Способ приготовления инвертного сахарного сиропа и установка для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК A23L2/00 

(21)4285401/30-13

(22)15.07.87

(46) 15.02.90. Бюл. № 6

(71)Всесоюзный научно-исследовательский институт пищевой биотехнологии

(72)Г. С. Кодин, Н. В. Петропавловская, Г. И. Зайканова и Н. Н. Сергиенко

(53)664.143.6 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 179610, кл. А 23 L 2/00, 1966.

Рудольф В. В. Производство кваса.-М.. Легкая и пищевая промышленность, 1982, с. 81.

(54)СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ИН- ВЕРТНОГО САХАРНОГО СИРОПА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

(57)Изобретение относится к пищевой промышленности. Цель изобретения - ускорение процесса, улучшение качества готового продукта путем уменьшения содержания оксиметилфурфурола, а также повышение производительности. Способ осуществляют следующим образом. Непрерывно поступающие потоки умягченной воды с температурой 85°С и сахарного песка смешивают, нагревают и стерилизуют. Нагрев смеси производят до температуры ее стерилизации, не доводя смесь до кипения, при непрерывной ее циркуляции с продувкой в противотоке части циркуляционного потока через поток исходной циркуляционной смеси. При этом происходят растворение сахара, образование сахарного сиропа требуемой плотности и его стерилизация. В процессе растворения и стерилизации через смесь подают под давлением воздух для флотации, удаляя находящиеся в смеси посторонние включения (пыль, костра мешков и др), которые адсорбируются пузырьками воздуха

&

(Л

Изобретение относится к пищевой промышленности. Цель изобретения - ускорение процесса, улучшение качества готового продукта путем уменьшения содержания оксиметилфурфурола, а также повышение производительности и улучшение качества готового продукта. Способ осуществляют следующим образом. Непрерывно поступающие потоки умягченной воды с температурой 85°С и сахарного песка смешивают, нагревают и стерилизуют. Нагрев смеси производят до температуры ее стерилизации, не доводя смесь до кипения, при непрерывной ее циркуляции с продувкой в противотоке части циркуляционного потока через поток исходной циркуляционной смеси. При этом происходят растворение сахара, образование сахарного сиропа требуемой плотности и его стерилизация. В процессе растворения и стерилизации через смесь подают под давлением воздух для флотации, удаляя находящиеся в смеси посторонние включения (пыль, костра мешков и др.), которые адсорбируются пузырьками воздуха и увлекаются ими на поверхность раствора, образуя пену. Горячий сахарный сироп подают на инверсию и смешивают его с органической кислотой. Инверсию проводят при снижении температуры смеси от 95 до 70°С, после чего осуществляют выдержку сиропа до содержания инвертного сахара в сиропе в количестве 50% с.в. Установка состоит из размещенных по ходу технологичес

алексеев евгений леонидович

максимов григорий сергеевичсоNтаINеR WIтн LID FoR неат SтеRILIZатIоN oF FооDSтUFFS11 115583 москва, ген.белова 41-5711 117036 москва, пр.60-летия октября 23-1-47

11 115583 москва, ген.белова 41-57

11 141350 московская обл.хотьково, калинина 6-28Изобретение касается термической стерилизации продуктов. Целью изобретения является снижение времени стерилизации и повы

ел

Јь

to

СЛ

1C

фиг. /

и увлекаются ими на поверхность раствора, образуя пену. Горячий сахарный сироп подают на инверсию и смешивают его с органической кислотой. Инверсию проводят при снижении температуры смеси от 95 до 70°С, после чего осуществляют выдержку сиропа до содержания инвертного сахара в сиропе в количестве 50% с.в. Установка состоит из размещенных по ходу технологического процесса устройства 1 для смешивания воды с сахаром, нагрева, стерилизации и флотации, смесителя 2 кислоты и сиропа, устройства 3 для обработки сахарного сиИзобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способу приготовления инвертного сахарного сиропа и установке для его осуществления.

Цель изобретения - ускорение процесса и улучшение качества готового продукта путем уменьшения содержания окси- метилфурфурола, а также повышение производительности.

Способ осуществляют следующим образом.

