Способ выделения пищевого коричневого сахара из раствора свекловичного сахара

Способ выделения пищевого коричневого сахара из раствора свекловичного сахара

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к области сахароперерабатывающей промышленности и производству ароматизаторов. Более конкретно, изобретение относится к способу выделения коричневого пищевого сахарного продукта из растворов свекловичного сахара, которые могут быть получены из различных технологических потоков свекловичного сахара, таких как жидкий сок, густой сок и меласса. Изобретение также относится к новым пищевым продуктам на основе свекловичного сахара, полученным из раствора свекловичного сахара. Продукты по изобретению являются подходящими для замены соответствующих продуктов, полученных из сахарного тростника. Продукты по изобретению могут быть выбраны из коричневого сахара, электродиализованной мелассы, патоки, сиропа и их комбинаций. В частности, изобретение относится к получению пищевой свекловичной мелассы. Изобретение также относится к продуктам питания, содержащим указанные новые пищевые продукты на основе свекловичного сахара. В дополнительном аспекте изобретение относится к применению электродиализа для удаления летучих компонентов с неприятным запахом из раствора свекловичного сахара.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Меласса представляет собой конечный сиропный остаток, остающийся после кристаллизации сахара из тростникового или свекольного соков. Только сироп, оставшийся после конечной стадии кристаллизации, называют мелассой; промежуточные сиропы известны как первый оттек утфеля первой кристаллизации (high green, зеленая патока утфеля первого продукта) и зеленая патока утфеля низших кристаллизации (low green), и они подвергаются рециркуляции в процессе кристаллизации для достижения максимальной экстракции. Меласса является одним из наиболее ценных побочных продуктов сахарного производства. Как свекловичную, так и тростниковую мелассу широко используют в бродильной промышленности и в животных кормах, но только тростниковую мелассу используют в качестве пищевого ингредиента.

Меласса, которую получают из сахарной свеклы, отличается от тростниковой мелассы. Свекловичная меласса содержит свыше 50% сахара на сухую массу, преимущественно сахарозу, а также содержит небольшие количества глюкозы и фруктозы. Содержимое несахаров включает, например, аминокислоты, органические кислоты и многочисленные соли, такие как соли кальция, калия, оксалат и хлорид. Они образуются либо в результате концентрирования из первоначального растительного материала, либо в результате использования химических реагентов в процессе обработки. Сама по себе свекловичная меласса, как в общем известно, является очень горькой и используется главным образом в качестве добавки в корм для животных или в качестве исходного сырья для ферментации. Поэтому в качестве ингредиента специализированных пищевых смесей коричневых сахаров и мелассы используют только сиропы тростникового происхождения (Sugar Technology Beet and Cane Sugar Manufacture, P.W. van der Poel, H. Schiweck, T. Schwartz, 1998, p. 967 section 19,6). Известными заменителями сиропов тростникового происхождения в хлебобулочном продукте являются кукурузный сироп, чистый кленовый сироп или даже мед. Однако они являются более дорогостоящими, чем тростниковая меласса. Один из аспектов данного изобретения состоит в производстве сиропа свекольного происхождения с приятным вкусом, подходящего в качестве ингредиента в коричневых сахарах и коричневых сиропах. Этого достигают с помощью электродиализа.

Хорошо известно, что пиразины, обнаруженные в свекловичной мелассе, отсутствуют в тростниковой мелассе и являются одними из соединений, различающих эти два продукта. Пиразины образуются в щелочных условиях в присутствии глюкозы и аминокислот, которые обладают значительной химической реакционной способностью в отношении карбонильных соединений в реакции Майяра. Свекольные соки содержат гораздо более высокие уровни аминокислот, чем тростниковый сок (Sugar Technology Beet and Cane Sugar Manufacture, P.W. van der Poel, H. Schiweck, T. Schwartz, 1998, p. 143 и 156), в котором многие из аминокислот присутствуют только в следовых количествах. Более высокие уровни аминокислот в свекольных соках и более высокий рабочий рН в стандартной технологии производства свекловичного сахара являются двумя факторами, которые могут объяснить присутствие пиразинов в соках сахарной свеклы, таких как жидкий сок, густой сок и меласса.

