Плодово-ягодное сырье в производстве крепких алкогольных напитков. Первичная переработка плодово-ягодного сырья
К ним относят варенье, повидло, джем плодово-ягодный, виноград сушеный, концентраты виноградного сока (в том числе виноградное сусло), соки плодовые и ягодные концентрированные, соки плодово-ягодные спиртованные, подварки, компоты, цукаты и др.
Варенье (ГОСТ 7061) изготавливают, в основном, из плодов и ягод трех сортов - экстра, высший и первый. Варенье всех трех сортов должно содержать плоды или их части, равномерные по величине, сохранившие форму, не сморщенные, равномерно распределенные в сахарном сиропе. В первом сорте допускается наличие плодов и их частей, неравномерных по величине, с треснувшей кожицей, но сохранивших форму - не более 25%, а сморщенных - не более 15%. Массовая доля сухих веществ по рефрактометру должна быть не менее 68% в стерилизованном и 70% в нестерилизованном варенье. Посторонние примеси и засахаривание не допускаются.
Повидло (ГОСТ 6929) вырабатывают из плодового и плодово-ягодного пюре или их смеси, из тыквенного пюре или смеси тыквенного и яблочного пюре, уваренного с сахаром, с добавлением или без добавления пищевого пектина и пищевых кислот.
По внешнему виду повидло должно представлять собой однородную протертую массу, без семян, семенных гнезд, косточек, непротертых кусочков кожицы.
Консистенция для повидла, расфасованного в стеклянную, жестяную тару и бочки:
- из семечковых плодов, ягод и смеси плодов и ягод, тыквы - густая мажущаяся масса;
- для повидла из косточковых плодов - мажущаяся масса;
- для повидла из семечковых и косточковых плодов, расфасованного в ящики и полимерную тару - плотная масса, сохраняющая очерченные грани при разрезании ее ножом.
Цвет повидла должен соответствовать цвету плодов. Для повидла из плодов со светлой мякотью допускаются светло-коричневые оттенки, а из плодов с темной мякотью - буроватые.
Вкус - кисловато-сладкий, свойственный плодам или их смеси, из которых изготовлено повидло, запах - с ароматом плодов.
Засахаривание повидла не допускается.
Массовая доля сухих веществ по рефрактометру должна быть не менее 66%, общая массовая доля сахара, выраженная в инвертном сахаре, не менее 60%. Массовая доля твердых минеральных примесей (песка) не более 0,05%, общая кислотность в пересчете на яблочную кислоту-0,2-1,0%.
Джем плодово-ягодвый (ГОСТ 7009) изготавливают из плодов, ягод или дыни, уваренных с сахаром до желеобразного состояния, с добавлением или без добавления желирующих веществ или пищевого пектина.
В зависимости от способа изготовления джем вырабатывают стерилизованным и нестерилизованным.
В зависимости от качественных показателей джем выпускают высшего и первого сортов.
Джем, изготовленный из сульфитированных плодов или ягод, а также расфасованный в бочки, оценивают не выше, чем первым сортом.
Массовая доля сухих веществ (по рефрактометру) в стерилизованном джеме должна быть не менее 68%, в нестерилизованном джеме - 70%, массовая доля Сахаров, выраженная в инвертном сахаре: в стерилизованном джеме не менее 62%, в нестерилизованном джеме - 65%.
По внешнему виду и консистенции джем - желеобразная, мажущаяся масса непротертых плодов и ягод, не растекающаяся по горизонтальной поверхности. Допускается медленное растекание массы на горизонтальной поверхности для джема первого сорта - из всех видов плодов и ягод; высшего сорта - абрикосового, земляничного (клубничного), дынного, вишневого, малинового, ежевичного, черничного, клюквенного, брусничного, фейхоа, физалиса. Засахаривание не допускается. Запах - свойственный плодам или ягодам, из которых изготовлен джем. Вкус - сладкий или кисло-сладкий. Для джема первого сорта допускаются вкус и запах слабее выраженные, а также наличие легкого привкуса карамелизованного сахара. Цвет -однородный, соответствующий цвету плодов и ягод, из которых изготовлен джем. Для джема из плодов и ягод со светлой мякотью -светло-коричневый оттенок. У первого сорта для плодов и ягод со светлой мякотью — коричневые оттенки, а для плодов и ягод с темной мякотью — буроватые оттенки.
Джем стерилизованный хранят при 0-20 градусов, нестерилизованный при 10-15° С, повидло — при 0-20° С.
Поступают эти продукты расфасованными в металлические банки и деревянные бочки, повидло может быть в ящиках.
Повидло и джем хранят в сухих, хорошо вентилируемых помещениях при температуре от 0 до 20° С. Повидло перед употреблением протирают через сито с размером ячеек не более 3 мм.
Виноград сушеный (ГОСТ 6882) в хлебопекарном производстве применяют следующих сортов: соягу, сабзу, бедон и шигани, т. е. изюм из бессемянных сортов винограда. В винограде сушеном не допускаются: ягоды загнившие и пораженные амбарными вредителями; признаки спиртового брожения и плесени, видимые не вооруженным глазом; насекомые, вредители, их личинки и куколки; ме-таллопримеси, песок, ощущаемый органолептически и другие посторонние примеси, остаточные количества ядохимикатов сверх норм, допускаемых Министерством здравоохранения РФ.
Для приготовления мороженого используют разнообразные плоды и ягоды, как культурные (слива, абрикос, смородина и др.), так и дикорастущие (ежевика, морошка, клюква и др.). Их применяют свежими и замороженными, в виде пюре, соков, сиропов, варенья, джемов, повидла и пульпы. За последние годы для производства мороженого все большее распространение получают огородные и бахчевые культуры: морковь, помидоры, дыни и ревень. Их используют как в свежем виде, так и в виде овощных соков, пюре и паст. В плодах, ягодах, овощных и бахчевых культурах содержится значительное количество углеводов, минеральных солей, органических кислот и витаминов.
Вкусовые и ароматические вещества. Для улучшения вкуса и запаха в мороженое вносят вкусовые и ароматические вещества, которые очень разнообразны. К ним относятся какао-порошок, кофе натуральный, чай, шоколад, различные орехи и др. В эту группу добавок входят: кондитерские изделия (вафли, цукаты, мармелад, карамель и др.), пряности (ваниль, ванилин, гвоздика, корица, мускатный орех и др.), кислоты пищевые органические (лимонная, яблочная и др.), эфирные масла (апельсиновое, мандариновое и др.), эссенции ароматические пищевые (лимонная, апельсиновая и др.).
Яичные продукты. При выработке некоторых видов мороженого в смесь вносят куриные яйца или яичный порошок. Это повышает вкусовые качества, улучшает взбитость и структуру продукта. Применяют только куриные яйца пищевые или яичный порошок.
Пищевые красители. Для большинства видов мороженого в случае необходимости применяют пищевой концентрированный краситель, полученный из выжимок темных сортов винограда, а также соки - свекольный, клюквенный, смородиновый и др. Для ароматического мороженого, а также для подкрашивания сливочного крема, взбитых сливок с сахаром и желе, которые необходимы для отделки тортов и кексов, изготовленных из мороженого, используют кармин (ярко-красный цвет), тартразин (желтый цвет) и индиго (синий цвет).
2.2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА МОРОЖЕНОГО
2.2.1 Технологический процесс производства закаленного мороженого
Несмотря на значительное разнообразие в ассортименте, производство мороженого с некоторыми изменениями осуществляется по общей технологической схеме и состоит из следующих операций: приемка сырья, подготовка сырья, составление смеси, пастеризация смеси, гомогенизация смеси, охлаждение и созревание смеси, фризерование смеси, фасование изакаливание мороженого, упаковывание ихранение мороженого.
Схема технологической линии производства мороженого приведена на рис 1.
Рисунок 1 Схема технологической линии производства мороженого
1 - ванна для приготовления смеси; 2 - насос; 3 - фильтр; 4 - уравнительный бак; 5 - пластинчатая пастеризационно-охладительная установка; 6 - гомогенизатор; 7 - емкость для смеси; 8 - фризер; 9 - автомат для фасования мороженого в вафельные стаканчики; 10 - морозильный аппарат; 11 - автомат для завертки мороженого
Приемка сырья. Все сырье, необходимое для выработки мороженого, хранится в камерах, в которых поддерживаются соответствующие для каждой группы продуктов температура и влажность воздуха. Молоко цельное, обезжиренное, сливки, пахта и сыворотка до переработки находятся в охлажденном виде в емкостях для хранения молока.
Необходимое количество сырья для составления смеси определяют по соответствующим рецептурам. Однако в ряде случаев, когда нет полного набора сырья или сырье имеет иной состав, чем в рецептурах, необходимо провести перерасчеты на имеющееся сырье.
Все рассчитанные компоненты смеси взвешивают и отмеривают в необходимых количествах, для чего крупные фабрики мороженого оснащены электронными тензометрическими взвешивающими системами или механическими машинами для взвешивания.
