Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор патентно-информационной литературы 8
1.1 Современные технологии продуктов питания с использованием расти 8
тельных пищевых волокон
1.2 Строение, свойства и применение пектиновых веществ 13
1.3 Анализ существующих способов получения пектиновых веществ 19
1.4 Обоснование возможности использования молочной сыворотки в производстве сокосодержащих напитков 28
1.5 Заключение 32
2 Объекты и методы исследований 33
2.1 Объекты исследований 33
2.2 Методы исследований 33
3 Экспериментальная часть 41
3.1 Обоснование выбора растительного сырья - плодов сливы и яблок сортов районированных в Краснодарском крае и Республике Адыгея для получения соков 41
3.2 Исследование изменения содержания сухих веществ в пектинсодержа-щем сырье при храпении в различных условиях 43
3.3 Исследование изменения содержания пектиновых веществ в пектинсо-держащем сырье при хранении в различных условиях 43
3.4 Исследование содержания пектиновых веществ во вторичных продуктах переработки плодоовощного сырья 44
3.5 Исследование влияния воздействия ЭМП КНЧ на содержание пектиновых веществ в пектиновых экстрактах 47
3.6 Исследование оптимальных условий проведения процесса гидролиза-экстрагирования с целью определения максимального выхода пектиновых , веществ, обладающих высокой связывающей способностью з
3.7 Исследование возможности использования молочной сыворотки в качестве экстрагента пектиновых веществ из вторичного сырья плодоовощного производства для получения пектиновых экстрактов 55
3.8 Оптимизация процесса получения пектиновых экстрактов с целью прогнозирования содержания пектиновых веществ и их связывающей способ 9-4 ности по отношению к ионам РЬ" 57
3.9 Исследование основных характеристик сухих образцов пектиновых веществ 63
4 Технологическая часть 68
4.1 Совершенствование технологии получения пектиновых экстрактов из вторичных продуктов плодоовощного производства 68
4.2 Моделирование рецептур сокосодержащих напитков с использованием растительных пищевых волокон 74
4.3 Совершенствование технологии получения сокосодержащих напитков с использованием растительных пищевых волокон 78
4.4 Определение показателей качества и безопасности, сроков хранения сокосодержащих напитков с использованием растительных пищевых воло кон 84
5 Экономическая часть 87
5.1 Расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения усовершенствованной технологии сокосодержащих напитков 87
Выводы 89
Список использованной литературы
- Строение, свойства и применение пектиновых веществ
- Методы исследований
- Исследование содержания пектиновых веществ во вторичных продуктах переработки плодоовощного сырья
- Моделирование рецептур сокосодержащих напитков с использованием растительных пищевых волокон
Введение к работе
1.1 Актуальность работы. Согласно Доктрине продовольственной безопасности РФ на период до 2020 г. охрана здоровья и повышение качества жизни населения являются приоритетными задачами государственной политики России. Недостаток в рационе растительных пищевых волокон может являться одной из причин ухудшения состояния здоровья. Обогащение продуктов питания растительными пищевыми волокнами позволит не только предотвратить ряд заболеваний, связанных с неправильным питанием, но и будет способствовать детоксикации организма.
Сегодня производство безалкогольных напитков является одним из активно развивающихся сегментов рынка. Сокосодержащие напитки пользуются стабильным и постоянно растущим массовым спросом, в связи с чем, являются перспективными объектами для обогащения растительными пищевыми волокнами с целью устранения их дефицита в рационах питания населения РФ.
Обогащение сокосодержащих напитков растительными пищевыми волокнами наиболее рационально осуществлять за счет использования пектиновых экстрактов, получаемых из вторичных продуктов переработки плодов и овощей. Содержание пектина в таких экстрактах составляет от 0,3 % до 0,5 %, в связи чем, проведение исследований, направленных на увеличение содержания в экстрактах пектина и обогащения ими сокосодержащих напитков, является актуальным.
Актуальность данной темы подтверждена финансовой поддержкой Министерства образования и науки РФ, проект № 4.1897.2011 «Разработка инновационной технологии продуктов питания функционального назначения на основе глубокой и комплексной переработки растительного сырья» (№ госрегистрации 01201274289), выполняемый в рамках госзадания и соответствием плану НИР кафедры технологии и организации питания КубГТУ «Совершенствование технологии пищевых продуктов функционального, специализированного назначения и общественного питания (№ госрегистрации 01201152072).
