Производство технической глюкозы
Алматинский
Технологический Университет
Кафедра
"Технология хлебопродуктов и перерабатывающих производств"
На
тему: Производство технической глюкозы
Выполнила: Ршимова
Айгерим
Группа: ТХ-12-2
Проверила:
Рустемова А. Ж.
Алматы
2014
План
1. Глюкоза
. Получение глюкозы
. Физико-химические свойства
глюкозы
. Характеристика продуктов
глюкозного производства
. Производство технической
глюкозы
. Получение
глюкозно-фруктозного сиропа из крахмала
Список литературы
1.
Глюкоза
Глюкоза (декстроза) - крахмалопродукт, углевод,
наиболее распространенный в природе, моносахарид.
Глюкоза может существовать в виде циклов (α
и
β
глюкозы).
α-глюкоза
β-глюкоза
В пищевой промышленности глюкозой называют
D-глюкозу, полученную гидролизом крахмала с последующей очисткой,
кристаллизацией, центрифугированием и сушкой (ГОСТ Р 51953-2002 Крахмал и
крахмалопродукты. Термины и определения).
Виды глюкозы
• фармакопейная, удовлетворяющая
требованиям фармакопеи;
• гранулированная, полученная
высушиванием и гранулированием глюкозного утфеля;
• влажная, получаемая при
центрифугировании глюкозного утфеля;
• желтая - влажная глюкоза, получаемая
при центрифугировании глюкозного утфеля по двухпродуктовой схеме производства.
Свойства глюкозы
Для производства продуктов питания используется
способность D-глюкозы
• регулировать сладость и улучшать вкус
изделий;
• увеличивать устойчивость при хранении;
• ускорять ферментацию и брожение.
Применяется также в качестве наполнителя и
структурообразователя.
Применение глюкозы
Декстроза используется для производства широкого
спектра продуктов питания:
• кондитерских изделий;
• десертов и мороженого;
• алкогольных и безалкогольных напитков;
• детского питания;
• консервов.
Глюкозу считают основным источником энергии для
млекопитающих и человека, обеспечивает процессы метаболизма. Она необходима для
нормального функционирования всех систем организма, для полного сгорания жиров.
При ряде заболеваний необходимо ограничение употребления глюкозы в пищу.
Глюкоза - простейший природный сахар. Она
довольно широко распространена в природе. Свободная глюкоза содержится в
плодах, ягодах, входит в состав меда. Особенно часто глюкоза встречается в
природе в виде сложных высокомолекулярных соединений. таких, как крахмал,
клетчатка и др. Все виды углеводов, поступающих с пищей в организм человека,
превращаются в глюкозу. Глюкоза имеет важное значение для углеводного обмена
живого организма и служит источником питания всех его клеток.
. Получение глюкозы
В промышленных масштабах глюкозу получают в
основном из крахмала и крахмалсодержащего сырья. В зависимости от технологии
переработки сырья производство глюкозы подразделяется на получение следующих
продуктов: кристаллической гидрат-ной глюкозы, медицинской гидратной и
ангидридной, пищевой кусковой, брикетированной, гранулированной и порошкообразной
глюкозы, технической глюкозы и глюкозно-фруктозных сиропов.
Производство глюкозы условно можно разделить на
две стадии: приготовление высоко доброкачественных глюкозных сиропов и
получение из них глюкозы и глюкозо содержащих продуктов.
Первая стадия складывается из следующих
технологических операций: подготовки крахмальной суспензии, гидролиза
(кислотного или ферментативного), нейтрализации кислоты или инактивации
фермента, очистки (диатомитом, активным углем или нонообменниками), уваривания и
охлаждения глюкозного сиропа. Технологические операции первой стадии
осуществляются почти так же, как и в паточном производстве, и с использованием
аналогичной аппаратуры. Указанные операции, теоретические основы кислотного н
ферментативного гидролиза крахмала, а также физико-химическая сущность
ионообменной очистки сиропов подробно освещены в предыдущих разделах, поэтому
ниже остановимся только на особенностях, характерных для глюкозного
производства.
