Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Аналитический обзор информационной литературы 10
1.1 Напитки функционального назначения 10
1.2 Обоснование целесообразности использования сушеного плодово-ягодного сырья 14
1.3 Основные процессы экстрагирования и их расчет 22
1.4 Основы процесса сушки плодово-ягодного сырья 37
Заключение по главе 45
ГЛАВА 2. Методика проведения эксперимента 46
2.1 Организация работы 46
2.2 Объекты и методы проведения исследований 48
ГЛАВА 3. Исследование предпочтений потребителей на рынке напитков функциональной направленности 51
Заключение по главе 66
ГЛАВА 4. Использование сушеного плодово-ягодного сырья в производстве экстрактов и безалкогольныхнапитков на их основе 67
4.1 Анализ потребительских свойств сушеного плодово-ягодного сырья 67
4.2 Разработка технологии экстрактов и оценка их потребительских качеств 73
4.2.1 Исследование влияния гидромодуля на процесс экстрагирования 74
4.2.2 Влияние температуры обработки на процесс экстрагирования з
4.2.3 Изучение возможности применения вибрационного экстрактора периодического действия для проведения процесса экстрагирования 85
4.3 Разработка технологии и оценка товароведных качеств безалкогольных напитков 101
4.4 Расчет себестоимости безалкогольного напитка «Георгиевский «Восточная смесь» 118
Заключение по главе 122
ГЛАВА 5. Обоснование целесообразности комплексной переработки сушеного плодово ягодного сырья 123
5.1 Использование плодово-ягодных выжимок при производстве фруктового десерта 124
5.2 Разработка схемы комплексной переработки сушеного плодово-ягодного сырья 130
5.3 Расчет себестоимости фруктового десерта с кедровыми орехами 133
Заключение по главе 136
Список использованной литературы 138
- Основные процессы экстрагирования и их расчет
- Объекты и методы проведения исследований
- Исследование влияния гидромодуля на процесс экстрагирования
- Разработка схемы комплексной переработки сушеного плодово-ягодного сырья
Введение к работе
Актуальность темы. Современная концепция здорового питания предполагает, что одними из основных параметров, которым должен удовлетворять повседневный рацион, являются разнообразие и сбалансированность. Однако, в силу географических особенностей России, достижение этой цели в течение всего года для большинства населения страны невозможно. В период обострения хронических заболеваний (весной и осенью), а также в зимний период для компенсации недостатка витаминов, микро- и макроэлементов фармацевтическая промышленность предлагает широкий спектр химически синтезированных многокомпонентных витаминных и минеральных комплексов. Такие комплексы существенно отличаются от нативных форм, и характеризуются недостаточной усвояемостью организмом.
В этой связи целесообразно обратиться к традиционному и эффективному способу восполнения дефицита витаминов, макро- и микроэлементов в организме - сухофруктам. Они представляют собой высушенные естественным или промышленным способом плоды и ягоды. Следует отметить, что современные технологии промышленной сушки позволяют сохранить в сухих плодах большую часть биологически активных веществ, при этом их количество будет выше, чем в свежем сырье за счет удаления влаги из плодов.
Большие перспективы открываются при производстве напитков на основе сухофруктов, но в настоящее время они практически не выпускаются в промышленных масштабах. Это обусловлено рядом технологических и организационных проблем. В связи с этим, исследования, направленные на обоснование и разработку промышленной технологии безалкогольных напитков на основе сухофруктов, как источника биологически активных веществ, являются актуальными.
Теоретические и практические аспекты по переработке сушеного плодово-ягодного сырья систематизированы в работах современных ученых: С.Н.Хабарова, В.М. Позняковского, Л.A. Маюрниковой, Т.Ф. Киселевой, В.А. Помозовой и др.. Исследования, посвященные вопросам экстрагирования, и использованию вибрационного экстрактора периодического действия отражены в работах Г.А. Аксельруда, Ю.М. Плаксина, П.Г. Романкова, В.М. Лысянского, А.Ф. Сорокопуда и др.. Значительный интерес представляют прикладные исследования данных авторов по разработке продуктов питания массового спроса на основе растительного сырья. Однако указанное направление должно и дальше развиваться, привлекая новые источники сырья, современные инновационные методы и способы его комплексной переработки, что, существенным образом, повлияет на качество жизни населения, и положительно отразится на показателях экономического развития региона.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с региональной губернаторской программой на период до 2015 г. по улучшению питания и здоровья населения Кузбасса «К здоровью - через питание», а также в соответствии с научными направлениями ФГБОУ ВО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)».