Пиразины, как известно, являются сильными ароматическими соединениями с запахами, варьирующими от орехового, жареного, плесневого до горелого растворителя. В результате идентификации и количественного анализа по Marsili с соавт. (Journal of Chromatographic Science, 1994, 32, 165-171) соединений, ответственных за неприятный запах свекловичного сахара, определили 2,5-диметилпиразин в качестве одного из соединений, которое, вероятно, вносит вклад в характерный неприятный запах свекловичного сахара. Marsili обнаружил также, что геосмин, уксусная, масляная и изовалериановая кислоты дают запах, характерный для свеклы. Обработка активированным углем снижала уровни уксусной кислоты, а также ацетола. Ацетол имеет хороший запах, но он становится острым в больших количествах.

Электродиализ (ED) как метод известен с 1950-х гг. и широко используется, например, в обессоливании воды и сыворотки и в производстве неорганических химических соединений, например, для выделения органических кислот из растворов. Обессоливание растворов сахарного тростника или сахарной свеклы посредством ED стало общепризнанным в 1960-80-х гг. в различных патентных публикациях. Электродиализ отделяет соли от сахарного раствора с использованием чередующихся катионо- и анионообменных мембран. Это осуществляют путем пропускания постоянного тока через набор мембран, заставляя анионы двигаться через анионообменную мембрану, а катионы - через катионообменную мембрану. Катионы не могут двигаться через анионообменную мембрану.

В US 3799806 раскрыт способ очистки и осветления сахарных соков, включающий ультрафильтрацию с последующей очисткой электродиализом. Сахар выделяют путем кристаллизации из очищенного сока.

В US 3781174 раскрыт непрерывный способ производства рафинированного сахара из сока, экстрагированного из сахарного тростника. Этот способ включает дополнительное удаление примесей и красящих веществ путем использования комбинации ионообменной смолы и электродиализа с ионообменными мембранами, концентрирование очищенного сока и кристаллизацию концентрированного сока с образованием рафинированного сахара.

В US 4331483 раскрыт способ очистки свекольного сока путем приведения сока, подлежащего очистке, в контакт с по меньшей мере двумя ионообменниками, образованными из пористой минеральной подложки, покрытой пленкой из поперечно-сшитого полимера, содержащего или несущего группы четвертичных аммониевых солей для по меньшей мере одного из ионообменников и сульфоновые группы для по меньшей мере одного из других ионообменников. Ионный обмен используют для удаления белков, аминокислот и бетаина. Кроме того, очищенный сок может быть деминерализован посредством ионного обмена или электродиализа. Сахар затем выделяют путем кристаллизации из очищенного сока.

В US 4083732 раскрыт способ обработки свежего сока сахарного тростника при примерно комнатной температуре, который включает удаление несахарных примесей, концентрированно полученного холодного бесцветного сока посредством обратного осмоса с образованием сиропа, который упаривают с образованием абсолютно белого сахара и пищевой мелассы. Также раскрыт способ удаления ионов из сиропа электродиализом с получением пищевой тростниковой мелассы, имеющей очень низкое содержание золы и кленовый привкус.

В WO 2003/018848 описан способ получения белого и коричневого сахара из сырого диффузионного свекольного сока. Сок очищают с помощью мембранной фильтрации при 70-95°С на фильтре, имеющем отсечение от 2000 до 500000 Дальтон, и упаривают под вакуумом до густого сока. После концентрирования до содержания сухих веществ от 25% до 35% по массе профильтрованный через мембрану сок может быть возможно деминерализован электродиализом, а затем дополнительно упарен до густого сока. Стандартная многостадийная кристаллизация выпариванием густого сока дает множество кристаллов белого и коричневого сахара. Полученный коричневый сахар имеет ценные органолептические свойства, а полученная меласса имеет лучший вкус и аромат, чем стандартная свекловичная меласса. Удаление несахарных примесей посредством мембранной фильтрации сырого сока в поперечном потоке вместо карбонизации дает другую картину образовавшихся и оставшихся примесей. Таким образом, некоторые примеси, которые удаляли стандартным способом карбонизации, будут оставаться в соке, а другие примеси, такие как пиразины, вовсе не образуются в данном способе.