Непрерывно поступающие потоки умягченной воды с температурой 85°С и сахарного песка смешивают, нагревают и стерилизуют. Нагрев смеси производят до температуры ее стерилизации, не доводя смесь до кипения. При этом нагревание смеси осуществляют при непрерывной ее циркуляции с продувкой в противопотоке части циркуляционного потока через поток исходной циркуляции смеси. При этом происходит растворение сахара, образование сахарного сиропа требуемой плотности и его стерилизации, рилизация.

В процессе растворения и стерилизации через смесь подают под давлением воздух для флотации, удаляя находящиеся в смеси посторонние включения (пыль, костра мешков и др.), которые адсорбируются пузырьками воздуха и увлекаются ими на поверхность раствора, образуя пену.

Горячий сахарный сироп подают на инверсию и смешивают его с органической кислотой. Инверсию проводят при снижении температуры смеси от 95 до 70°С, после чего осуществляют выдержку сиропа до содержания инвертного сахара в сиропе в количестве 50% с.в.

На фиг. 1 изображена установка для осуществления способа, общий вид; на фиг. 2 - устройство для смешивания воды с сахаром, нагрева, стерилизации и флотации; на фиг. 3 - смеситель кислоты и сиропа.

ропа органической кислотой и холодильника 4 готового продукта. Установка снабжена выносным теплообменником 5, барботе- ром 6, подключенным к устройству 1 для смешивания воды и сахара с образованием контура для рециркуляции смеси. Использование способа и установки позволяет повысить качество сахарного сиропа за счет ликвидации карамелизации сахарозы и качество инвертного сахарного сиропа за счет снижения содержания окси- метилфурфурола. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 3 ил., 6 табл.

Установка для приготовления инвертного сахарного сиропа состоит из установленных по ходу технологического процесса устройства 1 для смешивания воды с сахаром нагрева, стерилизации и флотации, смесителя 2 кислоты и сиропа, устройства 3 для обработки сахарного сиропа органической кислотой и холодильника 4 готового продукта.

Установка снабжена выносным теплообменником 5, барботером 6, подключенным к

устройству 1 для смешивания воды и сахара с образованием контура для рециркуляции смеси.

Устройство 3 для обработки сахарного сиропа снабжено теплообменником 7 для охлаждения сиропа, емкостью 8 для выдержки сиропа при конечной температуре с системой рециркуляции, состоящей из размещенных внутри емкости барботеров 9, вмонтированных в днище емкости 8. Емкость 7 снабжена перегородками 10, не доходящими до ее крышки и днища.

Над устройством 1 для смешивания воды с сахаром размещены вибросито 11, дозатор 12 сахарного песка, накопительная емкость 13 с ковшевым элеватором 14 и приемным бункером 15.

Устройство 1 для смешивания воды с сахаром, нагрева, стерилизации и флотации (см. фиг. 2) состоит из корпуса 16, пеносбор- ника 17, загрузочного люка 18, барботера 19 пневмоудаления пены, крышки 20, штуцера 21 выхода готового продукта, перегородок 22, днища 23, штуцера 24, барботера 25 струйного перемешивания, патрубка 26, барботера 27 пневмофлотации.

Смеситель 2 кислоты и сиропа (фиг. 3) включает корпус 28, штуцер подачи сахарного сиропа 29, штуцер 30 подачи органической кислоты, диафрагму 31, решетку 32, днище 33, штуцер 34 выхода смеси, над смесителем 2 кислоты и сиропа размещен дозатор 35 органической кислоты.

Установка работает следующим образом.

Сахарный песок из бункера 15 ковшовым элеватором 14 подают в накопительную емкость 13. Из емкости 13 сахарный песок шнеком-дозатором 12 в заданном s количестве через вибросито 11 и загрузочный люк 18 непрерывно поступает в устройство 1, в которое также непрерывно в заданном количестве подается горячая вода, подогретая в теплообменниках 7.

