Инвертный сахар
Мы уже выше отмечали, что дисахариды расщепляются гидролизом в кислой среде или под действием ферментов, на чем и основано производство инвертного сахара, используемого в кондитерских изделиях. Первоначально кондитерами использовался следующий метод: из сахара приготовляли сироп и его кипятили с добавлением лимонной, винной или уксусной кислоты в течение 30-45 мин. Количество используемой кислоты могло быть достаточно большим (до 1%), и в ходе такой обработки цвет продукта становился заметно темнее. инвертный сахар
Значительно лучше другой метод, при котором используется соляная кислота, позволяющая инвертировать сахар высокого сорта при более низкой концентрации кислоты. Для этого существуют две различные технологии: технология А представляет собой реакцию продолжительностью 2 ч, и получаемый в результате сироп практически так же бесцветен, как и использованный сахарный сироп; по технологии В процесс происходит быстрее, но получаемый сироп имеет легкий коричневатый оттенок.
Инвертный сахар, приготовленный по технологии В, может использоваться для выпуска многих видов кондитерских изделий, но для белых помадок или продукции, которая должна иметь более бледный цвет, предпочтительнее использовать сироп, приготовленный по технологии А.инвертный сахар
Технология А. Цилиндрический резервуар объемом около 900 кг оборудуется месильным органом и паровым змеевиком; кроме того, для удобства эксплуатации имеет смысл установить терморегулятор. Над отметкой, обозначающей 900 кг, должно оставаться около 30 см свободного пространства. В резервуар заливается 230 кг воды, запускается в ход мешалка и включается обогрев. Необходимое количество сахара (около 640 кг) медленно добавляется до тех пор, пока сироп не достигнет концентрации 70-72 %.
Термостат устанавливается на 71 °С, и когда сироп достигает этой температуры, весь сахар должен раствориться; для более быстрого растворения сахар можно растворить при более высокой температуре в 88 °С и затем охладить до 71 °С. Для этого требуется, чтобы либо через паровой змеевик, либо через рубашку резервуара циркулировала вода; когда твердых частиц сахара станет не видно, добавляется 0,1% соляной кислоты в виде свободной кислоты. Это важно, поскольку техническая вода обычно обладает естественной жесткостью, частично нейтрализующей кислоту. Нейтрализующее действие воды может быть определено с помощью титрования, после чего соответственно увеличивают количество кислоты, используемой для инвертирования. В качестве альтернативы применяют следующий способ: путем лабораторных опытов определяют рН сахарного сиропа, приготовленного на химически нейтральной дистиллированной воде, а затем с помощью индикатора рН, установленного на резервуаре для инвертирования, можно добавлять кислоту до достижения необходимого рН. Для эффективного инвертирования требуется рН 2,15, определяемый на растворе сиропа в равном количестве дистиллированной воды. После достижения необходимой кислотности и температуры нагрев продолжают в течение 2 ч, после чего инвертирование должно завершиться. То, что остаточная сахароза составляет менее 4%, подтверждается лабораторным контролем.
Остаточная кислотность нейтрализуется путем добавления рассчитанного количества бикарбоната натрия, что приводит к выделению небольшого количества пузырьков газа (для чего в резервуаре должно хватать свободного пространства над уровнем жидкости).
Технология В. Сироп готовится так же, как и при технологии Л, но термостат устанавливается на 96 °С. При этой температуре кислота добавляется так же, как и ранее, но инвертирование завершится примерно через 15 мин, после чего сироп нейтрализуется. Для такого ускоренного варианта инвертирования может потребоваться больше кислоты, но при использовании данной технологии возможно применение сахара более низких сортов, после чего производится обесцвечивание с помощью активированного угля.
Инвертный сахар из сахара низких сортов или из отходов кондитерского производства. Сиропы, приготовленные из сахара низких сортов или отходов кондитерского производства, зачастую содержат небольшие количества растворенных минеральных солей, которые по отношению к кислотному инвертированию обладают явным буферным действием. В результате проводимое описанными выше методами инвертирование сахарозы замедляется или же требуется кислота в значительно большей концентрации.
