CC BY
256
УДК 637.34
Гулак О.В., астрант, (alena_gulak@mail.ru) © Полщук Г.С., к. т.н., доц.
Нацюнальний утверситет харчових технологт, м. Кигв
МОРОЗИВО З РОСЛИННИМИ ЕКСТРАКТАМИ
В статт1 обгрунтовано технолог1чш параметри виробництва морозива з рослинними екстрактами. З'ясовано, що для оптимального ведення процесу екстрагування в технологи морозива з рослинними екстрактами дощльно застосовувати спец1альне екстракц1йне обладнання. Найбшьш перспективним у цьому вгдношент е екстрактор з вгбрацтною системою перемшування, який, на вгдмгну в1д традицтних, забезпечуе належт ¡нтенсивт ггдродинамгчт умови протшання процесу, наближае активну поверхню взаемодгючих фаз до 100% I дозволяе ефективно використовувати I переробляти рослинну сировину.
Ключовi слова: екстрагування, в1броекстрактор, рослинт екстракти, морозиво.
Вступ. Виробництво морозива е одшею з найбшьш рентабельних галузей молочно! промисловостг Ниш даний продукт споживають в Укра!ш до 2,5 кг/рш на душу населення, а у розвинених кра!нах Свропи, Новш Зеланди та США - до 12-15 кг/рш, що пщтверджуе перспективу подальшого та постшного розвитку в^чизняно! галузi [1].
Пщприемства галузi щороку розширюють асортиментний ряд морозива як за рахунок впровадження принципово нових техшчних, так i технолопчних ршень, у тому чи^ шляхом застосування нетрадицшних видiв продовольчо! сировини. Досить орипнальною за органолептичними властивостями е група морозива iз застосуванням рослинних екстракив: морозиво чайне, цикорне та кавове. Подiбний продукт на сьогодш мае досить обмежений асортиментний ряд, оскшьки для одержання водних витяжок застосовують лише чай чорний (ГОСТ 1937, ГОСТ 1938), чай зелений (ГОСТ 3716), цикорш (ТУ У 22331884/006-2000) та каву натуральну (ГОСТ 6805) вщповщно до ТТ1 31748658-1-2007 до ДСТУ 4733:2007, 4734:2007, 4735:2007. Тому удосконалення технологи морозива iз застосуванням принципово нових у данш галузi рослинних екстрактiв е перспективним напрямом науково! роботи.
Матер1ал 1 методи. Для розроблення нових видiв морозива з екстрактами науковцi Нащонального унiверситету харчових технологiй (м. Ки!в, Укра!на,) пiдiбрали рослинну сировину з врахуванням !! хiмiчного складу, бюлопчно! цiнностi, здатностi до екстрагування та наявност на внутрiшньому ринку кра!ни. Так, авторами обрано: гiбiскус (ТУ У 15.8-30307990-002:2005 «Чай каркаде», «Чай iз пелюсток судансько! троянди»), троянду (ТУ У 00388079.004-2000 «Пелюстки троянди»), лаванду та мелiсу (ТУ У 15.8-30474971.002-2002 «Ф^очай Лаванда», «Ф^очай Мелка»), котовник (ГСТУ 01.11-37-512:2006 «Сировина котячо! м'яти.
© Гулак О.В., Полщук Г.£., 2011
Загальш техшчш умови»). Рослинну сировину попередньо пiддавали мехашчному подрiбненню до середнiх розмiрiв часточок 0,2... 0,5 см [2]. В якост екстрагента використовували питну очищену воду. Ефектившсть процесу екстрагування оцiнювали за масовою часткою сухих речовин, яку визначали методом висушування (ГОСТ 3626-73).
