Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор научно-технической и патентной литературы 13
1.1 Современная классификация соковой продукции и ее пищевая ценность 13
1.2 Современное состояние и перспективы развития производства различных напитков функционального назначения 19
1.3 Натуральное растительное сырье как источник биологически активных веществ для производства функциональных напитков 29
1.4 Характеристика процессов экстрагирования для получения пищевых ингредиентов 38
2 Объекты и методы исследований 44
2.1 Характеристика объектов исследований 44
2.1.1 Характеристика исследуемых сортов винограда 44
2.1.2 Характеристика вспомогательных материалов 51
2.1.3 Характеристика плодов и ягод, применяемых в качестве источников биологически активных веществ 52
2.2 Методы исследований 54
3 Экспериментальная часть 56
3.1 Обоснование целесообразности использования перспективных сортов винограда для производства высококачественных соков прямого отжима 56
3.2 Изменение качества виноградных соков прямого отжима в результате тепловой обработки 58
3.2.1 Влияние тепловой обработки на аминокислотный состав виноградных соков прямого отжима 59
3.2.2 Влияние тепловой обработки на содержание витаминов и фенолкарбоновых кислот в виноградных соках прямого отжима 64
3.2.3 Физико-химические показатели соков прямого отжима из винограда перспективных сортов 69
3.2.4 Органолептическая оценка виноградных соков прямого отжима из винограда перспективных сортов 70
3.2.5 Резюме 73
3.3 Изменение показателей качества виноградных соков прямого отжима в результате применения ферментных препаратов 73
3.3.1 Влияние ферментных препаратов на физико-химические показатели виноградных соков прямого отжима . 74
3.3.2 Влияние ферментных препаратов на пищевую ценность и качество виноградных соков прямого отжима 80
3.3.3 Влияние ферментных препаратов на органолептические показатели виноградных соков прямого отжима . 87
3.4 Обоснование целесообразности использования плодов фейхоа и ягод ежевики в качестве дополнительных источников биологически активных веществ для приготовления напитков функционального назначения 90
3.4.1 Исследование химического состава и пищевой ценности экстракта фейхоа, используемого в качестве источника физиологически функциональных пищевых ингредиентов 91
3.4.2 Исследование химического состава и пищевой ценности экстракта ежевики, используемого в качестве источника физиологически функциональных пищевых ингредиентов 95
3.5 Установление параметров и режимов извлечения биологически активных веществ из растительного сырья 100
3.6 Разработка рецептур для производства сокосодержащих напитков функционального назначения с растительными экстрактами 109 3.6.1 Определение оптимального соотношения виноградной основы и ингредиентов, выделенных из натурального растительного сырья, в составе напитков функционального назначения 110
3.6.2 Оценка физико-химических показателей и качества сокосодержащих напитков функционального назначения с экстрактом фейхоа 114
3.6.3 Оценка физико-химических показателей и качества сокосодержащих напитков функционального назначения с экстрактом ежевики 122
3.6.4 Оценка функциональных свойств разработанных напитков 128
3.6.5 Определение показателей безопасности напитков функционального назначения на основе виноградного сока и экстрактов натурального растительного сырья 132
4 Разработка технологии напитков функционального назначения на основе виноградного сока 134
4.1 Технологическая схема производства напитков функционального назначения на основе виноградного сока 134
4.2 Автоматизация и энергосбережение технологического процесса производства напитков функционального назначения 143
4.3 Оценка экономической целесообразности производства напитков функционального назначения на основе виноградного сока 149
Выводы 154
Список использованной литературы
- Современное состояние и перспективы развития производства различных напитков функционального назначения
- Характеристика исследуемых сортов винограда
- Изменение качества виноградных соков прямого отжима в результате тепловой обработки
- Автоматизация и энергосбережение технологического процесса производства напитков функционального назначения
Введение к работе
1.1 Актуальность работы. В настоящее время производство напитков
функционального назначения имеет актуальное значение ввиду резко воз
росших под влиянием цивилизационных факторов нагрузок на адаптацион
ные возможности организма человека. При этом наиболее перспективными
являются напитки на основе натуральных соков, обогащенные биологически
активными веществами растительного происхождения и обладающие обще
укрепляющими свойствами. Технологии их производства посвящены науч
ные исследования и разработки таких ученых, как Г.М. Зайко, Л.В. Дончен-
ко, Л.Я. Родионова, Т.Г. Причко, И.А. Ильина, Г.А. Гореликова, Л.А. Маюр-
никова, Е.А. Казакова, М.В. Палагина и др.