1.2 Цель и задачи исследований. Цель исследований – совершенствование технологии и рецептур сокосодержащих напитков путем их обогащения пектиновыми веществами, получаемыми из вторичных продуктов переработки плодоовощного сырья.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- систематизация, изучение и анализ отечественной и зарубежной научно-технической литературы и патентной информации по теме исследований;
- обоснование выбора растительного сырья – плодов сливы и яблок сортов районированных в Краснодарском крае и Республике Адыгея для получения соков;
- обоснование выбора вторичных продуктов переработки плодоовощного сырья – яблочных выжимок, жома сахарной свеклы и жома клубней топинамбура для получения пектиновых экстрактов;
- исследование возможности увеличения содержания пектиновых веществ в пектиновых экстрактах, получаемых из вторичных продуктов переработки плодоовощного сырья, за счет воздействия электромагнитного поля крайне низкочастотного диапазона (ЭМП КНЧ);
- исследование возможности использования молочной сыворотки в качестве экстрагента пектиновых веществ из вторичных продуктов переработки плодоовощного сырья для получения пектиновых экстрактов;
- оптимизация процесса получения пектиновых экстрактов с целью прогнозирования содержания пектиновых веществ и их связывающей способности по отношению к ионам Pb2+;
- получение сухих пектинов и исследование их основных характеристик, наличия функциональных групп в молекулах методами ИК-спектроскопии;
- совершенствование технологии и рецептур сокосодержащих напитков с использованием пектиновых экстрактов, получаемых из вторичных продуктов переработки плодоовощного сырья;
- исследование показателей качества и безопасности, установление сроков хранения сокосодержащих напитков, полученных по усовершенствованной технологии;
- промышленная апробация усовершенствованной технологии и рецептур сокосодержащих напитков;
- разработка проектов технической документации пектиновых экстрактов и сокосодержащих напитков, полученных по усовершенствованной технологии;
- расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения усовершенствованной технологии.
1.3 Научная новизна. Научная новизна работы заключается в теоретическом обосновании совершенствования технологии получения растительных пищевых волокон и обогащения ими сокосодержащих напитков.
Установлено, что воздействие ЭМП КНЧ позволяет интенсифицировать процесс экстрагирования и увеличить содержание пектиновых веществ в пектиновых экстрактах на 15 – 20 %.
Исследована возможность использования молочной сыворотки в качестве экстрагента пектиновых веществ для получения пектиновых экстрактов.
Получены новые данные, свидетельствующие об увеличении содержания пектиновых веществ в пектиновых экстрактах, получаемых из вторичных продуктов переработки плодоовощного сырья, при воздействии ЭМП КНЧ и использовании молочной сыворотки в качестве экстрагента.
Выявлена возможность использования жома клубней топинамбура, образующегося после экстракции инулина, для получения пектиновых экстрактов.
Количественно оценено влияние технологических параметров гидролиза-экстрагирования пектиновых веществ, позволяющих прогнозировать содержание пектиновых веществ в пектиновых экстрактах и их связывающую способность по отношению к ионам Pb2+.
Впервые с применением метода ИК-спектроскопии получены данные о функциональных группах молекул пектиновых веществ, экстрагированных из вторичных продуктов переработки плодоовощного сырья по усовершенствованной технологии.
Усовершенствована технология и рецептуры сокосодержащих напитков обогащенных растительными пищевыми волокнами – пектиновыми веществами, полученными из вторичных продуктов переработки плодоовощного сырья.
Научная новизна технологических и технических решений подтверждена патентом РФ на изобретение «Способ получения пектина» № 2495051 от 10.10.2013 г. и двумя патентами РФ на полезные модели «Технологическая линия для производства функциональных сокосодержащих напитков из косточковых плодов с добавлением молочной сыворотки» № 84679 от 20.09.2009 г. и «Технологическая линия для получения сухого порошка пектина» № 119342 от 04.05.2012 г
1.4 Практическая значимость. Усовершенствована технология и рецептуры сокосодержащих напитков путем их обогащения растворимыми пищевыми волокнами – пектиновыми веществами, полученными из вторичных продуктов переработки плодоовощного сырья.
