способ получения сахарного сиропа

Формула изобретения

Способ получения сахарного сиропа, предусматривающий растворение сахара-песка в горячей воде при перемешивании до достижения заданного содержания сухих веществ, отличающийся тем, что сироп нагревают до температуры 102-107^oС и подвергают кавитационно-кумулятивной обработке путем подачи его со скоростью 10-15 м/с в суперкавитирующий статический аппарат для растворения мельчайших кристаллов сахара и предотвращения образования новых центров кристаллизации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сахарной и кондитерской промышленности.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому является способ получения сахарного сиропа, предусматривающий растворение сахара-песка 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., с. 49-53].

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

Технический результат изобретения заключается в улучшении качества готового сахарного сиропа, в котором не только отсутствуют мельчайшие кристаллы сахара, но исключена возможность образования новых центров кристаллизации.

Этот результат достигается тем, что в предложенном способе получения сахарного сиропа, предусматривающем растворение сахара-песка в горячей воде при перемешивании до достижения заданного содержания сухих веществ, готовый сироп нагревают до температуры 102-107^oС и подвергают кавитационно-кумулятивной обработке путем подачи его со скоростью 10-15 м/с в суперкавитирующий статический аппарат для растворения мельчайших кристаллов сахара и предотвращения образования в нем новых центров кристаллизации.

Способ осуществляют следующим образом. Сахар-песок растворяют в горячей воде при перемешивании до достижения заданного содержания сухих веществ. При использовании сахарных сиропов для производства карамели содержание сухих веществ в нем выдерживают 80-82%. 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 102-107^oС.

Нагрев сиропа в указанном интервале температур позволяет не только улучшить растворение в нем мельчайших кристаллов, но и создать предпосылки для улучшения его последующей кавитационно-кумулятивной обработки. При температуре менее 102^oС ухудшаются условия растворения присутствующих в сиропе кристаллов и условия последующей кавитационной обработки. Нагрев сахарного сиропа более 107^oС ухудшает физико-химические показатели сиропа, а также связан с дополнительными тепловыми затратами в производстве.

Кавитационно-кумулятивная обработка сахарного сиропа при температуре 102-107^oС позволяет создать оптимальные условия для его диспергирования при резких фазовых переходах, сопровождающихся испарением и конденсацией с образованием кавитационных микропузырьков, В этих условиях происходит изменение физико-химических свойств сахарного раствора, разрушение межмолекулярных и молекулярных связей, что способствует созданию условий не только активного растворения мельчайших кристаллов, но исключает последующее образование новых центров кристаллизации.

При этом лучшие условия растворения мельчайших кристаллов в данном температурном интервале были получены при использовании суперкавитирующего статического аппарата, состоящего из расширенной части (конфузора) для подвода сиропа, цилиндрической части с неподвижно укрепленным в ней кавитатором в виде СК-крыльчатки и расширенной части на выходе (диффузора) [Немчин А.Ф. Создание новых технологий на основе гидродинамической кавитации// Сахарная промышленность, 1987, 6, с. 21-24].

Подаваемый для кавитационной обработки сахарный сироп сначала поступает в расширенную часть (конфузор) суперкавитационного статического аппарата, а из нее в более узкую его цилиндрическую часть с установленной в середине ее кавитатором в виде 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 Ш 1-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.

Экспериментально доказано, что лучшие условия кавитационно-кумулятивной обработки достигаются при выдерживании температуры сахарного сиропа 102-107^oС и скорости его подачи в суперкавитирующий статический аппарат в пределах 10-15 м/с.

При такой скорости подачи сиропа поток закручивается и за лопастями СК-крыльчатки образуются суперкаверны, хвостовая пульсирующая часть которой 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 10 м/с не позволяет в полной мере обеспечить оптимальные условия его кавитационной обработки, а при скорости более 15 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.

После кавитационно-кумулятивной обработки сироп по трубопроводу подают в сборник готового сахарного сиропа, где он хранится при температуре 102-107^oС и откуда его по мере необходимости забирают в производство карамели или для получения других кондитерских изделий.

Пример. Сахар-песок растворяют в горячей воде при перемешивании за счет барботирования паром до достижения в нем концентрации сахара, составляющей 82% сухих веществ, с одновременным подогревом за счет установленного в этом аппарате-диссуторе змеевикового подогревателя до температуры 105^oС.

Затем сахарный сироп из этого аппарата отбирают и насосом подают в расширенную часть (конфузор) суперкавитационного статистического аппарата, откуда он поступает в его более узкую цилиндрическую часть, где неподвижно укреплен кавитатор в виде 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 102-107^oС 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 82% сухих веществ, показал полное отсутствие в нем не только мельчайших кристаллов сахара, но и новых центров кристаллизации после часа выдерживания в сборнике готового сиропа.

Параллельно осуществляют получение сахарного сиропа по прототипу.

Сахар-песок растворяют в горячей воде при перемешивании за счет барбатирования паром до достижения в нем 82% сухих веществ с одновременным подогревом за счет установленного в этом аппарате-диссуторе змеевикового подогревателя до температуры 105^oС. После этого осуществляют контроль его качества в соответствии с предлагаемым способом.

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 представленных в примере результатов видно, что предлагаемый способ в сравнении с известным позволяет обеспечить необходимое качество сахарного сиропа, полностью исключив наличие в нем кристаллов сахара и новых центров его кристаллизации.