Патока: производство, виды и применение

Патока — это полужидкий продукт переработки крахмалсодержащего сырья (кукурузы, картофеля, пшеницы, ржи, ячменя, сорго, тапиоки) или сахарной свёклы, представляющий собой концентрированный водный раствор сахаров с примесями. В зависимости от исходного сырья и технологии производства различают крахмальную (мальтозную, глюкозную, высокоосахаренную) и свекловичную (инвертную) патоку. Продукт широко используется в пищевой промышленности как подсластитель, антикристаллизатор, влагоудерживающий агент и источник сбраживаемых сахаров, а также в непищевых отраслях — в качестве пластификатора и компонента питательных сред.

История

Производство патоки из крахмала известно с древности. В Китае и Японии рисовую и кукурузную патоку получали путём осахаривания крахмала солодом за несколько веков до нашей эры. В Европе до начала XIX века основным подсластителем оставался мёд, а патоку из пшеничного крахмала варили в небольших количествах в Германии и Франции. Промышленное производство крахмальной патоки началось в 1811 году, когда немецкий химик Готлиб Сигизмунд Кирхгоф открыл реакцию осахаривания крахмала серной кислотой. Это открытие легло в основу кислотного гидролиза, который доминировал в производстве до середины XX века.

В России первые пат очные заводы появились в 1840-х годах в центральных губерниях. К началу XX века отечественная пат очная промышленность выпускала до 2 млн пудов продукта в год, преимущественно из картофеля. В советский период производство было централизовано, основным сырьём стали кукуруза и картофель. В 1960-х годах кислотный гидролиз начали вытеснять ферментативные технологии, позволяющие получать патоку с заданным углеводным составом. Современные заводы используют комбинированные схемы с применением альфа-амилазы и глюкоамилазы.

Виды патоки

Крахмальная патока

Крахмальная патока — основной промышленный вид, получаемый гидролизом крахмала. По степени осахаривания (содержанию редуцирующих веществ, РВ) её делят на:

• Низкоосахаренная (карамельная) — РВ 28–40 %. Содержит преимущественно глюкозу, мальтозу и декстрины. Обладает высокой вязкостью, используется в производстве карамели, леденцов, ирисок.
• Среднеосахаренная — РВ 40–55 %. Применяется в хлебопечении, производстве варенья, джемов, мармелада.
• Высокоосахаренная — РВ 55–70 %. Содержит больше глюкозы и мальтозы, менее вязкая. Используется для производства глюкозо-фруктозных сиропов, пива, кваса, безалкогольных напитков.

Отдельно выделяют мальтозную патоку с содержанием мальтозы до 65 % и низким содержанием глюкозы. Она менее сладкая, чем глюкозная, но лучше переносится организмом при диабетическом питании, так как имеет более низкий гликемический индекс.

Свекловичная патока (меласса)

Свекловичная патока, или кормовая меласса, — побочный продукт производства сахара из сахарной свёклы. Представляет собой тёмно-бурый густой сироп с содержанием сахарозы около 45–50 %, а также органических кислот, азотистых соединений и минеральных веществ. В отличие от крахмальной патоки, меласса имеет горьковатый привкус и используется преимущественно в кормлении сельскохозяйственных животных, в производстве спирта, дрожжей, лимонной и молочной кислот. В пищевых целях применяется ограниченно — в пряничном тесте и некоторых сортах хлеба.

Технология производства

Производство крахмальной патоки включает несколько стадий:

1. Подготовка сырья — очистка зерна или клубней, замачивание, измельчение, выделение крахмала.
2. Приготовление крахмальной суспензии — смешивание крахмала с водой до концентрации 30–40 % сухих веществ.
3. Гидролиз — расщепление крахмала до сахаров. При кислотном способе используется соляная или серная кислота при температуре 130–150 °C и давлении. При ферментативном — альфа-амилаза (разжижение) и глюкоамилаза (осахаривание) при 50–60 °C.
4. Нейтрализация и очистка — удаление кислот, белков, жиров и взвешенных частиц фильтрацией и адсорбцией на активированном угле.
5. Выпаривание — концентрирование сиропа в вакуум-аппаратах до содержания сухих веществ 78–82 %.
6. Охлаждение и хранение — патоку охлаждают до 40–50 °C и хранят в ёмкостях из нержавеющей стали при температуре 30–50 °C во избежание кристаллизации.

Свекловичную патоку получают без дополнительной обработки — как остаточный маточный сироп после многократной кристаллизации сахарозы.

Состав и свойства

Химический состав крахмальной патоки зависит от степени гидролиза. В среднем она содержит:

• глюкозу — 15–35 %;
• мальтозу — 10–25 %;
• декстрины (олигосахариды) — 30–50 %;
• воду — 18–22 %;
• золу — 0,3–0,5 %.

Сладость патоки составляет 30–60 % от сладости сахарозы. Продукт гигроскопичен, обладает способностью удерживать влагу в готовых изделиях, предотвращая их высыхание и черствение. Вязкость патоки высокая и сильно зависит от температуры: при 20 °C она в тысячи раз выше вязкости воды, при 60 °C снижается до уровня густого сиропа. Плотность — около 1,4 г/см³. Показатель pH — 4,5–5,5.

Применение

Пищевая промышленность

Патока — один из самых распространённых пищевых ингредиентов. Основные области использования:

• Кондитерские изделия: карамель, леденцы, ирис, помадка, зефир, мармелад. Патока препятствует кристаллизации сахарозы, придаёт изделиям тягучесть и прозрачность.
• Хлебобулочные изделия: пряники, коврижки, некоторые сорта ржаного хлеба. Улучшает цвет корки, замедляет черствение.
• Мороженое и десерты: снижает температуру замерзания, придаёт гладкость.
• Напитки: используется в производстве пива, кваса, сидpa, безалкогольных напитков как источник сбраживаемых сахаров.
• Консервирование: варенье, джемы, повидло — патока предотвращает засахаривание.

Непищевое применение

• Пищевые дрожжи и спирт: патока — основной субстрат для выращивания дрожжей и производства этилового спирта.
• Строительство: добавляется в бетонные смеси как пластификатор, замедляющий схватывание.
• Табачная промышленность: увлажнитель и ароматизатор табачного сырья.
• Фармацевтика: компонент сиропов и оболочек таблеток.
• Кожевенное и текстильное производство: применяется в отделочных растворах.

Пищевая ценность и влияние на здоровье

Калорийность крахмальной патоки — около 300–320 ккал на 100 г. Гликемический индекс высокий (60–90 в зависимости от состава), поэтому продукт не рекомендуется в больших количествах при сахарном диабете и ожирении. Мальтозная патока переваривается медленнее глюкозной и вызывает менее резкий подъём уровня сахара в крови. В отличие от сахара, патока содержит незначительное количество минеральных веществ (калий, магний, кальций) и витаминов группы B, однако в пищевых целях её количество в продуктах обычно невелико.

В России производство патоки регулируется ГОСТ 33917-2016 «Патока крахмальная. Технические условия» и ТР ТС 029/2012 «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств». Свекловичная меласса нормируется ГОСТ 30561-2017.

Интересные факты

• В кондитерском деле патоку иногда называют «жидким стеклом» за способность придавать карамели хрупкость и блеск.
• Карамельная патока составляет до 50 % массы леденцовой карамели.
• В дореволюционной России патоку из арбузов и дынь варили в южных губерниях как народное лакомство — «бекмес».
• Патока используется в производстве чернил для струйных принтеров как увлажнитель.