Определены показатели безопасности и сроки хранения сокосодержащих напитков, обогащенных растворимыми пищевыми волокнами.
Разработаны проекты технических условий на производство пектиновых экстрактов ТУ 9168-365-02067862-2013 и сокосодержащих напитков ТУ 9168-366-02067862-2013, ТУ 9168-367-02067862-2013 и ТУ 9168-368-02067862-2013.
Проведена производственная апробация усовершенствованной технологии и рецептур, выработаны опытные партии сокосодержащих напитков в условиях ООО «Медведовский завод плодопереработки» (ст. Медведовская, Краснодарский край).
Ожидаемый экономический эффект от внедрения усовершенствованной технологии составляет от 6064 руб. до 6857 руб. на 1 т сокосодержащих напитков, в зависимости от вида сырья.
1.5 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на российских и международных конференциях: IX Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Казань, 2008 г.); Одиннадцатой международной научно-практической конференции «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств» (г. Барнаул, 2008 г.); Международной научно-практической конференции «Олимпиада 2014: Технологические и экологические аспекты производства продуктов здорового питания» (г. Краснодар, 2009 г.); XI Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Казань, 2010 г.); 61-я Международной научно-практическая конференции Астраханского государственного технического университета (г. Астрахань, 2011 г.); V Международной научно-практическая конференции «Инновационные направления в пищевых технологиях» (г. Пятигорск, 2012 г.); VIII Международной научной конференции «Техника и технология пищевых производств» (г. Могилев, 2012 г.); XI Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности» (г. Минск, 2012 г.); I Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой и перерабатывающей промышленности» (г. Краснодар, 2012 г.); VI Международной научно-практической конференции «Наука, образование и инновации для АПК: состояние и перспективы» (г. Майкоп, 2012 г.).
Научные разработки отмечены бронзовой медалью XVI Московского международного Салона изобретений и инновационных технологий «Архимед-2013», Дипломом II степени Министерства образования и науки Краснодарского края по итогам краевого конкурса «Лучшая научная и творческая работа преподавателей, аспирантов, соискателей, студентов высших учебных заведений Краснодарского края за 2012 год», Дипломом Министерства образования и науки РФ по итогам «Открытого конкурса на лучшую работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах Российской Федерации» (2010 г.).
1.6 Публикации. По материалам исследований опубликовано 20 научных работ, в том числе три статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, получены: патент РФ на изобретение, два патента РФ на полезные модели и свидетельство о государственной регистрации базы данных.
1.7 Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора отечественной и зарубежной научно-технической литературы и патентной информации, методической части, экспериментальной части, технологической части, выводов, списка использованных литературных источников. Основная часть работы изложена на 116 страницах компьютерного текста, включает 17 таблиц и 23 рисунка. Список литературных источников включает 199 наименований, в том числе 21 – зарубежных авторов.
Строение, свойства и применение пектиновых веществ
Пищевые волокна являются неперевариваемыми в тонком кишечнике человека некрахмальными полисахаридами. К пищевым волокнам относят целлюлозу, гемицеллюлозы, пектиновые вещества, камеди, слизи и другие вещества. Пищевые волокна подразделяют па две основные группы - растворимые (пектин и другие гидроколлоиды) и нерастворимые (гемицеллюлозы, целлюлоза, лигнин) [72].
Целлюлоза - неразветвленный полимер глюкозы, содержащий примерно 10 тысяч мономеров. Гемицеллюлозы образуются за счет конденсации пентозных и гексозных остатков, связанных с арабинозой, глюкуроновой кислотой и её метиловым эфиром. Камеди представляют собой разветвленные полимеры глюкуроновой и галактуроновой кислот, с присоединенными арабинозой, маннозой, ксилозой, а также солями кальция и магния. Пектины образованы остатками галактуроновой кислоты, между которыми находится рамноза [72].
