способ производства гранулированного сахарсодержащего продукта

Формула изобретения

Способ производства гранулированного сахарсодержащего продукта, предусматривающий концентрирование сахарсодержащего раствора до сиропа, его распыление на слой кристаллов затравки, гранулирование и сушку гранул продукта, отличающийся тем, что в качестве затравки используют кристаллы размером 0,3-2,0 мм, при этом в процессе гранулирования на образовавшиеся гранулы наносят сироп, содержащий микро- и/или макронутриенты, и сушат гранулы до влажности 4,0-8,0%, а затем их наращивают до размера 4,0-6,0 мм путем нанесения на них исходного сиропа с последующей сушкой готовых гранул.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сахарной промышленности и может быть использовано при производстве сахарсодержащих продуктов в виде гранул.

Известен способ получения сухого не слеживающегося гранулированного продукта, содержащего фруктозу и глюкозу, заключающийся в том, что раствор фруктозы и глюкозы с высоким содержанием сухих веществ смешивают с сухой кристаллической массой, содержащей смесь фруктозы и глюкозы. Смесь затем перемешивают в относительно сухой атмосфере с относительной влажностью менее 30% при температуре 20-50°С для получения сухого не слеживающегося гранулированного продукта [Франция №2236940, С 13 К 3/00, 14.03.1975 г.].

Основными недостатками данного способа является наличие двух видов моносахаридов, имеющих различные физико-химические свойства, что ухудшает условия их совместной кристаллизации, и возможность получения однородного состава гранул, что также обусловлено повышенной хрупкостью кристаллов глюкозы. Кроме того, при смешивании сиропа с сухой кристаллической основой возможно образование комков сухой глюкозы, покрытых слоем сиропа, для разбивания которых необходима установка дезинтеграторов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения гранулированных продуктов, заключающийся в том, что глюкозу с размером гранул 1,0-3,0 мм, засыпают на перфорированное днище установки и перемешивают с помощью мешалки, при этом снизу подают подогретый воздух температурой 80°С и распыляют через форсунки водный раствор глюкозы концентрацией 80% СВ той же температуры, что и воздух. Затем гранулы глюкозы сушат путем подачи горячего воздуха в слой кристаллизуемой массы до получения готового гранулированного продукта [СССР №961745, В 01 J 2/16, 30.09.1982 г.].

Данный способ не позволяет получить равномерные по составу и достаточно прочные гранулы. Кроме этого, не предусмотрено обогащение данного продукта микро - и макронутриентами, что значительно снижает его физиологическую ценность.

Технический результат изобретения заключается в улучшении гранулометрического состава, прочности получаемого продукта, повышении его физиологической ценности с приданием ему лечебно-профилактических свойств и расширение ассортимента продукта путем обогащения его микро - и/или макронутриентами.

Указанный технический результат достигается тем, что в предложенном способе производства гранулированного сахарсодержащего продукта, предусматривающем концентрирование сахарсодержащего раствора до сиропа, его распыление на слой кристаллов затравки, гранулирование и сушку гранул продукта. При этом в качестве затравки используют кристаллы размером 0,3-2,0 мм и в процессе гранулирования на образовавшиеся гранулы наносят сироп, содержащий микро - и/или макронутриенты. Далее гранулы сушат до влажности 4,0-8,0%, а затем их наращивают до размера 4,0-6,0 мм путем нанесения на них исходного сиропа с последующей сушкой готовых гранул.

Способ производства гранулированного сахара осуществляют в двух расположенных один над другим грануляторах. В верхний гранулятор вводят затравочные кристаллы размером 0,3-2,0 мм, где их распределяют слоем толщиной 30 мм на его перфорированном днище и прогревают горячим воздухом до температуры 80°С. Данный диапазон размера затравочных кристаллов обусловлен тем, что при размерах менее 0,3 мм ухудшаются условия образования однородного состава гранул и возрастает продолжительность данной операции. Использование затравочных кристаллов с размерами более 2,0 мм ведет к тому, что в процессе формирования гранул участвует меньшее количество центров гранулообразования, что приводит к формированию укрупненных гранул пониженной прочности. Предварительно исходный сахарсодержащий сироп обогащают в требуемых количествах микро- и/или макронутриентами, а затем через форсунки распыляют на поверхности затравочных кристаллов при температуре 80°С.

