За матеріалами статті на тему «Якість цукру-афінаду при різній температурі» («Quality of Affined Sugar at Different Temperatures») журналу Egyptian Sugar Journal №15, вересень 2020 р.

У даній роботі досліджено вплив температурного режиму на процеси афінації та якість цукру-афінаду. На цукрових заводах температура афінаційного утфелю може змінюватися залежно від домішок у цукрі-сирцю в діапазоні від 60 до 75°C.

Матеріали та методи

Матеріали

Дане дослідження проводилося в Єгипті з використанням 100 тис. т цукру-сирцю. Для вивчення хімічних і фізичних властивостей цукру було відібрано десять зразків, проводилася конвергенція за всіма властивостями, за винятком співвідношення декстранів у зразках п’ять і дев’ять, тому дослідження проводилося саме на них.

Методи

Аналітичні методи

Поляризація, редкуючий цукор, зола, вологість, крохмаль і колір визначалися за методами ICUMSA (2017).

Критерієм якості для зберігання цукру-сирцю є коефіцієнт безпечності, пов'язаний з вологістю цукру. Коефіцієнт безпечності, винайдений Уоллі, визначається як:

Метод Робертса для визначення декстрану

Цей метод можна використовувати для цукру-сирцю та рафінованого цукру, консервного соку, сиропів та меляси. Це кількісний метод для визначення загального декстрану, в якому всі полісахариди відокремлюються від цукру шляхом осадження з 80% етанолу, а декстран селективно осаджується із суміші полісахаридів із лужним мідним купоросом. Потім декстран в осаді визначається калориметрично за допомогою спектрофотометру Jenway 6300.

Декстран осаджували з 40 г цукру-сирцю, застосовуючи етапи методу Робертса. Крім того, застосовуючи це рівняння можна визначити декстран у зразках цукру.

Де A = маса зразка, розведеного до 100 мл

B = аліквота, взята для осадження спирту (мл)

C = мл розчину спиртового осаду

D = аліквота, взята для осадження міді (мл)

E = мл кінцевого розчину міді та декстрану

F = мг/кг декстрану (від стандартної кривої)

Методи афінації

Цей метод застосовувався до цукру-сирцю для видалення плівки меляси, що покриває цукрові кристали.

Цукровий розчин (насичений)

До 700 г рафінованого цукру в 2 л пробірці додавалося 300 г дистильованої води та перемішувалося при кімнатній температурі поки весь цукор не розчинився (приблизно 12 годин). Після чого перевірялася насиченість розчину за допомогою вимірювання Brix (точка насичення сахарозою при 20°C становить ±66,6°Bx). Сироп фільтрувався через бязь або іншу тканину, щоб отримати приблизно 850 см³ сиропу. Потім розчин нагрівався на водяній бані до бажаної температури 60°C, 70°C та 80°C та додавався до зразків, які перемішувалися та утримували сталу температуру без розчинення кристалів.

В ємність з широким горлом поміщалося 1200 ± 10 г цукру-сирцю, до якого додавалося 1000 см³ насиченого цукрового розчину за допомогою мірного циліндра та перемішувалося зі швидкістю 20 об./хв протягом 30 хвилин. Афінаційний утфель засипався у центрифугу, що обертається зі швидкістю 500-1000 об./хв.

Цукор промивався 50 см³ холодною дистильованою водою за допомогою промивної склянки. Швидкість обертання центрифуги збільшувалася до 3500 ± 200 об./хв протягом 6 хвилин, після чого  вона повністю зупинялася. Потім цукор висушувався, після чого визначалися всі його фізико-хімічні властивості.

Результати та обговорення

Таблиця 1. Аналіз зразків цукру-сирцю

Таблиця 1 демонструє такі елементи:

Вологість

Вологість цукру-сирцю є, мабуть, найважливішим параметром, який визначає його стабільність і якість під час зберігання. Деструкція цукру з осмофільними дріжджами може відбуватися в плівці сиропу, що оточує кристал та забезпечує відповідні достатньо розбавлені умови. Форма відношення між вологістю та нецукрами в цукрі-сирцю, виражена через «коефіцієнт безпечності».