Натуральный виноградный сок является одним из важнейших и наиболее ценных в пищевом и диетическом отношении компонентом питания. В связи с тем, что в процессе производства соков теряется часть макро- и микроэлементов, аминокислот, органических кислот, ароматических веществ и витаминов, приготовление напитков на основе сока с добавлением физиологически активных ингредиентов из растительного сырья позволит сбалансировать состав виноградного сока по содержанию биологически активных веществ и насытить его дефицитными макро- и микронутриентами.
Учитывая наличие разнообразной и доступной сырьевой базы на Юге России, а также высокую концентрацию в данном регионе плодоперерабатывающих производств, оснащенных современным высокопроизводительным оборудованием, исследования, направленные на разработку технологии функциональных напитков на основе виноградного сока с применением растительных экстрактов, являются актуальными.
1.2 Цель и задачи исследований. Цель исследований - разработка
технологии напитков функционального назначения на основе виноградного
сока.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: - изучить, проанализировать и систематизировать отечественную и зарубежную научную и патентную литературу по теме исследований;
обосновать целесообразность использования перспективных сортов винограда для производства высококачественных соков прямого отжима и изучить изменения содержания в них биологически активных компонентов, происходящие под действием тепловой обработки - пастеризации;
установить влияние ферментных препаратов на качество и пищевую ценность соков;
теоретически обосновать и экспериментально подтвердить целесообразность использования плодов фейхоа и ягод ежевики в качестве дополнительных источников биологически активных веществ для производства напитков функционального назначения и установить режимы их получения;
определить оптимальные соотношения виноградной основы и ингредиентов, выделенных из фейхоа и ежевики, в составе напитков функционального назначения и исследовать показатели их качества и безопасности;
разработать технологию напитков функционального назначения на основе виноградного сока прямого отжима с построением схемы автоматизации и энергосбережения технологического процесса;
разработать технологическую документацию на производство напитков функционального назначения на основе виноградного сока;
определить экономический эффект от внедрения разработанной технологии напитков функционального назначения в производство.
1.3 Научная новизна. Научно обоснована и разработана технология напитков функционального назначения с повышенным содержанием биологически активных веществ из виноградных соков прямого отжима с использованием перспективных сортов и натурального местного растительного сырья - плодов фейхоа и ягод ежевики.
Выявлено, что из всех исследованных сортов винограда наиболее гармоничную и слаженную по органолептическим показателям продукцию можно получить из сортов Кубанец, Достойный и Левокумский.
Доказана целесообразность применения ферментного препарата Тре-нолин опти ДФ на стадии осветления виноградного сусла с целью улучшения прозрачности и фильтруемости готовой продукции.
Установлено, что в виноградных соках прямого отжима содержится недостаточное количество функционально активных ингредиентов, таких как ресвератрол, фенолкарбоновые кислоты, йод.
Обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность и эффективность использования экстрактов фейхоа и ежевики для производства напитков функционального назначения.
С помощью математического моделирования впервые установлены и экспериментально подтверждены оптимальные параметры и режимы процесса извлечения биологически активных веществ из растительного сырья, характеризующегося продолжительностью экстракции в течение 24 часов при температуре 25оС и гидромодулем 1:1.
Доказано влияние экстрактов фейхоа и ежевики на формирование комплекса биологически активных веществ, позволяющих получить в качестве готового продукта напитки функционального назначения.
Впервые показано, что экстракты, полученные из фейхоа и ежевики, улучшают потребительские свойства и повышают пищевую ценность напитков функционального назначения на основе виноградного сока.
1.4 Основные положения, выносимые на защиту:
-
Технология напитков функционального назначения на основе виноградных соков прямого отжима из перспективных сортов с добавлением экстрактов натурального растительного сырья – плодов фейхоа и ягод ежевики.
-
Способ усиления окраски, улучшения прозрачности и фильтруемо-сти виноградных соков прямого отжима за счет использования ферментного препарата Тренолин опти ДФ на стадии получения сусла.
-
Улучшение потребительских свойств и повышение пищевой ценности напитков функционального назначения на основе виноградного сока за счет включения в его состав экстрактов фейхоа и ежевики.
