Способ комплексной переработки плодово-ягодного сырья
Владельцы патента RU 2413436:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) (RU)
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способу комплексной переработки плодово-ягодного сырья. Способ комплексной переработки плодово-ягодного сырья включает предварительную очистку и переработку плодов и/или ягод с получением сока прямого отжима и выжимок мякоти, концентрирование сока и сбор выпаренной влаги в вакууме, сушку на воздухе концентрата сока до влажности 30-55% и выжимок мякоти до влажности 6-12%, причем операции концентрирования сока и сушки концентрата и выжимок выполняют при температуре до 50°С, а выжимки размельчают в порошок. Способ позволяет выделять биологически активные ингредиенты из плодово-ягодного сырья, которые могут быть использованы для разработки новых продуктов детского, диетического и специального питания. 7 табл.
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к комплексной переработке плодово-ягодного сырья, и может быть использовано для получения биологически активных ингредиентов для разработки новых продуктов детского, диетического и специального питания.
Известен способ комплексной переработки плодово-ягодного сырья, включающий заливку водой ягод или плодов, добавление сахара, кипячение смеси с получением сусла, отделение сусла от плодов или ягод и сбраживание с получением вина [1]. Однако способ не может быть использован для получения биологически активных ингредиентов для разработки продуктов функционального назначения.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ комплексной переработки плодово-ягодного сырья, включающий экстракцию водой размельченного плодово-ягодного сырья при температуре 25-60°С, отделение мезги, концентрирование и обработку экстракта, отделение пектина и купаж оставшегося раствора с другими ингредиентами [2].
Однако способ позволяет выделять только товарный пектин и оказывается не применимым для получения биологически активных ингредиентов для разработки новых продуктов детского, диетического и специального питания.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в выделении биологически активных ингредиентов из плодово-ягодного сырья, которые могут быть использованы для разработки новых продуктов детского, диетического и специального питания.
Это достигается тем, что в способе комплексной переработки плодово-ягодного сырья предварительно очищают и перерабатывают плоды и/или ягоды с получением сока прямого отжима и выжимок мякоти, концентрируют сок и собирают выпаренную влагу в вакууме, сушат на воздухе концентрат сока до влажности 30-55% и выжимки мякоти до влажности 6-12%, причем операции концентрирования сока и сушки концентрата и выжимок выполняют при температуре до 50°С, размельчают выжимки в порошок.
Предварительная очистка и переработка плодов и/или ягод с получением сока прямого отжима и выжимок мякоти является первой стадией выделения биологически активных ингредиентов плодово-ягодного сырья, когда из него отделяют выжимки, содержащие основную массу пищевых волокон.
Концентрирование сока в вакууме, проводимое при температурах до 50°С, позволяет повысить содержание биологически активных веществ в концентрате за счет выпаривания содержащейся в соке влаги и является второй стадией получения биологически активных ингредиентов, когда сок прямого отжима разделяют на концентрат и природную воду. Вакуумное выпаривание высокоэффективно при обезвоживании жидких продуктов и не требует значительных энергозатрат. Однако полученный после вакуумного выпаривания концентрированный сок обладает высокой влажностью (~70%) и требует досушивания с целью обеспечения сохранности, во время длительного хранения в обычных условиях при комнатной температуре.
Выпаренную влагу собирают в вакууме. В выпарной установке влага накапливается в виде дистиллята сока прямого отжима. Вакуумное выпаривание позволяет природной влаге сохранять весь спектр биологически активных веществ исходного сырья. Природная влага плодово-ягодного сырья является биологически активным ингредиентом, который может быть использован в качестве функциональной питьевой воды или основы для разработки и приготовления новых функциональных напитков.
Концентрат сока и выжимки мякоти сушат на воздухе до требуемого уровня влажности. По сравнению с вакуумной сушка на воздухе позволяет получать обезвоженный продукт высокого качества при меньших затратах. Концентрат сока сушат до влажности 30-55%, позволяющей, с одной стороны, уберечь продукт от образования плесневых грибов во время длительного хранения в обычных условиях при комнатной температуре, а с другой, максимально сохранять содержащуюся в нем природную влагу. Влажность концентрата 30-55% достигается при сушке в течение 2-5 дней. Выжимки мякоти сушат до влажности 6-12%, что обеспечивает не только высокую сохранность продукта при продолжительном хранении в обычных условиях при комнатной температуре, но и последующее размельчение его в порошок. Влажность выжимок мякоти 6-12% достигается за те же 2-5 дней сушки.
