Методы исследования свойств сахара-песка и сухого солода

Само слово "сахар" происходит от санскритского sarkara (гравий, песок или сахар); спустя столетия этот термин вошел в арабский язык как sukkar, в средневековую латынь как succarum.

Первое упоминание о сахаре в античные времена относится ко времени похода в Индию Александра Македонского. В 327 до н.э. один из его полководцев, Неарх, докладывал: "Говорят, что в Индии растет тростник, дающий мед без помощи пчел; будто бы из него можно также приготовить опьяняющий напиток, хотя плодов на этом растении нет". Через пятьсот лет Гален, главный медицинский авторитет Древнего мира, рекомендовал "sakcharon из Индии и Аравии" как средство от болезней желудка, кишечника и почек. Персы тоже, хотя и много позже, переняли от индусов привычку к употреблению сахара и при этом немало сделали для усовершенствования способов его очистки. Уже в 700-е годы несторианские монахи в долине Евфрата успешно изготавливали белый сахар, используя для его очистки золу.

Арабы, распространившие с 7 по 9 вв. свои владения на Ближний Восток, Северную Африку и Испанию, принесли в Средиземноморье культуру сахарного тростника. Еще через несколько столетий вернувшиеся из Святой Земли крестоносцы познакомили с сахаром всю Западную Европу. В результате столкновения двух этих великих экспансий, Венеция, оказавшаяся на перекрестке торговых путей мусульманского и христианского мира, стала в конечном итоге центром европейской торговли сахаром и оставалась им на протяжении более 500 лет.

В Вест-Индии при переработке сахарного тростника, в начале прессы для отжима тростника приводились в движение волами или лошадьми. Позже, в местах, продуваемых пассатами, их сменили более эффективные ветряные двигатели. Однако производство в целом все еще оставалось довольно примитивным. После отжима сырого тростника полученный сок очищали с помощью извести, глины или золы, а затем выпаривали в медных или железных чанах, под которыми разводили костер. Рафинирование сводилось к растворению кристаллов, кипячению смеси и последующей повторной кристаллизации. Еще и в наше время остатки каменных жерновов и брошенные медные чаны напоминают в Вест-Индии о прошлых хозяевах островов, сделавших состояния на этом доходном промысле. К середине 17 века главными производителями сахара в мире стали Санто-Доминго и Бразилия.

В дальнейшем главные события в истории тростникового сахара сводятся к важным усовершенствованиям в технологии его культивирования, механической переработки и конечной очистки продукта.

В 1747 году немецкий химик Андреас Сигизмунд Маргграф (Marggraf) (1709-1782) получил из сахарной свеклы кристаллическую сахарозу. Самое же важное событие в истории свекловичного сахара произошло в 1799 году, когда лабораторные опыты Франца Карла Ахарда (1753-1821) подтвердили, что производство этого продукта оправдано с экономической точки зрения. В результате уже в 1802 году возникли свеклосахарные заводы в Силезии (Германия).

В начале 19 века во время наполеоновских войн британский флот блокировал берега Франции, и ввоз туда сахара из Вест-Индии временно прекратился. Это вынудило Наполеона обратиться к немецкой модели и построить ряд опытных свеклосахарных предприятий. В 1811 году дело было уже неплохо налажено: посевы сахарной свеклы занимали свыше 32 тыс. га, и по всей стране работали рафинадные заводы.

После поражения Наполеона европейский рынок был буквально завален карибским сахаром, и недавно возникшее свеклосахарное производство начало хиреть. Интерес к нему, однако, снова возрос в годы правления Луи Филиппа и Наполеона III, и с тех пор это одна из важных отраслей экономики Франции.