1.5 Теоретическая значимость работы. Совокупность научных поло
жений, сформулированных и обоснованных в работе, является теоретической
базой для совершенствования технологии напитков функционального назна
чения на основе натуральных плодово-ягодных соков, в том числе из вино
града перспективных сортов. Подтверждена достоверность высказываемой в
научной литературе гипотезы о положительном влиянии экстрактов растительного сырья на качество и пищевую ценность соков и возможности производства на их основе функциональных напитков. Изучено влияние экстрактов фейхоа и ежевики на формирование комплекса биологически активных веществ, позволяющих получить в качестве готового продукта напитки функционального назначения. Выявлены закономерности процесса извлечения биологически активных веществ из растительного сырья. Доказана целесообразность применения ферментного препарата Тренолин опти ДФ на стадии осветления виноградного сусла с целью улучшения прозрачности и фильтруемости соков прямого отжима.
Применительно к проблематике диссертации результативно использованы методы статистической обработки данных с применением расчетных методов.
1.6 Практическая значимость работы. Разработана технология
напитков функционального назначения на основе виноградного сока прямого
отжима с добавлением водных экстрактов фейхоа и ежевики. Технологиче
ский процесс автоматизирован.
Разработана и утверждена технологическая документация на производство новых марок функциональных напитков «Энергия. Фейхоа» и «Энергия. Ежевика» (технологическая инструкция по производству напитка функционального сокосодержащего виноградного осветленного «Энергия» ТИ 9163-001-43198886-2013 и рецептуры на конкретные наименования РЦ 9163-001-43198886-2013 и РЦ 9163-002-43198886-2013).
Разработанная технология апробирована и внедрена в производство на ООО «Вина и воды Абхазии» с экономическим эффектом 9,9 тыс. руб./1000 кг винограда. Результаты работы используются в учебном процессе при подготовке студентов, обучающихся по направлению 260100.62 – «Продукты питания из растительного сырья» в ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет» (г. Ставрополь).
1.7 Достоверность работы. Достоверность результатов исследований
обеспечивалась выполнением анализов на прецизионном, поверенном обору-
довании с применением современных математических методов обработки полученных данных.
-
Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на заседаниях ученого совета ГНУ СКЗНИИСиВ (2011-2013 гг.); Международной научно-практической конференции «Стратегия устойчивого развития и инновационные технологии в садоводстве и виноградарстве» (Махачкала, 2010); 75-й научно-практической конференции «Современные ресурсосберегающие инновационные технологии возделывания сельскохозяйственных культур в Северо-Кавказском федеральном округе» (Ставрополь, 2011); 75-й научно-практической конференции «Аграрная наука – Северо-Кавказскому федеральному округу» (Ставрополь, 2011); Международной дистанционной научно-практической конференции «Инновационные технологии и тенденции в развитии и формировании современного виноградарства и виноделия» (Анапа, 2012); V международной научно-практической конференции «Инновационные направления в пищевых технологиях» (Пятигорск, 2012); I Международной Интернет-конференции «Современные тенденции в сельском хозяйстве» (Казань, 2012); VIII международной научно-практической конференции «Дни науки – 2012» (Прага, 2012); III международной научно-практической конференции «Аграрная наука, творчество, рост» (Ставрополь, 2013); II межрегиональной научно-практической конференции «Молодые ученые СКФО для АПК региона и России» (Ставрополь, 2013).
-
Публикации. По результатам исследований опубликовано 17 научных работ, в том числе 6 статей в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрна-уки РФ. Общий объем публикаций – 4,69 п.л.
1.10 Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из
введения, обзора отечественной и зарубежной научно-технической и патент
ной литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованных
литературных источников и приложений. Текст диссертации изложен на
173 страницах компьютерного текста, содержит 48 таблиц, 42 рисунка, 10
приложений. Список литературных источников включает 156 наименований,
в том числе 34 – зарубежных авторов.
Современное состояние и перспективы развития производства различных напитков функционального назначения
Необходимо отметить, что определяющие критерии при выборе напитка современными потребителями – его вкус, полезность, инновации и удобство потребления. Продукт должен быть не только вкусным, но и питательным, полезным, обладать функциональными свойствами. Удобной должна быть и упаковка, дающая возможность легко употребить напиток [3, 30, 82].
В будущем продукты, которые оказывают позитивное влияние на физическое и психоэмоциональное состояние организма потребителя, станут движущими на рынке напитков и будут характеризоваться наибольшим потенциальным ростом.
