CC BY
41
УДК 663 Канд. техн. наук П.Е. БАЛАНОВ
(Университет ИТМО, balanov@yandex.ru) Канд. техн. наук И.В. СМОТРАЕВА (СПбГАУ, irinasmotraeva@yandex.ru)
КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА СЛИВОВОЙ МЕЗГИ ДЛЯ НУЖД ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Слива, ультразвук, ферменты, замораживание, сок
Пищевая промышленность охотно использует сливу как растительное сырьё для своих нужд. Из неё изготавливают джемы, соки, плодово-ягодные вина и другую востребованную продукцию. Однако особенности химического состава и структура этого плода накладывают существенные ограничения на её использование в тех случаях, когда нужен сливовый сок, а не плодовая мякоть.
Например, вина из слив обладают высоким качеством, однако сложность извлечения сока, малый его выход, трудная осветляемость вина и медленное созревание (не менее одного года) являются причиной того, что вино из слив готовят довольно редко и только из сочных сортов с высоким содержанием сахара.
Целью представленной работы является исследование различных физико-химических факторов на увеличения сокоотдачи из мезги и подбор оптимальной их комбинации для решения поставленной задачи.
В плодах содержится от 6 до 17% сахара, органические кислоты (яблочная, хинная, аскорбиновая), виннокислый калий, каротин, тиамин, рибофлавин, клетчатка, минеральные, дубильные и красящие вещества, полисахариды. Преобладающими полисахаридами являются пектиновые вещества, арабин, галактан [1,2].
Полисахариды являются существенным препятствием для высокого выхода сока, так как обладают желирующими и загущающими свойствами, что приводит к затруднению извлечения жидкой фазы из всей массы мезги.
Используемые в исследованиях методы воздействия на сливовую мезгу позволяют частично разрушить полисахаридную составляющую и тем самым облегчить сокоизвлечение. Также важным аспектом является снижение содержания взвесей в получаемом продукте, так как это делает его более технологичным, увеличивает скорость и качество фильтрации сока, а также способствует коллоидной стабильности.
В промышленности наряду с хорошо зарекомендовавшими себя способами воздействия на мезгу (нагревание, сульфитация) известны менее распространенные: углекислотная мацерация, обработка электрическим током, вибрационная обработка, обработка высокочастотным излучением и др. [3]. Однако многие из этих методик имеют, скорее, наукоёмкую ценность, так как в условиях предприятий они реализуются с трудом. В приведённом исследовании авторами были выбраны способы, которые постепенно находят всё большее индустриальное применение и поэтому представляются востребованными и воспроизводимыми. Приведём очень краткую характеристику.
Обработка ферментными препаратами
В современной промышленности обработка ферментными препаратами находит всё большее применение. Очень многие пищевые предприятия, перерабатывающие растительное сырьё, отдают предпочтение работе с ферментами. Они сравнительно не дорогие, не требуют дополнительного оборудования и дозировки их очень умеренны. В приведенных исследованиях для переработки сливовой мезги использовался ферментный препарат Экстрапект Кристалл. Это ферментный комплекс (пектиназа, целлюлаза, глюканаза, ксиланаза, танназа), который быстро разрушает коллоиды, вызывающие различные помутнения (пектин, бета-глюканы, нейтральные полисахариды, фенольные вещества),
осветляя при этом продукт, улучшая его фильтруемость и убирая при этом горечь во вкусе. Препарат получают путем глубинного культивирования специального штамма гриба рода Aspergillus - продуцента высокоактивного комплекса пектолитических, целлюлазных и фенолразрушающих ферментов. Существуют также и другие ферментные препараты (отечественные и импортные), воздействие которых на сливовую мезгу ещё предстоит выяснить.
Обработка замораживанием
Вода, находящаяся в свободном состоянии в растительных тканях, при замораживании затвердевает и тем самым увеличивается в размере с образованием кристаллов льда, которые разрывают клетки растительной ткани и облегчают выход сока из протоплазмы. Метод, безусловно, энергоёмкий, однако учитывая сезонность сливы, как фруктовой культуры, - перспективен. В период между использованием свежей сливы предприятия могут закупать замороженное сырьё, тем самым снимая необходимость иметь собственные криогенные мощности.
Обработка ультразвуком Ультразвук - упругие колебания в среде с частотой за пределом слышимости человека. Обычно под ультразвуком понимают частоты выше 20 КГц. Подобное воздействие оказывает разностороннее влияние на субстрат, в результате чего выход сока и его качество увеличиваются. О перспективности применения такой обработки авторы подробно рассказывали в предыдущей работе [4]. В представляемом исследовании производилось воздействие ультразвуковым излучением частотой 42 КГц и различным временем воздействия.
