Производство плодово-ягодных экстрактов различных форм и функционального назначения Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Производство плодово-ягодных экстрактов различных форм и функционального назначения

1С.Н. Кравченко, С.С. Павлов, А.М. Попов

Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

Ускорение социального и экономического развития нашего общества настоятельно требует преобразований в структуре и качестве питания населения и предусматривает включение в рацион питания продуктов, обогащенных витаминами и другими биологически активными веществами, рекомендованными к употреблению различным возрастным группам населения в разных регионах. В связи с этим необходимо разрабатывать и широко внедрять новые ресурсосберегающие технологии, создавать принципиально новые технологии получения сбалансированных и физиологически полноценных продуктов с заданными свойствами [1].

Основу многих продуктов питания и напитков составляют экстракты из плодово-ягодного сырья, поскольку такое сырье содержит широкий комплекс аминокислот, белков, витаминов минеральных веществ и др. Высокий уровень технологических процессов и разнообразие плодово-ягодного сырья позволяют обеспечить производство таких смесей в виде концентратов, экстрактов и напитков с разнонаправленной биологической активностью и высокими вкусовыми качествами. Продукты, содержащие такие экстракты, стимулируют обменные процессы, улучшают работоспособность, повышают активность и сопротивляемость организма, оказывают благоприятное влияние на состояние здоровья.

Цель настоящей работы — разработка комплексной технологии переработки плодово-ягодного сырья в экстракты различных форм и функционального назначения.

Технология переработки плодово-ягодного сырья в экстракты осуществляется по схеме (рис. 1). Согласно схеме плодово-ягодное сырье поступает на мойку и инспекцию, в процессе которых удаляются незрелые, недоброкачественные плоды и отделяются посторонние примеси. Часть свежих плодов сушат, а другую — замораживают и хранят при температуре минус 18 °С. При заморозке свежей ягоды происходит частичная потеря влаги и разрушается клеточная структура, что облегчает сокоотдачу при переработке.

Измельчение свежемороженых плодов осуществляется на дезинтеграторе,

что позволяет получить однородную пастообразную консистенцию (пульпу), состоящую из сока, измельченной оболочки и мякоти. При этом семена хорошо отделяются и представляют интерес как посевной материал, обладающий всхожестью 90-95 %, или как масличный материал для извлечения жирного масла и получения растительного белка и клетчатки.

После отжима и сепарирования пульпы полученный сок с мелкодисперсной мякотью концентрируют, а жмых, содержащий значительное количество биологически активных веществ, высушивают при температуре 50...55 °С до влажности 12-14 %.

На следующем этапе сухие плоды (жмых) измельчают до размеров частиц 1-3 мм, что позволяет достичь необходимой поверхности контакта фаз между эк-страгентом и растительной массой и значительно снизить гидродинамическое сопротивление, особенно при использовании водных растворителей, когда возможно разбухание растительного сырья.

Измельченное плодово-ягодное сырье экстрагируют при массовом соотношении системы сырье:экстрагент 1:5-1:10 (температура 40.50 °С). В качестве растворителей применяют воду, этанол или их растворы в разных концентрациях. Использование таких экстрагентов позволяет варьировать спектр извлекаемых веществ или делить экстрактивные вещества на фракции, а применяя их последовательно, можно достичь практически полного извлечения экстрактивных веществ из растительного сырья. При этом можно получать экстракты не только разной биологической активности, но и совершенно другого типа действия. Сырье, имеющее в своем составе одинаковые группы высокомолекулярных веществ и структурно-механические свойства, при необходимости экстрагируют совместно.

Экстракты (соки) концентрируют до содержания 55-60 % сухих веществ на вакуум-выпарной установке при 48. 50 °С, что обеспечивает сохранность термолабильных веществ растительного происхождения, благодаря чему полученные концентраты обладают химической и микробиологической стабильностью [2].

Сухие ингредиенты (шрот и жмых), необходимые для формирования гранул, дополнительно подвергают механическому измельчению до 0,01-0,02 мм для достижения оптимальных размеров частиц в готовом соке (0,1-0,05 мм).

