Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА САХАРА

Изобретение относится к способам получения сахара улучшенной физиологической ценности.

Известен способ поучения сахара, включающий получение диффузионного сока, очистку, выпаривание, фильтрование, уваривание утфеля, его центрифугирование, промывание кристаллов 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 пищевых добавок 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. 27.01.2004, Бюл. №12].

Основным недостатком данного способа является отсутствие подготовки кристаллов сахара к нанесению на их поверхность пищевых добавок, а также невысокая физиологическая значимость получаемого продукта.

Наиболее близким является способ получения сахара, предусматривающий получения диффузионного сока, очистку, выпаривание, фильтрование, уваривание утфеля, его центрифугирование, промывание кристаллов сахара в роторе центрифуги и сушку сахара. При этом после завершения промывания кристаллов сахара в период торможения ротора центрифуги и снижение им числа оборотов проводят распыление на поверхность промытых кристаллов раствора пищевых добавок в количестве 0,4 - 0,8% к их массе. В качестве пищевых добавок используют йодказеин, и/или селен, и/или β-каротин, и/или гидролизованную молочную сыворотку, обогащенную лактатами. Причем раствор пищевых добавок перед распылением смешивают с раствором мальтодекстрина и после выгрузки из центрифуг кристаллы сахара высушивают в сушильном аппарате барабанного типа с предварительным распылением через форсунки, сиропа мальтита в количестве 0,2 - 0,6% по массе кристаллов, находящихся во взвешенном состоянии [Патент RU 2565978, С13В 30/00. Опубл. 20.10.2015, Бюл. №29].

Основным недостатком данного способа, как и аналога, является технология подготовки кристаллов сахара к нанесению на их поверхность пищевых добавок, а также их невысокая физиологическая значимость.

Техническим результатом изобретения является повышение выхода, улучшение качественных и физиологических свойств кристаллов сахара.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе производства сахара, предусматривающем получение диффузионного сока, очистку, выпаривание, фильтрование, уваривание утфеля, его центрифугирование, промывание сахара в роторе центрифуги и сушку сахара, отличием является то, что утфель перед загрузкой в ротор центрифуги раскачивают до содержания в нем 91,5 - 92,0% сухих веществ с добавлением в него моноглицерида дистилированного из расчета 0,04 - 0,06% к массе утфеля, доводят его температуру до 68 - 72°С и зачем загружают в ротор центрифуги, при этом отделение первого оттека сопровождается вводом воздуха, предварительно обработанного паром температурой 130 -140°С в отдельной емкости до температуры выше на 2 - 6°С чем центрифугируемого утфеля, после этого, в период торможения ротора и снижение им числа оборотов до 300 - 200 мин^-1, на поверхность кристаллов сахара распыляют раствор пищевых добавок в количестве 0,4 - 0,6% к его массе, в качестве которых могут быть использованы мальтодекстрин или β-каротин, или стевиозид, или фруктоолигосахариды, или их смесь благоприятно воздействующие на жизнедеятельность бифидобактерий, при этом раствор пищевых добавок перед распылением смешивают с сахарсодержащим раствором, концентрацией 65 - 70% сухих веществ, затем после выгрузки кристаллов сахара из ротора центрифуги, их высушивают до требуемой влажности горячим воздухом температурой 107 - 115°С.

Способ производства сахара осуществляют следующим образом.

Вначале из сахарной свеклы получают диффузионный сок, проводят его известково-углекислотную очистку, фильтруют, доводят до концентрации сиропа в многокорпусной выпарной установке, фильтруют, уваривают сироп в утфель I кристаллизации и затем разделяют в поле действия центробежных сил при 980 мин^-1 в центрифугах периодического действия. Перед загрузкой утфеля в ротор центрифуги его предварительно раскачивают до содержания в нем 91,5 - 92,0% сухих веществ с добавлением в него моноглицерида дистиллированного из расчета 0,04 - 0,06% к массе утфеля.