Что касается международного рынка функциональных напитков, то, согласно прогнозам аналитиков, потребность в продуктах с пребиотическими волокнами, кальцием, витаминами, фолиевой кислотой, энергетическими и так называемыми компонентами для работы мозга в ближайшие 5 лет резко увеличится. В этой связи производители безалкогольных напитков фокусируются на ингредиентах, полезные свойства и эффекты которых хорошо известны потребителям [82, 149].
Компания Symrise уже успешно преобразовала и претворила в жизнь большое количество идей инновационных напитков, включая спортивные изотонические напитки и напитки, обогащенные волокном и витаминами, в жизнеспособные концепции рынка и продукты. Сюда также можно отнести второе поколение энергетических напитков, которые теперь достигли своей зрелости, – это напитки 3-жирными кислотами или напитки, которые в качестве функциональных ингредиен 29 тов содержат экстракты трав. Пример отечественных напитков с экстрактами трав и растений – эликсиры Sobe (компания «Мастер») [70].
Приведенные в данной части обзора данные показывают, что разработка и расширение ассортимента сбалансированных функциональных напитков отечественного производства с высокими вкусовыми качествами, которые положительно влияют на физическое и психоэмоциональное состояние организма потребителя, является актуальной и перспективной задачей отрасли. При этом в качестве вкусоароматической основы напитков наиболее перспективно и обоснованно использование натуральных плодово-ягодных соков. Помимо органических кислот, аминокислот, витаминов, пектиновых веществ, полифенолов и природных углеводов, они насыщены дефицитными макро- и микронутриентами, оказывающими позитивное действие на состояние человеческого организма.
Натуральное растительное сырье как источник биологически активных веществ для производства функциональных напитков
В настоящее время растительное сырье вновь становится самым востребованным для создания оздоровительной, в том числе функциональной, безалкогольной продукции. Его сложный химический состав и многовекторность положительных свойств, проявляемых каждым растительным компонентом в организме человека, при их разумном сочетании позволяют разрабатывать широкий ассортимент напитков для здорового образа жизни [139].
Безалкогольные напитки на основе натурального растительного сырья рассматриваются как одна из оптимальных форм продуктов, используемых для удовлетворения потребности организма человека в физиологически активных веществах (ФАВ). Растительное сырье служит источником сотен органических соединений различного строения с разнообразными целебными и гармонизирующими пищевыми свойствами. Это широко распространенные в растительном ми 30 ре гликозиды, многочисленные флавоноиды, кумарины и фурокуманины, фе-нольные соединения, эфирные масла, органические кислоты, минеральные соли, микроэлементы и практически вся гамма витаминов, включая антиоксиданты [64, 151].
Производство напитков на основе настоев и экстрактов растительного сырья обладает следующими преимуществами:
сложный химический состав растительного сырья и его благотворное влияние на организм человека позволяют создавать напитки с целевым назначением - тонизирующие, профилактические и др.; специфичность вкуса настоев и экстрактов дает возможность моделировать оригинальные вкусы и ароматы напитков; включение настоев и экстрактов растительного сырья позволяет снизить содержание сахара в продукте при сохранении его кисло-сладкого вкуса; красящие вещества, присутствующие в настоях лекарственных растений, могут создавать в напитках различные цветовые тона без введения искусственных красителей.
В качестве источника физиологически ценных пищевых ингредиентов для производства функциональных напитков используется натуральное растительное сырье - плоды цитрусовых, косточковых пород, ягоды, лекарственные травы, злаковые культуры и др. Каждый вид сырья обладает функциональными соединениями, которые в процессе производства обогащают получаемый напиток [152].
Одним из наиболее перспективных видов сырья для производства функциональных напитков является лекарственное растительное сырье (ЛРС), используемое в качестве источника биоантиоксидантов (флавоноидов, провитаминов, органических кислот), а также в качестве источника эссенциальных микроэлементов -цинка, йода, магния, селена, марганца и др. Поступая в растения из почвы, последние способны образовывать органические высокоактивные соединения, наиболее физиологичные для организма человека по сравнению с их неорганическими формами [63, 71, 140]. Плоды и ягоды – это богатый источник витаминов, минеральных веществ, каротиноидов, фенольных соединений, ферментов, многие из которых являются антиоксидантами. По данным Всемирной организации здравоохранения, для надежной защиты организма человека от старения и развития многих заболеваний доля фруктов и овощей в ежедневном рационе должна составлять не менее 700-800 г [42].