Основными источниками получения пищевых волокон служат объекты растительного происхождения. Традиционными источниками пищевых волокон являются злаки, овощи, фрукты, ягоды, в частности продукты переработки яблок и сахарной свеклы; нетрадиционными - травы, водоросли, древесина [72, 153, 154].
На сегодняшний день рацион питания жителей РФ перенасыщен простыми углеводами, жирами животного происхождения при недостаточном потреблении фруктов и овощей [72]. Дефицит пищевых волокон в рационе способствует возникновению и развитию таких заболеваний, как сахарный диабет и рак толстой кишки, грыжа пищевого отверстия диафрагмы, ожирение, желчекаменная болезнь. Употребление пищевых волокон способствует профилактике кариеса, снижает уровень холестерина в организме [72, 78, 79, 153, 154]. Пищевые волокна участвуют в метаболических процессах, контролируют процессы опорожнения желудка, связывают и выводят из организма тяжелые металлы и канцерогенные вещества [72, 88, 163, 176, 195]. В связи с этим, одним из перспективных путей создания обогащенных продуктов питания является использование в их составе пищевых волокон, полученных из различного вида сырья [79, 153, 154].
В настоящее время появился ряд исследований, направленных на разработку продуктов, содержащих растительные пищевые волокна [79, 100, 102, ПО, 111, 114, 117, 129, 132, 135 - 137, 144 - 147], в том числе из нетрадиционных видов сырья.
Разработан способ производства тыквенпо-марципановых плиток для функционального питания [147], позволяющий получить новый продукт за счет его обогащения биологически-активными веществами и пищевыми волокнами.
Существуют зерновые продукты, включающие зерновые ядра, покрытые слоем пищевого волокнистого ингредиента, диспергированного в белковую матрицу [144].
Известен состав мороженого [120] на молочной основе без сахарозы с пищевыми волокнами пониженной калорийное і и. В качесіве пищевого волокна используют инулин нативный, или полидекстрозу в сочетании с мальтитом и подсластителем.
Существует способ получения сахаросодержащего продукта [114], предусматривающий его обогащение пищевыми волокнами, витаминами и минеральными веществами, за счет использования в качестве исходного сырья зерна овса.
Разработан способ производства пряников [102], обогащенных пищевыми волокнами при использовании пивной дробины в качестве рецептурного компонента. Это также позволяет исключить из рецептуры продукты глубоко распада Сахаров, выполняющих роль подкрашивающего компонента.
Предложена начинка маковая [145], содержащая пищевые волокна, которая можегбыть использована при производстве мучных кондитерских изделий, включающая мак, сахар-песок или сахарную пудру, мед натуральный, протертую отварную фасоль и протертый отварной нут.
Известны свежие молочные продукты [117], обладающие способностью вызывать чувство постабсорбтивного насыщения, содержащие водорастворимые загущающие пищевые волокна. Разработан майонез с пищевыми волокнами [146], включающий жировой компонент, подслащивающий компонент, поваренную соль, уксусную кислоту, воду и пищевые волокна. Пищевые волокна представляют собой гелеобразную микрофибриллярную целлюлозу, содержащую целлюлозу и пектин в связанном состоянии, полученную из жома сахарной свеклы.
Предложен функциональный пищевой продукт, содержащий смесь особых волокон [137]. Смесь состоит из трех видов пищевых волокон: повышающих вязкость, не повышающих вязкость и нерастворимых целлюлозных волокон.
Существует шоколадная композиция [136] с пониженной калорийностью, обладающая улучшенными вкусовыми свойствами откусываемости и разжевы-ваемости, стойкостью к колебаниям температуры хранения. Шоколадная композиция содержит пищевые волокна из растиіельньїх ингредиентов.
Разработан диетический продукт [135], включающий в качестве рецептурного компонента агар в виде порошка или геля или пищевые волокна, полученные из красных водорослей. Известна бульонная таблетка (кубик) [132], содержащая масло или жир, соль, воду и пищевые волокна из злаков, овощей или фруктов. Авторами предложен пудинг молочный [129], способствующий снижению потребления сахара и нормализации работы желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и содержащий порошок топинамбура и пищевые волокна Vitacel WF 200 или Viacel WF 600.