Подготовка сырья. Перед составлением смеси все ее компоненты должны быть соответствующим образом подготовлены. Для этого жидкое сырье (молоко цельное, обезжиренное, сливки и др.) фильтруют для того, чтобы очистить его от возможных механических примесей. Все сыпучие виды сырья (сахар, какао-порошок, мука и др.) просеивают через сито с ячейками не более 2 миллиметров. Сухие молочные продукты в случае необходимости дробят, растирают и просеивают через такое же сито.
Сухое молоко для лучшего растворения тщательно перемешивают с сахарным песком из расчета 2:1 и растворяют в небольшом количестве теплого молока до получения однородной массы. Молоко сгущенное цельное и обезжиренное очищают от частиц древесины, попавших при вскрытии тары. Сгущенные молочные продукты можно вносить в смесь без предварительного их растворения.
Поверхность сливочного масла освобождают от пергамента, зачищают, разрезают при помощи маслорезок на небольшие куски и расплавляют их на змеевиковых плавителях.
При использовании куриных яиц вначале проверяют их свежесть, затем яйца моют в проточной воде, дезинфицируют 2% раствором хлорной извести и ополаскивают чистой водой. Освобожденные от скорлупы яйца, не более двух штук, помещают в небольшую посуду. Только после повторной проверки свежести их переливают в емкость, в которой полученную яичную массу, лучше с добавлением сахарного песка, перемешивают мутовкой до получения однородной консистенции.
Подготовку плодов, ягод, овощей и бахчевых культур начинают с их сортировки, отделяя при этом недоброкачественное сырье. Затем у плодов удаляют плодоножки, у ягод - чашелистики, у овощей и бахчевых - остатки стеблей и др. Сырье тщательно моют. Плоды с толстой кожицей бланшируют, из плодов удаляют имеющиеся косточки, овощи и бахчевые очищают, освобождают от семян и разрезают на кусочки. После этого плоды, ягоды, нарезанные кусочками овощи, протирают или дробят до получения однородной нежной массы в виде пюре с соком.
Соответствующим образом подготавливают и стабилизаторы. Желатин выдерживают для набухания в холодной воде не менее 30 мин. Количество воды определяют из расчета получения 10%-ного раствора желатина. После набухания желатин нагревают до 55-65°С для полного его растворения и перед внесением в смесь фильтруют через два слоя марли. Агар и агороид приготавливают в виде 10%-ных растворов. Вначале их промывают холодной водой, затем нагревают для полного растворения до температуры 90-95СС, фильтруют и вносят в смесь. Альгинат натрия можно вносить в смесь в сухом виде или в виде 5%-ного водного раствора, нагрев его до 70°С. Казеинат натрия и модифицированный желирующий крахмал вносят в смесь при температуре 35-40°С в сухом виде. Для лучшего распределения их предварительно смешивают с одним из сухих компонентов.
Из метилцеллюлозы готовят 1%-ный прозрачный раствор, который имеет киселеобразную консистенцию. Для этого ее заливают горячей водой или молоком, нагревают и выдерживают в течение 5 мин при температуре 95°С. Затем раствор охлаждают до температуры 6°С и фильтруют. Приготовление раствора идет при непрерывном перемешивании. Пектин яблочный и свекловичный заливают холодной водой в соотношении 1:20 и при постоянном помешивании нагревают до полного его растворения. Картофельный или кукурузный крахмал и муку используют в виде клейстера. Для этого сначала их смешивают с небольшим количеством холодной воды, затем при постоянном перемешивании заваривают кипятком. Для приготовления раствора стабилизаторов воду или молоко используют из общего количества, предусмотренного рецептурой. Вкусовые и ароматические наполнители (ванилин, какао-порошок, кофе, цукаты и др.) подготавливают тоже.
Пектины являются кислыми полисахаридами клеточной стенки растений и для их извлечения требуются применение или кислоты или комплексных аппаратурных и биологических методов
.В последние годы уделяется значительное внимание выяснению структуры пектиновых веществ в связи с их ценными техническими свойствами и высокой физиологической активностью . Спектр их биологического действия широк: многие пектины обладают иммуномодулирующим действием, способны выводить из организма тяжелые металлы, биогенные токсины, анаболики, ксенобиотики, продукты метаболизма и биологически вредные вещества, способные накапливаться в организме: холестерин, липиды, желчные кислоты, мочевину. Разнообразие свойств пектинов, обладающих новыми физико-химическими, комплексообразующими и физиологическими свойствами, может быть достигнуто за счет химической модификации: этерификации, амидирования, ацилирования .
Пектин декларируется как пищевая добавка Е440. Он широко используется в пищевой промышленности в качестве стабилизатора консистенции, загустителя, связующего агента в джемах, мармеладах, молочных, кисломолочных и других продуктах .
Амидированные пектины отличаются способностью образовывать гелевые системы с низким содержанием сухих веществ и широким диапазоном значений рН. Образование гелей происходит в присутствии ионов кальция .
В пищевой промышленности амидированные пектины широко используются для производства фруктовых желе с низким содержанием сахара. Широкое применение амидированные пектины находят в кондитерском производстве, где их использование обеспечивает весьма низкую скорость и температуру желирования, а также эластичную текстуру изделий с высокой вязкостной составляющей. Кроме того, амидированные пектины могут быть использованы в качестве стабилизирующей и загущающей добавки при производстве йогуртов и сметаны. Также возможно применение амидированных пектинов для производства термостабильных хлебопекарных джемов с тиксотропными свойствами и широким диапазоном содержания сухих веществ. Джемы с данным типом пектина обладают высокой устойчивостью к механическому воздействию, например, к перекачиванию насосом и экструзии .
Амидированный пектин отнесен к числу пищевых добавок, потребление которых ограничено .
Пектиновые вещества. Таково собирательное название для группы полисахаридов, в которых элементарным звеном является галактуроновая кислота. Полигалактурониды имеют линейную углеродную цепь с а-1,4-связями между остатками D-галактопиранозилуроновой кислоты:
Полигалактуроновая кислота чаще в той или иной степени метоксилирована (этерифицирована метиловым спиртом). В состав пектиновых веществ наряду с мономером D-галактуроновой кислоты входят сахара D-галактоза, L-рамноза, L-арабиноза, D-ксилоза. В некоторых пектиновых веществах обнаружены D-глюкоза, D-фруктоза, 2-0-метил-L-фруктоза, 2-0-метил-D-ксилоза и др. Таким образом, пектиновые вещества являются гетерополисахаридами.
Сахара присоединены к основной цепи полигалактуронана в виде олиго- и полисахаридных цепочек, причем остатки галактозы в них находятся в форме пиранозы и соединены между собой β-1,4-связью. Цепи галактана неразветвленные, сравнительно короткие. Цепи арабана, наоборот, длинные, разветвленные остатки арабинозы в них находятся в форме фуранозы и присоединяются к галактану по 1,3-связям. Присутствующая в растительной ткани фосфорная кислота может одновременно этерифицировать два гидроксила, принадлежащих различным цепям полигалактуронанов, и образовывать многочисленные разветвления. Полигалактуронаны могут возникать и при нейтрализации карбоксильных групп поливалентными катионами.
Пектиновые вещества относительно легко разделяются на две фракции - нейтральную и кислую. Первая представлена сахаридным комплексом, вторая - полигалактуронаном.
Согласно современной отечественной номенклатуре в пектиновых веществах различают протопектин, пектин , пектиновую кислоту и пектинаты, пектовую кислоту и пектаты .
- Протопектин - нерастворимый в воде природный пектин, сложного, точно не установленного строения. Предполагают, что в состав его входят все рассмотренные выше комплексы.
- Пектин, или растворимый пектин, - водорастворимые полигалактуроновые кислоты, метоксилированные в различной степени, образуется из протопектина под действием кислот, щелочей или фермента протопектиназы.
- Пектиновая кислота - высокомолекулярная полигалактуроновая кислота, часть карбоксильных групп которой этерифицирована метиловым спиртом. Соли ее называются пектинатами.
- Пектовая кислота получается из пектиновой кислоты в результате ее полного деметоксилирования. Растворимость пектовой кислоты меньше, чем пектиновой. Соли пектовой кислоты называются пектатами.
Отдельные представители пектиновых веществ в растительных тканях располагаются неравномерно. Протопектин вместе с другими полисахаридами входит в состав клеточных стенок и срединных пластинок молодых тканей. Растворимый пектин, по-видимому, содержится во всех частях клетки, но главным образом в клеточном соке. Жесткость незрелых плодов объясняется наличием в них значительного количества протопектина. Во время созревания плодов под влиянием органических кислот и фермента протопектиназы протопектин расщепляется, при этом плод становится менее жестким.
Выделенный и очищенный пектин представляет собой белый порошок. Молекулярная масса пектина изменяется в широких пределах и колеблется от 15 000 до 360 000. Например, яблочный пектин имеет молекулярную массу от 17 000 до 200 000, цитрусовый - от 23 000 до 360 000.