Применение центрифуг периодического действия обусловлено тем, что в них практически не изменяются органолептические показатели качества кристаллического белого сахара. Причем число оборотов ротора в этих центрифугах позволяет обеспечить требуемые органолептические показатели качества сахара.

Раскачивание утфеля до содержания в нем 91,5 - 92,0% сухих веществ улучшает условия его разделения и благоприятно влияет на качество сахара. При запредельных значениях, т.е. менее 91,5% или более 92,0% сухих веществ достижение технического результата изобретения ухудшается, что в целом уменьшает выход кристаллов из центрифуги и их качественные показатели.

Добавление в утфель моноглицерида дистиллированного в количестве 0,04 - 0,06% к массе утфеля позволяет снизить его вязкость и повысить текучесть утфеля в центрифугах. При запредельных значениях вводимого количества моноглицерида дистиллированного достижение технического результата изобретения ухудшается [Славянский А.А., Мойсеяк М.Б. Особенности и интенсификация процессов кристаллизации (Монография). -М.: Издательский комплекс МГУПП, 2007. - 108 с].

После этого температуру утфеля доводят до 68 - 72°С и его загружают в ротор центрифуги, при этом отделение первого оттека сопровождается вводом в него воздуха, предварительно обработанного паром температурой 130 - 140°С, причем эту операцию осуществляют в отдельной емкости до температуры выше на 2 - 6°С чем центрифугируемого сахара.

Обеспечение высокого выхода кристаллов сахара, как и его качественных показателей тесно связано с температурными параметрами центрифугируемого утфеля. Установлено, что в интервале температур 68 -72°С обеспечивается минимальная вязкость утфеля, а значит более полное и быстрое отделение пленки межкристального раствора с поверхности кристаллов сахара. При температуре менее 68°С или более 72°С возрастает вязкость межкристального раствора утфеля, ухудшается его отделение от кристаллов, требуется больше времени на осуществление цикла центрифугирования утфеля, при этом ухудшается качественные показатели сахара.

Отделение первого оттека, сопровождаемое вводом воздуха температурой выше на 2 - 6°С чем центрифугируемого утфеля позволяет улучшить выход и качественные показатели сахара. Разность температур в диапазоне 2 - 6°С установлена опытным путем и при их запредельных значениях достижение технического результата ухудшается.

Использование для предварительной обработки воздуха парам температурой в интервале 130 - 140°С получено экспериментальным путем. При запредельных значениях, т.е. менее 130°С или более 140°С технический результат изобретения ухудшается. Обработка воздуха паром в отдельной емкости позволяет значительно снизить количество пара и улучшить этот процесс. Кроме того, исключается возможность прямого контакта людей с горячим паром.

После этого, в период торможения ротора и снижения им числа оборотов до 300 - 200 мин^-1, на поверхность кристаллов распыляют раствор пищевых добавок в количестве 0,4 - 0,6% к его массе.

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

Экспериментально установлено, что лучшие условия введения пищевых добавок достигаются при снижении числа оборотов ротора с 980 до 300 - 200 мин^-1. При снижении оборотов более 200 или 300 мин^-1 достижение технического результата изобретения ухудшается.

В качестве пищевых добавок могут быть использованы мальтодекстрин или Р-каротин, или стевиозид, или фруктоолигосахариды или их смесь, благоприятно воздействующие на жизнедеятельность бифидобактерий. Кроме того их наличие положительно влияет на умственную и физическую работоспособность человека. Мальтодекстрины с содержанием 15 - 20% редуцирующих веществ обеспечивают высокую пищевую основу для диетических и лечебных продуктов питания. Введение в сахар β-каротина обусловлено необходимостью его обогащения провитамином А (каротином). По данным ГУНИИ Питания РАМН, около 50% населения России испытывает дефицит каратиноидов в питании. Наиболее распространенным каротином 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, например «Ветерок».