Методы исследований
В соответствии с поставленной целью и задачами диссертационной работы объектами исследований являлись: - слива сортов Болховчанка, Золотистая ранняя, Волжская ранняя, Стартовая, районированных в Краснодарском крае и Республике Адыгея; - яблоки сортов Голден Делишес, Память есаулу, Ренет Симиренко, Айдаред, районированных в Краснодарском крае и Республике Адыгея; - вторичные ресурсы переработки плодоовощной продукции - яблочные выжимки (ООО «Медведовский завод плодопереработки»), жом сахарной свеклы (ООО «Тимашевский сахарный завод»), жом клубней топинамбура; - творожная молочная сыворотка по ГОСТ 53438-2009 (рН от 4,0 до 4,5; содержание сухих веществ от 6 % до 7 %); -лимонная кислота по ГОСТ 908-2004; -лабораторные образцы пектиновых экстрактов и образцы сухого пектина; - сокосодержащие напитки. Выбранные для изучения объекты анализировались по описанным ниже методикам, согласно схеме исследований (рисунок 2).
Экспериментальные исследования проведены в научно-исследовательских лабораториях кафедры технологии и организации питания и ЦКП «Исследовательский центр пищевых и химических технологий» Кубанского государственного технологического университета.
Массовая доля сухих веществ в исследуемом сырье определялась при помощи прибора «Элвиз-2С» путем высушивания навески исследуемого материала до постоянной массы. Систематизация, изучение и анализ отечественной и зарубежной научно-технической литературы и патентной информации
Обоснование выбора растительного сырья для получения соков; обоснование выбора вторичных продуктов переработки плодоовощного сырья для получения пектиновых экстрактов и сокосодержащих напитков Исследование химического состава и выхода сока из плодов сливы и яблок сортов районированных в Краснодарском крае и Республике Адыгея Исследование содержания пектиновых веществ во вторичных продуктах переработки плодоовощного сырья Исследование влияния воздействия ЭМП КНЧ и возможности использования молочной сыворотки в качестве экстрагента для получения пектиновых экстрактов
Оптимизация процесса получения пектиновых экстрактов с целью увеличения содержания и связывающей способности пектиновых веществ по отношению к ионам РЬ і Получение образцов пектиновых экстрактов Получение образцов сухого пектина Исследование физико-химических свойств Исследование структуры и функциональных групп молекул образцов пектиновых веществ методами ИК-спектроскопии Исследование основных характеристик пектиновых веществ Совершенствование технологии и рецептур сокосодержащих напитков с использованием пектиновых экстрактов, полученных из вторичных продуктов переработки плодоовощного сырья Определение пищевой ценности сокосодержащих напитков Определение показателей качества и безопасности сокосодержащих напитков Разработка проекта технической документации X Определение сроков хранения сокосодержащих напитков Расчет ожидаемого экономического эффекта Рисунок 2 - Структурная схема исследований 2.2.1.2 Определение растворимых сухих веществ Определение растворимых сухих веществ в пектиновых экстрактах и готовых напитках осуществляли по ГОСТ 28561.
Навеска образца вторичных ресурсов плодоовощной отрасли промышленности (выжимки, жом) подвергалась гидролизу-экстрагированию при режимах процесса, соответствующих каждому виду сырья. Для получения экстрактов исследуемое сырье отделяли от гидролизующеи среды при помощи фильтрования.
Для получения сухих образцов пектина к полученным пектиновым экстрактам, с целью осаждения пектина, приливали этиловый спирт (96-%) в соотношении 1:2. Определение массовой доли пектиновых веществ проводили Са-пектатный методом [35]. Исследование структурных особенностей и содержание функ циональных групп в молекулах пектина Изучение структурных особенностей и содержание функциональных групп молекул пектина проводили методом ИК-спектроскопии на приборе «PerkinElmer FT-IR».