Пектин плохо растворяется в холодной воде, лучше в горячей с образованием коллоидного раствора - золя. Растворимость пектина возрастает с уменьшением молекулярной массы и увеличением степени этерификации. Пектиновые кислоты нерастворимы в воде. Пектины из водных растворов осаждаются спиртом и другими органическими растворителями.
В водных растворах макромолекула пектина имеет спиралевидноскрученную цепь, карбоксильные группы которой расположены одна под другой. При электролитической диссоциации этих групп возникают отталкивающие силы, вследствие чего спиральная молекула выпрямляется, увеличиваются ее линейный размер и вязкость. Пектин при катафорезе осаждается на аноде, что указывает на отрицательный электрический заряд его частиц.
В присутствии cахаров и кислот пектин образует жели (студни). Желирующая способность пектинов увеличивается с увеличением молекулярной массы и степени этерификации. Богаты метоксильными группами пектины яблок, смородины, крыжовника, цитрусовых (7-12%). Кислоты уменьшают диссоциацию карбоксильных групп пектинов, уменьшаются и силы отталкивания. Кроме того, сахар отнимает у пектинов часть гидратной воды. В результате устойчивость пектинового золя снижается. Определенную роль при образовании желе играют и водородные связи, возникающие между карбоксильными и гидроксильными группами. Желе может образоваться в присутствии и поливалентных катионов, например кальция, связывающего карбоксильные группы двух макромолекул пектиновой кислоты. Пектиновые вещества содержатся во всех плодах и ягодах (табл. 1). Особенно их много в сливах, черной смородине, черешне и яблоках.
1СОДЕРЖАНИЕ ПЕКТИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ В ПЛОДАХ И ЯГОДАХ
| Плоды и ягоды | Содержание пектиновых веществ, % |
| Абрикосы | 0,4-1,3 |
| Айва | 0,5-1,1 |
| Алыча | 0,6-1,1 |
| Апельсины | 0,6-0,9 |
| Вишня | 0,2-0,8 |
| Земляника | 0,5-1,4 |
| Клюква | 0,5-1,3 |
| Крыжовник | 0,2-1,4 |
| Лимоны | 0,7-1,1 |
| Малина | 0,2-0,7 |
| Мандарины | 0,3-1,1 |
| Персики | 0,6-1,2 |
| Сливы | 0,8-1,5 |
| Смородина черная | 0,6-2,7 |
| Смородина красная | 0,4-0,7 |
| Черешня | 0,6-1,6 |
| Яблоки | 0,8-1,8 |
Пектиновые вещества в ликерно-наливочном производстве играют отрицательную роль. Они снижают сокоотдачу при прессовании плодов, соки получаются мутными, долго осветляющимися, готовые напитки при хранении мутнеют и выделяют осадки.
Выход сока в значительной мере зависит от количества и состояния пектиновых веществ в плодах. При небольшом их содержании (вишня) или присутствии преимущественно в виде нерастворимого протопектина (яблоки) сок отделяется полнее. Плоды, богатые растворимым пектином (сливы, абрикосы, алыча, черная смородина, кизил, айва), отдают меньше сока. Кроме того, полученные из них соки, за исключением черносмородинового, очень мутны и не поддаются фильтрации. Это объясняется характерным для пектинового золя, как лиофильного коллоида, непропорционально высоким возрастанием вязкости при увеличении его концентрации в растворе, а также способностью к желеобразованию в присутствии сахара и органических кислот.
Ферменты. В растительном сырье находятся разнообразные ферменты - специфические катализаторы белковой природы, участвующие в обмене веществ: окислительно-восстановительные (оксиредуктазы - пероксидаза, дегидрогеназа, каталаза, долифенолоксидаза и др.); трансферазные; гидролитические; ферменты, катализирующие негидролитический распад сложных органических соединений (лиазы - карбоксилаза и др.); изомеразные и др.
Для получения плодовых соков и стойких готовых напитков большое значение имеют пектолитические ферменты. Они представляют собой сложный комплекс. В этом комплексе различаются три основных фермента: пектинэстераза, полигалактуроназа и пектатлиаза. Фермент, катализирующий превращение протопектина в растворимый пектин, не выделен.
Пектинэстераза
(3.1.1.11, пектин-пектилгидролаза) катализирует разрыв сложноэфирных связей в пектине. В результате образуются метиловый спирт и пектиновая, а затем пектовая кислота:Пектин + Н 2 О -> Метанол + Пектиновая кислота -> Пектовая кислота.
Полигалактуроназа
(3.2.1.15, поли-а-1,4-галакту-ронид-глюканогидролаза) катализирует гидролиз галактуронидных связей в пектинах и других полигалактуронидах с присоединением к остаткам галактозы по месту разрыва связи молекулы воды.Пектатлиаза
(4.2.99.3, поли-а-1,4-галактуронид-гликанолиаза) катализирует разрыв галактуронидных связей путем транс -элиминирования. При этом происходит удаление активированного водорода от пятого углеродного атома и образование продукта с двойной связью в кольце между четвертым и пятым атомами углерода:
Мезгу из яблок и вишни после отделения сока-самотека немедленно подвергают прессованию, мезгу из остальных видов сырья выдерживают в торпанах определенное время. В плодах с нарушенной структурой действие ферментов не координируется и начинают преобладать процессы разложения органических веществ. Фермент пектинэстераза от растворенного пектина отщепляет метоксильные группы, вследствие чего растворимость его уменьшается, образующиеся пектиновая и пектовая кислоты с поливалентными металлами дают практически нерастворимые соединения (например, Са-пектипат и Са-пектат). Определенную активность проявляет и гемицеллюлаза, гидролизующая гемицеллюлозы клеточных стенок. В результате этого повышается проницаемость клеточных стенок, понижается вязкость сока, что увеличивает его выход и способствует осветлению.
Для пектинэстеразы высших растений оптимальными являются температура 30-40° С и рН 6-8. Однако при такой температуре вследствие окислительных процессов под действием полифенолок-сидазы происходит потемнение соков, хорошо развиваются дрожжи, плесени и некоторые другие микроорганизмы, поэтому мезгу выдерживают при температуре около 20° С.
Мезгу из малины и земляники выдерживают 2-3 часа, из черной смородины 6-8 часа, из слив, абрикосов, алычи и кизила 12-15 часа. Очень длительная выдержка может вызвать забраживание сока (снижение его экстрактивности, ухудшение вкуса и аромата) и ослизнение мезги.
Пектолитических ферментов в плодах и ягодах содержится немного и они мало активны, что, вероятно, объясняется неблагоприятным рН, величина которого в клеточном соке значительно меньше (3,5-4,0). В плесневых грибах больше пектолитических ферментов и активность их выше. Оптимальная величина рН для действия пектолитических ферментов смещена в слабокислую зону (3,5-4,5). Поэтому для ускорения выдержки мезги добавляют грибные пектолитические препараты.
За рубежом известно много таких пектолитических ферментных препаратов, выпускаемых под различными названиями. Для применения в производстве плодово-ягодных соков на территории бывшего СССР вырабатывали пектавомарин П10Х. Расход ферментного препарата стандартной активности (3500 ед./г) в зависимости от вида плодово-ягодного сырья составляет от 0,01 до 0,03% к его массе. Препарат добавляют непосредственно в плоды и ягоды перед дроблением, предварительно смешав с соком в соотношении 1: 10.
Тщательно перемешанную массу после дробления передают в сокостекатель.
Температурный оптимум действия пектолитических ферментов плесневых грибов находится в пределах 40-50° С, но по той же причине, что и выше, поддерживают температуру 18-25° С. Понижение температуры необходимо еще и потому, что препарат содержит фенолоксидазу и пероксидазу. Продолжительность ферментации 2-4 ч. За это время выделяется значительная часть сока (мезга покрывается соком), который поступает в смеситель для спиртования.
Механизм действия ферментных препаратов в основном аналогичен рассмотренному выше для пектолитических ферментов. Так как эти препараты содержат еще другие активные гидролитические ферменты - полигалактуроназу, гемицеллюлазы и протеазы, то частично происходит разрыв а-1,4-галактуронидных связей в полигалактуронидах, «разъедание» клеточных оболочек и вследствие проникновения протеолитических ферментов разрушение протоплазмы клетки. Возможно, что некоторые вещества неферментативного характера, присутствующие в препаратах, оказывают токсическое действие на протоплазму и она коагулирует.
Предложены и другие способы обработки плодов перед прессованием, например, воздействие на плоды или мезгу переменного электрического тока напряжением 220 В, что приводит к мгновенной коагуляции протоплазмы. Л. Флауменбаум. Этот способ, известный под названием электроплазмолиза, заключается в пропускании плодов между двумя стальными Валками, к каждому из которых подведен ток силой 50-70 А. При этом происходит замыкание электрической цепи. Расстояние между валками, в зависимости вида сырья, устанавливают от 1 до 5 мм.
Коагуляция протоплазмы, увеличение проницаемости оболочки и вскрытие части клеток могут быть достигнуты высоковольтным импульсным разрядом. При этом возникает мощный электрогидравлический удар, сопровождающийся ультразвуковыми, кавитационными и резонансными явлениями, а также наложением импульсного электромагнитного поля. Упругие колебания частотой выше 20000 в секунду (ультразвук) и механическая вибрация частотой около 3000 колебаний в минуту повреждает оболочки клеток.