Характеристика исследуемых сортов винограда
Цветок обоеполый. Гроздь мелкая или средняя, цилиндро-коническая, средней плотности. Ягода средняя, округлая, черная. Мякоть сочная, сок неокрашен. Коэффициент плодоношения 1,9.
Зимостойкость высокая, устойчивость к морозу – до минус 27С. Устойчивость к милдью и серой гнили у сорта винограда Левокумский высокая, толеран-тен к оидиуму и филлоксере. Результаты многолетних исследований на виноградниках Левокумского ГСУ Ставропольского края, исследований научного центра виноделия СКЗ-НИИСиВ и научно-практическое подтверждение виноградарских регионов Российской Федерации свидетельствуют, что в настоящее время технический сорт Левокумский заслуживает особого внимания, так как получает стабильно высокие оценки, как со стороны виноградарей, так и виноделов. Это один из сортов, способных успешно конкурировать в условиях свободного рынка [87].
Сорт винограда Левокумский характеризуется хорошим сахаронакоплением и рекомендован для приготовления соков и вин, а также для употребления в свежем виде.
Сорт получил распространение в Ставропольском и в Краснодарском крае. Площади насаждений в Ставропольском крае – 1300 га (занимает 2 место после Ркацители), в Краснодарском – 650 га. Также этот сорт возделывают в Ростовской области, в Республике Дагестан, Кабардино-Балкарской и Чеченской республиках [87, 117].
Учитывая, что решением Отраслевого сообщества в лице Союза виноградарей и виноделов России (СВВР), принятым на Общем собрании 26 октября 2012 года в п. Абрау-Дюрсо, сорт винограда Левокумский не попал в региональный реестр сортов винограда, из которых можно будет в ближайшее время производить вина контролируемых наименований по происхождению, данный сорт можно считать резервным и использовать его для производства соковой продукции.
Каберне АЗОС (контроль) – (Каберне-Совиньон х Филлоксероустойчивый Джемете) – технический сорт винограда селекции ГНУ АЗОСВиВ. Рост кустов сильный. Листья крупные, пятилопастные, сильноразрезные. Верхняя поверхность сетчато-морщинистая, темно-зеленого цвета. Нижняя поверхность листьев имеет сильное паутинистое опушение. Верхние боковые вырезки закрытые с эллиптическим просветом и округлым дном. Зубчики на концах лопастей треугольные, прямые. Черешковая выемка открытая, лировидная, с округлым дном. Черешок чуть меньше главной жилки листа.
Цветок обоеполый. Грозди средние, цилиндро-конической формы, рыхлые. Ягоды средние, выравненные, округлой формы, темно-синие. Мякоть сочная, с пасленовым привкусом. Сок не окрашен. Кожица прочная. Коэффициент плодоношения 1,3. Урожайность 120-130 ц/га при сахаристости ягод 17,0-19,0 г/100 см3 и кислотности 8,8 г/дм3. Относительно устойчив к филлоксере, к грибным заболеваниям и морозу – на уровне сорта Каберне-Совиньон.
В качестве ферментного препарата нового поколения применяли Тренолин опти ДФ (Trenolin Opti DF) производства германской фирмы «Эрбсле Гайзен-хайм» (Erbslh Geisenheim).
Тренолин опти ДФ представляет собой высокоактивный концентрат пекти-назы, в котором равную ферментную активность проявляют фракции пектинэсте-разы, полигалактуроназы и пектинлиазы. Благодаря хорошо сбалансированной композиции входящих в его состав ферментов, препарат обеспечивает быстрое и полное расщепление пектиновых веществ, а также глубокий гидролиз растительных камедей и слизистых веществ. Благодаря специальному методу очистки из препарата удаляются пепсидазная и оксидазная побочные активности, что позволяет в результате применения Тренолин опти ДФ достичь получения виноградного сусла, отличающегося свежестью и высокой типичностью, характерной для данного сорта.
Тренолин опти ДФ является тонким гранулятом бежевого цвета, который полностью растворяется. Он универсально применяется при изготовлении белых и красных вин, его можно вносить для обработки мезги, сусла и молодого вина.
Препарат допущен к применению в соответствии с действующими законодательными нормами. Чистота и качество проверены специализированными лабораториями.
