Ресурсосберегающая технология переработки яблок Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

ПРОИЗВОДСТВО ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

УДК 664.8.047

Ресурсосберегающая технология переработки яблок Alternative technology of apples processing

Доцент О. В. Перфилова, профессор В. А. Бабушкин, магистрант В.В. Ананских, студент А.В. Полынкова,

(Мичуринский государственный аграрный университет) кафедра технологии продуктов питания, тел. 8(920) 232-64-17 E-mail: [email protected]

профессор Г.О. Магомедов, доцент М.Г. Магомедов (Воронежский государственный университет инженерных технологий) кафедра технологии хлебопекарного, кондитерского, макаронного и зерноперерабатываюгцего производств, тел 8(473)255-38-51

Associate professor O.V. Perfilova, Professor V.A. Babushkin, Master Student V.V. Ananskikh, Student A.V. Polshkova,

(Michurinsk State Agrarian University) chair of food products technology, tel. 8(920) 232-64-17 E-mail: [email protected]

Professor G.O. Magomedov, Associate Professor M.G. Magomedov (Voronezh State University of Engineering Technologies) chair of technology of baking, confectionery, macaroni and cereal-processing production, tel. 8(473)255-38-51

Реферат. Приоритетом долгосрочного периода развития пищевой и перерабатывающей про мы тленности является развитие импортозамещающих отраслей; переход к ресурсосберегающим технологиям, обеспечивающим безотходное производство и производство с минимальным воздействием на экологию. Согласно государственной стратегии развития пищевой и перерабатывающей промышленности наибольшее развитие получит производство продуктов питания из фруктов и овощей в Центрально-Черноземном регионе. В технологическом аспекте важной задачей переработки фруктов и овощей является их комплексное использование с поэтапным извлечением всех ценных компонентов. Данный принцип на практике может реализовываться внедрением ресурсосберегающих, комплексных (безотходных) или малоотходных технологий. Составной частью ресурсосберегающей переработки фруктов и овощей являются технологии комплексной переработки вторичных сырьевых ресурсов. При производстве яблочного сока прямого отжима образуется значительное количество вторичного сырья, особенно это касается технологии сока методом прессования на шнековом пресс-стекателе, где количество выжимок составляет в среднем 50-60 %, что в значительной степени зависит от помологического сорта яблок. Авторами разработана ресурсосберегающая технология переработки яблок на сок прямого отжима, концентрированный сок, пюре, пасту и порошки по витамннно- и энергосберегающей технологии с использованием СВЧ-обработки выжимок. Предлагаемый способ ресурсосберегающей технологии переработки яблок на сок прямого отжима, концентрированный сок, пюре, пасту и порошки позволяет рекомендовать данные продукты в качестве функциональных добавок и продуктов питания, богатых антиоксидантами и пищевыми волокнами (пектиновые вещества и клетчатка) для консервной, хлебопекарной и кондитерской отраслей.

Summary. The priorities of the long term development of the food processing industry are the development of import-substituting industries; transition to alternative technology providing non-waste production and production with minimal impact on the environment. According to the state strategy of the food processing industry development, the greatest development will be the production of food products from fruits and vegetables in the Central Black Earth region. In the technological aspect, the important task of processing fruit and vegetables is their complex using with the phased recovery of all valuable components. This principle can be realized in practice by introducing alternative, complex (non-waste) or low-waste technologies. Part of the alternative technology of fruits and vegetables processing is the technology of complex processing of secondary raw materials. In the production of apple juice by direct pressing produces a significant amount of secondary raw materials, especially for juice technology by pressing on a expeller, where the number of refuse is on average 50-60 %, which largely depends on the pomological sort of apples. The authors have developed a alternative technology of processing apples in to direct juice, concentrated juice, puree, pastes and powders according to vitamin and energy saving technology with using of microwave treatment of refuse. The proposed method of the alternative technology of processing apples in to juice of direct pressing, concentrated juice, puree, paste and powders allows us to recommend these products as functional additives and food products rich with antioxidants and dietary fiber (pectin substances and fiber) for the canning, bakery and confectionery industries.

Q Перфилова О.В., Бабушкин В.А., Ананских В.В., Полынкова A.B., Магомедов Г.О., Магомедов М.Г., 2017

Ключевые слова: яблоки, ресурсосберегающая технология, сок, пюре, порошок, паста, пищевые волокна, антиоксиданты.

Keywords: apples, alternative technology, juice, puree, powder, paste, dietary fiber, antioxidants.