Но все эти методы не имеют преимуществ, по сравнению с применением ферментных препаратов. К тому же высоковольтный импульсный разряд и ультразвук могут дать эффект только в жидкой среде, а применение электрическо тока требует особых мер защиты обслуживающего персонала от поражения.
Пектиновые вещества, содержащиеся в значительных количествах в фруктах, ягодах, клубнях и стеблях растений, находятся в растениях в виде нерастворимого протопектина, переходящего в растворимый пектин после обработки разбавленными кислотами или под действием фермента протопектиназы. Растворимый пектин представляет собой полисахарид, состоящий из соединенных между собой остатков галактуроновой кислоты, которая находится в нем в виде метилового эфира.
Метоксильные группы легко отщепляются, образуя метиловый спирт и свободную пектиновую кислоту, которая может образовывать соли, называемые пектатами.
Пектиновые вещества содержатся в клеточных стенках зерна или картофеля, или свеклы в незначительных количествах, а при гидролизе пектиновых веществ образуется пектиновая кислота, которая при дальнейшем гидролизе распадается на галактуроновую кислоту и, кроме того, дает метиловый спирт, уксусную кислоту, арабинозу, галактозу и в некоторых случаях - ксилозу. Было устанолено, что при разваривании этого сырья под давлением для переработки на спирт пектиновые вещества гидролизуются с образованием метанола по реакции (Физико-химические основы производства спирта, Г.И. Фертман, М.С. Шульман, Пищепромиздат, М-1960).
Чем жестче режим разваривания (т.е. чем выше давление и температура разваривания), тем больше образуется метанола, который при очистке этилового спирта ректификацией трудно отделить, так как температура его кипения близка температуре кипения этилового спирта.
Главная роль в растворении клеточных стенок зернового или картофельного сырья принадлежит ферментам гемицеллюлазам и пектиназам.
Пектиназа катализирует гидролиз пектиновых веществ.
Пектиназа - собирательное название группы ферментов, основными из которых являются три:
- пектинэстераза ,
Механизм действия описан выше.
Таким образом, из пектиназ только полигалактуроназа, и то условно, может быть отнесена к карбогидразам.
Перед выбором ферментного препарата для гидролиза пектинов в выбранном сырье необходимо исследовать
- выделить и установить физико-химические и структурные особенности полисахаридов сырья .Получение пектина из яблочных отходов
Из яблочных отходов вырабатывают сухой пектин или жидкий пектиновый концентрат.
Производство сухого пектина. Технологическая схема производства сухого пектина из яблочных выжимок приведена на рисунке
.
Рис. Технологическая схема производства сухого пектина из яблочных выжимок:
1 - дробление яблочных выжимок; 2-сушка; 3 - хранение сухих яблочных выжимок; 4 - повторное дробление; о - экстракция; 6 - прессование; 7 - осахарнвание; 8 - фильтрация- 9 - Тон-центрирование в вакууме; 10 - осаждение пектина; 11 - отделение пеинна на нутч-фильтре; 12 - сушка в вакуум-сушилке; 13 - спиртоловушка; 14- измельчение на шаровой мельнице; /5 - упаковка готового продукта; 16 - отгонка спирта- 17 - сбраживание флегмы; 18 - насосы.
Свежие яблочные выжимки, получаемые при производстве яблочного сока, дробят на молотковой дробилке и сушат на конвейерной ленточной сушилке до влажности 8-10%.
Для выработки пектина применяют также сушеные выжимки из яблок-дички и падалицы, являющихся отходом сокового производства. Сухие выжимки вторично измельчают на молотковой дробилке и направляют в экстрактор, оборудованный ложным сетчатым дном, мешалкой (12-15 о б [мин) и паровой рубашкой. Выжимки в экстракторе заливают водой (1:2,6) подкисленной сернистым ангидридом до рН 2,5-3,5, смесь подогревают до 85-92 °С и выдерживают при этой температуре в течение часа.
Основное количество экстракта отделяется на ситах самотеком через спускной вентиль, а оставшийся в мокрых выжимках экстракт отпрессовывают на соковых прессах.
Кислый экстракт, содержащий пектин, сахара и полисахариды, подщелачивают углекислым натрием до рН 4,5-5 и подвергают ферментативному гидролизу для осахаривания крахмала 0,5% (по весу) грибной культуры Aspergilius orisae, выращенной на пшеничных отрубях. Ферментация проводится при температуре 40-50 °С в течение 30-60 мин. Затем в среду добавляют 0,02% кизельгура и массу фильтруют на фильтр-прессе через фильтр-ткань (бельтинг) при давлении 2-2,5 атм. Полученный фильтрат направляют в вакуум-аппарат для выпаривания до содержания сухих веществ в рабочем растворе 15% (по рефрактометру), а пектина 3%.
Концентрирование пектинового экстракта ведут в вакуум-аппаратах с выносной поверхностью нагрева при температуре 55-60 °С.
Концентрат направляют в коагулятор и обрабатывают 95%-ным этиловым спиртом (1,2 объема спирта на каждую объемную единицу экстракта); смесь подкисляют 0,3% соляной кислоты и перемешивают в течение 8-10 мин. Массу направляют на фильтрпресс или в намывной фильтр и отделяют пектин от водно-спиртовой смеси при давлении 1 - 1,5 атм. Осадок пектина на фильтре промывают 95%-ным этиловым спиртом из расчета 60-70% от веса пектина, и пектин в виде густой пасты снимают с салфеток и передают на подсушку. Отработанный спирт и спиртовой раствор после регенерации вновь используют в производстве.
Пектиновую пасту подсушивают на барабанной вакуумной сушилке при температуре 60-70 °С, размалывают на шаровой мельнице с фарфоровыми шарами и упаковывают в банки емкостью 3-10 кг.
На производство 1 тонны пектина расходуется:
сушеные яблочные выжимки в тоннах. . 20
спирт-ректификат 95%-ный в дал . . 75
сернистый ангидрид в кг .... . . 20
соляная кислота в кг. ....... 90
кизельгур в кг........... 6
Производство жидкого пектинового концентрата.
ЦНИИКОПом и Краснодарским НИИППом разработана технология получения из сушеных или свежих яблочных отходов жидкого пектинового концентрата, применяемого для изготовления плодово-ягодного желе, а также в производстве джема, повидла и фруктовых начинок. Концентрат получают путем экстрагирования пектина горячей водой и упаривания раствора под вакуумом.
Для получения пектина используют яблочные выжимки-отводы сокового производства, а также отходы, получаемые в производстве джема, варенья, компотов и сушеных яблок (сердцевина, кожица) и др.
Свежие выжимки из-под пресса предварительно дробят на ножевой дробилке до получения кусочков размером около 5 мм, затем сушат или направляют непосредственно на переработку.
Сушку проводят в конвейерной ленточной сушилке до содержания влаги 8-10%. При этом происходит разрушение слизеподобных веществ, мешающих экстрагированию пектина. После сушки выжимки хранят в джутовых или бумажных мешках в штабелях высотой до 4 м.
Для выработки пектинового концентрата, применяемого для изготовления плодово-ягодного желе, технологическая схема предусматривает проведение следующих операций: дробление выжимок, выщелачивание холодной водой, экстрагирование пектина, отделение экстракта, осахаривание крахмала, обесцвечивание, отделение осадка, концентрирование, расфасовка, пастеризация. Сушеные выжимки дробят на молотковой дробилке и просеивают через сито с отверстиями диаметром 1,5- 2 мм, а свежие отходы и выжимки измельчают на ножевой дробилке, после чего взвешивают и загружают в экстрактор для выщелачивания холодной водой растворимых веществ: Сахаров, ароматических и красящих веществ, солей и кислот.
После 15 минут настаивания в воде (с температурой 10-15 °С) выжимки промывают водой до содержания сухих веществ в промывной воде 0,2% (по рефрактометру).
Первые промывные воды, содержащие до 3% сахара, используют в производстве сиропа, сидра или уксуса.
Продолжительность выщелачивания 1,5-2 ч.
После выщелачивания выжимки направляют в другой экстрактор, где обрабатывают горячей водой для гидролиза протопектина и образования растворимого пектина. В экстрактор загружают свежие или сушеные выжимки и заливают водой с температурой 88-92°С, подкисленной сернистой, молочной, винной или лимонной кислотой до рН 3,2-0,2, и экстрагируют в течение часа.
При переработке сушеных выжимок гидромодуль равен 12-16, в зависимости от содержания пектина в сырье, а для свежих выжимок 2,5-4.
По окончании экстрагирования вытяжку охлаждают до 60 °С и перекачивают в сборник, а оставшуюся густую массу направляют для прессования. Полученную мутную вытяжку добавляют в сборник к основному экстракту и подвергают ферментативному гидролизу препаратом грибной культуры Asp. orisae для расщепления содержащихся в вытяжках крахмала и протеинов.