Таким образом, электродиализ известен как способ обессоливания сиропа или мелассы сахарного тростника с относительно высокой концентрацией. Однако в случае сахарного сиропа или мелассы считается недостатком, что органические несахарные вещества будут прилипать и осаждаться на анионообменной пленке и затруднять очистку пленок. Способ уменьшения засорения путем осаждения кальция и кремния перед электродиализом раскрыт в US 4492601. В нем описан способ осветления и обессоливания сиропа или мелассы сахарного тростника, где примеси неорганических оксикислот и органических кислот удаляют из сырых растворов или мелассы сахарного тростника с помощью стадий: (1) смешивания с сырым раствором сиропа или мелассы сахарного тростника водорастворимого хлорида иона щелочноземельного металла, который реагирует с анионами и радикалами неорганических оксикислот и с органическими кислотами с образованием нерастворимого в воде осадка указанных анионов и радикалов оксикислот и органических кислот, (2) отделения указанного осадка от указанного раствора, (3) разведения свободного от осадка раствора, и (4) подвергания указанного разведенного раствора электродиализу с использованием катионообменной пленки и нейтральной пленки, расположенных чередующимся образом.

В статье "Новые технологии в сахарной промышленности" Matild Eszterle (Cukoripar liv vol. 54, (2001) No 1, pp. 4-10) раскрыл методы разделения, используемые в сахарной промышленности, включающие хроматографию и электродиализ. Эти методы раскрыты в качестве альтернативных для очистки сахарных соков. В этой статье не раскрыта какая-либо конкретная комбинация этих методов, и она направлена лишь на то, чтобы предложить способ, в котором количество энергоемких стадий кристаллизации будет уменьшено.

ED не использовали широко в сахарной промышленности вплоть до конца 1990-х гг. благодаря его высоким капитальным затратам и благодаря проблемам засорения, вызванным анионными продуктами, удаленными с помощью ED из мелассы. Были запатентованы различные экстенсивные способы предварительной обработки для преодоления проблемы засорения, например, US 4711722 и JP 58-082124.

Разработка устойчивых к засорению и устойчивых к высоким температурам анионообменных мембран и конструирование электродиализных наборов облегчило экономическое применение ED в сахарной промышленности. Eurodia Industrie S.A. внедрила рентабельную ED технологию обессоливания тростниковой мелассы, сиропа сахарной свеклы и жидкого сахара. Lutin описывает электродиализ в качестве технологии очистки в сахарной промышленности, особенно для частичной замены ионообменных смол для деминерализации и очистки сахарных сиропов (Zuckerindustrie 125, No 12, pp. 982-984, 2000 by Lutin). Следует отметить, что ионообменная технология не дает идентичный ED результат и что регенерация ионообменных смол обязательно включает применение сильных кислот и оснований, тогда как ED смолы легко очищаются время от времени кислотной промывкой с последующей щелочной промывкой меньшим количеством химических реагентов, чем при ионном обмене.

Дополнительно, катионы щелочных металлов, как предположили, являются высоко мелассогенными благодаря удерживанию сахара в мелассе и предотвращению его выхода в виде кристаллического сахара. Elmidaoui с соавт. (Elsevier, Desalination 148, 2002, pp.143-148) описывают удаление мелассогенных ионов, особенно Na⁺ K⁺ и Са²⁺, из свекловичных сахарных сиропов с помощью электродиализа с использованием анионообменной мембраны.

William J. Colonna с соавт. (Proceedings of Conference on Sugar Processing Research, New Orleans, April 1996) идентифицировали некоторые специфические пахнущие вещества, содержащиеся в сахаре, включающие пиразины, и предложили способы удаления таких пахнущих веществ из свекловичного сахара. В их экспериментах пахнущие вещества сахарной свеклы удаляли с использованием твердофазных адсорбентов, включая Optipore (произведенный Dow Chemical Company), стирол-дивинилбензольную смолу, модифицированную различными функциональными группами, и экстракционный диск Empore (произведенный 3М Company), состоящий из тефлоновых мембран, модифицированных функциональными группами, которые связывают специфические органические соединения.

Однако ни один из вышеупомянутых документов из уровня техники не раскрывает способ, где электродиализ используется для удаления летучих компонентов с неприятным запахом из раствора свекловичного сахара, где указанный раствор содержит летучие вещества с неприятным запахом в результате одного или более способов очистки полученных из сахарной свеклы соков.

