CC BY
87
doi: 10.24411/0235-2451-2021-10312 УДК 664.12:658.562.6
Результаты мониторинга флокулообразующей способности растворов белого сахара
М.И. ЕГОРОВА, Л.Н. ПУЗАНОВА, И.С. МИХАЛЕВА, Я.А. КРЕТОВА
Курский федеральный аграрный научный центр, ул. Карла Маркса, 70 б, Курск, 305021, Российская Федерация
Реферат. Изменения технологий производства продуктов питания ведут к появлению новых требований к белому сахару, используемому при их изготовлении, поскольку только точное соответствие его качества потребностям конкретного производства позволяет выпускать пищевой продукт высокого качества с минимальными затратами. Одним из показателей, определяющих сырьевую ценность белого сахара, считается отсутствие флокулообразующей способности его растворов при подкислении. Исследования проводили с целью определения фактической флокулообразующей способности белого сахара, производимого в России. Объектами исследования служили 137 образцов белого сахара категорий экстра, ТС1, ТС2 (по ГОСТ 33222-2015), произведенных в 2016-2020 гг. на 58 предприятиях страны. В образцах определяли флокулообразующую способность и такие дополнительные характеристики, как цветность в растворе, содержание золы, мутность раствора, содержание кальция, водородный показатель (рН). Флокулообразующая способность отсутствовала у образцов сахара категорий экстра и ТС1, а также у 67 % образцов категории ТС2. Низкую флокулообразующую способность отмечали у 23 образцов категории ТС2, среднюю - у 6 образцов, высокую - у 4 образцов. Между содержанием золы и цветностью в растворе установлена сильная корреляция для всех групп белого сахара категории ТС2, между мутностью и содержанием кальция для сахара без флокулообразующей способности - сильня, для сахара, проявляющего такую способность - умеренная и слабая, между мутностью и содержанием золы для всех групп умеренная. По мере усиления флокулообразующей способности сахара отмечали усиление связи между рН и мутностью от слабой до очень сильной. Граничные показатели характеристик белого сахара, при превышении которых возможно проявление флокулообразующей способности: цветность в растворе выше 100 ед. ICUMSA, мутность раствора более 30 ед. ICUMSA, содержание золы выше 0,025 %, содержание кальция более 40 мг/кг, рН выше 7,3 ед.
Ключевые слова: белый сахар, флокулообразующая способность, микронутриент, цветность, мутность, зола, корреляционная связь.
Сведения об авторах: М. И. Егорова, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник (e-mail: rniisp@gmail.com); Л. Н. Пузанова, кандидат сельскохозяйственных наук, зам. директора; И. С. Михалева, старший научный сотрудник, Я. А. Кретова, научный сотрудник.
Для цитирования: Результаты мониторинга флокулообразующей способности растворов белого сахара / М. И. Егорова, Л. Н. Пузанова, И. С. Михалева и др. // Достижения науки и техники АПК. 2021. Т 35. № 3. С. 67-72. doi: 10.24411/0235-2451-2021-10312
Results of monitoring the floccule-forming ability of white sugar solutions
M.I. Egorova, L.N. Puzanova, I.S. Mikhaleva, Ya.A. Kretova
Federal Agricultural Kursk Research Center, ul. Karla Marksa, 70 b, Kursk, 305021, Russian Federation
Abstract. Changes in food production technologies lead to the emergence of new requirements for white sugar used in their manufacture, since only the exact correspondence of its quality to the needs of a particular production allows producing a high-quality food product with minimal costs. One of the indicators that determine the raw material value of white sugar is the lack of the floccule-forming ability of its solutions upon acidification. The purpose of the study was to determine the actual floccule-forming ability of white sugar produced in Russia. The objects of the study were 137 samples of white sugar of categories extra, TS1, and TS2 (according to GOST 332222015), produced in 2016-2020 at 58 Russian enterprises. In the samples, we determined the floccule-forming ability and additional characteristics such as colour in solution, ash content, turbidity of the solution, calcium content, and pH value. The floccule-forming ability was absent in sugar samples of the extra and TS1 categories, as well as in 67% of the samples of TS2 category. Low floccule-forming ability was noted in 23 samples of TS2 category; medium floccule-forming ability was noted in 6 samples; high floccule-forming ability was noted in 4 samples. A strong correlation was established between the ash content and colour in solution for all groups of white sugar of TS2 category, as well as between turbidity and calcium content for sugar without flocculating ability; moderate and weak correlations were established for sugar showing such ability; a moderate correlation was established between turbidity and ash content for all groups. As the floccule-forming ability of sugar increased, the relationship between pH and turbidity increased from weak to very strong. Boundary indicators of the characteristics of white sugar, at exceeding of which the manifestation of floccule-forming ability are possible, are: chromaticity in solution is above 100 ICUMSA units; turbidity of the solution is more than 30 ICUMSA units; ash content is above 0.025%; calcium content is above 40 mg/kg; pH is above 7.3.
