CC BY
44
УДК 664.8
Основные методы производства
инстант-продуктов
В.А. Воскобойников, д-р техн. наук, профессор Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К. А Тимирязева, г. Москва
Производство продуктов питания, в максимальной степени подготовленных к употреблению, получает все большее признание в нашей стране и за рубежом. Области использования как отдельных продуктов, так и комплексных рационов питания расширяются с каждым годом: космическое, спортивное, функциональное туристическое питание, для отдельных специальных групп воинских подразделений и др. [1, 2].
Расширение и индустриализация сети общественного питания, освоение и рациональное использование регионов Сибири, Крайнего Севера и Дальнего Востока, увеличение объемов диетического и диабетического питания требуют подготовки специализированных научных и производственных кадров, а также более ёмких инвестиций частного и государственного капитала.
Требования, предъявляемые к подобным системам питания, не являются однообразными и зависят от условий обитания человека, способов приема пищи, возможностей транспортирования пищевых продуктов на большие расстояния, необходимости хранения при обычных условиях и.других специфических особенностей.
Во многих случаях этим требованиям удовлетворяют пищевые концентраты - многокомпонентные продукты, созданные на основе обезвоженного сырья растительного и животного происхождения. Так как чаще всего потребителя интересуют кулинарно подготовленные продукты питания, на некоторых современных перерабатывающих предприятиях организовано производство инстант-продуктов. Так принято называть продукты в максимальной степени приготовленные к непосредственному безопасному употреблению и имеющие заданный состав, физико-химические свойства и микробиологические показатели.
Основные методы и технические средства, применяемые для производства инстант-продуктов, представлены в табл. 1.
Первая группа способов получения инстант-продуктов включает традиционные приемы технологической
обработки, позволяющие получить готовые к употреблению продукты или полуфабрикаты широкого ассортимента: крупы, не требующие
варки, сухое молоко, растворимый кофе, фарш из говяжьего и куриного мяса, овощные, ягодные и фруктовые порошки и др. Для этих способов
Классификация методов производства инстант-продуктов
Таблица 1
Основные технологические операции
Традиционная технология
Технология «взрыва»
Крио-технология
Термообработка, вальцевая сушка I =120-130 "С
Термообработка, конвекционная сушка, плющение, досушка 1 =50...80 °С
Термообработка, сушка распылением I =110...140 "С
Нагрев, сброс давления («взрыв») t =130 "С р=0,3 МПа
Экструзия t =130-200 °С р=0,3-0,4 МПа
Экструзия, высокотемпературная сушка tc=130...140 "С;
Т = 600 с tnc=160...170 °С; Т = 150 с
Замораживание, сушка t >0°С, р=р
с ' г гэтн
Замораживание, сушка 1г>0°С, Р=Ра™
Замораживание, сушка
1 >0°С, р<р
с ' г гатн
досушка 0°<К60°, р=р
' " "атн
Схемы основного технологического оборудования
т
f1®
ггштш
Y~v7
-AA/V
Характерные виды продуктов
Молочные, крупяные отвары, пюре, фруктовые, овощные и ДР-
Овощи, крупы, картофель
Молоко, фруктовые и
овощные пюре, кофе, меланж и т. д.
Крупы, овощи, картофель
Крупы, крахмал, смеси круп
Крупы, смеси
круп с добавками
Картофель, овощи, мясо, белок
Фрукты, овощи, мясо, кофе, молочные
Фрукты, овощи, мясо, молочные
Характеристика продуктов
знешнии вид
Порошки, хлопья, гранулы
Хлопья
Порошки агломераты
Пористые продукты традиционной формы
Пористые продукты заданной формы
Пористые продукты заданной формы
Пористые продукты традиционной формы
Пористые продукты естественной формы, порошки
Пористые продукты естественной формы
НОВЫЕИДЕИ
ТЕМА НОМЕРА
НОВЫЕ продукты
характерными технологическими операциями являются: диспергирование и обезвоживание сырья при помощи высокотемпературных теплоносителей. Для ускорения процесса гидратации, а иногда и перед заключительной стадией сушки для восстановления первоначальной формы полуфабриката некоторые виды продуктов (крупы, картофель, овощи и др.) подплющивают.
Технологические методы второй группы производства инс-тант-продуктов основаны на высокотемпературном нагреве картофеля или другого крахмалосодержащего сырья, сопровождаемого увеличением избыточного давления и последующего его понижения до атмосферного, что обеспечивает его гидротермическую обработку в процессе экструдирования или «экспан-дирования».