Дальнейшая обработка глюкозного сиропа (вторая
стадия) связана с особенностями готовой продукции и заключается в осуществлении
следующих операций: если кристаллизация производится с отделением
межкристального раствора, то за ней следуют центрифугирование, сушка и
просеивание, если кристаллизация идет без отделения межкристального раствора,
то она осуществляется в распылительной сушилке с досушиванием продукта или
затвердеванием утфеля в формах с последующим измельчением и просеиванием или
брикетированием.
При получении фруктозо содержащих продуктов
включается операция по изомеризации глюкозы в сиропах.
. Физико-химические свойства глюкозы
Глюкоза принадлежит к наиболее простому классу
углеводов - моносахаридам и является природным органическим соединением,
состоящим из трех элементов: углерода, водорода и кислорода. По классификации
моносахарид глюкоза относится к гексозам.
Моносахариды, содержащие в оксикарбонильной
форме альдегидную группу С, называются альдозами. В альдозах карбонильная
группа находится на конце цепи молекулы.
Углеродные атомы в молекуле принято нумеровать,
начиная с того конца цепи, на котором находится или к которому ближе
карбонильная группа.
Наличие в глюкозе четырех асимметрических атомов
углерод обусловливает существование 16 стереоизомеров В- и Ь-ряда. Изомеры с
гидроксилом, расположенным справа у наиболее отдаленного от карбонильной группы
асимметрического углеродного атома, относятся к Б-ряду, слева-к Ь- глюкоза
растительного происхождения - к О-ряду.
Оксикарбонильная форма хорошо объясняет
реакционную способность глюкозы. Но в водном растворе большинство молекул
находится в циклической форме. Карбонильная группа взаимодействует со спиртовой
группой пятого или четвертого углеродного атома. При этом двойная связь
карбонильной группы разрывается, водород от спиртового гидроксила переходит к
карбонильному кислороду, образуя так называемый полуацетальный или гликозидный
гидроксил, а кислород спиртового гидроксила соединяется с первым углеродным
атомом и образуется шести- или пятичленное кольцо. Отсюда название:
глюкопираноза и глюкофураноза. Пиранозные формы глюкозы более устойчивы, чем
фуранозные. Поэтому кристаллическая глюкоза находится в пиранозной "форме.
Фуранозы встречаются только в растворах. Образованный при полуацетальном
углеродном атоме гликозидный гидроксил отличается от остальных ОН-групп большой
реакционной способностью и обусловливает редуцирующую способность глюкозы.
Если в молекуле моносахарида гидроксильные
группы при первом и втором асимметрических углеродных атомах направлены в одну
сторону плоскости кольца, стереоизомер называют а-формой, а если в разные
стороны - р-формой.
Природная глюкоза существует в пиранозной форме
в виде "-О-глюкопиранозы. При растворении в воде она таутомерно
превращается в четыре циклические полуацетальные формы Б-ряда.
Между этими формами в растворе устанавливается
динамическое равновесие, сопровождающееся оптическим эффектом, поскольку
глюкоза является оптически активным соединением. Б-глюкоза отклоняет плоскость
поляризации вправо и называется правовращающим изомером.
Мерой оптической активности вещества служит его
удельное вращение плоскости поляризации. Удельное вращение раствора глюкозы
изменяется со временем, пока не достигнет некоторого постоянного значения. Это
явление получило название мутаротация. Мутаротация связана с взаимным превращением
таутомерных форм глюкозы и устанавливанием равновесия между ними.
Свежеприготовленные растворы а- и р-Б-глюкозы имеют вращение +110,1° и -{-19,3°
соответственно. С течением времени удельное вращение первого падает, а второго
возрастает, в обоих случаях достигая постоянного значения 4-52,5°. Если
исходить из равновесного взаимопревращения пяти таутомерных форм, то скорость
мутаротации должна выражаться весьма сложным уравнением. Однако для Б-глюкозы
скорость мутаротации подчиняется уравнению обратной реакции первого порядка,
что соответствует равновесию только между двумя таутомерными формами: а- и
р-изомерами пиранозной формы, поскольку они преобладают в растворе. Прочие
таутомеры присутствуют в очень низких концентрациях.