Интенсивному растворению сахара спо- Ю собствует рециркуляция смеси по контуру устройство 1 - патрубок 24 - насос - бар- ботер 6 . - теплообменник 5 - патрубок 26 - барботер 25 - устройство 1. При этом обеспечивается мягкий темпера- 15 турный режим растворения сахара в воде и интенсивное струйное- перемешивание сахарного раствора в теплообменнике 5 и устройстве 1. Струи раствора, выходящие с большой скоростью из отверстий барботеров 6 и 25 под давлением, соз- 20 даваемым шестеренчатым насосом, интенсифицируют процессы теплообмена и растворения в указанных аппаратах. Сахарный раствор нагревается в теплообменнике 5 до температуры его стерилизации 100°С. При ука- 25 занном постоянно поддерживаемом темпера- рутном режиме происходит растворение сахара, образование сахарного сиропа требуемой плотности и его стерилизация.

Для качественной стерилизации noзавершается процесс получения инвертного сиропа с заданной характеристикой. Выдержка смеси в указанном устройстве 3 осуществляется в течение 40 мин при 70°С.

Для интенсификации процесса инверсии в устройстве 3 осуществляется струйное перемешивание смеси. Струи, выходящие с большой скоростью из отверстий барботеров 9, под давлением, создаваемым шестеренчатым насосом, перемешивают смесь. Емкость 8 так же, как и устройство 1, снабжена перегородками 10, образующими последовательно расположенные зигзагообразные каналы. Прохождение смеси по указанным каналам исключает неравномерность процесса инверсии.

Из емкости 8 инвертный сироп насосом через фильтр поступает во второй теплообменник 7, а затем в холодильник 4. Охлажденный инвертный сироп подают в сборник готового продукта.

Пример 1. Поток умягченной воды температурой 85°С и поток сахарного песка из расчета 1 кг на 0,5 л умягченной воды для получения сиропа концентрацией 65,8% непрерывно поступают на нагрев, стерилизацию и флотацию. При этом смесь нагревают до температуры стерилизации, равной 100°С, при непрерывной циркуляции в замкнутом контуре. При этом осуществляют струйное перемешивание сахарного раствора, продувая через непрерывно поступаюток сиропа в устройстве 13 движется по 30 Щии поток смеси мощностью 2 тыс.л/ч в

направлению к выходному штуцеру 21 зигзагообразно по каналам, образованным перегородками 32.

Для пневмофлотации в барботер 26 устройства 1 непрерывно подают сжатый возпротивотоке к нему мощностью 5 тыс.л/ч. При указанном постоянно поддерживаемом температурном режиме происходит растворение сахара, образование сахарного сиропа требуемой плотности с содержанием судух давлением 0,03 МПа. Частицы твердой 35 хих веществ 65,8% и его стерилизация, фазы, находящиеся в растворе, адсорбируют-Флотацию осуществляют сжатым воздуся пузырьками воздуха и увлекаются ими на поверхность раствора, образуя пену. Воздушная струя, подаваемая из барботе- ра 19, сдувает с поверхности раствора пену с посторонними включениями в пено- сборпик 17.

Для инверсии сахарозы органической кислотой горячий сахарный сироп из устройства 1 через штуцер 21 непрерывно са40

хом, подаваемым через смесь под давлением 0,03 МПа. Мелкие посторонние включения, находящиеся в смеси и попавшие в нее вместе с сахарным песком (пыль, костра мешков и т. д.), адсорбируются пузырьками воздуха и увлекаются ими на поверхность раствора, образуя пену. Удаление пены совершают непрерывной подачей сжатого воздухадавлением

цесса растворения, нагрева, стерилизации и флотации составляет 30 мин.

Готовый сахарный сироп температурой 95°С подают на инверсию и смешимотеком поступает в смеситель 2, в который 45 0.015 МПа. Средняя продолжительность про- из дозатора 34 непрерывно подают органическую кислоту. Система чередующихся между собой диафрагм 31 и решеток 32 смесителя 2 обеспечивает качественное смешивание горячего сахарного сиропа и органической кислоты при их кратковремен- 50 вают его с лимонной кислотой из расчета ном контакте. Далее смесь через штуцер 34 750 г на 100 кг сухих веществ сахара, самотеком поступает в теплообменник-хо- Инверсию проводят при постепенном сни- лодильник 7, в котором охлаждается от температуры 95 до 70°С в течение 10-12 мин. Одновременно в теплообменнике-холодильнике 7 за счет охлаждения смеси проис- ходит нагрев умягченной воды.

