FOOD TECHNOLOGY УДК 664.134 IMPROVEMENT OF TECHNOLOGY FOR OBTAINING SUGAR-CONTAINING SORGHUM SYRUP WITH TH E USE OF MEMBRANE METHODS N. Hryhorenko Institute o f Bioenergy Crops and Sugar Beet o f the NAAS o f Ukraine N. Husiatynska National University o f Food Technologies P. Vakuliuk, V. Chibrikov National University o f “Kyiv-Mohyla Academy” Key words: Sweet sorghum Ultrafiltration Clarification and Concentration of juice Membrane distillation Sweet sorghum syrup Article history: Received 16.12.2019 Received in revised form 26.12.2019 Accepted 20,01.2020 Corresponding author: N. Hryhorenko E-mail: grygorenko.na@ gmail.com ABSTRACT________________________________________ The paper presents the results of research on the develop­ ment of technology of sugar-containing products from alterna­ tive vegetable raw materials. The prospect of using sweet sorg­ hum to produce syrup enriched with amino adds, vitamins, macro- and microelements is argued. A brief review of the lite­ rature on traditional methods of syrup production has been made, and the feasibility of using membrane methods in the technology of producing sorghum syrup has been substantiated. The possibility of using vegetable raw materials of sweet sor­ ghum in the technology for producing sugar-containing pro­ ducts is substantiated. The object of the study is technological indicators of the quality of the purified pressed sweet sorghum juice. According to the technological scheme, the pressed juice was purified from high molecular weight compounds (IUDs) and enzymatic hydrolysis of starch was carried out to improve the quality of the syrup and increase the productivity of the concentration process. As a result of the experimental studies, the technology of obtaining concentrated juices by clarifying and concentrating the purified sweet sorghum juice using ultrafiltration and mem­ brane distillation was proposed. Indicators of quality of sorghum juice after clarification by the ultrafiltration method are given. Efficiency of removal of IUDs and dyes during ultrafiltration purification of sweet sorg­ hum sugar was found, which provided the reduction of IUD content by 23.2% and coloration by 33 units ICUMSA. The process of concentration of clarified juice by the method of membrane distillation is explored and its optimal parameters are determined. Experimental studies have proven the effective­ ness of the use of membrane methods to improve the purity, content of solids and total sugar in syrup obtained from sweet sorghum. The conducted studies confirmed the prospect of the intro­ duction of membrane methods in the technology of producing sugar-containing syrup from sorghum._____________________ DOI: 10.24263/2225-2924-2020-26-1-18 142 Scientific Works ofNUFT 2020. Volume 26, Issue 1 ХАРЧОВІ ТЕХНОЛОГІЇ УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ЦУКРОВМІСНОГО СОРГОВОГО СИРОПУ З ВИКОРИСТАННЯМ МЕМБРАННИХ МЕТОДІВ Н. О. Григоренко Інститут біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН України Н. А. Гусятинська Національний університет харчових технологій П. В. Вакулюк, В. В. Чібріков Національний університет «Києво-Могилянська академія» У статті представлено результати досліджень з розроблення технології цукровмісних продуктів з альтернативної рослинної сировини. Аргументовано перспективність використання сорго цукрового для отримання сиропу, збага­ ченого амінокислотами, вітамінами, макро- та мікроелементами. Здійснено короткий огляд літературних джерел, у яких описано традиційні методи вироб­ ництва сиропів, і обґрунтовано доцільність застосування мембранних методів у технології отримання цукровмісного сиропу з сорго. Метою дослідження є застосування в технології отримання цукровмісного продукту мембранних методів освітлення та концентрування соку сорго задля підвищення його якісних показників, що сприятиме подальшому практичному