Цель работы. Разработка комплексного подхода к переработке сушеного плодово-ягодного сырья с точки зрения его потребительских характеристик для получения полуфабрикатов и продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценностью.
Задачи исследования. Для достижения цели поставлены следующие задачи:
дать оценку рыночных предложений, а также структуры потребительских предпочтений на функциональные напитки;
исследовать особенности химического состава и технологические свойства сушеного плодово-ягодного сырья с целью обоснования его использования для получения экстрактов и напитков;
оценить эффективность использования вибрационного экстрактора периодического действия при экстрагировании сушеного плодово-ягодного сырья;
исследовать факторы, обусловливающие качество плодово-ягодных экстрактов и напитков на их основе;
исследовать состав выжимок после экстрагирования для оценки возможности их использования с целью получения функциональных продуктов питания;
разработать схему комплексной переработки сушеного плодово-ягодного сырья;
усовершенствовать товароведную классификацию напитков с выделением дополнительной категории - компоты.
Научная новизна.
Научная новизна результатов проведенных исследований состоит в системности подхода к решению проблемы комплексной переработки сушеного плодово-ягодного сырья с целью получения продуктов питания с повышенной пищевой и биологической ценностью.
Признаками научной новизны отвечают следующие результаты диссертационных исследований:
установлены основные закономерности изменения биологически активных веществ (пектиновые и полифенольные вещества) сушеного плодово-ягодного сырья в процессе экстрагирования;
получены математические зависимости выхода сухих веществ от параметров процесса экстрагирования на основании исследования диффузионных свойств сырья;
показана эффективность процесса получения экстрактов с использованием вибрационного экстрактора периодического действия;
установлены факторы, формирующие и сохраняющие качество напитков на основе сушеного плодово-ягодного сырья;
на основе анализа фракционного состава пектиновых веществ обоснована возможность применения выжимок после экстрагирования для производства продуктов питания с повышенной пищевой и биологической ценностью.
Теоретическая и практическая значимость.
Теоретическая ценность данного исследования заключается в применении научно обоснованного комплексного подхода к переработке сушеного плодово-ягодного сырья.
Практическая значимость результатов диссертационной работы заключается в разработке безотходной технологии переработки сухофруктов.
Получен патент № 2574681 на способ производства экстрактов из сушеного плодово-ягодного сырья.
Разработаны технологические инструкции на получение экстрактов из сухофруктов, рецептуры напитков на их основе, а также фруктового десерта с кедровыми орехами из плодовых выжимок.
Разработанные напитки апробированы в условиях производства предприятия ИП Котова, г. Прокопьевск и рекомендованы к внедрению.
Результаты научных исследований используются в учебном процессе при обучении студентов по направлениям подготовки бакалавров и магистров «Технология продуктов питания из растительного сырья» и «Товароведение».
Положения, выносимые на защиту:
обоснование комплексного подхода к переработке сушеного плодово-ягодного сырья (на примере сушеных яблок, кураги, чернослива, изюма и шиповника) на основании оценки сырьевых запасов и его пищевой ценности.
способ получения экстрактов с применением вибрационного экстрактора периодического действия и напитков на их основе.
схема комплексной переработки сушеного плодово-ягодного сырья.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы
представлены и обсуждены на научных международных и всероссийских конференциях: Всероссийский конкурс научных работ студентов, аспирантов и молодых ученых, Кемерово, 2012; «Инновационный конвент: Кузбасс - образование, наука, инновации» (Кемерово, 2012, 2014 и 2015); «Пищевые инновации и биотехнологии» - Кемерово, 2013.; «Новые задачи технических наук и пути их решения» - Уфа, 2014; «Роль науки в развитии общества» - Уфа, 2014; «Роль технических наук в развитии общества» - Уфа, 2014; International Conference on European Science and Technology - Munich, Germany, 2014; «Пища Экология Качество» - Москва, 2015, Красноярск, 2016.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 15 работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получен патент РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения и пяти глав, включающих обзор литературы, методологию проведения и результаты исследований, выводов, списка использованных источников и приложений. Основная часть работы изложена на 150 страницах. Диссертация содержит 33 рисунка и 36 таблиц. Библиографический список включает 134 наименования.
