Технические науки/6. Электротехника и радиоэлектроника

 

Тихонюк А.В.,

Институт технической теплофизики НАН Украины

Дадеко Л.И., к.т.н.

ОКТБ теплоєнергетического приборостроения, Киев, Украина

 Клименко Л.С. к.т.н.,доц., Завражная Ж.-С.Е.

Национальный университет пищевых технологий, Киев, Украина

Экспресс-контроль цветности желтого сахара

 

К специальным видам кристаллического сахара относятся свекловичный, тростниковый сахар-сырец, желтый мягкий сахар, желтый сахар-сырец, сахар, который получают как промежуточный продукт в технологическом процессе, желтый продуктовый сахар и др. Цвет желтого сахара может изменяться от соломенно-желтого до темно-коричневого. Причем, желтый (мягкий) сахар имеет гораздо большую пищевую ценность, чем белый сахар. В желтом сахаре содержится значительно большее количество аминокислот (табл.1) [1,2], микро- и макро-элементов биологически активных веществ (микронутриентов) (табл.2) [1,2], что повышает его пищевую ценность, способствует возрастанию иммунитета, работоспособности, улучшает ряд клинических и биохимических показателей крови человека. Желтый сахар более гигроскопичный, чем белый, что способствует уменьшению черствения хлебобулочных и кондитерских изделий, придает им приятный вкус, способствует лучшему сохранению продуктов. Поэтому контроль и определение характеристик желтого сахара являются актуальными.

Таблица 1

Аминокислоты

Желтый сахар, мг/100г

Белый сахар, мг/100г

Лейцин+изолейцин

6,42

0,60

Аланин

4,60

0,37

Глутаминовая кислота

9,15

0,84

Глицин

12,60

2,05

Серин

4,20

0,28

Аспарагиновая кислота

9,30

1,28

Гистидин

3,75

0,48

Фенилаланин

3,10

Не обнаружено

Триптофан

6,07

Не обнаружено

Лизин

0,85

Не обнаружено

Исследование возможности контроля одного из важнейших гостируемых параметров кристаллического сахара - цветности [ГОСТ 12572-93, ДСТУ 4866:2007] производилось с помощью автоматического анализатора ЦУ ТЕП-С с дополнительной калибровкой (для значений цветности выше 250 ед.ICUMSA или выше 1,92 усл.ед. Штаммера). Стандартная калибровка: 0 – 250 ед.ICUMSA ; 0 - 1,92 усл.ед. Штаммера. Анализатор ЦУ ТЕП-С прошел Госиспытания и внесен в Госреестры Украины и России.

Таблица 2

Минеральные вещества

Желтый сахар, мг/100г

Белый сахар, мг/100г

Макроэлементы:

K

206-344

Следы

Na

70,0

0

Ca

28,4-85

0

P

19

0

Микроэлементы:

Mn

2,7

0,1

Fe

3,4-56

1,0-3,0

Cu

2,25

1,6

Zn

2,8

0,8

Ni

1,2

0,4

Co

0,1

0,07

Cr

0,019

0

Следует учесть, что стандартный метод определения цветности кристаллического сахара [3;4] включает:

- длительную пробоподготовку – приготовление сахарного раствора заданной концентрации, при температуре 20 0С и доведение его рН с помощью гидроксила натрия или соляной кислоты (0,1 н концентрации) до 7,0±2;

- последующее нагревание раствора на водяной бане для более полного растворения сахара до температуры 50 0С;

- охлаждение и фильтрование;

- определение сухих веществ на рефрактометре;

- измерение оптической плотности на фотоколориметре КФК;

- расчет цветности по формуле.

Определение цветности кристаллического сахара специального вида, с помощью автоматического анализатора ЦУ ТЕП-С, не требует приготовления раствора с заданным рН и применения рефрактометра. Процесс определения цветности производится автоматически после засыпки исследуемого образца сахара (около 30г) и установки измерительной кюветы на окно анализатора.

Автоматический контроль цветности желтого сахара на анализаторе ЦУ ТЕП-С выполняется на образцах, произведенных в Украине, России, Германии. Калибровочные измерения цветности желтого сахара в растворе стандартным методом производились в лаборатории Укрметртестстандарта.

Сравнительные результаты определения цветности образцов желтого сахара на автоматическом анализаторе ЦУ ТЕП-С и стандартным методом приведены в табл.3. Значения цветности образцов желтого сахара изменялись в диапазоне 572 – 3950 ед.ICUMSA или 4,4 – 30,4 усл.ед. Штаммера. Для каждого образца выполнялось по три измерения и определялось соответствующее среднее значение. Абсолютная погрешность определения цветности желтого сахара стандартным методом в растворе и на автоматическом анализаторе ЦУ ТЕП-С не превышала 10%. Коэффициент корреляции К между значениями цветности образцов желтого сахара, определенных стандартным методом и значениями цветности, определенными автоматическим анализатором ЦУ ТЕП-С, составлял К=0,9945 Соответствующее корреляционное поле представлено на Рис.1. внешний вид прибора представлен на Рис.2.

