CC BY
384
Приготовление инвертированных сахарных сиропов
1С.В. Ермолаев, А.Г. Кривовоз, Г.А. Ермолаева
Московский государственный университет пищевых производств
Инвертированные сахарные сиропы применяют в производстве безалкогольных, слабоалкогольных напитков, а также ликероводочных, кондитерских изделий и т.п.
По известной технологии приготовления инвертированного белого сахарного сиропа в сироповарочный аппарат заливают расчетное количество воды, доводят до кипения, включают мешалку, засыпают сахар-песок из расчета 9 частей сахара на 5 частей воды (по массе) и кипятят 30 мин, удаляя образующуюся пену. Затем полученный сироп концентрацией 63-64 % сухих веществ (СВ) охлаждают до 70...72 °С и на каждые 100 кг СВ сахара-песка добавляют 0,75 кг лимонной кислоты (в виде 50%-ного водного раствора). При этой температуре сироп перемешивают 2 ч, за 20 мин до окончания цикла добавляют 0,1 мас. % порошкового активного угля, тщательно фильтруют и охлаждают до комнатной температуры [1].
При таком же соотношении сахара и лимонной кислоты Б.А. Устинников с сотрудниками предложили инвертировать сироп в течение 30 мин при температуре 80°С [6]. Предполагается, что при указанных режимах достигает-
ся 50%-ный гидролиз сахарозы, а прирост СВ в сиропе составляет 2,63 % в соответствии с уравнением 100 • [(180 + + 180)/342]/2 = 102,63 %.
На такое же количество прироста СВ (в некоторых отраслях) рекомендуется уменьшать расход сахара, считая, что сладость сиропа при инвертировании также повышается [4]. Но при этом не учитывается зависимость сладости моносахаридов от температуры. Результаты опытов по определению сладости фруктозы, инвертного сахара и сахарозы в зависимости от температуры представлены на рис. 1. Из этих данных следует, что сладость сахарозы от температуры не зависит, а сладость фруктозы (при температуре дегустации 12 °С и концентрации сахара 10 %) всего лишь на 35 % больше сладости сахарозы. При нагревании до 42 °С сладость фруктозы сравнивается со сладостью сахарозы. Сладость свежеприготовленного инвертного сахара при 12 °С была лишь на 8 % больше сладости сахарозы, а при 30 °С сладость обоих растворов уравнивается.
Такие зависимости от температуры можно объяснить наличием в водных растворах фруктозы ее изомеров (рис. 2), сладость которых также зависит от температуры. Концентрация в-D-фруктопиранозы, обладающей более сладким вкусом по сравнению с P-D-фруктофуранозой, преобладает в растворах с низкой температурой. При повышении температуры она изо-меризуется в P-D-фруктофуранозу, и сладость раствора снижается [3]. Таким образом, чем выше концентрация
Р-_0-фруктопиранозы в растворах, тем больше их сладость, что обусловливает целесообразность использования инвертированных сиропов преимущественно в пищевых продуктах, употребляемых в охлажденном виде: безалкогольных и слабоалкогольных напитках, ликероводочных изделиях, мороженом и др.
В продуктах без охлаждения при температурах 25.30 °С повышенная сладость инвертного сахара исчезает, но у него есть другие преимущества перед сахарозой. Например, в насыщенных растворах моносахариды более устойчивы к самозарождению кристаллов, чем сахароза, а концентрация насыщенного раствора инвертного сахара на 10-12 % выше концентрации насыщенного раствора сахарозы [2]. Если в хлебобулочных изделиях сахар-песок заменять на инвертный сахар, то они медленнее черствеют, приобретают приятные цвет и аромат. Напитки и мороженое, приготовляемые с инверт-ным сахаром, мягче на вкус, в них исключается самопроизвольное зарождение кристаллов.
Положительная особенность растворов инвертного сахара — их пониженная вязкость, так при концентрации СВ 76,6 % и температуре 70 °С вязкость раствора сахарозы была 86,7 мПа-с; смеси сахарозы и инвертного сахара при соотношении 1:1 — 57,8 мПах; а одного инвертного сахара — 42,2 мПах, т.е. в 2 раза ниже раствора сахарозы.
В производстве напитков в настоящее время не снижают закладку сахара в случае его инвертирования, но повышение границы насыщения сиропа, например, при 20 °С от 66,6 % в растворах сахарозы до 78-79 % в смеси инвертного сахара и сахарозы (соотношение 70:30), и снижение вязкости почти в 2 раза [2] делают экономически целесообразным замену сахара-песка инвертным сахаром при выработке пищевых продуктов.
В производстве напитков и других изделий принято инвертировать только половину сахарозы лимонной кислотой, термостатируя сироп 2 ч при 70.72 °С [1]. При этом конечные ре-
Сл, % 130 120 110 100
10 20 30 40 50 t, °C
Рис.1. Сладость в зависимости от температуры 10 %-ных растворов: 1 — сахарозы; 2 — инвертного сахара; 3 — фруктозы
80
||Л||ткиг 5 •
2004
Температура, °С Среднее значение рН Продолжительность реакции, мин Константа скорости реакции, мин-1 Проинвертировало сахарозы,%
70 2,60 120 0,00479 43,74
70 2,50 120 0,00639 53,55
70 2,45 120 0,00677 55,62
70 2,43 120 0,00721 56,91
70 2,25 120 0,01097 73,19
80 2,37 60 0,02430 76,77
80 2,40 30 0,02267 49,35
105 3,0 40 0,06546 92,70
105 3,0 35 0,06546 89,90
105 3,0 30 0,06546 86,0
105 3,0 20 0,06546 73,01
зультаты инвертирования сахарозы кислотой зависят от качественного состава примесей сахара-песка, которые влияют на буферную емкость и рН сиропов.
