Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Развитие технологии обогащения сахара 9
1.1 Общие аспекты создания обогащенных продуктов питания 9
1.2 Сахар как объект обогащения микронутриентами 18
1.3 Анализ ассортимента сахара 24
1.4. Анализ способов внесения микронутриентов в обогащаемые пищевые продукты 35
1.4 Выводы, цель и задачи исследований 39
ГЛАВА 2. Экспериментальные исследования приемов обогащения сахара 41
2.1 Разработка методики исследований 41
2.2 Разработка направлений обогащения сахара 47
2.3 Влияние состава натуральных добавок на качество сахара 52
2.4 Выбор способа нанесения добавки на кристаллы сахара 60
2.5 Изучение механизма распределения малых доз добавки на кристаллах сахара 66
2.5.1 Нанесение добавки на стационарный слой сахара 66
2.5.2 Нанесение добавки на движущиеся кристаллы сахара 75
2.5.3 Исследование возможности совмещения процессов нанесения добавки и сушки обогащенного сахара 81
2.6 Выводы и результаты исследований 86
ГЛАВА 3. Разработка технологии обогащенного сахара 88
3.1 Разработка технологических схем получения обогащенного сахара 88
3.2 Получение опытной партии обогащенного сахара 93
3.3 Расчет ожидаемого экономического эффекта при реализации технологии обогащенного сахара 95
3.4 Изучение функционапьных свойств обогащенного сахара 100
3.5 Разработка методики идентификации обогащенного сахара 104
3.6 Разработка технических условий на обогащенный сахар 106
ГЛАВА 4. Разработка технологии обогащенного желтого сахара 111
4.1. Изучение условий пленочной сушки концентрированных полупродуктов свеклосахарного производства 111
4.2 Выбор объекта сырья для получения обогащенного желтого сахара 117
4.3 Разработка технологии обогащенного желтого сахара 120
4.4 Исследование условий хранения обогащенного желтого сахара 123
Общие выводы и рекомендации промышленности 127
Библиографический список
- Сахар как объект обогащения микронутриентами
- Влияние состава натуральных добавок на качество сахара
- Получение опытной партии обогащенного сахара
- Выбор объекта сырья для получения обогащенного желтого сахара
Введение к работе
Актуальность работы. Рациональное питание, адекватное по количественным и качественным показателям медико-биологическим требованиям, является важнейшим условием поддержания здоровья, работоспособности и активного долголетия человека. Современное представление нутри-циологии строится на теориях, сформулированных отечественными учеными А.А. Покровским, В.А. Тутельяном, М.Г. Гаппаровым, А.А. Кудряше-вой, Л Л. Шатнюк и др. /15, 19,43, 59, 94/.
Анализ структуры питания населения экономически развитых стран, в т.ч. и России, позволяет характеризовать его как кризисное в отношении обеспеченности эссенциальными микронутриентами - имеет место дефицит витаминов, минеральных и биологически активных компонентов.
Наиболее эффективный способ обеспечения населения необходимыми пищевыми ингредиентами - обогащение ими традиционных пищевых продуктов массового потребления, что нашло свое отражение в целевых национальных программах экономически развитых стран по оздоровлению населения стран путем разработки и организации производства ассортимента пищевых продуктов, обладающих повышенной полезностью для здоровья человека - функциональных продуктов.
Использование функциональных продуктов в питании современного человека приобретает особое значение, так как они предназначены не только для удовлетворения физиологических потребностей человека в пищевых веществах и энергии, но и служат для профилактики различных заболеваний, укрепления защитных функций организма, адекватной адаптации людей к окружающей среде.
В настоящее время функциональные продукты питания составляют не более 3% всех известных пищевых продуктов. Однако согласно прогнозам ведущих специалистов мира в области питания и медицины в ближайшее десятилетие их доля достигнет 30% всего продуктового рынка.