Перед ферментацией вытяжку нейтрализуют карбонатом натрия до рН 4,5-5, нагревают до 45-50 °С и задают в нее ферментный препарат в количестве 0,5% (по весу); размешивают и выдерживают при этой температуре 30-45 мин. Конец ферментации устанавливают по йодной пробе. По окончании ферментации раствор нагревают до 70 °С для инактивации ферментов и обрабатывают в течение 20-30 мин активированным углем (0,5-1,0%) для осветления и обесцвечивания вытяжки. Затем вытяжку охлаждают до 55-60 °С и направляют на сепаратор для отделения взвешенных частиц мути и крупинок угля. После сепарации горячую вытяжку фильтруют на фильтрпрес-се через фильтрткань (бельтинг) при давлении 2-2,5 атм и температуре 50-55 °С с добавлением кизельгура (2-4 кг на 1 т вытяжки).
Полученный фильтрат, содержащий 1 -1,5% сухих веществ и 0,3-0,7% пектина, охлаждают до 40 °С, направляют в сборник и оттуда в вакуум-аппарат для уваривания в 6-10 раз по объему до содержания сухих веществ 8-10% (по рефрактометру). Концентрирование раствора проводят при температуре не выше 60 °С и вакууме не ниже 600 мм рт. ст.
Во избежание осаждения пектина на стенках аппарата при уваривании применяют вакуум-аппараты с развитой трубчатой поверхностью нагрева, обеспечивающей быструю циркуляцию раствора.
Уваренный концентрат направляют в подогреватель для подогрева до 75-77 °С, после чего разливают в предварительно вымытые и прошпаренные бутыли или жестяные банки емкостью 3 л. Наполненную тару укупоривают и пастеризуют по следующему режиму: бутыли емкостью 3 литра 20-60-30 / 80 , противодавление 1 атм, банки № 14 20-40-20 / 75.
При выработке пектинового концентрата, применяемого в производстве джема, повидла и фруктовых начинок, исключаются операции осахаривания крахмала и обесцвечивания вытяжки. В этом случае технологический процесс включает следующие операции: дробление выжимок, выщелачивание холодной водой, экстрагирование пектина, отделение экстракта, отделение осадка, Концентрирование, расфасовку, пастеризацию. Раствор до уваривания содержит 2-3% сухих веществ, а после уваривания 20-25%.
На Славянском консервном заводе из яблочных выжимок получают пектиновый концентрат по следующей схеме: сушка яблочных выжимок, повторное дробление их, промывка холодной водой, экстрагирование пектина, отделение экстракта, промывка жома водой, охлаждение экстракта, осахаривание; отделение осадка, Концентрирование, расфасовка, консервирование концентратов пастеризацией или сульфитацией.
Полученный пектиновый концентрат применяют для изготовления плодово-ягодных конфитюров из земляники, черешни, вишни, слив и других плодов.
А.Ф. Фан-Юнгом и И.С. Качаном разработана следующая схема получения пектинсодержащего препарата. Свежие незабродившие яблочные вытерки загружают в шпаритель и заливают водой при соотношении 1: 1. Затем подают в барботер пар и экстрагируют в течение часа до содержания сухих веществ в экстракте не менее 3% по рефрактометру.
После экстракции массу пропускают через сдвоенную протирочную машину. Полученный экстракт уваривают под разрежением в течение часа до содержания сухих веществ не менее 7%.
На пектиновом комбинате в г. Церква (Болгарская Народная Республика) пектин вырабатывают из отходов яблок от производства соков, пюре, джемов и конфитюров. Все отходы поступают на пектиновый завод в высушенном виде. При этом в переработку идет только доброкачественное сырье, так как гнилые или заплесневелые плоды содержат ферменты, разрушающие пектин, а в перезрелом сырье во время сушки под действием ферментов происходит омыление пектина с отщеплением метилэфирных групп.
При переработке яблок на концентрированный сок получаемые после прессования выжимки подвергают дроблению, а затем сушке во вращающейся барабанной сушилке, обогреваемой топочными газами. Начальная температура воздуха, поступающего в сушилку 125, при выходе -80 °С. Продолжительность сушки выжимок до влажности 6-8% 10 мин. После сушки выжимки охлаждают, затаривают в мешки и укладывают для хранения в сухих проветриваемых складах ярусами высотой в 14-15 рядов.
Переработка сушеных выжимок производится по следующей технологической схеме.
Рис. Технологическая схема производства пектина из сушеных выжимок.
Сушеные выжимки взвешивают, загружают в экстракторы и заливают водой с температурой не выше 30 °С при гидромодуле 3 для отмывки содержащихся в сырье сопутствующих пектину веществ (крахмала, сахара, кислот, минеральных солей, ароматических и красящих веществ).
Промывку проводят в течение 15 мин при перемешивании, затем смесь выдерживают 10-15 мин, после чего промывные воды спускают и используют при производстве спирта и уксусной кислоты.
После промывки в экстрактор подают сернистый газ и проводят гидролиз протопектина выжимок при температуре 82- 86 °С и рН 1,0-2,0 в течение 2,5-3 ч. Гидромодуль сухих выжимок и гидролианой жидкости составляет 14-18.
Экстракцию пектина проводят в 3 стадии, причем вторую и третью стадии - без кислоты. Продолжительность всего процесса гидролиза 9-10 ч.
После экстракции, по окончании сцеживания, пульпу из экстрактора выгружают в сборник, из которого она поступаетна прессование в трехкорзиночные гидравлические пакпрессы. Прессование пульпы проводят в течение 8-10 мин, постепенно увеличивая давление; до 100 атм по мере стекания экстракта.
Окончательное прессование проводят при давлении 200- 250 атм.
После прессования получают фильтрат, направляемый в общий сборник экстракта, и остаток в виде отхода влажностью 70%, используемый на корм скоту.
Экстракт, полученный самотеком и после прессования, отстаивается в течение 8 часов для оседания крупных примесей или его центрифугируют, после чего направляют на фильтрацию через фильтрпрессы с кизельгуром.
Давление при фильтрации поддерживают в пределах 2,5- 3,0 атм. В сборник через каждые 10-15 минут добавляют кизельгур. Расход его составляет 2-6 кг на 1 т экстракта. После пропуска 10-12 т экстракта (1-1,5 ч) фильтр промывают.
Отфильтрованный экстракт, содержащий около 1,5% сухих веществ, направляют в сборник и оттуда в непрерывно действующие вакуум-аппараты для сгущения до 7% сухих веществ, Уваривание ведут пр:И вакууме 680 мм рт. ст. при соответствующей температуре и давлении греющего пара 3-4 атм. Сгущенный экстракт поступает в аппараты-коагуляторы для осаждения пектина этиловым спиртом.
Количество задаваемого спирта зависит от характера присутствующего в перерабатываемом сырье пектина.
При наличии в сырье высокомолекулярного пектина концентрация спирта в смеси может быть ниже 45%, а при низкомолекулярном пектине для полного осаждения его она должна быть повышена до 60-70%.
Коагуляция пектина проводится при работающей мешалке (40-50 об/мин ); увеличение числа оборотов мешалки приводит к нарушению структуры осадка.
Процесс осаждения ведут при температуре 15-20°С в течение 10-15 мин. Для лучшей агрегации пектина в коагулятор добавляют соляную кислоту.
Рис. Схема коагуляции пектина:
1 - фильтр пресс; 2, 5, 7 - сборники; 3 - измеритель сока; 4 - вакуум-аппарат: 6 - насос; 8 - резервуар для спирта; 9 - столы; 10 - дробилка; 11 - мерники спирта; 12 - коагуляторы; 13 - конусные резервуары; 14 - пресс; 15 ~ вакуум-сушилка; 16 - мельничное отделение.
Полученный осадок пектина промывают несколько раз спиртом для полного удаления остатка соляной кислоты, как указано на схеме (рис.). Затем коагулят пектина спускают в специальные конусные резервуары, откуда свободный спирт по сетчатым трубам, проходящим в резервуарах, стекает в сборник отработанного спирта. Пектиновый осадок отпрессовывают через хлопчатобумажную ткань, измельчают и загружают в гомогенизатор № 1. Массу заливают спиртом для промывки в соотношении 1: 2,5, перемешивают в течение 30-40 мин и направляют в конусный резервуар № 2 для удаления спирта и оттуда снова на пресс. Гомогенизация продолжается 50-60 мин. После прессования массу вторично дробят на куски, направляют в гомогенизатор на вторичную промывку спиртом (в соотношении 1: 2,5), отделяют спирт в конусном резервуаре № 3, после чего коагулят отпрессовывают, измельчают и направляют на сушку. В вакуум-сушилке пектин сушат в течение часа при разрежении 350 мм рт. ст. и полученный сухой порошок влажностью 4-5% размалывают на молотковой дробилке. Готовый пектин упаковывают в фанерные бочки, внутренняя поверхность которых выстлана в два слоя крафт-бумагой.