Процесс гранулирования осуществляют по «полумокрому» способу. Сухие ингредиенты в виде порошка смешивают до равномерного распределения в общей массе и предварительно увлажняют гранулирующей жидкостью (концентрированный экстракт или сок) в смесителе до влажности 70-80 % от оптимальной для окатывания (в ряде случаев до прекращения пы-леобразования). Доувлажнение смеси обеспечивается непосредственно в грану-ляторе в ходе ведения процесса распылением недостающего количества связующего. При таком способе окатывания смачивание не оказывает решающего значения на скорость формирования гранул, при этом отсутствует пылеобразование, и сам процесс агломерирования относительно легко поддается регулированию. Количество гранулирующей жидкости, подаваемой в смеситель-гранулятор, дозируется в зависимости от количества подаваемого материала.

Откалиброванные гранулы поступают на сушку, которая проходит при 50.55 °С до остаточной влажности 5-6 %. После сушки и классификации гранулы, крупность которых меньше 0,7 мм, возвращают в смеситель. Гранулы размером больше 3,0 мм направляют на дробление вместе со шротом.

Прессование таблеток (брикетов) из гранул ведется при давлении, равном 50-150 МПа, что обусловлено индивидуальной прессуемостью гранул, полученных из различного плодово-ягодного сырья.

Готовые продукты фасуют и упаковывают в полимерную тару, а затем отправляют на склад готовой продукции, где хранят при температуре 20 °С.

Преимущества разработанной технологии — мягкие температурные режимы и отсутствие других воздействий, оказывающих деструктивное влияние на биологически активные вещества растительного сырья в процессе его переработки, что позволяет получать любые композитные биологически активные смеси (жидкие, гранулированные, таблетированные) из различного плодово-ягодного сырья, принципиально новых свойств и качеств.

Предлагаемая технологическая схема дает представление о видах технологических потоков сырья и производимых конечных продуктов, последовательности проводимых технологических процессов и операций. Однако технологический поток переработки плодово-ягодного сырья в экстракты нельзя рассматривать как сумму отдельных технологических процессов. Очевидно, что каждый отдельный агрегат, работающий в составе линии, влияет как

ПИ]

НАПИТКИу 4 •

2005

Плодово-ягодное сырье

Измельчение

Семена

Замораживание Ь =-18°С

г

Мойка, подсушивание, инспекция

Пульпа

Отжим, сепарирование

Сушка до

г

W<14 %

Экстракция Ь = 40...50°С

,6 = 1,0-3,0 мм

Измельчение до 0,01-0,02 мм или до 1,0-3,0 мм

Фильтрование

Экстракт

Шрот

Упаривание до 55-60 % сухих веществ

Концентрированный экстракт I

Сушка до W<14 %, измельчение до 0,01-0,02 мм

Концентрированный экстракт I

Увлажнение, смешивание

6 = 0,01-0,02 мм

Сок с мякотью (мелкодисперсной)

Упаривание до 55-60 % сухих веществ

Концентрированный сок

Концентрированный сок

Гранулирование

Сушка до № = 5-6 %

Прессование

Таблетка I (брикет)

Увлажнение, смешивание

> 1

Гранулирование

>

Сушка до № = 5-6 %

Сушка до W<14 %

Измельчение до 1,0-3,0 мм

Экстракция Ь = 40...50°С

Фильтрование

Шрот

Экстракт

Сушка до W<14 %, измельчение до 0,01-0,02 мм

Упаривание до 55-60 % сухих веществ

Концентрированный экстракт II

Концентрированный экстракт II

Увлажнение, смешивание

Гранулирование

Гранула I

Сушка до № = 5-6 %

Гранула III

Прессование

Гранула II

Таблетка II (брикет)

Рис. 1. Технологическая схема производства плодово-ягодных экстрактов различных форм и функционального назначения

непосредственно,так и косвенно на работу других машин и аппаратов. Поэтому для совершенствования технологического потока необходим его анализ как системы [3].

