RU2815549C1

RU2815549C1 - Способ производства сахара

Info

Publication number: RU2815549C1
Application number: RU2023111805A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Анатольевич Славянский; Дарья Петровна Митрошина; Александр Сергеевич Боровков; Михаил Михайлович Михеев
Filing date: 2023-05-05
Publication date: 2024-03-18

Abstract

Изобретение относится к пищевой промышленности. Предложен способ производства сахара, предусматривающий получение диффузионного сока, его очистку, выпаривание, фильтрование, уваривание утфеля, его центрифугирование, промывание сахара в роторе центрифуги и сушку сахара. При этом в момент завершения промывания кристаллов сахара в период торможения ротора центрифуги и снижения им числа оборотов до 300-200 мин^-1 проводят через форсунки при давлении 0,3-0,4 МПа распыление на поверхность промытых кристаллов раствора пищевых добавок. В качестве пищевых добавок используют селен, β-каротин, фруктоолигосахарид. Предварительно пищевые добавки пропускают через кавитатор. Перед подачей в сушильный аппарат на сахар распыляют экстракт зеленого чая. Изобретение позволяет получить сахар с повышенной пищевой ценностью. 2 пр.

Description

Изобретение относится к способам получения сахара повышенной пищевой ценности.

Известен способ получения сахара, включающий введение в сахар биологически активных добавок 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 радиолы розовой, или бальзама "Владыка", или бальзам "Таежный" [Патент RU №2162106 от 21.01.2001 г.].

Недостатком этого способа является нанесение биологической добавки в неподвижном слое, что не позволяет ее распределить равномерно по массе сахара и тем самым обеспечить необходимую дозировку.

Наиболее близким решением является способ получения сахара, предусматривающий получение диффузионного сока, его очистку, выпаривание, фильтрование, уваривание утфеля, его центрифугирование, промывание сахара в роторе центрифуге и сушку сахар. При этом после промывания кристаллов сахара в период торможения ротора центрифуги и снижения им числа оборотов проводят распыление на поверхность промытых кристаллов раствора пищевых добавок концентрацией 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 концентрацией 20-40% сухих веществ [Патент RU №2565978 С13В 30/00. Опубл. 20.10.2015 Бюл. №29].

Основным недостатком данного способа является наличие в данном продукте молочной сыворотки. У многих людей есть непереносимость молока и различные аллергические реакции, поэтому наличие молочной сыворотки в сахаре может плохо сказаться на дальнейшем состоянии людей.

Техническим результатом изобретения является повышение пищевой ценности сахара.

Этот результат достигается тем, что предложенный способ производства сахара, предусматривает получение диффузионного сока, его очистку, выпаривание, фильтрование, уваривание утфеля, его центрифугирование, промывание сахара в роторе центрифуги и сушку сахара, причем в момент завершения промывания кристаллов сахара в период торможения ротора центрифуги и снижения им числа оборотов до 300-200 мин^-1 проводят через форсунки при давлении 0,3-0,4 МПа распыление на поверхность промытых кристаллов раствора пищевых добавок концентрацией 65-72% сухих веществ в количестве 0,2-0,6% к их массе, в качестве пищевых добавок используют селен, β-каротин, фруктоолигосахарид взятые в равных количествах, причем предварительно пищевые добавки пропускают через кавитатор при скорости 12-14 м/с и температуре 70-80°С для обеспечения однородности их смеси, после выгрузки из центрифуг кристаллов сахара его подсушивают до 0,8-1,5% влажности, а перед подачей в сушильный аппарат на их поверхность распыляют, через форсунки, которые установлены на входе в сушильный аппарат, экстракт зеленого чая взятого в количестве 0,2-0,4% к массе кристаллов, находящихся во взвешенном состоянии до влажности 0,2-0,3%.

Способ получения сахара осуществляется следующим образом.

Вначале из сахарной свеклы получают диффузионный сок, проводят его известково-углекислую 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 сахаросодержащим 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 содержит 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 подсушивают, что улучшает условия образования пленки пищевых добавок на их поверхности.

Эти условия в определенной степени обусловлены постепенным уменьшением числа оборотов центрифуги с 980 до 300-200 мин^-1. Подобное снижение числа оборотов позволяет достичь оптимального воздействия центробежных сил на равномерное распределение пищевых добавок в поровой 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 кристаллы сахара ухудшаются.