Обрана рослинна сировина мштить складш комплекси, що включають функцiональнi iнгредieнти. Серед останнiх, у першу чергу, слщ вiдмiтити: вiтамiни (аскорбiнова кислота, иамш, рибофлавiн, нiацин, вiтамiни групи Р, К, фшохшон, альфа-токоферол, пантотенова кислота, каротин, каротинощи), флавонощи (катехши, лейкоантоцiани, антоцiани, флавони, флавонощш глшозиди, флавони, кверцетин, кверцитрин, рутин та ш.) та 1х полiмернi сполуки (пектини), терпени, ефiрнi оли, смоли, алкалощи, гiркi глiкозиди, антраценовi похщш (гiперицин, псевдогiперицин), хлорофiл, холiн, ф^онциди, дубильнi речовини, макро- i мжроелементи (кальцiй, калiй, залiзо, мiдь, марганець, йод, кобальт та ш.), оргашчш кислоти. Присутнiсть в рослиннiй сировиш та И екстрактах тих або шших активних речовин визначае 1х функцiональнiсть, при цьому деякi з екстрактсв характеризуються вiдразу декiлькома ч^ко вираженими властивостями, якi вiдiграють велику роль в життедiяльностi людини [3].
Технологи морозива iз застосуванням рослинних екстракив вiдрiзняються вiд класично! технолопчно! схеми додатковою операцiею - приготуванням екстрактiв [4]. Саме тому науковцями насамперед було встановлено рацiональнi технолопчш режими екстрагування обрано! рослинно! сировини у водному середовищ1
Екстрагування проводили у ваннах тривало! пастеризаци (типове обладнання для екстрагування у галузi виробництва морозива типу чайного) та на вiброекстракторi перюдично1 ди, в якому створюються оптимальнi гiдродинамiчнi умови масообмiну в системi рослинна сировина - рщина за рахунок пульсуючих вiбротурбулiзуючих знакозмiнних струменiв [5]. Ефектившсть процесу екстрагування ощнювали за загальною кiлькiстю сухих речовин, що перейшла у екстракт, яку визначали методом висушування.
Авторами встановлено, що в процес екстрагування масова частка сухих речовин у розчиннику для вах видiв рослинного матерiалу пiдвищувалася до сталого значення - рiвноважноl концентраци екстрактивних речовин у розчинi. За цих умов кшькють речовин, як дифундують з сировини у екстрагент, урiвноважувалася з тими, що рухаються у протилежному напрямку. Тому технолопчш режими, за яких дослщжуваш системи набувають рiвноважного стану, е рекомендованими для отримання екстракив у виробничих умовах.
В процесi дослiджень виявлено, що найбшьший вмiст сухих екстрактивних речовин у екстрактах (3,20.7,08 %) одержано при гiдромодулi 10:1 (рис.1 та 2), що може бути пояснено збшьшенням маси рослинного матерiалу по вщношенню до розчинника у дослщжуваних системах порiвняно з шшими гiдромодулями (вмiст сухих екстрактивних речовин 1,2.5,5 %).
ЗА
Екстрявп' Еютракт Екстракгг Екстрякт Екстрает лаванда котовника мелки трояцди г1б1ску£у
аПдромодуль 30:1 БПдрамодуль 20:1 ИПдримодуль 10:1
Рис.1. Максимальний вм1ст сухих речовин у екстрактах за р1зних г1дромодул1в при температур! 100 °С
с
Бмкт сух[и речовин. % 7
6 5 4
3 2 1 О
У Гшромол>ль 30:1 8 Гшромодтаь 20:1 * Гшромодуль 10:1
Рис. 2. Максимальний вмкт сухих речовин у екстрактах, отриманих на в1броекстрактор1 за р1зних г1дромодул1в при температур! 100 °С
Також встановлено, що рекомендованою температурою екстрагування для вах видiв рослинно! сировини та гiдромодулiв е 80 та 100 °С. При цьому вмiст сухих речовин у розчиннику при пщвищенш температури до вказаних значень у вах зразках збiльшуеться у середньому у 1,2. 4,6 разiв. Отже, зважаючи на високу вартiсть обрано! рослинно! сировини гiдромодулi 30:1 та 20:1 можна рекомендувати тiльки для одержання морозива ароматичного та льоду по досягненш вмiсту у екстракт мiнiмально необхщно! кiлькостi сухих
екстрактивних речовин, що забезпечують виражеш смак та аромат готового продукту. Для морозива молочного, коли сумш повинна вмщувати нормативну кшьюсть сухих речовин, у тому чи^ СЗМЗ (не менше 29 %), а присутшсть молочних компонент знижуе гостроту сприйняття смаку та аромату екстрактивних речовин, краще застосовувати бшьш концентрованi екстракти, одержанi при гiдромодулi 10:1.