Несмотря на преимущества, достигнутые в уровне техники, существует постоянная потребность в разработке новых способов разделения и выделения сахарозных компонентов из сахара свекловичного происхождения. В особенности, существует потребность в получении коричневого пищевого сахарного продукта из раствора свекловичного сахара, подходящего для замены соответствующих, полученных из сахарного тростника продуктов. Акцент на "натуральные" продукты питания в последние годы вызвал повышенное производство более темных типов хлеба и кондитерских изделий, которые часто характеризуются включением коричневых сахаров и мелассы. Как коричневые сахара, так и мелассу тростникового происхождения используют в широком спектре хлебобулочных изделий из-за их вклада в запах и цвет хлеба, бисквитов и печенья.

Многие подходы из уровня техники, обсуждавшиеся выше, включают применение электродиализа, в частности, для удаления солей и органических кислот. Однако в предшествующем уровне техники электродиализ не использовали для удаления летучих компонентов с неприятным запахом, которые являются результатом одного или более предшествующих способов очистки раствора свекловичного сахара. В частности, из предшествующего уровня техники не известно, как производить пищевую мелассу из раствора свекловичного сахара.

Таким образом, задача изобретения, которую необходимо решить, состоит в том, чтобы предложить коричневые пищевые сахарные продукты, имеющие улучшенный цвет, вкус, запах и/или аромат, полученные из раствора свекловичного сахара.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения, таким образом, состоит в том, чтобы предложить способ и продукт для того, чтобы уменьшить вышеуказанные недостатки. Задачи изобретения решены с помощью способа, продукта и применений, которые характеризуются тем, что изложено в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные воплощения изобретения раскрыты в зависимых пунктах.

Изобретение основано на неожиданной находке, что электродиализ (ED) может быть использован для удаления летучих компонентов с неприятным запахом из раствора свекловичного сахара. В частности, неожиданным было то, что пиразины, имеющие нежелательный неприятный вкус и запах, могут быть удалены с помощью ED. Из уровня техники было известно применение ED для удаления ионных соединений, но специалист в данной области не смог бы предположить, что неионные соединения, такие как пиразины, также можно было бы удалить.

Цель изобретения состоит в том, чтобы предложить способ обработки соков сахарной свеклы и в особенности нормальной свекловичной мелассы для изготовления коммерческого пищевого коричневого сахара и мелассы или их смесей, подходящих для применения как в хлебобулочных, так и в кондитерских изделиях. Теперь обнаружено, что электродиализ удаляет нежелательные неприятные привкусы и запахи, обнаруженные в нормальной (по содержанию сухих веществ) свекловичной мелассе, полученной в результате стандартной обработки сахарной свеклы. Таким путем может быть получена обработанная меласса, подходящая для непосредственного производства пищевой мелассы, в которой отсутствуют неприятные запахи, в норме ассоциированные со свекловичной мелассой. Дополнительное преимущество данного способа состоит в том, что ED-обработка увеличивает чистоту мелассы путем удаления солей, что позволяет кристаллизовать из мелассы дополнительное количество сахара. Кристаллизация с последующим центрифугированием и сушкой извлеченного кристаллического сахара позволяет производить коричневый сахар, в котором отсутствуют неприятные запахи, в норме ассоциированные с коричневым сахаром, происходящим из сахарной свеклы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Ниже изобретение будет описано более подробно с помощью предпочтительных воплощений со ссылкой на прилагаемые графические материалы, в которых:

На Фиг.1 представлена блок-схема технологического процесса способа по изобретению согласно одному воплощению.

На Фиг.2 представлена блок-схема технологического процесса способа по изобретению согласно другому воплощению.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

"Сахарная свекла" (Beta vulgaris), член подсемейства Chenopodiaceae и семейства Amaranthaceae, представляет собой растение, корень которого содержит высокую концентрацию сахарозы. "Свекловичный сахар" представляет собой сахарозу, полученную из сахарной свеклы, и соответственно "свекловичная меласса" представляет собой мелассу, полученную из сахарной свеклы.

Типичный способ производства свекловичного сахара включает несколько стадий. После приемки на перерабатывающем заводе корнеплоды свеклы промывают, механически разрезают на тонкие слои и направляют в диффузор для экстракции их сахарного содержимого в водный раствор. Жидкость, представляющую собой раствор свекловичного сахара, выходящую из диффузора, называют "сырым соком".

