способ получения йодированного сахара

Формула изобретения

1. Способ получения йодированного сахара-песка, рафинированного или нерафинированного, путем смешивания сахарного песка с сухим экстрактом ламинарии в виде порошка с дисперсностью менее 0,2 мм, полученного сушкой жидкого водного экстракта ламинарии до влажности не более 15%, при тщательном перемешивании их до получения однородной массы, последующую расфасовку и упаковку полученного продукта в тару, обеспечивающую сохранение йода при хранении и транспортировке готового продукта, при этом сухой экстракт ламинарии получен из жидкого экстракта, полученного водной экстракцией при соотношении сухого вещества и воды 1:5-1:30 при температуре воды 80-90°С предварительно измельченной до размера частиц менее 5 см ламинарии сушеной или сырца, с последующей фильтрацией с получением водного экстракта и введением в него водного раствора перекиси водорода, с концентрацией 1-40% и в количестве 0,01-5,0 мл на 1 л экстракта.

2. Способ получения йодированного сахара-песка, рафинированного или нерафинированного, по п.1, отличающийся тем, что в используемый для получения сухого экстракта жидкий экстракт ламинарии дополнительно вводят йодид калия в виде водного раствора с концентрацией 1-10% и в количестве 0,1-15,0 мл на 1 л жидкого экстракта в присутствии источника ионов водорода-перекиси водорода, в виде водного раствора с концентрацией 1-40% и в количестве 0,01-0,5 мл на 1 л жидкого экстракта в виде водного раствора.

3. Способ получения йодированного сахара-песка, рафинированного или нерафинированного, по п.1, отличающийся тем, что используют сухой экстракт ламинарии, полученный из жидкого экстракта предварительно замоченной в воде перед измельчением ламинарии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству йодированного сахара-песка.

Известно, что недостаточное содержание йода в окружающей природе может привести к дисфункции эндокринной системы человека и к тяжелым общим расстройствам всего организма.

Во всем мире, в том числе и в России, существует проблема дефицита в питании такого важнейшего микроэлемента, как йод. Он необходим для синтеза гормонов щитовидной железы, без которых невозможно нормальное функционирование организма человека. Основной функцией тиреоидных гормонов является поддержание основного обмена веществ и регуляция тканевого дыхания. Тиреоидные гормоны необходимы для нормального развития всех органов и систем организма. Йодная эндемия (недостаток йода в почве и воде), соответственно, ограниченное поступление его через продукты питания приводит к различным патологиям щитовидной железы, повышаются жалобы на утомляемость, раздражительность, ослабление внимания и памяти, нарушаются функции других органов, нередко возникает патологическое течение беременности. У детей и подростков недостаток йода приводит к заторможенности, физической и умственной отсталости. Дефицит йода в питании представляет серьезную угрозу интеллектуальному и экономическому потенциалу нации.

Дефицит йода наблюдается на всей территории Российской Федерации. Потребление йода жителями России в 3 раза ниже нормы. Вследствие этого высока распространенность эндокринных заболеваний - до 15% среди городского и до 40% среди сельского населения. Распространенность эндемического зоба в центральной части России - 15-25%, в Республиках Саха (Якутия), Бурятия, Красноярском крае, Тюменской, Архангельской областях - от 25 до 40%, в Республике Тыва - от 64 до 80%. Особенно тяжелая ситуация в сельской местности практически на всей территории Российской Федерации.

Проблема йоддефицитных заболеваний может быть решена путем потребления обогащенных йодом продуктов питания. Известны следующие продукты питания, обогащаемые йодом: соль, молоко и молочные продукты, хлебобулочные изделия, хлебопекарные дрожжи, яйца кур, макаронные изделия, растительные пакетированные чаи, кондитерские изделия, безалкогольные напитки.

Кроме производства обогащенных йодом продуктов питания известен другой путь решения проблемы профилактики и лечения йодной недостаточности в организме человека, заключающийся в создании пищевых биологически активных добавок (БАД).