В Америке о свекловичном сахаре заговорили в 1830-е годы. Возникшая в Филадельфии ассоциация делегировала своих представителей в Европу для изучения его производства. С 1838 по 1879 в США было предпринято около 14 неудачных попыток наладить выпуск свекловичного сахара. Настоящая катастрофа постигла мормонов в 1850-е годы, когда они закупили во Франции оборудование на 12 500 долл., доставили его морем в Новый Орлеан, далее вверх по Миссисипи в штат Канзас, наконец, оттуда на волах в Юту, но запустить его так и не смогли. Успеха добился Э. Дайер, применивший новые методы производства в Калифорнии. Благодаря ему в Америке возникло собственное свеклосахарное производство. С тех пор оно непрерывно развивалось, и сейчас доля свекловичного сахара составляет около 25% всего рафинада, выпускаемого в США.

К концу ХХ столетия в мировом производстве белого сахара сложилось устойчивое соотношение в использовании сахаросодержащего растительного сырья: 30% сахара производится из сахарной свеклы, а соответственно 70% из сахарного тростника. Каждая страна выбирает для себя наиболее экономически выгодное сырье. Как правило, это связано с климатическими условиями.

Создателем и организатором промышленного свеклосахарного производства в России является Я.С. Есипов. Он, как один из великих патриотов России сочетал в себе качества изобретателя, конструктора, ученого и др. Бланкеннагель осуществлял при строительстве завода в Алябьеве роль инвестора. В своих воспоминаниях Есипов писал "... несообразность наших нравов заставила нас разойтись и поставить новое при свидетелях условие..."

В 1803 году Есипов построил новый свеклосахарный и сахарорафинадный заводы в своем имении в Никольском Московской губернии, где он, заботясь о строительстве новых предприятий в России, организовал обучение специалистов сахарному делу. Здесь же Яков Степанович сделал и первый экономический расчет свеклосахарного производства. Известно, что Есипова не стало в 1805 году, а его завод, видимо, прекратил существование.

Заслуги ученых и организаторов свеклосахарного производства в России невозможно переоценить. Положительные результаты работы Алябьевского завода, выступления и призывы Есипова строить новые свеклосахарные предприятия и другие публикации тех лет, льготные условия правительства по возделыванию сахарной свеклы и строительству заводов, подготовка специалистов-сахарников (в Никольском и Алябьево) обеспечили сначала постепенное, а затем бурное развитие свеклосахарной промышленности России.

Решающее значение в возникновении и успешном развитии свеклосахарного производства, как одного из технических производств, занятого переработкой продуктов сельского хозяйства, имели факторы экономического порядка.

Помещики видели в развитии сахарного производства средство поднять доходность слабеющего и разваливающегося крепостного хозяйства.

Вскоре после возникновения этого производства им заинтересовались торговцы и предприниматели. Приток торгового капитала также содействовал развитию свеклосахарного производства.

В настоящее время в сахарной промышленности Российской Федерации имеются 95 сахарных заводов общей мощностью 276,1 тыс. т переработки свеклы в сутки, расположенных в 28 свеклосеющих регионах, которые за производственный сезон способны выработать свыше 3 миллионов т сахара-песка из свеклы. Кроме того, в межсезонный период (январь - август) на сахарных заводах может быть выработано столько же сахара из импортного сахара-сырца. Таким образом, предприятия отрасли могут обеспечить страну сахаром без закупок белого сахара за рубежом.

В условиях рынка при диспаритете цен на промышленную и сельскохозяйственную продукцию, отмене госзаказа на свеклу и перевода на давальческую систему переработки всего объема производимой продукции экономическая эффективность свекловодства существенно снизилась, свеклосеющие хозяйства стали сокращать посевы и расширять площади других культур, которые требуют меньше материально-технических ресурсов. Соответственно уменьшаются производство и урожайность корнеплодов. Так в 1996 году на переработку поступило лишь 14,7 млн. т свеклы (в 1989 году - 33 млн. т), а с гектара собрано в среднем всего 15,2 т.

Тяжелый экономический кризис переживает и сахарная промышленность: не хватает производственных мощностей, износ основных фондов на предприятиях превышает 50%. Современному техническому уровню соответствует лишь одна треть оборудования. В связи со спадом производства свеклы сахарные заводы испытывают трудности с сырьем.