Глюкоза легкорастворима в воде, обладает сладким
вкусом и проявляет слабые кислотные свойства. Константа электролитической
диссоциации при 18° С у глюкозы равна 3,6-10,3. Увеличение рН насыщенных
растворов вызывает повышение степени ионизации глюкозы как кислоты, а
следовательно и ее растворимости.
Из водных пересыщенных растворов при температуре
0,5- 50° С глюкоза выкристаллизовывается в моногидратной форме.
СбН^Об-НгО. Тонкие гемиморфные пластинки
гидратной глюкозы относятся к кристаллам моноклинической системы. Имеют
относительную плотность 1,5714, молекулярную массу 198, точка плавления их
находится между 86-90° С. Во время кристаллизации 1 г-моль гидратной глюкозы
выделяет 19,76 кДж тепла.
Кроме кристаллизационной воды гидратная глюкоза
способна удерживать еще некоторое количество влаги, так называемой
гигроскопической. Количество присоединенной гигроскопической влаги зависит от
влажности окружающей среды.
При температуре 50-90° С из пересыщенных
растворов выкристаллизовывается ангидридная глюкоза С6Н^Ое, кристаллы которой
относятся к ромбической системе и представляют собой удлиненные призмы с
концевыми гемигедральными поверхностями. Ангидридная глюкоза имеет
относительную плотность 1,5384, молекулярную массу 180, температуру плавления
146-147° С, при кристаллизации I г-моль ее выделяет 9,89 кДж тепла.
Глюкоза является сильным восстановителем и легко
окисляется. В качестве окислителя в аналитической практике чаще всего применяют
оксид меди в виде щелочного раствора. При окислении глюкозы происходит
восстановление меди с выделением красного осадка закиси. По количеству
выпавшего осадка редуцированной меди с помощью таблиц находят концентрацию
глюкозы в растворе.
В производственных условиях глюкоза подвергается
интенсивному воздействию высокой температуры, кислот, оснований и различных несахаров,
в результате чего часть ее разрушается, обусловливая безвозвратные потери. Так,
процесс кислотного гидролиза крахмала при получении глюкозы протекает при
низком значении рН и высокой температуре.
Эти условия благоприятны как для реакции
разложения глюкозы, так и для процесса ее реверсии. Эти две реакции приводят к
так называемым "химическим" потерям глюкозы. В кислой среде глюкоза
относительно устойчива к нагреванию, при постоянном рН скорость разложения
глюкозы увеличивается пропорционально повышению температуры. Скорость
кислотного разложения глюкозы при температуре 100° С в 0,1 н. растворе соляной
кислоты примерно в 300 раз меньше скорости гидролиза крахмала Однако особое
влияние на разложение глюкозы оказывает продолжительность нагрева.
Зоной максимальной устойчивости глюкозы является
интервал рН 2,0-4,2. При рН -3,5 распад глюкозы минимальный. В среде с рН
>4,2 под влиянием гидроксильных ионов происходит увеличение содержания
глюкозы в карбонильной форме, что способствует ускорению реакции разложения (с
увеличением рН на единицу константа скорости реакции разложения увеличивается в
5,83 раза). В среде с рН <2,0 разложение ускоряется в результате более
быстрой и глубокой дегидратации молекул (с уменьшением рН на единицу константа
скорости реакции "увеличивается в 5,3 раза). Дегидратация молекул глюкозы
происходит с отнятием трех молекул воды и образованием малоустойчивого
соединения - оксиметил фурфурол а, которое легко разлагается на муравьиную и
левулиновую кислоты. Оксиметилфурфурол обладает высокой реакционной
способностью и является источником образования продуктов распада глюкозы, в том
числе красящих веществ.