Сырой сок содержит множество примесей, которые должны быть удалены перед кристаллизацией. Эти способы очистки не только очищают сырой сок, но также изменяют химический состав этого сырого сока. Примером изменений в химическом составе является образование летучих веществ с неприятным запахом в растворе свекловичного сахара. Хотя некоторые из летучих веществ с неприятным запахом, возможно, проникают на сахарный завод со свеклой, другие вещества, такие как органические кислоты и пиразины, образуются в процессе обработки. Например, пиразины (известные соединения с неприятным запахом) образуются при взаимодействии глюкозы с аминокислотами, такими как глутамин и лизин, при очистке способом карбонизации.

Типичный способ очистки на сахарном заводе представляет собой "карбонизацию", где сок сначала смешивают с горячим известковым молоком (суспензия гидроксида кальция в воде). Эта обработка позволяет осадить в некоторой степени множество примесей, включая многовалентные анионы, такие как сульфат, фосфат, цитрат и оксалат, которые осаждаются в виде их кальциевых солей, и большие органические молекулы, такие как белки, сапонины и пектины, которые агрегируют в присутствии многовалентных катионов. Кроме того, щелочные условия превращают простые сахара, глюкозу и фруктозу, вместе с аминокислотой глутамином в химически стабильные карбоновые кислоты и индуцируют реакцию Майяра и образование нежелательных соединений, подобных пиразинам.

Оставаясь необработанными, эти сахара и амины в конечном счете будут препятствовать кристаллизации сахарозы.

В качестве второй стадии карбонизации в щелочной сахарный раствор можно вводить диоксид углерода, осаждающий известь в виде карбоната кальция (мела). Частицы мела захватывают некоторые примеси и адсорбируют другие. Процесс рециклинга увеличивает размер частиц мела и наблюдается естественная флокуляция, при которой тяжелые частицы осаждаются в чанах. Дополнительное добавление диоксида углерода осаждает больше кальция из раствора, который можно отфильтровать, оставляя более прозрачный сахарный раствор, называемый "жидким соком". Жидкий сок можно сконцентрировать посредством многоступенчатого выпаривания с получением "густого сока", имеющего содержание сахарозы приблизительно от 65% до 75% на сухую массу.

Густой сок можно загружать в кристаллизаторы и концентрировать дополнительно путем кипячения под вакуумом в больших чанах и кристаллизовать с помощью тонких кристаллов сахара. Полученную смесь кристаллов сахара и сиропа называют "утфелем". Утфель пропускают через центрифугу, где "маточный раствор" отделяют от кристаллов сахара (кристаллизация "А").

Оставшийся сироп (оттек утфеля первой кристаллизации «high green») можно промыть водой, и кристаллы сушат в сушильном агрегате. Оставшийся сироп можно загрузить в другой кристаллизатор, из которого получают вторую партию сахара (кристаллизация "В"). Сироп из второго (оттек утфеля второй кристаллизации «low green») кристаллизатора может быть направлен в третий кристаллизатор. Из него получают третью партию сахара (кристаллизация "С"), и выделенный сироп представляет собой типично мелассу. Все основные растворимые примеси густого сока обогащают до мелассы. "Мелассу" определяют согласно Технологии производства сахара из сахарной свеклы и сахарного тростника (Bartens, Berlin 1998, р.1088) как сахаросодержащий продукт продуктового отделения сахарного завода, чистота которого уменьшена до такой степени, что дополнительная кристаллизация сахара является экономически необоснованной без специальной обработки мелассы. Европейский союз (EU) определил в своем предписании, что пищевая меласса должна содержать менее 70% сухих твердых веществ (DS) сахаров (сахарозы или продуктов ее деградации и других сахаров, подобных рафинозе) для сертификации в качестве мелассы в рамках EU-инструкций.

Применительно к настоящему изобретению мелассу согласно любому из вышеупомянутых определений или согласно любому другому известному определению рассматривают как мелассу. Кроме того, вышеупомянутые определения терминов "карбонизация", "сырой сок", "густой сок", "жидкий сок", "утфель" и "маточный раствор" должны рассматриваться в качестве примеров определения этих терминов, и применительно к настоящему изобретению эти термины, как полагают, включают любое другое известное определение в данной области техники. В качестве примера, количество 2-этил-5-метилпиразинов в свекольном густом соке и мелассе из стандартной технологии производства свекловичного сахара согласно жидкость-жидкостному способу экстракции, используемому Pinlsgård (J.Agric. Food chem. 2000, 48, 4844-4850), составляет 330 и 265 нанограмм/г сахара (т.е. 0,330 млн^-1 и 0,265 млн^-1) соответственно. Измеренное с помощью динамического способа определения свободного пространства над продуктом по Kaipainen (25th Int. Symp.On Capill. Chromatography, May 13-17.2002 Garda), общее количество восьми индивидуальных пиразинов в рафинадном свекольном сиропе составляло 0,35 млн^-1 (при рН 5,5), а в тростниковой рафинадной мелассе 0,001 млн^-1.

