Вимоги до показників якості цукру. У країнах Європейської спільноти сьогодні застосовується комплексна узагальнена оцінка якості цукру. Критерії якості, окрім показників в абсолютних одиницях, містять показники у балах. Суму балів визначають за трьома основними визначальними показниками:

• кольоровість цукру, визначена у розчині, згідно офіційного методу ICUMSA GS 2/3-9, з доповненнями;
• кольоровість цукру у кристалічному вигляді (по відношенню до стандартних Брауншвейгских зразків цукру), визначена за офіційним методом ICUMSA CS – 2-11;
• вміст кондуктометричної золи, який визначають за офіційним методом ICUMSA CS, – 2/3-17.

Одному балу відповідає:

• при визначенні кольоровості у розчині – 7,5 одиниць оптичної густини (одиниць ICUMSA);
• при визначенні кольоровості у кристалічному виді – 0,5 еталону;
• кондуктометричної золи – 0,0018%.

У рамках режиму цукрового ринку країн Європейської спільноти білий цукор ділиться на 4 категорії (Директива Комісії ЄЕС №128071 і 79372). Цукор, віднесений до 1-3 категорії, повинен мати такі основні властивості: нешкідливий для здоров'я, сухий, вільної сипучості, однакового гранулометричного складу. Показники якості цих цукрів приведені у таблицях 1-4.

Цукор 4 категорії – це той, який не віднесений до 1-3 категорії.

Стандартна якість цукру визначається умовами 2 категорії (згідно таблиці 1). Відповідно до Директиви BGBL 1, c.  502 від 8 березня 1976  року, цукор, який надходить від підприємств у торгову мережу, за показниками якості повинен відповідати вимогам, вказаним у таблицях 1-4.

Крім того, вміст двоокису сірки в цукрі усіх категорій не повинен перевищувати 15 мг/кг. У Великобританії вміст двоокису сірки в цукрі усіх категорій не повинен перевищувати 6 мг/кг.

Директивою передбачено визначати:

• поляризацію – методом ICUMSA GS 2/3-1, 1994 р.;
• вміст редукувальних речовин – методом Найта й Аллена (метод ICUMSA GS 2/3-5, 2001 г);
• кольоровість цукру у розчині – методом ICUMSA GS 2/3-9, GS 2/3-10, 2005 р.;
• кольоровість цукру у кристалічному вигляді – методом ICUMSA GS 2/3-11, 1994 р. або методом ICUMSA GS 2/3-13, 1998 р.;
• вологість цукру – методом ICUMSA GS 2/1/3-15, 2005 р. (методом висушування);
• вміст золи – методом ICUMSA GS 2/3-17, 2002 р.

Порівняння показників якості цукру, який виробляють в країнах ЄС і в СНД, приведене в таблиці 5 [1-4].

Аналізуючи показники якості цукру в таблиці 5, необхідно відзначити, що цукор, щоб відповідати певній категорії, не може мати максимальних значень за усіма визначальними показниками (кольоровість у розчині й у кристалічному вигляді, вміст золи тощо). За нашими розрахунками, при обліку максимальних значень сума балів для цукру 1 і 2 категорій складатиме, відповідно, до 12 і 30. Проте, у відповідності з вимогами, ці показники, перераховані у бали, не можуть перевищувати їх суму, яка визначена Директивою Ради ЄС 2001/111/ЄС, – 8 і 22 бали.

За даними німецьких інформаційних джерел, тільки 16,9% цукру використовується населенням безпосередньо як продукт харчування, решта служить сировиною для інших галузей промисловості. У  кондитерській галузі використовується 32,1%, для приготування безалкогольних напоїв тривалого зберігання  – 21,7%, у консервній промисловості – 5,8%, у хлібопекарській промисловості – 3,2%, у інших галузях харчової і фармацевтичної промисловості (у молочній, виноробній, при виробництві горілки та лікеро-горілчаних виробів тощо) використовується 20,3% цукру [6].

У зв'язку з тим, що кондитерська галузь, як і ряд інших галузей харчової промисловості, не має своїх Технічних умов на цукор-пісок, як сировину для свого виробництва, в умови контрактів вони вносять додаткові вимоги до якості білого цукру, що поставляється, наприклад, для виробництва карамелі, за наступними показниками (табл. 6).

