Sorbitol liquideest une solution aqueuse transparente et visqueuse d'un alcool poly-sucre obtenu par hydrogénation du glucose. Il apparaît d'apparence incolore ou jaune pâle et a une douceur douce (avec un niveau de douceur environ 60 % de celui du saccharose) et une excellente stabilité thermique et hygroscopique. Sa structure moléculaire contient plusieurs groupes hydroxyles hydrophiles, qui peuvent former de fortes liaisons hydrogène avec l'eau. Cette caractéristique en fait un humectant, un édulcorant et un modificateur de texture idéal, et est largement utilisé dans les industries alimentaire, pharmaceutique et cosmétique. Dans les aliments, il est utilisé comme substitut du sucre à faible -calories dans les bonbons, les produits de boulangerie et les boissons sans sucre-, et peut inhiber la formation de cristaux pour maintenir la texture douce des produits. Dans l'industrie pharmaceutique, il est utilisé comme humectant et stabilisant pour les préparations liquides, améliorant ainsi l'appétence des médicaments. Dans le domaine cosmétique, on le retrouve couramment dans les dentifrices et les crèmes pour éviter l’évaporation de l’eau. Dans l’industrie, il est utilisé comme matière première plastifiante et tensioactive. Cette substance a les caractéristiques d'être difficile à fermenter et résistante à l'acide et à la chaleur, et son métabolisme après ingestion humaine n'est pas régulé par l'insuline, ce qui la rend adaptée aux patients diabétiques. Il convient toutefois de noter qu’une consommation excessive peut provoquer une diarrhée osmotique. Sa biodégradabilité et sa non-toxicité répondent aux exigences de protection de l'environnement et de sécurité de l'industrie moderne.
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Formule chimique |
C6H14O6 |
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Masse exacte |
182 |
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Poids moléculaire |
182 |
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m/z |
182 (100.0%), 183 (6.5%), 184 (1.2%) |
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Analyse élémentaire |
C, 39.56; H, 7.75; O, 52.69 |
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Selon la norme chinoise d'hygiène pour l'utilisation d'additifs alimentaires (GB2760-1996), le sorbitol (liquide) peut être utilisé pour les glaces, les glaces, les pâtisseries, les boissons, les biscuits, le pain, les cornichons et les bonbons selon les besoins de production. Dans la production pratique, le sorbitol peut être utilisé comme édulcorant nutritionnel, agent mouillant, agent chélateur et stabilisant. Les aliments contenant du sorbitol peuvent être consommés par les patients souffrant de diabète, de maladies du foie et de cholécystite. En plus d'être utilisé comme édulcorant, le sorbitol a également pour fonction d'hydrater, de chélater les ions métalliques et d'améliorer les tissus (rendant le gâteau délicat et empêchant l'amidon de vieillir).
Poudre de sorbitoll, également connu sous le nom de D-sorbitol, est un alcool hexagonal de formule moléculaire C ₆ H ₁₄ O ₆ et d'un poids moléculaire relatif de 182,17. En tant qu'additif alimentaire important, le sorbitol a un large éventail d'applications dans l'industrie alimentaire. Ses propriétés physicochimiques et caractéristiques physiologiques uniques lui permettent de répondre aux différents besoins de transformation des aliments.
Propriétés de base
1. Structure chimique
Le sorbitol est un alcool hexagonal avec quatre structures cristallines ( , , , δ) et un état de transition vitreuse amorphe. Sa structure moléculaire contient six groupes hydroxyles (- OH), lui conférant les caractéristiques d'un polyol.
2. Caractéristiques physiologiques
Caractéristiques métaboliques : Le sorbitol est une sorte d’alcool de sucre qui peut être lentement métabolisé par l’homme. Son métabolisme ne provoque pas d’augmentation de la glycémie et il peut être utilisé comme édulcorant et nutriment dans les aliments pour diabétiques.
Valeur calorique : La valeur calorique du sorbitol est relativement faible, environ 2,6 kcal/g, bien inférieure à celle du saccharose (4 kcal/g).
Caractéristiques fonctionnelles des aliments
1. ÉdulcorantSweetness : La douceur du sorbitol est d'environ 60 % de celle du saccharose, et il peut être utilisé comme substitut du sucre, offrant une douceur similaire à celle du saccharose.
Saveur : Le sorbitol a un goût sucré rafraîchissant et absorbe la chaleur lorsqu'il est dissous dans l'eau, améliorant ainsi la fraîcheur des aliments. Il est particulièrement adapté à une utilisation dans des aliments tels que les bonbons à la menthe et les boissons rafraîchissantes.