В коническую колбу вместимостью 250 см помещали 30,0 см рабочего ОДМ раствора уксуснокислого свинца, добавляли 25 см3 модельного раствора. Выдерживали на встряхивателе типа «Elpan - 358» и разделяли на фракции на центрифуге типа «LU - 411». Осадок промывали дистиллированной водой до отрицательной качественной реакции на ионы свинца (с бихро-матом калия). Центрифугат и промывные воды соединяли и доводили до метки дистиллированной водой в колбе вместимостью 250 см . Аликвоту 10 -у о см полученного раствора титровали 0,01 моль/дм раствором этилендиамин-тетраацетата (ЭДТА) при рН 9 - 10 в присутствии эриохрома черного Т до перехода окраски из фиолетовой в голубую. Связывающую способность (СС) оценивали по проценту связывания металла и рассчитывали по формуле: CC = 4_lA юо% (2) А где Ai - общая масса металла, г А2 - масса оставшегося в растворе металла, г В уравнении (1) величины А/ и А2 рассчитывали по результатам тит-рометрических испытаний по следующим формулам: А сэтл\-м 1000 A=C-250-Vu,M 1000- v2 "І где С- концентрация исходного раствора металла, моль/дм ; V] - исходный объем раствора металла, см3; V2 - аликвотный раствор центрифугата, взятый для титрования, см ; УСР - средний объем ЭДТА, пошедший на титрование, см ; М- молекулярная масса металла, Да. 2.2.9 Определение органолептических показателей продукции Органолептическая оценка готовых изделий проводилась дегустацион ной комиссией кафедры технологии и организации КубГТУ по пятибалльной системе. Определяли внешний вид, цвет, запах, вкус, консистенцию по ГОСТ 875.1.
Исследование содержания пектиновых веществ во вторичных продуктах переработки плодоовощного сырья
С целью установления возможности увеличения содержания пектиновых веществ в пектиновых экстрактах, исследовали воздействие ЭМП КНЧ на вторичные продукты переработки плодоовощного сырья (рисунок 5).
Яблочные выжимки, жом сахарной свеклы и жом клубней топинамбура заливали гидролизующей средой - раствором лимонной кислоты с рН 2 и помещали в установку, где подвергали воздействию ЭМП КНЧ (в=0,9 мТл) в диапазоне частот / от 6 до 29 Гц в течение 60 минут - для яблочных выжимок, 120 минут - для жома сахарной свеклы, 90 - минут для жома клубней топинамбура.
Анализ полученных данных показывает, что воздействие ЭМП КНЧ позволяет увеличить содержание пектиновых веществ в экстрактах на 15 - 20 %. Установлены оптимальные режимы обработки ЭМП КНЧ образцов, содержащих яблочные выжимки - /=25 Гц, время воздействия 40 минут; жом сахарной свеклы -/=29 Гц, 90 минут; жом клубней топинамбура - / =29 Гц, 60 минут.
Исследование оптимальных условий проведения процесса гидролиза-экстрагирования с целью определения максимального выхода пектиновых веществ, обладающих высокой связывающей способностью Проведены исследования по определению оптимальных условий воздействия ЭМП КНЧ при проведения процесса гидролиза-экстрагирования пектина из отходов растительного сырья (яблочных выжимок и свекловичного жома). Целью исследований являлось определение условий максимального выхода пектиновых веществ, обладающих высокой связывающей способностью. Для проведения исследований применяли метод планирования эксперимента Бокса-Хантера по трехфакторному эксперименту.
С этой целью выбирали факторы, предположительно оказывающие наибольшее влияние при гидролизе-экстрагировании пектиновых веществ на выход пектина, % (У1 - яблочного, Z1 - свекловичного) и его связывающую способ-ность по отношению к ионам свинца Pb , % (У2 - яблочного, Z2 - свекловичного): фактор XI - продолжительность первого гидролиза, мин; фактор Х2 - продолжительность обработки экстракта ЭМП КНЧ, мин; фактор ХЗ - продолжительность второго гидролиза, мин.
План проведения эксперимента в безразмерных величинах представлены в Приложении А (таблица А1). План проведения эксперимента для яблочных выжимок и жома сахарной свеклы в натуральных величинах представлен в таблице 5. Таблица 5 - План проведения эксперимента в натуральных величинах
Гидролизуемую смесь (рН 2,0) получали добавлением к яблочным выжимкам или свекловичному жому раствора лимонной кислоты, при этом гидромодуль составлял 1:6. После проведения регрессионно-корреляционного анализа полученных экспериментальных данных на ПК с помощью опции «Поиск решения» программы Statistica, получены уравнения регрессии, адекватно описывающие изменения основных показателей, свидетельствующих о количестве выделенного пектина (1, 2) и о связывающей способности по отношению к свинцу (3, 4) при различных условиях.