В условиях кислотного гидролиза крахмала глюкоза
склонна подвергаться частичной полимеризации с образованием продуктов.
реверсии, обладающих большей молекулярной массой. Реверсия глюкозы происходит
двумя путями- конденсацией двух или более молекул глюкозы с образованием ди- и
трисахаридов и присоединением молекул глюкозы к имеющимся в растворе молекулам
гидроксиметилфурфурола и олигосахаридов. В процессе реверсии получаются
преимущественно углеводы с 1-6-глюкозидными связями. В заводских гидролизатах
реакция реверсии идет активнее,, чем в растворах чистой глюкозы, что
подтверждает участие олигосахаридов в процессе реверсии. При постоянной
концентрации и температуре количество ревертоз уменьшается с увеличением рН и
достигает минимума при рН 5, при рН 6 реверсия вновь-увеличивается.
Образование оксиметил фурфурола не является
единственной и главной причиной потемнения глюкозных сиропов. Со временем
оксиметилфурфурол разрушается и при высоких температурах, происходит потемнение
сиропов от светло-желтого до коричневого цвета.
Интенсивность коричневой окраски вызывается
присутствием в сиропе плохо отмытых от крахмала азотистых веществ. При сильном
нагреве белки расщепляются и растворяются. Почти все-аминокислоты активно
участвуют с глюкозой в реакции образования красящих веществ. Степень
окрашивания пропорциональна количеству аминного азота. Чем выше
изоэлектрическая точка аминокислоты, тем сильнее побурение. Красящие вещества
можно разделить на три группы:
· продукты распада глюкозы;
· меланоидины - продукты
взаимодействия редуцирующих веществ с азотсодержащими веществами;
· продукты карамелизации, возникающие
при термическом разрушении Сахаров.
Процесс образования красящих веществ происходит
сложно,, через ряд промежуточных стадий, причем одновременно протекает
несколько реакций. Например, в меланоидиновой реакции наряду с взаимодействием
моносахаридов с азотсодержащими веществами, независимо от него происходят
реакции глюкозы и аминокислот. Реакция образования меланоидинов идет весьма
интенсивно при взаимодействии глюкозы с ди- и трипептидами и усиливается по
мере повышения щелочности раствора.
Минимальное количество красящих веществ
образуется при рН 3. Одной из важнейших черт красящих веществ является
кислотный характер. Значительное каталитическое действие на реакцию образования
красящих веществ оказывают окислы железа, мели и некоторых других тяжелых
металлов. Красящие вещества склонны к образованию стойких комплексов с
различными катионами металлов. Это увеличивает интенсивность цветности
растворов. Образующиеся красящие вещества нельзя считать конечными продуктами,
процесс их формирования протекает непрерывно. В ходе реакции происходит
укрупнение частиц красящих веществ, что увеличивает оптическую плотность
растворов.
Дисперсионный анализ характеризует
неоднородность размеров частиц. Около 70% частиц имеет радиус от 0,75 до 4,21
им, остальные выше 4,21 нм. Эти данные объясняют затруднения, возникающие при
адсорбционной очистке сиропов, и причины повышенной цветности кристаллов
глюкозы.
В сильнощелочной среде устойчивость глюкозы
резко снижается, прекращается мутаротация и образуются щелочные глюкоза-ты. При
длительном воздействии щелочи на холоде или при слабом нагревании происходят
эпимеризация глюкозы, превращение ее в другие моносахариды, родственные по
строению, такие, как фруктоза, манноза, пентоза и др.
При определенных условиях глюкоза вступает в
реакцию с некоторыми солями. Так, с хлористым натрием глюкоза образует легко
кристаллизующееся двойное соединение.
