Технология и аппаратурное оформление распылительной сушки растворов стевии

В руководстве Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) о потреблении сахаров содержатся следующие рекомендации:

• •    поддерживать сниженные уровни потребления свободных сахаров на протяжении всей жизни (сильная рекомендация 1).

• •    снизить уровни потребления свободных сахаров как взрослыми, так и детьми до менее 10% от общей калорийности потребляемых продуктов (сильная рекомендация 2).

• •    дальнейшее снижение уровней потребления свободных сахаров до менее 5% от общей калорийности потребляемых продуктов (условная рекомендация 3).

Рекомендации даны на основании рассмотренных фактических данных о связях между уровнем потребления сахаров и массой тела (низкое и среднее качество фактических данных) и зубным кариесом (очень низкое и среднее качество фактических данных).

Впервые рекомендация сократить потребление свободных сахаров до менее чем 10% от суммарного ежедневного энергопотребления была сделана исследовательской группой ВОЗ в 1989 г., которая затем была доработана в ходе совместных консультаций экспертов ВОЗ/ФАО в 2002 г. Это обновленное руководство ВОЗ призывает, по возможности, дополнительно сократить потребление свободных сахаров до менее чем 5% от суммарного энергопотребления.

Данное руководство является частью усилий ВОЗ по достижению целей, поставленных в Глобальном плане действий по НИЗ на 2013–2020 гг., остановить рост диабета и ожирения и сократить к 2025 г. бремя преждевременной смертности от НИЗ на 25%. Помимо этого, руководство по сахарам является вкладом в работу Комиссии ВОЗ по ликвидации детского ожирения, которая преследует цель повысить информированность и придать импульс действиям по решению проблемы детского ожирения [1].

Перед индустрией питания стоит глобальная задача-поиск альтернативных способов воздействия на рецептор, который отвечает за сладкий вкус, без того вреда, который несет с собой свободный сахар. Главным способом является применение сахарозаменителей. При этом вещества должны оставаться конкурентоспособным с точки зрения стоимости и органолептических показателей.

Все сахарозаменители можно классифицировать по-разному, так как в настоящее время разработаны методы получения ряда веществ путем их синтеза, а не выделением из природного сырья, но ко всем предъявляются единые требования [2].

При выборе подсластителя следует учитывать возможность применения в данной стране и их особенности. Искусственные подсластители имеют меньшую калорийность, так как некоторые не усваиваются организмом (сахарин, сукралоза), некоторые (такие, как аспартам) создают сладкий вкус при более низких концентрациях, чем обычный сахар, поэтому хотя и усваиваются организмом обеспечивают сладость с гораздо меньшей калорийной нагрузкой. Но несмотря на то что некоторые из этих химических веществ вызывают ощущение сладкого вкуса уже при низких концентрациях, они очень быстро достигают порога интенсивности. Большинство искусственных подсластителей активируют не только рецепторы сладкого, но и один из рецепторов горького вкуса, что отрицательно влияет на восприятие продукта. Поскольку люди имеют разные наборы горьких рецепторов, одни подсластители воспринимаются ими хорошо, другие плохо. Следует учитывать, что каждый подсластитель имеет свою скорость и продолжительность воздействия на рецепторы сладкого [3, 4].

Все более широкое применение находит подсластитель стевиозид, который получают из листьев стевии (лат. Stévia).

Растения стевии содержат дитерпеновые тетрациклические гликозиды, из которых наиболее интересны: стевиозид, ребаудио-зид А, В, С и Е, дулкозид А и стевиолбиозид. Они обладают подслащивающей способностью в 100–400 раз большей, чем у сахарозы. Все вместе они получили название стевиозид.

Известно, что кроме вышеперечисленных свойств стевиозид имеет физические, химические и фармакологические характеристики, которые позволяют использовать его в широком диапазоне в составе пищевых продуктов как заменитель сахара и естественный подсластитель без побочных эффектов [5,6].

Проблемным остается вопрос экстракции и очистки концентрата сладких веществ стевии. В настоящее время известно довольно много способов извлечения и очистки сладких гликозидов. Однако получение дитерпеновых гликозидов известными способами небезопасно из-за несовершенства технологий, связанных с применением органических растворителей, большинство из которых ядовиты (хлороформ, эфиры, диоксан, н-бутанол и т. д.)