використанню у різних харчових виробах як цукрової складової. Об ’єктом дослідження є технологічні показники якості очищеного пресового соку сорго цукрового. Відповідно до технологічної схеми пресовий сік очищали від високомолекулярних сполук (BMC) і проводили ферментативний гідроліз кро­ хмалю з метою покращення якості сиропу та підвищення продуктивності про­ цесу концентрування. У результаті проведених експериментальних досліджень запропоновано технологію отримання концентрованих соків шляхом освітлення та концен­ трування очищеного соку цукрового сорго методами ультрафільтрації та мембранної дистиляції. Наведено показники якості соку сорго після освітлення методом ультрафільтрації. Встановлено ефективність видалення BMC та барвних речовин під час ультрафільтраційного очищення соку сорго цукрового, що забезпечило зниження вмісту BMC на 23,2% та забарвленості на 33 од. ICUMSA. Досліджено процес концентрування освітленого соку методом мем­ бранної дистиляції і визначено його оптимальні параметри. Експеримен­ тальними дослідженнями доведено ефективність застосування мембранних методів для підвищення чистоти, вмісту сухих речовин і загального цукру у сиропі, одержаному з цукрового сорго. Проведені дослідження підтвердили перспективність впровадження мем­ бранних методів у технологію отримання цукровмісного сиропу з сорго. Ключові слова: сорго цукрове, ультрафільтрація, освітлення та концен­ трування соку, мембранна дистиляція, сироп цукрового сорго. Наукові праці НУХТ 2020. Том 26, № 1 143 FOOD TECHNOLOGY Постановка проблеми. Задня успішного розвитку харчової промисловості необхідно створювати технології якісних і безпечних продуктів, які збагачені вітамінами, макро- й мікроелементами та іншими біологічно активними харчо­ вими інгредієнтами. На сьогодні ринок підсолоджувачів представлений природ­ ними та штучними продуктами. На жаль, останніми роками в Україні різко збільшилась кількість захворювань, які пов’язані з обміном речовин. До цих захворювань належать ожиріння, цукровий діабет, серцево-судинні захворюва­ ння. Першопричиною їх можна вважати зміни в сучасному харчуванні — заміна традиційних натуральних продуктів на продукти рафіновані, консервовані, які практично повністю позбавлені природного комплексу супутніх біологічно поживних речовин. Тож пошук альтернативних натуральних цукрозамінників, які підвищать біологічну цінність та різноманіття харчових продуктів, є актуаль­ ним напрямком сучасних досліджень у харчовій промисловості. Виробництво нових цукровмісних продуктів, які у своєму складі поряд з сахарозою, фруктозою та глюкозою містять природні біологічно активні речо­ вини, є одним із перспективних напрямків розвитку харчової промисловості. Запорукою успіху цих досліджень є розширення асортименту цукровмісних продуктів функціонального, лікувального та дієтичного харчування. Як перспективна сільськогосподарська культура, новий сировинний ресурс для виробництва натуральних цукровмісних продуктів може використовуватись сорго цукрове. Ця культура характеризується коротким періодом дозрівання, добре переносить ґрунтово-повітряні посухи, забезпечує високі і стабільні врожаї зерна та зеленої біомаси. Всі ці позитивні властивості сорго цукрового дають змогу успішно вирощувати його у кліматичних умовах України [1]. Сік стебел сорго цукрового містить у своєму складі вільні розчинні цукри, амінокислоти, вітаміни, макро- та мікроелементи, що дає підстави вважати сорго цукрове альтернативною сировиною цукровому буряку. Цукрове сорго є чудовою культурою для отримання рідких цукропродуктів підвищеної біоло­ гічної цінності, які містять у своєму складі значний відсоток моноцукрів (глю­ кози та фруктози), що перешкоджають процесу кристалізації сахарози. Цукрове сорго вирощується у понад 85 країнах світу. Це Східна (Ефіопія) та Центральна (Судан, Кенія) Африка, Східна (Китай) та Західна (Росія) Азія, Північна