В современных условиях наука играет важную роль в развитии пищевой и перерабатывающей промышленности. Это обусловлено созданием новых технологий глубокой переработки исходного сырья и производством новых видов продуктов питания, а также нарастающей конкуренцией со стороны мирового рынка продовольствия, развитием импортозамещающих отраслей [1]. Такие важные проблемы, как повышение эффективности производства, выработка продуктов лечебно-профилактического и функционального питания, невозможно решить без внедрения достижений научно-технического прогресса в пищевую промышленность.

К одной из основных проблем пищевой и перерабатывающей промышленности относится неразвитая инфраструктура хранения, транспортировки и логистики товародвижения пищевой индустрии, что не позволяет своевременно комплексно перерабатывать исходное сырье, в результате чего происходят его дополнительные потери и снижение качества.

При ежегодной переработке 110-115 млн т сельскохозяйственного сырья образуется более 50 млн т вторичных сырьевых ресурсов, значительная часть которых используется нерационально и неэффективно. Нередко вторичное сырье идет в отвалы или выливается в водоемы, тем самым наносится большой экологический урон окружающей среде.

В «Стратегии развития пищевой и перерабатывающей iгрпмышлпннпсти РФ на период до 2020 года» указан объем необходимых инвестиций с целью технического перевооружения, реконструкции и нового строительства пищевой промышленности на основе инновационных технологий и ресурсосберегающего оборудования, он составляет 1036,9 млрд р.

Одним из важных сегментов агропродовольственного рынка является плодоовощная продукция. Он включающий в себя рынок свежих фруктов, ягод и овощей, рынок сырья для переработки, а также рынок консервированной плодоовощной продукции [4]. В настоящее время плодоовощная консервная промышленность производит недостаточно варенья, джема, обеденных консервов. Что касается плодоовощных консервов с диетическо-профилактическими и функциональными свойствами, то они вырабатываются в ограниченном количестве.

Согласно государственной стратегии развития пищевой и перерабатывающей промышленности наибольшее развитие получит производство продуктов питания из фруктов и овощей в Центрально-Черноземном регионе.

В технологическом аспекте важной задачей переработки фруктов и овощей является их комплексное использование с поэтапным извлечением всех ценных компонентов. Данный принцип на практике может реализовываться внедрением ресурсосберегающих, комплексных (безотходных) или малоотходных технологий. Составной частью ресурсосберегающей переработки фруктов и овощей являются технологии комплексной переработки вторичных сырьевых ресурсов [2, 3].

Основным классификационным признаком вторичных сырьевых ресурсов от переработки фруктов и овощей является стадия технологического процесса -очистка, протирание, прессование, резка, просеивание, на которой происходит их получение [5].

При производстве яблочного сока прямого отжима образуется значительное количество вторичного сырья, особенно это касается технологии сока методом прессования на шнековом пресс-стекателе, где количество выжимок составляет в среднем 50-60 %, что в значительной степени зависит от помологического сорта яблок.

Выжимки от производства яблочного сока прямого отжима являются твердыми по своему агрегатному состоянию; по материалоемкости относятся к малотоннажным ресурсам; воздействие на окрзокаюшую среду безвредное, однако из-за высокой влажности данное сырье является скоропортящимся и требует быстрой переработки.

С целью определения возможности использования яблочных выжимок от производства сока прямого отжима в технологии пищевых продуктов функциональной и профилактической направленности была исследована их биологически активная ценность.

Биохимический состав яблочных выжимок зависит как от помологического сорта исходных яблок, так и от механического состава. Поэтому, чтобы полнее изучить свойства яблочных выжимок от производства сока прямого отжима и определить их пригодность к дальнейшей промышленной переработке было исследовано соотношение в них отдельных компонентов (путем разделения выжимок на отдельные компоненты с последующим взвешиванием):

- массовая доля мякоти и кожицы, %;

- массовая доля семян, перегородок и плодоножек, %;

- массовая доля сока, %.

Соотношение отдельных компонентов яблочных выжимок представлено на рис. 1.

2,91%

■ Мякоть и кожица, в т.ч. сок 76,6%

■ Семена, перегородки и плодоножки (0,06%)

97,09%

Рис. 1. Макроструктура яблочных выжимок после отжима сока на шнековом пресс-стекателе

Из вышеизложенного следует, что яблочные выжимки имеют различные коллоидно-физические свойства, геометрические размеры и влагосодержание частичек. В яблочных выжимках доля мякоти и кожицы, которые являются основными источниками биологически активных веществ, составляет около 97 %, остальное приходится на семена, перегородки и плодоножки (таблица).