За інформацією Всеросійського науково-дослідного інституту пивоварної, безалкогольної і виноробної промисловості, цукор використовується при виробництві безалкогольних напоїв (за винятком мінеральних вод), пива та різних видів виноробної продукції [7]. Зокрема, при виробництві пива цукор використовують у деяких випадках для бродіння пивного сусла, у виробництві безалкогольних напоїв цукор займає провідне місце, оскільки разом із солодким смаком, надає продукту повноту смаку й екстрактивність. Цукор дозволено використовувати при виробництві ігристих, плодових (столових і спеціальних), медових, ароматизованих вин, міцних виноградних і плодових напоїв і коктейлів, коньяків, бренді та кальвадосів.

В останнє десятиліття з'явилися напої так званої «спрямованої» дії. Це напої для дитячого та геро-дієтичного харчування, для людей з ослабленою імунною системою, для жителів регіонів з несприятливою екологічною обстановкою тощо [7]. Багато виробників у якості джерела вуглеводів використовують також жовтий цукор. Для виробництва високоякісного шампанського можна використовувати тільки цукор рафінадного ступеня очистки. Причому цукор має бути з мінімальною кількістю діоксиду сірки. Підвищений вміст діоксиду сірки може викликати появу в шампанському тону сірководня, якого дуже складно позбутися.

При використанні цукру бурякового виробництва для приготування шампанського, необхідно звертати увагу на його якість і ступінь очищення. При недостатньому очищенні у цукрі може бути алкалоїд бетаїну (що є триметильною похідною гліколя), який негативно впливає на букет і смак ігристивин [4]. Цукор використовується для доведення кондицій готового вина по цукру. Сироп готують на виноматеріалі шляхом розчинення у ньому цукрового піску. Оскільки готові купажі плодових вин практично відразу йдуть на розлив і не зберігаються тривалий час, на цьому етапі важливо, щоб цукор, що вноситься, не мав стороннього запаху та смаку, які можуть передатися готовому вину.

Згідно нормативної документації на коньяк, цукор вводять у купажі коньяків у вигляді цукрового сиропу, приготованого з рафінованого цукру та гарячої води, та використовується для пом'якшення смаку коньяку. Цукровий колер, приготовлений з цукру, додають у купажі коньяків для надання певного кольору та посилення забарвлення. Доведено, що колер є джерелом летких з'єднань, здатних брати участь у формуванні букета коньяку. Неякісний колер надає коньяку гіркоти та значно знижує його стійкість до розливу [7].

Часто відбувається відбраковування коньяків за наявності в них осаду та сторонніх включень, серед яких велику частину складають осади мінерального характеру, катіони кальцію, магнію, натрію й аніонів, що містять сульфати, фосфати та хлориди. За дослідженнями автора [7] було встановлено, що осади мінерального походження є наслідком підвищеного вмісту кальцію у білому цукрі. Вміст кальцію у коньяках більше, ніж 5-10 мг/л вже викликає помутніння і появу осаду мінерального характеру [4].

Цукор є одним з основних інгредієнтів для виробництва кремів, лікерів, наливок, пуншів, настоянок, десертних напоїв і горілок [10]. Навіть незначні органолептичні, мікробіологічні або фізико-хімічні дефекти цукру викликають істотні та безповоротні зміни показників в органолептиці та стійкості лікеро-горілчаної продукції. Тому критерії оцінки якості цукру білого, що поступає на лікеро-горілчаний завод, мають бути пов'язані з оцінкою тих показників, які можуть призвести до погіршення якості готової продукції. До дефектів якості цукру можна віднести:

• Сторонній запах (меляси, іноді нафти, хімічний), який може погіршувати або повністю змінювати смакові й ароматичні характеристики напою.
• Сторонні включення (пластівці, ворсинки, тонкий осад тощо).
• Каламутність, або опалесценція, розчину цукру.
• Інтенсивність забарвлення розчину цукру, яка впливає на зміну кольору готового напою.
• Мікробіологічне псування (зміна зовнішнього вигляду, випадання осаду, зміна органолептичних показників).
• Присутність сірчистих сполук і сполук кальцію, магнію, фосфатів.

