CC BY
45
Производство натуральных соков плодовых растений в форме гранулированных концентратов.
Новая технология
А.Д. Поверин
НПО «Биоиндустрия» (Нахабино, Московская обл.)
В настоящее время в пищевой индустрии при производстве продуктов адекватного питания и специального назначения все шире применяют натуральные гранулированные концентраты на основе соков дикорастущих плодовых растений и кустарников, в том числе различных видов ягод, таких, как малина, черника, брусника, клюква, ежевика и др. [1-5]. В связи с реальной рыночной востребованностью вышеуказанных пищевых полупродуктов в НПО «Биоиндустрия» разработана новая технология их промышленного производства, основанная на последних достижениях науки и техники в области биотехнологии.
В качестве натурального сырья для разработки этой технологии использованы следующие виды ягод: малина свежая (РСТ РСФСР 19-75); черника свежая (ОСТ РСФСР 27-75); брусника свежая (ГОСТ 20450-75); клюква свежая (ГОСТ 19215-73); ежевика свежая (РСТ РСФСР 19-75); сахар-песок (ГОСТ 21-9) либо фруктоза, лактоза или глюкоза, а также вода (ГОСТ 6709-72).
Для производства натуральных гранулированных концентратов на основе соков из ягод экспериментальным путем были установлены следующие соотношения исходного сырья и подсласти-
телей: 1/1; 1/1; 1,5/1; 2/1. До разработки технологических и аппаратных схем на промышленное производство вышеуказанной продукции были заданы основные технические требования к конечной продукции. Выработка этих требований осуществлялась с учетом действующих нормативно-технических и законодательных актов РФ. По орга-нолептическим и физико-химическим показателям основные технические требования к конечной продукции приведены в табл. 1. Наличие каких-либо посторонних нерастворимых примесей в полупродукте не допускалось. Возможное содержание токсичных элементов в конечном продукте ограничи-
Таблица 2
Показатель Допустимые уровни, мг/кг, не более
Токсичные элементы:
свинец 0,5
мышьяк 1,0
кадмий 0,05
ртуть 0,01
медь 2,0
Пестициды:
гексахлорциклогексан 0,005
ДДТ и его метаболиты 0,005
Радионуклиды, Бк/кг:
цезий-137 140
стронций-90 100
валось нормативами, предусмотренных СанПиН 2.3.2.560-96. По показателям безопасности производимые полупродукты должны были соответствовать требованиям, указанным в табл. 2.
По основным микробиологическим показателям конечный продукт в форме натуральных гранулированных концентратов, произведенных на основе соков ягод после приготовления гидромодуля, параметры которого приведены выше и предусмотрены создаваемой рецептурой, должны соответствовать требованиям, указанным в табл. 3, что регламентируется СанПиН 2.3.2.560-96.
Таблица 1
Показатель Норма
Внешний вид Однородный,равномерно окрашенный сыпучий порошок; гранулы размером от 0,2 до 3,0 мм
Цвет Соответствующий цвету используемой свежей ягоды
Вкус Водный раствор, с привкусом свежей ягоды, входящей в состав концентрата
Аромат Свойственный аромату используемого сырья
Массовая доля влаги, %, не более 2,5
Растворимость в воде Полная, допускается легкая опалесценция
Распадаемость, мин, не более 2
5•2006
28
Технология промышленного производства натуральных гранулированных концентратов на основе соков ягод предусматривает выпуск полупродуктов как в виде однокомпонентного состава, содержащего кроме наполнителя только сок ягод, так и в виде многокомпонентного состава, кроме наполнителя и сока ягод содержащего ряд дополнительных ингредиентов: мякоть ягод (шрот) и натуральные вкусоарома-тические добавки. В основе разработки данного технологического процесса лежат исследования автора по оптимизации способов экстракции различных видов растительных субстратов [6-8]. Процесс промышленного производства указанной выше продукции включает проведение следующих технологических операций (ТО): ТО № 1 — получе-
Таблица 3
Показатель Норма
Количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов в 1 г продукта, не более 5,0404
Бактерии группы кишечной Не палочки (колиформы) в 1 г продукта допускаются
Патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы, в 25 г продукта То же
Дрожжи и плесени (сумма) КОЕ/г, в 10 г продукта »
ние сока из ягод; ТО № 2 — концентрирование сока; ТО № 3 — сушка шрота с его одновременным измельчением; ТО № 4 — гранулирование натурального концентрата; ТО № 5 — упаковка готового полупродукта.