Проведено порiвняння ефективност вiбрацiйного методу отримання екстрактiв по вщношенню до одержаних екстрактiв у ванш тривало! пастеризацi! В процес дослiджень встановлено, що при вiброекстрагуваннi видiлення цiльових компонентiв проходить бшьш повно (в 1,2...1,6 разiв ) i рiвновага настае швидше на 10 хв, що дозволяе не лише ращонально використовувати рослинну сировину, а й заощаджувати енергоресурси.
Враховуючи результати проведених експериментальних дослiджень, як дали можливiсть визначити рацiональнi режими отримання екстракив гiбiскусу, троянди, лаванди, котовника та мелiси, авторами рекомендовано до практичного застосування два способи одержаня екстракив у технологи морозива з рослинними екстрактами: у ваннах тривало! пастеризаци та на вiброекстракторi перюдично! ди.
Отримання екстракту у вант тривало! пастеризаци. Питну воду на^вають до температури 80. 100 °С у ваннi тривало! пастеризацi!' з мшалкою та щiльно прилягаючою кришкою. Як тiльки вода досягне зазначено! температури, у ванну вносять суху рослинну сировину у спiввiдношеннi 10:1 (вода/рослинна сировина) та проводять екстрагування при постшному перемiшуваннi протягом 30.40 хв, залежно вiд виду рослинного матерiалу. Пiсля завершення процесу екстрагування екстракт вщфшьтровують, охолоджують та направляють на виробництво морозива або на тимчасове збер^ання (за необхiдностi).
Рослинну сировину, що залишалася пiсля екстрагування, знову заливають водою в тш же пропорцi! (10:1) i екстрагують за умов, вказаних вище. Вторинний екстракт використовують для виробництва морозива ароматичного.
Отримання екстракту у вiброекстракторi перюдично! ди. При екстрагуваннi рослинно! сировини у вiброекстракторi параметри коливань вiброперемiшувальних пристро!в екстрактора складають 6 Гц, при фжсованих амплiтудi (10 мм i 20 мм), тривалостi проведення процесу (10.25 хв) та стввщношенш твердо! та рiдко! фаз (гщромодуль) 30:1, 20:1 i 10:1. Температура сумiшi у екстракторi пiдтримують у межах 80.100 ° С системою терморегулювання та за необхщност створюють вщповщне розрiдження. Екстрагування у вiброекстракторi проводять наступним чином. У атку екстрактора завантажують подрiбнену рослинну сировину, закривають кришку апарата i, тсля заповнення екстрагентом робочого об'ему апарата, вмикають вiбропривiд i вакуум-насос (за необхщноси). На цьому пiдготовча стадiя закiнчуеться i починаеться процес екстрагування. Упродовж усього процесу екстрагент вшьно циркулюе в центральнiй та перифершнш зонi всього робочого об'ему апарата. Шсля закiнчення екстрагування екстракт вщводять з апарата, вилучають залишки рослинно! сировини i проводять миття обладнання.
Апаратурно-технолопчну схему виробництва морозива з рослинними екстрактами представлено на рис.3.
Рис. 3. Апаратурно-технолоНчна схема виробництва морозива з рослинними екстрактми
1-автомолцистерна, 2-деаератор, 3-в1дцентровий насос, 4-л1чильник, 5-сепаратор, 6-пластинчастий охолоджувач, 7- резервуар для збер1гання сирого молока, 8- ур1внювальний бачок, 9- пластинчаста пастер1зацшно-охолоджувальна установка, 10- сепаратор вершков1дд1лювач, 11- резервуар для збер1гання пастеризованого молока, 12- ванна сироробна, 13- ротацшний насос, 14- фшьтр, 15- ПОУ, 16- гомогешзатор, 17- резервуар, 18- ванна тривало! пастеризаци з мшалкою та щ1льно прилягаючою кришкою, 19- в1броекстрактор перюдично! ди, 20- пластинчастий охолоджувач, 21- резервуар для збертання екстракту, 22 - в1брацшна просшвальна машина, 23-жироплавитель, 4- фризер, 25- фасувальна лшя
Технолопчний процес виробництва морозива молочного з рослинними екстрактами та морозива ароматичного на !х основi вiдбуваeться згщно схем, наведених на рис. 4 та 5 вщповщно.