Америка (СІЛА, Сальвадор, Гондурас) та Австралія. Найбільш поши­ реним культивування сорго є у СІЛА (80% від ринку). В Україні центрами виро­ щування цукрового сорго є південні регіони — Одеська, Миколаївська, Херсон­ ська област. [2]. В останні роки культура сорго цукрового розширила свій ареал вирощування і досить успішно адаптувалась в умовах Центрального Лісостепу України, забезпечуючи за короткий термін вегетації (90— 120 діб) достатньо високий урожай зеленої маси (понад 100 т/га). Перспективність цієї культури для харчової промисловості зумовлюється широким спектром її використання, зокрема для виробництва цукрових сиропів, спирту, ферментованих продуктів, а також для отримання продукції технічного призначення з лігноцелюлозних відходів основного виробництва [3—7]. Аналіз останніх досліджень і публікацій. У ряді країн (США, Канада, Австралія, Італія, Індія, Угорщина, Румунія) сорго цукрове досить успішно вико­ ристовується для отримання сиропів. Лідером з виробництва сиропів цукрового 144 Scientific Works o f NUFT 2020. Volume 26, Issue 1 ХАРЧОВІ ТЕХНОЛОГІЇ сорго є США, де налагоджено промислове їх виробництво в Prairie Apiaries (Іллінойс), Oberholtzer’s (Кентуккі), Golden Barrel (Пенсильванія) [8]. За підходами до споживання сиропів сорго європейські країни можна умовно розділяти на три категорії — країни з власними потужностями вирощування та виробництва сиропів цукрового сорго (РФ, Болгарія), країни-імпортери сиропів цукрового сорго з США (Німеччина, Австрія, Франція тощо), країни, що не спо­ живають сиропи цукрового сорго (У країна, Іспанія, Греція, Румунія тощо) [91. На сьогодні в Україні не існує діючого промислового виробництва цукро- вмісного продукту із сорго цукрового. Однак продуктивна наукова робота у цьому напрямку ведеться, яка підкріплюється зацікавленістю виробників аграрного сектору. В перспективі планується впровадження промислових потужностей з виробництва сиропів. Традиційною технологією цукрових сиропів передбачається термічне випа­ рювання у різних модифікаціях апаратурного оформлення (відкрите, вакуумне, киплячої плівки тощо) [10]. Відомі також методи виробництва концентратів виморожуванням [П] і за допомогою зворотного осмосу [12]. Недоліками кріоконцентрування та зворотного осмосу є висока собівартість концентратів (виморожування), низький вміст сухих речовин (зворотний осмос). Термічне випарювання полягає у нагріванні вихідного соку та видаленні розчинника (води) із парою або конденсацією. Серед переваг цього способу є простота апаратурного оформлення, висока продуктивність і стерильність про­ цесу. Недоліками високотемпературного концентрування є часткове окиснення термочутливих компонентів соку (зокрема вітамінів і ферментів), відгонка одорантів соку (або необхідність експлуатації додаткових модулів, які здатні відганяти одоранти окремо від соку), значні енергетичні витрати процесу. Найбільш суттєвим недоліком процесу термічного випарювання є виникнення локальних перегрівів соку, що призводить до карамелізації цукрів та утворення барвних речовин. Продукти цього циклу реакцій погіршують органолептичні показники соку (поява гіркого присмаку, суттєве помутніння та потемніння), хімічний склад продукту (зниження вмісту моносахаридів і термочутливих речовин). Тому для забезпечення якісних властивостей отриманих продуктів випарювання соків необхідно здійснювати за більш низьких температур про­ тягом короткого проміжку часу. Одним із методів концентрування соку зі зниженням енергетичних витрат і збереженням харчового профілю сиропу є мембранна дистиляція, що полягає у проходженні соку через пористий матеріал, який є селективним відносно роз­ чинених речовин. Рушійною силою процесу можуть бути різниця концентрацій, тисків і температур по обидві сторони мембрани. Серед переваг цього методу, порівняно з традиційними, є простота апаратурного оформлення, проведення процесу за нижчих