В России основные положения создания оздоровительных продуктов изложены в "Концепции государственной политики в области здорового питания населения России на период до 2005 г.", предусматривающей развитие в стране ассортимента обогащенных продуктов питания в качестве важнейшей первоочередной меры, от которой решающим образом зависит улучшение питания и здоровья населения /39/. В соответствии с Концепцией производятся и потребляются обогащенные продукты на основе хлеба, молока, мяса, масла; ассортимент таких продуктов расширяется.
Формула пищи человека третьего тысячелетия — это постоянное использование в рационе наряду с традиционными натуральными продуктами продуктов, обогащенных эссенциальными микронутриентами, которые улучшают многие физиологические процессы и оказывают позитивное влияние на организм человека.
Сахар, являясь практически ежедневным продуктом питания большинства населения и исполняя роль поставщика энергии, идеально подходит в качестве основы для разработки продуктов с выраженными профилактическими свойствами. Поэтому создание отечественного ассортимента обогащенных сахаронродуктов является актуальной проблемой, над которой работают ученые Московского государственного университета пищевых производств, Воронежской государственной технологической академии, Северо-Кавказского НИИ сахарной свеклы и сахара и др. /36, 70-74/.
Решение данной проблемы позволит повысить биологическую ценность продукта массового потребления, расширить ассортимент сахарной продукции, улучшить здоровье населения.
Подтверждением своевременности и актуальности данной работы является также то, что она выполнялась в рамках программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований Россельхозакадемии по научному развитию АПК Российской Федерации на 2001-2005 гг. по проблеме "Разработать научные основы систем технологического обеспечения хранения и комплексной переработки сельскохозяйственного сырья при произ-
водстве экологически безопасных конкурентоспособных пищевых продуктов общего и специального назначения".
Цель работы. Разработка ассортимента и технологий обогащенного сахара на основе использования натуральных компонентов растительного сырья.
Научная новизна. На основе научного анализа и экспериментальных исследований предложены принципы обогащения сахара натуральными компонентами растительного сырья; определены критерии отбора экстрактов растений для внесения в сахар.
Получены новые данные о закономерностях равномерного распределения малых объемов (до 3%) водно-спиртовых экстрактов растительного сырья методом распыления на поверхность кристаллов сахара в стационарном и динамическом режимах.
Получено регрессионное уравнение, описывающее равномерность распределения малых доз раствора на кристаллах стационарного слоя сахара.
Обосновано преимущество совмещения технологии нанесения добавки на движущиеся влажные кристаллы и высушивания продукта в одном аппарате, в результате которого полученный сахар характеризуется высокой степенью равномерности распределения растительных экстрактов на поверхности кристаллов,
Изучены условия и предложен технологический режим высушивания обогащенного инвертированным сиропом второго оттека утфеля I кристаллизации свеклосахарного производства с заданной чистотой методом пленочной сушки.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Предложены принципы обогащения сахара незаменимыми микронутриента-ми, позволяющие повысить его потребительские свойства.
Научно обоснована и экспериментально подтверждена возможность создания обогащенного сахара с использованием в качестве обогащающих
добавок натуральных компонентов экстрактов растительного сырья и их композиций.
Установлен механизм распределения малых доз жидких экстрактов растительного сырья по поверхности кристаллов сахара в стационарных и динамических условиях.
Разработаны технологии производства обогащенного кускового и кристаллического сахара; нормативная документация - ТУ 9111-001-04802788-03 "Сахар "Натурфит". Технические условия", защищенные двумя патентами РФ (Приложение 1, 2) и свидетельством на товарный знак. "Сахар "Натурфит" и технология его получения зарегистрированы в ФГУП "ВНТИЦ" как интеллектуальный продукт ( Приложение 3), Курской торгово-промышленной палатой произведена оценка рыночной стоимости патента № 2162106 (Приложение 4). Расчетный экономический эффект составляет 17 млн.руб. при выработке 10 тыс.т обогащенного сахара (1,7 тыс.руб. на 1 т).