Кривые потенциометрического титрования 30%-ных растворов: сахара-рафинада и трех образцов сахара-песка с разных сахарных заводов, которые имеют сигмо идную форму, что свидетельствует о переменной скорости изменения рН, представлены на рис. 3. Это обусловлено диссоциацией примесей солей слабых кислот и сильного основания, возрастающей с повышением концентрации H2SO4 или KOH в растворе. Сахар-песок, содержащий меньше примесей (образец № 2), имеет и меньшую буферную емкость по сравнению с образцами сахара № 3 и № 4. Поэтому добавление одинакового количества лимонной кислоты к указанным образцам сахара (0,8 г лимонной кислоты на 100 г сахара-песка) дает разное значение рН: в растворе сахара-рафинада (образец № 1) — 2,25; сахара-песка (образец № 2) — 2,45; сахара-песка (образец № 3) — 2,5; сахара-песка (образец № 4) — 2,6.
При гидролизе этих образцов лимонной кислотой в течение 2 ч при 70 °С проинвертировало разное количество сахарозы (см. таблицу). В таблице приведены также результаты инвертирования сахара-песка в течение 30 и 60 мин при 80 °С и в течение 20-40 мин при 105 °С.
Количество проинвертировавшей сахарозы при указанных параметрах определяли по уравнению Р.А. Колче-вой [5]
16.806- 5666,17
K
10
+ K -10
- - pH
14,083 - 4593,7 + 0,57pH (1)
где К — константа скорости гидролиза сахарозы, мин-1; Т — абсолютная температура; Кш — ионное произведение воды.
В кислой среде (рН 1-5), где обычно протекает гидролиз сахарозы, вли-
яние гидроксильных ионов незначительно, поэтому для вычислений по уравнению (1) ограничились первым членом:
К = 10
^К = 16,806 - 5666,17/Т - рН. (2)
Количество проинвертировавшей сахарозы (х, %), вычисляли по известному уравнению
100 (1
т).
(3)
Длительное нагревание сахарных сиропов с лимонной кислотой при высокой концентрации Н+ (рН < 2,5) имеет недостатки, так как часть кислоты разрушается и вступает в реакцию с примесями сахара и продуктами его распада. В результате вкусовые качества сиропа ухудшаются. Более предпочтительно инвертировать сахарозу сильной кислотой, например соляной, при повышенных температурах, поддерживая рН в изокаталитической зоне для инвертного сахара (рН 3-3,5) [5], где он чрезвычайно устойчив к разложению и реакция образования окси-метилфурфурола практически подавлена. При спектральном анализе инвертированных сиропов при длине волны 282 нм находили лишь следы первичных продуктов карамелизации сахара.
Масса проинвертировавшей сахарозы в растворах концентрацией 70 % СВ при рН 3 и температуре кипения сиропа (105°С) в течение 40-20 мин представлена в таблице. Из этих результатов видно, что для получения почти полностью инвертированного сиропа достаточно 30-35 мин нагревания сиропа при 105 °С.
Ивертированный сироп, термостатированный 35 мин при рН 3,5 и температуре 105°С, после осветления в колонке с гранулированным активным
Г-экв
43 ■■ 21
1-1-1-Г
10 20 30 40
Рис. 3. Кривые потенциометрического титрования растворов:
1 — сахара-рафинада;
2, 3, 4 — сахара-песка чистотой (%) соответственно:
2 — 99,75; 3 — 99,52; 4 — 99,18
углем АГС-4М и фильтрования с добавлением фильтроперлита имел концентрацию 72,7 %, был прозрачным, бесцветным, обладал приятным мягким вкусом и не имел запаха. При комнатной температуре такой сироп является ненасыщенным раствором, но при необходимости его концентрацию можно повысить до содержания СВ 78-80 % (граница насыщения), растворяя в нем сахар-песок, лимонную кислоту, другие вкусовые компоненты и осветляя в поле центробежных сил. В густом, почти полностью инвертированном сиропе подавляется жизнедеятельность микроорганизмов и затрудняется самозарождение кристаллов, его легче хранить и перевозить.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ермолаева Г.А., Колчева Р.А. Технология и оборудование производства пива и безалкогольных напитков. — М.: ИРПО Академия, 2000.
2. Ермолаева Г.А., Сапронова Л.А. Технологические свойства инвертированных сиро-пов//Сахарная промышленность. 1992. № 3. С. 18-20.
3. Кочетков Н.К., Бочков А.Ф. Дмитриев В.А. и др. Химия углеводов. — М.: Химия, 1967.
4. Кретович В.Л. Основы биохимии растений. — М.: Высшая школа, 1971.
5. Сапронов А.Р., Колчева Р.А. Красящие вещества и их влияние на качество сахара. — М.: Пищевая промышленность, 1975.
6. Устинников Б.А., Макеев Д.М., Гришко-ваН.С. Динамика образования инвертного сахара в зависимости от режима инверсии сахарозы//Ферментная и спиртовая промышленность. 1986. № 6. С. 20-24.
5•2004
ПИВО " "ЛПИТКИ
или
х