Кроме того, при использовании этих реагентов предусматривается сложная система утилизации отходов, что значительно удорожает процесс производства подсластителей в промышленных масштабах [7].

Материалы и методы

Для опыта использовали листья и стебли растения Stevia rebaudiana Bertoni , выращенного на полях Всероссийского НИИ сахарной свеклы и сахара им. Мазлумова в п. Рамонь Воронежской области (Т.П. Жужжалова).

Стевиозид получали с помощью водноспиртовой экстракции при температуре 85– 87 °С, гидромодуле 1,0:4,5, продолжительности 115–118 мин, применяя три слива, объединяли водный и спиртовой экстракты.

Полученный экстракт содержал 6–8% сухих веществ и имел темно-коричневый цвет.

Отфильтрованный от взвешенных примесей на фильтре глубокой очистки экстракт концентрировали под разрежением 0,08 МПа при температуре 60 °С до содержания СВ 35%.

Затем полученный концентрат сушили на экспериментальной распылительной сушилке (рисунок 1) при следующих параметрах:

давление в форсунке, МПа 0,35–0,4 температура на входе в сушилку, °С 150 температура на выходе из сушилки, °С 75–80 производительность насоса, кг/ч 0,25

Рисунок 1. Экспериментальная распылительная сушильная установка: 1 – калорифер; 2 – воздушный фильтр; 3 – шибер; 4 – щит управления; 5 – сборник порошка; 6 – компрессор; 7 – трубопровод греющего агента; 8 – форсунка; 9 – камера распыления; 10 – циклон-разгрузитель; 11 – контрольная камера; 12 – вытяжной вентилятор; 13 – перистальтический насос

Figure 1. Experimental spray drying unit: 1 – air heater; 2 – air filter; 3 – gate; 4 – control panel; 5 – a collection of powder; 6 – compressor; 7 – pipeline heating agent; 8 – nozzle; 9 – spray chamber; 10 – cyclone unloader; 11 – control chamber; 12 – exhaust fan; 13 – peristaltic pump

Температура высушенных частиц не превышала 60 ° С, а процесс сушки длился 15-30 с. Благодаря мгновенной сушке и невысокой температуре распыленных частиц раствора стевио-зидный порошок получался высокого качества.

Полученный стевиозидный порошок ценный пищевой продукт, обладающий хорошими органолептическими и физико-химическими показателями (таблица 1).

Таблица 1.

Органолептические и физико-химические показатели качества

Table 1.

Organoleptic and physico-chemical quality indicators

Показатель | Indicator	Стевиозидный порошок | Stevioside powder
Внешний вид (цвет) | Appearance (color)	Соломенный | Straw
Вкус и запах | Taste and smell	Сладкий с небольшим растительным привкусом, запаха не имеет | Sweet with a slight plant flavor, odorless
Консистенция| Consistency	Однородный аморфный порошок, без конгломератов | Homogeneous amorphous powder, without conglomerates
Дисперсность частиц, мкм | The dispersion of particles, microns	15–50
Объемная масса, кг/м3 | Bulk weight, kg/m3	440–550
Угол естественного откоса, град. | Angle of repose, deg.	43–51
Кислотность, град, не более | Acidity, degrees, no more	10–11

Magomedov G.O. et al. Proceedings of VSUET, 2019, vol. 81, no. Заключение

продукты с добавками стевии, имеющие диетическое и лечебно-профилактическое назначение. Данные мероприятия направлены на расширение ассортимента подобной продукции, адаптацию нового сахарозаменителя из стевии на российском рынке, который на сегодняшний момент аналогов натуральных подсластителей отечественного производства не имеет вообще.

В настоящее время предложены и научно обоснованы технологии молочных напитков функционального назначения с использованием стевии [8–10].

Полученный подсластитель из стевии не нуждается в промежуточной очистке от балластных веществ и не требует дальнейшего модифицирования для улучшения органолептических свойств – усиления сладости и уменьшения остаточного горького привкуса, характерного для некоторых природных гликозидов. Параллельно вышеприведенным исследованиям ведется активная разработка и утверждение сопутствующей документации на сырье и продукты переработки стевии, а также рецептур на новые пищевые