Разработана методика идентификации экстрактов растений в обогащенном сахаре.
Определена способность к хранению обогащенного сахара: в течение одного года не происходит заметного изменения его органолептических и физико-химических показателей; экспериментальные данные характеризуют высокую корреляционную зависимость содержания основных ингредиентов растительного сырья в обогащенном сахаре.
Предложена технология обогащенного желтого сахара с использованием высушивания методом пленочной сушки второго оттека утфеля I кристаллизации с заданной чистотой, содержащего инвертированный сироп (Приложение 5). Определены условия хранения обогащенного желтого сахара.
Апробации работы. Основные положения и результаты работы доложены и одобрены на следующих научно-практических конференциях: "Отходы сахарного производства и охрана окружающей среды" (г. Курск, 1994г.), "Пути повышения эффективности свеклосахарного производства России в условиях рыночной экономики", посвященной 100-летию со дня
рождения А.Л. Мазлумова (г, Рамонь, 1996г.), "Актуальные вопросы производства и переработки сахарной свеклы и задачи кадрового обеспечения отрасли" (г. Курск, 1996г.), "Проблемы создания нового поколения отечественных продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности -продуктов XXI века" (г. Углич, 1998г.), "Прогрессивные, экологически безопасные технологии хранения и комплексной переработки сельхозпродукции для создания продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности" (г. Углич, 2003г.), "Пища. Экология. Качество" (г. Краснообск, 2003г.), "Повышение эффективности работы свеклосахарного комплекса" (г. Москва, 2004г.), "Разработка новых и совершенствование существующих технологии, оборудования и методов контроля сахарного производства" (г. Воронеж, 2004г.).
Разработка "Обогащенный сахар" заняла третье место и была отмечена дипломом в номинации "Качество жизни и здоровье населения" в Курском областном конкурсе инновационных проектов (Приложение 6); экспериментальные образцы обогащенного сахара экспонировались на ежегодных международных специализированных выставках "Сахар -99" - "Сахар - 2004" (г. Москва) и Московском международном сахарном форуме (2001 -2005 гг.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе получено 3 патента РФ на изобретение: № 2008358 "Способ получения сахара", № 2162106 "Способ производства сахаросодержа-щего продукта", № 2241043 "Способ производства сахаросодержащего продукта".
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов и рекомендаций промышленности, списка использованной литературы и приложений.
Работа изложена на 141 странице машинописного текста, содержит 22 рисунка и 23 таблицы. Библиографический список включает 126 наименований, в том числе 20 иностранных.
Сахар как объект обогащения микронутриентами
Основными нутриентами пищи являются белки, жиры и углеводы, соотношение которых при рациональном питании согласно требованию нутри-циологии должно быть 1:1:4 (для взрослых), а для больных сахарным диабетом 1:1:3. По калорийности последние уступают первому, но в суточном рационе человека суммарная калорийность углеводов составляет более половины, а по объему пищи - около двух третей. Именно углеводы являются основным источником энергии для жизнедеятельности мозга, сердца, мышц, всех клеток организма человека; при окислении 1 г углеводов может выделиться около 4 ккал энергии, которая используется в различных процессах метаболизма. Углеводные запасы человека ограничены, их содержание не превышает 1% к массе тела; они должны поступать с пищей ежедневно. Суточная потребность в углеводах составляет 400...500 г, при этом на 80% она удовлетворяется за счет крахмала, на 20% - за счет сахара /77/.
Сами по себе углеводы не являются незаменимыми нутриентами в составе пищи человека, однако продукты, богатые ими, более доступны и дешевле по сравнению с продуктами, содержащими белки и жиры, поэтому именно они составляют основную часть продуктов питания в большинстве стран. Углеводы подразделяются на усвояемые - крахмал, моно- и олигосахариды, гликоген и неусвояемые - целлюлоза, пектин, инулин и др. Крахмал - основной углевод в питании человека, это нерастворимый в воде полисахарид, находится в хлебном зерне, картофеле и т.п. - для усвоения в организме должен быть, прежде всего, разложен на моносахариды и переведен в раствор (это производится ферментами слюны и желудочного сока), на что требуется время.
