Лекция 17 Получение глюкозы и глюкозно-фруктозного сиропа

Глюкозу получают из крахмала и крахмалосодержащего сырья. Пищевая глюкоза используется в пищевой промышленности как заменитель сахарозы при производстве мягких конфет, мороженого, восточных сладостей, напитков, хлебобулочных изделий.

В основе производства глюкозы лежит кислотный, ферментативный или кислотно-ферментативный гидролиз крахмала. Первые стадии: подготовка крахмальной суспензии, гидролиз (кислотный или ферментативный), нейтрализация кислоты или инактивация ферментов, очистка сиропа адсорбентом; уваривание и охлаждение глюкозного сиропа проводят так же, как при производстве патоки с использованием аналогичного оборудования. Отличия состоят в стадии кристаллизации и последующих операциях, связанных с особенностями производимой продукции.

Получения пищевой глюкозы

Для получения пищевой глюкозы готовят суспензию крахмала (18…20 % СВ). Гидролиз проводят как с применением соляной кислоты, так и с помощью ферментных препаратов.

Процесс кислотного гидролиза крахмала ведут до содержания РВ 90…92 %, в том числе 85…87 % глюкозы. Нейтрализацию кислот доводят до рН 4,7…4,8. Сироп обесцвечивают активированным углем, фильтруют, уваривают до концентрации СВ 50…55 %, проводят контрольное фильтрование и уваривают в вакуум-аппаратах при температуре 60…65 ºС до концентрации СВ 79…80 %. Готовый сироп охлаждают до 45…50 С и подают в кристаллизатор. В сироп добавляют затравку в количестве 5…10 % к массе сиропа и тщательно перемешивают, а затем охлаждают до 40 ºС. Глюкоза кристаллизуется, кристаллы, срастаясь, захватывают межкристальный раствор, и смесь превращается в твердую пищевую глюкозу.

Ферментативный гидролиз крахмала позволяет получать пищевую глюкозу более высокого качества, так как уменьшается количество примесей в межкристальном растворе. Процесс ведут в две стадии: разжижение крахмала и его осахаривание. Разжижение крахмала проводят ферментативным или кислотным методом.

При кислотном разжижении в крахмальную суспензию концентрацией 35…40 % СВ добавляют соляную кислоту. Процесс ведут 2-3 мин. Затем гидролизат нейтрализуют до рН 5,5…5,6, охлаждают до 48…50 ºС и направляют в ферментеры для осахаривания.

При ферментативном разжижении крахмала в суспензию температурой 55 ºС вводят амилосубтилина Г10х (или аналогичного ферментного препарата) в количестве 0,01…0,015 % на СВ крахмала, доводят температуру смеси до 85 ºС и выдерживают 2 ч при постоянном помешивании. Для более полной клейстеризации крахмала смесь обрабатывают в течение 3…6 мин при 133 ºС, охлаждают до 85 ºС и вводят вторую порцию ферментного препарата (0,05…0,07 % к массе крахмала) и направляют для осахаривания.

Осахаривание проводят с помощью ферментного препарата глюкоэндомикопсина Г10х при 48…50 ºС в течение 60…72 ч при постоянном помешивании. В результате получают сироп, содержащий при кислотном разжижении 94…95 % РВ, а при ферментативном - 96…98 %. Для инактивации ферментов сироп нагревают до 90 ºС и направляют на адсорбционную очистку. Жидкий сироп упаривают под вакуумом до содержания СВ 54…55 %, а затем уваривают в вакуум-аппаратах до содержания СВ 70…72 %, после чего охлаждают до 50 ºС и направляют на кристаллизацию. В сироп добавляют затравку в количестве 20…30 % к массе сиропа. Кристаллизация глюкозы длится 1 сут, температура при этом снижается до 34…35 ºС. Загустевшую массу разливают в формы и выдерживают в течение 3 сут при 10…15 ºС. Затем пищевую глюкозу измельчают, просеивают, подсушивают до влажности не более 9 % и упаковывают.

Получение глюкозно-фруктозных сиропов

Фруктоза самый сладкий сахар. Поэтому чем больше содержится фруктозы, тем слаще продукт при том же содержании сахара.

Для получения глюкозно-фруктозного сиропа в качестве исходного сырья используют в основном кукурузный крахмал. Содержание примесей в нем должно быть минимально, а содержание белка не должно превышать 0,4 %.