Keywords: white sugar; floccule-forming ability; micronutrient; colour; turbidity; ash; correlation.
Author Details: M. I. Egorova, Cand. Sc. (Tech.), leading research fellow (e-mail: rniisp@gmail.com); L. N. Puzanova, Cand. Sc. (Agr.), deputy director; I. S. Mikhaleva, senior research fellow; Ya. A. Kretova, research fellow.
For citation: MI Egorova, LN Puzanova, IS Mikhaleva, et al. [Results of monitoring the floccule-forming ability of white sugar solutions] Dostizheniya nayki i tekniki APK. 2021; 35(3):67-72. Russian. doi: 10.24411/0235-2451-2021-10312
Эволюция питания человека привела к развитию промышленной индустрии продуктов питания, что повлияло на изменение доли сахара в товарных нишах. Если 90 лет назад его промышленное потребление в России составляло 6,8 %, то сегодня при производстве кондитерских и хлебобулочных изделий, напитков, молочных и других продуктов используется почти 60 % сахара, в странах Европы этот уровень еще выше - около 85 %. Современные тренды свидетельствуют о росте рынка кондитерских изделий, напитков, других пищевых продуктов, в которых сахар выполняет функции структурообразова-теля, наполнителя, консерванта, вкусового вещества. В стремлении удовлетворить меняющиеся предпочтения
потребителей, сформировать новую культуру потребления продуктов, предприятия пищевой промышленности расширяют ассортимент традиционных продуктов, обновляют их рецептуру, создают неожиданные сочетания структуры и вкуса пищевых масс, увеличивают сроки годности продуктов. Связанные с этим изменения технологии производства ведут к появлению новых требований к сырьевым ингредиентам, в том числе к сахару, ведь только точно соответствующий потребностям конкретного производства ингредиент позволит изготовить пищевой продукт высокого качества с минимальными затратами.
С течением времени к сахару как сырьевому ингредиенту в определенных отраслях пищевой промышленности
(кондитерской, консервной, при производстве напитков) сложились специфические дополнительные требования, помимо установленных в ГОСТ 33222-2015. Промышленные потребители сахара обращают внимание на скорость его растворения, пенообразующую способность и мутность растворов, содержание сернистых соединений и нерастворимых примесей, способность к флокулообра-зованию при подкислении и содержание сапонина. От соответствия совокупности этих требований во многом зависит качество и безопасность выпускаемых продуктов [1, 2]. Формирование потребительской ценности пищевого продукта происходит благодаря используемым ингредиентам [3]. Более того, при выработке многокомпонентных полидисперсных пищевых продуктов их качество обеспечивает формирование взаимосвязанных систем среды, технологического воздействия [4], присутствие же в составе отдельных видов продукции сахара служит одним из факторов риска ухудшения потребительских характеристик при хранении, доставке к потребителю, непосредственно у потребителя. С учетом того, что белый сахар представляет собой кристаллизованную сахарозу высокой степени очистки с содержанием основного компонента 99,70...99,90 %, его ценность в качестве сырья определяет отсутствие или минимальное содержание микронутриентов, находящихся в виде примесей.
Один из показателей, определяющих качество белого сахара у производителей напитков и кондитерских изделий, - флокулообразующая способность растворов при подкислении. Механизм образования флокул основан на взаимодействии одинаково заряженных (положительно или отрицательно) микронутриентов сахара с образованием микрочастиц коллоидной дисперсности и их последующей коагуляцией в хлопья. В качестве микронутриентов - продуцентов флокул могут выступать: сапонин, переходящий в сахар из сахарной свеклы [5]; полисахариды из клеточных стенок свекловичной ткани, содержащие уроновую кислоту; олеаноловая кислота; белки и пептиды; силикаты; остаточные количества пеногасителей и других поверхностно-активных несахаров.
Попадая в готовую продукцию, они вызывают значительные и необратимые изменения органолептических показателей и стойкости продукции [6, 7]: приводят к образованию осадков, помутнению алкогольных и безалкогольных напитков, карамельной и желейной масс, ухудшают презентабельность зефирной и помадной масс.
Сведения о составе хлопьев, образующихся в подкисленных растворах сахара [8], свойствах присутствующих в них полисахаридов [9, 10], фактической флокулообра-зующей способности белого сахара [5, 11] в публикациях зарубежных исследователей представлены фрагментарно, а для сахара, производимого в России, совсем отсутствуют.
Цель исследований - выполнить мониторинг флоку-лообразующей способности, а также других регламентируемых (цветность в растворе, содержание золы) и не регламентируемых (мутность раствора, содержания кальция, рН) ГОСТ 33222 характеристик белого сахара, производимого в России, и систематизировать результаты с дифференциацией по категориям белого сахара.
Условия, материалы и методы. Мониторинг проводили в условиях НИИ сахарной промышленности в 2016-2020 гг. Объектом исследования служили 137 образцов белого сахара категорий экстра, ТС1, ТС2 по ГОСТ 33222-2015, произведенных на 58 предприятиях 18 регионов страны.