Модель технологической системы производства экстрактов в соответствии с методологическими принципами системного анализа организована по блочно-мо-дульному типу (рис. 2) [4]. Во-первых, он позволяет универсализировать производство, значительно упростить процесс его конструирования и дает возможность независимой разработки подсистем, образующих при синтезе технологический поток. Во-вторых, можно оптимизировать

допуски на входы и выходы технологических операций и достаточно прочно связать их в единое целое. В-третьих, можно выработать требования к качеству исходного сырья и условиям окружающей среды с точки зрения наибольшей эффективности технологии его переработки.

Модель технологической схемы производства экстрактов сравнительно сложна и состоит из 32 операторов, которые объединены в подсистемы и разделяют технологический поток на функциональные участки, предназначенные для выполнения важнейших технологических операций (измельчение, сушка, экстрагирование, фильтрование, выпарива-

ние, гранулирование, прессование и др.). Центральными являются подсистемы — экстрагирования, выпаривания, формирования гранул и прессования. Именно в них формируются основные параметры качества продуктов, отвечающие теме нашего исследования, а именно создание экстрактов различных форм и функционального назначения.

Используя условные обозначения процессов [3, 5], технологических операций, на рис. 3-6 данные подсистемы представлены в виде процессоров и операторов, а стрелками-связями изображены материальные потоки, связывающие между собой эти процессы или операции.

4•2005

ПИВО " "ЛПИТКИ

Рис. 2. Модель технологической системы производства плодово-ягодных экстрактов различных форм и функционального назначения:

A — подсистема первичной подготовки сырья; B — подсистема хранения и подачи сырья;

C — подсистема экстрагирования; D — подсистема сушки и подготовки порошка; E — подсистема измельчения сырья и разделения его на составляющие; F — подсистема выпаривания; G — подсистема формирования гранул; I — подсистема сушки и классификации гранул; H — подсистема прессования; K — подсистема упаковки продукции в тару

Экстракт

Жмых сухой

измельченный Ягода сухая

измельченная Экстрагент

(возврат) Экстрагент

Шрот

Рис. 3. Подсистема экстрагирования, имеющая операторы: I — резервирования и хранения экстрагента; II — образования экстракта; III — фильтрования экстракта

Качественное исследование операторных моделей предполагает выбор показателей, отражающих систематическую оценку качества, устойчивости и управляемости технологических процессов на выходе из этих подсистем и отдельных операторов, а также эффективность переработки плодово-ягодного сырья в полуфабрикаты, готовую продукцию и необходимых при оценке стабильности технологий в целом [6].

В результате анализ позволил выявить необходимое количество контролируемых параметров качества технологического потока на выходе из подсистем: С, F — концентрация сухих веществ, содержание биологически активных веществ; I — раз-

ПИВО " НАПИТКИ

4•2005

I

Сок с мякотью

г Пар

Экстракт

^Экстрагент

(возврат)

._;г „

KW

Концентрированный^

Концентрированный

экстракт

Рис. 4. Подсистема выпаривания, имеющая операторы: I — образования концентрата; II — охлаждения и хранения концентрата

Концентрированный сок

Рис. 55. Подсистема формирования гранул, имеющая операторы: I — смешения жидких ингредиентов; II — разделения жидких ингредиентов на потоки; III — смешения сухих ингредиентов; IV — образования гранул; V — предварительной классификации гранул

Гранула сухая

d = 0,7-3,0 мм

Рис. 6. Подсистема прессования, имеющая операторы: I — образования таблеток (брикетов); II — резервирования и хранения таблеток

мер, растворимость, прочность и физико-химические показатели гранул; Н — масса, растворимость и распадаемость таблеток (брикетов).

Таким образом, применение системного анализа к моделированию технологического потока производства экстрактов позволяет представить его в более простой, обобщенной форме, облегчает отработку системы технологического контроля качества выпускаемой продукции в условиях многовариантности качественных показателей перерабатываемого сырья. ЛИТЕРАТУРА

1. Домарецкий В.А. Производство концентратов, экстрактов и безалкогольных напитков. Справочник. — Киев: Урожай, 1990.