Выполнение операций концентрирования сока прямого отжима, сушки концентрата сока и выжимок мякоти при температуре до 50°С обеспечивает минимальные потери пищевой и биологической ценности плодово-ягодного сырья в процессе сушки и позволяет получать три биологически активных ингредиента, которые могут быть использованы для разработки новых продуктов детского, диетического и специального питания:
- концентрат сока прямого отжима, содержащий основную массу растворимых сухих веществ;
- природную воду;
- сухие выжимки мякоти, содержащие основную массу пищевых волокон исходного сырья.
Размельчение выжимок в порошок необходимо с точки зрения технологии последующего использования богатого пищевыми волокнами продукта.
Пример 1. Испытания проведены на плодах тыквы. Из 36 кг тыквы, промытой в проточной воде, выделено 26,7 кг мякоти. Мякоть пропущена через центрифугу с получением 19,7 л сока прямого отжима и 7 кг выжимок. Сок концентрирован выпариванием при остаточном давлении Р≈8 Па и температуре t≈40°C на установке [3]. В результате вакуумного выпаривания получено 3,2 кг концентрата сока прямого отжима влажностью 70% и 16,5 л природной влаги, являвшейся чистой прозрачной приятной на вкус питьевой водой с ароматом тыквы. В течение пяти дней концентрат и выжимки мякоти сушились на воздухе при температуре до 50°С. По окончании сушки получено 1,4 кг концентрата влажностью 30% и 0,93 кг выжимок влажностью 6%. Выжимки размельчены в порошок. Полученные ингредиенты исследованы на физико-химический состав.
Пищевая ценность концентрата сока, выжимок и природной воды мякоти тыквы приведена в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||
| Пищевая ценность концентрата сока, сухих выжимок и природной воды мякоти тыквы | ||||
| N п/п | Показатель | Концентрат | Выжимки | Вода |
| 1 | Сухие вещества, % | 70,0 | 94,0 | 5,95 |
| 2 | Белки, % | 25,4 | 22,2 | 0,03 |
| 3 | Жиры, % | 0,18 | 0,18 | 0,1 |
| 4 | Сахара, % | 5,3 | 4,6 | 5,5 |
| 5 | Редуцирующие сахара, % | 2,9 | 2,1 | 3,7 |
| 6 | Пищевые волокна, % | 4,52 | 28,1 | 0,12 |
| 7 | Клетчатка, % | 3,75 | 24,5 | - |
| 8 | Пектин, % | 0,77 | 3,54 | 0,12 |
| 9 | Орг. кислоты, % | 0,23 | 0,56 | 0,03 |
| 10 | Зола, % | 0,42 | 0,52 | 0,1 |
| 11 | Витамины, мг/100 г | 519,57 | 415,58 | 5,21 |
| 12 | Минеральные вещества, мг/100 г | 286,6 | 311,8 | 119,1 |
Из таблицы 1 следует, что выделенные ингредиенты обладают высокой пищевой и биологической ценностью. Обезвоженные фракции в относительно равных долях содержат белки, жиры, сахара и минеральные вещества. Основная масса пищевых волокон сосредоточена в выжимках.
Содержание витаминов в концентрате сока, выжимках и природной воде мякоти тыквы приведено в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||
| Содержание витаминов в концентрате сока, сухих выжимках и природной воде мякоти тыквы, мг/100 г | ||||
| N п/п | Показатель | Концентрат | Выжимки | Вода |
| 1 | β-каротин | 510 | 410 | 3,3 |
| 2 | Тиамин (B1) | 0.47 | 0,25 | 0,09 |
| 3 | Рибофлавин (В2) | 0,24 | 0,13 | 0,03 |
| 4 | Пиридоксин (В6) | 0,20 | 0,13 | 0,02 |
| 5 | Ниацин (РР) | 5,67 | 3,66 | 1,42 |
| 6 | Аскорбиновая кислота (С) | 2,99 | 1,41 | 0,35 |
| 7 | Всего: | 519,57 | 415,58 | 5,21 |
Из таблицы 2 следует, что выделенные ингредиенты богаты β-каротином, витаминами группы В, содержат аскорбиновую кислоту. Наибольшее содержание витаминов - в концентрате, по отношению к которому витамины в выжимках и природной воде составляют 78% и 2,6% соответственно.