Отработанный спирт подвергают регенерации, для чего его нейтрализуют известковым молоком до рН 7-8, фильтруют через сетчатый фильтр и ректифицируют. На 1 кг пектина расходуется 6 литров спирта-сырца и 0,84 кг сернистого газа.
Описанная схема производства пектина несколько сложна, но она представляет определенный интерес для получения пищевого пектина из отходов переработки яблок.
Производство пищевого пектина из свекловичного жома.
Всесоюзный НИИ кондитерской промышленности разработал технологическую схему получения пектина из свекловичного жома. Содержание сухого пектина в свекловичного жоме разных сахарных заводов находится в пределах 12-24%.
Сухой свекловичный жом измельчают и гидролизуют двадцати кратным количеством 1,3%-ной HCl при температуре 70 °С, рН 0,6-0,8 в течение 2,5 часов. Из фильтрата пектин осаждают хлористым алюминием при подщелачивании NH4OH. Полученный коагулят обезвоживают крепким спиртом и очищают его обработкой подкисленными и чистыми водно-спиртовыми растворами. Схема очистки включает 4 фазы: две фазы - очистка водно-спиртовыми раствором и две фазы - обработка смесью 70%-ного спирта и 4%-ной HCl.
Выход воздушно-сухого пектина с влажностью 15% составляет около 15% к весу воздушно-сухого свекловичного жома. Пектин обладает хорошими желирующими свойствами. На производство 1 тонны пектина расходуется 8,3 тонны сухого свекловичного жома, 10,5 тонн технической соляной кислоты и 10,5 тонн хлористого алюминия, 2,4 тонны спирта ректификата, 6 тонн аммиака (25%-го).
Производство пищевого пектина по методу Киевского технологического института из свекловичного жома.
И.М. Ливак и М.И. Барабанов разработали усовершенствованную технологическую схему получения пищевого пектина из свекловичного жома.
На выработку 1 тонны пектина расходуется сухого жома (при влажности 15%) 6,5 тонн, технической соляной кислоты - 5,85 тонн, хлористого алюминия - 0,5 тонн и аммиака - 5 тонн.
По предварительным подсчётам себестоимость 1 кг пектина составляет 250 рублей.
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способу комплексной переработки плодово-ягодного сырья. Способ комплексной переработки плодово-ягодного сырья включает предварительную очистку и переработку плодов и/или ягод с получением сока прямого отжима и выжимок мякоти, концентрирование сока и сбор выпаренной влаги в вакууме, сушку на воздухе концентрата сока до влажности 30-55% и выжимок мякоти до влажности 6-12%, причем операции концентрирования сока и сушки концентрата и выжимок выполняют при температуре до 50°С, а выжимки размельчают в порошок. Способ позволяет выделять биологически активные ингредиенты из плодово-ягодного сырья, которые могут быть использованы для разработки новых продуктов детского, диетического и специального питания. 7 табл.
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к комплексной переработке плодово-ягодного сырья, и может быть использовано для получения биологически активных ингредиентов для разработки новых продуктов детского, диетического и специального питания.
Известен способ комплексной переработки плодово-ягодного сырья, включающий заливку водой ягод или плодов, добавление сахара, кипячение смеси с получением сусла, отделение сусла от плодов или ягод и сбраживание с получением вина . Однако способ не может быть использован для получения биологически активных ингредиентов для разработки продуктов функционального назначения.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ комплексной переработки плодово-ягодного сырья, включающий экстракцию водой размельченного плодово-ягодного сырья при температуре 25-60°С, отделение мезги, концентрирование и обработку экстракта, отделение пектина и купаж оставшегося раствора с другими ингредиентами .
Однако способ позволяет выделять только товарный пектин и оказывается не применимым для получения биологически активных ингредиентов для разработки новых продуктов детского, диетического и специального питания.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в выделении биологически активных ингредиентов из плодово-ягодного сырья, которые могут быть использованы для разработки новых продуктов детского, диетического и специального питания.
Это достигается тем, что в способе комплексной переработки плодово-ягодного сырья предварительно очищают и перерабатывают плоды и/или ягоды с получением сока прямого отжима и выжимок мякоти, концентрируют сок и собирают выпаренную влагу в вакууме, сушат на воздухе концентрат сока до влажности 30-55% и выжимки мякоти до влажности 6-12%, причем операции концентрирования сока и сушки концентрата и выжимок выполняют при температуре до 50°С, размельчают выжимки в порошок.
Предварительная очистка и переработка плодов и/или ягод с получением сока прямого отжима и выжимок мякоти является первой стадией выделения биологически активных ингредиентов плодово-ягодного сырья, когда из него отделяют выжимки, содержащие основную массу пищевых волокон.
Концентрирование сока в вакууме, проводимое при температурах до 50°С, позволяет повысить содержание биологически активных веществ в концентрате за счет выпаривания содержащейся в соке влаги и является второй стадией получения биологически активных ингредиентов, когда сок прямого отжима разделяют на концентрат и природную воду. Вакуумное выпаривание высокоэффективно при обезвоживании жидких продуктов и не требует значительных энергозатрат. Однако полученный после вакуумного выпаривания концентрированный сок обладает высокой влажностью (~70%) и требует досушивания с целью обеспечения сохранности, во время длительного хранения в обычных условиях при комнатной температуре.
Выпаренную влагу собирают в вакууме. В выпарной установке влага накапливается в виде дистиллята сока прямого отжима. Вакуумное выпаривание позволяет природной влаге сохранять весь спектр биологически активных веществ исходного сырья. Природная влага плодово-ягодного сырья является биологически активным ингредиентом, который может быть использован в качестве функциональной питьевой воды или основы для разработки и приготовления новых функциональных напитков.
Концентрат сока и выжимки мякоти сушат на воздухе до требуемого уровня влажности. По сравнению с вакуумной сушка на воздухе позволяет получать обезвоженный продукт высокого качества при меньших затратах. Концентрат сока сушат до влажности 30-55%, позволяющей, с одной стороны, уберечь продукт от образования плесневых грибов во время длительного хранения в обычных условиях при комнатной температуре, а с другой, максимально сохранять содержащуюся в нем природную влагу. Влажность концентрата 30-55% достигается при сушке в течение 2-5 дней. Выжимки мякоти сушат до влажности 6-12%, что обеспечивает не только высокую сохранность продукта при продолжительном хранении в обычных условиях при комнатной температуре, но и последующее размельчение его в порошок. Влажность выжимок мякоти 6-12% достигается за те же 2-5 дней сушки.
Выполнение операций концентрирования сока прямого отжима, сушки концентрата сока и выжимок мякоти при температуре до 50°С обеспечивает минимальные потери пищевой и биологической ценности плодово-ягодного сырья в процессе сушки и позволяет получать три биологически активных ингредиента, которые могут быть использованы для разработки новых продуктов детского, диетического и специального питания:
Концентрат сока прямого отжима, содержащий основную массу растворимых сухих веществ;
Природную воду;
Сухие выжимки мякоти, содержащие основную массу пищевых волокон исходного сырья.
Размельчение выжимок в порошок необходимо с точки зрения технологии последующего использования богатого пищевыми волокнами продукта.
Пример 1. Испытания проведены на плодах тыквы. Из 36 кг тыквы, промытой в проточной воде, выделено 26,7 кг мякоти. Мякоть пропущена через центрифугу с получением 19,7 л сока прямого отжима и 7 кг выжимок. Сок концентрирован выпариванием при остаточном давлении Р 8 Па и температуре t 40°C на установке . В результате вакуумного выпаривания получено 3,2 кг концентрата сока прямого отжима влажностью 70% и 16,5 л природной влаги, являвшейся чистой прозрачной приятной на вкус питьевой водой с ароматом тыквы. В течение пяти дней концентрат и выжимки мякоти сушились на воздухе при температуре до 50°С. По окончании сушки получено 1,4 кг концентрата влажностью 30% и 0,93 кг выжимок влажностью 6%. Выжимки размельчены в порошок. Полученные ингредиенты исследованы на физико-химический состав.
