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.