температур, що забезпечує збереження одорантів і термо­ чутливих речовин соку, модульність установки та можливість регулювання робочих параметрів процесу. У світовій практиці відомі дослідження з концентрування соків шляхом використанням мембранної дистиляції [13]. Застосування такої технології здійснюється при відносно низьких температурах, що дає змогу отримувати концентрати з вмістом сухих речовин порядку 60.. .70% та високою біологічною цінністю. Перевагами мембранної дистиляції, якщо порівняти з іншими техно­ Наукові праці НУХТ 2020. Том 26, № 1 145 FOOD TECHNOLOGY логіями концентрування, є висока якість концентратів, можливість досягнення високого вмісту сухих речовин, зменшення витрат енергоносіїв за рахунок низької температури процесу. Окрім того, перспективним напрямком застосування мембранних процесів є стадія попереднього освітлення цукровмісних соків. Метою попереднього освіт­ лення соку є максимально повне вилучення високомолекулярних сполук (BMC), що призводить у подальшому до підвищення чистоти готового продукту та зни­ ження його забарвленості. Традиційно освітлення соків перед їх концентрува­ нням проводять за допомогою бентоніту, желатину, SiC>2, фільтруванням через діатомітовий і кізельгуровий фільтри. Науковцями [14] запропоновано застосу­ вання цеоліту для додаткового очищення цукровмісних соків бурякоцукрового виробництва. З огляду на зазначене вище, метою дослідження є застосування мембранної технології для освітлення та концентрування соку сорго цукрового задля підви­ щення якісних показників кінцевого продукту і можливості використання його у різних харчових продуктах як цукрової складової. Матеріали і методи. Як сировину досліджували пресовий сік із стебел цукрового сорго. Зразки рослин сорго цукрового були вирощені і відібрані на дослідних ділянках поля Інституту біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН України (с. Ксаверівка Васильківського району Київської області). Методика одержання соку. Підготовчий етап одержання соку сорго цукро­ вого полягав у очищенні та подрібненні стебел, вилученні соку, відокремленні мезги. Наступним етапом було проведення процесу термічної коагуляції нецук- рів соку і клейстеризації крохмалю. Ферментативний гідроліз крохмалю здій­ снювали у два етапи. Декстринізацію й одночасне розрідження крохмалю про­ водили з додаванням ферментного препарату а-амілази у кількості 2,5—3,0 одиниць активності на 1 г сухої речовини крохмалю за температури процесу 70—75°С і тривалості ЗО—60 хвилин. Зцукрювання декстринів до глюкози проводили з додаванням глюкоамілази в кількості 3,0—4,0 одиниць активності на 1г сухої речовини крохмалю за температури процесу 57—58°С і тривалості 30—40 хвилин. Для осадження речовин колоїдної дисперсності до соку цукро­ вого сорго додавали флокулянт, витримували при перемішуванні протягом 20—30 хв за температури 60—70°С та відокремлювали осад шляхом фільтру­ вання [151. Методика освітлення соку. На наступному технологічному етапі проводили освітлення соку за допомогою методу ультрафільтрації (УФ) [161. Для прове­ дення ультрафільтрації використовували експериментальну баромембранну установку, обладнану трековою мембраною на основі поліетилентерефталату (ПЕТФ) із діаметром йор мембрани у межах 0,08—0,15 мкм. Процес ультра­ фільтрації соку сорго проводили в непроточному режимі в ультрафільтраційній циліндричній комірці Міііроге Атісоп 8200 Stirred Ultraflltraion Mini Cell з поліпропілену ємністю 0,2 дм3 та площею робочої поверхні мембрани — 2,9-10'3 м2. Мембрана в ультрафільтраційній комірці розташована горизонтально, ємність з робочим розчином розташована над мембраною. Для уникнення кон­ центраційної поляризації робочий розчин турбулізували за допомогою магнітної мішалки. Процес проводили за умови перемішування соку зі швидкістю 360— 420 об/хв при температурі 12°С та постійному тиску 0,15 МПа. 146 Scientific Works o f NUFT 