Пищевая ценность концентрата сока, выжимок и природной воды мякоти тыквы приведена в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||
| Пищевая ценность концентрата сока, сухих выжимок и природной воды мякоти тыквы | ||||
| N п/п | Показатель | Концентрат | Выжимки | Вода |
| 1 | Сухие вещества, % | 70,0 | 94,0 | 5,95 |
| 2 | Белки, % | 25,4 | 22,2 | 0,03 |
| 3 | Жиры, % | 0,18 | 0,18 | 0,1 |
| 4 | Сахара, % | 5,3 | 4,6 | 5,5 |
| 5 | Редуцирующие сахара, % | 2,9 | 2,1 | 3,7 |
| 6 | Пищевые волокна, % | 4,52 | 28,1 | 0,12 |
| 7 | Клетчатка, % | 3,75 | 24,5 | - |
| 8 | Пектин, % | 0,77 | 3,54 | 0,12 |
| 9 | Орг. кислоты, % | 0,23 | 0,56 | 0,03 |
| 10 | Зола, % | 0,42 | 0,52 | 0,1 |
| 11 | Витамины, мг/100 г | 519,57 | 415,58 | 5,21 |
| 12 | 286,6 | 311,8 | 119,1 |
Из таблицы 1 следует, что выделенные ингредиенты обладают высокой пищевой и биологической ценностью. Обезвоженные фракции в относительно равных долях содержат белки, жиры, сахара и минеральные вещества. Основная масса пищевых волокон сосредоточена в выжимках.
| Таблица 2 | ||||
| Содержание витаминов в концентрате сока, сухих выжимках и природной воде мякоти тыквы, мг/100 г | ||||
| N п/п | Показатель | Концентрат | Выжимки | Вода |
| 1 | -каротин | 510 | 410 | 3,3 |
| 2 | Тиамин (B 1) | 0.47 | 0,25 | 0,09 |
| 3 | Рибофлавин (В 2) | 0,24 | 0,13 | 0,03 |
| 4 | Пиридоксин (В 6) | 0,20 | 0,13 | 0,02 |
| 5 | Ниацин (РР) | 5,67 | 3,66 | 1,42 |
| 6 | Аскорбиновая кислота (С) | 2,99 | 1,41 | 0,35 |
| 7 | Всего: | 519,57 | 415,58 | 5,21 |
Из таблицы 2 следует, что выделенные ингредиенты богаты -каротином, витаминами группы В, содержат аскорбиновую кислоту. Наибольшее содержание витаминов - в концентрате, по отношению к которому витамины в выжимках и природной воде составляют 78% и 2,6% соответственно.
| Таблица 3 | ||||
| Содержание макро- и микроэлементов в концентрате, сухих выжимках и природной воде мякоти тыквы, мг/100 г | ||||
| N п/п | Показатель | Концентрат | Выжимки | Вода |
| 1 | Калий (K) | 150,8 | 146,3 | 53,2 |
| 2 | Натрий (Na) | 3,07 | 1,58 | 1,1 |
| 3 | Кальций (Ca) | 71,9 | 104,5 | 38,3 |
| 4 | Кремний (Si) | 11,2 | 17,1 | - |
| 5 | Магний (Mg) | 11,2 | 11,5 | 8,5 |
| 6 | Фосфор (Р) | 13,2 | 11,4 | 1,17 |
| 7 | Сера (S) | 22,1 | 14,0 | 14,1 |
| 8 | Железо (Fe) | 0,4 | 2,5 | 0,13 |
| 9 | Кобальт (Co) | 0,015 | 0,014 | 0,016 |
| 10 | Марганец (Mn) | - | 0,50 | - |
| 11 | Медь (Cu) | 1,25 | 1,13 | 1,22 |
| 12 | Никель (Ni) | 0,012 | 0,011 | 0,012 |
| 13 | Хром (Cr) | - | - | 0,04 |
| 14 | Цинк (Zn) | 1,41 | 1,23 | 1,31 |
| 15 | Всего | 286,6 | 311,8 | 119,1 |
Из таблицы 3 следует, что выделенные ингредиенты имеют богатый минеральный состав. Выжимки обладают наибольшим содержанием кальция, кремния и железа, кратность превышения относительно концентрата составляет: Fe - 6,2; Ca - 1,5; Si - 1,5. В отличие от других составляющих выжимки содержат марганец. Все ингредиенты содержат никель, кобальт и медь. Сто грамм любой из фракций полностью закрывают суточную потребность в меди и на 30% в кобальте. Природная вода содержит хром, причем суточная потребность в хроме зарывается 150 мл природной воды. Высокое содержание меди, кобальта и хрома определяет выделенные составляющие мякоти тыквы в качестве функциональных ингредиентов продуктов питания.
Из результатов исследования физико-химических свойств фракций мякоти тыквы вытекает, что все выделенные ингредиенты биологически активны и могут быть использованы для разработки функциональных продуктов.
Пример 2. Испытания проведены на красной смородине. Из 50 кг ягод, промытых в проточной воде, отделенных от плодоножек и пропущенных через центрифугу, выделено 23 л сока прямого отжима и 27 кг выжимок. Сок концентрирован выпариванием при остаточном давлении Р 6 Па и температуре t<50°C на установке . В результате вакуумного выпаривания получено 3,3 кг концентрата сока влажностью 68% и 20 л природной влаги, являвшейся чистой прозрачной приятной на вкус питьевой водой с ароматом красной смородины. В течение двух дней концентрат и выжимки мякоти сушились на воздухе при температуре до 50°С. По окончании сушки получено 2,4 кг концентрата влажностью 55% и 6,1 кг выжимок влажностью 12%. Выжимки размельчены в порошок. Полученные ингредиенты исследованы на физико-химический состав.
Пищевая ценность концентрата сока и выжимок красной смородины приведена в таблице 4.
| Таблица 4 | |||
| Пищевая ценность концентрата сока и выжимок ягоды красной смородины | |||
| N п/п | Показатель | Концентрат | Выжимки |
| 1 | Влажность, % | 55 | 12 |
| 2 | Белки, % | 1,1 | 0,2 |
| 3 | Жиры, % | 1,3 | 1,7 |
| 4 | Сахара, % | 19,7 | 29 |
| 5 | Клетчатка, % | 2,1 | 49 |
| 7 | Пектин, % | 7,7 | 0,05 |
| 8 | Орг. кислоты, % | 5,4 | 0,1 |
| 6 | Зола, % | 3,8 | 4,1 |
| 7 | Витамины, мг/100 г | 131 | 9,4 |
| 8 | Минеральные вещества, мг/100 г | 185 | 21 |
Из таблицы 4 следует, что концентрат сока и выжимки красной смородины обладают высокой пищевой и биологической ценностью, существенно превышая показатели исходной ягоды. Концентрат на порядок величины превосходит выжимки по массовой доле витаминов, макро- и микроэлементов и на порядок же уступает им по доле клетчатки.
| Таблица 5 | ||||
| Содержание витаминов в концентрате сока, выжимках и природной воде красной смородины, мг/100 г | ||||
| N п/п | Показатель | Концентрат | Выжимки | Дистиллят |
| 1 | -каротин | 4,8 | 0,07 | - |
| 2 | Тиамин (B 1) | 0,2 | 1,6 | - |
| 3 | Рибофлавин (B 2) | 0,8 | 0,5 | 0,05 |
| 4 | Пиридоксин (В 6) | 1,9 | 0,02 | 0,09 |
| 5 | Ниацин (РР) | 4,4 | 1,2 | 0,92 |
| 6 | Аскорбиновая кислота (С) | 119 | 6 | 18 |
| 7 | Всего: | 131 | 9,4 | 19 |
Из таблицы 5 следует, что полученные ингредиенты обладают высокой концентрацией витаминов и являются биологически активными.
| Таблица 6 | |||
| Содержание макро- и микроэлементов в концентрате сока и выжимках красной смородины, мг/100 г | |||
| N п/п | Показатель | Концентрат | Выжимки |
| 1 | Натрий (Na) | 33 | 1,0 |
| 2 | Кальций (Ca) | 40 | 13 |
| 3 | Магний (Mg) | 57 | 5,4 |
| 4 | Фосфор (Р) | 46 | 0,01 |
| 5 | Сера (S) | 1,8 | - |
| 6 | Железо (Fe) | 4,1 | 0,3 |
| 7 | Марганец (Mn) | 1,2 | 1,4 |
| 8 | Медь (Cu) | 1,8 | 0,03 |
| 9 | Цинк (Zn) | 0,4 | 0,09 |
| 10 | Всего: | 185 | 21 |
Из таблицы 6 следует, что концентрат сока и выжимки красной смородины богаты макро- и микроэлементами, в т.ч. содержат серу, марганец, медь и цинк.
Из результатов исследования физико-химических свойств фракций красной смородины вытекает, что выделенные ингредиенты биологически активны и могут быть использованы для разработки функциональных продуктов.
Пример 3. Испытания проведены на 27 кг плодов тыквы и 33 кг ягод красной смородины. После предварительной очистки и переработки из плодов тыквы выделено 15 л сока прямого отжима и 5 кг выжимок, из ягоды - 15 л сока и 18 кг выжимок. Купаж соков тыквы и красной смородины в соотношении 1/1 концентрирован выпариванием при давлении Р 6 Па и температуре t<50°C на установке . В результате вакуумного выпаривания получено 4,5 кг концентрата сока прямого отжима влажностью 67% и 25,5 л природной влаги. Влага являлась чистой прозрачной приятной на вкус питьевой водой с ароматом тыквы и красной смородины. В течение пяти дней концентрат и выжимки мякоти сушились на воздухе при температуре до 50°С. По окончании сушки получено 2 кг плодово-ягодного концентрата влажностью 32%, 0,67 кг выжимок мякоти тыквы и 3,8 кг выжимок красной смородины влажностью 7%. Выжимки тыквы и смородины размельчены в порошок. Исследован физико-химический состав концентрата и природной воды мякоти тыквы и ягод красной смородины.