Растворимый же углевод - дисахарид сахароза, или обычный сахар, разлагается на моносахариды (глюкозу и фруктозу) и усваивается значительно быстрее крахмала, поэтому человек так охотно заменяет в своем питании часть крахмала сахаром. Для быстрого восстановления затраченной энергии (при походах, спорте, большой физической работе, для больных и выздоравливающих) сахар как питательное вещество особенно ценен по быстроте и легкости его усваивания. Он является лучшим источником энергии для человеческого организма, стимулирующим силу, ум, память, выносливость /73/.
Сахар — обязательная составляющая часть крови, и его содержание в пей поддерживается на постоянном уровне. Крайне нуждаются в сахаре клетки головного мозга, которым он обеспечивает нормальное функционирование. Общеизвестно значение сахара и как источника гликогена - вещества, питающего печень, сердце, мышцы. Сахар - естественный продукт, который производится из сахарной свеклы и сахарного тростника, является безопасным источником энергии, позволяющим быстро восстанавливать жизненные силы; большинство потребителей предпочитают естественный вкус сахара.
Наряду со всеми достоинствами сахара среди всего разнообразия продуктов питания он имеет отличительные особенности, которые при стандартном подходе формируют некоторый образ "белого врага". В 1997 г. в Риме на научном форуме "Углеводы в питании человека" были приведены научно обоснованные выводы о том, что потребление сахара не вызывает приписываемых ему педугсв (сахарный диабет, атеросклероз, гипогликемия и др.); сахар является не только вкусным, но и полезным продуктом, играет важную роль в питании человека /73/.
Быстрая усвояемость сахарозы не позволяет пользоваться ею как единственным пищевым углеводом. Так, сравнительно медленно переваривающийся крахмал равномерно снабжает кровь глюкозой, потребление же сахарозы в значительных дозах перегружает кровь глюкозой, которая в этом случае начинает перерабатываться в жиры, т.е. происходит ожирение организма /95/. Поэтому определено, что лишь до 20 % требуемого количества углеводов может быть потреблено в виде сахара. Таким образом, в сутки допустимо потреблять примерно 80 г сахара во всех его видах (в натуральном, в кондитерских изделиях, в напитках и т.п.), что составляет около 30 кг сахара в год /86/.
Отрицательное действие сахара на организм человека связывают не с особыми свойствами сахарозы, а с высокой степенью его очистки, при которой он практически полностью лишается полезных питательных ингредиентов. Так 100 г сахара-песка содержат: углеводов - 99,8%, белков - 0, жиров -0; минеральных веществ: Na - 1 мг, К - 3 мг, С а - 2 мг, Mg - 0, Р - 0, Fe - 0,3 мг; витаминов - 0. Тогда как в сахарной свекле на 100 кг содержатся в среднем 25 кг сухих веществ, из них 17,5 кг сахарозы и 7,5 кг несахаров, в составе последних - 1,2 кг клетчатки; 1,1 кг гемицеллюлозы; 2,5 кг пектиновых веществ; 0,6 кг минеральных соединений (в основном калий, натрий, кальций, магний); 1,1 кг азотистых соединений (белки, бетаин, аминокислоты, амиды); 0,9 кг безазотистых соединений (редуцирующие сахара, органические кислоты); 0,1 кг биологически активных веществ.
Влияние состава натуральных добавок на качество сахара
Создание качественно новых пищевых продуктов на основе сахара с направленным изменением химического состава, соответствующего потребностям организма человека, предусматривает изучение вопроса влияния вносимых добавок на органолептические и физико-химические показатели сахара. Связано это с тем, что различные вещества, входящие в состав растений, при нанесении их на кристаллы сахара по-разному влияют на их состояние.
