СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ САХАРНОГО СИРОПА, ОБОГАЩЕННОГО ПЕКТИНОМ И ЭКСТРАКТОМ ЧЕРНОГО КОФЕ Российский патент 2024 года по МПК C13B50/00 

Известен способ получения сиропа, предусматривающий растворение сахара в горячей воде при перемешивании до достижения заданного содержания сухих веществ в аппаратах периодического или непрерывного действия [Драгилев Л.И., Маршалкин Г.А. Основы кондитерского производства. - М: Колос, 1999, 448 с. 49-53].

Недостатками данного способа является то, что при его использовании сложно обеспечить требуемое качество сахарного сиропа ввиду присутствия в нем мельчайших кристаллов сахара. Кроме этого, не исключаема возможность образования в таких сиропах новых центров кристаллизации, что при их использовании приводит к засахариванию трубопроводов, технологического оборудования и готовых кондитерских изделий.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения сахарного сиропа, предусматривающий растворение кристаллического сахара в горячей воде при перемешивании до достижения содержания 80-82% сухих веществ, причем сироп смешивают с пектиновым экстрактом, содержащим 1,5-3,5% пектина при рН 4,0-6,0, далее сироп доводят до достижения заданного содержания 65-72% сухих веществ и температуры 85-90°С и затем подвергают кавитационно-кумулятивной обработке путем подачи его со скоростью 10-15 м/с в суперкавитирующий статический аппарат для равномерного распределения в объеме смешивающих продуктов и предотвращения образования новых центров кристаллизации. [RU 2644552, 02.09.2016, бюл. №5].

Недостатком данного способа является отсутствие в полученном сиропе ингредиентов, придающих ему высокие органолептические свойства также, как и возможность их равномерного распределения по массе получаемого сиропа. Также в технологии применяется один метод кавитации, что менее эффективно, чем применение двух типов кавитации. Для разных дисперсных систем по концентрации растворенного в них вещества требуется разная тщательность кавитации.

Технический результат изобретения заключается в однородном распределении вводимых в сахарный сироп добавок и полном растворении компонентов.

Этот результат достигается тем, что способ получения сахарного сиропа, обогащенного пектином и экстрактом черного кофе заключается в том, что кристаллы сахара фракционируют до размера 0,18-0,20 мм, растворяют в горячей воде до 81-83% сухих веществ, затем полученный сироп смешивают с пектиновым экстрактом взятом в количестве 5-10% от массы кристаллов сахара, содержащим 2,0-4,0% пектина при рН 4,1-5,9, далее сироп доводят до содержания 68-75% сухих веществ и температуры 87-92°С, подвергают двойной кавитационно-кумулятивной обработке путем подачи его сначала со скоростью 12-17 м/с в суперкавитирующий статический аппарат, а затем направляют на акустическую кавитацию с действующей частотой аппарата в пределах 18-24 кГц, где в сахарный сироп вводят экстракт черного кофе с концентрацией 70% сухих веществ, взятого в количестве 10-15% по массе сахара, с получением готового продукта. Данный способ осуществляется следующим образом.

Первоначально кристаллы сахара фракционируют до размера 0,18-0,20 мм и затем растворяют в горячей воде до 81-83% сухих веществ при перемешивании.

Затем сироп смешивают с пектиновым экстрактом, взятым в количестве 5-10% от массы кристаллов сахара, содержащим 2,0-4,0% пектина при рН 4,1-5,9.

Использование пектинового экстракта с рН 4,1-5,9 обеспечивает оптимальные условия для приготовления сахарного сиропа. При рН более 5,9 происходит потемнение сиропа вследствие окислительных процессов и увеличение материальных затрат. Содержание пектина в экстракте в пределах 2,0-4,0% обеспечивает получение целевого продукта с оптимальным содержанием пектина в нем. Содержание пектина в экстракте менее 2,0% нерационально, так как увеличивается количество порций пектинового экстракта, вводимых в сахарный сироп, для получения пектиносодержащего сахарного сиропа с заданным содержанием пектинового экстракта, что требует значительных затрат. Использование экстракта с содержанием пектина более 4,0% нецелесообразно, поскольку в нем значительно возрастает вязкость, что усложняет их использование, увеличивает потери сахара, приводит к увеличению редуцирующих сахаров.

Затем готовый сироп доводят до содержания 68-75% сухих веществ. При их содержании менее 68% наблюдается неоднородное студнеобразование, а при более 75% растворимость пектина снижается, что нецелесообразно.