Флокулообразующую способность растворов сахара оценивали методами, основанным на визуальном опреде-
лении наличия любых образовавшихся хлопьев в растворе при подкислении: ЮиМБА 0Б2/3-40В (2007) «24-часовой тест ЮиМБА для белого свекловичного сахара на образование хлопьев в подкисленных безалкогольных напитках», предназначенный для скрининга, требующего подтверждения; 0Б2/3-40А (2007) «10-дневный тест 1СиМБА для белого сахара на образование хлопьев в подкисленных безалкогольных напитках».
Для 24-часового теста 70 г исследуемого сахара помещали в сосуд с широким горлом и пластиковой закручивающейся крышкой вместимостью 250 см3, приливали 163 см3 дистиллированной воды, перемешивали до растворения сахара, подкисляли смесь до рН 2,0 ед. путем добавления ортофосфорной кислоты. Сосуд с неплотно закрытой крышкой помещали на кипящую водяную баню, выдерживали 15 мин, вынимали и оставляли в покое на 20...24 ч при комнатной температуре с закрытой крышкой.
По методике 10-дневного теста 600 г исследуемого сахара помещали в прозрачный стеклянный сосуд вместимостью 1000 см3, приливали 500 см3 дистиллированной воды, перемешивали до растворения сахара, подкисляли смесь путем добавления ортофосфорной кислоты до рН 1,5 ед. Сосуд оставляли в покое при комнатной температуре на 10 дней.
Через установленный промежуток времени сосуды осторожно, не взбалтывая содержимого, помещали перед источником света в виде яркого луча, направленного на наблюдателя и визуально оценивали любые образовавшиеся хлопья. Пробу считали прошедшей тест при полном отсутствии видимых частиц или же при непрозрачном растворе, не содержащем видимых отдельных частиц.
Оценку флокулообразующей способности по размерам образовавшихся хлопьев ранжировали по четырем диапазонам: 1 - низкая - очень маленькие, но видимые в луче света, отдельные частицы, форма которых неразличима; 2 - средняя - от 2 до 5 мелких частиц соединены вместе с образованием маленьких ворсистых частиц (примерный размер 0,8 мм); 3 - высокая - пушистые частицы (примерный размер 1,5 мм); 4 - высокая - агломераты коллоидных частиц, образующих крупные пушистые частицы, видимые без луча света (примерный размер 3 мм).
Для удобства оценки и возможности сравнения результатов, мы интерпретировали флокулообразующую способность (ФС) растворов сахара в следующей градации: О - отсутствует (раствор прозрачный без видимых частиц; раствор непрозрачный без видимых частиц); Н - низкая (в растворе присутствуют очень маленькие отдельные частицы, видимые в луче света); С - средняя (в растворе присутствуют ворсистые частицы размером около 0,8 мм); В - высокая (в растворе наблюдаются крупные пушистые частиц или агломераты до 3 мм, видимые без луча света).
В качестве дополнительных характеристик белого сахара определяли цветность в растворе по ГОСТ 12572-2015, содержание золы по ГОСТ 12574-2016, водородный показатель по методике 1СиМБА ОБ1/2/3/4/7/8/9-23 (2009), мутность раствора по методике 1СиМБА ОБ2/3-18 (2007), содержание кальция в пересчете на Са2+ согласно Инструкции по химико-техническому контролю и учету сахарного производства (Киев: ВНИИСП, 1983. 476 с.).
Образцы сахара категории ТС2 разделяли на 5 групп (у образцов категорий экстра и ТС1 флокулообразующая способность отсутствовала, поэтому выделить группы не было возможности) в зависимости от проявлявшейся флокулообразующей способности: 1 - флокулообразую-щая способность отсутствует (О), раствор прозрачный;
2 - флокулообразующая способность отсутствует (О), раствор непрозрачный; 3 - флокулообразующая способность низкая (Н); 4 - флокулообразующая способность средняя (С); 5 - флокулообразующая способность высокая (В). Внутри выделенных групп для каждого из показателей оценивали диапазон варьирования, определяли среднее значение и ошибку среднего по алгоритмам дисперсионного анализа при доверительной вероятности 95 %. Результаты анализировали с позиции изменения каждой характеристики по верхней и нижней границам, а также средней величине в выделенных группах. Для исследования зависимостей внутри выделенных групп между множествами переменных, в качестве которых выступали характеристики белого сахара, определяли величины индивидуальных коэффициентов парной корреляции (r) [12]. Для оценки уровня связи использовали следующую шкалу: 0,0.. .0,2 - очень слабая; 0,2.. .0,4 - слабая; 0,4.. .0,6 -умеренная; 0,6.0,8 - сильная; 0,8.1,0 - очень сильная. Расчеты выполняли с использованием пакета формул в программе Excel. Для установления граничных значений области флокулообразования по уровню величин рассматриваемых характеристик белого сахара использовали положения информационно-логического анализа [13].