2020. Volume 26, Issue 1 ХАРЧОВІ ТЕХНОЛОГІЇ Продуктивність мембрани та швидкість об’ємного потоку J v, дм3/(м2 год) розраховували за формулою: AV О) S - Ат де X V — об'єм дистиляту, який пройшов через мембрану площею S за час Ат. Методика концентрування соку. Концентрування освітленого соку проводили на експериментальній установці контактної мембранної дистиляції (КМД) [171. В установці КМД мембранна комірка складається з двох камер, розділених гідрофобною мікропористою мембраною, хімічно і механічно стій­ кою та водонепроникною. Для досліджень використовували гідрофобну мікро- фільтраційну мембрану з кополімеру ВДФ (вініліденфториду) з ТФЕ (тетра- фторетиленом) на поліпропіленовій підкладці, з діаметром пор мембрани 0,45 мкм та площею робочої поверхні 7,3-10"’ м2. Мембрана була розташована горизонтально, причому активний шар мембрани зорієнтований у напрямку гарячої камери. Циркуляцію розчинів по контурах («контур підігріву» — ємність з початковим розчином і «контур охолодження» — приймальна ємність з дистильованою водою) здійснювали за допомогою перистальтичного насоса при об’ємному потоці 1,6-10° дм7с. Температуру теплоносія у контурі підігріву змінювали відповідно до умов експерименту в діапазоні 30...70°С для визначення опти­ мальних технологічних значень процесу. Температуру теплоносія підтримували за допомогою термостата Wise Circu WCB-11. Камеру з дистилятом охоло­ джували водопровідною водою, температура якої становила 10— 13°С. Принципову схему експериментальної КМД установки представлено на рис. 1. Рис. 1. Схема експериментальної установки контактної мембранної дистиляції: 1 — мембранна комірка; 2 — ємність для пермеату; 3 — термостат; 4 — перистальтичний насос; 5 — ємність для початкового розчину; 6 — кран подачі холодоагенту в охолоджувальний контур; 7 — клапан рециркуляції охолоджувального контуру; 8 — теплообмінник; 9— розподільча ємність, 10 — елемент живлення Визначення фізико-хімічних показників соку. Для підтвердження ефективності досліджуваних способів освітлення та концентрування соку сорго визначали зміну таких фізико-хімічних показників: вміст BMC і колоїдів визначали за методом А. В. Думанського і С. Є. Харіна в модифікації С. І. Королькова і П. М. Сіліна [18], забарвленість продукту — методом фотоколориметри за дов- Наукові праці НУХТ 2020. Том 26, № 1 147 FOOD TECHNOLOGY жини хвилі 560 нм, pH — потенціометричним методом, вміст сухих речовин — методом рефрактометрії, загальний вміст цукрів та редукувальних речовин визначали за методом Люффа-Шорля [19]. Викладення основних результатів дослідження. Попереднє освітлення соку проводили для вилучення BMC та стерилізації вихідного продукту. Засто­ сування ферментативного гідролізу крохмалю під час проведення попередньої обробки соку сорго забезпечує його високу фільтраційну здатність унаслідок відсутності декстринів в очищеному соку та сприяє збільшенню вмісту моно- цукридів, що підвищує харчову цінність готового продукту. Результати експериментальних досліджень, наведених у табл. 1, показали, що під час попереднього очищення пресового соку сорго видаляється частина високо- молекулярних сполук (BMC) за рахунок їх осадження при взаємодії з фло­ кулянтом, що дає змогу в подальшому суттєво підвищити чистоту продукту та знизити його забарвленість. Так, ефект видалення BMC у попередньо очи­ щеному соку порівняно з вихідним пресовим соком сорго склав, відповідно, 36,07%. Крім того, попередня обробка соку сорго забезпечує більшу продуктивність наступної стадії очищення — ультрафільтрації за рахунок зменшення кількості високомолекулярних сполук, внаслідок чого зменшується або відсутнє форму­ вання на поверхні мембрани гелевих шарів у процесі мембранного освітлення, що позитивно впливає на продуктивність процесу фільтрації. За результатами експериментальних досліджень, наведених у табл. 1, можна стверджувати, що застосування ультрафільтраційного