Затем смесь поступает в устройство 3 для обработки сахарного сиропа, в котором

жении температуры смеси от 95 до 70°С в течение 10 мин с последующей выдержкой смеси температурой 70°С в течение 40 мин при непрерывной ее циркуляции и перемешивании в замкнутом контуре до достижения содержания инвертного сахара в сиропе 50% с.в.

завершается процесс получения инвертного сиропа с заданной характеристикой. Выдержка смеси в указанном устройстве 3 осуществляется в течение 40 мин при 70°С.

Для интенсификации процесса инверсии в устройстве 3 осуществляется струйное перемешивание смеси. Струи, выходящие с большой скоростью из отверстий барботеров 9, под давлением, создаваемым шестеренчатым насосом, перемешивают смесь. Емкость 8 так же, как и устройство 1, снабжена перегородками 10, образующими последовательно расположенные зигзагообразные каналы. Прохождение смеси по указанным каналам исключает неравномерность процесса инверсии.

Из емкости 8 инвертный сироп насосом через фильтр поступает во второй теплообменник 7, а затем в холодильник 4. Охлажденный инвертный сироп подают в сборник готового продукта.

Пример 1. Поток умягченной воды температурой 85°С и поток сахарного песка из расчета 1 кг на 0,5 л умягченной воды для получения сиропа концентрацией 65,8% непрерывно поступают на нагрев, стерилизацию и флотацию. При этом смесь нагревают до температуры стерилизации, равной 100°С, при непрерывной циркуляции в замкнутом контуре. При этом осуществляют струйное перемешивание сахарного раствора, продувая через непрерывно поступаю Щии поток смеси мощностью 2 тыс.л/ч в

Щии поток смеси мощностью 2 тыс.л/ч в

противотоке к нему мощностью 5 тыс.л/ч. При указанном постоянно поддерживаемом температурном режиме происходит растворение сахара, образование сахарного сиропа требуемой плотности с содержанием сухих веществ 65,8% и его стерилизация, Флотацию осуществляют сжатым возду

хом, подаваемым через смесь под давлением 0,03 МПа. Мелкие посторонние включения, находящиеся в смеси и попавшие в нее вместе с сахарным песком (пыль, костра мешков и т. д.), адсорбируются пузырьками воздуха и увлекаются ими на поверхность раствора, образуя пену. Удаление пены совершают непрерывной подачей сжатого воздухадавлением

0.015 МПа. Средняя продолжительность про- вают его с лимонной кислотой из расчета 750 г на 100 кг сухих веществ сахара, Инверсию проводят при постепенном сни-

цесса растворения, нагрева, стерилизации и флотации составляет 30 мин.

Готовый сахарный сироп температурой 95°С подают на инверсию и смеши0.015 МПа. Средняя продолжительность про- вают его с лимонной кислотой из расчета 750 г на 100 кг сухих веществ сахара, Инверсию проводят при постепенном сни-

0.015 МПа. Средняя продолжительность про- вают его с лимонной кислотой из расчета 750 г на 100 кг сухих веществ сахара, Инверсию проводят при постепенном сни-

жении температуры смеси от 95 до 70°С в течение 10 мин с последующей выдержкой смеси температурой 70°С в течение 40 мин при непрерывной ее циркуляции и перемешивании в замкнутом контуре до достижения содержания инвертного сахара в сиропе 50% с.в.

Получают инвертный сахарный сироп со следующей характеристикой:

Плотность, % сухих веществ65,8

Массовая доля инвертного

сахара, % сухих веществ50,0

Массовая доля оксиметилфурфурола, мг на 100 г15,7

Пример 2. Процесс проводят аналогично примеру 1, только охлаждение смеси

и установки для его осуществления позволяет повысить качество сахарного сиропа за счет ликвидации карамелизации сахарозы и качество инвертного сахарного сиропа за счет снижения в 2 раза количества оксиметилфурфурола, увеличить производительность установки за счет сокращения в 2,5 раза цикла приготовления инвертного сиропа и снизить в 2,5 раза расход тепловой энергии за счет утилизации

нологического цикла приготовления сахарного сиропа.