Протестировано 20 водно-спиртовых экстрактов растений, их композиций, пищевых солей; результаты представлены в табл. 3. Выяснено, что присутствие в добавках летучих эфирных масел (отдушки) придает полученному продукту резкий специфический запах (композиция 8). Более того, при высушивании данного образца наблюдался резкий запах в помещении в течение всего времени сушки и охлаждения. По этому признаку была также отклонена фитодобавка, в состав которой входил экстракт валерианы (композиция 13).
Некоторые составы (композиции 13 и 20) придавали горький привкус готовому продукту, что обусловлено наличием в них специфических горьких глюкозидов полыни и кальциевых солей, в больших концентрациях дающих горький вкус.
Установлено, что состав исследованных композиций не влияет на прозрачность раствора получаемого продукта, в то же время различные экстракты придают разные оттенки самому продукту. Подтверждено влияние наличия пигментов в составе экстрактов растений на окраску получаемого продукта. Так, наличие цианидина придает продукту и раствору сахара малиновый, розоватый оттенок (композиции 2, 5, 14, 8, 17, 19); анто-циана - краснокоричневый оттенок (композиция 6); каротиноидов, рубик-сантина, зеаксантина, флавонов, рибофлавина, рутина - желтый (композиции 4, 7, 12, 15, 16, 18), оранжевый или красный (композиция 14) оттенки; смол, дубильных и экстрактивных веществ - коричневатый (композиция 1) или бурый оттенки (композиции 9 и 10).
Исследование полученных образцов сахара с добавками показало, что все растворы прозрачные, сахар имеет специфический привкус, запах и оттенок цвета соответствующих вносимых добавок.
Систематизация полученных результатов позволила установить критерии отбора — ограничительные требования к составу экстрактов растений и составляемых композиций: отсутствие летучих эфирных масел, придающих резкий запах, и горьких гликозидов, придающих горький вкус получаемому продукту; минимальное содержание пектиновых веществ и крахмала, обуславливающих липкость сахара, а в дальнейшем при высушивании - образование комков; красящих веществ, придающих грязно-серые и бурые оттенки; незначительная концентрация веществ коллоидной дисперсности.
В следующей серии опытов в качестве добавок использовали отвечающие установленным требованиям фитодобавки: экстракты одного вида растений - клюквы, рябины, родиолы розовой, шиповника, эхинацеи, лимона, а также их композиции - концентрированные основы "Таежный родник" и "Пересвет", бальзамы "Владыка", "Таежный " и "Первопрестольный", выпускаемые в промышленных масштабах. Органолептические показатели примененных добавок представлены в табл. 4.
Учитывая, что в состав сахара будут привнесены основные ингредиенты добавок, наибольший интерес среди них представляют редуцирующие вещества, красящие вещества и коллоиды, которые в первую очередь влияют на изменение органолептических и физико-химических свойств продукта. Редуцирующие вещества придают сладко-фруктовый вкус, но их повышенное содержание влияет на гигроскопичность получаемого сахара и, соответственно, способность к хранению. Красящие вещества добавок - основной источник изменения цвета получаемого продукта, а коллоиды будут придавать мутность его раствору. Вышеперечисленные компоненты определяли в добавках (табл. 5).
Физико-химические показатели сахара с добавками представлены в табл. 6. Массовая доля сахарозы в них изменялась от 99,65% до 99,78%. Наибольшее ее снижение произошло в образцах, обогащенных добавками с высоким содержанием редуцирующих веществ (бальзамы "Первопрестольный" и "Владыка"). Наибольшую цветность имел сахар, обогащенный концентрированной основой "Пересвет", что обусловлено высокой цветностью самой добавки.