Исходя из полученных результатов формировали среднестатистический образ белого сахара категории ТС2, который может обладать флокулообразующей способностью. Для этого величины значений всех исследуемых показателей ранжировали в следующем ряду: область приемлемых значений, обеспечивающих отсутствие флокулообразующей способности ^ область рискованных значений, которые при определенных условиях могут придавать флокулообразующую способность ^ область неприемлемых значений, потенциально обеспечивающих флокулообразующую способность. При этом предельными значениями параметров области флокулообразования для показателей цветности в растворе и содержания золы выступали нормативы ГОСТ 33222-2015, для мутности раствора, содержания кальция и рН - максимальные величины по результатам тестирования; нижней границей для показателя рН было минимальное значение из полученных по результатам тестирования (рН=6,4).
Результаты и обсуждение. У всех протестированных образцов белого сахара категории экстра и ТС1 флокулообразующая способность отсутствовала, все растворы были прозрачными без видимых частиц. Из 100 образцов белого сахара категории ТС2 не проявили флокулообразующую способность 67 образцов, в том числе у 44 образцов растворы были прозрачными без видимых частиц, у 23 образцов растворы - мутными, но не содержащими видимых частиц. 33 образца обладали флокулообразующей способностью (ФС) от низкой до высокой степени (рис. 1), определенной 24-часовым тестом, а затем подтвержденной 10-дневным тестом.
Анализ результатов исследований свидетельствует, что нижняя граница диапазона цветности сахара в растворе постепенно увеличивается как при снижении категории, так и в группах увеличения ФС, особенно это заметно во втором случае (табл. 1). Верхняя граница диапазона цветности, также как и средняя величина этого показателя по группам ФС в целом также увеличивается, однако в группе 4 категории ТС2 указанная закономерность не проявилась. Это может быть связано как с близкими значениями цветности сахара в группах 3, 4 и 5, находящимися в пределах допустимой ошибки, так и с малым количеством образцов, проявивших среднюю ФС, по отношению к количеству образцов с низкой флокулообразующей способностью (6 против 23 соответственно).
Установленные закономерности подтверждают, что категория сахара определяется степенью очистки полуфабрикатов, поступающих на этап кристаллизации сахарозы, а цветность белого сахара обусловлена наличием красящих веществ в пленке межкристального раствора на поверхности кристаллов [14]. Предприятия, производившие сахар категории экстра и ТС1, использовали дополнительные методы очистки растворов, из которых кристаллизовалась сахароза, что привело к снижению их цветности и, соответственно, цветности сахара. Стоит подчеркнуть, что сахар категории ТС2 в выделенных группах с разной ФС отличался по цветности: у образцов, в растворах которых флокулы не формировались, она была ниже.
Для показателя мутности раствора также можно отметить, что нижняя граница диапазона постепенно возрастала по мере снижения категории сахара и увеличения ФС, аналогичная закономерность отмечена для средней величины мутности. Верхняя граница диапазона мутности для сахара категорий экстра и ТС1 находилась на одном уровне, что, очевидно, связано с минимальным содержанием примесей. При этом верхняя граница мутности у образцов сахара категории ТС2 с отсутствующей ФС,
Рис. 1. Хлопья в растворах белого сахара категории ТС2 после 10-дневного теста, соответствующие флокулообразующей способности: а - низкой; б - средней; в, г - сильной.
Таблица 1. Диапазоны дополнительных характеристик белого сахара ка тегорий экстра, ТС1, ТС2 с разной флокулообразующей способностью
Цвет- Мут-
Флокуло- Число ность в ность Содержание Содержа-
образующая образ- раство- раство- золы, ние каль- рН
способность цов, шт. ре, ед. ра, ед. % ция, мг/кг
ICUMSA ICUMSA
экстра
О - раствор 22 35...45* 1.18 0,004.0,015 7.36 6,8.7,2
прозрачный 41 ± 1 8 ± 1 0,011 ± 0,001 15 ± 4 7,0 ± 0,1
ТС1
О - раствор 15 24.62 8.17 0,009.0,025 7.43 6,8.7,2
прозрачный 57 ± 2 13 ± 2 0,016 ± 0,003 24 ± 6 7,0 ± 0,1
ТС2
О - раствор 44 42.104 9.40 0,009.0,028 7.64 6,8.7,5
прозрачный 78 ± 2 20 ± 2 0,017 ± 0,003 24 ± 6 7,1 ± 0,1
(группа 1)
О - раствор 23 62.113 15.48 0,009.0,030 7.57 6,4.7,7
непрозрачный 90 ± 1 27 ± 2 0,019 ± 0,004 36 ± 8 7,2 ± 0,1
(группа 2)
Н 23 74.129 20.51 0,013.0,044 14.64 7,0.7,8
(группа 3) 100 ± 1 33 ± 1 0,024 ± 0,001 41 ± 8 7,3 ± 0,1
С 6 85.110 25.47 0,011.0,035 21.79 6,9.7,7
(группа 4) 96 ± 1 38 ± 1 0,025 ± 0,003 47 ± 10 7,5 ± 0,1
В 4 90.128 25.48 0,014.0,032 29.64 7,2.7,5
(группа 5) 104 ± 2 38 ± 3 0,024 ± 0,002 42 ± 9 7,4 ± 0,1
*в числителе диапазоны варьирования, в знаменателе - среднее и ошибка среднего была выше почти, чем у продукта категории экстра и ТС1, в 2 раза, а у образцов обладающих ФС она стабилизировалась примерно на одном уровне около 50 ед. ICUMSA. Это можно объяснить более низким эффектом очистки растворов, из которых кристаллизовалась сахароза, при выпуске сахара категории ТС2, что привело к большему включению несахаров, обусловливающих мутность, в первую очередь, компонентов зольного комплекса, в кристаллы; а также менее тщательным промыванием кристаллов в центрифугах для обеспечения товарной кондиции сахара [15].