Содержание макро- и микроэлементов элементов в концентрате сока, выжимках и природной воде мякоти тыквы приведено в таблице 3.
| Таблица 3 | ||||
| Содержание макро- и микроэлементов в концентрате, сухих выжимках и природной воде мякоти тыквы, мг/100 г | ||||
| N п/п | Показатель | Концентрат | Выжимки | Вода |
| 1 | Калий (K) | 150,8 | 146,3 | 53,2 |
| 2 | Натрий (Na) | 3,07 | 1,58 | 1,1 |
| 3 | Кальций (Ca) | 71,9 | 104,5 | 38,3 |
| 4 | Кремний (Si) | 11,2 | 17,1 | - |
| 5 | Магний (Mg) | 11,2 | 11,5 | 8,5 |
| 6 | Фосфор (Р) | 13,2 | 11,4 | 1,17 |
| 7 | Сера (S) | 22,1 | 14,0 | 14,1 |
| 8 | Железо (Fe) | 0,4 | 2,5 | 0,13 |
| 9 | Кобальт (Co) | 0,015 | 0,014 | 0,016 |
| 10 | Марганец (Mn) | - | 0,50 | - |
| 11 | Медь (Cu) | 1,25 | 1,13 | 1,22 |
| 12 | Никель (Ni) | 0,012 | 0,011 | 0,012 |
| 13 | Хром (Cr) | - | - | 0,04 |
| 14 | Цинк (Zn) | 1,41 | 1,23 | 1,31 |
| 15 | Всего | 286,6 | 311,8 | 119,1 |
Из таблицы 3 следует, что выделенные ингредиенты имеют богатый минеральный состав. Выжимки обладают наибольшим содержанием кальция, кремния и железа, кратность превышения относительно концентрата составляет: Fe - 6,2; Ca - 1,5; Si - 1,5. В отличие от других составляющих выжимки содержат марганец. Все ингредиенты содержат никель, кобальт и медь. Сто грамм любой из фракций полностью закрывают суточную потребность в меди и на 30% в кобальте. Природная вода содержит хром, причем суточная потребность в хроме зарывается 150 мл природной воды. Высокое содержание меди, кобальта и хрома определяет выделенные составляющие мякоти тыквы в качестве функциональных ингредиентов продуктов питания.
Из результатов исследования физико-химических свойств фракций мякоти тыквы вытекает, что все выделенные ингредиенты биологически активны и могут быть использованы для разработки функциональных продуктов.
Пример 2. Испытания проведены на красной смородине. Из 50 кг ягод, промытых в проточной воде, отделенных от плодоножек и пропущенных через центрифугу, выделено 23 л сока прямого отжима и 27 кг выжимок. Сок концентрирован выпариванием при остаточном давлении Р≈6 Па и температуре t<50°C на установке [3]. В результате вакуумного выпаривания получено 3,3 кг концентрата сока влажностью 68% и 20 л природной влаги, являвшейся чистой прозрачной приятной на вкус питьевой водой с ароматом красной смородины. В течение двух дней концентрат и выжимки мякоти сушились на воздухе при температуре до 50°С. По окончании сушки получено 2,4 кг концентрата влажностью 55% и 6,1 кг выжимок влажностью 12%. Выжимки размельчены в порошок. Полученные ингредиенты исследованы на физико-химический состав.