Более приемлемым для инвертного сахара представляется метод инвертирования с использованием ферментной инвертазы. Концентрат инвертазы — это препарат, используемый в основном для размягчения центра помадки после того, как собственно помадка отформована и покрыта шоколадом; кроме того, концентрат инвертазы успешно применяется для повторного использования отходов кондитерского производства в форме инвертированного сиропа (методы использования отходов кондитерского производства мы рассмотрим в другой главе). Хотя большая часть таких отходов повторно применяется в виде сиропа, переработка отходов в инвертный сахар означает, что полученный сироп может храниться и использоваться в качестве ингредиента, благодаря чему отпадает необходимость закупать инвертный сахар или производить инвертный сахар с помощью описанных выше методов (за исключением случаев, когда требуется светлый сироп).
Технология с применением инвертазы. Эффективность инвертирования сахара с помощью инвертазы зависит от концентрации сиропа, рН и температуры, а также от качества используемой инвертазы. Эти факторы подробно рассмотрены в разделе «Концентраты инвертазы».
Наиболее распространенная технология использования отходов кондитерского производства представлена ниже.
С помощью одного из методов, описанных в разделе «Использование отходов производства», из кондитерских отходов получают прозрачный обесцвеченный сироп, который доводится до 50%-ной концентрации. Для этого применяют чан, похожий на резервуар для производства инвертного сахара, но с терморегулятором; кроме того, требуется добиться строго определенного рН.
Термостат устанавливается на 60 °С, и когда сироп достигает этой температуры, обеспечивается рН 5,0 ±0,1. Затем добавляют концентрат инвертазы в количестве, равном 0,15% от количества сиропа, однако при этом следует руководствоваться технической документацией, поскольку активность препаратов инвертазы, поставляемых разными производителями, неодинакова. При выполнении этих условий через 8 ч инвертирование завершается и сироп либо сразу же используется, либо отправляется на хранение, для чего его концентрируют до содержания растворимых СВ 75 %.
Для сохранения цвета желательно концентрировать сироп в вакуумной установке, но в любом случае для предотвращения дальнейшей активности инвертазы его необходимо нагреть; исключение составляют те производственные технологии, где на последующих этапах предусмотрено кипячение. инвертный сахар
Снижение содержания влаги в процессе инверсии. Иногда забывают, что в процессе инвертирования сахара абсорбция одной молекулы воды сказывается на концентрации сиропа:
С12Н22 о11+H2о-»с6н12о6+с6н12о6
сахароза декстроза фруктоза
Мол. вес -> 342 + 18 -> 180 + 180=360
В случае полного инвертирования из-за абсорбции воды содержание Сахаров повышается более чем на 5 %, и это следует учитывать при проведении осахаривания, а также при использовании инвертазы в помадках. Тем не менее если в других случаях сахароза выкристаллизовывается из растворов при 75%-ной концентрации, то при наличии в растворе декстрозы и фруктозы (как в инвертном сахаре) при нормальных температурах никакой кристаллизации не происходит.
Если концентрацию растворимых сухих веществ в инвертном сиропе довести примерно до 80%, то декстроза в конечном итоге выкристаллизуется из раствора, особенно если его охладить и ввести кристалл-затравку. Затем образуется тестообразная масса, напоминающая закристаллизовавшийся мед, но для большинства кондитерских рецептур больше подходит прозрачный сироп.
Мед
В современных кондитерских рецептурах мед используется в основном из-за его вкусо-ароматических свойств. В прошлом он использовался и в качестве увлажнителя, а также был источником некристаллизующегося сахара в составе изделия и средством повышения содержания растворимых сухих веществ. В настоящее время для обеспечения этих свойств применяется намного более дешевый инвертный сахар.
Типичный состав меда складывается из 74% инвертного сахара (из них 39% фруктозы и 35% декстрозы), 1,8% сахарозы, 0,2% золы, 1,5% декстрина, 0,4% белков и воска и 18% влаги.
В работе приведен состав многих американских видов меда, где даны следующие усредненные показатели: содержание влаги — 17,2 %, фруктозы — 38,2%, декстрозы — 31,3 %, сахарозы — 1,3 %, мальтозы — 7,3%, прочих Сахаров — 1,5 %, рН — 3,9.
