условия хранения послойно-минерализованного сахара, так как на конечной стадии производства образуется оболочка белого сахара, которая менее гигроскопична, чем у коричневого сахара. Это обеспечивает приятный товарный вид обогащенного минералами сахара, снижает слеживаемость и комкование.

3. Послойно-минерализованный сахар имеет улучшенный вид, цвет, вкус, запах и аромат. Полученный из раствора свекловичного сахара данный продукт может составить конкуренцию по органолептическим и физико-химическим показателям существующему на рынке коричневому сахару, при этом следует иметь в виду, что себестоимость последнего существенно превышает стоимость белого сахара-песка из-за разрекламированной его, якобы значительных полезных биологических свойств.

4. Предложенная новая технология получения сахара, обогащенного минеральными веществами, позволит получить сахар, не уступающий и даже превосходящий по минеральному составу коричневый тростниковый сахар, представленный на рынке.

Таким образом, предлагаемая технология послойно-минерализованного сахара позволяет производить не только обогащенный микроэлементами товарный продукт, полезный по своим медико-биологическим показателям, но и улучшить технологию его получения, сделав производство такого сахара более рентабельным.