Пути возрождения и дальнейшего развития свеклосахарного производства определены в Федеральной целевой программе "Сахар", которая 1 марта 1997 года утверждена Правительством Российской Федерации. Основная цель этой программы - увеличить производство сахара, улучшить обеспечение им населения и максимально сократить импорт.

В условиях, когда резко сократились государственные субсидии, заводы столкнулись с проблемами реализации продукции и не могут нормально вести производственную деятельность из-за отсутствия оборотных средств. Нужно снижать себестоимость производства сахара, сокращать потери, - только таким путем придет на рынок высококачественная и более дешевая продукция, способная конкурировать с поступающей из ближнего и дальнего зарубежья.

Одной из причин ухудшения финансового состояния свеклосахарного комплекса является то, что в последние годы не осуществляются государственные закупки сахарной свеклы для поставки ее и выработанного из нее сахара-песка в государственные фонды, вся свекла заготавливается и перерабатывается на давальческих условиях. И 25-30% сахара от выработанного, что остается сахарным заводам, не компенсирует полностью затраты на переработку сырья.

Для предотвращения дальнейшего спада производства разработана концепция формирования организационно-экономического механизма в свеклосахарном производстве. Она направлена на совершенствование организационных структур и управления в отрасли, формирование оптимального механизма взаимовыгодных экономических отношений сельхозпроизводителей и переработчиков, создание благоприятных условий для инвестиционной деятельности.

Качество российского сахара не уступает импорту, поэтому возрождение сахарной промышленности - одна из приоритетных задач на современной этапе.

Сахар - важный ингредиент различных блюд, напитков, хлебобулочных и кондитерских изделий. Его добавляют в чай, кофе, какао; он главный компонент конфет, глазурей, кремов и мороженого и других кондитерских изделий. Сахар используют при консервировании мяса, выделке кож и в табачной промышленности. Он служит консервантом в вареньях, желе и других продуктах из плодов.

В химической промышленности из сахара получают тысячи производных, используемых в самых разных областях, включая производство пластмасс, фармацевтических препаратов, шипучих напитков и замороженных пищевых продуктов.

Исходя из статистических данных, потребление рафинированного сахара в стране прямо пропорционально доходу на душу населения. К лидерам здесь относятся, например, Австралия, Ирландия и Дания, где на человека приходится в год свыше 45 кг рафинированного сахара, тогда как в Китае - всего 6,1 кг. Во многих тропических странах, где выращивают сахарный тростник, этот показатель значительно ниже, чем в США (41,3 кг), но люди там имеют возможность потреблять сахарозу не в чистом виде, а в иной форме, обычно в составе фруктов и сладких напитков.

В природе известно несколько сотен различных сахаров. Каждое зеленое растение образует те или иные вещества, относящиеся к этой группе. В процессе фотосинтеза из углекислого газа атмосферы и получаемой в основном из почвы воды под действием солнечной энергии сначала образуется глюкоза, а затем она превращается в другие сахара.

В разных частях света в качестве подсластителей используют разные продукты:

тростниковый и свекловичный сахар,

сорговый сахар,

пальмовый сахар,

солодовый сахар.

На вкус рафинированный тростниковый и свекловичный сахар практически неразличимы. Другое дело сахар-сырец, промежуточный продукт производства, содержащий примесь растительного сока. Здесь разница очень ощутима: тростниковый сахар-сырец вполне пригоден к употреблению (если, конечно, получен в адекватных санитарных условиях), тогда как свекловичный сахар на вкус неприятен. Различается по вкусу и меласса (кормовая патока) - важный побочный продукт сахарного производства: тростниковую в Англии охотно едят, а свекловичная в пищу не годится.

Из стеблей сорго хлебного получают сахаристый сироп, с глубокой древности употребляемый в Китае. Сахар из него, однако, никогда не очищали настолько хорошо, чтобы он мог успешно конкурировать со свекловичным или тростниковым.

В качестве сырья для получения пальмового сахара используется сок около 10 видов пальм, например сахарной пальмы (Argena pinnata). В соке этого растения содержится 16-20% сахара. Сок получают путем подсачивания мужских соцветий и точки роста.

