Исследование основных характеристик коричневого сахара

 
 

      Цвет  сахара должен быть белым, чистым, без пятен и посторонних примесей; допускается у сахара-рафинада голубоватый оттенок, у сахара-песка для промышленной переработки - желтоватый оттенок.

      Вкус  и запах у всех видов сахара должен быть сладким, без посторонних при вкусов и запахов как в сухом сахаре, так и в его водном растворе. Раствор любого сахара должен быть прозрачным или слабоопалесцирующим, без нерастворимого осадка, механических или других посторонних примесей.

      Сахар должен быть сыпучим; у сахара-песка  для промышленной переработки допускаются комки, разваливающиеся при легком нажатии.

      Важнейшими  физико-химическими показателями качества сахара являются следующие:  

 
 

      Допустимый  уровень содержания токсичных элементов, пестицидов и радионуклидов: 

 

      Кроме того, для всех видов сахара нормируются  микробиологические показатели (МАФАМ2, плесневые грибы, дрожжи, БГКПз, патогенные микроорганизмы), а также содержание токсичных элементов (ртуть, мышьяк, медь, свинец, кадмий, цинк) и пестицидов (гексахлоран, фостоксин, ДДТ). [5] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      1.6 Основные свойства сахарозы 

      Cахароза  принадлежит к большому классу  естественных органических веществ,  называемых углеводами с общей  формулой C_m(H₂O)_n (соединениями атомов улерода и молекул воды). К этому классу относятся более или менее сладкие на вкус сахара как моносахариды (например, глюкоза и фруктоза), так и олигосахариды (например, сахароза и раффиноза), а также полисахариды (например, целлюлоза и крахмал).

      Сахароза (тростниковый, свекловичный сахар) представляет собой дисахарид с общей эмпирической формулой С₁₂Н₂₂О₁₁, состоящий из двух равный частей моносахаридов: d-глюкозы и d-фруктозы. Эти моносахариды соединяются друг с другом глюкозидными группами: глюкоза в α –конфигурации и фруктоза в β –конфигурации. В молекуле сахарозы глюкоза находится в форме пиранозы (кольцо пирана), а фруктоза – в фуранозидной форме (кольцо фурана). Таким образом, сахароза – это α –d-глюкопиранозил-β - d-фруктофуранозид [3]:

      Молекулярная  масса сахарозы – 342,296 . Молекула сахарозы содержит 42,11 % углерода, 6,43 % водорода и 51,46 % кислорода.

      Растворимость сахарозы в чистой воде значительна. Она быстро растет с повышением температуры. 

 

      В этиловом и метиловом спиртах (абсолютных) сахароза практически не растворяется. Так, например, в 100 см³ абсолютного этилового спирта при температуре 14 ^о С может раствориться лишь 0,2 г сахарозы. В смесях же спирта с водой растворимость тем больше, чем больше воды содержит смесь.

      В большинстве органических растворителей сахароза практически не растворима.

      Сахароза  плавится при температуре 186 – 188 ^оС, причем уже при более низкой температуре она начинает разлагаться. Происходит “карамелизация” сахарозы, т.е. образование сложных, окрашенных в бурый цвет горького вкуса ангидридов. Карамели получаются при нагревании сахарозы до 170-190 ^оС.

      Сахароза  содержит несколько асимметрических  углеродных атомов и поэтому оптически  активна, т.е. вращает плоскость поляризации  света. Раствор 26 г чистой сахарозы в 100 мл дистиллированной воды при анализе его в поляриметрической трубке длиной 200 мм при 20 ^о С в поляриметре (сахариметре) вращает плоскость поляризации право на 100 ^о S (градусов Международной сахарной шкалы).

      Концентрированные минеральные кислоты оказывают на сахарозу обезвоживающее действие. В начале реакции образуются гуминовые кислоты, а в дальнейшем получается обуглившийся сахар и летучие вещества.

      В водных растворах сахароза под влиянием кислот, присоединяя воду, расщепляется на свои составные части – глюкозу и фруктозу. Этот процесс называется инверсией. Полученная смесь вращает плоскость поляризации влево. 

      Под действием ферментов карбогидраз (мальтазы и инвертазы), а также  различных дрожжей, плесени и  бактерий, выделяющих энзим инвертазу, сахароза разлагается на глюкозу и фруктозу.

      Щелочные  и щелочноземельные металлы при  взаимодействии с сахарозой образуют соединения типа алкоголятов, называемые сахаратами (кальциевые, бариевые, стронциевые).

      Наиболее  характерной реакцией на присутствие сахарозы в растворе (до 0,00001 %) является реакция на α-нафтол.