методу для обробки попередньо очищеного соку сорго забезпечує зниження вмісту BMC на 23,2% та забарвленості на 33 од. ICUMSA. Поліпшення фізико-хімічних показників освітленого соку забезпечило підвищення його чистоти на 2,6 одиниці. Таблиця 1. Аналіз фізико-хімічних показників соку до та після процесу ультрафільтраційного освітлення Параметри Одиниці вимірювання Вихідний пресовий сік СІК після стадії попереднього очищення Сік після УФ освітлення Вміст сухих речовин % 17,60 18,10 16,20 Вміст загальних цукрів % до маси пр. 14,20 14,93 13,71 Чистота % цукру до маси СР 80,68 82,48 84,63 Вміст BMC % до маси СР 8,76 5,60 4,30 Вміст редукувальних речовин % до маси пр. 5,23 5,58 4,88 Вміст цукрози % до маси пр. 8,97 9,35 8,83 Активна кислотність, рН2о 5,31 5,36 5,36 Забарвленість од. ICUMSA — 228,4 195,3 148 Scientific Works ofNZJFT 2020. Volume 26, Issue 1 ХАРЧОВІ ТЕХНОЛОГІЇ Ультрафільтраційне освітлення соку забезпечує видалення суспензійних речовин і поліпшує продуктивність процесу концентрування з мінімальними втратами поживних речовин. Оскільки переважними характеристиками сиропів для подальшого засто­ сування є приємний аромат, однорідний тьмяний колір, помірна в’язкість, від­ сутність осаду, м’якоті та висока чистота, а необхідними параметрами процесу концентрування — висока продуктивність, то застосування ультрафільтрацій- ного методу освітлення необхідна складова технологічного процесу. З метою дослідження оптимальної тривалості процесу УФ проведено визна­ чення продуктивності процесу освітлення соку сорго та швидкості його об’єм­ ного потоку на трековій мембрані на основі ПЕТФ в часі. Тривалість процесу складала 3,5 год. Параметром, що вказує на якість мембрани, яку застосовували під час освітлення, слугувало значення об’ємного потоку розчинника J„ Значе­ ння зміни продуктивності потоку на цій мембрані має зниження, не досить суттєве у часі: на почату процесу складало 28,4 дм3/м2 год, а через 3,5 год — 22,6 дм3/м2-год. Тож можна зробити висновок, що при проведенні УФ обробки соку сорго досягаються позитивні зміни фізико-хімічних показників освітленого соку за умови відносно стабільної продуктивності процесу у часі. Концентрування освітленого соку проводили методом контактної мембранної дистиляції. Важливим обґрунтуванням вибору КМД як методу концентрування соку цукрового сорго є простота практичної реалізації, більша швидкість потоку речовини для соків з великою концентрацією грубо дисперсних частинок, яка досягається за рахунок переходу парів соку через мембрану. Наявність теоре­ тичних і практичних моделей концентрування соків методом КМД розширює галузі застосування цього методу з можливістю модифікації робочих параметрів [20]. Основні робочі параметри процесу наведено в табл. 2. Таблиця 2. Характеристики робочого процесу концентрування соку Показник Одиниці вимірювання М °С 20 з о 40 50 60 70 Тривалість процесу Г О Д 5,25 4,36 4,16 3,45 3,0 2,14 Продуктивність по соку дм3/м2 шд 0,85 0,91 1,38 2,23 2,28 4,87 Продуктивність по воді дм3/м2 год 1,45 1,46 3,08 3,58 4,95 6,25 Температура гарячого кола °С з о 40 50 60 70 80 Застосування для освітлення попередньо очищеного соку сорго методів ультрафільтрації та концентрування шляхом контактної мембранної дистиляції дало змогу забезпечити оптимальні характеристики отриманого напівсиропу. Так, вміст сухих речовин у продукті підвищився в середньому в 2,09 раза. При цьому забарвленість сиропу збільшилася за рахунок концентрування в 3,06 раза (табл. 3). Неукові праці НУХТ 2020. Том 26, № 1 149 FOOD TECHNOLOGY Таблиця 3. Фіїико-хімічні показники соку до та після процесу концентрування Показник Одиниці вимірювання Осві­ тлений At °С сік 20 зо 40 50 60 70 Вміст сухих речовин % 16,20 21,00 22,00 25,80 33,90 35,00 35,80 Вміст загальних цукрів % до маси пр. 13,71 17,90 19,00 22,40 29,60 30,10 30,20 Вміст редукуваль- них речовин % до маси пр. % до маси СР 4,88 6.05 28,81 