Мутность растворов обогащенного сахара в 2,4...4,8 раз превышала мутность исходного, так как все добавки содержат в своем составе коллоидные вещества. Особенно много их находится в экстракте рябины черноплодной и концентрированных основах "Пересвет" и "Таежный родник", соответственно, растворы сахара с указанными добавками имели более высокую мутность.
Определена корреляция между показателями фитодобавки и обогащенного ею сахара с помощью корреляционного анализа (на основе расчета коэффициента корреляции рангов Спирмена) /44/. Критическое значение величины коэффициента корреляции для 5 %-ного уровня значимости составило 0,72. Корреляция по содержанию редуцирующих веществ и мутности достоверна и достаточно велика (г = 0,86 и 0,80), что можно объяснить определением конкретных компонентов, в первом случае глюкозы и фруктозы, во втором — коллоидных соединений, которые при внесении фитодобавки в соответствующих количествах переходят в обогащенный сахар.
Теснота связи между цветностью немного слабее (f = 0,75), так как красящие вещества добавок и самого сахара по своей природе различны и имеют спектры светопоглощения в разном диапазоне длин волн. Спектры поглощения красящих веществ фитодобавок находятся в диапазоне 250...330 нм, а красящих веществ сахара, к которым относятся продукты карамелизации, щелочного распада редуцирующих веществ, меланоидины - при длине волны 420 нм.
Связь между рН фитодобавок и растворов обогащенного ими сахара отсутствует (f = 0}26), так как раствор исходного сахара-песка в связи с содержанием в нем небольшого количества золы имеет некоторую буферную емкость, которая при внесении небольшой дозы фитодобавки с низким значением рН в некоторой мере действует стабилизирующе на рН раствора обогащенного сахара.
Получение опытной партии обогащенного сахара
Получение обогащенных сахаропродуктов можно осуществлять путем высушивания сахарных растворов - сока, сиропа, оттеков, мелассы, являющихся промежуточными продуктами сахарного производства. Они кроме сахарозы содержат макро- и микроэлементы, аминокислоты и другие натуральные соединения, представляющие интерес с пищевой точки зрения. Поэтому эти полупродукты целесообразно использовать в качестве сырья для получения новых видов Сахаров, сохранив в них указанные необходимые для организма человека компоненты /12/.
Опыт сушки свеклосахарных растворов различных концентраций позволяет признать, что они являются коллоидными капиллярно-пористыми телами. Основные характеристики их в процессе сушки следующие: уменьшение объема при испарении воды; образование плотной обезвоженной пленки на свободной поверхности, сначала тонкой и эластичной, затем более толстой и более прочной и твердой; по мере утолщения пленки диффузия воды сквозь нее уменьшается практически до нуля; при этом под пленкой сохраняется высокое содержание воды; дальнейшее ее удаление возможно либо путем непрерывного механического разрушения образующейся пленки, либо путем увеличения теплоподвода до испарения воды под пленкой. При увеличении теплоподвода образующийся пар изнутри вспенивает раствор и "силовым" способом разрушает поверхностную пленку, утоньшает, растягивает и разрывает ее. Это происходит до тех пор, пока не испарится вся удаляемая влага. Высушенный сахарный раствор становится твердым и в значительной мерс хрупким, он без труда растирается в порошок. В соответствии с известными закономерностями сушки коллоидных капиллярно-пористых тел с уменьшением содержания воды, ее удаление все более затрудняется, и полное осушение сахарного раствора практически вообще невозможно /47/.
Коллоидные капиллярно-пористые тела имеют сложную форму связи влаги с материалом, включающую гидратную (поглощение жидкости адсорбционными силами), осмотическую связь, физико-механическую связь жидкости с телом в микрокапиллярах (радиус капилляров 0,5 10"7 R 10"5 см), связь жидкости в макрокапиллярах (R 10 см), связь жидкости в порах (R 10"3CM)/47/.