Формула изобретения

при инверсии осуществляют в течение 12 мин. Ю и исключения процесса кипячения из техХарактеристика готового продукта совпадает с примером 1.

Следует отметить, что продолжительность снижения температуры смеси от 10 до 12 мин является оптимальной. Если этот процесс осуществлять в течение 8 мин, то снизится скорость процесса инверсии, что вызовет увеличение на 25% продолжительности всего технологического процесса приготовления инвертного сиропа. Если

15

25

щим охлаждением готового продукта, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса и улучшения качества готового продукта путем уменьшения содержания оксиметилфурфурола, процесс инверсии проводят при одновременном охлаждении сиропа от 95 до 70°С в течение 10-12 мин до содержания инвертного сахара в сиропе 40% с. и., после чего осуществляют выдержку 30 сиропа при конечной температуре первой стадии до достижения содержания инвертного сахара в сиропе 50% с.в.

сахаром, нагрева, стерилизации и флотации, смесители кислоты и сиропа, устройства для обработки сахарного сиропа органической кислотой и холодильник готового продукта,

идет медленно.

Из табл, 2 видно, что процесс инверсии в течение 10-20 мин с начала его проведения идет очень интенсивно при незначительном о&разовании оксиметилфурфуро- отличающаяся тем, что, с целью повышения

ла. При увеличении продолжительности процесса инверсии (90-120 мин с начала его проведения) возрастает количество оксиметилфурфурола и образуются продукты глубокого распада Сахаров: неидентифицированпроизводительности и улучшения качества готового продукта, она снабжена выносным теплообменником, барботером, подключенным к устройству для смешивания воды с сахаром с образованием контура для реные вещества, ухудшающие качество сиропа. 45 циркуляции смеси, а устройство для стери- После проведения инверсии при тем- лизации снабжено теплообменником для ох- пературе в промежутке от 95 до 70 С продолжительностью 10-12 мин и дополнительной выдержки при температуре 70°С продолжительностью 35-40 мин массовая доля

лаждения сиропа, емкостью для выдерживания сиропа при конечной температуре и системой рециркуляции, состоящей из размещенных внутри емкости барботеров,

лаждения сиропа, емкостью для вания сиропа при конечной тем и системой рециркуляции, состо размещенных внутри емкости ба

Сахаров составляет, % с.в.: сахароза 49,8; 50 вмонтированных в днище емкости, фруктоза 26,2; глюкоза 23,8; оксиметилфур- фурол 15,7 мг/100 г.

Использование предлагаемых способов приготовления инвертного сахарного сиропа

и установки для его осуществления позволяет повысить качество сахарного сиропа за счет ликвидации карамелизации сахарозы и качество инвертного сахарного сиропа за счет снижения в 2 раза количества оксиметилфурфурола, увеличить производительность установки за счет сокращения в 2,5 раза цикла приготовления инвертного сиропа и снизить в 2,5 раза расход тепловой энергии за счет утилизации

и исключения процесса кипячения из технологического цикла приготовления сахарного сиропа.

Формула изобретения

щим охлаждением готового продукта, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса и улучшения качества готового продукта путем уменьшения содержания оксиметилфурфурола, процесс инверсии проводят при одновременном охлаждении сиропа от 95 до 70°С в течение 10-12 мин до содержания инвертного сахара в сиропе 40% с. и., после чего осуществляют выдержку сиропа при конечной температуре первой стадии до достижения содержания инвертного сахара в сиропе 50% с.в.