В ходе данной операции происходит постепенное нарастание поперечного размера гранул с одновременным увеличением в них содержания микро - и/или макронутриентов. Для обеспечения оптимальных условий нарастания гранул и придания им необходимой механической прочности их подсушивают на выходе из верхнего гранулятора до влажности 4,0-8,0%. Данный диапазон влажности гранул получен в ходе экспериментальных исследований. Установлено, что при влажности менее 4,0% ухудшается механическая прочность гранул и их гранулометрический состав. При недостаточном высушивании (при остаточной влажности более 8,0%) происходит слипание и комкование гранул, что также ухудшает его гранулометрический состав и качество. Далее подсушенные гранулы самотеком направляют в нижний гранулятор, в котором на их поверхность через форсунки распыляют исходный сироп, но без добавок микро - и/или макронутриентов и наращивают гранулы до 4,0-6,0 мм. Экспериментально установлено, что наличие гранул размером более 6,0 мм ведет к снижению их механической прочности и самопроизвольному разрушению еще на стадии наращивания гранул, а при получении мелких гранул размером менее 4,0 мм затруднен процесс их обогащения микро - и/или макронутриентами в требуемых количествах. В результате нанесения сиропа на поверхность гранул во втором грануляторе формируется внешний защитный слой, обеспечивающий сохранность биологически активных, вкусовых и ароматических свойств микро- и/или макронутриентов, а также придающий гранулам дополнительную механическую прочность.

В качестве макронутриентов для обогащения сахарсодержащих продуктов, например, можно использовать “Йодказеин” (гигиеническое заключение МЗ РФ №77999916.П.1466.3.99 от 25.03.99 г.) в количестве 70-90 мг/г сиропа, “Селен-актив” - ТУ 9280-006-17664661-01, сертифицированный Минздравом РФ (РУ №003318.Р.643.10.2001) в количестве 3-7 мг/г сиропа, “Веторон” в количестве 40-80 мг/г сиропа, а в качестве макронутриентов - пектин или гидролизованную молочную сыворотку, обогащенную лактатами (СГОЛ) в количестве 10-20% к массе сиропа. Введение в сахарсодержащий продукт таких пищевых добавок благоприятно сказывается на повышении защитных сил и жизненного тонуса человека, его умственной и физической работоспособности, увеличивая продолжительность его жизни. Сахарсодержащий продукт, содержащий выше перечисленные добавки, приобретает повышенную физиологическую ценность.

По данным ГУ НИИ Питания РАМЫ, около 50% населения России в целом испытывает дефицит каротиноидов в питании. Наиболее распространенным каратиноидом является -каротин, выпускаемый в виде натурального пищевого красителя “Веторон”, представляющий собой водный раствор бета-каротина с добавлением витаминов С и Е. Рекомендуемый уровень потребления этого микронутриента для взрослого человека составляет 1,5-2,0 мг в день. -каротин защищает клеточные структуры от разрушения свободными радикалами, способствует укреплению иммунитета, снижает риск сердечно-сосудистых заболеваний, смягчает воздействие вредных факторов окружающей среды, повышает адаптационные возможности организма, устойчивость к стрессам.

Применение в качестве пищевой добавки в сахар гидролизованной молочной сыворотки, обогащенной лактатами (СГОЛ), обусловлено высоким содержанием в ней витаминов (главным образом B₂), провитамина А-бетакаротина (до 0,34 мг/100 г), макро - и микронутриентов. СГОЛ является продуктом ферментативного биологического процесса. В ходе этого процесса молочная сыворотка обогащается гидролизными, редуктазными, гликолитическими, пероксидазными ферментами, витаминами, полисахаридами, нуклеиновыми кислотами и другими биологически активными веществами.

Использование в качестве пищевой добавки йода и селена вызвано их способностью к связыванию и выделению из организма человека радионуклидов и других токсичных контаминантов окружающей среды. Йод и селен входят в ряд важнейших радиопротекторных микроэлементов, таких как цинк, кобальт, марганец, медь и др.

Вышеперечисленные пищевые добавки изготавливаются в виде порошков или таблеток, поэтому для более эффективного использования их предварительно растворяют в воде, а затем вносят в требуемом количестве в сахарсодержащий сироп.

Технический результат изобретения тесно увязан с концепцией государственной политики в области здорового питания населения на период до 2005 года (Постановление Правительства Российской Федерации №917 от 10 августа 1998 г.), которая определила направление на разработку новых продуктов питания целевого назначения для улучшения пищевого статуса населения.

На протяжении работы устройства получаемый гранулированный сахарсодержащий продукт, обогащенный микро- и макронутриентами, подвергается анализам на гранулометрический состав и гигроскопичность. Гранулометрический состав определяется методом ситового рассева, а гигроскопичность - в процессе хранения в эксикаторе. Навески гранулированной сахарозы массой 10,0 г каждая помещают в стеклянный эксикатор, внутри которого поддерживается относительная влажность воздуха 60%.