При переработке термолабильного сырья наибольший интерес представляет криотехнологический метод производства обезвоженных пищевых продуктов, в процессе которого предусматривается замораживание влагосодержащего сырья при температурах ниже криоскопических
значений [3]. В этом случае переводится содержащаяся в продукте слабосвязанная с каркасом материала влага в кристаллическое состояние, а затем удаляется при определенных значениях общего давления среды, сохраняя в максимальной степени физико-химические и органолепти-ческие показатели исходного полуфабриката. Применение криотехно-логии позволяет не только получать отдельные виды качественных продуктов, но и создавать на их основе комплексные поликомпонентные рационы питания длительного хранения.
Необратимые изменения, обусловленные низкотемпературной обработкой и последующим отеплением (дефростацией), казалось бы, должны были привести к полному разрушению клеточной структуры и увеличению степени усадки материала при его обезвоживании. Однако проведенные эксперименты показали, что разработанная технология производства инстант-продуктов позволяет уменьшить усадку образцов, увеличить пористость и ускорить удаление влаги по сравнению с высушиванием контрольных образцов
0
50
4и,_ 6т 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01
100 150 200 Время, мин
0
50
100
150 б
200 Время, мин
Термограммы, кривые сушки (а) и скорости сушки (б) образцов моркови, предварительно замороженных при скорости кристаллизации (V ) до конечной температуры ^ ): 1 - Км = 0'С/мин; 2 - = 0,2 °С/мин, ^ = -8*С; 3 - ^ = 0,8 °С/мин, ^ = ~18 °С; 4 - V = 0,2 °С/мин, t = -8 °С, затем t = -18 °С
зам ' ' ' кон ' кон
Таблица 2
Физико-химические и структурные показатели моркови и картофеля после 12 мес хранения
Показатель Традиционная технология Криотехнология
Ка ртофель Морковь Картофель Морковь
Массовая доля влаги, % 12,00 10,00 б,60 9,10
Коэффициент набухания 2,30 2,40 2,90 3,9
Развариваемость, мин 20,00 20,00 2,00 4,00
Содержание витамина С, мг/% 9,60 - 15,5 -
каротина, мг/% - 51,50 - 51,00
азота аминного, % 0,49 0,72 0,45 0,85
общего сахара на СВ, % 4,41 57,10 4,40 58,20
Оптическая плотность спиртоводного экстракта, ед. 0,05 0,56 0,03 0,72
Пористость, % 34,70 20,50 65, 90 27,50
продуктов, полученных по традиционной технологии.
С целью выбора рациональных параметров проведения отдельных этапов технологического процесса картофель и овощи (морковь, свекла, капуста и горох) подвергали традиционной для этих овощей технологической обработке, а затем замораживали при различных условиях [4].
Определение криоскопических характеристик (криоскопическое значение температуры, скорость продвижения фронта кристаллизации, количество вымороженной влаги) проводили при помощи методов термографии, дифференциально-термического анализа и калориметрии.
Изменение качественных характеристик картофеля и овощей определяли по следующим показателям: влагосодержание, содержание витамина С и каротина, оптическая плотность спиртоводных экстрактов, содержание сахаров и азота, ор-ганолептические показатели, во-доудерживающая способность, проницаемость, пористость, изотермы сорбции и активность воды.
Обезвоживание картофеля и овощей проводили в плотном кипящем и виброкипящем слое на специальном экспериментальном стенде. Анализ полученных термограмм, кинетических кривых сушки, кривых скорости сушки и качественных показателей образцов в зависимости от условий замораживания, скорости и температуры воздуха, размеров образцов, нагрузки на поверхность решетки позволил установить параметры процесса обезвоживания и целесообразность применения в некоторых случаях двухступенчатого замораживания.
Двухступенчатый режим замораживания может быть использован для овощей с содержанием водорастворимых веществ: вначале со скоростью 0,24 °С/мин до температуры -8 °С, а затем со скоростью 0,8 °С/мин до температуры -18 °С.
Термограммы, кинетические кривые сушки и кривые скорости сушки при различных условиях замораживания показаны на рисунке, а физико-химические и структурные показатели моркови и картофеля после 12 мес хранения -в табл. 2.
исследования показали, что применение двухступенчатого режима замораживания моркови позволило увеличить объем пор на 8-10 % по сравнению с образцами, полученными с применением одноступенчатого режима замораживания.
Повышенная пористость и паро-проницаемость сушеных овощей и
картофеля изменяют сорбционные характеристики образцов и влияют на выбор тароупаковочных материалов для их хранения.
При всем разнообразии направлений получения инстант-продуктов создание новых производств должно базироваться на соответствии необходимой производительности, качества готовой продукции, сроков хранения, энергетического обеспечения и капиталовложений. Принятие решения о создании нового производства в значительной степени зависит от наличия соответствующих данных по различным способам получения желаемого результата. Полагая, что затраты энергии, используемой на подготовку сырья, являются одинаковыми для всех рассматриваемых вариантов и, используя метод квали-метрии для получения обобщенной оценки качественных показателей можно получить следующие результаты (табл. 3).