. Характеристика продуктов глюкозного
производства
Кристаллическую гидратную глюкозу получают
глубоким гидролизом крахмала кислотой или ферментным препаратом с последующим
сгущением очищенного сиропа, кристаллизацией и центрифугированием утфеля (смеси
кристаллов и межкристального раствора). Гидратная глюкоза должна представлять
собой кристаллический порошок белого цвета со сладким вкусом (без постороннего
привкуса) я свойственным ей запахом. Цветность раствора (в единицах оптической
плотности) должна быть не более 0,09 для ФЭК-М, 0,16 для ФЭК-56 и 0,18 для
ФЭК-56М. прозрачность (светопропускаемость) - не менее 69% для ФЭК-М, 65% для
ФЭК-56 и 65% для ФЭК-56М; удельное вращение [а]о° 52.5-53,0%, содержание золы -
не более 0,07%, влаги не более 9,0, железа - не более 0,003%. Не допускается
содержание свободных минеральных кислот и остатка при просеивании на
металлическом сите с отверстиями размером 1,5 мм (ГОСТ 975-75).
Глюкоза - Общие сведения
В СССР кристаллическая глюкоза используется в
основном для медицинской промышленности. В пищевой промышленности глюкоза
применяется не только как простой заменитель сахарозы, но и как продукт,
повышающий питательные и вкусовые качества изделий.
Глюкоза не маскирует аромата и вкуса фруктовых и
ягодных соков, поэтому она широко используется при производстве фруктовых
консервов, замороженных фруктов, мороженого, алкогольных и безалкогольных
напитков.
В кондитерской промышленности глюкозу
употребляют для изготовления мягких конфет, вафель, пралине, десертных сортов
шоколада, тортов, диетических и других изделий.
Применение глюкозы в хлебопечении улучшает
условия брожения, способствует образованию красивой золотисто-коричневой норки,
равномерной пористости и хорошего вкуса.
Кристаллическую глюкозу целесообразно
использовать для питания больных, выздоравливающих, раненых и людей, работающих
с большими перегрузками. Глюкоза находит широкое применение в синтезе ряда
органических соединений (аскорбиновой кислоты, сорбита и др.).
Для применения в медицине глюкозу
перекристаллизовывают из дополнительно очищенных растворов кристаллической
глюкозы и получают в виде гидратной и ангидридной глюкозы. Качество медицинской
глюкозы должно соответствовать требованиям "Государственной фармакопеи
СССР".
Медицинскую гидратную глюкозу применяют для
внутривенных вливаний. Медицинская ангидридная глюкоза благодаря быстроте
растворения также может найти широкое применение в медицине. Кроме того, форма,
размер, однородность и механическая прочность кристаллов ангидридной
глюкозы-облегчают процесс таблетирования и улучшают качество таблеток.
Технологии кристаллической и пищевой глюкозы
различаются лишь стадией завершения процесса кристаллизации. При получении
пищевой глюкозы исключают процесс разделения кристаллов и межкристального
раствора и дают затвердеть всей массе утфеля. Пищевую глюкозу выпускают в виде
бесформенных кусков, блоков и брикетов желтого цвета, сладкой на вкус и без
постороннего запаха. Она должна содержать, %: сухих веществ- не менее 85,0,
золы - не более 0,8-1,2 и иметь кислотность не более 20-24 мл 0,1 н. раствора
щелочи на 100 г сухих веществ.
Присутствие свободных минеральных кислот в
продукте не допускается (ТУ 18 РСФСР 96-74).
Пищевую глюкозу применяют в различных отраслях
пищевой промышленности в качестве заменителя свекловичного сахара. Ее
используют в хлебопечении, для приготовления мягких конфет и восточных
сладостей, в производстве фруктового мороженого и безалкогольных напитков. В
медицинской промышленности пищевую глюкозу применяют вместо кристаллической
глюкозы при производстве антибиотиков.
В соответствии со стандартом, принятым
Международной организацией по стандартам качество пищевой глюкозы, оценивается
по следующим показателям: размер не более 840,0 мкм; белизна не менее 90,0%;
содержание влаги 10,0%; золы 0,1, олигосахаридов 3,0, оксиметил фурфурол а
5,0%. Пищевая глюкоза быстрорастворима в воде.