Прннмання та. ошнка жюст] сировини
Шдготовка снровини
Складання сумшп(35.. .45°С) ?
Очшненга ^(Ыльти^^Еання1) сум]пп
Прнготуванш екстражту (30.. .100 °С)
Пастернзащя суьипп (30. ..35 "С. 15. ..20 с або не менше 92 °С без шприг.ш! при о езперершсигу спосош, або ЭЗ... 37 °С 3.. .5 гжпри перю личному способ^
Фоьтрування екстражту
Гоыогетзащя сумшп (Я0±5°С= 12,5 МШ) Охололження екстражту
+
Охололження та внзр! ванта сумшп (0...6 6 до 12 ди) „ Внесения ексгракг.7
в охолоджену сумпн
ФрнзеруЕДШ1я сушил
X
Фасування та загар ту вання морознва
(-30..40СС) *
Паку вання та з5ер1гання морознва (-13±2=С -до 10 1псяще. -24±2^С — до 12 ыкжщв!
Рис.4. Технолог1чна схема виробництва морозива молочного з рослинним
екстрактом
Рис.5. ТехнолоНчна схема морозива ароматичного на основ1 рослинного
екстракту
Запропоноваш технолопчш схеми виробництва морозива з рослинними екстрактами е основою розроблено! нормативно! документаци та захищеш рядом патенив на винаходи.
Розробка мае реальну практичну цiннiсть, оскшьки сприятиме бiльш ефективному переробленню щнно! сировини та суттевому енергозаощадженню.
Застосування нових видiв екстрактiв дозволить розширити асортиментний ряд нових видiв морозива з орипнальними органолептичними показниками, що зможуть задовольнити будь-якi вибагливi смаки споживачiв.
Висновки. Встановлено технологiчнi параметри виробництва морозива молочного та ароматичного з екстрактами лаванди, котовника, мелши, троянди,
ri6icKycy та доведено доцшьшсть застосування Bi6poeKCTpaKTopa при !х виробництв1
Л1тература
1.Савицька В.Г. Молоко i молокопродукти у споживчому баланс населення Украши // Економiка АПК. - 1999. - № 12. - С. 39.
2.Лысянский В.М., Гребенюк С.М. Экстрагирование в пищевой промышленности - М.: Агропромиздат, 1987 - 188 с.
3.Н.С. Зефиров, Н.Н. Кулов и др. Химическая энциклопедия. — М.: Научное издательство «Большая российская энциклопедия», 1995. — Т. 4. — с. 524
4.Типова технолопчна шструкщя з виробництва морозива молочного, вершкового, пломбiр; плодово-ягщного, ароматичного, щербету, льоду; морозива з комбшованим складом сировини» ТТ1 31748658-1-2007 до ДСТУ 4733:2007, 4734:2007, 4735:2007
5.Пат. 14515 Украши. Вiбрацiйний екстрактор / В. Л. Зав'ялов, В.С. Бодров, Н.В. Попова, Т.Г. Мисюра. - Опубл. Бюл. № 5, 2006.
Summary
The article reasonably technological parameters of ice cream with plant extracts. It was found that in order to expedite the process of extraction technology of ice cream with plant extracts advisable to use alternative methods and new extraction equipment. The most promising in this respect is the extractor of vibrational mixing system, which, unlike traditional, provides adequate intensive hydrodynamic conditions of flow process brings an active surface interacting phases up to 100% and can effectively use and recycle plant material.
Рецензент - д.с.-г.н., проф. Щсарик О.Й.