Натуральный мед всегда содержит фруктозы больше, чем декстрозы, и по предлагаемому стандарту это соотношение может составлять примерно 1,15-1,35. У искусственного инвертного сахара это соотношение составляет около 0,9. В зависимости от происхождения меда его состав может слегка различаться, при этом аромат в большой степени зависит от того, с каких цветов пчелы собирали нектар. Важно и содержание влаги, которое не должно превышать 20%, — в противном случае активность осмофильных дрожжей может привести к брожению. Натуральный мед содержит активные ферменты (амилазу, инвертазу) и ферменты, деятельности которых способствует высокое содержание влаги, поэтому важно исключить воздействие этих микроорганизмов на все содержащие мед изделия. Инактивировать большую часть присутствующих микроорганизмов позволяет термическая обработка при 71 °С; в случаях же, когда мед является второстепенным ингредиентом (то есть составляет менее 10%), температуру можно доводить до 88 °С. Считается, что при нагреве до температуры свыше 50 °С чистый мед теряет свои лечебные свойства, а отчасти и вкус.
Мед используют из-за его особого специфического аромата, и в США предпочитаются при этом сорта с более сильным вкусом/ароматом — например поставляемые из Центральной и Южной Америки (Мексика, Чили, Гватемала, Ямайка). Как правило, столовые сорта меда имеют слишком слабовыраженный вкус. Из-за того, что мед является натуральным продуктом, его вкус/аромат и качество могут значительно отличаться, даже если поставки имеют одно и то же происхождение, и поэтому крупнейшие поставщики меда считают необходимым смешивать импортный мед до достижения некоторого стандартного вкуса/аромата.
В нуге, монтелимаре*, кокосовых конфетных пастах и помадках вкус меда хорошо заметен, но его можно дополнительно усилить с помощью медового ароматизатора — одного из множества существующих искусственных ароматизаторов, сходных с натуральными. Мед считается лечебным средством — известно, что он смягчает боль в горле, в связи с чем его используют в качестве ингредиента пастилок, жевательных резинок и т. п.
Присутствие натурального меда в составе продукта дает и рекламный эффект, так как даже тогда, когда продукту не приписывается каких-либо конкретных целебных свойств, само упоминание меда в списке ингредиентов или соответствующие изображения на упаковке внушают мысль о высоком качестве, с которым ассоциируются обычно представления о натуральных продуктах.
Фальсификация меда. Чтобы выявить добавку искусственного инвертного сахара, приходится полагаться на методику выявления фурфурала по методу Фихе (Fiehe), но при этом не следует полностью доверять полученным результатам, поскольку слишком сильно нагретый мед может также вступать в реакцию, тогда как инвертный сахар, полученный с помощью инвертазы, при такой проверке в реакцию не вступает. Однако за отсутствием других способов приходится обращаться к этому методу.
Метод Фихе. Данный способ выявления в составе меда инвертного сахара основан на появлении красного окрашивания, происходящего при реакции альдегида с резорцинолом. Несколько модифицированный способ проведения этого анализа, приписываемый Лампитту (Lampitt) [6], приведен ниже.
Растворите 20 г меда в 20 мл холодной воды и слегка взболтайте с 40 мл эфира. Декантируйте эфир и выпарите его при комнатной температуре. Растворите осадок в 10 мл эфира и к 2 мл этого эфирного экстракта добавьте 2 мл свежеприготовленного 1%-ного раствора резорцинола в концентрированной соляной кислоте. О положительной реакции будет свидетельствовать немедленное окрашивание слоя кислоты в розовый цвет. Окрашенная жидкость затем темнеет, и через 20 мин линия соприкосновения слоев приобретает темно-вишневый цвет. Затем для подтверждения результатов опыта следует с помощью выпаривания в фарфоровой чашке при комнатной температуре удалить из меда (8 мл) остатки эфирного экстракта, а затем к осадку добавить 2 мл свежеприготовленного раствора ацетата анилина (1 мл анилина вторичной перегонки + 4 мл ледяной (кристаллической) уксусной кислоты). О положительной реакции будет свидетельствовать то, что в течение 15 мин вещество приобретет розовый или оранжевый цвет. В [6] указано на то, что как резорциновый, так и анилиновый тест дадут положительную реакцию при наличии в составе меда 5% промышленного инвертного сахара.
Другие способы контроля качества меда. Вращение плоскости поляризации. Вращение плоскости поляризации меда может составлять от +50° до -150°, но вращение вправо (+) встречается довольно редко. После инверсии вращение плоскости поляризации изменяется лишь незначительно. Определить это можно с помощью раствора, приготовленного следующим образом.