В качестве первого аспекта в настоящем изобретении предложен промышленно полезный способ выделения коричневого пищевого сахарного продукта из раствора свекловичного сахара. Данный способ включает следующие стадии: 1) получают раствор свекловичного сахара, который содержит летучие вещества с неприятным запахом в результате одного или более способов очистки, 2) подвергают указанный раствор свекловичного сахара электродиализу с получением электродиализованной жидкости, из которой летучие вещества с неприятным запахом по меньшей мере частично удалены, и 3) выделяют из указанной электродиализованной жидкости продукт, выбранный из жидких и твердых пищевых коричневых сахарных продуктов и их комбинаций.

Выделение жидких и твердых пищевых сахарных продуктов из электродиализованной жидкости может включать концентрирование, кристаллизацию, сушку, разведение или их комбинации. Концентрирование может быть осуществлено путем выпаривания или мембранной фильтрации. Жидкие продукты предпочтительно концентрируют до содержания сухих твердых веществ свыше 70%.

Для того чтобы усилить удаление неприятного запаха или привкуса из раствора свекловичного сахара, после указанного электродиализа может быть осуществлена обработка активированным углем или адсорбирующей смолой для дополнительного удаления неприятного запаха или привкуса из указанной электродиализованной жидкости. Активированный уголь может быть либо гранулированного, либо порошкового типа. Если только осветление фильтрованием является желательным, то могут быть выбраны следующие типы: Jacobi Aquasorb® (Jacobi Carbons Ltd), Norit® Rox 0,8 или Norit® Darco (Norit N.V). Если обесцвечивание также является целью, то можно использовать, например, тип Chemiviron CPG (Chemviron Carbon Ltd.). В качестве примера подходящей адсорбирующей смолы может быть упомянут Optipore® (производимый Dow Chemicals). Обработку углем или адсорбентом можно осуществлять, например, при температурах вплоть до 80°С и при концентрациях вплоть до 80% и предпочтительно при рН ниже рН 9.

В одном воплощении изобретения способ очистки включает обработку сока сахарной свеклы в щелочных условиях, такую как вышеупомянутая карбонизация. Раствор свекловичного сахара может быть получен из сока сахарной свеклы одним или более способами, выбранными из разведения, выпаривания, кристаллизации и их комбинаций, и раствор свекловичного сахара может включать густой сок, жидкий сок, утфель, маточный раствор, зеленую патоку утфеля первого продукта, зеленую патоку утфеля низших продуктов, мелассу и их комбинации. Результирующий раствор свекловичного сахара может содержать варьирующие количества пиразинов в зависимости от используемых сырых материалов и условий очистки.

В одном воплощении способа раствор свекловичного сахара подвергают электродиализу, который проводят для удаления по меньшей мере 20%, предпочтительно 30% или более общих летучих веществ, первоначально содержащихся в указанном растворе. В частности, указанный электродиализ проводят для удаления пиразинов, первоначально содержащихся в указанном растворе свекловичного сахара.

В другом воплощении указанный электродиализ эффективен в удалении 50% или более, предпочтительно от 60 до 90% пиразинов, первоначально содержащихся в указанном растворе свекловичного сахара. В конкретном воплощении раствор свекловичного сахара содержит метилпиразин и 2,5-метилпиразин, причем более 80%, предпочтительно 90% или более указанного метилпиразина удалено, и более 50%, предпочтительно 70% или более 2,5-диметилпиразина удалено.

В воплощении изобретения электродиализ включает подачу указанного раствора свекловичного сахара с концентрацией сухих твердых веществ от 10% до 50%, предпочтительно от 25% до 35% через анионо- и катионообменные мембраны, которые работают при температуре выше 40°С, предпочтительно от 55 до 65°С.