Эффективность действия препарата Тренолин опти ДФ зависит от дозировки, температуры и продолжительности обработки. 2.1.3 Характеристика плодов и ягод, применяемых в качестве источников биологически активных веществ Объектами исследований являются экстракты натурального растительного сырья – плодов фейхоа и ягод ежевики, используемые в качестве источников физиологически функциональных ингредиентов для производства напитков.
Фейхоа – культура, позволяющая в условиях Юга России и Абхазии получать стабильно высокие урожаи, составляющие 10-30 кг с куста [1].
Плод фейхоа представляет собой ягоду (Рисунок 2.2), состоящую из тонкой кожицы и желеобразной, несколько зернистой мякоти, которую образуют четыре многосемянных гнезда с большим количеством не ощутимых на вкус семян. Плоды имеют удлиненную форму. Кожура даже спелых плодов имеет зеленый цвет, а имеющийся на ней восковой налет придает серебристый оттенок. Мякоть фейхоа бело-кремового цвета, вкус кисло-сладкий со смолистыми тонами. Плоды имеют характерный приятный аромат [51, 91].
Рисунок 2.2 – Плод фейхоа (http://www.liveinternet.ru/users/g_gulfira/post152321297/) Способность растений фейхоа выдерживать в зимний период температуру до минус 10оС позволяет выращивать их в условиях Юга России (район Сочи) и в Абхазии. Насаждения фейхоа в черноморских субтропиках сосредоточены в частных любительских хозяйствах в виде гибридных форм от свободного опыления и в небольшом количестве – в производственных посадках, представленных интро-дуцированными сортами. В морфологическом и биологическом отношении они характеризуются большим разнообразием и отличаются друг от друга по урожайности, химическому составу и техническим показателям плодов.
По ценности химического состава плоды фейхоа часто превосходят многие другие культуры, выращиваемые в условиях Юга России и Абхазии, так как являются источником важных в биологическом отношении веществ, в том числе – йода, поступление которого в организм с другими плодами и ягодами весьма ограничено [1].
В состав фейхоа входят макро- (в основном углеводы и белки растительного происхождения) и микронутриенты (витамины, микроэлементы). В группу углеводов входят сахара, пектиновые вещества и другие соединения, которые на 80-90% комплектуют количественный состав сухих веществ [1, 14].
Ежевика (Рисунок 2.3) относится к сложным ягодам. Близка по строению и составу малине и морошке. Мякоть сочная, кисло-сладкая или кисловатого вкуса. Окраска ежевики синевато-черная или темно-пурпуровая. Косточка – приплюснутая. Созревает ежевика в августе-сентябре [91].
Изменение качества виноградных соков прямого отжима в результате тепловой обработки
Содержание хлорогеновой кислоты в исследуемых опытных образцах соков не претерпело существенных изменений по сравнению с контрольными. Колебание массовой концентрации хлорогеновой кислоты во всех опытных образцах сока по сравнению с контрольными находились в диапазоне 0,1-0,5 мг/дм3. Массовая концентрация хлорогеновой кислоты в опытных образцах сока из винограда сортов Левокумский и Достойный имела тенденцию к уменьшению до значения 0,3 мг/дм3 в обоих случаях. В соке из винограда сорта Кубанец содержание хлоро-геновой кислоты в опытном и контрольном варианте не различалось и составляло 0,4 мг/дм3.
Содержание никотиновой кислоты в исследуемых соках после пастеризации варьировало от 0,2 (Левокумский, опыт с ФП) до 10,4 мг/дм3 (Кубанец, опыт с ФП). При этом в опытных вариантах соков из винограда сортов Кубанец и Достойный массовая концентрация никотиновой кислоты была на 55-65% выше по сравнению с контрольными. В соке из винограда сорта Левокумский данный показатель в опытном варианте был меньше, чем в контрольном и составил 0,2 мг/дм3.
Содержание оротовой кислоты во всех анализируемых опытных образцах соков было на 55-65% выше по сравнению с контрольными. Колебание массовой концентрации кофейной кислоты в опытных образцах сока из сортов Левокум 87 ский и Достойный по сравнению с контрольными находились в диапазоне 0,1-0,4 мг/дм3 и имело тенденцию к увеличению в случае с соком из сорта Левокум-ский, и несколько уменьшилось в случае с соком из сорта Достойный. В опытном образце сока из винограда сорта Кубанец содержание кофейной кислоты было ниже, по сравнению с контролем на 20% и составляло 5,9 мг/дм3.