Основные процессы экстрагирования и их расчет
В настоящее время проблема внедрения напитков на основе сухофруктов является актуальной для сибирского региона с достаточно выраженной неблагоприятной экологической ситуацией и развитым агропромышленным комплексом. Для этого необходимо создание новых видов обогащенных напитков для поддержки состояния здоровья населения подобных районов.
Для реализации данного направления, необходимо знать о самих сухофруктах, их химическом составе и показателях качества. Следовательно, необходимо провести достаточное количество исследований для уточнения состава, а также потребительских свойств данного сырья в связи с его предположительным использованием для приготовления напитков, которые способны оказать лечебно-профилактическое действие на организм человека.
Итак, с чего следует начать анализировать сухофрукты, так это с того, из чего их производят. Всем известно, что сухофруктами называют высушенные фрукты или ягоды до определенного содержания влаги, примерно 20 %. Сушка проводится естественным (например, на солнце), или искусственным путем, с помощью сушильных установок. При этом в производстве сухофруктов есть определенные нюансы, которые необходимо учитывать, чтобы получить продукт высокого качества. Разновидностей сушеного сырья достаточно много, поэтому в данном разделе будут рассмотрены только некоторые виды сухофруктов. Наиболее распространенными являются сушеные яблоки, курага, чернослив, изюм и шиповник, которые производят из яблок, абрикосов, слив, винограда и плодов шиповника, соответственно. Остановимся более подробно на особенностях и физико-химическом составе данного сырья.
В настоящее время наиболее распространенным является чернослив. Это продукт, получаемый путем дегидратации свежих плодов сливы, обладающий ярко выраженным своеобразным вкусом и ароматом; производится из слив, в которых в процессе сушки не начинается процесс спиртового брожения (не из всех сортов сливы можно изготовить чернослив)[47].
Слива - это группа деревьев и кустарников рода Primus семейства розовых, представляет естественный гибрид терна колючего и алычи. Известно более двух тысяч сортов сливы. Все их многообразие на Западе принято в коммерческой практике делить на три большие группы: европейские, японские (азиатские) и американские сорта.
Слива одна из самых теплолюбивых плодовых культур. Расти сливы начинают при температуре воздуха от +6 до +8С. Цветут раньше, чем развернутся листья, в мае в течение 7-10 дней. После этого распускаются листья, и в течение 20-25 дней после окончания цветения начинают расти побеги.
Другим, не менее популярным видом сухофруктов являются сушеные абрикосы. Их иногда называют «плодами здоровья», поскольку трудно найти какой-либо другой фрукт, сочетающий в себе столько же полезных для человека свойств. Кроме того, абрикосы привлекают не только своей пищевой ценностью, но и великолепным вкусом, ароматом и внешним видом.
К сожалению, свежие абрикосы отличаются крайне непродолжительными сроками хранения (всего 1-2 недели при нулевой температуре). Поэтому в свежем виде употребляется всего около 20 % мирового объема производства абрикосов, да и эти плоды, как правило, собирают недозревшими, чтобы увеличить срок хранения. Но, будучи собранными еще твердыми и незрелыми, абрикосы не дозревают окончательно и никогда не приобретают того аромата, который присущ плодам, полностью вызревшим на дереве под лучами солнца [57].
Около 50 % выращиваемых в мире абрикосов консервируют, 10 % — замораживают, а из 20 % изготавливают замечательные сухофрукты.
Наиболее широко известный вид сухофруктов - изюм. Это продукт со своеобразным, ярко выраженным вкусом и ароматом, представляющий собой квинтэссенцию всех полезных и питательных свойств винограда. Изюм может использоваться при приготовлении мясных блюд, омлетов, пудингов, выпечки, компотов, желе, молочных блюд. Кроме того, из винограда получают виноградный сок и желе, из семян винограда - масло (они содержат около 20 % масла по массе), используемое в пищу, во многих национальных кухнях используют также и листья винограда.