2. Agents hydratants
Absorption d'humidité : Le sorbitol a une capacité d'absorption d'humidité significative, avec une capacité d'absorption d'humidité légèrement inférieure à celle du glycérol et bien supérieure à celle du saccharose. L'ajout de sorbitol aux aliments peut conserver leur fraîcheur, leur douceur et éviter les fissures.
Effet hydratant : La structure multi-hydroxyle du sorbitol lui confère d'excellentes propriétés hydratantes, qui peuvent ajuster la sécheresse et l'humidité des aliments et prolonger la durée de conservation des produits.
3. Stabilisateurs
Stabilité chimique : les propriétés chimiques du sorbitol sont relativement stables, non combustibles, non -volatils, résistants aux acides et aux alcalis et difficiles à oxyder par l'air. Pendant la transformation des aliments, le sorbitol peut maintenir des propriétés chimiques stables pour éviter des modifications indésirables des aliments pendant le chauffage ou le stockage.
Stabilité thermique : le sorbitol a une bonne stabilité thermique et ne réagit pas avec les composés aminés solubles pour provoquer le brunissement de Maillard lorsqu'il est chauffé, ce qui le rend approprié pour une utilisation dans les produits de boulangerie.
4. Épaississant
Viscosité de la solution aqueuse : La solution aqueuse de sorbitol a une viscosité élevée et peut être utilisée comme épaississant pour améliorer la texture et le goût des aliments.
5. Conservateurs
Propriétés antimicrobiennes : Le sorbitol possède des propriétés antimicrobiennes à des concentrations élevées, ce qui contribue à prolonger la durée de conservation des aliments.
Applications spécifiques dans divers types d'aliments
1. Cuire des aliments
Pain et gâteaux : Le sorbitol est utilisé comme hydratant dans les produits de boulangerie tels que le pain et les gâteaux, qui peut absorber et retenir l'humidité, empêcher la perte d'humidité pendant le stockage et empêcher le pain de devenir dur et le gâteau de se dessécher.
Quantité d'ajout : Dans les pâtisseries et biscuits, la quantité d'ajout recommandée de sorbitol est de 3 % à 10 %.
2. Bonbons
Bonbons à faible teneur en sucre ou sans sucre : Le sorbitol est utilisé comme édulcorant pour produire des bonbons à faible teneur en sucre ou sans sucre, qui ont pour effet de prévenir les caries dentaires. Son faible goût sucré et sa non-utilisation par certaines bactéries en font une matière première idéale pour la production de Dim sum de bonbons à faible teneur en sucre.
Quantité ajoutée : Dans divers types de bonbons, la quantité d'application recommandée de sorbitol est de 3 % à 15 %.
3. Produits laitiers
Yaourt et fromage : Le sorbitol aide à améliorer la texture et le goût des produits laitiers comme le yaourt et le fromage. Dans le yaourt, il peut rendre le yaourt plus délicat et plus onctueux ; Dans le fromage, il peut prévenir des problèmes tels que les fissures et les rugosités pendant le stockage.
Quantité ajoutée : Ajuster en fonction de la formule spécifique du produit.
4. Boissons
Boissons sans sucre ou à faible teneur en sucre : le sorbitol, en tant qu'édulcorant, rehausse la saveur de la boisson tout en ayant également des effets anti-caries et anti-turbidité.
Quantité ajoutée : La quantité appropriée de sorbitol ajoutée aux boissons est contrôlée entre 3 % et 5 %.
5. Aliments surgelés
Glaces et glaces : La solution aqueuse de sorbitol a pour caractéristique d'abaisser le point de congélation. Lorsqu'il est utilisé dans les aliments surgelés tels que la crème glacée et la crème glacée, il peut éviter la production de résidus de glace, réduire la précipitation de suspensions ou de précipités de cristaux et améliorer le goût du produit.
Quantité ajoutée : La quantité ajoutée recommandée de sorbitol dans la crème glacée est de 3 % à 6 %.
6. Autres aliments
Confiture et garniture : Les propriétés hydratantes du sorbitol maintiennent les aliments humides et empêchent les fissures de la confiture et de la garniture.
Quantité ajoutée : La quantité ajoutée recommandée de sorbitol dans la confiture et la garniture est de 5 % à 10 %.
Matière première de vitamine C :Poudre de sorbitolest une matière première importante pour la production de vitamine C. Par fermentation et synthèse chimique, elle peut être raffinée en vitamine C nécessaire au corps humain.
1. Sécurité
Étude de toxicité :
Le sorbitol est généralement non-toxique lorsqu'il est utilisé avec modération. La CL50 orale des souris variait de 257 000 à 23 200 mg/kg, ce qui indique une faible toxicité.
Recherche métabolique :
Le sorbitol est rapidement absorbé par le corps humain et finalement métabolisé en dioxyde de carbone et en eau, qui sont excrétés par le corps.