Производство пальмового сахара развито в странах Юго-Восточной Азии (Индия, Бирма, Малайзия, Индонезия, Филиппины). Однако, Индия - практически единственная страна, где получают пальмовый сахар в коммерческих масштабах.

Кхмерская кухня без пальмового сахара практически не воспроизводима. Второй продукт, сырьем которому служит сок, это пальмовая водка и спирт.

В Японии уже свыше 2 тыс. лет используют в качестве сладкой добавки солодовый сахар, вырабатываемый из крахмалистого риса или проса. Это вещество (мальтозу) можно с помощью дрожжей получать и из обычного крахмала. Оно сильно уступает сахарозе по сладости, однако находит применение при изготовлении хлебобулочных изделий и различных видов детского питания.

Доисторический человек удовлетворял свою потребность в сахаре за счет меда и фруктов. Этой же цели, вероятно, служили и некоторые цветки, нектар которых содержит небольшое количество сахарозы. В Индии более 4 тыс. лет назад добывали своеобразный сахар-сырец из цветков дерева мадука (Madhuca). Африканцы в Капской колонии использовали для этого вид Melianthus major, а буры в Южной Африке - Protea cynaroides. В Библии мед упоминается довольно часто, а "сладкий тростник" лишь дважды, из чего можно заключить, что главным подсластителем в библейские времена служил именно мед. Это подтверждается и историческими свидетельствами, согласно которым на Ближнем Востоке сахарный тростник стали выращивать в первые века нашей эры.

На сегодняшний день можно выделить следующие виды сахара:

Сахар-песок - пищевой продукт в виде отдельных кристаллов размером от 0,5 мм до 2,5 мм, состоящий, в основном, из сахарозы.

Сахарный порошок - целые или измельченные кристаллы сахара размером не более 0,5 мм.

Сахарная пудра - измельченные кристаллы сахара размером не более 0,1 мм.

Сахар-рафинад - пищевой продукт, состоящий, в основном, из сахарозы более высокой чистоты, чем сахар-песок.

Кусковой сахар-рафинад - сахар-рафинад в виде отдельных кусочков определенных размеров.

Рафинированный сахар-песок - сахар-рафинад в виде отдельных кристаллов.

Рафинадная пудра - измельченные кристаллы рафинированного сахара-песка размером не более 0,1 мм.

Сахар-сырец - продукт переработки тростника и свеклы в виде отдельных кристаллов, состоящий, в основном, из сахарозы менее высокой чистоты, чем сахар-песок, и не предназначенный для непосредственного употребления в пищу.

Сахар-песок вырабатывается с размерами кристаллов 0,2 - 2,5 мм.

Органолептические показатели:

вкус и запах - сладкий, без постороннего привкуса и запаха, как в сухом сахаре, так и в его водном растворе;

сыпучесть - сыпучий (для промышленной переработки допускаются комки, разваливающиеся при легком нажатии);

цвет - белый (для промпереработки допускается белый с желтоватым оттенком);

чистота раствора - раствор сахара должен быть прозрачным или слабо опалесцирующим, без нерастворимого осадка, механических или других посторонних примесей.

Солод — продукт, получаемый при проращивании семян злаков, главным образом, ячменя.

Солод является основным материалом для производства пива. Такие характеристики солода, как вкус, цвет и запах зачастую играют решающую роль в определении типа пива, получаемого из него, а его качество напрямую влияют на качество пива. Поэтому получению солода уделяется особое внимание. Он получает свои характерные свойства именно при солодоращении, а так же в зависимости от качества используемого для него зерна.

Ячмень. Для приготовления солода применяется, как правило, ячмень. Это объясняется легкостью его обработки, хорошей всхожестью и неприхотливостью к почвенно-климатическим условиям и наиболее подходящим вкусовыми качествами. Ячменный солод позволяет получить пиво с лучшими показателями.