Взвешенные на технических весах ягоды первоначально загружают в комбинированный пульсационный аппарат — экстрактор-фильтр (ЭФ). Из специального сборника-накопителя в указанный экстрактор (ЭФ) заливают воду для формирования гидромодуля субстанции в соотношении 1:1 к исходному сырью. Затем крышку ЭФ закрывают и центробежным насосом в его теплообменную рубашку из бойлера подают горячий теплоноситель. При помощи специального блока управления (БУ) частотой и амплитудой пульсаций в ЭФ устанавливают необходимую для данного вида сырья интенсивность перемешивания. Под воздействием создаваемых пульсаций экстракционная масса приходит в возвратно-поступательное движение, что обеспечивает равномерное распределение гетерогенных компонентов во всем объеме экстрактора, а также интенсивное протекание массообмен-ных процессов. Благодаря этому выравниваются концентрации компонен-
тов (происходит их гомогенизация) во всем объеме экстрагента. Твердая фаза (предварительно измельченные ягоды) в созданных условиях непрерывно подвергается интенсивным вибрационным воздействиям, что приводит к увеличению эффективности экстракционных процессов.
Далее экстракционная масса нагревается до температуры 45,0±5,0 °С и при пульсационном перемешивании выдерживается в течение 1 ч. После окончания процесса экстракции пуль-сационное перемешивание отключается. Далее открывается шаровой вентиль на пульсационной камере. При этом твердая фаза (шрот) и экстрагент, насыщенный извлеченными компонентами, из корпуса и пульсационной камеры попадают на крышку аппарата со встроенной фильтрующей перегородкой. Внутри аппарата давление поднимается до 0,05 МПа и начинается процесс фильтрования. Твердая фаза (шрот) остается на фильтрующей перегородке крышки аппарата (ЭФ), а экстракт (сок ягод) отфильтровывается в специальную накопительную емкость. После окончания процесса шрот из аппарата выгружается. Далее в аппарат загружается новая порция свежего сырья и аналогичная технологическая операция повторяется. Шрот периодически поступает на стадию сушки в комбинированный аппарат типа АФС.
После окончания каждой технологической стадии экстракции отфильтрованный сок последовательно порциями подается в испаритель выкуум-выпарной установки (ВВУ). Процесс концентрирования сока осуществляется под вакуумом при температуре 45,0±5,0 °С, при остаточном давлении 76-38 мм рт. ст. примерно до 1/30 первоначального объема. После завершения технологического процесса «упаривания» растительного субстрата получается концентрированный сок с остаточной влажностью 40 %, а также так называемый отгон оборотной воды, который вторично используется в технологическом процессе. Концентрированный сок направляется в специальный мерник и далее на стадию грануляции.
Ягодный шрот сушится в специальной сушилке методом «взвешенного слоя» с одновременным измельчением типа АФС.
В рабочую емкость сушилки через загрузочный люк засыпается шрот ягод в количестве 5,0 кг, после чего в сушилку подается подогретый воздух и включается привод перемешивающего и измельчающего устройства. При этом шрот переводится во взвешенное состояние, в котором и производится сушка. По мере высыхания и измель-
чения шрота пылевая фракция под действием воздушного потока выносится из сушилки и осаждается в циклоне. Подпитка слоя шротом производится в периодическом режиме. В ходе процесса сушки поддерживается следующий режим: температура воздуха на входе до 75,0 °С; температура воздуха в слое — до 60,0 °С. Воздух, поступающий на сушку, предварительно фильтруется и подогревается в электрическом калорифере, при этом визуально контролируется характер «кипения» слоя и поддерживается перепад давления в слое в пределах 80-100 мм водяного столба. Выгрузка измельченного сухого шрота осуществляется периодически по мере заполнения приемной емкости циклона.
В соответствии с разработанной технологией процесс промышленного изготовления гранул включает несколько технологических стадий.