Различий в содержании галловой кислоты в соках, приготовленных из сорта винограда Левокумский, не было выявлено, а в соке, полученном из винограда сорта Достойный, массовая концентрация этого компонента разнится между контрольным и опытным вариантом на 45%, при этом в опытном варианте данный показатель выше. В контрольном варианте сока, приготовленного из сорта Кубанец, галловой кислоты обнаружено не было, содержание ее в опытном образце сока составляло 20,5 мг/дм3.
В целом, опытные образцы соков, приготовленные с использованием на стадии осветления сусла ферментного препарата Тренолин опти ДФ, отличались большей суммой витаминов и фенолкарбоновых кислот, чем контрольные на 40-65%. Этот факт свидетельствовал о положительном влиянии применения ферментного препарата на пищевую ценность напитка, что обосновывает необходимость и целесообразность его применения.
Для оценки вкусовых характеристик полученных соков применяли 25-балльную систему органолептической оценки (Рисунок 3.11). Представленные образцы виноградных соков прямого отжима обладали высокими органолептическими показателями (20,2-22,0 балла).
Среди соков, приготовленных из винограда сорта Левокумский, наибольшую дегустационную оценку (21,2 балла) получил опытный образец сока, приго 88 товленный с применением ферментного препарата. Он отличался прозрачностью с блеском, розовой окраской, чистым, сложным ароматом с тонами плодов, сладким, мягким, чистым вкусом с приятным послевкусием, с легким кизиловым привкусом. Контрольный образец сока из сорта винограда Левокумский имел розовую окраску, сложный аромат с тонами плодов, подвяленных яблок, медовыми оттенками, полный, мягкий, чистый вкус с плодово-медовыми тонами и легким кизиловым привкусом. Кизиловый оттенок, обнаруженный в аромате и вкусе сока опытных и контрольных образцов, свидетельствовал о том, что этот оттенок является сортовой особенностью сорта винограда Левокумский.
Рисунок 3.11 – Дегустационная оценка виноградных соков прямого отжима, полученных с применением ферментного препарата Тренолин опти ДФ, балл
Наибольшую оценку среди соков, приготовленных из винограда сорта Кубанец, получил опытный образец с применением ферментного препарата – 20,8 балла. Он обладал нарядной светло-красной окраской, более сложным ароматом, слаженным мягким вкусом по сравнению с контрольным образцом (Таблица 3.10).
Из всех представленных образцов виноградных соков наивысшую оценку получил сок из винограда сорта Достойный, приготовленный с применением ферментного препарата – 22,0 балла. Он обладал розовой окраской с янтарным оттенком, сложным плодовым ароматом и полным гармоничным вкусом с длительным послевкусием (Приложение 2).
Автоматизация и энергосбережение технологического процесса производства напитков функционального назначения
На основании проведенных исследований нами предложена технология высококачественных напитков функционального назначения на основе виноградного сока прямого отжима с повышенным содержанием биологически активных веществ за счет включения в их состав экстрактов из растительного сырья [67].
Переработка винограда для получения виноградного сока прямого отжима осуществлялась в соответствии с технологической инструкцией [108].
Осветление виноградного сусла проводилось с применением пектолитиче-ского ферментного препарата нового поколения Тренолин опти ДФ (Trenolin Opti DF) производства германской фирмы «Эрбсле Гайзенхайм» (Erbslh Geisenheim).
Плоды фейхоа и ягоды ежевики в составе напитков функционального назначения использовались в виде водных экстрактов.
Состав купажей готовых напитков устанавливался в соответствии с их ор-ганолептической и физико-химической характеристикой [69].
На основе лабораторных и производственных опытов по приготовлению напитков на основе виноградного сока была разработана технология и составлена технологическая инструкция по производству функциональных напитков на основе виноградного сока прямого отжима и экстрактов из растительного сырья.
Процессуально-технологическая схема производства напитков функционального назначения на основе виноградного сока представлена на рисунке 4.1. Процессуально-технологическая схема производства напитков функционального назначения на основе виноградного сока
Для выработки сортового виноградного сока виноград собирают при содержании сахаров не ниже 16 г/100 см3 и кислотности 5-10 г/дм3.