Далее сироп нагревают до температуры 87-92°С и подвергают кавитационно-кумулятивной обработке путем подачи его со скоростью 12-17 м/с в суперкавитирующий статический аппарат для равномерного распределения в объеме смешиваемых продуктов. Подаваемый для кавитационной обработки сахарный сироп сначала поступает в расширенную часть (конфузор) суперкавитационного статического аппарата, а из нее - в более узкую его цилиндрическую часть в установленной в середине ее кавитатором в виду СК-крыльчатки. При обтекании лопастей СК-крыльчатки поток сиропа закручивается и за его лопастями образуются суперкаверны с одновременным формированием охлопывающих кавитационных пузырьков. В этих условиях резко возрастает скорость растворения сахара и полностью исчезают мельчайшие его кристаллики. На выходе из цилиндрической части аппарата сироп попадает в его расширительную часть (диффузор), где давление в сиропе существенно падает и создаются условия не только для растворения мельчайших кристаллов, но и за счет конденсирования пузырьков пара исчезают возможные флуктуационные образования центров кристаллизации сахара в высококонцентрированном сиропе. Описанный выше эффект может достигаться при использовании аппаратов типа Ш1-ПАИ, разработанных НПО «Сахар» [Белостоцкий Л.Г. Интенсификация технологических процессов свеклосахарного производства. - М.: Агропромиздат, 1989, 223 с., с. 96-97]. При этом кавитаторы установлены внутри аппарата на штоке.

При скорости подачи сиропа 12-17 м/с поток закручивается и за лопастями СК-крыльчатки образуются суперкаверны, хвостовая пульсирующая часть которых генерирует кавитационные микропузырьки. При схлопывании этих пузырьков в условиях разрежения-сжатия среды образуются сверхскоростные кумулятивные струйки, которые воздействуют на микрокристаллы сахара или их фазовые образования и разрушают до полного растворения. Пропускание сахарного сиропа со скоростью менее 12 м/с не позволяет в полной мере обеспечить оптимальные условия его кавитационной обработки, а при скорости более 17 м/с усиливается пенообразование, что ухудшает технологические условия его использования, увеличивает потери сиропа в производстве. При этом возрастают удельные затраты энергии на образование кавитационных пузырьков.

На данной стадии получения сахарного сиропа могут быть использованы соответствующие аппараты периодического или непрерывного действия. Приготовленный таким образом сахарный сироп повторно нагревают в подогревателе до температуры 87-92°С.

Далее сахарный сироп направляют на акустическую кавитацию с работающей частотой аппарата в диапазоне 18-24 кГц и вводят экстракт кофе.

Использование экстракта кофе обуславливается тем, что в кофе содержатся группы веществ, таких как фенолы, флавоноиды, лактоны, ниацин. Данные вещества обладают антиоксидантными свойствами. Использование экстрактов кофе раскрывает высокую антиоксидантную активность веществ [Аркатова А.С., Татарченко И.А., Татарченко И.И. Особенности разработки технологии ароматизированных кофе и кофейных продуктов // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. - 2012. - Т. 328. - №. 4. - С. 69-71.].

Сироп проходит обработку в акустическом кавитационном аппарате. Основной раствор, прошедший статическую кавитационную обработку, проходит по горизонтальному входному отверстию акустического кавитирующего аппарата, в то время как затравочный компонент (экстракт черного кофе) вводится по вертикальному отверстию. Компоненты смешиваются в камере смешения. На выходе из камеры смешения установлена ультразвуковая форсунка. Основной компонент, проходя через жиклеры в камеру смешения, смешивается с вводимым ингредиентом, затем получаемая смесь, проходя через ультразвуковую форсунку, взаимодействует с основным потоком компонента, который проходит через регулируемую форсунку, которая регулируется винтовым зажимом, попадает в кавитационную камеру, где и происходят окончательные преобразования получаемого сахарного сиропа. Техническим результатом является более качественная и стабильная структура сахарного сиропа.

Пример 1. Кристаллы сахара фракционируют до размера 0,19 мм и затем растворяют в горячей воде при перемешивании до доведения содержания сухих веществ 82%. К полученному сахарному сиропу добавляют пектиновый экстракт. Концентрация пиктинового экстракта 2,0%. Кислотная реакция среды рН составляет 5,0. Сахарный сироп доводят до содержания сухих веществ 71% и температуры 87°С.

Далее сахарный сироп подвергают двойной кавитационно-кумулятивной обработке, путем подачи его в суперкавитирующий статический аппарат, со скоростью 15 м/с. После кавитацинно-кумулятивной обработки полученный сироп подают на обработку в акустический аппарат. Диапазон работы акустического аппарата составляет 20 кГц. Одновременно с заправкой в аппарат сахарного сиропа идет заправка экстрактом черного кофе концентрации 70%, взятого в количестве 12% по массе сахара.