Ячмень относится к семейству злаковых, роду Hordeum sativum. Не вдаваясь в подробности строения ячменного зерна, отметим только, что оно состоит из трех основных частей – зародышевую, мучнистого тела (эндосперм) и оболочки. Средний химический состав ячменного зерна (в % на сухое вещество):

крахмал – от 45 до 70%;

белок – от 7 до 26%;

пентозаны – от 7 до 11%;

сахароза – от 1,7 до 2%;

целлюлоза – от 3,5 до 7%;

жир – от 2 до 3%;

зольные элементы – от 2 до 3%.

Ячмень специальных сортов, предназначенных для солодоращения должен быть здоровым, крупным, без повреждений, очищенным и отсортированным. Он превращается в солод не сразу. Свежеубранный ячмень не достигает еще физиологической зрелости, т.е. в нем остаются не законченные биохимические процессы дозревания. Поэтому зерно должно отлежаться и дозреть в течении как минимум двух месяцев. При больших объемах этап вылежки проводится в специальных силосах. Ячмень предварительно сушат. В процессе дозревания в ячмене происходит продолжение синтез крахмала из сахаров, получение белков из аминокислот, снижается влажность и содержание растворимых в воде веществ. Происходит распад и окисление ингибиторов прорастания.

Перед поступлением зерна в производство проводят вторичную очистку ячменя. Перед замачиванием его сортируют по величине зерна, что обеспечивает равномерное замачивание, проращивание и последующее качественное дробление готового солода. При сортировке выделяют два сорта ячменя – к первому относится ячмень, с толщиной зерна более 2,5 мм, а ко второму, пивоваренный ячмень с толщиной зерна в пределах от 2,2 до 2,5 мм. Зерна, толщина которых менее 2,2 мм называется отходом и в пивоварении не используется.

Пророщенный солод подвергают сушке теплым воздухом только после того, как установят степень его готовности, характеризуемую внешним видом и консистенцией. Запах солода в этом случае, что интересно, должен напоминать запах свежих огурцов. Сушка солода необходима для того, чтобы удалить избыточную влагу, из-за которой он может быстро и легко портиться и для перевода его в состояние, наиболее устойчивое для хранения. Высушивание солода завершает в нем химико-биологические процессы, вызывает появление соответствующего аромата, особенного для каждого типа солода, и придает солоду характерный цвет. После сушки требуется произвести удаление ростков и корешков из солода, которые могут способствовать повторному поглощению влаги. Этот процесс происходит с высушенным солодом в так называемой росткоотбойной машине.

За тем очищенный солод охлаждают и взвешивают и уже после этого помещают в специальное солодохранилище, где и происходит его отслеживание, сроком не менее 30 суток. Выдержанный таким образом солод уже используется в пивоваренном производстве.

В пивоварении, в качестве несоложенных материалов, т.е. без проращивания, применяют так же кукурузу, рис и, реже, пшеницу.

Кукуруза (Zea mays). Применяется как добавка к солоду, в виде кукурузной муки или кукурузной сечки. Кукуруза содержит от 30 до 50% жира, снижающего стойкость пены. Уменьшить его количество в кукурузной муке можно, предварительно отделив зародыш зерен, где в основном и находится жир. Требуемое содержание его для муки или сечки из кукурузы составляет не более 2%. Способность кукурузного жира становиться прогорклым, определяет срок хранения муки или сечки из кукурузы в темном и прохладном месте не превышающий трех месяцев. Экстрактивность кукурузы по сравнению с ячменем выше и составляет порядка 82-90%. Кукурузная мука содержит в среднем от 12 до 13% воды, около 60% крахмала и до 9% белков. За рубежом в пивоварении применяются кукурузные хлопья.

Рис (Oryza Sativa). Используется в пивоварении так же в виде муки либо сечки в качестве добавки к солоду. Содержание крахмала в рисовой сечке составляет около 80%, белка от 6 до 8% и экстрактивность риса еще выше чем у кукурузы и составляет 95-97% к массе сухих веществ. За счет низкого содержания жира и высокого уровня крахмала рисовая сечка оказывает благоприятное влияние на качество получаемого пива. Так же рис позволяет повысить стойкость пива, за счет отсутствия в нем компонентов, влияющих на помутнение пива.