Таблица

Биохимический состав 100 г свежих яблочных выжимок

Показатели Яблочные выжимки

Массовая доля сухих веществ, г 18,4

Массовая доля Сахаров, г, в т.ч. редуцирующие сахароза 9,1 7,6 1,5

Массовая доля органических кислот (по яблочной кислоте), г 0,9

Сахарокислотный индекс 10,1

Массовая доля клетчатки, г 1,8

Массовая доля пектиновых веществ, г, в т.ч.: водорастворимые водонерастворимые 2,5 0,6 1,9

Окончание таблицы

Показатели Яблочные выжимки

Жиры, г 1,3

Белок, г 0,7

Зола, г 0,4

Содержание антиоксидантов (в пересчете на кверце- 30,3

тин), мг

Аскорбиновая кислота, мг 22,0

Р-активные вещества, мг, в т.ч.: 64,0

катехины 15,0

антоцианы 3,5

флавонолы 45,5

Макроэлементы, мг: калий 24,2

кальций 49,1

магний 23,7

фосфор 21,2

Микроэлементы, мг:

железо 0,58

Из данных таблицы видно, что содержание сухих веществ в яблочных выжимках находится в пределах 18 %, из них около 9 % приходится на сахара, среди которых преобладающими являются редуцирующие сахара, на долю которых приходится 83,5 % от общего количества сахара.

Яблочные выжимки являются ценным источником пищевых волокон. В них содержатся 1,8 % клетчатки и 2,5 % пектиновых веществ. При этом содержание водорастворимого пектина составило 0,6 %, что соответствует 24 % от общего его количества.

Установлено, что в яблочных выжимках среди минеральных веществ в наибольшем количестве содержатся кальций, фосфор и магний. Содержание калия низкое - 24,2 мг/100 г. Выжимки достаточно богаты элементом кроветворного комплекса - железом.

В пищевой ценности сырья важное значение имеют антиоксиданты, которые обладают функциональный свойствами. Антиоксиданты обладают способностью блокировать вредное воздействие на организм человека свободных радикалов и защищать человека от самых опасных заболеваний (подтверждается многочисленными эпидемиологическими исследованиями) и старения (все современные теории старения основываются на свободнорадикальных процессах). Наряду с белками, углеводами и жирами антиоксиданты признаются незаменимой частью функционального, профилактического и здорового питания.

К природным антиоксидантам, содержащимся в пищевых продуктах из растительного сырья, относятся:

- флавоноиды (флавонолы, флавоны, изофлавоны, флаваноны, флавон-3,4-диолы, дигидрохальконы, антоцианидины);

- производные бензойной кислоты (протокатехиновая, галловая, ванилиновая, сиреневая кислоты);

- производные коричной кислоты (феруловая, п- и о- кумаровые, синаповая, кофейная кислоты);

- производные кумарина;

- фитоэстрогены (эстрогены, лигнаны, лактоны и др.);

- витамины С и Е;

- каротиноиды.

Содержание водорастворимых антиоксидантов в яблочных выжимках определяли амперометрическим методом на приборе «Цвет Яуза 01-АА», который основан на измерении силы электрического тока, возникающего при окислении молекул антиоксиданта на поверхности рабочего электрода при определенном потенциале, который после усиления преобразуется в цифровой сигнал. Значение электрического тока зависит от природы и концентрации анализируемых веществ, типа и материала рабочего электрода и потенциала, приложенного к электроду [6, 7].

Содержание водорастворимых антиоксидантов в яблочных выжимках в пересчете на кверцетин составило 30,3 мг/100 г. В яблочных выжимках также было определено количественное содержание следующих антиоксидантов: аскорбиновой кислоты (22,0 мг/100 г) и Р-активных веществ (64,0 мг/ 100 г).

Учеными Мичуринского ГАУ и ВГУИТ разработана ресурсосберегающая переработка яблок на сок прямого отжима, концентрированный сок, пюре, пасту и порошки по витаминно- и энергосберегающей технологии с использованием СВЧ-обработки выжимок (рис. 2).

Технология ресурсосберегающей переработки яблок на сок прямого отжима, концентрированный сок, пюре, пасту и порошки заключается в следующем. Яблоки моют, инспектируют, дробят и полученную мезгу направляют в шнековый пресс для извлечения 40-45 % сока, который затем фильтруют через сито с диаметром отверстий 0,8 мм, подогревают до температуры (PCB) 70 °С, деаэрируют, после чего подают или на розлив в стеклянную тару, герметично укупоривают стерильными крышками, пастеризуют 20-35 мин при температуре 100 °С и охлаждают до 35 °С, или концентрируют до содержания растворимых сухих веществ 70 %, пастеризуют 2 мин при температуре 100 °С, охлаждают до 25 °С и фасуют в асептических условиях в асептическую тару.