Вимоги до якості цукру білого для виробництва лікеро-горілчаної продукції [10] представлені в таблиці 7.Результати випробувань цукру усіх категорій представлені у таблиці 8, з якої видно різницю між вимогами до цукру для лікеро-горілчаної продукції і фактично отриманими даними. Встановлено, що найвищу прогнозовану стійкість при зберіганні мають горілки та настоянки, виготовлені з використанням цукру білого І категорії, такого, що випускається по ДСТУ 4623:2006 [6]. При застосуванні цукру ІІ і ІІІ категорій цього ж стандарту [6] стійкість горілок зменшується, відповідно, в 1,5 і 2,7 разів, настоянок – у 2 і 3 рази [10]. Необхідно враховувати, що деякі з зазначених дефектів вимагають для свого розвитку певного часу (від 1 до 60 діб) і напій, який вважався якісним у день розливу, може бути зіпсований прихованими дефектами цукру та впродовж нетривалого періоду часу повністю втратити свою споживчу цінність.

Саме тому вхідний контроль цього важливого інгредієнта передбачає контроль якості цукру не лише за показниками діючого стандарту на білий цукор, але і низки додаткових показників, визначення яких може гарантувати відповідну якість готової продукції або попередити випуск неякісної продукції. Слід зазначити, що у багатьох світових споживачів цукру як сировини для харчових галузей, існують внутрішні стандарти, які фіксуються в контрактах на продукцію, що поставляється. Окрім кольоровості, фіксуються жорсткіші вимоги до вмісту золи, кальцію, фосфатів, сірчистих з'єднань, крохмалю, фарбувальних і редукувальних речовин, вологості, каламутності, мікробіологічних показників і важких металів [10].

Цукор, що використовується для приготування напоїв тривалого зберігання, повинен відповідати вимогам [18], які висувають компанії Кока-кола та Пепсі-кола до цього продукту. Окрім фізико-хімічних показників, його перевіряють на вміст флокульованих осадів – пластівців. Пластівці у підкислених розчинах бурякового цукру утворюються у результаті дії двох основних чинників: взаємодії негативно та позитивно заряджених компонентів з утворенням мікрочасток колоїдної дисперсності та з подальшою коагуляцією мікрочасток у пластівці. Позитивно зарядженим компонентом може бути білок або пептид з ізоелектричною точкою вище рН підкислених розчинів (2,5-3,0).

Компонентом з негативним зарядом може бути олеанолова кислота, будь-який з сапонінів, що містить глюкуронову кислоту, або полісахарид з клітинних стінок коренеплода, що містить уронову кислоту. Наводимо дані досліджень німецьких фахівців [2], що підтверджують цю теорію, які виконали аналіз складу полісахаридів у стандарт-сиропі, білому цукрі та у пластівцях осаду, зібраних при проведенні флок-тесту підкислених безалкогольних напоїв із білим цукром (таблиця 3). На додаток до вмісту тієї ж уронової кислоти (тобто пектину), полісахариди у стандарт-сиропі та білому цукрі складаються, головним чином, з арабану та галактану. Полісахариди, знайдені у пластівцях осаду кислих безалкогольних напоїв, мають більш-менш однаковий склад і мають подібність з ворсистими ділянками молекул пектину (рис. 1).

Цукор, що використовується для приготування напоїв тривалого зберігання, повинен відповідати вимогам, які висуваються компаніями Кока-кола та Пепсі-кола до цього продукту. За вимогами фірми Кока-кола, каламутність у розчині цукру має бути відсутньою, вміст завислих часток, визначених методом фільтрування розчину цукру, має бути не більше 2 мг/кг. Компанія Пепсі-Кола використовує у своєму виробництві цукор, який має наявність каламутності менше 70 од. ICUMSA, виміряною при довжині хвилі 420 нм або менше 45 од. ICUMSA, виміряною при довжині хвилі 720 нм; вміст сторонніх включень – не більше 20 мг/кг.