6.80 30,91 8.36 32,40 11,37 33,54 11,78 33,66 12,06 33,69 Вміст цукрози % до маси пр. % до маси СР 8,83 11,85 56,43 12,20 55,45 14,04 54,42 18,23 53,77 18,32 52,34 18,14 50,67 Чистота % до маси СР 84,63 85,23 86,36 86,82 87,31 86,00 84,36 Активна кислотність, рН20 5,36 4,82 4,93 5,25 5,16 5,20 5,18 Вміст BMC % до маси СР 4,30 9,59 9,61 9,67 10,01 11,46 12,38 Забарвленість од. ICUMSA 195,3 412,9 413,0 415,6 428,0 486,0 602,7 За результатами проведених досліджень, наведених у табл. З, можна прослід­ кувати закономірності між робочими параметрами процесу та зміною показників фізико-хімічних характеристик соку. Так, вміст сухих речовин зростає зі збільшенням різниці температур прове­ дення досліду. Необхідно відзначити, що при збільшенні різниці температур у діапазоні At = 40...50°С спостерігається збільшення вмісту сухих речовин, тоді як подальше підвищення різниці температур процесу забезпечує невелике зрос­ тання вмісту сухих речовин, натомість якість продукту суттєво знижується. У результаті збільшення різниці температури процесу у діапазоні A t = 60...70°С відмічається поступове зменшення чистоти концентрованого соку сорго, про що свідчать результати досліджень (рис. 2), що зумовлено процесами окиснення органічних речовин соку. Рис. 2. Залежність фізико-хімічних показників соку сорго від температури процесу концентрування 150 Scientific Works ofNUFT 2020. Volume 26, Issue 1 ХАРЧОВІ ТЕХНОЛОГІЇ Оскільки сік сорго цукрового є досить неоднорідною системою, який скла­ дається з вуглеводів цукрози, моноцукрів, а також амінокислот та інших орга­ нічних речовин і за умов впливу на систему високих температур протягом три­ валого часу відбуваються незворотні зміни у її структурі. Так, в умовах локального перегріву соку відбуваються процеси розкладу як амінокислот, так і відновного цукру, що містить карбонільні групи. З аміно­ кислот утворюються відповідний альдегід, аміак і діоксид вуглецю, а із віднов­ ного цукру — фурфурол або оксиметилфурфурол, що легко вступають у взаємо­ дію з утворенням барвних речовин (меланоїдінів), які, у свою чергу, посилюють забарвленість соку, що впливає на якість вихідного продукту як за кольором, так і за смаком. Крім того, при впливі підвищених температур у низькоконцентрованих роз­ чинах соку сорго та кислому середовищі відбуваються реакції розкладу цукрози з утворенням інвертного цукру. Іони водню, які утворюються в системі внаслі­ док дисоціації води та цукрози, сприяють прискоренню реакції інверсії, а по­ дальше збільшення їх у системі, завдяки утворенню інвертного цукру та продук­ тів його розкладу, — органічних кислот, зумовлюють хімічні втрати цукрози. Аналізуючи результати досліджень (табл. З та рис. 2), можна стверджувати, що для отримання напівсиропу із сорго цукрового високої якості необхідно проводити процес концентрування освітленого соку в діапазоні температур Дї = 40...50°С. Висновки Доведено ефективність застосування та визначено раціональні умови здій­ снення процесу освітлення соку сорго цукрового методом ультрафільтрації. Результати експериментальних досліджень засвідчили, що застосування УФ після попереднього освітлення соку сорго забезпечує зниження вмісту BMC на 23,2% та забарвленості на 33 од. ICUMSA. Підтверджено ефективність концентрування освітленого соку методом кон­ тактної мембранної дистиляції. Встановлено, що під час концентрування вміст BMC підвищився в 2,23 раза, забарвленість — в 3,06 раза. При цьому продук­ тивність процесу суттєво зростає: від 0,8... 1,5 до 2,0...4,8 дм3/м2-год зі збільше­ нням від At = 20...40°С до At = 50...70°С. Рекомендовано здійснювати процес концентрування соку сорго методом контактної мембранної дистиляції у діапазоні температур At = 40... 50°С. Література 1. Василенко Р. Агротехнологічні прийоми збільшення продуктивності сорго на Півдні України. Пропозиція. 2017. С. 82—85. 