В ряде производств пищевая глюкоза заменяет
кристаллическую глюкозу и находит применение в хлебопечении, бродильном
производстве, кондитерской, медицинской и других отраслях, промышленности.
Техническую глюкозу получают кислотным
гидролизом низкокачественного сырья, предназначенного для технической
переработки, или как побочный продукт производства кристаллической глюкозы. В
технологии этого глюкозного продукта также отсутствует процесс разделения
кристаллов и межкристального раствора.
По внешнему виду техническая глюкоза (ОСТ
18-59-71) представляет собой твердые куски неопределенной формы,
темно-коричневого цвета. Продукты реверсии глюкозы придают продукту горьковатый
привкус. Техническая глюкоза должна содержать сухих веществ не менее 78%,
редуцирующих не менее 75, золы не более 1,3, железа не более 0.025%.
Присутствие минеральных кислот не допускается.
Техническую глюкозу применяют только в
технических целях, в бродильном производстве, как восстановитель в кожевенном
производстве и производстве вискозы, как составляющую питательных сред при
выращивании различных видов микроорганизмов в медицинской и микробиологической
промышленности. Глюкозно-фруктозные сиропы являются новыми видами
крахмалопродуктов.
Они получаются при изомеризации высоко
доброкачественных глюкозных сиропов сгущением в виде сиропов с различным
содержанием фруктозы. Примерный состав глюкозно-фруктозного сиропа, сухие
вещества?, глюкоза 53, фруктоза 42-45, полисахариды менее 1,0 Ю-псикоза менее
0,3, Ь-манноза - следовые количества, зола менее 0,05; рН сиропа 4,5. Высоко
фруктозные сиропы содержат 60-90% фруктозы.
Сфера применения глюкозно-фруктозных сиропов
определяется их свойствами: низкой вязкостью, легкой сбраживаемостью дрожжами,
стабильностью цветности и т. д. Высокая гигроскопичность сиропов способствует
сохранению влаги и предотвращает высыхание глазури, помадки, зефира, пастилы,
мягких конфет и жевательной резинки. Высокое осмотическое давление сиропов
обусловливает быстрое проникновение Сахаров в ткани консервируемых продуктов.
Добавление сиропов устраняет кристаллизацию
продуктов кондитерского и консервного производства. Все виды безалкогольных
напитков, соков и джемов, приготовленные на глюкозно-фруктозных сиропах,
сохраняют аромат ягод и фруктов и их натуральную окраску.
5. Производство технической глюкозы
Техническую глюкозу вырабатывают в небольших
количествах. Сырьем для ее получения служит картофельный, кукурузный и другой
зерновой крахмал, предназначенный для технических целей или промышленной
переработки.
Для получения технической глюкозы проводят
гидролиз серной кислотой в заварных чанах или соляной в конверторах.
Доза серной кислоты 1,2-2,0% моногидрата серной
кислоты, соляной -0,5% хлористого водорода по массе сухих веществ крахмала.
Отмеренную суспензию крахмала концентрацией 35- 37% после предварительного
подкисления обрабатывают и конверторе при давлении 0,15-0,30 МПа в течение
15-45 мин. Копен осахаривания определяют по спиртовой пробе на наличие
декстринов Отсутствие следов мути свидетельствует о том, что в сиропе нет
декстринов. В этот момент доброкачественность сиропа равна 65-75%.
Доброкачественность - процентное отношение
количества редуцирующих веществ в растворе (в пересчете на глюкозу) к общему
содержанию сухого вещества.
При использовании серной кислоты нейтрализацию
проводят мелом, при использовании соляной - раствором кальцинированной соды.
