Физико-химические свойства расплава сахара

Расплав сахара − аморфное вещество, содержащее продукты химических реакций, протекающих при высоких температурах (выше температуры плавления сахарозы). Этот продукт имеет красновато-коричневый цвет, специфический вкус и аромат. Интенсивность окрашивания расплава его вкус и аромат зависят от времени нагревания и конечной температуры расплава.

Вещества, образующиеся при термическом разложении сахарозы и конденсации остатков фруктозы с другими сахарами, можно условно разделить на две группы:

− сахара, в том числе моносахариды, дисахариды, трисахариды и другие олигосахариды;

− вещества несахарной природы, в том числе гетероциклические производные фурфурола, карбонильные соединения, кислоты и др.

Вкус карамелизованного сахара обусловлен как веществами первой группы – сахарами, так и веществами второй группы. Аромат этого продукта определяют только вещества второй группы – летучие карбонильные соединения, кислоты, низшие спирты.

В расплаве сахара образуются окрашенные в желто-коричневый цвет соединения. Хромофорные группы этих веществ поглощают спектр в области 400-490 нм. Образование желтых соединений связано с процессами химических превращений молекул сахаров, которые до настоящего времени не выяснены окончательно. Предполагают, что при дегидратации молекул моносахаридов (фруктоза) образуется оксиметилфурфурол, который является соединением с высокой реакционной способностью и поэтому подвергается дальнейшим химическим превращениям (поликонденсация) с образованием окрашенных соединений. Такие соединения могут иметь полосы поглощения в области 200-300 нм. Накопление их связано с высокой интенсивностью поглощения водных растворов в этой области (максимум 227 и 285 нм). Чем выше интенсивность поглощения в области 280-300 нм, тем выше эта величина в области поглощения хромофорных групп, обуславливающих желтую окраску растворов (400-430 нм).

С повышением конечной температуры расплава, полученного в пленочном аппарате, интенсивность поглощения хромофорных групп возрастает. Установлено, что раствор расплава содержит незначительное количество оксиметилфурфурола, который разрушается во время выдерживания раствора на свету.

Метод бумажной хроматографии широко применяют для исследования продуктов термического разложения сахарозы, как в нашей стране, так и за рубежом.

Проведенные во ВНИИ кондитерской промышленности исследования по хроматографированию на бумаге образцов расплава, полученного в пленочном аппарате с различной конечной температурой 190-220^оС в течение 30 ч, показали следующее (рис 1.4).

Рис.1.4 Хроматография на бумаге растворов расплава, полученного в плёночном аппарате (проявитель ТТС, растворитель: н- бутиловый спирт − пиридин − вода 6:4:3)

 С повышением температуры от 190 до 210^оС в расплавах увеличивается содержание высших олигосахаридов, образующихся при конденсации остатков фруктозы с другими сахарами, и ангидридов фруктозы. Расплавы, получаемые с конечной температурой 208-212^оС, являются наименее гигроскопичными.

При температуре 190^оС высших олигосахаридов и диангидридов фруктозы образуется незначительное количество (по интенсивности и размеру пятен). Расплав при хранении кристаллизуется. При повышении температуры от 210 до 220^оС снижается содержание в расплаве высших олигосахаридов, преобладают процессы термического разложения, несколько увеличивается содержание ангидридов фруктозы. Появляются низкомолекулярные вещества неизвестной природы. Расплав при хранении более гигроскопичен.

По полученным данным [5], целесообразно получать расплав с температурой на выходе из пленочного аппарата 195-210^оС, так как этот продукт наименее гигроскопичен и имеет ярко выраженный вкус и аромат карамелизованного сахара.

При смешивании получаемого в пленочном аппарате расплава с ореховой крупкой часто происходит кристаллизация расплава, при этом грильяжная масса теряет пластичность и формование такой массы методом прокатки с последующей резкой невозможно

При периодическом способе плавления сахара в котле с огневым подогревом температура получаемого расплава 165-175^оС. При этом доля редуцирующих веществ колеблется в пределах 18-24%. В расплаве, полученном периодическим способом, даже в случае неполного расплавления кристаллов сахара при смешивании с ореховой крупкой не наблюдается кристаллизации грильяжной массы во всем объеме. Содержание редуцирующих веществ в расплаве, приготовленном непрерывным способом в пленочном аппарате с конечной температурой 185^оС, составляет 8-10%, т.е. более чем в два раза меньше по сравнению с расплавом, полученным периодическим способом. Очевидно, явление кристаллизации расплава, приготовленного в пленочном аппарате, связано с низким содержанием в нем редуцирующих веществ.

 Как видно из табл.1.1, при повышении конечной температуры расплава содержание редуцирующих веществ возрастает.

Таблица 1.1