Пищевая ценность концентрата сока и выжимок красной смородины приведена в таблице 4.
| Таблица 4 | |||
| Пищевая ценность концентрата сока и выжимок ягоды красной смородины | |||
| N п/п | Показатель | Концентрат | Выжимки |
| 1 | Влажность, % | 55 | 12 |
| 2 | Белки, % | 1,1 | 0,2 |
| 3 | Жиры, % | 1,3 | 1,7 |
| 4 | Сахара, % | 19,7 | 29 |
| 5 | Клетчатка, % | 2,1 | 49 |
| 7 | Пектин, % | 7,7 | 0,05 |
| 8 | Орг. кислоты, % | 5,4 | 0,1 |
| 6 | Зола, % | 3,8 | 4,1 |
| 7 | Витамины, мг/100 г | 131 | 9,4 |
| 8 | Минеральные вещества, мг/100 г | 185 | 21 |
Из таблицы 4 следует, что концентрат сока и выжимки красной смородины обладают высокой пищевой и биологической ценностью, существенно превышая показатели исходной ягоды. Концентрат на порядок величины превосходит выжимки по массовой доле витаминов, макро- и микроэлементов и на порядок же уступает им по доле клетчатки.
Содержание витаминов в концентрате сока, выжимках и природной воде красной смородины приведено в таблице 5.
| Таблица 5 | ||||
| Содержание витаминов в концентрате сока, выжимках и природной воде красной смородины, мг/100 г | ||||
| N п/п | Показатель | Концентрат | Выжимки | Дистиллят |
| 1 | β-каротин | 4,8 | 0,07 | - |
| 2 | Тиамин (B1) | 0,2 | 1,6 | - |
| 3 | Рибофлавин (B2) | 0,8 | 0,5 | 0,05 |
| 4 | Пиридоксин (В6) | 1,9 | 0,02 | 0,09 |
| 5 | Ниацин (РР) | 4,4 | 1,2 | 0,92 |
| 6 | Аскорбиновая кислота (С) | 119 | 6 | 18 |
| 7 | Всего: | 131 | 9,4 | 19 |
Из таблицы 5 следует, что полученные ингредиенты обладают высокой концентрацией витаминов и являются биологически активными.
Содержание макро- и микроэлементов в концентрате сока и выжимках красной смородины приведено в таблице 6.
| Таблица 6 | |||
| Содержание макро- и микроэлементов в концентрате сока и выжимках красной смородины, мг/100 г | |||
| N п/п | Показатель | Концентрат | Выжимки |
| 1 | Натрий (Na) | 33 | 1,0 |
| 2 | Кальций (Ca) | 40 | 13 |
| 3 | Магний (Mg) | 57 | 5,4 |
| 4 | Фосфор (Р) | 46 | 0,01 |
| 5 | Сера (S) | 1,8 | - |
| 6 | Железо (Fe) | 4,1 | 0,3 |
| 7 | Марганец (Mn) | 1,2 | 1,4 |
| 8 | Медь (Cu) | 1,8 | 0,03 |
| 9 | Цинк (Zn) | 0,4 | 0,09 |
| 10 | Всего: | 185 | 21 |
Из таблицы 6 следует, что концентрат сока и выжимки красной смородины богаты макро- и микроэлементами, в т.ч. содержат серу, марганец, медь и цинк.
Из результатов исследования физико-химических свойств фракций красной смородины вытекает, что выделенные ингредиенты биологически активны и могут быть использованы для разработки функциональных продуктов.
Пример 3. Испытания проведены на 27 кг плодов тыквы и 33 кг ягод красной смородины. После предварительной очистки и переработки из плодов тыквы выделено 15 л сока прямого отжима и 5 кг выжимок, из ягоды - 15 л сока и 18 кг выжимок. Купаж соков тыквы и красной смородины в соотношении 1/1 концентрирован выпариванием при давлении Р≈6 Па и температуре t<50°C на установке [3]. В результате вакуумного выпаривания получено 4,5 кг концентрата сока прямого отжима влажностью 67% и 25,5 л природной влаги. Влага являлась чистой прозрачной приятной на вкус питьевой водой с ароматом тыквы и красной смородины. В течение пяти дней концентрат и выжимки мякоти сушились на воздухе при температуре до 50°С. По окончании сушки получено 2 кг плодово-ягодного концентрата влажностью 32%, 0,67 кг выжимок мякоти тыквы и 3,8 кг выжимок красной смородины влажностью 7%. Выжимки тыквы и смородины размельчены в порошок. Исследован физико-химический состав концентрата и природной воды мякоти тыквы и ягод красной смородины.