Виноград, направляемый на производство виноградного сока, в процессе сбора сортируют, удаляя больные, поврежденные и загрязненные грозди и ягоды. Транспортирование винограда на пункты по переработке осуществляют в металлических контейнерах и самосвалах, изготовленных из нержавеющей стали, стойкой к виноградному суслу, или покрытых специальными антикоррозионными лаками, а также в деревянных ящиках. Приемку винограда осуществляют по количеству и качеству. Время от сбора винограда до переработки не должно превышать 4 ч.
Дробление винограда является одной из наиболее ответственных операций в технологическом процессе приготовления соков. В существующих дробилках выход сока ягоды осуществляется путем механического воздействия – раздавливания, измельчения, разбивания ягод винограда. Валковые дробилки позволяют получать сусло высокого качества, характеризующегося низким содержанием экстрактивных веществ, поскольку они обеспечивают мягкие режимы переработки винограда, благодаря которым удается избежать интенсивного измельчения твердых элементов виноградной ягоды и выхода в сусло большого количества экстрактивных веществ.
Центробежные дробилки-гребнеотделители позволяют в наибольшей степени разрушить клеточную структуру ягоды иногда даже с растиранием кожицы, что приводит к увеличению общего выхода сусла, в том числе сусла-самотека. В результате интенсивного механического воздействия на клеточные структуры ягод происходит обогащение сусла фенольными, азотистыми и другими экстрактивными веществами, коллоидами, обрывками растительной ткани, чрезмерно интенсивное воздействие на ягоды винограда приводит к образованию трудно-осаждаемых взвесей, что в дальнейшем сказывается на качестве осветления сусла. Поэтому при дроблении винограда необходимо производить такое разрушение клеточной структуры ягод, которое обеспечивает необходимое по технологическим требованиям качество получаемого сусла при оптимальном его выходе.
Дробление целыми гроздями позволяет в максимальной степени разрушить структуру грозди за счет измельчения и разрыва клеточных тканей, тем самым увеличить выход сусла из клеток ягоды и гребня. В результате сусло обогащается устойчивыми по форме экстрактивными компонентами, в основном фенольной природы, а также дубильными соединениями гребней.
Применение такого способа дробления винограда при производстве натурального сока представляется излишним, поскольку повышенное содержание фе-нольных веществ, переходящих из гребней в сусло, может в дальнейшем придать соку повышенную терпкость и грубость, лишить его тонкости и гармоничности. Соки, полученные с отделением гребней, обычно мягче, бархатистее и тоньше.
Таким образом, с целью оптимального извлечения экстрактивных веществ из виноградной грозди в сусло принимается переработка винограда с отделением гребней на валковых дробилках-гребнеотделителях.
Предпочтительно применять валковую дробилку оригинальной конструкции, в которой дроблению винограда валками предшествует отделение гребней.
Это позволяет дробить виноград в щадящем режиме и тем самым получать сусло более высокого качества.
В верхней части дробилки находится гребнеотделитель, представляющий собой легкий, но прочный перфорированный барабан из нержавеющей стали. Внутри барабана вращается гребнеотделяющий вал с установленными на нем по спирали бичами. Вал и барабан вращаются с разной скоростью в противоположном направлении. Бичи бьют по виноградным ягодам, отделяя их от гребней, и за счет спиралевидной установки на валу выносят гребни из машины на конвейер. Ягоды скатываются по барабану, проходят сквозь его отверстия и попадают на валки, изготовленные из специального, износоустойчивого пластика. Отверстия в барабане и бичи выполнены таким образом, чтобы оказывать минимальное разрушающее влияние на ягоды. Расстояние между валками регулируемое, валки снабжены специальной системой защиты для предотвращения попадания посторонних тел.
Мезга собирается в сборник и перекачивается винтовым мононасосом в пневматические прессы для кратковременного настаивания в течение 4-6 часов и отделения сусла от мезги. Скорость работы насоса автоматически согласуется с производительностью дробилки.
Гребневая масса – отход основного производства – поступает на утилизацию.
Сусло выделяют из мезги двумя способами: свободным стеканием под действием силы тяжести и прессованием. Стекание сусла из мезги можно рассматривать как гидродинамический процесс течения жидкости через пористую среду, который сопровождается более или менее полным разделением твердой и жидкой фаз суспензии.
Для отделения оставшегося сусла мезгу подвергают прессованию. При этом происходит разрушение растительных клеток ягоды, истирание кожицы, а при неблагоприятных условиях – раздавливание и перетирание виноградных семян. Поэтому в прессовом сусле имеется определенное количество взвесей, дубильных и других веществ.