Нижняя границе диапазона содержания золы практически одинаковая, как внутри групп образцов, в растворах которых флокулы не образуются, так и внутри групп, обладающих ФС. При этом во второй из указанных групп она примерно в 1,4 раза выше, чем у первых. Верхняя граница диапазона в рассматриваемых группах образцов увеличивалась и стабилизировалась в группе образцов, обладающих ФС. Такая закономерность объясняется причинами, обусловленными эффектом очистки растворов при производстве сахара разных категорий, различным уровнем остаточного количества пленки на кристаллах сахара [15] и количеством находящихся в ней зольных элементов (до 50 % зольного комплекса сахара находится во внешнем слое кристаллов) [16]. Стабилизация уровня содержания золы в группе образцов сахара, обладающих ФС, в пределах величин, регламентируемых ГОСТ 33222, а также дополнительных показателей (мутности раствора, содержания кальция, рН) обусловлена техническими возможностями линий производства сахара, которые предназначены именно для выпуска продукции категории ТС2.
Нижняя граница диапазона содержания кальция практически одинаковая у образцов с отсутствующей ФС, затем постепенно увеличивается. Средняя величина также постепенно возрастает и стабилизируется в группах, обладающих ФС. Верхняя граница диапазона возрастает по категориям сахара и фиксируется на достаточно высоких, но близких по уровню значениях у сахара категории ТС2. При этом содержание кальция сопоставимо с результатами других исследователей [17]. В целом закономерности изменения содержания кальция идентичны закономерностям варьирования концентрации золы, что объясняется вхождением кальция в зольный комплекс белого сахара с долей до 10 %.
Величина показателя рН растворов сахара, несмотря на достаточно близкие значения, стабильна для категорий экстра и ТС1, а для категории ТС2 имеет тенденцию к увеличению по мере проявления ФС. Стабильность рН на зафиксированном уровне для сахара категорий экстра и ТС1 объясняется его высокой степенью очистки, приближающейся к уровню чистой сахарозы, которая химически нейтральна. Для сахара категории ТС2 уровень рН повышается, что свидетельствует о наличии в нем определенных несахаров, в первую очередь, зольных элементов. При этом у образцов категории ТС2 в группах, обладающих ФС, которые содержат больше золы, рН несколько выше, чем у образцов с отсутствием ФС.
Величины рассматриваемых показателей сахара категорий экстра и ТС1 были более стабильны, чем у образцов категории ТС2. Поэтому далее мы анализировали взаимосвязь между характеристиками внутри групп образцов категории ТС2 (табл. 2).
Для группы 1 образцов с отсутствием ФС и прозрачным раствором установлена сильная положительная связь между содержанием золы и цветностью в растворе (r=0,760), мутностью раствора и содержанием кальция (r=0,653), умеренная - между мутностью раствора и содержанием золы (r=0,457).
Для группы 2 образцов с отсутствием ФС и мутным раствором наблюдается менее сильная положительная связь между содержанием золы и цветностью в растворе (r=0,610), практически такая же сильная связь между мутностью раствора и содержанием кальция (r=0,663), сильная связь между мутностью раствора и содержанием золы (r=0,721).
Для образцов с низкой ФС связь между содержанием золы и цветностью в растворе сильнее, чем в предыдущей группе (r=0,649), характерна умеренная корреляция между мутностью раствора и содержанием кальция (r=0,570), умеренная ближе к слабой между мутностью раствора и содержанием золы (r=0,406).
Для образцов со средней ФС корреляция между содержанием золы и цветностью в растворе сильная, на уровне предыдущей группы (r=0,650). Кроме того, в этой группе отмечены сильные связи между мутностью раствора и содержанием кальция (r=0,610), а также содержанием золы (r=0,727).
Для группы 5, в которую были включены образцы с высокой ФС, отмечали сильную связь между содержанием золы и цветностью в растворе (r=0,623), умеренную между мутностью раствора и содержанием золы (r=0,571).