производительности и улучшения качества готового продукта, она снабжена выносным теплообменником, барботером, подключенным к устройству для смешивания воды с сахаром с образованием контура для ре циркуляции смеси, а устройство для стери- лизации снабжено теплообменником для ох-

циркуляции смеси, а устройство для стери- лизации снабжено теплообменником для ох-

лаждения сиропа, емкостью для выдерживания сиропа при конечной температуре и системой рециркуляции, состоящей из размещенных внутри емкости барботеров,

вмонтированных в днище емкости,

вмонтированных в днище емкости,

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Таблица

Продолжитель- Температура Массовая до- Массовая доля ность процес- процесса,0С ля инвертно- оксиметилфур- са, минго сахара, фурола,

с.в. мг/100 г сиропа

Прототип

12070 52,0 19,1

120100 81,0 19,8

Предлагаемый способ (10-12)+40 95-70С+70) 50,0 15,7

Таблица

Параметры способа Количество обра-Количество оксизовавшегося инвер-тилфурфурола,

тного сахара, %мг/100 г сиропа к массе Сахаров

Известный Продолжительность 120 мин, температура, °С:

7052

10081

Предлагаемый Снижение температуры от 95 до 70°С в течение

10-12 мин37,9

Выдержка при 70еС в течение 40 мин 50,0

18,2 18,9

9,8 15,7

Температура теплоносителя(греющего пара или воды),С:

105

115

118 119 140

Температура

стерилизации

сахарного

раствора, 90

С:

Продолжительность процесса растворения сахара в воде, мин

Сахарный сироп имеет белую окраску, что соответствует требованиям технологии. Отсутствует карамелизация сахарозы

То же II

Ухудшение качества сахарного сиропа вследствие начала процесса карамелиза- ции. Появление желтых- тонов

60

30

Высокое качество готового продукта

То же it

30 Низкое качество готового продукта

ел

4

ьо ел кэ о

Расход пара в количестве 75,2 кг/ 1000 кг сиропа на нагрев смеси вызывает снижение скорости процесса стерилиазции, что на 25% увеличива100

105

Давление сжатого воздуха, МПа: 0,01

0,015

0,02 0,02

0,03

ет продолжительность технологическо цикла приготовления инвертного сиропа при ухудшении его качества

Уменьшение с 213,6 до 59,6 кг/ 1000 кг сиропа количества пара,идущего на нагрев смеси, при сокращении высокого качества готового продукта

Повышенный расход пара 213,6 кг/ 1000 кг сиропа, затраченный на процесс кипячения сахарного раствора , ухудшение санитарного состояния си- роповарочных отделений за счет значительного парообразования

Недостаточный сдув пены с посторонними включениями с поверхности раствора. Ухудшение качества раствора

Полное удаление пены с посторонними включениями с поверхности раствора. Высокое качество готового продукта

Удаление пены с поверхности раствора с образованием брызгоуноса Не обеспечивается качественной пнев мофлотации, низкое качество готового продукта

Образование качественной пневмофло- тации. Высокое качество готового продукта

ПЕН

0,05

Продолжителность снижения температурысмеси от 95 до 70°С (первая стадия инверсии), мин: 9

10

37,9

12 30

45,9 73,0

Выдержка смеси при 70(JC (втоI

:i:z:i

Сильное пенение на поверхности раствора, сопровождается уносом капель раствора

7,6

9,8

11,0 18,1

Малый прирост образования инвертного сахара. Увеличение на 25% продолжительности всего технологического процесса приготовления инвертного сиропа

Высокое качество инвертного сиропа за счет большой скорости процесса инверсии и образования незначительного количества оксиме- тилфурфур ола

То же

Ухудшение качества инвертного сиропа за счет увеличения в 2 раза образования оксиметилфурфурола

ел

.

ю

Сл N5

О

00

35

48,6

15,4

50,0 52,0

15,7 18,5

ного сахара, увеличение на 25% продолжительности технологического цикла приготовления инвертного сиропа Оптимальный прирост образования инвертного сахара (при массовой доле инвертного сахара 50% с.в.) и незначительное количество оксиметилфурфу- рола. Высокое качество инвертного сиропа

То же

Нежелательный прирост образования инвертного сахара (при массовой доле инвертного сахара 50% с.в.) и оксиметилфурфурола. Ухудшение качества инвертного сиропа. Продолжительность процесса инверсии в прототипе 120 мин, по предлагаемому способу 45-52 мин. Общая продолжительность двух стадий процесса инверсии мин: 10-12+35-40, итого 45-52 мин.

25

Фиг. I

21

IB

30

23

28

31

B&Z

ъг

32

±

31

/

34

35

Физ.З