В качестве пищевых добавок для внесения в слой сахара используют селен, и β-каротин, и фруктоолигосахарид. 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 пищевую ценность получаемого продукта. Разработка новых продуктов питания, особенно целевого назначения, четко сформирована концепцией государственной политике в области повышения качества пищевой продукции [Распоряжение Правительства РФ от 29.06.2016 N 1364-р «Об утверждении Стратегии повышения качества пищевой продукции в Российской Федерации до 2030 года»].

Предлагаемые к использованию пищевые добавки изготавливаются в виде порошков или таблеток, поэтому для более эффектного применения их растворяют в воде до содержания сухих веществ 65-72%. Растворении этих пищевых добавок в воде не требует много времени, а также обеспечивается требуемая текучесть и смачиваемость кристаллов сахара в центрифуге.

Подобный расход распыляемого на слой кристаллов сахара раствора с пищевыми добавками составляет 0,2-0,6% по их массе. Концентрация раствора пищевой добавки тесно связано с ее расходами. При концентрации менее 65% и расходе менее 0,4% возможно растворение сахара, а также вытеснение пищевой добавки из порового пространства кристаллов. При концентрации более 75% расходе 0,8% ухудшаются условия образования пленки добавок на кристаллах сахара.

Использование в качестве пищевых добавок селена вызвано его способностью к связыванию и выведению из организма человека радионуклеидов и других токсичных контаминантов окружающей среды. Он является важнейшим звеном антиоксидантной системы организма человека. Именно данная система блокирует свободные радикалы, нарушающие деятельность клеток в организме человека, и исключает причину ряда его тяжелых заболеваний [Драчева Л.В. Функционально-метаболический аспект микроэлемента селена // Пищевая промышленность. - 2005. - №. 4. - С. 38-39.].

Введение в сахар β-каротина обусловлено необходимостью его обогащения провитамином А (каротином). Наиболее распространенным каротиноидом является β-каротин. β-каротин (предшественник витамина А) содержится в растительных продуктах. Он является эффективным антиоксидантом, предотвращает окисление липидов в клетках (в том числе в их мембранах), плазме крови. Избыточное количество окисленных липидов способствует развитию атеросклероза, образованию вредных для организма веществ - липоксинов и альдегидов, которые ведут к образованию тромбов, возникновению инсультов и инфарктов [Сапарклычева С.Е. Содержание каротина (провитамина а) в растениях и его физиологическая значимость. // Вестник биотехнологии. - 2021. - №1(26)].

Применение в качестве пищевой добавки фруктоолигосахарида связано с созданием полезной микрофлорой в кишечнике человека и обеспечения его защиты от патогенных бактерий. Большая часть этих бактерий неопасна для человека, но есть те, которые могут вызывать инфекционные заболевания, а фруктоолигосахарид в какой-то блокирует данный процесс. Так же он используется в качестве подсластителя. Фруктоолигосахариды (ФОС) состоят из остатка сахарозы и остатков d-фруктозы, соединенных β(1→2) связями. Высокое содержание ФОС отмечается в растениях (топинамбуре, бананах, чесноке, спарже, ячмене, корне цикория, артишоках, пшенице, луке, бобовых), а также меде. ФОС со степенью полимеризации от 3 до 5 получают из свекловичного сахара с использованием фруктозилтрансфераз и других ферментов, синтезируемых плесневыми грибами, дрожжами и бактериями. Применяется технология получения ФОС в комбинации с олигофруктозой в результате гидролиза инулина, содержащегося в клубнях растений. Один из альтернативных способов получения ФОС - ферментативное трансфруктозилирование сахарозы в качестве субстрата с использованием бактериальной β-фруктозидазы.

ФОС нашли широкое применение благодаря пребиотическому действию, низкой калорийности, высокой растворимости, термической и кислотной стабильности, гелеобразующей способности. В пищевой промышленности используются ФОС инулинового типа, такие как 1-кестоза, нистоза и фруктофуранозилнистоза, сладость которых в 0,4-0,6 раза выше, чем у сахарозы [Юрова Е.А., Ананьева Н.В. Практика применения и особенности контроля олигосахаридов в производстве продуктов специализированного питания. Обзор. // Пищевые системы. - 2022. - С. 353].

Перед распылением все эти пищевые добавки растворяют в воде до концентрации сухих веществ 65-72%. Получаемый раствор распыляют на поверхность кристаллов сахара в количестве 0,2-0,6% к их массе после удаления с их поверхности пленки межкристального раствора путем промывания горячей водой.