2. Agrama Н. A., and Tuinstra М. R. Phylogenetic diversity and relation ship samong sorghu maccession susing SSRs and RAPDs. П/псш Journal o f Biotechnology. 2003. № 2. C. 334—340. 3. Teetor V. H., Duclos D. V., Wittenberg E. T., Young K. M., Chawhuaymak J., Riley M. R. & Ray D. T. Effects of planting date on sugar and ethanol yield of sweet sorghum grown in Arizona. Industrial CropsandProducts. 2011. № 34. P. 1293— 1300. 4. Werpy T., Petersen G., Aden A., Bozell J., Holladay J., White J. & Jones S. Op value added chemicals from biomass. Volume 1-Results of screening for potential candidates from sugar sand synthesis gas. Department of Energy Washington DC. 2004. Наукові праці НУХТ 2020. Том 26, № 1 151 FOOD TECHNOLOGY 5. Григоренко H. О., ИІтангеєв В. О., Хомічак Л. М., Гріненко І. Г. Шляхи пошуку розшире­ ння асортименту продукції цукрової галузі України. Цукор України. 2016. № 6—7 (126— 127). С. 41—44. 6. Левандовський Л. В., Олійнічук С. Т., Ткаченко Л. В., Ткаченко А. Ф. Використання соку цукрового сорго для біосинтезу спирту. Вісник аграрної неуки. 2004. № 7. С. 63—65. 7. Карпутина М., Прибьільский В., Григоренко Н. Усовершенствование технологи фермен- тированнош безалкогольного напитка с использованием культурьі Medusomyces gisevii. Химия и технология пищи. Каунас, 2014. Т. 48, Nr. 1. С. 5— 11. 8. Kupchyk L. A., Kotynska L. Y., Sych N. V., Grigorenko N. A. Microporous carbonate cata­ lysts from lignocellular waste prsessing sorgo (bagasse). Неукові доповіді НУБіП України. 2017. № 6(70). 9. Golden Barrel. URL https://goo.gl/AoJfYT. 10. Sorghum Imports by Country in 1000 MT/URL: https://goo.gl/ePv517. 11. Шобингер У. Фруктовьіе и овощньїе соки. Научньїе основьі и технологии. Технология, химия, микробиология, зкепертиза, значение и нормативнеє регулирование. Санкт-Петербург: Профессия, 2004. 12. Пап Л. Концентрирование вьшораживанием. М.: Легкая и пшцевая промьшшенность, 1982. 96 с. 13. Sheu М. J. and Wiley R. С. Preconcentration of apple juice by reverse osmosis. Journal o f Food Science. 1983. 48.2. 422—429. 14. Kimura S., Nakao S. I., Shimatani S. I. Transport phenomena in membrane distillation. Journal o f Membrane Science. 1987. № 33. C. 285—298. 15. Husiatynska N., Nechypor T., Husiatynskyi M., Shulga S. Research in to application of zeolite for purification of diffusion juice in sugar production. Eastem-European Journal o f Enterprise Technologies. 20І8. № 5(11). P. 6— 13. 16. Пат. 26940 Україна МПК 7 C 13 D 1/02. Спосіб отримання харчового сиропу із цукро­ вого сорго / Штангеєва Н. І., Салавор О. М., Штангеєв В. О., Григоренко Н. О.; заявник та патентовласник Національний університет харчових технологій. — № 200706340; заявл. 07.06.2007; опубл. 10.10.2007, Бюл. № 16.( Авторське свідоцтво UA №26940, МПК (2006) C13D1/00, бюл. № 16, від 10.10.2007). 17. Пат. 119377 Україна МПК 2019.01 С 13 В 20/16. Спосіб отримання харчового сиропу із соку стебел цукрового сорго / Григоренко Н. О., Вакулюк П. В., Штангеєв В. О., Чібріков В. В.; заявник та патентовласник Інститут продовольчих ресурсів НААН. — а201705280; заявл. 30.05.2017; опубл. 10.06.2019, Бюл. № 11. 18. Вакулюк П. В., Петрук В. В., Філатова Д. М., Сергійчук І. А., Бурбан А. Ф. Отримання флуоровмісних мембран для очистки шахтних вод методом мембранної дистиляції. Наукові записки НаУКМА. Хімічні неуки і технології. 2014. № 157. С. 38—42. 19. Технологія цукристих речовин. Лаборатор. практикум / М. П. Купчик, Л. П. Рева, Н. І. Штангеєва та ін. К. НУХТ, 2007. 393 с. 20. Методи контролю харчових виробництв: Лаб. практикум / Н. І. Штангеєва, Л. І. Чер- нявська, Л. П. Рева та ін. К.: УДУХТ, 2000. 240 с. 21. Belafi-Bako К., Koroknai В. Enhanced water flux in fruit juice concentration: Coupled operation of osmotic evaporation and membrane distillation. Journal o f Membrane Science. 2006. №269. C. 187— 193. 152 Scientific Works o f NUFT 2020. Volume 26, Issue 1 https://goo.gl/AoJfYT https://goo.gl/ePv517