Кроме того, в группах сахара с отсутствием ФС отмечали слабую связь между рН и мутностью (r=0,292.. .0,067), а для групп, обладающих ФС, она возрастала от умеренной (r=0,454) для сахара с низкой ФС до очень сильной (r=0,985) при высокой ФС (см. табл. 2).
Результаты наших исследований подтвердили сильную связь между содержанием золы и цветностью в растворе
Таблица 2. Уровень связи между показателями качества белого сахара категории ТС2 с разной флокулообразующей способностью
Группа сахара по признаку З-Цв* М-К М-З рН-М
Отсутствие ФС, раствор сильная сильная умеренная слабая
прозрачный (группа 1) (r = 0,760) (r = 0,653) (r = 0,457) (г = 0,292)
Отсутствие ФС, раствор сильная сильная сильная слабая
мутный (группа 2) (r = 0,610) (r = 0,663) (r = 0,721) (г = - 0,067)
Низкая ФС сильная умеренная умеренная умеренная
(группа 3) (r = 0,649) (r = 0,570) (r = 0,406) (г = 0,454)
Средняя ФС сильная сильная сильная весьма силь-
(группа 4) (r = 0,650) (r = 0,610) (r = 0,727) ная (г = 0,853)
Высокая ФС сильная слабая умеренная весьма силь-
(группа 5) (r = 0,623) (r = 0,301) (r = 0,571) ная (г = 0,985)
*З - содержание золы, %; Цв - цветность в растворе, ед. ЮиМБЛ; М - мутность раствора, ед. ЮиМБЛ; К - содержание кальция, мг/кг.
для сахара всех категорий и групп, что вполне обоснованно, так как зольные элементы и красящие вещества преимущественно содержатся в пленке на поверхности кристаллов сахара [14, 16]. С ухудшением качества сахара (снижением его категории), а также для сахаров более низких ступеней кристаллизации толщина пленки на поверхности кристаллов увеличивается, что приводит к росту содержания золы и повышению цветности [18].
Рис. 2. Распределение показателей белого сахара категории ТС2 во взаимосвязи с флокулообразующей способностью: ЮД - область отсутствия флокулообразования; ЩЩ -область риска флокулообразования; [¡Ш! - область флокулообразования
Выявлена сильная связь между мутностью и содержанием кальция для сахара с отсутствующей ФС, то есть его мутность определяют в основном остаточные количества кальция. Для сахара, обладающего ФС, такая связь ослабевает, что может свидетельствовать о превалировании в качестве источника мутности других компонентов, преимущественно органического состава. В пользу такого предположения свидетельствует и ослабление связи между мутностью и содержанием золы, хотя и не в такой степени как с содержанием кальция. Вероятно, в составе золы по мере ухудшения качества сахара доля кальция уменьшается, уступая место другим минеральным элементам. Подтверждением такой закономерности становится усиление связи между рН и мутностью по мере перехода в слабощелочную область.
Распределение показателей белого сахара категории ТС2 во взаимосвязи с флокулообразующей способностью (рис. 2) показало, что область приемлемых значений ограничивается следующими предельными величинами: цветность в растворе 90 ед. ЮиМБА, мутность раствора 25 ед. ЮиМБА, содержание золы 0,020 %, содержание кальция 35 мг/кг, рН 7,2 ед. При сопоставлении указанных величин с приведенными в табл. 1 видно, что содержание микронутриентов в образцах сахара категории экстра и ТС1 входят в область приемлемых значений, что подтвердили фактические результаты отсутствия у них ФС. В
эту же область попадают образцы сахара категории ТС2, отнесенные к группе 1.
Область рискованных значений ограничивается следующими предельными величинами: цветность в растворе 100 ед. ICUMSA, мутность раствора 30 ед. ICUMSA, содержание золы 0,025 %, содержание кальция 40 мг/кг, рН 7,3 ед. Результаты сопоставления этих величин с фактическими из табл. 1 свидетельствуют, что у некоторых образцов сахара, отнесенных к группе 2, отмечены критически высокие значения отдельных параметров, приближающиеся к предельным величинам или даже превосходящие их. Следовательно, при одновременном достижении предельных величин несколькими параметрами возникает риск проявления ФС. Таким образцом, предельные величины области рискованных значений - это границы с областью флокулообразования.
Иными словами, если образец сахара будет в совокупности обладать значениями показателей, превышающими граничные, в его растворе будут формироваться флоку-лы. У образцов белого сахара, отнесенных к группам 3, 4, 5, характеризующихся такими значениями, отмечали ФС.