Растворите 10 г пробы в дистиллированной воде, используя для этого мерную колбу объемом 100 мл; добавьте 0,5 мл нашатырного спирта (0,880), 5 мл раствора нейтрального ацетата свинца и 5 мл алюминооксидной эмульсии. Соблюдая эти соотношения, наполните колбу до 100 мл. Сильно взболтайте и отфильтруйте.
Сахароза. К раствору, используемому для определения вращения плоскости поляризации, добавьте 0,5 г моногидрата оксалата калия, дайте ему раствориться, размешайте и отфильтруйте. Определите содержание сахарозы по методу Герц- фельда.
Редуцирующие сахара. Разбавьте 10 мл раствора, используемого для определения содержания сахарозы, до 250 мл дистиллированной водой, и определите общее содержание редуцирующих Сахаров по методу Лейна-Эйнона.
Исследование под микроскопом. Разбавьте образец меда водой, вдвое превышающей количество меда по объему, и оставьте на 24 ч. Соберите осадок с помощью пипетки и изучите под микроскопом. Настоящий мед содержит пыльцевые зерна, частицы воска, а также зачастую фрагменты тел насекомых.
Кленовый сахар
Этот натуральный сахар также считается полезным для здоровья. Кленовый сироп обладает очень приятным вкусом/ароматом и пользуется огромной популярностью в США и Канаде, где его и производят, собирая весной сок из надрезов в коре сахарного клена (Acer saccharum) в течение 3-4 недель. Полученный сироп содержит до 3% сахара. Количество сиропа, получаемого за сезон с одного клена, соответствует примерно 1,8 кг кленового сахара. Сироп выпаривают, получая кристаллическую пастообразную массу, содержащую около 83% сахарозы; если кленовый сироп остается в жидком состоянии, он считается пригодным только для домашнего пользования. Концентрация растворимых Сахаров в таких сиропах составляет от 70 до 75 %.
Применение кленового сиропа. Для приготовления кленовой помадки используют кленовый сахар и около 10% глюкозного сиропа; такой сироп можно сгущать и взбивать так же, как и обычный помадный сироп. Полученная помадная кондитерская масса может служить начинкой или ингредиентом в различных кондитерских изделиях и чаще всего используется в сочетании с грецкими орехами (например в орехово-сливочной помадке).
Выпускаются, как и в случае с медом, хорошие искусственные ароматизаторы, имитирующие вкус кленового сахара.
Солодовый экстракт
Солодовый экстракт можно отнести к подсластителям, используемым в кондитерской промышленности. Особенно ценны его вкусовые качества, обеспечившие популярность такой продукции, как соложеные молочные шарики. Солод также применяется для производства карамели и шоколадных напитков. Промышленно выпускаемый солодовый экстракт может представлять собой либо тягучий густой сироп с различными цветом и интенсивностью вкуса/аромата, либо гигроскопичный порошок, содержащий около 2% влаги.
Производство солода. Для производства солодового экстракта замачивают высокосортный ячмень, после чего ему дают прорасти, сохраняя регулируемый температурный и влажностный режим в течение примерно 7 сут.
В ходе солодоращения крахмал растворяется, а белки распадаются на пептиды и аминокислоты. После этого осуществляется горячая печная сушка, а также его просеивание для удаления пыли и проросших ростков, но натуральные ферменты при этом сохраняются. Затем полученный продукт экстрагируется с водой, после чего проводится фильтрование, и затем жидкость конденсируют до тех пор, пока общее содержание сухих веществ в экстракте не достигнет 80%. Затем экстракт для производства порошка можно подвергнуть вакуумной сушке.
Состав. Общее содержание сухих веществ в солодовом экстракте составляет около 80 %. Из Сахаров в его составе преобладает мальтоза, составляющая 55%. Другие сахара представлены примерно в следующих количествах: сахароза —4 %; декстроза и фруктоза — по 2%, декстрины —13%.
На рынке представлено множество видов солодового экстракта, в связи с чем бывает полезно получить от поставщика установленный им состав солода определенного сорта. Поскольку в кондитерские изделия для получения заданного вкуса/аромата приходится включать весьма значительные количества солода, необходимо пере- смотеть долю других Сахаров (например глюкозного сиропа).