Известные в настоящее время биологически активные добавки к пище представлены в Федеральном реестре биологически активных добавок к пище в разделе 3 «Биологически активные добавки (БАД) к пище - источники минеральных веществ» (Москва, 2001):

Капуста морская диетическая (ТОО «Биомар», Россия), основой которой является морская капуста. Порошок в капсулах по 200 мг (см. с.201). Недостатком известной пищевой БАД является то, что морская капуста - природное сырье, содержание в ней микроэлемента (йода) может колебаться в зависимости от времени и места сбора, изменения условий обитания растения. Также, учитывая удаленность от морей и океанов, увеличиваются расстояния при транспортировке БАД в регионы, отдаленные от океана.

Соль пищевая йодированная (ЗАО «Валетек - продимпекс», Россия), в состав которой входит соль, калий йодноватокислый или йодистый. Выпускается соль по 350 г в упаковке. Рекомендуется вместо обычной соли в количестве 5-6 г в сутки (см. с.202). Недостатком является то, что имеет место простое смешивание химических соединений NaCL (соль) и KI (калий йодистый) или KIO₄ (калий йодноватокислый) и это приводит к улетучиванию микроэлемента из соли. Кроме того, для обогащения соли используется синтетическое соединение йода.

Пивные дрожжи с йодом (ОАО «Комфорт полюс», Россия), в состав которых входят пивные дрожжи, йодистый калий. Выпускается в виде таблеток по 0,5 г (см. с.202). Недостатком является то, что представленная добавка не может быть компонентом ежедневного рациона питания человека, так как максимальный курс приема рекомендован в течение двух месяцев.

БАД к пище «Табиб-2» (производство ЗАО «Интелмед», Россия), в состав которой входят соевая мука, отруби пшеничные, хлопья овсяные, бальзам «Иремель», экстракт женьшеня. Выпускается в виде порошка по 100 г в упаковке. Рекомендовано в качестве как общеукрепляющего и легкотонизирующего средства, так и дополнительного источника йода (см. с.203). Недостатком известной добавки является ее многокомпонентность.

Биологически активная добавка к пище «Келп» (производство «Natura Source, Inc», США) состоит из бурых водорослей (фукуса и ламинарии). Выпускается в виде таблеток по 1200 мг (см. с.203). Недостатком добавки является ограниченный курс приема - 1 месяц, а также необходимость осуществления постоянного контроля за приемом БАД.

Известна биологически активная добавка к пище «Йодказеин» - порошок желтоватого цвета, растворимый в воде при рН>7,5, массовое содержание йода в нем составляет 7-9%. В состав известной добавки входит йод, связанный с казеином. В качестве соединения йода использован йод однохлористый («Пищевая промышленность», №1, 2001, с.46-47). Недостатком известной добавки является то, что при внесении йодказеина в пищевые продукты необходим подготовительный процесс - приготовление раствора (нагревание до 40-50°С при постоянном перемешивании). Вследствие чего ограничиваются возможности использования йодказеина для обогащения многих пищевых продуктов.

Минеральные вещества относятся к жизненно необходимым компонентам питания. Так, доказана роль йода в деятельности щитовидной железы. Йод является единственным из известных в настоящее время микроэлементов, участвующих в построении гормона щитовидной железы - тироксина. Недостаточность потребления йода ведет к возникновению йоддефицитных состояний, которые, в частности, проявляются в развитии эндемического зоба, характеризующегося нарушением синтеза гормонов тироксина, трийодтирозина и угнетением функции щитовидной железы. Заболевание носит типично эндемический характер и возникает на территориях, где содержание йода в почве, воде и пищевых продуктах снижено или отсутствует. Это объективный природный фактор и для его коррекции требуется постоянное поступление йода в организм с пищей и для этого необходим широкий ассортимент продуктов питания, содержащих йод.