Рекомендуется несоложенный материал хранить в виде зерна и производить размалывание только перед непосредственном использовании, т.к. качество муки может со временем ухудшаться за счет происходящих в ней окислительных процессов.

Пшеница (Triricum). В пивоварении пшеница применяется как в виде несоложенного сырья, так и в качестве основного для приготовления солода. Это однолетнее яровое или озимое растение, относящееся к семейству злаковых.

Сухие вещества зерна пшеницы содержат: крахмала от 60 до 80%, белка от 7 до 18%, целлюлозы от 2 до 2,5%, сахаров приблизительно 3%, жира от 0,5 до 1%, минеральных веществ от 1,5 до 2% и гумми-веществ от 0,3 до 0,44% к массе сухого вещества.

Содержание белка в пшенице может достигать 25%, но в пивоварении допустимо 12-13%, а лучше ниже 11%. Поэтому использование пшеницы получило не сильно широкое распространение.

1. Требования к качеству продукции

Для сахара-песка:

Сахар-песок вырабатывается с размерами кристаллов от 0,2 до 2,5 мм. Допускаются отклонения от нижнего и верхнего пределов указанных размеров до 5% к массе сахара-песка.

По органолептическим показателям сахар-песок должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.

Таблица 1

Органолептические показатели

По физико-химическим показателям сахар-песок должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.

По микробиологическим показателям сахар-песок для производства молочных консервантов, продуктов детского питания и биофармацевтической промышленности должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 3

Таблица 2

Физико-химические показатели

Примечания:

1.Сахар-песок для производства молочных консервантов, продуктов детского питания и биофармацевтической промышленности должен соответствовать требованиям, указанным для сахара-песка.

2. Для промышленной переработки на рафинадных заводах допускается сахар цветностью не более 1,8 условных единиц или 234 единицы оптической плотности.

3. Величина отдельных частиц ферропримесей не должна превышать 0,5 мм в наибольшем линейном измерении.

4. В сахаре-песке для промышленной переработки на рафинадных заводах массовая доля ферропримесей не регламентируется.

5. Массовая доля влаги сахара-песка, упакованного в мягкие специализированные контейнеры, и сахара-песка, предназначенного для длительного хранения, при отгрузке должна быть не более 0,10%.

Таблица 3

Микробиологические показатели

Для солода:

По способу приготовления ржаной сухой солод делят на два типа:

- неферментативный (светлый) или нетомленый

- ферментативный (красный) или томленый

Ржаной сухой солод неферментативный и ферментативный вырабатывают двух видов:

- в зернах

- размолотый

По органолептическим показателям ржаной сухой солод должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 4.

Таблица 4

Органолептические показатели

По физико-химическим показателям ржаной сухой солод должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 5.

Таблица 5

Физико–химические показатели

2. Отбор проб и подготовка к испытанию

Правила приемки сахара-песка:

Сахар принимают партиями.

Партией считается количество сахара одного наименования, в одной таре, изготовленное за одну смену.

Масса партии при отгрузке должна быть не более 75 т в таре и не более 500 т для сахара-песка без упаковки и оформлена одним документом о качестве.

Документ о качестве должен содержать:

- наименование завода-изготовителя и его товарный знак;

- номер партии;

- наименование продукции;

- наименование организации, в систему которой входит предприятие-изготовитель;

- наименование и адрес получателя;

- дату отгрузки продукции;

- вид тары (а для мешков и категорию);

- количество единиц транспортной тары в партии;

- массу брутто партии;

- массу нетто партии;

- результаты испытаний (по показателям качества, предусмотренным стандартами на продукцию);

- обозначение стандарта на продукцию.

Контролю качества упаковки и транспортной маркировки подлежит каждая единица транспортной тары, входящая в партию.

Качество сахара в п