В результате обработки результатов эксперимента были получены массивы данных отражающих уравнения регрессии общего вида, характеризующие динамику изменения выхода пектиновых веществ и связывания ионов свинца пектином в зависимости от параметров проведения процесса гидролиза-экстрагирования. С целью определения степени влияния изучаемых факторов на выход пектиновых веществ и связывающую способность по отношению к ионам свинца полученные результаты интерпретировали на основании ранжирования переменных. Частные зависимости влияния факторов на процессы выхода пектиновых веществ и связывающую способность приведены в виде графиков зависимостей в четырехмерном пространстве, рисунки 6 и 7.
Определено, что выход яблочного пектина варьировался от 0,7 % до 1,2 %; свекловичного - от 0,60 % до 2,4 %; при этом связывающая способность яблочно 52 го пектина варьировалась в пределах от 85 % до 89 %, свекловичного - от 86 % до 90 %.
Как показали исследования, длительная тепловая обработка способствует увеличению выхода пектина, но при этом его связывающая способность снижается, что обусловлено изменением нативных свойств пектиновой молекулы. По степе-ни влияния факторов на связывающую способность пектина по отношению к РЬ рассматриваемые факторы можно расположить в ряд по убыванию: гидролиз после электромагнитной обработки - обработка экстракта ЭМП КНЧ - гидролиз до электромагнитной обработки. В результате анализа установлено, что при менее продолжительном тепловом гидролизе и более продолжительной обработке ЭМП КНЧ связывающая способность пектина повышается.
Математическая обработка экспериментальных данных (при помощи программы MathCad 14.0) позволила определить оптимальные режимы проведения процесса гидролиза-экстрагирования пектина: - из яблочных выжимок: электромагнитная обработка смеси в течение от 55 до 60 минут (/= 25 Гц), гидролиз при температуре 80 С от 30 до 40 минут. При таких технологических параметрах выход пектина составит от 1,2 до 1,4 %, связывающая способность от 86,5 % до 87 %; - из свекловичного жома: электромагнитная обработка смеси (/=29 Гц) в течение от 80 от 90 минут, с последующим гидролизом при температуре 80 С от 60 до 70 минут. При таких технологических параметрах выход пектина составит от 2,4 до 2,8 %, связывающая способность от 87 % до 88 %. Таким образом, можно сделать вывод, что воздействие ЭМП КНЧ на растительное сырье в процессе выделения пектина, позволяет снизить продолжитель-ость теплового гидролиза и при этом получить пектин с высокой связывающей способностью.
Моделирование рецептур сокосодержащих напитков с использованием растительных пищевых волокон
Технологическая схема получения пектинового экстракта из яблочных выжимок, представлена на рисунке 15. Согласно приведенной схеме, молочная сыворотка смешивается с лимонной кислотой для создания рН сыворотки равном 2,5 -3,0. Яблочные выжимки, полученные после отжима сока, смешиваются с экст-рагентом - молочной сывороткой с рН 2,5 - 3,0 в соотношении 1:6. Полученную смесь подвергают обработке ЭМП КНЧ в течение от 20 до 30 минут при частоте ЭМП 25 Гц. Далее проводят процесс гидролиза-экстрагирования. Его ведут в экстракционном аппарате при следующих параметрах: температура - от 70 С до 75 С, продолжительность - от 30 до 40 минут. Пектиновый экстракт направляют на фильтрацию для отделения его от выжимок.
Экстракт сразу после изготовления рекомендуется направлять на последующие технологические операции. При отсутствии такой возможности можно использовать асептическое хранение. При этом экстракт в течение от 1 до 20 секунд прогревают до температуры от 120 С до 135 С, быстро охлаждают до 30С - 40 С и разливают. Пектиновый экстракт хранят в атмосфере диоксида углерода (концентрация 1,5 %) под давлением 0,68 МПа при температуре не выше 15 С.
Технологическая схема получения пектинового экстракта из жома сахарной свеклы, представлена на рисунке 16.
