Технология отрасли сахаристые кондитерские изделия. Лабораторный практикум. Учебное пособие

Полученные результаты оформляют в виде табл. 10, сравнивают с требованием стандарта и делают вывод о соответствии пюре требованиям ГОСТ32684-2014 «Полуфабрикаты. Пюре фруктовые, консервированные химическими консервантами».

Таблица 10

Показатели качества пюре фруктового

31

32

Примечания. 1. Допускается одновременное использование сорбиновой и бензойной кислот (их солей). Общее содержание консервантов не должно превышать 0,1 %. 2. В пюре, консервированном диоксидом серы, присутствие второго консерванта не допускается.

Вопросы и задания для самоподготовки

1.Химический состав и свойства сахара белого, патоки крахмальной, пюре фруктового.

2.Каким показателям качества должны отвечать сахар белый по ГОСТ 33222-2015, патока крахмальная по ГОСТ339172016 и пюре фруктовое по ГОСТ 32684-2014?

3. Методы определения массовой доли сухих веществ (влаги) в основном сырье кондитерского производства.

4.Методика определения массовой доли сахарозы в сахаре белом. Принцип и сущность поляриметрического метода исследования. Определение цветности сахара белого.

5.Какую роль играет патока в производстве кондитерских изделий?

6.Какие сахара называются редуцирующими, почему они относятся к редуцирующим?

7.Отличительные особенности методов определения массовой доли редуцирующих веществ в сахаре белом и патоке.

33

8.В чем сущность метода определения температуры карамельной пробы?

9.Как оценивается студнеобразующая способность фруктового пюре?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2.

ПОЛУЧЕНИЕ И АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ПОЛУФАБРИКАТА КОНДИТЕРСКОГО ПРОИЗВОДСТВА –

ИНВЕРТНОГО СИРОПА

Цель работы: изучение технологии получения инвертного сиропа, определение расчетным путем расхода соляной, молочной, лимонной кислоты, необходимых для инверсии 100 г сахара, и расхода гидрокарбоната натрия(соды пищевой) для нейтрализации кислот; изготовление и анализ качества образцов инвертного сиропа, приготовленного с использованием различных органических кислот.

Сырье, приборы, материалы: сахар белый, вода питьевая; рН-метр, фотоэлектроколориметр марки КФК-2, рефрактометр марки РПЛ-3, электронные весы, термометр, варочная емкость; химический стакан на 200 см3, мерный цилиндр, соляная кислота 10 %-ной концентрации, молочная кислота 35 %-ной концентрации, лимонная кислота 50 %-ной концентрации, гидрокарбонат натрия 10 %-ной концентрации, вода дистиллированная.

Теоретические сведения

Основным полуфабрикатом при производстве карамели являются сиропы – сахаро-паточный, сахаро-инвертный или саха- ро-паточно-инвертный. Качество сиропа зависит от качества исходного сырья (сахара белого, патоки крахмальной), кондитерского полуфабриката – инвертного сиропа, технологических режимов производства и оказывает существенное влияние на качество готовых изделий.

34

Инвертный сироп представляет собой водный раствор смеси равных количеств глюкозы и фруктозы. Готовят его на предприятиях путем кислотного, кислотно-ферментативного или ферментативного гидролиза сахарозы. При кислотном гидролизе используют соляную или другие органические кислоты (лимонную, молочную, винную, уксусную), при ферментативном – фермент инвертазу (b-фрукто-фуранозидазу, a-глюкозидазу), при кислотно-ферментативном – какую-либо кислоту и фермент.

При нагревании растворов, содержащих кислоту, сахароза (С12Н22О11) присоединяет молекулу воды и расщепляется(инвертирует) на одну молекулу D-глюкозы (С6Н12О6) и одну молекулу D-фруктозы (С6Н12О6), в результате образуется сахарный раствор с содержанием 76-78 % редуцирующих сахаров, называемый инвертным сиропом. Реакция распада сахарозы на редуцирующие сахара представлена ниже по уравнению:

t, рН

С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6 + С6Н12О6 .