Пример 1. Сахарный сироп чистотой 89% и цветностью 18 усл.ед., сгущают до 80% СВ. Затравочные кристаллы размером 2,0 мм распределяют слоем толщиной 30 мм на перфорированном днище верхнего гранулятора и прогревают горячим воздухом до температуры 80°С. Исходный раствор сахарозы обогащают микро- и макронутриентами и распыляют по поверхности кристаллов через форсунки. В качестве макронутриентов для обогащения раствора используют “Веторон” в количестве 80 мг/г сиропа, а в качестве макронутриентов - гидролизованную молочную сыворотку, обогащенную лактатами (СГОЛ) в количестве 14 % к массе сиропа. Далее гранулы подсушивают горячим воздухом температурой 80°С до влажности 7,0%. Подсушенные гранулы самотеком направляют в нижний гранулятор, в котором через форсунки распыляют исходный раствор без добавок и ведут наращивание гранул до размера 4,8 мм с последующей сушкой готовых гранул. Гранулометрический состав продукта представлен в таблице 1.

При хранении в течение 35 суток образцы сохраняют сыпучесть, прирост массы гранул не превышает 0,1%. Образцы гранулированной сахарозы, упакованные в пакеты из мешочной бумаги и заложенные на хранение при атмосферных условиях, сохраняют сыпучесть через 35 суток хранения.

Таблица 1
№ п/п	Размер гранул, мм	Содержание фракций, % к общей массе	№ п/п	Размер гранул, мм	Содержание фракций, % к общей массе
1	<2,0	3	4	4,0-5,0	70
2	2,0-3,0	5	5	5,0-6,0	10
3	3,0-4,0	10	6	>6,0	2

Пример 2. Готовят водный раствор глюкозы концентрацией 80% СВ. Затравочные кристаллы размером 1,5 мм распределяют слоем толщиной 30 мм на перфорированном днище верхнего гранулятора и прогревают горячим воздухом до температуры 80°С. Исходный раствор глюкозы обогащают микро - и макронутриентами и распыляют по поверхности кристаллов через форсунки. В качестве макронутриентов для обогащения раствора используют “Йодказеин” в количестве 90 мг/г сиропа, “Селен-актив” - в количестве 7 мг/г сиропа, а в качестве макронутриентов - гидролизованную молочную сыворотку, обогащенную лактатами (СГОЛ) в количестве 10% к массе сиропа. Далее гранулы подсушивают горячим воздухом температурой 80°С до влажности 8,0%. Подсушенные гранулы самотеком направляют в нижний гранулятор, в котором через форсунки распыляют исходный раствор без добавок и ведут наращивание гранул до размера 5,0 мм с последующей сушкой готовых гранул. Гранулометрический состав продукта представлен в таблице 2.

При хранении в течение 35 суток образцы сохраняют сыпучесть, прирост массы гранул не превышает 0,1%. Образцы гранулированной глюкозы, упакованные в пакеты из мешочной бумаги и заложенные на хранение при атмосферных условиях, сохраняют сыпучесть через 35 суток хранения.

Таблица 2
№ п/п	Размер гранул, мм	Содержание фракций, % к общей массе	№ п/п	Размер гранул, мм	Содержание фракций, % к общей массе
1	<2,0	2	4	4,0-5,0	72
2	2,0-3,0	3	5	5,0-6,0	8
3	3,0-4,0	12	6	>6,0	3

Пример 3 (по прототипу). Готовят водный раствор глюкозы концентрацией 80% СВ. Готовую гранулированную глюкозу с размером гранул 2,0 мм в количестве 5,0 кг засыпают на перфорированное днище, при этом создается слой продукта высотой 60 мм, который перемешивается с помощью мешалки. Снизу через участок перфорированного днища подают подогретый воздух температурой 120°С. Водный раствор глюкозы температурой 90°С распыляют в количестве 10 кг/ч и ведут наращивание гранул до размера 2,0 мм с последующей сушкой готовых гранул. Температура воздуха на выходе из устройства составляет 60°С. Гранулометрический состав продукта представлен в таблице 3.

При хранении в течение 30 суток образцы сохраняют сыпучесть, прирост массы гранул не превышает 0,1%. Образцы гранулированной глюкозы, упакованные в пакеты из мешочной бумаги и заложенные на хранение при атмосферных условиях, сохраняют сыпучесть через 30 суток хранения.

Таблица 3
№ п/п	Размер гранул, мм	Содержание фракций, % к общей массе	№ п/п	Размер гранул, мм	Содержание фракций, % к общей массе
1	0,3-0,5	4	4	1,5-2,0	58
2	0,5-1,0	8	5	2,0-2,5	12
3	1,0-1,5	15	6	>2,5	3

Полученные результаты показывают, что предлагаемый способ позволяет повысить однородность гранулометрического состава сахарсодержащего продукта и снизить гигроскопичность получаемых гранул. Данный способ обеспечивает длительное сохранение биологически активных свойств микроэлементов. В зависимости от требований потребителя может выпускаться гранулированный сахар без добавок, а также с одной или несколькими добавками. Таким образом, обогащенный сахарсодержащий продукт позволяет повысить физиологическую ценность и придать новые лечебно-профилактические свойства уже известным сахарсодержащим продуктам.