Согласно приведенной схеме, молочная сыворотка смешивается с лимонной кислотой для создания рН сыворотки равном 2,0 - 2,5. Яблочные выжимки Технологическая схема получения пектинового экстракта из яблочных выжимок при воздействии ЭМП КНЧ и использовании молочной сыворотки в качестве экстрагента Жом сахарной свёклы, полученный после экстракции сахарозы, смешиваются с экстрагентом - молочной сывороткой с рН 2,0 - 2,5 в соотношении 1:6. Полученную смесь подвергают обработке ЭМП КНЧ в течение от 40 до 60 минут при частоте ЭМП 29 Гц.
Далее проводят процесс гидролиза-экстрагирования. Его ведут экстракционном аппарате при следующих параметрах: температура - от 75 С до 80 С, продолжительность - от 60 до 80 минут. Пектиновый экстракт направляют на фильтрацию для отделения его от жома.
Экстракт сразу после изготовления рекомендуется направлять на последующие технологические операции. При отсутствии такой возможности можно использовать асептическое хранение. При этом экстракт в течение от 1 до 20 секунд прогревают до температуры от 120 С до 135 С, быстро охлаждают до 30С - 40 С и разливают. Пектиновый экстракт хранят в атмосфере диоксида углерода (концентрация 1,5%) под давлением 0,68 МПа при температуре не выше 15 С.
Согласно приведенной схеме, молочная сыворотка смешивается с лимонной кислотой для создания рН сыворотки равном 2,5 - 3,0.
Жом клубней іопинамбура, полученный после экстракции инулина, смешиваются с экстрагентом - молочной сывороткой с рН 2,5 - 3,0 в соотношении 1:6. Полученную смесь подвергают обработке ЭМП КНЧ в течение от 35 до 50 минут при частоте ЭМП 29 Гц. Далее проводят процесс гидролиза-экстрагирования. Его ведут в экстракционном аппарате при следующих параметрах: температура - от 70 С до 75 С, продолжительность - от 40 до 60 минут. Жом сахарной свеклы Молочная сыворотка Лимонная кислота Смешивание (рН=2,0 - 2,5) Смешивание Обработка ЭМП КНЧ (/=29 Гц, продолжительность от 40 до 60 минут) Гидролиз-экстрагирование (t от 75 С до 80 С, продолжительность от 60 до 80 минут) I Фильтрование Экстракт Рисунок 16 - Технологическая схема получения пектинового экстракта из жома сахарной свеклы при воздействии ЭМП КНЧ и использовании молочной сыворотки в качестве экстрагента Пектиновый экстракт направляют на фильтрацию для отделения его от жома.
Экстракт сразу после изготовления рекомендуется направлять на последующие технологические операции. При отсутствии такой возможности можно использовать асептическое хранение. При этом экстракт в течение от 1 до 20 секунд прогревают до температуры от 120 С до 135 С, быстро охлаждают до 30С - 40 С и разливают. Пектиновый экстракт хранят в атмосфере диоксида углерода (концентрация 1,5%) под давлением 0,68 МПа при температуре не выше 15 С. Экстракты, полученные по усовершенствованной технологии, характеризуются высокой связывающей способностью и являются ценным компонентом для производства сокосодержащих напитков.
Моделирование рецептур и химического состава сокосодержащих напитков с использованием пектиновых экстрактов осуществляли при помощи программы MathCad 14.0. При моделировании руководствовались средней суточной потребностью организма человека в таких функциональных пищевых ингредиентах (ФПИ), как органические кислоты (ОК), пектиновые вещества (ПВ), витамин С (С), витамин РР (РР), (3-каротин, а также минеральных элементах - натрий (Na), калий (К), кальций (Са) и магний (Mg). Графические отображения результатов моделирования рецептур сокосодержащих напитков представлены на рисунках 18, 19 и 20. На основании органолептических характеристик и расчетов при моделировании была установлена оптимальная доля фруктовых соков и пектиновых экстрактов в рецептурах сокосодержащих напитков: 60 % сока, 40 % - пектинового экстракта. На основании этого был разработан ассортимент и усовершенствованы рецептуры сокосодержащих напитков с использованием пектиновых экстрактов.