Пример 2 (по прототипу для сравнения). Белый сахар растворяют в горячей воде при перемешивании за счет барботирования паром до достижения в нем концентрации сахара, составляющей 82% сухих веществ и смешивают с пектиновым экстрактом, содержащим 2-4% пектина при рН 4,1-5,9 и доводят до содержания 65-72% сухих веществ с одновременным подогревом за счет установленного в этом аппарате-диссуторе змеевикового подогревателя до температуры 85-90 °С.

Затем сахарный сироп из этого аппарата отбирают и насосом подают в расширенную часть (конфузор) суперкавитационного статического аппарата, откуда он поступает в его более узкую цилиндрическую часть, где неподвижно укреплен кавитатор в виду СК-крыльчатки. При обтекании лопастей СК-крыльчатки со скоростью подачи 12,5 м/с поток сиропа закручивается и за его лопастями образуются многочисленные суперкаверны с одновременным формированием схлопывающихся кавитационных пузырьков. В этих условиях резко возрастает скорость растворения сахара и полностью исчезают мельчайшие его кристаллики. На выходе из цилиндрической части аппарата сироп попадает в его расширенную часть (диффузор), где давление в сиропе существенно падает и создаются условия, исключающие образование новых центров кристаллизации сахара. После кавитационно-кумулятивной обработки сироп насосом подают в сборник готового сахарного сиропа, где его хранят при температуре 85-90°С перед отбором в производство карамели или других кондитерских изделий. Для определения качества сиропа его отбирают из сборника готового сиропа и анализируют на содержание в нем кристаллов сахара и наличие новых центров кристаллизации. С этой целью сироп рассматривают под микроскопом с различной степенью увеличения. При этом контроль качества сиропа осуществляется сразу на выходе из суперкавитирующего статического аппарата и затем через каждые 20 минут в течение часа из сборника готового сиропа. В случае обнаружения в сиропе кристаллов сахара используют методику их отделения от сиропа фильтрацией через мембранный фильтр с последующим пересчетом на массу сиропа. Выполненный анализ полученного сиропа, содержащего после кавитационной обработки 65-72% сухих веществ, показал полное отсутствие в нем не только мельчайших кристаллов сахара, но и новых центров кристаллизации после часа выдерживания в сборнике готового сиропа.

Анализ позволил обнаружить в этом сахарном сиропе около 0,32% кристаллов сахара к его массе. При этом отмечено, что при хранении такого сиропа в течение часа количество кристаллов сахара в нем возрастает на 0,1-0,2% и они вызывают последующее засахаривание технологического оборудования и готовой продукции.

Из предоставленных в примере результатов видно, что предлагаемый способ в сравнении с известным позволяет обеспечить необходимое перемешивание сахарного сиропа и добиться полного растворения ингредиентов, полностью исключив наличие в нем кристаллов сахара и новых центров его кристаллизации.

Изобретение относится к сахарной промышленности. Предложен способ получения сахарного сиропа, обогащенного пектином и экстрактом черного кофе, согласно которому кристаллы сахара фракционируют до размера 0,18-0,20 мм и растворяют в горячей воде. Полученный сироп смешивают с пектиновым экстрактом, подвергают двойной кавитационно-кумулятивной обработке путем подачи его сначала со скоростью 12-17 м/с в суперкавитирующий статический аппарат, а затем направляют на акустическую кавитацию с действующей частотой аппарата в пределах 18-24 кГц, где в сахарный сироп вводят экстракт черного кофе. Изобретение позволяет добиться равномерного распределения в сахарном сиропе добавок при полном растворении компонентов. 2 пр.

Способ получения сахарного сиропа, обогащенного пектином и экстрактом черного кофе, характеризующийся тем, что кристаллы сахара фракционируют до размера 0,18-0,20 мм, растворяют в горячей воде до 81-83% сухих веществ, затем полученный сироп смешивают с пектиновым экстрактом, взятым в количестве 5-10% от массы кристаллов сахара, содержащим 2,0-4,0% пектина при рН 4,1-5,9, далее сироп доводят до содержания 68-75% сухих веществ и температуры 87-92°С, подвергают двойной кавитационно-кумулятивной обработке путем подачи его сначала со скоростью 12-17 м/с в суперкавитирующий статический аппарат, а затем направляют на акустическую кавитацию с действующей частотой аппарата в пределах 18-24 кГц, где в сахарный сироп вводят экстракт черного кофе с концентрацией 70% сухих веществ, взятый в количестве 10-15% по массе сахара, с получением готового продукта.