Методы высушивания коллоидных капиллярно-пористых тел включают объемную, пленочную и дисперсную сушки. Наиболее эффективны пленочная и дисперсная сушки, которые различаются между собой главным образом направлением теплового и влаго- потоков. В последнем случае тепло поступает в тело через внешнюю поверхность, а следовательно, принципиально интенсифицируется формирование поверхностной обезвоженной пленки. Влага, содержащаяся в центральной части каждой частицы, автоматически "запирается" внутри, ибо увеличение теплоподвода, необходимое для усиления испарения внутренней влаги, прежде всего, ведет к утолщению поверхностной пленки. Т.е. со временем сушка каждой частицы тела приобретает все черты объемного метода. Существенно изменить описанные свойства дисперсной сушки, по-видимому, можно лишь уменьшением размера коллоидных частиц, но при этом увеличиваются энергетические затраты /47/.
Так, например, Зубченко А.В., Магомедов Г.О., Сербулов Ю.С. высушивали сахаропаточные растворы на экспериментальной вихревой распылительной сушке с пневматической форсункой с получением порошкообразных сахаропаточных полуфабрикатов /31/. Параметры сушки были следующие: температура воздуха 130С, расход воздуха 100 м3/ч, давление сжатого воздуха (2...3) х 105 Па, температура воздуха на выходе из сушильной камеры 8О...90С; влажность раствора 42% при содержании в нем 20,0% мелассы, температура раствора 90С, расход раствора 1 кг/ч, размер частиц 1 ...20 мкм.
Андрущенко В.П., Кашурин АЛ. высушивали раствор мелассы с сухими веществами 30 % на лабораторном распылительном сушильном аппарате с центробежным распылением с помощью диска, вращающегося со скоростью 36000 об/мин., что обеспечивает тонкое диспергирование частиц /4/. Высушивание осуществляли при температуре воздуха на входе в сушильную камеру Ю0...120С, на выходе из сушильной камеры 75...80С, температура раствора мелассы перед распылением 60С.
При дисперсном распыле высококонцентрированных сахарных растворов необходимое давление перед форсунками должно составлять не менее 100 х Ю5 Па. Энергетические затраты для создания такого давления весьма велики, что делает такой метод сушки проблематичным. Таким образом, недостатком распылительной сушки считается работа на исходных сахарных растворах средней концентрации (с сухими веществами 30...50%). Учитывая, что высушивание сахарных растворов - процесс энергоемкий, экономически выгодно и технологически целесообразно высушивать высококонцентрированные растворы, в частности оттеки.
Наиболее приемлемой в данном случае является пленочная сушка, которая обычно оформляется как сушка на тепловыделяющей поверхности и поэтому часто называется поверхностной или контактной. Такая сушка широко распространена в пищевой промышленности для получения сухого молока, яичного порошка и др. Принципиальное преимущество такой сушки в том, что тепло поступает в осушаемый раствор, а влага покидает его через противоположные поверхности. Поэтому образование и утолщение внешней поверхности сухой пленки либо существенно уменьшается, либо исключается. Теплоподвод через границу твердое тело - осушаемый раствор более производителен при заданной разности температур, чем теплоподвод через границу газ - осушаемый раствор.
Недостатком контактной сушки является перегрев высушиваемой пристеночной части слоя по мере его высыхания. В этом случае приходится делать высушиваемый слой весьма тонким /47/.
Выбор объекта сырья для получения обогащенного желтого сахара
Изменение влажности обогащенного желтого сахара в процессе достижения сорбционной равновесной влажности при относительной влажности воздуха: 1 - 97,5 %; 2 - 84,0 %; 3 - 65,5 %; 4 - 45,0 %; 5 -25,0 %
После достижения Wp= 1,81% при относительной влажности воздуха ф = 25%, обогащенный желтый сахар остался порошкообразным продуктом, но в течение 34 суток он несколько уплотнился и слежался, при этом оставался сухим и легко растирался в порошок; при ф - 45%, Wp = 3,08% и при ф = 65,5%, Wp = 7,68% - продукт визуально был влажным и представлял собой каменистую массу, для измельчения которой нужно было прилагать некоторые усилия; при ф = 84%, Wp= 26,91% - продукт имел вид тягучей смо-лообразной массы, а при ф = 97,5%, Wp= 53,91% - жидко-текучей смолооб-разной массы.