Підприємства, що виробляють напої тривалого зберігання, а також напої з додаванням соковмісних компонентів, керуються наступними критеріями для оцінки цукру, що мають різне походження (з буряків або вироблений при переробці цукру-сирцю): каламутність розчину цукру, виробленого з буряків, не повинна перевищувати 20 од. ICUMSA, з тростинного цукру-сирцю – 70 од. ICUMSA, вміст нерозчинних домішок у цьому цукрі – не більше 10 мг/кг. Цукор-пісок для виробництва прозорих напоїв і кондитерських виробів перевіряють на вміст флокульованих осадів – пластівців. Пластівці у підкислених розчинах бурякового цукру, утворюються в основному у результаті дії двох чинників – взаємодії негативно та позитивно заряджених компонентів з утворенням мікрочасток колоїдної дисперсності та подальшої коагуляції мікрочасток у пластівці.

Компонентом із негативним зарядом може бути олеанолова кислота, будь-який з сапонінів, що містить глюкуронову кислоту, або полісахарид з клітинних стінок коренеплода буряків, що містить уронову кислоту. Позитивно зарядженим компонентом може бути білок або пептид з ізоелектричною точкою вище рН підкислених розчинів (2,5-3,0).

Проведені А.В. Силаєвим [6] дослідження показали, що існує чітка кореляційна залежність між показниками кольоровості, каламутності та зольності цукру і його сенсорними характеристиками, що негативно впливають на органолептику готових напоїв.

Ці  дослідження проводилися на прозорому, безбарвному напої типу лимон-лайм, органолептика якого найбільш схильна до впливу будь-яких дефектів вихідної сировини. Оцінка готового напою проводилася досвідченими дегустаторами за критерієм «прийнятно – неприйнятно», на підставі порівняння з контрольним зразком напою, приготованому на сахарозі марки ЧДА (див. рис. 2).

Аналізуючи показники діаграми, можна зробити висновок, що для отримання напоїв із високими дегустаційними показниками, цукор повинен знаходитися у межах ліній АВ і ВС, координати точок яких відповідають показникам кольоровість:каламутність А (8;20), В (33;16) і С (40;6). Цукор повинен мати граничні значення кольоровості 33 од. ICUMSA і каламутності 16 од. ICUMSA.

Якщо кольоровість цукру становить 40 од. ICUMSA, то показник каламутності не повинен перевищувати 5-6 од. ICUMSA. Область ризикованих (задовільних або незадовільних) дегустаційних показників отримуваних напоїв знаходиться у межах, обмежених лінією DЕ і ЕК з параметрами, відповідно, кольоровість: каламутність D (16;40); Е (49;32); К (57;17). Для цієї області діапазон граничних значень кольоровості становить 49,0 од. ICUMSA, каламутності – 32 од. ICUMSA.

Цукор, показники кольоровості та каламутності якого виходять за лінію DЕ і ЕК [D (16;40); Е (49;32); К (57;17)], утворює усі без виключення області незадовільних дегустаційних показників отримуваних напоїв.

Розглянувши та проаналізувавши вимоги основних споживачів цукру, що використовують його як важливий інгредієнт для випуску своєї продукції, визначимо завдання і методи контролю готової продукції і його показників у бурякоцукровому виробництві.

Основні вимоги до якості цукру залежно від умов його подальшої переробки:

• Буферна місткість розчину цукру-піску має бути мінімальною  – близькою до буферної місткості чистої сахарози.
• Гранулометричний склад: розміри кристалів від 0,63 до 1,0 мм.
• Вміст дрібних кристалів (0,25-0,315 мм) – не більше 4%.
• Вміст кристалів розміром менше 0,25 мм – не більше 1%.
•  
• Повна розчинність 5 г цукру-піску при температурі 20 °С – не більше 8-10 хв.
• Величина рН для цукру-піску коливається у діапазоні 6,8-7,4. Вимірювання рН проводять у розчині 50%-ї концентрації із застосуванням скляного електроду. При цьому питома електропровідність дистильованої води не повинна перевищувати 1,8 мк См/см.

Фактичний показник рН20 розчинів цукру, що випускається нашими підприємствами, коливається у межах 4-8,2. Різні значення рН20 розчинів цукру свідчать про наявність у ньому певних нецукрів, не видалених у технологічному процесі переробки буряків. Дуже високий рН20 розчину цукру свідчить про наявність у цукрі СаСО3, який потрапляє у готову продукцію внаслідок незадовільної фільтрації і розпушування накипу вакуум-апаратів. Наприклад, якщо рН20 розчину цукру вище 10, то це свідчить про його підвищену зольність. Такий цукор ускладнює виробництво напоїв і кондитерських виробів.