Употребление многих вышеперечисленных продуктов питания, содержащих большое количество йода или обогащенных им, не могут обеспечить точное поступление необходимых доз йода, согласно установленным нормативам потребления. В то же время употребление БАД, обогащенных йодом, не решает полностью проблему йодной недостаточности в человеческом организме из-за невозможности обеспечения их ежедневного приема (использования) по различным объективным и субъективным причинам.

Выбор йодирования именно сахара обосновывается его высоким потреблением в России среди населения - 6 млн т в год. Даже йодирование сахара в количестве 2-3% от этой суммы поможет частично решить проблему ИДЗ. В то же время употребление многих продуктов питания, содержащих большое количество йода или обогащенных им, не могут обеспечить точное поступление необходимых доз йода, согласно установленным нормативам потребления.

Из CN 1136084, 20.11.1996 известен йодсодержащий сахар (5-50 мг/кг), обогащенный минеральной формой йода. Сахар, содержащий йод, получен путем измельчения йодата в пудру, просеивания и растворения в дистиллированной воде, затем распыления на часть сахара и смешивания с остатком необработанного сахара.

Из CN 1179272, 10.10.1996 известен сахар, содержащий йод в форме йодида (10-100 мг/кг).

Недостатками вышеуказанных способов йодирования является то, что сахар обогащают минеральными соединениями йода, нестойкими к свету и повышенной влажности. Сахар, обогащенный минеральными соединениями йода, может быть добавлен в еду и напитки, но при приготовлении различных блюд и заготовок йод будет теряться, вследствие чего точно определить количество потребляемого йода невозможно. Кроме этого, при распылении водного раствора йодата на сахар возможно нарушение формы кристаллов сахара, из-за чего ухудшается его внешний вид.

Из RU 2227809, 27.04.2004 известен способ производства сахара, включающий получение диффузного сока, его очистку, выпаривание, фильтрование полученного сиропа, уваривание утфеля, его центрифугирование и промывание сахара в роторе центрифуги и сушку сахара, при этом после промывания кристаллов сахара в период торможения ротора центрифуги и снижения его числа оборотов до 300-200 мин^-1 на поверхность промытого сахара распыляют раствор пищевых добавок в количестве 0,3-0,5% к его массе, в качестве которых используют йодказеин или селен, или -каротин, или гидролизную молочную сыворотку, обогащенную лактатами, причем раствор пищевых добавок перед распылением смешивают с сахарсодержащим раствором, имеющим содержание сухих веществ 10-30%.

Согласно данному известному способу йодсодержащую добавку йодказеина вводят в процессе получения сахара из диффузного сока после промывания сахара в роторе центрифуги в момент снижения числа оборотов ротора до 300-200 мин^-1. Йодказеин вводят виде водного раствора, при этом не указана концентрация этого водного раствора, а указано, что смешивают его с сахарсодержащим раствором (сиропом) с концентрацией этого сахарсодержащего раствора 10-30%. Указано количество раствора, содержащего смесь водного раствора йодказеина и сахарного раствора, как 0,3-0,5% к массе, но при этом не указано в расчете на какую массу дано это количество. Все это делает способ трудновоспроизводимым с точки зрения получения равномерно йодобогащенного сахарного продукта. Указанное количество (содержание) йодказеина в готовом сахарном продукте как 1000 мкг йодказеина на 1 кг массы не позволяет судить об истинном содержании йода в готовом сахаре. С учетом кардинального решения проблемы снижения дефицита йода в организме человека за счет потребления обогащенного йодом такого широко потребляемого продукта питания, как сахар данный способ имеет ограниченное применение, так как связан непосредственно с получением сахара из диффузного сока и не предназначен для обогащения йодом уже готового сахара, полученного различными способами.