      Чистая  сахароза не окисляется воздухом при  обычной температуре, однако легко  окисляется озоном в присутствии платиновой черни. С сильными окислителями сахароза реагирует при растирании со взрывом или воспламенением.

      Дрожжи  сбраживают сахарозу в спирт и  углекислый газ, причем предварительно сахароза инвертируется инвертазой дрожжей в глюкозу и фруктозу.

      В растворах сахарозы легко развивается также молочнокислое и маслянокислое брожение.

      При пониженной температуре в растворах  сахарозы развивается лейконосток  и идет слизевое брожение. [6] 
 
 
 
 
 
 
 
 

      1.7 Химический состав мелассы 

      Меласса – это сладкий и чуть горьковатый  сироп, образующийся при производстве свекловичного или тростникового  сахара. Произошло это слово от португальского "melaço", где "mel" – латинский корень, означающий "мед". В ряде стран Ближнего востока и Закавказья патоку делают из винограда, тута, граната, фиников и других плодов.

      Ценность  этого продукта в том, что в  отличие от "чистого" сахара, он содержит большой набор микроэлементов, например таких, как железо, медь, калий, кальций,  минеральные соли органических кислот, фосфаты, витамины.   Поэтому в некоторых странах меласса продается как пищевая добавка. Ее часто используют и для приготовления сладкой выпечки – например, для приготовления имбирного печенья. [7]

      В соответствии с видом исходного сырья для производства сахара различают свекловичную и тростниковую мелассу. В России сахарный тростник не произрастает, но на сахарных заводах перерабатывают импортный сахар-сырец. Получаемую при этом мелассу называют сырцовой. 
Меласса представляет собой густую вязкую жидкость темно-коричневого цвета со специфическим запахом карамели и меланоидинов, свекловичная меласса имеет еще и запах триметиламина и других летучих аминов, образующихся при разложении бетаина.

      Химический  состав мелассы

 

      Меласса имеет сложный и непостоянный химический состав (рис.1), зависящий от почвенно-климатических условий вегетации, вносимых удобрений, способов уборки, условий и продолжительности хранения сырья, технологии сахароварения и других факторов.

      В мелассе содержится в среднем 80% сухих веществ и 20% воды. Учитывая такой состав мелассы, можно предполагать, что значительная часть воды находится  в связанном состоянии вследствие гидратации в растворе коллоидов, молекул  сахарозы и ионов минеральных веществ. 
Общее содержание сухих веществ в мелассе непосредственно после центрифугирования утфеля (кристаллизованного сахарного раствора) составляет около 85%.

      Сухие вещества мелассы состоят из несахаров, не удаляемых при его химической очистке сока сахарной свеклы или сахарного тростника, и сахарозы, которую классическим методом кристаллизации выделять уже экономически невыгодно. При выработке сахара выход мелассы в расчете на безводную колеблется от 3,5 до 5% от ее массы. С мелассой отходит от 10 до 15% всего сахара, содержащегося в перерабатываемой сырье. Содержание сахарозы в мелассе колеблется от 48 до 62% к ее массе и сильно зависит от состава несахаров.

      К несахарам мелассы относятся  все минеральные и органические вещества кроме сахарозы, в том числе и углеводы (инвертный сахар, раффиноза и др.). Часть органических и минеральных веществ находится в коллоидном состоянии.

      Инвертированный сахар — это смесь эквимолекулярных количеств глюкозы и фруктозы. В мелассе обычно несколько больше глюкозы, чем фруктозы, поэтому правильнее было бы эту смесь именовать «редуцирующие сахара». Так как обычно под инвертированным сахаром подразумевают одновременное присутствие только этих моносахаридов, в дальнейшем оба термина будем принимать за равнозначные. Содержание инвертированного сахара изменяется в пределах 0,4—1,5% к массе мелассы.

      Из  трисахаридов присутствуют раффиноза (0,5—2,0%), кестоза и неокестоза (0,5—1,6%), плантеоза (0,01%). Раффиноза (мелитриоза, госсипоза) состоит из остатков молекул фруктозы, глюкозы и галактозы; кестоза и изокестоза — из двух остатков молекул фруктозы и одного остатка молекулы глюкозы. Тетрасахариды представлены стахиозой (0,02%).

      Содержание  минеральных веществ в мелассах зависит от почвенно-климатических  условий произрастания сырья. На состав золы мелассы влияет технологический режим работы сахарных заводов, степень чистоты используемой воды и качество известкового камня.

      Катионный состав  меласс отечественных и  зарубежных сахарных заводов представлен  в таблице: