НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ФРАКЦИОНИРОВАНИЕ

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ФРАКЦИОНИРОВАНИЕ

РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Емельянов А.А.

ФГБОУ ВПО «Государственный университет – учебно-научно-производственный комплекс», г. Орел, Россия

Электронный адрес для переписки с автором: emel@ostu.ru

Проблема обеспечения населения конкурентоспособными продуктами питания остается наиболее острой для агропромышленного комплекса России. В то же время, анализ структуры питания выявляет ряд негативных тенденций. Согласно обобщенным данным эпидемиологических исследований, выполненных ГНИЦПМ МЗ России, они характеризуются снижением поступления в организм полноценных белков, витаминов и минеральных веществ; разбалансированностью рациона питания за счет избытка потребления простых углеводов и недостатка эссенциальных компонентов. Возникает необходимость создания новой экологически безопасной ресурсо- и энергосберегающей технологии переработки растительного сырья с целью получения инновационных продуктов традиционного, детского, диетического и специального питания для обогащения рациона макро- и микронутриентами.

Методы переработки растительного сырья различны. Их оптимальные режимы приводят к продуктам высокой биологической ценности. Одним из методов является сушка, реализуемая при различных способах подвода энергии (конвективная, распылительная, электромагнитным полем, сублимационная и др.). Однако классические методы сушки не предусматривают мер по сохранению природной влаги перерабатываемого сырья. Природная влага, представляющая собой ценную биологически активную воду растения, безвозвратно теряется.

Инновационная технология переработки растительного сырья, основанная на фракционировании при пониженных температурах, приводит к получению трех биологически активных фракций: обезвоженного сока, выжимок мякоти и природной воды. Обезвоженные фракции обладают улучшенным химическим составом и длительным сроком хранения. Массовая доля растворимых сухих веществ в обезвоженном соке существенно превосходит долю в исходном сырье. Природная вода, прошедшая через вегетативную систему, содержит минеральные вещества и витамины растения. Вода мягкая, ее жесткость в 30 раз меньше жесткости питьевой водопроводной воды и составляет 0,3 мг-экв/л. Выжимки мякоти включают основную массу пищевых волокон исходного сырья и не уступают обезвоженному соку по концентрации биологически активных веществ. Высокая массовая доля макро- и микронутриентов определяет выделенные фракции в качестве природных физиологически активных ингредиентов различного вида активности.

Р
азделение растительного сырья на природную воду и обезвоженные фракции повышает эффективность переработки и ресурсосбережения, расширяет возможности производства новых функциональных продуктов. Растительные фракции могут быть использованы для разработки экологически безопасных пищевых продуктов улучшенной биологической ценности, отвечающих требованиям концепции здорового питания. Низкотемпературное фракционирование снижает сырьевые и энергетические затраты, увеличивает экономическую эффективность и рентабельность переработки, что особенно актуально в современных условиях мирового финансового кризиса. Фракционирование, основанное на инновационной технологии преобразования мякоти, реализует глубокую комплексную безотходную переработку растительного сырья и позволяет повышать качество и улучшать свойства пищевых продуктов.

Схема переработки растительного сырья приведена на рисунке 1.

Концентрирование сока в вакууме, проводимое при температурах до 50 ^○С, повышает содержание биологически активных веществ в концентрате за счет удаления содержащейся в соке влаги и является второй стадией получения биологически активных ингредиентов, когда сок прямого отжима разделяют на концентрат и природную воду. Вакуумное выпаривание высокоэффективно при обезвоживании жидких продуктов и не требует значительных затрат энергии. Однако полученный после выпаривания в вакууме концентрированный сок обладает высокой влажностью (~ 70 %) и требует досушивания с целью обеспечения сохранности во время длительного хранения в обычных условиях при комнатной температуре.

Выпаренную влагу собирают в вакууме. Влага накапливается в выпарной установке в виде дистиллята сока прямого отжима. Вакуумное выпаривание позволяет природной влаге содержать весь спектр биологически активных веществ исходного сырья. Природная растительная влага является биологически активным ингредиентом, который может быть использован в качестве функциональной питьевой воды или основы для разработки и приготовления новых функциональных напитков.

Концентрат сока и выжимки сушат на воздухе при температуре, не превышающей 50 ^○С, до влажности 30-55 %, позволяющей, с одной стороны, уберечь продукт от образования плесневых грибов во время длительного хранения, а с другой, максимально сохранять содержащуюся в нем природную влагу.

При необходимости пастообразный сок досушивают до достижения вязкости 20-200 Па∙с необходимой для осуществления экструзии. Экструдирование формирует гранулы из достаточно влажной и вязкой пасты. Сушка гранулированного сока до влажности 10-14 %, осуществляемая при температуре не более 50 ^○С, завершает получение гранулированного сока. Гранулы, обладающие существенно меньшей поверхностью взаимодействия с кислородом воздуха, чем порошок, обеспечивают постоянство свойств сока в процессе длительного хранения в обычных условиях при комнатной температуре. Для получения порошкообразного сока гранулы размельчают. С целью уменьшения потерь биологической ценности обезвоженного сока в процессе хранения размельчение гранул производят непосредственно перед использованием обезвоженного сока. Получение порошкообразного сока целесообразно для технологии последующего использования богатого биологически активными веществами растительного продукта.

Выжимки мякоти сушат до влажности 6-12 %, что обеспечивает не только высокую сохранность продукта в процессе продолжительного хранения в обычных условиях при комнатной температуре, но и последующее размельчение его в порошок.

Низкотемпературное фракционирование растительного сырья сопровождается потерями, которые приходятся на потери влаги. Потери влаги сопровождают конвективную сушку концентрата и выжимок и составляют до 40 % от влаги исходного сырья.

Н
а рисунке 2 приведена схема вакуумной выпарной установки.

Ресурсосберегающая переработка реализована на плодово-ягодном сырье Орловской области.

На рисунке 3 приведен внешний вид пастообразного (а) и гранулированного (б) сока тыквы.

Гранулированный (а) и порошкообразный (б) сок черной смородины представлен на рисунке 4.

На рисунке 5 приведены выжимки (а) и природная вода (б) мякоти тыквы.

Лабораторными исследованиями показана высокая биологическая активность всех выделенных фракций.

Таким образом, низкотемпературное фракционирование растительного сырья позволяет получать биологически активные продукты, сберегая до 60 % его природной воды.

УДК 664.143/149.014/019

инженерных технологий», г. Воронеж, Россия

Ключевые слова: желейная масса, пектин, агар, структурообразование, дисперсионный анализ

Электронный адрес для переписки с автором: Larisa_lobosova@mail.ru

Большой популярностью у потребителей пользуется группа пастило-мармеладных изделий, в частности зефир. Для расширения его ассортимента, обогащения микро-макроэлементами, витаминами целесообразно применение в рецептурном составе яблочно-топинамбурового пюре и пасты, а также концентрированного яблочного сока.

При производстве сбивных изделий последовательно протекает два процесса - студнеобразование и пенообразование. Поэтому необходимо выбрать оптимальные реологические показатели желейных масс.

В качестве входных переменных, влияющих на структурообразование желейных масс были приняты: вид вносимого полуфабриката х₁ и вид структурообразователя х₂. В качестве выходной величины, характеризующей структурообразование использовали пластическую прочность желейной массы y, кПа.

В качестве вносимых полуфабрикатов (х₁) использовали: яблочное пюре (ЯП), топинамбуровое пюре (ТП), концентрированный яблочный сок (ЯС), яблочно-топинамбуровое пюре (ЯТП), пасту из топинамбура (ТПС). Структурообразователями (х₂) явились агар и пектин.

Пластическую прочность каждого образца желейной массы определяли на коническом пластометре общепринятым методом. С целью сокращения экспериментальных исследований дублирование опытов не проводили. В таблице 1 представлены значения пластической прочности для всех сочетаний уровней входных переменных.

Результаты эксперимента показали (рисунок 1), что при изменении вида добавляемого овощного или фруктового полуфабриката, а также при изменении структурообразователя пластическая прочность желейных масс изменяется. Однако проведенные эксперименты не позволяют однозначно сказать, что является причинами нестабильности величины пластической прочности – неконтролируемые изменения технологических параметров структуро-образования, случайные ошибки измерений или изменение рецептурного состава желейной массы.

В соответствии с вычис-лительным алгоритмом МДА были рассчитаны средние арифметические и оценки дисперсий (таблица 1) для каждого уровня, а также расчетные значения критерия Фишера для каждой входной переменной (таблица 2).

Сравнение каждого расчетного значения критерия Фишера с табличным показало, что для каждой входной переменной выполняется условие F_р > F_т, что указывает на значимое влияния каждой переменной х₁ х₂ на пластическую прочность желейной массы. Вид вносимого полуфабриката (переменная х₁) оказывает большее влияние на изменение пластической прочности желейной массы чем вид структурообразователя (переменная х₂).

Таблица 2 - Результаты многофакторного дисперсионного анализа