Инвертный сироп

Полученная смесь моносахаридов вращает плоскость поляризации влево. Такое преобразование правовращающей сахарозы в левовращающую смесь моносахаридов(глюкозы и фруктозы) называется инверсией.

Органические кислоты при гидролизе сахарозы действуют каталитически, поэтому константа скорости инверсии зависит от ряда факторов: температуры, рН сахарного раствора, природы используемой кислоты, концентрации сахарозы.

На продолжительность инверсии влияет рН сахара белого, при увеличении рН процесс инверсии замедляется. Оптимальную

35

ной кислоты, ºС.

Несахара, содержащиеся в сахаре белом в виде минеральных солей и других веществ, замедляют реакцию инверсии. На константу скорости инверсии слабое влияние оказывает также концентрация сахарного раствора. С увеличением концентрации сахарозы изменяется активность водородных ионов, скорость инверсии уменьшается. Кроме того, при инверсии сахарозы в концентрированных растворах наряду с глюкозой образуются вещества более сложного молекулярного состава.

На инверсию сахарозы оказывает влияние природа органической кислоты. Для приготовления инвертного сиропа применяют 80 %-ный раствор сахара белого, а в качестве катализатора реакции - соляную или одну из органических кислот(табл. 11), причем кислота должна быть химически чистой.

Таблица 11

Технологические режимы инверсии сахарозы при использовании различных органических кислот

100 %-ной концентрации. На практике указанные кислоты используют меньшей концентрации и количество добавляемой кислоты находят по расчету.

36

Пример. Для приготовления инвертного сиропа на100 кг сахара по табл. 10 необходимо взять 0,40 л 100 %-ной молочной

(100/35), следовательно, для инверсии необходимо взять молочной кислоты 35 %-ной концентрации в количестве 0,4 ∙ 2,86=1,14 л.

Для регулирования количества добавляемой кислоты необходимо определять рН инвертного сиропа. Установлено, что для получения сиропа с массовой долей76-78 % инвертного сахара оптимальной является величина рН 3,1.

По завершении процесса инверсии полученный сироп необходимо сразу же перекачать в емкость с мешалкой и водяной рубашкой, быстро охладить до температуры 40 ºС и только затем нейтрализовать.

Нейтрализацию кислоты проводят10 %-ным раствором гидрокарбоната натрия (соды пищевой) при постоянном перемешивании охлажденного инвертного сиропа во избежание разложения глюкозы и фруктозы, которые весьма чувствительны к щелочным средам.

Инвертный сироп должен иметь слабокислую реакцию, так как наиболее устойчив в этой среде, поэтому количество соды, необходимой для нейтрализации кислоты, взятой для инверсии, уменьшают на 10 %. Расчет ведут по следующему уравнению химической реакции

НСI + NаHCO3 = NаCI + Н2О + СО2↑.

Зная концентрацию кислоты можно найти необходимое количество гидрокарбоната натрия Х, г, по формуле

X= A × 84 × Д ,

м×100

где А – концентрация кислоты, %; 84 – г-эквивалент NaHCO3; Д – вес кислоты, равный объему, умноженному на удельный вес этой

37

кислоты при определенной концентрации (1,02-1,05 – для 10 %- ной соляной кислоты); м – г-эквивалент кислоты.

Химический состав инвертного сиропа непостоянен и зависит от условий инверсии– качества сахара белого, природы и концентрации органической кислоты, рН среды, температуры, продолжительности реакции и других факторов.

В среднем, инвертный сироп имеет следующий состав(%): редуцирующих сахаров (глюкоза + фруктоза) – 76-78, сахарозы – 1-3, воды – 19-20 и небольшое количество продуктов распада глюкозы и фруктозы (ангидриды, оксиметилфурфурол, красящие, гуминовые вещества и др.).

Физико-химические свойства инвертного сиропа определяются в основном свойствами входящих в его состав моносахаридов. Инвертный сироп обладает высокой гигроскопичностью, что ограничивает его использование в производстве карамели. При нагревании сиропа большеtопт или хранении его при высокой температуре продолжительное время, содержащиеся в нем глюкоза и фруктоза быстро разлагаются с образованием новых химических веществ, в том числе повышенной цветности (красящих, гуминовых веществ).