Risque de consommation excessive :
Une consommation excessive de sorbitol peut entraîner des lésions de la fonction hépatique et augmenter le risque d'obésité. Il convient donc de veiller à contrôler son apport dans l’alimentation quotidienne.
2. Restrictions réglementaires
Réglementations internationales :
Le Codex Stan 192-1995, élaboré par le Comité sur les additifs alimentaires (CCFA) de la Commission du Codex Alimentarius (CAC), autorise l'utilisation du sorbitol comme édulcorant, agent de rétention d'eau, agent chélateur, stabilisant, agent levant et épaississant dans de nombreux aliments.
Réglementations nationales :
La norme nationale chinoise de sécurité alimentaire pour l'utilisation d'additifs alimentaires (GB 2760-2014) impose certaines restrictions sur la quantité de sorbitol utilisée dans les aliments afin de garantir la sécurité alimentaire.
Le sorbitol, en tant qu'additif alimentaire important, a un large éventail d'applications dans l'industrie alimentaire. Ses propriétés physicochimiques et caractéristiques physiologiques uniques lui permettent de répondre à divers besoins de transformation des aliments, tels que servir d'édulcorant, d'hydratant, de stabilisant, d'épaississant et de conservateur. Dans divers types d'aliments, l'application de sorbitol peut non seulement améliorer la texture et le goût des aliments, mais également répondre à la demande des consommateurs en matière d'alimentation saine. Avec l’attention croissante des consommateurs à une alimentation saine, la demande du marché pour le sorbitol continue de croître, démontrant de larges perspectives de marché et un potentiel d’applications innovantes.
La production desorbitol liquideutilise de l'amidon de haute-qualité (comme l'amidon de maïs) comme matière première. Grâce à des processus de base tels que la double-hydrolyse enzymatique, l'hydrogénation catalytique et la concentration de purification, il permet une production à grande échelle-. Le processus de fabrication nécessite un contrôle strict des conditions de réaction et des normes de purification pour garantir que le produit répond aux exigences de performance des domaines alimentaire, médical et autres.
Processus de fabrication de base
Sélection des matières premières et prétraitement-
La matière première est constituée de substances polysaccharidiques telles que l'amidon de maïs, qui doivent répondre aux normes de qualité de pureté supérieure ou égale à 95 % et d'humidité inférieure ou égale à 12 %. Au cours de l'étape de pré-traitement, les particules d'amidon sont décomposées en solution de glucose par le processus d'épaississement et de liquéfaction. La quantité ajoutée d'enzymes de liquéfaction (telles que la -amylase) doit être contrôlée avec précision à 0.5 - 1.2L/tonne d'amidon, et la température de réaction est maintenue à 85 - 95 degrés pour obtenir une conversion efficace.
Hydrolyse double enzymatique
L'hydrolyse directionnelle est réalisée à l'aide d'enzymes saccharifiantes (telles que la glucose amylase). Dans cette étape, la valeur du pH doit être stabilisée à 4.2 - 4.5 et la température de réaction est contrôlée à 58 - 62 degrés. Le système d'agitation continue garantit l'efficacité de l'hydrolyse et le taux de conversion final du glucose peut atteindre plus de 98 %, fournissant ainsi des substrats de haute pureté-pour la réaction d'hydrogénation ultérieure.
Réaction d'hydrogénation catalytique
Sous l'action de catalyseurs à base de nickel- (tels que Raney Ni), la solution de glucose subit une hydrogénation-réduction à 120 - 140 degré et une pression de 8 - 10MPa. Cette réaction nécessite un contrôle précis du débit d'hydrogène (3 - 5m³/h) et du temps de réaction (2 - 3 heures), la sélectivité du sorbitol atteignant plus de 95 %. Le catalyseur doit être régénéré régulièrement pour maintenir son activité, avec un cycle de régénération d'environ 500 heures.
Processus de raffinage et de concentration
Le produit d'hydrogénation est traité avec du charbon actif pour la décoloration (0.5 - 1.0 % d'utilisation) et purifié par une résine échangeuse d'ions. Il entre ensuite dans le système d'évaporation multi-effets pour concentration. La concentration de la solution est augmentée de 25 % à 69 - 71 % grâce à trois-évaporateurs à effet, avec un gradient de température contrôlé à 80 degrés, 60 degrés et 40 degrés, empêchant efficacement la dégradation des composants sensibles à la chaleur. Le produit final doit être conforme à la norme GB 7658-2005, avec un poids sec inférieur ou égal à 30% et une teneur en sucres réducteurs inférieure ou égale à 0,15%.