Яблоки

Мойка, инспекция,

дробление +

Извлечение 40-45 % сока прессованием, фильтрование через сито с диаметром отверстий 0,8 мм

Подогрев до 70 °С,

Розлив, укупорева-ние, пастеризация 20 -35 мин при 100 °С

Яблочный сок

Уваривание сока в вакуум аппарате до PCB 70 %

I =

Пастеризация 2 мин при 100 °С, охлаждение до 25 °С

Фасование в асептических условиях

Концентрированный яблочный сок

Яблочные выжимки

СВЧ - нагрев до 90 °С

Сушка при 60-65 °С до влажности 7-8 %

Охлаждение до 20 °С

Т

Дробление, пропускание через магнито -уловители

Фасование

Яблочный порошок

Протирание через сита с диаметром отверстий: № 1 -1,2 и № 2 - 0,8 мм

Фасование в асептических условиях

Яблочное пюре полуфабрикат

Подогрев +

Гомогенизация +

Подогревают до 70 °С, пастеризация 2 мин при 100 °С, охлажде-

Добавление 0,5 % лимонной к-ты, 5 % патоки крахмальной или 5 % солодового экстракта

Пастеризация 2 мин при 100 °С, охлаждение до 25

Фасование в асепти -ческих условиях

Яблочная паста

Вытерки

Сушка при 60-65 °С до влажности 7-8 %

Охлаждение до 20 ос

Дробление, пропускание через магнито-уловители

Фасование

Яблс пор )чный ошок

Рис. 2. Схема ресурсосберегающей технологии переработки яблок

Выжимки из шнекового пресса поступают в СВЧ-камеру, где нагреваются под действием электромагнитных волн до температуры 90 °С, далее выжимки поступают или на производство порошка в сушильный аппарат для сушки при температуре 50-60 °С до остаточной влажности не более 7-8 %и охлаждения до 20 °С, затем на измельчение в молотковой дробилке, пропускание через магнитоулови-тели и на фасование, или на производство пюре в сдвоенную протирочную машину с диаметром отверстий сит № 1-1,2 мм и № 2- 0,8 мм, которое затем консервируют асептическим способом: пюре подогревают до 70 ° С, пастеризуют 2 мин при температуре 100 °С, охлаждают до 25 °С и фасуют в асептическую тару, а полученные вытерки поступают на производство порошка в сушильный аппарат для сушки при температуре 50-60 °С до остаточной влажности не более 7-8 % и охлаждения до 20 °С, затем на измельчение в молотковой дробилке, пропускание через магнитоуловители и на фасование.

Из яблочного пюре получают пасту, для этого в предварительно подогретое пюре добавляют 0,5 % кислоты лимонной в виде водного раствора, 5 % патоки крахмальной или 5 % солодового экстракта, смесь гомогенизируют, после чего готовую пасту консервируют асептическим способом: пастеризуют при температуре 100 °С 2 мин, охлаждают до 25 °С и фасуют в асептическую тару.

Преимущество разработанной технологии заключается в том, что использование предварительной термической обработки выжимок СВЧ-энергией приводит к инактивации ферментов, что предотвращает потемнение продукта и позволяет получить в дальнейшем пюре, пасту и порошки с хорошими органолептиче-скими показателями качества. СВЧ-обработка позволяет повысить клеточную проницаемость, антиоксидантую активность выжимок. СВЧ-энергия пагубно влияет на клетки патогенных микроорганизмов, что позволяет повысить микробиологическую стабильность готовых продуктов. Испарение части влаги в процессе СВЧ-обработки позволяет повысить содержание сухих веществ в яблочном пюре, а также сократить время сушки выжимок и вытерок, что позволяет снизить энергозатраты и повысить сохранность термолабильных антиоксидантов. Производство пасты и концентрированного сока позволит проводить их экономичное хранение и транспортировку и тем самым повысить экономическую эффективность производства.

Предлагаемый способ ресурсосберегающей технологии переработки яблок на сок прямого отжима, концентрированный сок, пюре, пасту и порошки позволяет рекомендовать данные продукты в качестве функциональных добавок и продуктов питания богатых антиоксидантами (витамин Е и Р-активные вещества) и пищевыми волокнами (пектиновые вещества и клетчатка) для консервной, хлебопекарной и кондитерской отраслей пищевой промышленности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Неуймин, Д.С. Особенности государственной поддержки и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции в условиях импортозамещения [Текст] / Д.С. Неуймин, A.B. Бекетов, В.А. Кувшинов, А.И. Трунов / / Достижения науки и техники АПК. - 2016.- Т. 30,- № 5,- С. 12-15.