Примеры подходящих анионообменных мембран включают органическую, устойчивую к засорению и термостойкую Neosepta® AXE01 (Tokuyama Corp./Eurodia), а примеры подходящих катионообменных мембран включают Neosepta® CMX (Tokuyama Corp./Eurodia). В одном воплощении раствор свекловичного сахара подвергают электродиализу при рН от 6 до 9, предпочтительно от 6,7 до 8, и рН указанной жидкости после электродиализа представляет собой рН от 4 до 6, предпочтительно от 4,5 до 5.

В соответствии с настоящим изобретением электродиализ также можно проводить для удаления солей из указанного раствора свекловичного сахара. В конкретном воплощении электродиализ проводят для удаления по меньшей мере 40%, предпочтительно 60% или более неорганических и органических анионов и катионов и органических кислот, первоначально содержащихся в указанном растворе свекловичного сахара.

Как указано, в настоящем изобретении предложен промышленно полезный способ выделения коричневого пищевого сахарного продукта из раствора свекловичного сахара, где продукт выбран из жидких и твердых коричневых пищевых сахарных продуктов и их комбинаций. В одном воплощении указанное выделение включает кристаллизацию, а указанный твердый пищевой сахар включает коричневый сахар. Кристаллизация может быть выбрана из кристаллизации выпариванием при кипячении и кристаллизации охлаждением и их комбинаций. Полученный коричневый сахар может быть дополнительно очищен посредством кристаллизации с получением белого сахара и "коричневой сахарной мелассы".

В другом воплощении указанное выделение представляет собой концентрирование путем выпаривания, и жидкий пищевой сахарный продукт выбран из пищевой мелассы, патоки и сиропа.

В одном воплощении раствор свекловичного сахара представляет собой свекловичную мелассу и подвергается электродиализу, обработке углем или адсорбирующей смолой и кристаллизации в указанном порядке, и продукт, выбранный из коричневого сахара и вторичной электродиализованной, обработанной углем мелассы, выделяют после указанной кристаллизации.

В другом воплощении указанный раствор свекловичного сахара представляет собой свекловичную мелассу и подвергается электродиализу, кристаллизации и обработке углем или адсорбирующей смолой в указанном порядке, и коричневый сахар выделяют после кристаллизации, а обработанную углем вторичную электродиализованную мелассу выделяют после указанной обработки углем или адсорбирующей смолой.

Предпочтительно, коричневый сахар и вторичную электродиализованную мелассу различных вариантов выделяют по существу свободными от неприятного привкуса и запахов горелых растворителей, обнаруженных в нормальном коричневом сахаре и мелассе из сахарной свеклы.

Полученный коричневый сахар может быть дополнительно подвергнут обработке, выбранной из сушки, грануляции, измельчения, смешивания, нанесения покрытия и их комбинаций с получением коричневого сахарного продукта, полезного в качестве заменителя коричневых сахарных продуктов из сахарного тростника, и полученная электродиализованная меласса может быть дополнительно подвергнута обработке, выбранной из смешивания, инверсии и их комбинаций с получением мелассового продукта, полезного в качестве заменителя мелассы, патоки, сиропа и мягкого коричневого сахара, происходящего из сахарного тростника.

В одном воплощении изобретения, как проиллюстрировано на Фиг.1, раствор мелассы сахарной свеклы, предпочтительно из стандартного способа производства свекловичного сахара, подвергают электродиализу (ED) с получением электродиализованной жидкости, из которой летучие вещества с неприятным запахом по меньшей мере частично удалены. Полученный электродиализованный раствор может быть обработан углем, и электродиализованный, обработанный углем (EDC) раствор выделяют в виде мелассы, которая электродиализована и обработана углем (EDC-мелассы). Эта EDC-меласса представляет собой пищевую свекловичную мелассу, которая может быть использована сама по себе в качестве ингредиента, подсластителя, ароматизатора и/или красителя в пищевом, нутрицевтическом или фармацевтическом продукте.