Глюкозный сироп, кукурузный сироп, жидкая глюкоза, подсластители на основе кукурузы
Примерно 160 лет назад русский химик Готлиб Сигизмунд Кирхгоф обнаружил, что при нагревании крахмала в присутствии разбавленной кислоты образуется сладкое вещество. Позже в работах других химиков было установлено, что крахмал является полимером D-глюкозы и что этот полимер в процессе гидролиза может распадаться. Так были заложены основы производства сахаристых веществ из кукурузы. В Европе его развитию способствовали наполеоновские войны, поскольку британская блокада мешала импорту тростникового сахара.
Подсластители, называемые кукурузным сахаром, в середине XIX в. производились в Европе из картофельного крахмала, а в США — из кукурузы (маиса). После второй мировой войны благодаря внедрению ферментативного осахаривания технологии начали быстро развиваться, значительно расширив ассортимент различных продуктов гидролиза. На одном конце этого ряда находится кристаллический гидрат декстрозы, на другом — продукты с очень низкой степенью осахаривания (мальтодекстрины). В некоторых подотраслях (например в производстве безалкогольных напитков) сахаристые вещества из кукурузы из-за недостаточно сладкого по сравнению с сахаром вкуса применялись меньше, чем в других.
В 1970-е гг. решить эту проблему позволили новые разработки, в частности внедрение промышленных технологий ферментативного катализа изомеризации декстрозы до более сладкого сахара — фруктозы. В настоящее время на рынке представлены высокофруктозные кукурузные сиропы, а совсем недавно появилась и кристаллическая фруктоза.
Определения
Выбор названия для продукта гидролиза крахмала вызвал значительные разногласия, так что синоним гидрата декстрозы, слово «глюкоза», связывалось с определенными представлениями о целебных свойствах этого продукта, считающегося легко усвояемым сахаром, помогающим снимать усталость.
Нижеприведенные определения были приняты Управлением по контролю за продуктами и лекарственными препаратами США (FDA) и соответствуют рекомендациям Codex Alimentarius.
Кукурузный сироп (глюкозный сироп) является очищенным концентрированным водным раствором пищевых сахаридов, полученных из пищевого крахмала и имеющих декстрозный эквивалент (ДЭ) 20 или более.
Сухая кукурузная патока (сухой глюкозный сироп) представляет собой кукурузный сироп, из которого частично удалена вода.
Моногидрат декстрозы — это очищенная и кристаллизованная D-глюкоза, в которой на каждую молекулу D-глюкозы приходится одна молекула кристаллизационной воды.
Безводная декстроза — это очищенная и кристаллизованная D-глюкоза, не содержащая кристаллизационной воды.
Мальтодекстрином называют очищенный концентрированный водный раствор пищевых сахаридов, полученных из пищевого крахмала, либо сухой продукт, полученный из такого раствора и имеющий декстрозный эквивалент менее 20.
В соответствии с определением, принятым в Директиве ЕЭС от 27.12.73 «О сахарах», под предмет настоящего раздела подпадают «очищенные и сгущенные водные растворы пищевых сахаридов, полученных из кукурузного или картофельного крахмала, имеющие следующие характеристики: сухое вещество (по массе) — не менее 70% (обычно 80-82%); декстрозный эквивалент — не менее 20; сульфатный зольный остаток — не более 1,0% от массы СВ; диоксид серы — обычно менее 20 ppm, но для кондитерского применения допускается его содержание до 400 ppm (при условии, что это допускается принятыми в конкретной стране нормами)».
Декстроза является одной из составляющих глюкозного сиропа, а этот сироп является важным ингредиентом кондитерских изделий из сахара и мучных кондитерских изделий, безалкогольных, а также и некоторых алкогольных напитков. В связи с этим различного рода рекламные агентства быстро воспользовались сложившимися представлениями о целебных свойствах декстрозы для повышения объема продаж различных пищевых продуктов и содержащих ее напитков.
Глюкозный сироп является одним из основных и наиболее ценных ингредиентов кондитерских изделий, не говоря уже о его энергетической ценности. Он обладает большей растворимостью, чем сахароза, и если к раствору сахарозы добавить глюкозный сироп, это замедляет кристаллизацию. Поскольку смесь сахарозы и глюкозного сиропа обладает большей растворимостью, чем отдельно взятая сахароза, содержание растворимых сухих веществ легко может поддерживаться на уровне выше 75%, а это препятствует активности микроорганизмов. По той же самой причине поддерживается низкий уровень равновесной влажности, что предотвращает засыхание, но в зависимости от степени гидролиза глюкозного сиропа это свойство может проявляться в разной мере.
Продолжение раздела.
Начало раздела.