Выводы. Результаты выполненного мониторинга показали, что по мере снижения категории в белом сахаре увеличиваются доля содержания микронутриентов (кальция, золы), а также показатели мутности и цветности его растворов, водородный показатель раствора сахара имеет тенденцию к смещению в сторону щелочной зоны. Фло-кулообразующая способность растворов не проявляется для категорий сахара экстра и ТС1, но присуща для 33 % образцов категории ТС2. Выявлены корреляционные связи отдельных показателей качества и характеристик белого сахара категории ТС2 с разной флокулообразующей способностью: сильные между содержанием золы и цветностью в растворе для сахара всех групп, сильные между мутностью и содержанием кальция для сахара, у которого флокулообразующая способность отсутствует, умеренные и слабые для сахара, проявляющего флокулообразующую способность, умеренные между мутностью и содержанием золы для сахара всех групп, а также усиление связи от слабой до очень сильной между рН и мутностью по мере усиления флокулообразующей способности. Сформированы средние граничные показатели состава белого сахара, при превышении которых возможно проявление флокулообразующей способности: цветность в растворе выше 100 ед. ICUMSA, мутность раствора выше 30 ед. ICUMSA, содержание золы более 0,025 %, содержание кальция более 40 мг/кг, рН выше 7,3 ед. Поскольку из перечисленных показателей нормированию по ГОСТ 33222-2015 подлежат только цветность в растворе и содержание золы, установить потенциальную способность к флокулообразованию можно лишь при углубленном исследовании состава белого сахара.
Литература.
1. Role of food processing in food and nutrition security/M. Augustin, M. Riley, R. Stockmann, et al. //Trends in Food Science & Technology. 2016. Vol. 56. Р. 115-125. doi: 10.1016/j.tifs.2016.08.005.
2. Разработка и анализ эффективности системы менеджмента качества и безопасности при производстве безалкогольных напитков/О. А. Толмачев, И. В. Сурков, Е. О. Ермолаева и др. //Пищевая промышленность. 2019. № 12. С. 8-12. doi: 10.24411/02352486-2019-10190.
3. Золотин А. Ю., Симоненко С. В., Симоненко Е. С. Роль ингредиентов в формировании потребительской ценности пищевого продукта //Пищевая промышленность. 2020. № 3. С. 29-33. doi: 10.24411/0235-2486-2020-10030.
4. Майтаков А. Л., Попов А. М. Синергетика технологий производства многокомпонентных продуктов //Известия вузов. Пищевая технология. 2018. № 2-3. С. 112-116.
5. Сумнська Т., Гаевнк Б. Можливот використання блого цукру як сировини в нших галузях промисловот//Цукор УкраТни. 2014. № 3. С. 21-24.
6. Царахова Э. Н., Кудзиева Ф. Л. Стойкость и пищевая ценность безалкогольных напитков из растительного сырья // Известия вузов. Пищевая технология. 2016. № 1. С. 66-67.
7. Возможные причины образования осадков в ликероводочных изделиях и рекомендации по стабилизации изделий, содержащих спиртованные соки и морсы /Н. Е. Головачева, И. М. Абрамова, С. С. Морозов и др. //Пищевая промышленность. 2020. № 4. С. 34-38. doi: 10.24411/0235-2486-2020-10041.
8. De Bruijn J. M. The fascinating sweet world of sugar technology - never a dull moment // Sugar Industry. 2012. Vol. 145. No. 11. P. 697-706.
9. Wusigale, Liang L, Luo Y. Casein and pectin: Structures, interactions, and applications //Trends in Food Science & Technology. 2020. Vol. 97. Р. 391-403. doi: 10.1016j.tfs.2020.01.027.
10. An overview of classifications, properties of food polysaccarides and their links to applications in improving food textures / X. Yang, A. Li, X. Li, et al. //Trends in Food Science & Technology. 2020. Vol. 102. Р. 1-15. doi: 10.1016/jMs.2020.05.020.
11. The influence of different amounts of dextran and starch in crystallized sugar in the formation of floc in acidic carbonated solutions and alcoholic solutions / L. Lemos, A. Nogueria, G. Wosiacki, et al. // Sugar Tech. 2013. Vol. 15. No 1. Р. 65-70. doi: 10.1007/s12355-012-0188-3.
12. Изучение корреляционных связей между составом компонентов экстракта белых столовых вин и органолептической оценкой // М. В. Бабаева, В. В. Жирова, С. В. Жуковская и др. // Пищевая промышленность. 2019. № 1. С. 78-81.
13. Customer-centric science: Reporting significant research results with rigor-, relevance, and practical impact in mind / H. Aguinis, S. Werner, JeA. Abbot, et al. //Organizational Research Methods. 2010. Vol. 13. No 3. P. 515-539. doi: 10.1177/1094428109333339.
14. Деколоранты сахара - новая функциональная группа технологических вспомогательных средств / Л. И. Беляева,
A. В. Остапенко, В. Н. Лабузова и др. // Известия вузов. Пищевая технология. 2018. № 4. С. 33-36.
15. Семенов В. Е., Славянский А. А., Лебедева Н. Н. Промывание кристаллического белого сахара в роторе центрифуги // Хранение и переработка сельхозсырья. 2017. № 3. С. 36-39.