Мировой объем производства винограда составляет около 65 млн. т; около половины этого объема используется для производства вин и соков, 30% - для производства изюма, 15% - продается в свежем виде [49].
Следующий вид широко распространенных сушеных плодов -шиповник. По концентрации незаменимых веществ для организма он во многом превосходит любые другие ягоды и плоды. Богаты плоды шиповника витамином С. По его содержанию с ним не сравнятся лимоны и черная смородина (в черной смородине витамина С меньше в 10 раз, а в лимонах - в 50). Шиповник превосходит по количеству каротиноидов плоды облепихи, хурмы, абрикоса и моркови [37]. Шиповник - это многолетний кустарник семейства розоцветных, «родственник» роз. Стебли деревянистые, зеленого, коричневого или серого цвета, большей частью покрыты шипами. Цветки одиночные или собранные в щитковидные или метельчатые соцветия на концах побегов. Плоды орешковидные, односемянные, заключены в мясистом разросшемся цветоложе, образующем ложный плод с волосистыми внутренними стенками. Окраска зрелых плодов шиповника - от оранжевых до красных и темно-красных тонов. По форме - округлые, яйцевидные, грушевидные.
В составе шиповника имеются витамины К, Е, А, Р, группы В. Содержатся также микроэлементы: кальций, калий, железо, магний, натрий, марганец, медь, хром и др. В состав шиповника входят сахара, пектиновые вещества, органические кислоты, дубильные вещества, эфирные масла, важные для нормальной жизнедеятельности человека. Корни растения оказывают вяжущее действие, а полученное из семян масло шиповника применяется в качестве заживляющего и противовоспалительного средства (его наносят на раны, язвы, экземы, гнойники и т.п.) [8, 9, 37].
Также одним из наиболее популярных видов сухофруктов являются сушеные яблоки. Сушеные яблоки хранятся длительное время, сохраняют в себе очень многие вещества и полезные свойства свежего сырья, они вкусны и полезны. Для сушки яблок лучше выбирать твердые кисло-сладкие или кислые сорта, желательно летние или осенние. Например, Титовка, Антоновка.
Яблоки способствуют формированию полезной микрофлоры в кишечнике, что улучшает его работу, ввиду того, что в них много клетчатки, которая нормализует пищеварение, помогает выводить вредные вещества из организма. Пектин, содержащийся в яблоках, понижает содержание вредного холестерина в крови, нейтрализует ядовитые соединения. Помимо этого, яблоки помогают усвоению кальция, что, в свою очередь, является профилактикой остеопороза и других заболеваний опорно-двигательного аппарата. Яблоки улучшают работу памяти, интеллекта, повышают иммунитет. Регулярное употребление в пищу сушеных яблок значительно снижает риск старческого слабоумия и ухудшения памяти. К тому же яблоки снижают риск онкологических заболеваний. Также яблоки защищают организм от преждевременного старения [105].
При малокровии тоже полезно употреблять яблоки из-за содержания в них железа. Они также полезны при тромбофлебите, гипертонии, улучшают циркуляцию крови, снижают риск инфарктов. В яблоках содержится много пиридоксина (витамина В6), который очень важен для жизнедеятельности организма. Он нужен людям, которые длительно принимали антибиотики. Недостаток витамина В6 ухудшает кровообращение и работу мозга. Этот витамин имеет отличное качество - он устойчив к высоким температурам. Яблоки содержат много йода, потому их используют в качестве профилактики заболеваний щитовидной железы, в частности зобной болезни. Также йод улучшает мозговые процессы, а потому рекомендован учащимся и работникам умственного труда. Физико-химический состав рассматриваемых свежих плодов представлен в таблице 1.1.
Объекты и методы проведения исследований
Для реализации поставленных цели и задач, были проведены исследования в 5 этапов. Проведенные исследования приведены на рисунке 2.1 схематически.
На первом начальном этапе были проанализированы информационные источники по теме данного диссертационного исследования, также исследован рынок безалкогольных напитков и сухофруктов, на основании чего был обоснован выбор сушеного плодово-ягодного сырья в производстве полуфабрикатов применяемых в безалкогольной промышленности. Проведен опрос среди населения, с целью анализа предпочтений потребителей.