Взвешенные вещества отделяют фильтрацией. Отфильтрованный сироп выпаривают под
разрежением и обесцвечивают активным углем или костяной крупкой Активный уголь
дозируют в количестве 0.4-0,5% по массе сухих веществ сиропа. Количество
костяной крупки должно составлять 80-100% по массе вырабатываемой в сутки
глюкозы. Густой сироп, содержащий 54-59% сухих веществ, окончательно уваривают
в вакуум-аппарате до концентрации 75-80%, охлаждают до температуры 40-45 С,
смешивают с затравкой (10% по массе сиропа) и разливают в деревянные бочки,
полиэтиленовые мешки, помещенные в картонные коробки, специальные формы или
другую тару, где утфель постепенно затвердевает.
Продолжительность и степень затвердевания утфеля
зависят от концентрации и доброкачественности уваренного сиропа, количества
затравки и температуры, до которой охлаждают сиропы и утфель. Хорошо и быстро
затвердевают сиропы концентрацией 76-77% при доброкачественности 80-82%,
охлажденные до внесения затравки до температуры 40° С. После внесения затравки
сироп тщательно перемешивают в течение 3-4 ч при одновременном охлаждении до
температуры 28-30° С.
Для приготовления измельченной технической
глюкозы утфель разливают в металлические формы, вмещающие 30-50 кг продукта, и
выдерживают в них для затвердевания 2-3 сут. Застывший продукт извлекают из
форм и складывают в штабеля. Через 6-6 сут после розлива в формы блоки
измельчают на резальной машине и упаковывают в мешки.
глюкоза фруктозный сироп ферментный
6. Получение глюкозно-фруктозного сиропа из
крахмала
Глюкозно-фруктозный сироп - крахмалопродукт,
используемый в пищевой промышленности в качестве заменителя сахара. Сырье для
производства глюкозно-фруктозного сиропа - кукурузная крахмальная патока.
Производится с помощью ферментного или кислотного осахаривания.
Свойства глюкозно-фруктозного сиропа:
• уровень сладости и вкусовые качества
практически идентичны сахару;
• большая биологическая ценность по
сравнению с сахаром благодаря возможности контролировать углеводный состав, что
позволяет производить продукт, сходный по составу с пчелиным медом;
• стабильность углеводного состава вне
зависимости от обработки;
• усиливает аромат и сохраняет окраску
фруктов в процессе консервирования;
• задерживает кристаллизацию сахарозы.
Применение глюкозно-фруктозного сиропа:
• в кондитерской и хлебобулочной
промышленности;
• для производства консервов из ягод и
плодов;
• для изготовления безалкогольных
напитков.
Производство глюкозно-фруктозного сиропа из
крахмала
Сахар и сахаристые продукты имеют важное
значение в питании человека, так как составляют примерно четверть потребляемых
им углеводов. Эти вещества используются так же, как и сырье, в различных
отраслях промышленности и ряде производств. Из года в год ассортимент их
расширяется. Глюкозно-фруктозные сиропы являются новыми видами сахаристых
продуктов, вырабатываемых из крахмала.
Фруктоза - самый сладкий сахар, хорошо
усваиваемый организмом без вредных воздействий или побочных явлений.
Если принять сладость сахарозы за 100%, то
сладость фруктозы составит 173,3, а глюкозы - 74,3%. Растворимость фруктозы в
воде также самая высокая по сравнению с указанными моносахаридами (табл. 101)
Фруктозосодержащие продукты также обладают
повышенной сладостью и растворимостью.
Частичное превращение глюкозы в родственный ей
по строению моносахарид фруктозу (явление изомеризации) возможно при длительном
воздействии щелочи на холоду или при слабом нагревании раствора глюкозы.
Изомеризация глюкозы во фруктозу повышает
сладость сахаристых веществ, получаемых из крахмалсодержащего сырья.
Эпимеризация происходит через общую для глюкозы, фруктозы и манозы в енольную
форму. Моносахариды в этой форме неустойчивы, и под действием щелочи происходит
ее дальнейшее превращение с образованием пировиноградной, уксусной, муравьиной
кис лоты и альдегида молочной кислоты.