Предлагаемая система поликритериальной оценки эффективности методов производства инстант-продуктов позволяет сопоставить относительные показатели качества готовой продукции и относительные затраты на ее производство.
При использовании приведенных данных следует учитывать следующие факторы:
• энергетические затраты на транспортирование и кулинарную подготовку продуктов к употреблению
Таблица 3
Относительные показатели совершенства методов и затраты энергии на производство продукции
Обозначение показателей Методы консервирования
Показатель сушка стерилизация замораживание криотех-нология сублимация
Показатель совершенства метода* F 0,2 0,3 0,6 0,3 0,8
Относительные затраты на проведение основной операции Е' = Ет/Е0 1,3 2,2 1,9 3,0 6,6
Относительные затраты на всех этапах производства**) г.Цк 4,1 6,0 10,1 5,0 9,3
* Р - показатель качества, равный для свежего продукта единице. ** т - основная операция; п - подготовительная операция; о - общие затраты.
значительно превышают соответствующие затраты энергии на собственно процесс замораживания влаги продукта;
• затраты энергии на производство сублимированных инстант-продуктов хотя и выше, чем при других методах консервирования, но с учетом специфических затрат на хранение, транспортирование и приготовление пищи они сопоставимы с общими затратами на замораживание продукции;
• метод использования низких температур перед традиционной тепловой сушкой хотя и уступает по показателю F для некоторых продуктов, все же является конкурентоспособным по сравнению с традиционными методами тепловой сушки и стерилизации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Воскобойников, В.А. Актуальные проблемы развития техники и технологии пищевых концентратов/ В.А. Воскобойников. - М.: ВНИИПП и СПТ, 1996. - № 2. - С. 3.
2. Воскобойников, В. А. Состояние и перспективы развития пищевой промышленности/В.А. Воскобойников// Пищевая промышленность. - 1990. -№ 7. - С. 10.
3. Семенов, Г.В. Вакуумная сублимационная сушка/Г.В. Семенов. - М.: Дели плюс, 2013. - 264 с.
4. Воскобойников, В.А. Динамическое планирование экспериментов при исследовании микропроцессов в пищевой промышленности/В.А. Воскобойников, Т.Ф. Роенко, Е.Л. Алексеев. - М.: ВНИИПП и СПТ, 1996. - № 2. - С. 7.
Основные методы производства инстант-продуктов Ключевые слова
быстро восстанавливаемые продукты; замораживание; инстант-продукты; квалиметрия; поликритериальная оценка; проницаемость; рацион
Реферат
В статье приведена разработанная классификация методов производства продуктов, максимально готовых к употреблению. В качестве перспективного метода рассматривается разработанный автором способ производства быстро восстанавливаемых картофеля и овощей с предварительным включением в технологическую цепь процесса замораживания. Новый метод производства овощей и картофеля с повышенной пористостью и проницаемостью позволяет рекомендовать новые виды быстро восстанавливаемых продуктов для разработки рационов и организации питания потребителей в экстремальных условиях. Предложенная автором система поликритериальной оценки эффективности метода производства инстант-продукта предусматривает сопоставление качественных показателей продукции и энергетических затрат на ее производство. Сравнительный анализ различных методов производства инстант-продуктов выполнен на основе теории квалиметрии. Относительные показатели энергетических затрат определены по величине расхода энергии на основные технологические операции.
Авторы
Воскобойников Владимир Александрович, д-р техн. наук, профессор
Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К. А Тимирязева, 127550, Москва, Тимирязевская ул., д. 49, voskoboynikov_v_a@mail.ru
The main methods of instant-product's manufacturing Key words
instant-products; quickly recovered products; permeability; policitally evaluation; qualimetry; diatary; freezing.
Abstracts
The article provides the developed classification of methods manufacturing any products at the most ready for consumption. Way of production of quickly recovered of potato and vegetables, with a prior inclusion of freeze's process in a technological chain, is considered as a promising method.
A new method of manufacturing of vegetables and potato with high porosity and permeability allows recommending new kinds of quickly recovered products for elaboration of dietary intake and catering service of customers in extreme conditions.
It was elaborated system of a policitally effectiveness evaluation of method of instant-product's manufacturing, envisaging comparison between parameters of products and energy consumption for its manufacturing. Comparative analysis of different methods of producing instant-products made on the base of theory of qualimetry. The relative indicators of the cost of energy are determined by the values of the energy costs for basic technological operations of methods of instant-products' producing.
Authors
Voskoboynikov Vladimir Alexandrovich, Doctor of Technical Science, Professor,
Russian State Agrarian University - Moscow Agricultural Academy named after K.A. Timiryazev, 49, Timiryazevskaya St., Moscow, 127550, voskoboynikov_v_a@mail.ru