Просев сахара. Сахар просеивают через сито с размером ячейки 2,0 мм, оснащенное специальным поддоном. С целью снижения возможной микробной обсемененности сита предварительно обрабатывают этиловым спиртом. Сито со специальным поддоном монтируют на вибрационном столе. Просеянный сахар собирается в поддоне, а механические включения отправляются в отвал. Взвешивание подсластителей, а также концентрированного сока и измельченного сухого шрота осуществляется объемно-весовым методом.
Гранулирование и сушка готового продукта. Готовый продукт гранулируется в сушилке-грануляторе типа АФС методом «кипящего слоя» в периодическом режиме. Для этого в ее рабочую емкость через специальный люк загружают сахарный песок или другие подсластители. После этого в сушилку подается подогретый воздух. Через специальную форсунку подается концентрированный сок, при этом образуются гранулы продукта, которые подсушиваются в кипящем слое. Режим сушки: температура воздуха на входе в рабочую камеру 75,0 °С; температура воздуха в слое 60,0 °С.
Воздух, поступающий на сушку, предварительно фильтруется и подогревается в электрическом калорифере. Выгрузка гранул осуществляется периодически по мере высыхания, при этом визуально контролируется характер кипения слоя и поддерживается перепад давления в слое в пределах 80-100 мм водяного столба. Воздух из сушилки очищается от пыли продукта в циклоне и на фильтре, после чего выбрасывается в атмосферу.
Готовые сухие гранулы укладывают в полиэтиленовые мешки по 5,0 или
по 10,0 кг в картонную тару. Пыль из циклона возвращается в специальную сборную емкость, где размешивается сначала в дистиллированной воде, а затем в концентрированном соке, поступающем на стадию грануляции. После окончания процесса гранулы в полиэтиленовых мешках поступают в цех фасовки и упаковки пищевых концентратов.
Фасовка и упаковка готового продукта. Упаковка готового продукта производится в соответствии с ГОСТ 17768-90:
в полиэтиленовые мешки (ГОСТ 16338-85, полиэтилен пищевой марки 158.03.20.) по 5,0 или по 10,0 кг, далее в гофрированные ящики по одному или по два мешка, которые затем укрепляют липкой лентой и сверху маркируют товарной этикеткой;
в пакетики из ламинированной или фольгированной бумаги размером 95x60 мм (по 10,0 г), 95x120 мм (два пакетика по 10,0 г), 95x240 мм (четыре пакетика по 10,0 г), 160x120 мм (два пакетика по 20,0 г). Сто пакетиков помещают в гофрированные ящики, изготовленные из картона по ГОСТ 7933-89, которые также укрепляют липкой лентой и сверху маркируют товарной этикеткой.
ЛИТЕРАТУРА
1. Доронин А.Ф., Шендеров Б.А. и др. Функциональное питание. — М.: ГРАНТЪ, 2002.
2. Поверин Д.И., Тырсин Ю.А. Адекватное питание и его практическая реализация//Пище-вая промышленность. 2005. № 8. С. 50—51.
3. Bengmark S.K. Vitamin C in national nutrition consortium, vitamin-mineral sa-fety, toxicity and misuse. — Chicago: American Dietetic Association, 2002, pp.13—28.
4. Поверин Д.И. Научные основы промышленного производства продуктов функционального питания из различных видов растительного сырья: Автореф. дис... д-ра техн. наук — М.: МГУТУ, 2002.
5. Тырсин Ю.А., Поверин Д.И. Продукты функционального питания как действенное средство восстановления параметров здоровья человека в неблагоприятных экологических условиях//Материалы Российско-Корейской научно-практической конференции Восток-Запад. — М.: Изд-во МГУТУ, 2005. С. 124-133.
6. Поверин А.Д., ПоверинД.И., Доронин А.Ф., На-хмедов Ф.Г. Лекарственные растения в производстве чайных напитков//Пиво и напитки. 2001. № 5. С. 54-56.
7. Поверин А.Д., Поверин Д.И. Технология промышленной переработки лекарственного растительного сырья. — М.: Изд-во МСХА им. К.А. Тимирязева, 2001.
8. Поверин А.Д., Тырсина А.В. Конвективная сушка плодов рябины обыкновенной (Sorbus aucupariaV/Хранение и переработка сельхоз-сырья. 2005. № 11. С. 31-32. &
5 • 2006
29