Из CN 1171893, 04.02.1998 известны йодированные конфеты и технология их производства путем добавления точных количеств порошка келпа (водоросли) на основу при традиционной технологии получения конфеты и дальнейшую обработку - охлаждение и формование. Таким образом, конфеты обогащены йодом и питательными компонентами, содержащимися в водорослях.

Вышеуказанное изобретение является наиболее близким к заявленному.

В отличие от известного заявляемое изобретение относится конкретно к сахару в виде песка, обогащенному экстрактом ламинарии, полученным определенным образом и содержащим соединения йода и другие биологически активные вещества, повышающие биодоступность йода. Иодированный сахар, полученный заявляемым способом, можно использовать для различных целей.

Технической задачей, решаемой заявленным изобретением, является получение йодированного сахара-песка, рафинированного или нерафинированного.

Поставленная техническая задача решается способом получения йодированного сахара-песка, рафинированного или нерафинированного, путем смешивания сахарного песка с сухим экстрактом ламинарии в виде порошка с дисперсностью менее 0,2 мм, полученного сушкой жидкого водного экстракта ламинарии до влажности не более 15%, при тщательном перемешивании их до получения однородной массы, последующую расфасовку и упаковку полученного продукта в тару, обеспечивающую сохранение йода при хранении и транспортировке готового продукта, при этом сухой экстракт ламинарии получен из жидкого экстракта, полученного водной экстракцией при соотношении сухого вещества и воды 1:5-1:30 при температуре воды 80-90°С предварительно измельченной до размера частиц менее 5 см ламинарии (морской капусты) сушеной или сырца с последующей фильтрацией с получением водного экстракта и введением в него водного раствора перекиси водорода с концентрацией 1-40% и в количестве 0,01-5,0 мл на 1 л экстракта.

В жидкий экстракт ламинарии, из которого получают сухой экстракт, дополнительно может быть введен йодид калия в виде водного раствора с концентрацией 1-10% и в количестве 0,1-15,0 мл на 1 л жидкого экстракта в присутствии источника ионов водорода-перекиси водорода в виде водного раствора с концентрацией 1-40% и в количестве 0,01-0,5 мл на 1 л жидкого экстракта в виде водного раствора для восполнения потерь неорганических соединений йода из ламинарии, происходящих при ее заготовке, переработке, транспортировке и хранении.

Для осуществления способа по изобретению жидкий экстракт, используемый для получения сухого экстракта, может быть получен из предварительно замоченной в воде перед измельчением ламинарии.

Таким образом, достигается технический результат - получение йодированного сахара-песка рафинированного или нерафинированного, содержащего соединения йода, а также незаменимые аминокислоты и микроэлементы, которые играют немаловажную роль в процессах синтеза гормонов щитовидной железы.

Преимущества йодированного сахара, полученного заявляемым способом, следующие. Во-первых, легко контролировать количество поступаемого в организм йода, зная сколько его содержится в одной чайной ложке йодированного сахара. Во-вторых, сахар обогащается экстрактом ламинарии, богатым и другими полезными биологически активными веществами (незаменимые аминокислоты, макро- и микроэлементы, витамины, полисахариды). Так, экстракт содержит набор незаменимых аминокислот, необходимых для нормального функционирования щитовидной железы, а также комплекс минеральных веществ, жизненно необходимых для биохимических процессов в организме, в том числе и регуляции деятельности щитовидной железы.

Для смешивания с экстрактом сахар предварительно растаривают из мешков в бункер-накопитель, из которого по транспортеру он подается в основной бункер. Сухой экстракт растаривают в бункер на смесителе. Все количества сахара и экстракта из бункеров дозируются в смеситель дозаторами. В смесителе происходит смешивание экстракта с сахаром в течение 1 минуты. После достижения равномерного распределения экстракта по всей массе сахара йодированный сахар поступает в промежуточный бункер, из которого транспортером подается на автоматическую упаковочную линию, где происходит упаковка продукта в тару. Автоматическая упаковочная линия состоит из дозатора, вертикальной фасовочной машины, устройства для придания пакету формы типа «брикет», термоусадочного тоннеля для групповой упаковки и системы транспортеров.