Второй этап был посвящен товароведной оценке сушеного плодово-ягодного сырья. Для этого были определены физико-химические, микробиологические показатели сушеного плодово-ягодного сырья, а также его потребительские свойства, для возможного использования сухофруктов при производстве экстрактов.
На третьем этапе был исследован процесс экстракции и факторы, участвующие в формировании качества экстрактов на основе сушеного плодово-ягодного сырья. Разработана технологическая инструкция на приготовление экстрактов. Четвёртый этап был посвящен определению факторов, принимающих участие в образовании качества разработанных безалкогольных напитков (компотов) на основе экстрактов. Определены значения показателей качества и номенклатура товароведных свойств. Усовершенствована традиционная классификация напитков с выделением подгруппы компотов. Рассчитана себестоимость готового продукта.
Пятый этап был посвящен исследованию возможности использования выжимок плодов для производства фруктового десерта. Определены необходимые параметры производства и установлены показатели качества. Произведен расчет себестоимости полученного десерта. Предложена схема комплексной переработки сухофруктов.
На различных этапах данной работы объектами исследования являлись: Сортосмеси сушеного плодово-ягодного сырья, такие как: сушеные яблоки, курага, чернослив, изюм, шиповник урожая 2012 года, приобретённые в розничной торговой сети г. Кемерово; водопроводная вода; плодово-ягодные экстракты из сушеного плодово-ягодного сырья и выработанные на их основе безалкогольные напитки; сахар-песок; лимонная кислота; выжимки плодов и фруктовый десерт, полученный на их основе; Для решения поставленных задач были применены стандартные методы, используемые в безалкогольной и консервной промышленности.
С целью анализа теоретических данных применялись методы группировки, сравнительного анализа, систематизации и обобщения. Материалы и сырье, используемые в производстве безалкогольных напитков, должны соответствовать необходимым требованиям действующей на сей день нормативно-технической документации, которая утверждена в установленном порядке. В приготовлении напитков применяются такие виды сырья: вода питьевая по СаНПин 2.1.4.1074-01, сахар песок по ГОСТ 21-94, кислота лимонная по ГОСТ 908-2004 [13].
Показатели качества сухофруктов, экстрактов, а также готовых продуктов питания на их основе были определены по совокупности физико-химических, органолептических и микробиологических показателей.
Органолептические свойства используемого сырья, а также продуктов его переработки были оценены дегустационным методом по ГОСТ 6687.5-86 [17].
Содержание сухих веществ были определены рефрактометрическим методом по ГОСТ 6687.2-90 в экстрактах, готовых безалкогольных напитках на их основе [18]. Массовую долю сухих веществ в плодах определяли по ГОСТ 28561-90 высушиванием до неизменной массы [20]. Кислотность определяли по титриметрическим методом ГОСТ 12788-87 с помощью рН-метра, экстрактов и готовых напитков на их основе [16].
Методом Еруманиса определялось содержание полифенольных веществ [44].
Йодометрический метод по ГОСТ 24556 - 89 использовался для определения количества аскорбиновой кислоты [28].
Анализ физико-химических и органолептических показателей фруктового десерта по ГОСТ Р 51934 - 2002 [26].
Цвет напитков определяли с помощью метода визуальной калориметрии по ГОСТ 12789-87 [13]. Методы отбора проб - по ГОСТ 26668, подготовка проб для микробиологических анализов - по ГОСТ 26669, культивирование микроорганизмов - по ГОСТ 26670 [43]. Определение P. aeruginosa - по МУ 2.1.4.1184-03, определение микробиологических показателей (кроме P. aeruginosa) - по ГОСТ Р 52816, ГОСТ 18963 [21, 22, 23, 29]. Пектиновые вещества определяли титриметрическим методом по ГОСТ 29059-91 [25]. Метод определения калия по ГОСТ Р 51429-99 [15]
Исследование влияния гидромодуля на процесс экстрагирования
Помимо всего прочего, чтобы адекватно оценить нынешнюю ситуацию на рынке напитков, необходимо знать и понимать терминологию безалкогольных напитков.
На основании технического регламента на соковую продукцию приняты такие термины [93]:
1. Сок - это -идкий несброженный продукт, который получают из свежих и спелых фруктов или овощей. Он может быть также осветленным.