2. Технологическая инструкция по производству плодовых и ягодных соков. ТИ 10.244.001-90. Москва. ВНПО консервной промышленности. «ГК СССР по управлению качеством продукции и стандартам». — М., 1993.

3. Панфилов В.А. Технологические линии пищевых производств (теория технологического потока). — М.: Колос, 1993.

4. Кретов И.Т., Остриков А.Н, Кравченко В.М. Технологическое оборудование предприятий пи-щеконцентратной промышленности. — Воронеж: изд. Воронежского университета, 1996.

5. Попов А.М. Анализ и синтез технологий гранулированных концентратов напитков. — Кемерово, 2003.

6. Никифорова Т.А., Гуревич М.А., Рябчеев А.К. Развитие системы технологических процессов и оборудования крупнотоннажного производства лимонной кислоты//Хранение и переработка сельхозсырья. 1998. № 4. (¡ui*

Новости от ООО «Продвижение»

К многочисленным наградам, полученным за свою продукцию в последние годы ликероводочным заводом «Ярославский», недавно добавилась еще одна — Гран-при на конкурсе «ПЭТ-бутылка — блеск России» за пластиковую фляжку для водок «Хлебосольная» и «Ярославская».

Годом раньше на пятом Всероссийском конкурсе «ПЭТ-бутылка—блеск России» по итогам общественной аттестации ЛВЗ «Ярославский» уже был награжден золотой медалью лауреата за серию ПЭТ-бутылок вместимостью 0,33; 0,5 и 1,5 л для питьевой воды «Русское достояние».

В октябре 2003 г. на ЛВЗ «Ярославский» для производства высококачественной водки была введена в эксплуатацию своя артезианская скважина. Добываемая из нее вода, проходящая четырехступенчатую очистку с использованием серебросодержащих угольных фильтров, позволила предприятию в апреле 2004 г. открыть свой цех по розливу питьевой воды «Русское достояние». Современное, высокотехнологичное оборудование для цеха розлива воды было установлено московской фирмой «ПРОДВИЖЕНИЕ».

Вода «Русское достояние» — уникальна для Ярославской области: ее минерализация составляет от 100 до 200 мг солей на 1 л, она богата ионами калия, магния и очищена от избыточного железа, характерного для воды средней полосы. Новая продукция ЛВЗ «Ярославский» предназначена для питьевых целей и приготовления пищи. Благодаря оптимальному составу солей она способствует выведению из организма шлаков и одновременно насыщению его микроэлементами. Есть газированный и негазированный варианты воды «Русское достояние». Выпускают ее в бутылках оригинальной формы вместимостью 0,33; 0,5; 1,5 и 5 л.

Основная продукция завода — крепкий алкоголь, также никогда не оставался без наград. Золотыми медалями на конкурсе в «ЛЕНЭКСПО» в 2004 г. награждены водки «Русское достояние золотая» и «Тайна Казановы золотая». Серебряные медали завоевали водки «Русское достояние» и «Тайна Казановы». Бронзовую медаль получила водка «Русское достояние платинум».

Специалисты «Ярославского» ЛВЗ не останавливаются на достигнутом и ищут новые формы для своей продукции. Уже имеющееся на заводе оборудование для выдува ПЭТ-бутылок серии СП-8 было приспособлено ими для изготовления пластиковых фляжек. Результаты сбыта водки в ПЭТ превзошли все прогнозы. А достойной оценкой новинки явилась высшая награда на конкурсе «ПЭТ-бутылка—блеск России».

Миллеру — 150

В августе исполняется 150 лет одной из известных мировых марок пива — «Miller». В 1855 г. немецкий эмигрант Фредерик Дж. Миллер (Frederick J. Miller) арендовал пивоварню Plank Road в Милуоки, США (Milwaukee, USA), где и сварил свое первое пиво.

Спустя год Фредерик Миллер выкупил пивоварню у ее прежнего владельца. Сегодня Miller остается одной из наиболее популярных марок пива, ей принадлежит около 18,5% рынка пива США. Е

4•2005

ПИВО " НАПИТКИ

II

II

H