Пищевая ценность концентрата сока и природной воды мякоти тыквы и ягод красной смородины приведена в таблице 7.
| Таблица 7 | |||
| Пищевая и биологическая ценность концентрата сока и природной воды мякоти тыквы и ягод красной смородины | |||
| N п/п | Показатель | Концентрат | Вода |
| 1 | Сухие вещества, % | 68,0 | 2,83 |
| 2 | Белки, % | 10,1 | 0,01 |
| 3 | Жиры, % | 0,85 | 0,05 |
| 4 | 1,6 | ||
| 13 | Тиамин (B 1) | 0,28 | 0,04 |
| 14 | Рибофлавин (В 2) | 0,48 | 0,04 |
| 15 | Пиридоксин (В 6) | 1,1 | 0,05 |
| 16 | Ниацин (РР) | 4,4 | 1,1 |
| 17 | Аскорбиновая кислота (С) | 61 | 8,7 |
| 18 | Минеральные вещества, мг/100 г, в т.ч.: | 284,43 | 136,57 |
| 19 | Калий (K) | 129 | 78 |
| 20 | Натрий (Na) | 7,3 | 4,5 |
| 21 | Кальций (Ca) | 64 | 35 |
| 22 | Кремний (Si) | 4,1 | - |
| 23 | Магний (Mg) | 8,8 | 9,3 |
| 24 | Фосфор (Р) | 11 | 1,2 |
| 25 | Сера (S) | 9,1 | 7,1 |
| 26 | Железо (Fe) | 0,46 | 0,21 |
| 27 | Медь (Cu) | 0,44 | 0,61 |
| 28 | Цинк (Zn) | 0,53 | 0.65 |
Из таблицы 7 следует, что концентрат сока и природная вода мякоти тыквы и красной смородины обладают пищевой ценностью, богаты -каротином, витаминами группы В, аскорбиновой кислотой, макро- и микроэлементами. Высокое содержание витаминов и минеральных веществ определяет концентрат сока и природную воду мякоти тыквы и ягод красной смородины в качестве функциональных ингредиентов продуктов питания.
Из результатов исследования физико-химических свойств концентрата и природной воды мякоти тыквы и ягод красной смородины вытекает, что выделенные ингредиенты биологически активны и могут быть использованы для разработки функциональных продуктов. Меняя соотношение между плодовой и ягодной составляющей, можно создавать концентраты и природную воду с заданным содержанием определяющих витаминов и минеральных веществ.
Данный способ позволяет выделять биологически активные ингредиенты из плодово-ягодного сырья, которые могут быть использованы в качестве природных пищевых добавок для разработки новых и улучшения пищевой и биологической ценности продуктов детского, диетического и специального питания.
Источники информации
1. Патент RU № 2218389 С2, кл. C12G 1/00, A23L 1/06, 10.12.2003.
2. Патент RU № 2268919 С2, кл. C12G 3/00, C12G 3/06, A23L 1/0524, 27.01.2006.
3. Патент RU № 2327092 C1, кл. F26B 9/06, F26B 5/04, 20.06.2008.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ комплексной переработки плодово-ягодного сырья, включающий предварительную очистку и переработку плодов и/или ягод с получением сока прямого отжима и выжимок мякоти, концентрирование сока и сбор выпаренной влаги в вакууме, сушку на воздухе концентрата сока до влажности 30-55% и выжимок мякоти до влажности 6-12%, причем операции концентрирования сока и сушки концентрата и выжимок выполняют при температуре до 50°С, размельчение выжимок в порошок.
1 Яблоки – основное сырье плодово-ягодного виноделия.
2 Химический состав яблочных соков.
3 Характеристика отдельных видов сырья.
v Яблоки – основное сырье плодово-ягодного виноделия
Яблоки, как культурные, так и дикорастущие, являются основным сырьем для производства плодово-ягодных вин. Это объясняется, во-первых, широким распространением яблони в силу ее хорошей приспосабливаемости и неприхотливости к почвенно-климатическим условиям самых разнообразных зон, а во-вторых, благоприятными для виноделия химико-технологическими показателями.
Основные сорта яблок, используемые для виноделия. Существует множество помологических сортов яблок (помологическим сортом называется изученный классифицированный прошедший сортоиспытание районированный сорт), различных по срокам созревания и лежкости.
Фаза развития яблок, когда в плодах завершены процессы роста и накопления питательных веществ и обеспечено дальнейшее их нормальное вызревание в лежке, называется съемной зрелостью. Зелеными плодами называются плоды, которые после съема не могут приобрести внешний вид, консистенцию и вкус, свойственные плодам данного помологического сорта. Перезревшие плоды - это плоды, которые полностью потеряли признаки потребительской зрелости. Их мякоть мучнистая или потемневшая, непригодная к потреблению. Потребительская зрелость наступает, когда яблоки приобретают нормальный вкус и пригодны для потребления в свежем виде.
У летних сортов съемная и потребительская зрелость почти совпадают, плоды хранятся недолго, примерно 1-1,5недели. У осенних сортов плоды приобретают полные вкусовые качества после небольшого срока (1-4нед) лежки и способны храниться 1-3месяца. У зимних сортов плоды приобретают нормальный вкус только через 1-2месяца после съема. Следовательно, съемная зрелость совпадает с потребительской только у некоторых сортов.
Сроки созревания и лежкости плодов разных сортов зависят не только от биологических особенностей сорта, но и от условий произрастания. В более южных районах плоды созревают быстрее.
Таким образом, группировка сортов яблони по срокам созревания отличается большой условностью, тем более что время технической зрелости для переработки в основном наступает раньше, чем время потребительской зрелости, и несколько позже съемной.
Для приготовления плодово-ягодных вин используются следующие сорта.
Анис полосатый - старинный отечественный сорт. Входит в группу Анисов (Анис алый, Анис бархатный, Анис розово-полосатый и т. д.), которые различаются окраской плодов и сроками созревания. Съемная зрелость наступает в конце августа. Плоды средние по размеру, покровная окраска - прерывистые красные полосы. Мякоть сочная, вкус простой.
Антоновка обыкновенная - наиболее широко распространенный отечественный сорт. Входит в группу родственных сортов различного происхождения, но близких по помологическим и хозяйственно-биологическим признакам. Сорт раннезимний, съемная зрелость наступает в начале октября. Плоды крупные, слегка ребристые. Окраска зеленовато-желтая со слабым розовым румянцем на солнечной стороне. Мякоть сочная со специфическим приятным вкусом.
Боровинка - старинный отечественный сорт. В южной зоне плодоводства - летний, в средней полосе - осенний сорт. Плоды крупные, реже средние по размеру. Покровная окраска очень привлекательна - ярко-красные широкие прерывистые полосы почти по всей поверхности плода. Мякоть плотная, хрустящая, вкус простой.
Коричное новое - сорт осенне-зимнего срока созревания, выведен во ВНИИ садоводства им. И. В. Мичурина скрещиванием сортов Коричное полосатое и Уэлси. Плоды среднего размера, правильной плоско-округлой формы, зеленовато-желтые, с красными неясными полосками по размытому фону на большей части плода. Мякоть желтоватая, сочная, кисловато-сладкого десертного вкуса
Коричное полосатое - осенний сорт отечественной селекции. Съемная зрелость наступает в середине или конце сентября. Плоды от средних до крупных. Покровная окраска в виде широких прерывистых коричневых полосок. Мякоть сочная, нежная, с приятным своеобразным ароматом, хорошего вкуса. Районирован в Полесье.
Осеннее полосатое (Штрейфлинг )- на западе европейской части СССР. Созревает в начале сентября, западноевропейский осенний сорт. Распространен в средней полосе. Плоды от средних до очень крупных, почти по всей поверхности покрыты широкими прерывистыми карминно-красными полосками. Мякоть сочная, с винным привкусом.
Папировка - прибалтийский летний сорт. Районирован в Белоруссии. Съемная зрелость наступает в середине августа. Плоды средней величины, без покровной окраски. Мякоть кисловато-сладкая, сочная, простого, но приятного вкуса.
Пепин шафранный - зимний мичуринский сорт. Плоды средних размеров. Основная окраска золотисто-желтая, покровная - темно-красные полосы, сливающиеся в сплошной ярко-красный румянец. Мякоть винно-сладкая, ароматная, очень хорошего вкуса.
Ренет Симиренко -зимний сорт. Широко распространен в южной зоне плодоводства. Съемная зрелость наступает в начале октября. Плоды крупные, зеленовато-желтые. Мякоть сочная, ароматная, отличного десертного вкуса.
Ренет ландсбергский - западноевропейский раннезимний сорт. Районирован в основном на юге, съемная зрелость наступает в начале сентября. Плоды крупные, зеленовато-желтые, с легким загаром. Мякоть нежная, кисло-сладкая, хорошего вкуса.
Помимо перечисленных используются для переработки и другие сорта, однако в меньшей степени. Вопрос о целесообразности использования того или иного сорта яблок в виноделии решается в каждом конкретном случае отдельно, часто с учетом хозяйственных факторов (необходимость скорейшей переработки плодов), а также технологических достоинств, которые могут изменяться в зависимости от места произрастания.
Статьи по теме