От способа производства и обработки фруктового или овощного сырья, соки могут подразделять на свежеотжатый сок, соки прямого отжима, концентрированный, восстановленный и диффузионный. В первом случае, это сок, который получают при помощи механической обработки либо свежих либо сохраненных свежими овощей или фруктов. Свежеотжатый сок - сок, который получают прямым отжимом в присутствии потребителя. Под восстановленным соком понимается сок, который производят из концентрированного сока либо сока прямого отжима и концентрированного сока и питьевой воды. Сок концентрированный получают путем неполного удаления из сока прямого отжима воды, которая в нем содержится с целью увеличения количества сухих водорастворимых веществ не меньше чем в два раза в соотношении с соком прямого отжима. Сок диффузионный получают экстрагированием водой экстрактивных веществ свежих овощей или фруктов либо высушенных овощей или фруктов одного вида, из которых получить сок механической обработкой не является возможным.
2. Нектар овощной или фруктовый - это жидкий пищевой несброженный продукт. Его могут получать при смешивании сока, или овощного или фруктового пюре, или концентрированного овощного или фруктового пюре с питьевой водой и с добавлением сахара или сахаров, также меда, различных подсластителей или же без их добавления.
3. Напиток сокосодержащий овощной или фруктовый - жидкий пищевой несброженный продукт, который получают при смешивании сока или соков и овощного или фруктового пюре, или же концентрированного овощного или фруктового пюре с питьевой водой, при этом наименьшая объемная доля сока и овощного или фруктового пюре должна быть не меньше 10 процентов.
4. Морс - пищевой жидкий продукт, который получают из сока и пюре, (механически обработанные ягоды с добавлением сахара, воды, или меда). Доля такого пюре или такого сока должна составлять не меньше 15 % [93].
На основании данной терминологии, представленные в торговой сети напитки не являются соками, они скорее присущи к безалкогольным сокосо держащим напиткам [39,40]. Скорее всего, играет роль огромная конкуренция в данной секции рынка, большим объемом производства, что приводит к большим складским запасам произведенной продукции. Помимо этого, соки прямого отжима отличаются высокой стоимостью, это одна из причин отказа потребителей от данного вида продукции. В этой связи, изготовителям совершенно не выгодно производить соки прямого отжима. В связи с чем, большинство предприятий вырабатывают из готовых концентрированных соков восстановленные соки [102]. Существуют следующий вид концентрированных соков:
Сконцентрированные соки, полученные из соков прямого отжима; С концентрированные основы для изготовления напитков сокосодержащих, а также нектаров; Сполуфабрикаты для сокосодержащих напитков и соков, их только необходимо разбавить водой. Данные полуфабрикаты могут обеспечить стабильный вкус, учитывая рецептуру производителя и пожелания заказчика; Сконцентраты, которые получают на заводе на промежуточном этапе. В данном случае декларируется чистота полученного концентрата, тем не менее, практически часто выявляется несоответствие данному требованию. Не редкость, когда в концентрат вносят дешевые продукты переработки, также могут частично заменить на другие различные концентраты, или же внести ароматизатор, идентичный натуральному и сахар. Применение данных концентратов для изготовления в будущем из них восстановленных соков не дает гарантии потребителям наличие в нем полезных свойств, а также отсутствие внешних добавок, которые изготовитель восстановленных соков, хоть и не применяет, тем не менее, их с успехом используют для экономической целесообразности и упрощения технологии изготовители дешевых концентрированных соков [33, 103,134].
Разработка схемы комплексной переработки сушеного плодово-ягодного сырья
Внимание к проблеме питания постоянно возрастает как со стороны различных слоев населения, так и со стороны научных исследований. В настоящее время современное общество старается придерживаться здорового образа жизни, употреблять в пищу сбалансированные продукты, в которых максимально содержатся необходимые вещества, поддерживающие нормальную жизнедеятельность организма. Однако, в силу климатических условий, для большинства населения страны это является достаточно проблематичным. В связи с этим, для восполнения дефицита витаминов, микро- и макроэлементов в период обострения хронических заболеваний, а также в зимний период, целесообразно вносить в рацион продукты, в качестве сырья которых используются сухофрукты.
Компоты, приготовленные по традиционной технологии достаточно популярны среди населения в качестве домашних заготовок, однако, как напиток массового спроса практически не выпускается в промышленных масштабах. Учитывая жизненный ритм, не всегда удается найти время для приготовления всеми любимого напитка в домашних условиях [70].