2. Перфилова, О.В. Технология переработки яблок на сок прямого отжима и пюре [Текст] / О.В. Перфилова, В.А. Бабушкин, Г.О. Магомедов, М.Г. Магомедов / / Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК - продукты здорового питания. - 2016. - № 3 (11). - С. 82-85.

3. Перфилова, О.В. Применение СВЧ-нагрева при переработке яблочных выжимок на продукты функционального питания [Текст] / О.В. Перфилова // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. - 2016. - № 3. - С. 78-83.

4. Соколов, О.В. Проблемы развития садоводства и рынка плодово-ягодной продукции в условиях импортозамещения [Текст] / О.В. Соколов, Д.С. Неуймин, А.И. Трунов / / Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК - продукты здорового питания,- 2016.- № 5 (13).- С. 135-142.

5. Федоренко, В.Ф. Технологические процессы и оборудование, применяемые при производстве продуктов питания: науч. аналит. обзор. [Текст] / В.Ф. Федоренко, Н.П. Мишуров, Л.Ю. Коноваленко, Л.А. Неменущая. М., 2016. - 192 с.

6. Яшин, А.Я. Методика выполнения измерений содержания антиоксидан-тов в напитках и пищевых продуктах, биологически активных добавках, экстрактах лекарственных растений амперометрическим методом [Текст] / А.Я. Яшин, Н.И. Черноусова. - М., 2007. - 14 с.

7. Яшин, Я.И. Природные антиоксиданты. Содержание в пищевых продуктах и влияние их на здоровье и старение человека [Текст] / Я.И. Яшин, Ю.Ю. Рыжнев, А.Я. Яшин, Н.И. Черноусова. - М., 2009. - 186 с.

REFERENCES

1. Neuymin D.S. Osobennosti gosudarstvennoy podderzhki i regulirovaniya ryn-kov sel'skokhozyaystvennoy produktsu v usloviyakh importozameshcheniya [Features of the state support and regulation of the markets of agricultural production in the conditions of import substitution] Dostizheniya nauki i tekhniki APK, 2016, T. 30, No 5, pp. 12-15 (Russian).

2. Perfilova O.V. Tekhnologiya pererabotki yablok na sok pryamogo otzhima i pyure [Tekhnologiya of processing of apples on juice of a direct extraction and puree] Tekhnologii pishchevoy i pererabatyvayushchey promyshlennosti APK - produkty zdo-rovogo pitaniya, 2016, No 3 (11), pp. 82-85 (Russian).

3. Perfilova O.V. Primenenie SVCh - nagreva pri pererabotke yablochnykh vyzhimok na produkty funktsional'nogo pitaniya [Application of microwave heating when processing an apple residue on products of functional food] Vestnik Michu-rinskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, 2016, No 3, pp. 78-83 (Russian).

4. Sokolov O.V. Problemy razvitiya sadovodstva i rynka plodovo-yagodnoy produktsii v usloviyakh importozameshcheniya [Problems of development of gardening and the market of fruit and beriy production in the conditions of import substitution] Tekhnologii pishchevoy i pererabatyvayushchey promyshlennosti APK - produkty zdorovogo pitaniya, 2016, No 5 (13), pp. 135-142 (Russian).

5. Fedorenko V.F. Tekhnologicheskie protsessy i oborudovanie, primenyaemye pri proizvodstve produktov pitaniya [The technological processes and the equipment applied by production of food: науч. anolyte. review], Moscow, 2016, 192 pp. (Russian).

6. Yashin A.Ya., Chernousova N.I. Metodika vypolneniya izmereniy soderzhaniya antioksidantov v napitkakh i pishchevykh produktakh, biologicheski aktivnykh do-bavkakh, ekstraktakh lekarstvennykh rasteniy amperometricheskim metodom [Metodika of performance of measurements of content of antioxidants in drinks and foodstuff, dietary supplements, extracts of herbs by an amperometrichesky method ], Moscow, 2007, 14 pp. (Russian).

7. Yashin Ya.I. Prirodnye antioksidanty. Soderzhanie v pishchevykh produktakh i vliyanie ikh na zdorov'e i starenie cheloveka [Natural antioxidants. Contents in foodstuff and their influence on health and aging of the person], Moscow, 2009, 186 pp. (Russian).