В качестве исходного обрабатываемого сахара используют сахарный песок, рафинированный или нерафинированный.

В качестве сырья для получения экстракта используют ламинарию сушеную или сырец.

Ламинария является источником минеральных и органических соединений йода, содержание которых в среднем колеблется от 0,16 до 0,8%. Вследствие того, что количество йода в ламинарии варьирует даже в однородном сырье, использовать саму ламинарию для обогащения нецелесообразно. Кроме этого существует еще одна причина. Минеральный йод (неорганическая форма йода) в процессе заготовки, переработки, транспортировки и хранения ламинарии практически весь теряется, остается только органический, который плохо усваивается организмом человека, поскольку находится внутри клеточной оболочки.

Сущность заявленного способа заключается в разрушении клеточной оболочки, выделении из ламинарии йодсодержащих соединений в водный экстракт, введении в него водного раствора перекиси водорода, сушке жидкого экстракта до получения сухого мелкодисперсного порошка. В используемый для получения сухого экстракта жидкий экстракт ламинарии дополнительно вводят йодид калия для восполнения потерь минеральной формы йода из ламинарии. Экстракт ламинарии используют для обогащения сахара.

Пример получения йодированного сахара-песка по изобретению.

Ламинарию сушеную заливают водой, выдерживают для набухания в течение 15 мин, а затем подвергают измельчению до размера частиц менее 5 см. Также возможно измельчение ламинарии без предварительного замачивания.

Измельченную ламинарию подвергают водной экстракции для получения водной вытяжки. Для этого ее заливают водой с температурой 85°С при соотношении сухого вещества - ламинарии к воде соответственно 1:20. Процесс осуществляют в течение 60 минут в экстракторе, представляющим собой емкость с мешалкой.

Жидкий (водный) экстракт ламинарии отфильтровывают через сито с размером ячеек 0,01-1,0 мм. Далее в него вводят источник ионов водорода - перекись водорода, в виде водного раствора с концентрацией 3% в количестве 1 мл на 1 л экстракта. В случае необходимости (для восполнения потерь минерального йода) в жидкий экстракт ламинарии дополнительно вносят йодид калия в виде водного раствора с концентрацией 1% в количестве 3,0 мл на 1 л экстракта в присутствии источника ионов водорода - перекиси водорода в виде водного раствора с концентрацией 3% в количестве 1 мл на 1 л экстракта.

Жидкий экстракт подвергают сначала выпариванию на вакуум-выпарной установке, а затем сушке на воздушной распылительной сушилке до получения однородного мелкодисперсного порошка с дисперсностью менее 0,2 мм и влажностью до 15%.

Полученный сухой экстракт ламинарии смешивают с сахаром по вышеприведенной схеме. Удерживание экстракта на кристаллах сахара обеспечивается за счет электростатики. Количество сухого экстракта ламинарии, необходимое для смешивания, определяют расчетным методом для каждой партии сахара отдельно в зависимости от содержания йода в экстракте. Так, при содержании йода в сухом экстракте ламинарии 0,3% для обогащения сахара необходимо 1 кг мелкодисперсного порошка на 1 тонну сахара.

По примеру содержание йода в сахаре составляет 300 мкг йода на 100 г продукта. Ежедневный прием 15 г сахара (3 чайные ложки) обеспечат организм взрослого человека 30% от необходимой суточной нормы потребления йода.

Полученный йодированный сахар сразу же расфасовывают в тару, обеспечивающую сохранение йода в продукте при его транспортировке и хранении, массой от 5 г до 1 т. Тара для упаковки - полимерная пленка.

Йодированный сахар по цвету, запаху и вкусовым свойствам не отличается от обычного сахарного песка.

Срок хранения йодированного сахара, полученного данным способом, составляет до 36 месяцев.