Кроме процесса эпимеризации в растворах глюкозы
происходит необратимое разложение моносахаридов с образованием
высокомолекулярных окрашенных и гуминовых веществ. Фруктоза в растворе менее
устойчива, чем глюкоза, и поэтому разлагается быстрее.
В результате химической изомеризации происходит
интенсивное нарастание цветности и образование D-маннозы и D-псикозы,
обладающих неприятным вкусом. Поэтому процесс щелочной изомеризации глюкозы
связан с применением сложных и дорогостоящих способов обесцвечивания и удаления
продуктов побочных реакций и, кроме того, не обеспечивает высокого содержания
фруктозы в растворе. Поэтому этот способ не нашел промышленного применения.
Известно также, что изомеризация моносахаридов
может протекать в присутствии биологических катализаторов, действие которых
строго избирательно и почти полностью исключает образование продуктов
разложения Сахаров. После открытия микроорганизмов, продуцирующих фермент
глюкозоизомеразу, началось его промышленное использование при получении
фруктозы и фруктозосодержащих продуктов. Ферментативную изомеризацию проводят
таким образом, чтобы химический процесс -5ыл сведен к минимуму. Содержание
D-псикозы не должно превышать 0,3% к сухим веществам раствора.
Глюкозоизомеризующие ферменты термостабильны.
Однако проведение изомеризации растворимыми препаратами имеет ряд недостатков,
так как фермент по окончании реакции остается в растворе и ухудшает его
качество. Удаление фермента при очистке растворов связано с его однократным
использованием. Многократное и непрерывное использование фермента возможно при
закреплении его на клетках мицелия некоторых веществ. При иммобилизации
(закреплении) фермента в качестве носителей применяют неорганические вещества и
различные природные и синтетические полимерные материалы. Все они должны быть
стойкими, механически прочными, однородными, гидрофильными и иметь большую
удельную поверхность. Ферменты, закрепленные па неорганических носителях,
обладают более высокой стабильностью.
Стабильность и активность определяют
экономическую эффективность применения того или иного ферментного препарата. На
глюкозоизомеразу как металлофермент активизирующее действие оказывают ионы
магния, а стабилизирующее - ионы кобальта. Дозировка солей этих металлов
зависит от величины рН в сфере реакции. Чем выше рН, тем меньшее количество
солей необходимо.
Для изомеризации глюкозы применяют также
ультрафильтрацию через мембраны различных полимеров, на которых закреплены
ферменты. Для промышленного получения глюкозно-фрук-тозных сиропов используют
исключительно иммобилизованные препараты фермента. Глюкозоизомераза, которая
используется в растворах чистой глюкозы и в высокодоброкачественных
гидролизатах крахмала, должна удовлетворять следующим требованиям:
быть термостойкой при температурах выше 60° С,
что необходимо для предотвращения нежелательных микробиологических процессов, к
которым чувствительны продукты гидролиза крахмала;
не терять активности при рН ниже 6,5 для
уменьшения щелочной изомеризации глюкозы;
обладать высокой активностью в глюкозосодержащих
растворах, имеющих концентрацию не ниже 80% сухих веществ;
не изомеризовать другие моносахариды,
содержащиеся в гидролизатах крахмала
При получении глюкозно-фруктозных сиропов
доброкачественность крахмальных гидролизатов должна быть не ниже 94% при
содержании глюкозы в них не менее 92%. Такие гидролизаты можно получить из
крахмала только при участии ферментов.
. Технология переработки
продукции растениеводства / Под ред. Н. М. Личко. - М.: Колос 2000 Серия
"Учебники и учеб. Пособия для студентов ВУЗов".
. Г. Н. Кругляков; Г. В.
Круглякова. Товароведения продовольственных товаров. Изд. Центр
"Март" Ростов на Дону 2000.
. Товароведение пищевых продуктов
/ Под ред. В. Е. Михаленко. Издательство "Экономика" 1989.
. Брозовский Д.И., Борисенко
И.М. Основы товароведения. - М.: "Экономика", 1988.