После выгрузки из центрифуг кристаллы сахара, обогащенные пищевыми добавками, направляются в сушильный аппарат. На входе в него на поверхность кристаллов вводимого сахара через форсунки распыляют экстракт зеленого чая, взятый в количестве 0,2-0,4% по массе кристаллов, находящихся во взвешенном состоянии до требуемой влажности, что обеспечивает равномерность нанесения на них экстракта зеленого чая.

Нанесение экстракта зеленого чая связанно с тем, что он является натуральным продуктом и обладает рядом полезных свойств. Он богат антиоксидантами, которые помогают организму бороться с ранними старения, является успокаивающим средством, а также улучшает мозговую активность [Карпова М.О. и др. Исследование технологии производства экстрактов черного и зеленого чая с антиоксидантной активностью: определение влияния температуры экстракции. // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. - 2022. - Т. 84. - №. 3. - С. 74-81].

По завершении процесса высушивания пленки на кристаллах до влажности 0,2-0,3% их направляют на упаковку.

Пример 1. Вначале из сахарной свеклы получают диффузионный сок, который подвергают известково-углекислой 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 оборотов 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 сахаросодержащий раствор, содержащий 65% сухих веществ, в состав которых входят взятые в равных количествах селен, β-каротин и фруктоолигосахарид. При этом пищевые добавки предварительно пропускают через кавитатор при скорости 12 м/с и температуре 72°С для обеспечения однородности их смеси. Процесс подачи добавок проходит через форсунки при давлении 0,3 МПа. При этом расход раствора пищевых добавок на поверхность кристаллов сахара в процессе торможения ротора центрифуги до 200 мин^-1 составляет 0,5% к массе кристаллов. После выгрузки из ротора центрифуги кристаллы сахара содержат 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 содержат на своей поверхности пленку раствора пищевых веществ, и их влажность составляет 1,5% сухих веществ. Для доведения сахара до готовности и придания пленке раствора пищевых продуктов веществ прочности его направляют на высушивание в сушильном аппарате барабанного типа. При этом на входе в него по окружности установлены форсунки, которые работают под давлением 0,25 МПа, через которые на кристаллы сахара распыляют экстракт зеленого чая в количестве 0,2% по массе кристаллов. Высушенный сахар имеет влажность 0,2% и его направляют на упаковку.

Пример 2. Утфель I кристаллизации получают и выгружают в приемную утфелемешалку. Затем его разделяют в автоматизированных центрифугах периодического действия типа ФПН при 980 мин^-1 оборотов 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 сахаросодержащий раствор, содержащий 30% сухих веществ, в состав которых входит мальтодекстрин, йодказеин, селен, β-каротин и гидрированная молочная сыворотка, обогащенная лактатами. При этом расход раствора пищевых добавок на поверхность кристаллов сахара в процессе торможения ротора центрифуги 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. Для доведения сахара до готовности его высушивают в сушильном аппарате барабанного типа.

После выгрузки из ротора центрифуги кристаллы сахара содержат на своей поверхности пленку раствора пищевых веществ, и их влажность составляет 1,5% сухих веществ. Для доведения сахара до готовности и придания пленке раствора пищевых продуктов веществ прочности его направляют на высушивание в сушильном аппарате барабанного типа. При этом на входе в него по окружности установлены форсунки, которые работают 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.

Таким образом предложенный способ позволяет получить сахар с более высокой пищевой ценностью, чем уже известный ранее.

Claims

Способ производства сахара, предусматривающий получение диффузионного сока, его очистку, выпаривание, фильтрование, уваривание утфеля, его центрифугирование, промывание сахара в роторе центрифуги и сушку сахара, отличающийся тем, что в момент завершения промывания кристаллов сахара в период торможения ротора центрифуги и снижения им числа оборотов до 300-200 мин^-1 проводят через форсунки при давлении 0,3-0,4 МПа распыление на поверхность промытых кристаллов раствора пищевых добавок концентрацией 65-72% сухих веществ в количестве 0,2-0,6% к их массе, в качестве пищевых добавок используют селен, β-каротин, фруктоолигосахарид, взятые в равных количествах, причем предварительно пищевые добавки пропускают через кавитатор при скорости 12-14 м/с и температуре 70-80°С для обеспечения однородности их смеси, после выгрузки из центрифуг кристаллов сахара его подсушивают до 0,8-1,5% влажности, а перед подачей в сушильный аппарат на их поверхность распыляют через форсунки, которые установлены на входе в сушильный аппарат, экстракт зеленого чая, взятого в количестве 0,2-0,4% к массе кристаллов, находящихся во взвешенном состоянии, до влажности 0,2-0,3%.