16. Содержание зольных элементов в белом сахаре, методы их контроля и снижения / Л. И. Чернявская, Ю. А. Моканюк,
B. Н. Кухар и др. //Сахар. 2017. № 11. С. 40-47.
17. Skrbic B., Durisic-Mladenovic N., Macavanin N. Determination of metal contents in sugar beet (Beta vulgaris) and its products: Empirical and chemometrical approach //Food Sci. Technol. Res. 2010. Vol. 16. No. 2. Р. 123-132. doi: 10.3136/fstr.16.123.
18. Шумовецкий Г. А., Мойсеяк М. Б. Гранулометрический состав затравочных материалов и кристаллов сахаров продуктовых утфелей // Пищевая промышленность. 2009. № 11. С. 12-13.
References
1. Augustin M, Riley M, Stockmann R, et al. Role of food processing in food and nutrition security. Trends in Food Science & Technology. 2016;(56):115-25. doi: 10.1016j.tifs.2016.08.005.
2. Tolmachev OA, Surkov iV, Ermolaeva EO, et al. [Development and analysis of the effectiveness of the quality management system and safety in the production of soft drinks]. Pishchevaya promyshlennost'. 2019;(12):8-12. Russian. doi: 10.24411/0235-2486-2019-10190.
3. Zolotin AYu, Simonenko SV, Simonenko ES. ¡The role of ingredients in the formation of consumer value of a food product]. Pishchevaya promyshlennost'. 2020;(3):29-33. Russian. doi: 10.24411/0235-2486-2020-10030.
4. Maytakov AL, Popov AM. [Synergetics of production technologies of multicomponentproducts]. Izvestiya vuzov. Pishchevaya tekhnologiya. 2018;(2-3):112-6. Russian.
5. Suminska T, Gaevnik B. [Possibilities of using white sugar as a raw material in other industries]. Tsukor Ukraini. 2014;(3):21-4. Ukrainian.
6. Tsarakhova EN, Kudzieva FL. [Stability and nutritional value of soft drinks from plant raw material]. Izvestiya vuzov. Pishchevaya tekhnologiya. 2016;(1):66-7. Russian.
7. Golovacheva NE, Abramova IM, Morozov SS, et al. [Possible causes of precipitation in alcoholic beverages and recommendations for the stabilization of products containing alcoholized juices and fmit drinks]. Pishchevaya promyshlennost'. 2020;(4):34-8. Russian. doi: 10.24411/0235-2486-2020-10041.
8. De Bruijn JM. The fascinating sweet world of sugar technology - never a dull moment. Sugar Industry. 2012;145(11):697-706.
9. Wusigale, Liang L, Luo Y. Casein and pectin: Structures, interactions, and applications. Trends in Food Science & Technology. 2020;(97):391-403. doi: 10.101&jMs.2020.01.027.
10. Yang X, LiA, LiX, et al. An overview of classifications, properties offood polysaccarides and theirlinks to applications in improving food textures. Trends in Food Science & Technology. 2020;102:1-15. doi: 10.1016/j.tifs.2020.05.020.
11. Lemos L, Nogueria A, Wosiacki G, et al. The influence of different amounts of dextran and starch in crystallized sugar in the formation of floc in acidic carbonated solutions and alcoholic solutions. SugarTech. 2013;15(1):65-70. doi: 10.1007/s12355-012-0188-3.
12. Babaeva MV, Zhirova VV, Zhukovskaya SV, et al. [Study of correlations between the component composition of white wine extract and organoleptic evaluation]. Pishchevaya promyshlennost'. 2019;(1):78-81. Russian.
13. Aguinis H, Werner S, Abbot JeA, et al. Customer-centric science: Reporting significant research results with rigor, relevance, and practical impact in mind. Organizational Research Methods. 2010;13(3):515-39. doi: 10.1177/1094428109333339.
14. Belyaeva LI, Ostapenko AV, Labuzova VN, et al. [Sugar decolorants is a new functional group of technological supporting means]. Izvestiya vuzov. Pishchevaya tekhnologiya. 2018;(4):33-6. Russian.
15. Semenov EV, Slavjanskij AA, Lebedeva NN. [Washing of crystalline white sugar in rotor centrifuges]. Khranenie i pererabotka sel'khozsyr'ya. 2017;(3):36-9. Russian.
16. Chernyavskaya LI, Mokanyuk YuA, Kukhar VN, et al. Content of ash elements in white sugar, methods of their control and reduction]. Sakhar. 2017;(11):40-7. Russian.
17. Skrbic B, Durisic-Mladenovic N, Macavanin N. Determination of metal contents in sugar beet (Beta vulgaris) and its products: Empirical and chemometrical approach. Food Sci. Technol. Res. 2010;16(2):123-32. doi: 10.3136/fstr.16.123.
18. Shumovetsky GA, Moyseyak MB. [Granulometric composition of seed materials and sugar crystals of product massecuite]. Pishchevaya promyshlennost'. 2009;(11):12-3. Russian.