Таким образом, разработка промышленной технологии производства безалкогольных напитков на основе сухофруктов является актуальной задачей. 4.2.1 Исследование влияния гидромодуля на процесс экстрагирования
Для обеспечения максимальной скорости процесса экстрагирования и полноты извлечения сухих веществ к экстрагенту предъявляют такие требования: малая токсичность, селективность, доступность, фармацевтическая и химическая индифферентность. Выбор экстрагента играет важную роль при проведении процесса экстрагирования. Он должен обладать избирательной способностью, обеспечивать максимальную скорость растворения, быть чистым и однородным, не быть взрыво- и пожароопасным, быть дешевым. Анализ химического состава исследуемого сырья показал, что большинство химических соединений, содержащихся в сырье водорастворимы [11]. Таким образом, в качестве экстрагента была использована питьевая вода, которая соответствовала требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01.
Традиционная технология производства компота из сухофруктов предполагает их продолжительное кипячение (до 30 мин.) с последующим смешиванием полученного отвара с сахаром и лимонной кислотой. Органолептические показатели полученного напитка при этом в большей степени будут зависеть от насыщенности полученного отвара, полноты извлечения ароматических и вкусовых веществ из исходного сушеного сырья.
С точки зрения процесса экстрагирования на полноту извлечения целевого компонента из твердой фазы в большей степени будут влиять температура процесса, размер частиц дисперсной фазы и гидромодуль (соотношение твердой и жидкой фаз). Таким образом, задачей данного исследования является определение рациональных значений указанных параметров, обеспечивающих максимальное извлечение водорастворимых компонентов из сухофруктов.
На начальном этапе экстрагирования процесс оценивали по выходу массовой доли сухих веществ из сушеного сырья в зависимости от гидромодуля и степени его измельчения. В качестве сырья для проведения необходимых исследований были выбраны сушеные яблоки - наиболее распространенный вид сухофруктов, который имеется в широком доступе для потребителей.
Оценка показателей технологического процесса извлечения сухих водорастворимых веществ из сушеных яблок выполнена в лабораторном реакторе, обеспечивающим кипячение системы с конденсацией и возвратом испаренной влаги с целью снижения ее потерь. Продолжительность процесса извлечения сухих веществ составляла 30 мин после закипания смеси.
Для выбора рационального режима проводили варку при разном соотношении фаз. Эксперимент проводился параллельно для двух образцов - с яблоками, порезанными на дольки (сегменты) толщиной 3-5 мм и яблоками, измельченными на волчке с диаметром отверстий решетки 8 мм. Экстрагирование проводили при температуре 100 0С в течение 30 мин, после чего определяли кинетику экстракции водорастворимых сухих веществ. Отбор проб производили в момент закипания и через каждые 5 мин. Результаты исследований приведены в таблицах 4.4, 4.5.
Как видно из таблицы 4.4, масса вареных яблок предварительно измельченных на волчке больше, чем яблок, порезанных на сегменты. Это объясняется тем, что в сушеном растительном сырье целевой компонент, на извлечение которого направлен процесс экстрагирования, как правило, находится в твердом виде, распределяясь внутри клеток. При этом растительные клетки вследствие гибели протоплазмы имеют пористую клеточную стенку способную пропускать вещества, молекулы которых не превышают размера пор, в обе стороны. Вода, проникая в поры твердого тела, растворяет водорастворимые вещества внутри клеток, обеспечивая их массоперенос к поверхности раздела фаз. Этот процесс сопровождается изменением линейных размеров, интенсивным набуханием и деформацией нерастворимых компонентов сырья, формирующих скелет растительной ткани. Указанные изменения тормозят извлечение водорастворимых веществ, увеличивая внутреннее диффузионное сопротивление. Исходя из общих положений теории массобмена, для снижения диффузионного сопротивления необходимо обеспечивать уменьшение размера частиц твердой фазы и повышение температуры среды. Однако указанные способы имеют граничные параметры определяемые свойствами сырья и поставленной технологической задачей. Кинетика извлечения сухих веществ при разных соотношений фаз представлены на рисунках 4.2, 4.3, 4.4.