Для получения глюкозно-фруктозного сиропа используют гидролизаты крахмала с высоким содержанием глюкозы (96 %), полученные при ферментативном гидролизе крахмала. Для удаления растворимых примесей (зольные элементы, особенно ионы кальция, красящие вещества, протеин и др.) глюкозный сироп обрабатывают ионообменными смолами и активированным углем. Очищенный глюкозный сироп направляют на выпаривание до содержания СВ 40…50 %. При более высокой концентрации сиропа увеличивается его вязкость и падает скорость изомеризации. Иногда вместо выпаривания сироп стерилизуют при 125 ºС 2 мин, после чего его охлаждают до 60 ºС. В подготовленный субстрат добавляют ионы магния и кобальта для повышения активности фермента и бисульфит для предупреждения развития микрофлоры. Глюкоизомераза дозируется по его глюкоизомеразной активности. Процесс изомеризации длится около 20…24 ч до содержания фруктозы в гидролизате 42 %. Далее сироп отстаивают в течение нескольких часов и сливают так, чтобы осевший на дно фермент был покрыт слоем сиропа во избежание его контакта с воздухом. В реактор вновь подают свежий субстрат, и начинается новый цикл. Фермент используют от 5 до 30 дней и выводят из производства.

Полученный сироп подкисляют соляной кислотой до рН 4,5, очищают ионообменными смолами и обесцвечивают активированным углем. Далее сироп уваривают при 60 ºС (при более высоких температурах фруктоза рагзлагается) в выпарных аппаратах пленочного типа до содержания СВ 71…74 %, охлаждают до 30 ºС и хранят при 25…30 ºС, так как при температуре ниже 25 ºС начинается кристаллизация глюкозы, а при температуре выше 30 ºС нарастает цветность сиропа из-за разложения моносахаридов.

Глюкозно-фруктозные сиропы находят широкое применение при производстве детского и диетического питания, хлебобулочных изделий, кремов, тортов, пирожных, джемов, помадки, зефира, пастилы.

По своим свойствам такие сиропы близки к инвертному. Из-за большого содержания моносахаридов, особенно фруктозы, использование сиропов позволяет получать кондитерские изделия повышенного качества: они долго остаются свежими и не засыхают. Хлебобулочные изделия, приготовленные на глюкозно-фруктозном сиропе, имеют лучшую окраску корки и более длительный срок сохранения свежести. Сироп с содержанием фруктозы 90 % позволяет получать пищевые продукты пониженной энергетической ценности благодаря снижению содержания сахара в рецептуре изделий за счет более сладкого вкуса сиропа.

Инвертный сироп

Инвертный сироп получают непосредственно на фабриках, используя в качестве катализатора сильную кислоту, например соляную. Чаще всего для этих целей применяют органические кислоты: молочную, лимонную и винную.

При нагревании водных растворов сахара в кислой среде ионы Н⁺ катализируют присоединение к молекулам сахарозы молекул воды. Происходит гидролиз, в результате которого сахароза распадается на молекулу глюкозы и фруктозы. Образующаяся при этом смесь моносахаридов называется инвертным сахаром.

С₁₂Н₂₂О₁₁+Н₂О = С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆.

Для приготовления инвертного сиропа в 80 %-й раствор сахара при 90 ºС вводят 0,02…0,03 % соляной кислоты в виде 10 %-го раствора. Гидролиз длится 20…30 мин в зависимости от количества вводимой кислоты. Если применяют органические кислоты, например, молочную, то ее количество с учетом маленькой константы скорости диссоциации необходимо увеличить в 100 раз. По окончании инверсии инвертный сироп необходимо быстро перекачать в емкость, оборудованную мешалкой и змеевиками, по которым циркулирует холодная вода, охладить до 40 ºС (чтобы предотвратить потемнение раствора) и нейтрализовать 10 %-м раствором гидрокарбоната натрия. Глюкоза и фруктоза наиболее устойчивы в кислой среде, поэтому нейтрализацию ведут до слабо кислой реакции.

Приготовленный таким образом инвертный сироп имеет следующий химический состав: содержание РВ (глюкоза + фруктоза) 76-78 %, сахарозы 1-3 %, воды 19-20 %. В инвертном сиропе содержится небольшое количество продуктов термического распада глюкозы и фруктозы. Поэтому он не бесцветный, а имеет слабую окраску.

Инвертный сироп обладает двумя свойствами - свойствами антикристаллизатора и гигроскопичностью. Первое свойство связано с высокой его вязкостью, а второе - с присутствием фруктозы, являющейся самым гигроскопичным из всех известных сахаров.

Антикристаллизационные свойства инертного сиропа позволяют широко использовать его при производстве карамели. Патока в отличие от инвертного сиропа имеет большую вязкость и обладает свойством задерживать скорость кристаллизации в большей степени. Возможна частичная замена патоки инвертным сиропом.

Гигроскопичность инвертного сиропа широко используется при хранении кондитерских изделий. Она ограничивает применение инвертного сиропа при производстве карамели, так как при хранении карамель «намокает». В то же время гигроскопичность инвертного сахара используется при введении его в рецептуру хлебобулочных и мучных кондитерских изделий для увеличения срока хранения готового продукта.

Дата добавления: 2014-01-13