Пищевая ценность концентрата сока и природной воды мякоти тыквы и ягод красной смородины приведена в таблице 7.
| Таблица 7 | |||
| Пищевая и биологическая ценность концентрата сока и природной воды мякоти тыквы и ягод красной смородины | |||
| N п/п | Показатель | Концентрат | Вода |
| 1 | Сухие вещества, % | 68,0 | 2,83 |
| 2 | Белки, % | 10,1 | 0,01 |
| 3 | Жиры, % | 0,85 | 0,05 |
| 4 | Сахара, % | 13,7 | 2,6 |
| 5 | Клетчатка, % | 2,6 | - |
| 8 | Пектин, % | 4.8 | 0,06 |
| 9 | Орг. кислоты, % | 4,2 | 0,03 |
| 10 | Зола, % | 2,5 | 0,05 |
| 11 | Витамины, мг/100 г, в т.ч.: | 258,26 | 11,53 |
| 12 | β-каротин | 191 | 1,6 |
| 13 | Тиамин (B1) | 0,28 | 0,04 |
| 14 | Рибофлавин (В2) | 0,48 | 0,04 |
| 15 | Пиридоксин (В6) | 1,1 | 0,05 |
| 16 | Ниацин (РР) | 4,4 | 1,1 |
| 17 | Аскорбиновая кислота (С) | 61 | 8,7 |
| 18 | Минеральные вещества, мг/100 г, в т.ч.: | 284,43 | 136,57 |
| 19 | Калий (K) | 129 | 78 |
| 20 | Натрий (Na) | 7,3 | 4,5 |
| 21 | Кальций (Ca) | 64 | 35 |
| 22 | Кремний (Si) | 4,1 | - |
| 23 | Магний (Mg) | 8,8 | 9,3 |
| 24 | Фосфор (Р) | 11 | 1,2 |
| 25 | Сера (S) | 9,1 | 7,1 |
| 26 | Железо (Fe) | 0,46 | 0,21 |
| 27 | Медь (Cu) | 0,44 | 0,61 |
| 28 | Цинк (Zn) | 0,53 | 0.65 |
Из таблицы 7 следует, что концентрат сока и природная вода мякоти тыквы и красной смородины обладают пищевой ценностью, богаты β-каротином, витаминами группы В, аскорбиновой кислотой, макро- и микроэлементами. Высокое содержание витаминов и минеральных веществ определяет концентрат сока и природную воду мякоти тыквы и ягод красной смородины в качестве функциональных ингредиентов продуктов питания.
Из результатов исследования физико-химических свойств концентрата и природной воды мякоти тыквы и ягод красной смородины вытекает, что выделенные ингредиенты биологически активны и могут быть использованы для разработки функциональных продуктов. Меняя соотношение между плодовой и ягодной составляющей, можно создавать концентраты и природную воду с заданным содержанием определяющих витаминов и минеральных веществ.
Данный способ позволяет выделять биологически активные ингредиенты из плодово-ягодного сырья, которые могут быть использованы в качестве природных пищевых добавок для разработки новых и улучшения пищевой и биологической ценности продуктов детского, диетического и специального питания.
Источники информации
1. Патент RU №2218389 С2, кл. C12G 1/00, A23L 1/06, 10.12.2003.
2. Патент RU №2268919 С2, кл. C12G 3/00, C12G 3/06, A23L 1/0524, 27.01.2006.
3. Патент RU №2327092 C1, кл. F26B 9/06, F26B 5/04, 20.06.2008.
Способ комплексной переработки плодово-ягодного сырья, включающий предварительную очистку и переработку плодов и/или ягод с получением сока прямого отжима и выжимок мякоти, концентрирование сока и сбор выпаренной влаги в вакууме, сушку на воздухе концентрата сока до влажности 30-55% и выжимок мякоти до влажности 6-12%, причем операции концентрирования сока и сушки концентрата и выжимок выполняют при температуре до 50°С, размельчение выжимок в порошок.