1
1 1 1 111 1 1 1 111 1 1 1 111
Ш
3
— п., 220 В
Рис. 1. Схема ультразвуковой установки: 1 - экспозиционная камера; 2 - электроакустический
преобразователь; 3 - генератор Сливовую мезгу помещают в экспозиционную камеру, оборудованную ультразвуковыми излучателями, и обрабатывают её ультразвуком определённой частоты при различном времени выдержки. Сок-самотек от мезги не отделяют, так как при воздействии ультразвука в мезге не должно быть воздушных полостей, которые бы отражали ультразвук на границе раздела твердой и газообразной фаз и приводили к большим потерям акустической энергии.
Длительность обработки ультразвуком зависит от интенсивности ультразвукового поля и высоты слоя обрабатываемого сырья.
При обработке ультразвуком на ткань действуют кавитационные силы - быстрая смена давления и разрежения, приводящие к разрыву клеток. Выход сока из обработанного ультразвуком сырья выше, чем из необработанного. Сок из обработанной ультразвуком сливовой мезги более прозрачен, чем сок из той же сливы, но не подвергавшейся ультразвуковой обработке. Вкус сока под воздействием ультразвука не изменяется.
50 45 40 35
га х О и
Ч О х л со
= 30
25
Ч 20
15 10
•свежая слива замороженная слива
0 0,003 0,006 0,009 0,012 0,015
Дозировка ферметного препарата, % к массе мезги
5
0
Рис. 2. Изменение выхода сливового сока в зависимости от дозировки ферментного препарата
В результате воздействия на мезгу из свежей и замороженной сливы ферментного препарата были получены данные, которые приведены на рис. 2.
Из полученных графиков видно, что мезга, обработанная ферментным препаратом, обладает существенно большей сокоотдачей, причём максимум действия фермента достигается при определённой дозировке (приблизительно 0,006%), а затем увеличения выхода сока не происходит. Прирост сокоотдачи составляет 30%. Также отмечается, что выход сока из замороженного сырья увеличивается и прирост сокоотдачи больше на 5-9% вне зависимости от дозировки ферментного препарата. Кислотность изменялась не значительно.
Также были отмечены ощутимые изменения в углеводном составе извлекаемого сока (табл.1).
Таблица 1. Показатели сока, извлекаемого из мезги, обработанной ферментным препаратом
Мезга из свежей сливы
Показатель Без ферментного Ферментный препарат, % к массе мезги
препарата
0,003 0,006 0,009 0,012 0,015
Массовая доля сухих 14,1 15,0 15,9 15,9 15,9 16,1
веществ, %
Кислотность, г/л 11,5 11,7 11,4 11,8 11,3 11,7
Мезга из замороженной сливы
Массовая доля сухих 16,0 16,4 16,6 16,5 16,6 16,4
веществ, %
Кислотность, г/л 11,5 11,4 11,0 11,0 11,5 11,4
Массовая доля сухих веществ увеличивается при обработке ферментным препаратом, причем максимум накопления, так же как и в случае с выходом сока, приходится на дозировку 0,006%. Увеличение сухих веществ связано, главным образом, с накоплением моносахаридов (глюкоза, фруктоза) в результате гидролиза полисахаридов, что является
положительным фактором для производства вина из сливы, так как определяет содержание спирта.
В результате воздействия на мезгу из свежей и замороженной сливы ультразвукового излучения были получены данные, которые приведены на рис. 3.
Из графиков следует, что выход сока при обработке ультразвуком существенно увеличивается. Прирост сокоотдачи достигает 35% относительно образцов без воздействия.
Рис. 3. Влияние длительности воздействия ультразвукового излучения на выход сливового
сока
По достижении максимума выхода, приблизительно через пять минут от начала обработки, увеличение сокоотдачи не наблюдается. Поведение свежего и замороженного сырья коррелирует с результатами ферментативной обработки, что говорит о положительном воздействии замораживающего фактора на увеличение выхода сока.
Прирост содержания сухих веществ наблюдается несколько больший, чем при использовании ферментного препарата (табл. 2).
Кислотность сока при ультразвуковой обработке существенно не изменялась.
Таблица 2. Показатели сока, извлекаемого из мезги, обработанной ферментным препаратом
Мезга из свежей сливы
Показатель Время воздействия ультразвукового излучения, мин
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Массовая доля сухих веществ, % 14,1 14,5 15,0 15,5 16,1 16,4 16,4 16,5 16,5 16,5
Мезга из замороженной сливы
Массовая доля сухих веществ, % 16,0 16,3 16,5 16,5 17,0 17,1 17,0 17,1 17,1 17,0
Для исследования эффекта совместного воздействия трех факторов: замораживание, добавление ферментного препарата и воздействие ультразвука был проведен эксперимент, где все они задействованы. Причем в качестве времени воздействия ультразвука была
выбрана величина - 5 минут, как оптимально себя зарекомендовавшая в предыдущих опытах. При этом количество вносимого ферментного препарата варьировалось, чтобы пронаблюдать динамику изменения сокоотдачи. Полученные результаты приведены на рис.4.