• Розчин цукру має бути термостійким, не містити мікроорганізмів, легко фільтруватися і не пінитися [8,9, 15].

При підвищенні зольності цукру підвищується рН його розчину. Найвищу зольність і лужність мають фракція дрібних кристалів і кристалів з друзами [15,8,9]. За даними польських дослідників, якщо кольоровість цукру менше 85 одиниць ICUMSA, то його зольність не перевищує 0,03%, а рН цукрового розчину, як правило, нижче 7,0. В аналізованому цукрі для промислової переробки кольоровість змінювалася у межах 110-200 одиниць ICUMSA, зольність була 0,027-0,070%, рН цукрового розчину  – 7,14-7,74 [5]. Якщо цукровий розчин має рН більше 8,0, то у ньому є солі СаСО₃. Такий цукор стійкий до інверсії, що викликає перевитрату кислоти для інверсії цукрових розчинів при приготуванні карамельних цукерок і напоїв.

Враховуючи важливість для якості цукру вмісту золи в ньому, розглянемо цей показник з точки зору її вимірювання, контролю за її видаленням у процесі виробництва та вплив різних чинників на її зниження. У зв'язку з високою оснащеністю виробничих лабораторій переробних підприємств кондуктометрами (загального призначення і спеціалізованих), є реальна можливість суцільного моніторингу всього цукру, що випускається за цим показником. Цукрові заводи, орієнтовані на випуск цукру високої якості і використовуваного споживачами, яким також потрібний високоякісний цукор, повинні визначати цей показник у цукрі з кожного вару утфеля І кристалізації.

Вміст золи – найважливіший показник якості продукції. У контролі цукрового виробництва вміст золи у буряках є одним з основних критеріїв оцінки його якості та стиглості, вміст золи в соках і сиропі дозволяє оцінити правильність і повноту проведення технологічного процесу очищення при переробці буряків [8,9,14]. Показник вмісту золи в цукрі є одним з основних показників готової продукції, що визначають її категорію.

До них також відносяться ще два показники − кольоровість цукру, що виміряна у розчині та кольоровість у кристалічному виді. У продукції, що випускається переробними підприємствами України, її кількість регламентується ДСТУ 4623: 2006 «Цукор білий. Технічні умови».

За цим стандартом вміст золи в цукрі І категорії повинен складати 0,011% у перерахунку на суху речовину, у 2, 3 і 4 категорій – відповідно – 0,027, 0,04 і 0,05%. За ГОСТ 33222-2015 «Цукор білий. Технічні умови» [3,19], відповідно до якого у цукрі І категорії «екстра» повинно бути золи не більше 0,027% (у перерахунку на суху речовину), у цукрі категорій ТС1, ТС2 і ТС3 − відповідно 0,036; 0,036 і 0,05%.

Цукор, що виробляється цукровими заводами країн Європейського Союзу [15], характеризується такими показниками за вмістом золи: I категорія – не вище 0,0108% до маси цукру, II – не вище 0,027%. У білому цукрі вміст SO2 не повинен перевищувати 15 мг/кг, у Великобританії вміст двоокису сірки в цукрі усіх категорій не повинен перевищувати 6 мг/кг.

За результатами досліджень високоякісного вітчизняного цукру, що має вміст золи 0,01-0,015% до маси сухих речовин, за допомогою атомно-абсорбційного спектро-фотометра типу Perkin Elmer були отримані наступні дані [12], які представлені у таблиці 11.

Підвищений вміст золи у білому цукрі може бути зумовлений наступними чинниками [8,9,14.16]:

• переробка буряків із високим вмістом золи;
• переробка буряків із наявністю загнилих коренеплодів;
• високий вміст солей кальцію у соках;
• використання лужних введень (сода, тринатрійфосфат, луг);
• використання на випарній станції інгібіторів накипоутворення і неякісне проведення процесу фільтрування сиропу;
• здійснення процесу сульфітування продуктів, що містять вільне вапно;
• проведення процесу II сатурації з більш високою лужністю, ніж визначено мінімумом солей кальцію, при цьому утворюються більш розчинні солі, ніж карбонати, це сульфіти і сульфати кальцію;
• внаслідок розвитку мікробіологічної інфекції на дифузії.