Стевиозид относится к дитерпеновым гликозидам, в природе он содержится в листьях стевии и считается стабильным подсластителем.

Фруктоолигосахариды (ФОС) применяются для производства пищевых продуктов, при потреблении которых улучшается микрофлора кишечника. Их использование приводит к уменьшению калорийности и улучшению качества готовых изделий. Перспективным является применение ФОС в создании многофункциональных композиций сахарозаменителей для производства продуктов со сниженной калорийностью и гликемическим индексом [Углеводы в пищевых продуктах / М.О. Полумбрик, В.В. Литвяк, З.В. Ловкие, В.Н. Ковбаса. - Минск: ИВЦ Минфина, 2016. - 592 с. ]; [Митчелл X. Подсластители и сахарозаменители. Пер. с англ. - СПб.: Профессия, 2010.-512 с].

При этом раствор пищевых добавок перед распылением смешивают с сахарсодержащим раствором концентрацией 65 - 70% сухих веществ. Эти условия обеспечивают равномерное распределение пищевых добавок в поровом пространстве кристаллов и на их поверхности. При запредельных условиях ухудшается условия достижения технического результата изобретения.

Затем после выгрузки кристаллов сахара из ротора центрифуги, их высушивают до требуемой влажности горячим воздухом температурой 107 - 115°С.Эти результата получены экспериментальным путем. Оптимальные условия достигнуты при высушивании сахара по влажности в диапазоне 0,6 -1,5%. Запредельные условия не обеспечивают возможность достижения технического результата изобретения.

Пример. Из сахарной свеклы вначале получают диффузионный сок, который подвергают известково-углекислой очистке, затем выпаривают в многокорпусной выпарной установке до 65% сухих веществ, фильтруют и уваривают в утфель I кристаллизации в вакуум-аппарате до 92,5% сухих веществ. После этого готовый утфель спускают из вакуум-аппарата в приемную утфелемешалку, где его доводят до 91,8% сухих веществ и добавляют в него моноглицерид дистиллированный из расчета 0,05% к массе утфеля, доводят его температуру до 70°С, перемешивают и загружают в ротор центрифуги периодического действия типа ФПН при оборотах 980 мин^-1 и центрифугируют с отделением первого оттека сопровождаемым вводом воздуха, предварительно обработанного паром температурой 135°С в отдельной емкости до температуры выше на 4°С чем центрифугируемого утфеля, после этого, в период торможения ротора и снижение им числа оборотов до 250 мин^-1, на поверхность кристаллов сахара распыляют раствор пищевых добавок в количестве 0,4% к его массе содержащий в равных количествах мальтодекстрин, β-каротин, стевиозид и фруктоолигосахариды, при этом раствор пищевых добавок перед распылением смешивают с сахарсодержащим раствором концентрацией 67% сухих веществ, затем после выгрузки кристаллов сахара из ротора центрифуги, их высушивают до влажности 0,8% горячим воздухом температурой 110°С.

Параллельно осуществляется способ по прототипу.

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.

Готовый утфель выгружают в приемную утфелемешалку и центрифугируют в автоматизированных центрифугах периодического действия типа ФПН при оборотах 980 мин^-1 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 оборотов 300 мин^-1 на слой кристаллов сахара распыляют сахарсодержащий раствор, содержащий 30% сухих веществ в состав которых входят мальтодекстрин, йодказеин, селен (селен -актив), β-каротин и гидролизованная молочная сыворотка, обогащенная лактатами. При этом расход раствора пищевых добавок наносимых 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. 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.

Анализ результатов сравнения показал, что предлагаемый способ, в отличие от прототипа, позволяет обеспечить более высокий выход сахара (около 2%), причем сам процесс его получения требует меньше времени примерно на 15%. Кроме того, подбор пищевых добавок имеет более продуманный физиологический состав и не требует специальных операций и устройств для их закрепления на кристаллах сахара.