60
50
ЧР
о^
(1? а о
и
О
X
ей
40
30
20
10
свежая слива замороженная слива
0 0,003 0,006 0,009 0,012 0,015
Дозировка ферметного препарата, % к массе мезги
0
Рис.4. Изменение выхода сливового сока при комплексной обработке
Из полученных данных видно, что выход сока после комплексной обработки мезги существенно выше, чем при обработке применяемыми методами по отдельности. По сравнению с исходными образцами, которые никакому воздействию не подвергались, сокоотдача увеличивается более чем на 60%, что представляется весьма перспективным.
Массовая доля сухих веществ в образцах, обработанных комплексно, по сравнению с обработанными по отдельности, увеличилась умеренно и в точке максимального выхода достигла 17,2%, что также можно считать положительным фактором. Кислотность, как и в предыдущих случаях, существенно не изменялась.
По результатам проделанной работы можно сделать следующие выводы:
1. У свежей сливы, как сырья для производства сока, выход (сокоотдача) составляет приблизительно 30%, что недостаточно эффективно с точки зрения материального расхода.
2. При замораживании и последующем размораживании слив выход сока увеличивается на 5% по сравнению со свежими фруктами. При этом фактор замораживания дает прирост выхода сока существенно и весьма стабильно, вне зависимости от концентрации ферментного препарата и времени воздействия ультразвука.
3. При обработке ферментным препаратом сокоотдача увеличивается примерно на 30%, при этом заметно повышается его сахаристость.
4. При обработке ультразвуком выход сока увеличивается на 35%, сахаристость при этом также значительно увеличивается.
5. При комплексном воздействии на мезгу: замораживанием, ферментным препаратом и ультразвуком выход сока больше, чем в исходном случае (без обработки) на 60%, что является очень хорошим результатом для такого сырья, как слива.
Обобщая выводы, можно сказать, что комплексная переработка сливовой мезги с помощью замораживания, ультразвука и ферментативного воздействия является весьма
перспективным направлением и имеет возможность для дальнейших исследований и использования для нужд пищевой промышленности.
Л и т е р а т у р а
1. Скурихина И.М. Химический состав пищевых продуктов. - М.: Агропромиздат, 1987. -224с.
2. Тутельян В.А. Химический состав и калорийность российских продуктов питания. - М.: ДеЛи принт, 2012. - 284с.
3. Кишковский З.Н., Мержаниан А.А. Технология вина. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 504с.
4. Смотраева И.В., Баланов П.Е., Третьяков Н.А. Применение ультразвука при переработке растительного сырья. // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета; 2014. - №37. - С. 264-267.
УДК 664.6 Канд. техн. наук Р.А. ФЁДОРОВА
(СПбГАУ, niferita@bk.ru)
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДОБАВОК ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА КАЧЕСТВО КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ
Отруби, печенье, карамель
Функциональные продукты играют важную роль в здоровом питании и оздоровлении населения. В соответствии с Доктриной продовольственной безопасности РФ, утвержденной 30 января 2010 г., формирование здорового питания потребует наращивания производства новых, обогащенных, диетических и функциональных пищевых продуктов.
Одним из направлений расширения ассортимента функциональных продуктов является создание новых видов кондитерских изделий, предназначенных для улучшения состояния организма людей, проживающих в экологически неблагоприятных регионах.
В настоящее время особый интерес проявляется к функциональным продуктам питания, обогащенным ингредиентами, способствующими сохранению здоровья и профилактики заболеваний.
Галеты в современном представлении - это сухое хрустящее печенье с легкой слоеной структурой. Делают их из муки высшего сорта, воды и соли. Различают галеты простые (так называемое сухое печенье, крекер) и жирные (содержат 10—18% сливочного масла или маргарина) [1].
В нашей стране большой популярностью пользуются продукты переработки расторопши. Расторопша - травянистое однолетнее растение из семейства астровых. Имеет несколько других названий - расторопша пятнистая, колючник, чертополох, татарник серебристый.
Очень колючее растение, достигающее в высоту до 2 метров. Цветет в июле-августе ярко-фиолетовыми цветками, «сидячими» в колючей корзинке. Неприхотлива, но плохо переносит температуру ниже -10°С, поэтому считается южным растением. Цветы и плоды расторопши издавна используются в качестве сырья для многочисленных снадобий народной медицины. Расторопшу применяют для изготовления препаратов от давления, для лечения кардиологических заболеваний и похудения, но это не все плюсы расторопши. Это растение содержит: макроэлементы - калий, магний, кальций, железо; микроэлементы - марганец, цинк, медь, селен, йод, фосфор, хром, алюминий, бор и другие; жирорастворимые витамины, витамины К, Е, В1, В3, Б; полиненасыщенные жирные кислоты; каротиноиды; эфирные масла. Хорошо выводит из организма тяжелые металлы и радионуклиды.