Поляризація

Поляризація коливається від 99,25 до 99,45 та є важливим параметром цукру-сирцю. Чим вища поляризація сирцю, тим менше домішок під час переробки і тим більший вихід рафінованого цукру.

Крохмаль

Зразки цукру-сирцю мали високий вміст крохмалю, який можна легко видалити шляхом фільтрації, коли найбільші гранули клейстеризуються і підвищують в’язкість. Близько 30% крохмалю в соку в кінцевому підсумку виявляються в цукрі-сирцю. У процесі карбонатного рафінування він перешкоджає осадженню та коагуляції кристалів карбонату кальцію, що призводить до поганої фільтрації цукру після очищення. Відомо, що рівень крохмалю, що перевищує 250 ppm у цукрі-сирцю, викликає проблеми під час переробки. У зразках із цукрового заводу в Hwamadia, Єгипет, вміст крохмалю перевищував 250 ppm, що призводило до проблем під час рафінування цукру.

Колір

Результати показали, що значення забарвленості цукру коливалися від 650 до 710 IU. Забарвлення цукру-сирцю відіграє важливу роль для цукрового заводу. Зменшення забарвленості є основним принципом рафінування цукру, а пропорція та природа барвників у цукрі-сирцю можуть визначити вартість та складність його рафінування.

Декстран

Вміст декстрану коливався від 323 до 548 ppm. Декстран викликає багато проблем під час рафінування цукру, спричиняючи уповільнення швидкості фільтрації рафінованого соку та знижуючи потужність виробництва. Наявність декстрану в рафінованому цукрі також створює проблеми для виробників цукромісних продуктів.

Зола

Афінація є основним процесом видалення золи, у процесі карбонізації та знебарвлення за допомогою кістяного вугілля можна видалити невелику кількість залишкової золи. Співвідношення золи в зразках коливалося від 0,11 до 0,12%, деякі автори вказували на 1000 мг/кг як максимальний рівень золи в цукрі-афінаді, тоді як інші зазначали нижчий рівень — від 300 до 400 мг/кг.

Таблиця 1 показує, що коефіцієнт безпечності коливався від 0,09 до 0,13, у якому межа безпечності становила 0,25, тому всі зразки мали коефіцієнт безпечності менший цієї межі, що вказувало на те, що цукор можна цілком безпечно зберігати.

Таблиця 2. Процес афінації при температурі 60°C

Таблиця 2 показує, що процес афінації при температурі 60°C збільшує поляризацію на 0,05-0,1, а більша поляризація призводить до поліпшення якості цукру і збільшення виходу очищеного цукру.

Співвідношення золи, редекуючого цукру та забарвленості зменшилися, але крохмаль залишився майже незмінним. Декстран зменшився до 27%.

Таблиця 3. Процес афінації при температурі 70°C

Із Таблиці 3 видно, що під час афінації при температурі 70°C відношення декстрану знижується на 50%, якість цукру-афінаду збільшується у контексті вмісту золи і редукуючого цукру. При температурі 70°C поляризація збільшується більше, ніж при 60°C.

Таблиця 4. Процес афінації при температурі 80°C

Таблиця 4 показує, що під час афінації при температурі 80°C вміст декстрану знизився на 27%, що менше, ніж при температурі 70°C, при цьому забарвленість також виявилася меншою, а низьке співвідношення золи і редукуючого цукру було практично незмінним при різній температурі.

Таблиця 5. Знебарвлення (деколоризація) при різній температурі

Таблиця 5 показує відсоток знебарвлення (деколоризації) при різній температурі процесу афінації. При 70°C забарвленість цукру виявилася меншою, ніж при температурі 60 та 80°C. З отриманих результатів можна зробити висновок, що найкраща температура для процесу афінації склала 70°C, коли було зафіксовано найбільше знебарвлення й поляризацію та найменший вміст декстрану, золи і дерекуючого цукру.

Висновки

Метою даної роботи є вивчення впливу температури на якість, хімічні та фізичні властивості цукру-афінаду. Результати показують, що оптимальна температура процесу афінації становить 70°C, при якій цукор-афінад має високу поляризацію, хороше знебарвлення та низький вміст полісахаридів (декстрану), золи та редукуючого цукру. Результати, отримані при температурі 80 та 60°C, є гіршими, порівняно з показниками, отриманими при 70°C.