Получение глюкозы и глюкозосодержащих продуктов
В промышленных масштабах глюкозу получают из крахмала и крахмалсодержащего сырья. В зависимости от технологии переработки сырья производят следующие виды продуктов: кристаллическую гидратную глюкозу, медицинскую гидратную и ангидридную глюкозу, пищевую кусковую, брикетированную, гранулированную и порошкообразную глюкозу, техническую глюкозу и глюкозофруктозные сиропы.
Медицинскую гидратную глюкозу применяют для внутривенных вливаний, ангидридную — для приготовления таблеток. Пищевая глюкоза используется как заменитель свекловичного сахара в хлебопечении, при производстве восточных сладостей и мягких конфет, фруктового мороженого и безалкогольных напитков, в медицинской промышленности – при производстве антибиотиков. Техническая глюкоза используется в бродильном и кожевенном производствах, при выработке вискозы, в медицинской и микробиологической промышленности – для приготовления питательной среды при выращивании микроорганизмов. Глюкозо-фруктозные сиропы находят применение в производстве безалкогольных напитков, соков, джемов, помадки, зефира, пастилы, жевательной резинки и т. д.
Производство глюкозы можно условно разделить на две стадии: первая – это получение высокодоброкачественных глюкозных сиропов, вторая — получение из них глюкозы или глюкозосодержащих продуктов. Процесс получения высокодоброкачественных глюкозных сиропов состоит из тех же технологических операций, что в паточном производстве: подготовки крахмальной суспензии; гидролиза крахмала (кислотного или ферментативного); нейтрализации кислоты или инактивации фермента; очистки сиропов адсорбентом; уваривания и охлаждения глюкозного сиропа. Отличия состоят в стадии кристаллизации и последующих операциях, связанных с особенностями производимой продукции. Охлажденный до 48...50 °С глюкозный сироп фильтруют и помещают в кристаллизатор. В качестве затравки кристаллов вводят утфель предыдущей кристаллизации в количестве 10...30 % массы утфеля в кристаллизаторе. Процесс смешивания сиропа с затравкой длится 12...24 ч, температура утфеля при этом снижается до 43...44 °С. Процесс кристаллизации глюкозы идет 110... 120 ч, температура утфеля снижается до 25 °С. Полученный утфель представляет собой смесь кристаллов глюкозы и межкристального раствора. Для отделения кристаллов его центрифугируют. Кристаллы глюкозы промывают конденсатом или умягченной водой, свободной от солей железа. Расход воды составляет 20...25 % к массе сырой глюкозы. Влажность сырых кристаллов глюкозы 12...15 %, их сушат до 8...9 %. Температура воздуха, поступающего в сушилку, не должна превышать 48...55 °С, а температура кристаллов глюкозы – 45...55 °С, так как уже при 60 °С кристаллы гидратной глюкозы начинают плавиться в собственной кристаллизационной влаге. После высушивания кристаллическая глюкоза проходит через магнитный сепаратор, а затем ее фасуют.
Получение глюкозофруктозных сиропов из крахмала.Глюкозо-фруктозные сиропы находят широкое применение при производстве детского и диетического питания, хлебобулочных изделий, безалкогольных напитков, мороженого, кремов, тортов, пирожных и т. д. Сироп с содержанием фруктозы 90 % позволяет производить пищевые продукты пониженной калорийности благодаря снижению содержания сахара в рецептуре изделий.
Глюкозофруктозные сиропы получают из крахмала при его ферментативном разжижении и осахаривании. Гидролизаты очищают и уваривают в вакуум-аппаратах при температуре 65 °С и рН 6,5...8,5. Изомеризацию глюкозы в фруктозу проводят с помощью фермента глюкоизомеразы. Используют иммобилизованные (закрепленные на носителе) ферменты, пригодные к многократному использованию. Процесс изомеризации глюкозы длится 20...24 ч до достижения содержания фруктозы в гидролизате 42 %. После чего сироп отстаивают в течение нескольких часов и сливают так, чтобы осевший на дно фермент был покрыт слоем сиропа во избежание его контакта с воздухом. В реактор вновь подают свежий субстрат, и начинается следующий цикл. Фермент используют от 5 до 30 дней, а затем удаляют. Полученный сироп подкисляют соляной кислотой до рН 4,5, очищают ионообменными смолами и обесцвечивают активным углем. Далее сироп уваривают в выпарных аппаратах до содержания сухих веществ 71...74 %. Процесс ведут при температуре 60 °С, так как при более высокой температуре фруктоза разлагается. Глюкозофруктозные сиропы требуют соблюдения особых условий хранения. Их охлаждают до 30 °С для сохранения свойств и хранят при 29...35 °С, чтобы предотвратить кристаллизацию глюкозы и нарастание цветности. В настоящее время вырабатывают сиропы с содержанием фруктозы 50...60 % путем частичной кристаллизации глюкозы и извлечения ее из сиропа. Можно вырабатывать также сиропы с содержанием фруктозы 60...90 %, такие сиропы сохраняются и транспортируются значительно лучше.