                                                                                            Таблица 3

№ п/п

выборки

образцов желтого сахара

Цветность, определена стандартным методом

Цветность, определена анализатором ЦУ ТЕП-С

ед. ICUMSA

усл.ед. Штаммера

ед. ICUMSA

усл.ед. Штаммера

1

572

4,4

621,7

4,8

616,6

4,7

598,4

4,6

2

1794

13,8

1749,1

13,5

1778,5

13,7

1787,6

13,8

3

3670

28,2

3565,5

27,4

3562

24,4

3589,4

27,6

4

3950

30,4

4049,7

31,2

3875,1

29,8

4016,6

30,9

Учитывая возрастающий интерес к желтому сахару вследствие наличия в нем полезных для здоровья человека редуцирующих веществ, представляет интерес автоматический экспресс-контроль цветности желтого сахара анализатором ЦУ ТЕП-С или автоматическими анализаторами цветности кристаллического сахара типа SUCROFLEX, SACCHAROFLEX 2000  и др. [5;6]. Однако вследствие высокой стоимости автоматических анализаторов зарубежного производства лаборатории сахарных заводов часто не в состоянии их приобрести в отличии от автоматических анализаторов ЦУ ТЕП-С отечественного производства (ДКТБ ТЕП, г. Киев) с гарантированным сервисным обслуживанием.

Рисунок 1. Зависимость значений цветности V* желтого сахара, определяемая стандартным методом от соответствующих значений цветности V, определяемых на анализаторе ЦУ ТЕП-C

Принцип действия анализатора определения цветности кристаллического сахара ЦУ ТЕП-С – спектрофотометрический с использованием информации о диффузноотраженном от исследуемого образца сахара излучении. Аналитическая зависимость значений цветности U исследуемого образца кристаллического желтого сахара от значений интенсивностей I1, I2,…In диффузно отраженных от образца сахара излучений выбранных длин волн λi….. λn имеет вид:

, где

a1 , …an - коэффициенты, зависящие от состава и размеров кристаллов желтого сахара.

В частности, для желтых сахаров, представленных в табл.3 корреляционная зависимость цветности кристаллического сахара U от параметров диффузноотраженного от кристаллов образца излучения I1, I2,…In выбранных длин волн λi….. λn имеет вид:

,

где a, b, c, n, m – коэффициенты, которые зависят от типа исследуемого образца и оптической схемы прибора.

В Украине разработана современная технология получения желтого сахара в соответствии с техническими условиями «Сахар природный» [7]. Такой сахар представляет собой желтый сахар второй продуктовой кристаллизации желто-коричневого цвета с приятным вкусом и Рис 2 – Общий вид анализатора         ароматом. Кристаллы желтого сахара

ЦУ ТЕП-С                            второй кристаллизации удерживают на своей поверхности пленку межкристаллического раствора (до 12%). После пропаривания природного сахара паром концентрацией 0,5-1,5% к массе утфеля с поверхности кристаллов желтого сахара частично смывается липкая пленка межкристаллического раствора. В результате кристаллы утфеля не слипаются, что сохраняет качество желтого сахара при транспортировке и хранении. [1;2]

В соответствии с техническими условиями природный сахар соответствует таким физико-химическим показателям: массовая доля, % сахарозы – не менее 96, влаги – не более 1,3, золы – не более 2,0, редуцирующих веществ – не более 0,8 [7].

Питательные и вкусовые свойства желтого сахара повышают перспективность его применения в пищевой и кондитерской промышленности и, соответственно, обусловливают необходимость контроля его качества, в том числе с помощью автоматического анализатора ЦУ ТЕП-С.

Литература:

1. Виробництво нових видів цукропродуктів / В.К. Супрунчук, Л.Д. Бобрівник, Л.В. Хорунжа, О.М. Панчук. – К.: Урожай, 1993. – 128 с.

2. . Брехман И.И., Нестеренко И.Ф. Природные комплексы биологически активных веществ: сахар и здоровье человека.– Л.: Наука, 1988.– 93 с.

3. ГОСТ 12572-93 Сахар-песок и сахар-рафинад. Методы определения цветности.

4. ДСТУ 4866:2007  Цукор. Методи визначення кольоровості і каламутності розчину

5. http://www.schmidt-haensch.com/

6. http://www.anton-paar.com/Reflectance-Colorimeter-Sucroflex/

7. Цукор природний: ТУУ15.8.-0037-2658-001–2003.– Введ. 18.03.2004.