Points clés de contrôle de la qualité
Système de contrôle de pureté
Établir un-système complet de surveillance de la qualité des processus, des matières premières aux produits finis : les matières premières d'amidon doivent être testées pour la teneur en cendres (inférieure ou égale à 0,3 %), en protéines (inférieure ou égale à 0,5 %), etc. ; la pureté du glucose intermédiaire doit être déterminée par HPLC (supérieure ou égale à 99,5 %) ; le finiliquide de sorbitoldoit respecter les limites de sécurité pour les métaux lourds (Pb inférieur ou égal à 1 mg/kg), l'arsenic (As inférieur ou égal à 1 mg/kg), etc.
Contrôle de la formulation de cristallisation
Pour la production de sorbitol cristallin, la stabilité de la forme cristalline doit être contrôlée par le processus de cristallisation à l’état fondu. La température de cristallisation est maintenue à 98 - 102 degrés et la vitesse de refroidissement est contrôlée à 0.5 - 1.0 degrés/min. La plage de points de fusion du produit final peut être contrôlée avec précision jusqu'à 88 - 102 degrés, avec une densité relative de 1.48 - 1.49g/cm³.
Prévention des risques microbiens
L'environnement de production doit être conforme aux normes GMP. Les points de contrôle clés comprennent : le système de purification de l'air (propreté supérieure ou égale à 100 000), la stérilisation de l'équipement (stérilisation par chaleur humide à 121 degrés pendant 30 minutes) et les tests d'étanchéité de l'emballage (méthode de pression négative, inférieure ou égale à -80 kPa). Les indicateurs microbiens du produit fini doivent répondre à : nombre de colonies inférieur ou égal à 100 CFU/g, moisissures et levures inférieur ou égal à 50 CFU/g.
Sélection d'équipement de fabrication
Système de réaction
Le réacteur d'hydrogénation est en acier inoxydable 316L, avec une pression de conception de 12MPa, un volume de 5 - 10m³, et est équipé d'un dispositif d'agitation magnétique pour assurer l'efficacité du transfert de masse. Un système de circulation d'hydrogène (débit 50 - 100m³/h) et un dispositif de traitement des gaz résiduaires (adsorption sur charbon actif + combustion catalytique) sont également prévus.
Équipement de séparation et de purification
La centrifugeuse sélectionnée est du type à décantation en spirale horizontale, avec une capacité de traitement de 5 - 10 m³/h et un facteur de séparation supérieur ou égal à 3 000 g. Le système d'échange d'ions utilise une colonne composite de résines anioniques et cationiques (spécification Φ800 × 3000 mm), avec un débit de travail de 10 - 15 BV/h, et le cycle de régénération de résine est de 200 BV.
Appareil de concentration et de séchage
L'évaporateur multi-effet adopte une conception à film descendant, avec une capacité d'évaporation de 5 - 8 tonnes/heure, et la consommation de vapeur est inférieure ou égale à 0,3 tonne/tonne d'eau. La tour de séchage par pulvérisation est équipée d'un atomiseur centrifuge (vitesse de rotation 15,000 - 20 000 tr/min), avec une température de l'air d'entrée allant de 180 - 200 degrés et une température de l'air de sortie allant de 80 - 90 degrés. Le taux d'humidité du produit est inférieur ou égal à 3%.
Compatibilité des applications industrielles
Industrie alimentaire
La concentration de 69 - 71 %liquide de sorbitolest largement utilisé dans les-bonbons sans sucre (quantité ajoutée inférieure ou égale à 30 g/kg), les glaces faibles-en matières grasses (remplaçant 30 - 50 % de saccharose) et d'autres domaines. Sa faible valeur calorifique (2,6 kcal/g) et son effet anti--caries en font un édulcorant de base pour les aliments spécifiques au diabète-.
Domaine pharmaceutique
Les produits pharmaceutiques doivent répondre aux normes USP/BP et sont utilisés pour la synthèse de la vitamine C (pureté supérieure ou égale à 99,5 %), la préparation d'injections (pH 5.0 - 7.5) et les transporteurs de médicaments favorisant la bile-, etc. Sa bonne biocompatibilité peut être utilisée comme composant hydratant dans les pansements médicaux (quantité d'ajout 5 - 10 %) de manière significative accélérer la vitesse de cicatrisation des plaies.
Industrie Cosmétique
Dans le dentifrice, il est utilisé comme base hydratante (quantité d'ajout 20 - 30 %), ce qui peut maintenir la stabilité de la pâte jusqu'à 24 mois ; dans les cosmétiques, il est utilisé comme stabilisant émulsifiant (quantité d'ajout 2 - 5 %), ce qui peut améliorer la persistance hydratante de la crème pour le visage (le taux d'hydratation augmente de 40 % à une humidité relative de 80 %).
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