По результатам исследований была построена изотерма сорбции влаги обогащенным сахаром (рис. 22), которая не совсем типична для коллоидных капиллярно-пористых тел: отсутствует или, по крайней мере, мало заметен характерный для этих тел выпуклый к оси абсцисс участок поглощения влаги мономолекулярной адсорбции. Это свидетельствует о сравнительно малой величине энергии связи влаги с сухим веществом материала изучаемого продукта.
Слабое поле сорбционных сил позволяет достигать в условиях сравнительно мягких режимов поверхностной сушки (80...90С) конечной влажности обогащенного сахара W = 2,0...3,0%. Полученный в таких условиях и та кого качества обогащенный желтый сахар должен храниться при относительной влажности воздуха менее 25 %.
Исследовано изменение качественных показателей обогащенного желтого сахара в процессе хранения в течение 30 суток разными способами: на открытом воздухе, в полиэтиленовом пакете, в бумажном пакете, в стеклянной таре, в пластмассовой таре (табл. 23). Полученные данные подтвердили предыдущие выводы о том, что обогащенный сахар влажностью 2,0...3,0% хранится с незначительными изменениями качественных показателей в процессе хранения только без доступа воздуха, т.е. в любой герметичной упаковке (в полиэтиленовом пакете, в стеклянной и пластмассовой таре).
Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что обогащенный желтый сахар должен храниться при относительной влажности воздуха не более 25% (температура помещения 18...25С). Относительная влажность воздуха в складских помещениях обычно 60...70%, поэтому обогащенный желтый сахар должен быть упакован в соответствующую герметическую тару.
Таким образом, на основании полученных результатов можно сделать следующие выводы.
Изучен качественный состав второго оттека утфеля I кристаллизации как сырья для получения обогащенного сахара, обосновано использование оттека с чистотой более 90%. Исследован процесс высушивания оттека на тепловыделяющей поверхности.
Предложена технология получения обогащенного желтого сахара, включающая добавление инвертированного сиропа, высушивание, измельчение, фасовку. Полученный обогащенный желтый сахар содержит: сахарозы (в пересчете на сухое вещество) - 90,0...93,0%, редуцирующих веществ -1,0...4,0%, влаги - 2,0...3,0%, золы - 0,3...0,5%, цветность - не более 800,0 ед.опт.пл.
Получена опытная партия обогащенного желтого сахара в количества 10 кг в лабораторных условиях. Исследована способность его к хранению: при влажности 2,0...3,0% он сыпуч и может долго хранится без доступа воздуха, т.е. в соответствующей герметической таре
1. Теоретическими и экспериментальными исследованиями обоснована возможность создания обогащенного сахара с использованием в качестве обогащающих добавок натуральных экстрактов растений, содержащих витамины, макро- и микроэлементы, аминокислоты и другие биологически активные компоненты.
2. Определены критерии отбора экстрактов растений для внесения в сахар, устанавливающие ограничительные требования к их качественному составу.
3. Получены данные о распределении малых доз (до 3% к массе про дукта) водно-спиртовых экстрактов растительного сырья, нанесенных мето дом распыления на поверхность кристаллов сахара в стационарном и дина мическом режимах. Установлено, что в режиме движущихся кристаллов са хара при прочих равных условиях повышается степень равномерности рас пределения добавки по их поверхности.
4. Получено регрессионное уравнение, описывающее равномерность распределения раствора на поверхности кристаллов стационарного слоя сахара в зависимости от начальной влажности сахара, высоты его слоя и дозировки раствора.