С другой стороны, полученный электродиализованный раствор из свекловичной мелассы может быть подвергнут по меньшей мере одной кристаллизации (D-кристаллизация) (Фиг.2). Кристаллизация отделяет сахар от органических и неорганических компонентов в сахарном растворе. Кристаллы сахара удаляют посредством центрифугирования с получением кристаллизованной сахарозы (ED-D-caxap) и вторичной электродиализованной мелассы (ED-D-меласса). Кристаллизованную сахарозу (ED-D-caxap) выделяют в виде коричневого сахара, который может быть использован сам по себе в качестве ингредиента, подсластителя, ароматизатора и/или красителя в пищевом, нутрицевтическом или фармацевтическом продукте. Коричневый сахар (ED-D-caxap коричневый) может быть очищен посредством кристаллизации с получением белого сахара (ED-D-caxap белый) и "коричневой сахарной мелассы". Вторичную электродиализованную (ED-D) мелассу также выделяют, и она может быть использована, например, в виде патоки и/или для изготовления безакриламидного мягкого коричневого сахара. Дополнительная очистка ED-D-мелассы может быть осуществлена путем обработки активированным углем с получением обработанной углем вторичной электродиализованной мелассы (ED-D-C).

Полученный коричневый жидкий или твердый пищевой сахарный продукт может быть смешан с другим(и) ингредиентом(ами) и переработан в продукт питания, выбранный из десерта, мороженого, кондитерских изделий, хлебобулочных изделий, напитка и столового сахара.

В качестве второго аспекта в изобретении предложено применение электродиализа для удаления летучих компонентов с неприятным запахом из раствора свекловичного сахара, который содержит летучие вещества с неприятным запахом в результате одного или более способов очистки. В конкретном воплощении указанный электродиализ используют для удаления пиразинов из указанного раствора. В частности, электродиализ используют для растворов свекловичного сахара, содержащих метилпиразин и 2,5-метилпиразин, и путем применения электродиализа удаляют более 80%, предпочтительно 90% или более указанного метилпиразина, и более 50%, предпочтительно 70% или более 2,5-диметилпиразина.

В одном воплощении применение электродиализа объединяют с обработкой углем или адсорбирующей смолой для удаления неприятного запаха или привкуса. В частности, применение электродиализа предназначено для получения коричневого сахара и/или мелассы, являющихся продуктами переработки свеклы, подходящих для замены соответствующего продукта, полученного из сахарного тростника.

В качестве третьего аспекта в изобретении предложен пищевой продукт из сахарной свеклы, полученный из раствора свекловичного сахара, который содержит летучие вещества с неприятным запахом в результате одного или более способов очистки, где указанный продукт содержит коричневый сахарный или мелассовый продукт, который содержит менее 0,5 млн^-1, предпочтительно менее 0,15 млн^-1 летучих пиразинов и по существу не содержит сапонины или по меньшей мере менее 50 мг/кг мелассы. Предпочтительно, указанный продукт по существу не содержит метилпиразин.

В одном воплощении пищевой продукт из сахарной свеклы получают из раствора свекловичного сахара, из которого содержащиеся в нем пиразины были удалены электродиализом. Предпочтительно, данный продукт содержит не более 50%, предпочтительно не более 30% 2,5-диметилпиразина, первоначально содержащегося в указанном растворе.

В другом воплощении пищевой продукт из сахарной свеклы получен из свекловичной мелассы, которая очищена электродиализом и углем.

Типично, электродиализованную мелассу, полученную согласно изобретению, в конце концов концентрируют до содержания сухих веществ (DS) в диапазоне от 68% до 80% с получением пищевой свекловичной мелассы, патоки или сиропа, которые содержат сахарозу от 55 до 75% на сухое вещество, проводящие зольные вещества - менее 7% на сухое вещество, предпочтительно менее 4% на сухое вещество, и пиразины менее 0,5 млн^-1, как измерено с помощью динамического «head-space» метода TCT. GC-MS (Kaipainen A. J of High Res. Chromatogr. 1992, p. 751-755), предпочтительно менее 0,15 млн^-1. Конечный продукт имеет темный или слегка темный цвет и приятный запах и вкус.

Продукт по изобретению предпочтительно представляет собой полученный из свеклы продукт, выбранный из коричневого сахара, электродиализованной мелассы, патоки, сиропа и их комбинаций, имеющий цвет, вкус, запах и аромат, приемлемые для использования в пищевой промышленности, похожий на различные соответствующие сорта коричневого сахара и мелассы из сахарного тростника. В одном воплощении коричневый сахарный продукт по изобретению выбран из мягкого коричневого сахара, коричневого сахара с покрытием и сыпучего коричневого сахара. В конкретном воплощении указанный коричневый сахар имеет цвет, варьирующий от 3000 до 11000 единиц ICUMSA (единицы цветности и оптической плотности), и коричневый сахарный продукт содержит менее 0,01 млн^-1 ле