Методика выполнения работы

Предварительно определяют рН 50 %-ого раствора сахара белого, затем в химическом стакане при нагревании (до 95-98 ºС) растворяют 100 г сахара в 25 см3 воды (массовая доля СВ»80 %).

При использовании соляной кислоты в качестве катализато-

ра температуру сахарного раствора снижают до90 ºС, после чего добавляют рассчитанное количество 10 %-ного раствора соляной кислоты.

Рассчитывают оптимальное время инверсии по формуле(*) и выдерживают раствор при температуре 90 ºС и постоянном помешивании. По истечении времени инверсии раствор быстро охлаждают до 60-70 ºС, при данной температуре его нейтрализуют раствором гидрокарбоната натрия10 %-ной концентрации

(ρ=1,05 г/см3).

38

Рассчитанное количество гидрокарбоната натрия, необходимое для нейтрализации соляной кислоты, взятой для инверсии, умножают на коэффициент 0,9 (90 % от рассчитанного количества гидрокарбоната натрия), т.е. нейтрализацию не доводят до

конца, оставляя слабокислый раствор для снижения процесса

тогда масса раствора соляной кислоты10 %-ной концентрации равна

mHCl разб = 0,06 ×10 = 0,6 г .

Объем раствора соляной кислоты10 %-ной концентрации равен массе раствора, поделенной на его плотность (1,05 г/см3):

0,6

VHCl разб = 1,05 = 0,57 см3.

Расчет количества гидрокарбоната натрия ведут по уравнению реакции нейтрализации

HCl + NaHCO3 = NaCl + H2O + CO2↑.

Зная грамм-эквивалент HCl – 36,5 (табл. 11) и NaHCO3 – 84, плотность NaHCO3 – 0,865 г/см3, рассчитываем количество (или объем) гидрокарбоната натрия, необходимого для нейтрализации 10 %-ной соляной кислоты в количестве 0,06 г (или объеме 0,57 см3) следующим образом:

mNaHCO 3 = 0,6 г ×84/36,5 =1,38 г ,

VNaHCO3 =1,38 /0,865=1,6 см3 .

Полученное значение умножают на коэффициент0,9, т.е. берут 90 % от рассчитанного количества соды и нейтрализацию проводят не до конца, оставляя слабокислый раствор для снижения процесса разложения сахаров. Полученный после нейтрализации

39

сироп, охлаждают до температуры 20-25 ºС и определяют в нем основные показатели качества.

При использовании в качества катализатора молочной ки-

слоты инверсию ведут несколько иначе. На 100 г сахара берут 44 г воды. Раствор сахара при помешивании доводят до кипения, затем добавляют молочную кислоту(рассчитанное количество)

35 %-ной концентрации (ρ=1,09 г/см3) и кипятят в течение 1820 мин при температуре 107-108 ºС. После кипения дают сиропу охладиться до температуры 60-70 ºС, после чего кислоту в сиропе нейтрализуют раствором гидрокарбоната натрия.

При нейтрализации молочной кислоты реакция идет по уравнению

СН3СНОНСООН +NaНСО3 = СН3СНОНСООNa +Н2О +СО2↑.

Количество гидрокарбоната натрия находят по расчету представленному выше.

При использовании в качества катализатора лимонной ки-

слоты поступают аналогично как при использовании молочной.

проводят их сравнительный анализ по следующим показателям качества: массовой доли сухих, редуцирующих веществ, рН (см. прил. 1, 2, 3) и цветности.

Для определения цветности инвертного сиропа, анализируемой по коэффициенту экстинкции, 20 г сиропа разводят в 100 см3 дистиллированной воды. Раствор наливают в кювету толщиной 10 мм и определяют оптическую плотность на ФЭК при светофильтре с длиной волны 430 нм.

Коэффициент экстинкции К, принятый за цветность раствора, рассчитывают по формуле

K = 1000 Д /(r × d ),

где Д - оптическая плотность раствора; r - концентрация раство-

ра, % (рассчитывают по формуле r = (СВсиропа ∙ 20) / 120) ; d - толщина кюветы, мм.

40