СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУХОГО СОКА
METHOD OF DRY JUICE PRODUCTION

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству соков, и может быть использовано при разработке функциональных продуктов для детского, диетического и специального питания, получении восстановленного сока и производстве вина.
Известен способ получения жидких пищевых продуктов путем выпаривания при давлении 10-1 Па и температурах не более 50°С [1]. Однако по окончании выпаривания получают концентрированный сок высокой влажности, не являющийся сухим продуктом.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ производства сухого сока путем замораживания и сублимации сока прямого отжима при давлении 65-200 Па и температурах от минус 38°С до 60°C с последующим размельчением в порошок [2].
Однако замораживание и последующая сублимация сока прямого отжима достигаются за счет изменения температуры сока на 156°С. При реализации способа сок сначала замораживают, снижая температуру на 58°С от комнатной до минус 38°С, а затем сублимируют, повышая температуру на 98°С от минус 38°С до 60°С. Весь диапазон изменения температуры сока составляет 156°С. Затраты энергии на обезвоживание сока прямо пропорциональны диапазону изменения его температуры. Кроме того, в результате осуществления способа природная вода, массовая доля которой в исходном сырье составляет 80-90%, теряется при возгонке или утилизируется, не находя практического применения.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в уменьшении диапазона изменения температуры сока прямого отжима при его обезвоживании и сохранении природной воды, удаляемой из сока.
Это достигается тем, что в известном способе получения сухого сока путем выпаривания сока прямого отжима при давлении 10-1 Па и температуре не более 50°С до получения концентрированного сока, последний сушат при атмосферном давлении и температуре не более 50°С в течение 5 дней, затем осуществляют экструзию с получением гранулированного сока, который затем сушат до массовой доли влаги не более 12%.
Выпаривание сока прямого отжима осуществляют в вакууме, повышая его температуру на величину не более 30°С от комнатной до t≤50°C. Выпаривание при t=50°С обеспечивается изменением температуры продукта на Δt=30°С, что в пять раз меньше диапазона изменения его температуры Δt=156°С по известному способу. Ограничение температуры кипения t≤50°С минимизирует потери биологической ценности сока прямого отжима в процессе выпаривания. При выпаривании влага в виде пара удаляется из испарителя, поступает в конденсатор и конденсируется на его стенках, а затем в виде конденсата поступает и накапливается в сборнике. Выпаривание сока продолжают до прекращения конденсации, т.е. до прекращения поступления конденсата в сборник. Накопленная в сборнике влага является натуральной природной водой, выпаренной из сока прямого отжима, содержит ароматические и биологически активные вещества исходного сырья и может быть использована при производстве функциональных напитков. По окончании выпаривания в испарителе остается концентрированный сок, представляющий собой пастообразную массу влажностью 60-70%.
Сушку концентрированного сока осуществляют при атмосферном давлении и температуре не более 50°С в течение 5 дней. По отношению к вакуумной сушке, сушка при атмосферном давлении позволяет с меньшими затратами подготовить концентрированный сок к гранулированию. Использование температур t≤50°C минимизирует потери биологической ценности концентрированного сока в процессе сушки.
По окончании сушки при атмосферном давлении осуществляют экструзию концентрированного сока с получением гранулированного сока. Пропускание подсушенного сока через экструдер ускоряет сушку за счет перемешивания и нагрева в результате пластической деформации и формирует гранулы. Однако влажность гранулированного сока остается достаточно высокой.
Гранулированный сок сушат до массовой доли влаги не более 12%. Сушку гранулированного сока осуществляют при t≤50°C. Конечная влажность не более 12% обеспечивает минимальные потери биологической ценности сухого сока в процессе длительного хранения в обычных условиях при комнатной температуре. Сок оставляют на хранение в гранулированном виде. Гранулы, имея малую площадь соприкосновения с кислородом воздуха, позволяют длительное время сохранять неизменность свойств сухого сока. При необходимости гранулированный сок размельчают. Размельчение осуществляют непосредственно перед использованием, что минимизирует продолжительность взаимодействия сока с кислородом воздуха при большей на порядки величины площади соприкосновения и уменьшает потери биологической ценности сока.
Способ осуществлен на соках прямого отжима черной смородины и мякоти тыквы. Соки выпаривались с помощью вакуумного выпарного устройства [2] при температуре t≤50°С и давлении 6 Па.
Пример 1. Сок черной смородины в количестве 8 л с массовыми долями органических кислот, приведенных к яблочной, и витамина С, соответственно, 11% и 24 мг/100 г выпаривали до прекращения поступления конденсата в сборник. Выпаривание продолжалось 2 часа при температуре t≤50°С. В установившемся режиме кипение сока происходило при t=34°С, что соответствовало повышению его температуры относительно начальной t=20°С на Δt=14°С. Повышение температуры на Δt=14°С в 11 раз меньше диапазона ее изменения Δt=156°С по известному способу, что соответствует 11-кратному уменьшению энергозатрат на удаление влаги. В результате вакуумного выпаривания получено 3,4 кг концентрированного сока влажностью 61% и 4,6 л конденсата, представлявшего собой натуральную питьевую воду с ароматом черной смородины. В результате вакуумного выпаривания сохранено 57,5% природной воды, содержавшейся в соке прямого отжима. Концентрированный сок сушили при атмосферном давлении и температуре t≤50°C в течение 5 дней. По окончании сушки сок был пропущен через экструдер с получением гранул. Гранулированный сок сушили при атмосферном давлении и температуре t≤50°C с получением 1,5 кг гранулированного сока влажностью 12%.
Лабораторные исследования сухого сока черной смородины показали, что, по отношению к соку прямого отжима, массовые доли органических кислот, приведенных к яблочной, и витамина С в результате выпаривания и сушки при t≤50°С возросли с кратностью k=6,2 и k=12,4 до значений 68% и 298 мг/100 г, соответственно.
Часть гранулированного сока была размельчена. Размельченный сок после сушки при атмосферном давлении и температурах t≤50°C и последующего дополнительного размельчения доведен до однородного состояния с размером частиц ~ 0,3 мм при влажности 9,7%. Гранулированный и размельченный соки оставлены на хранение. На чертеже приведены кривые изменения массовой доли витамина С в гранулированном (кривая 1) и порошкообразном (кривая 2) соках в процессе хранения в обычных условиях при комнатной температуре. Из кривых следует, что в результате шестимесячного хранения содержание витамина С в гранулированном соке уменьшилось на 4%, составив 286 мг/100 г, тогда как в порошкообразном соке за четыре с половиной месяца хранения его содержание уменьшилось на порядок величины до 34 мг/100 г.
Пример 2. Сок прямого отжима мякоти тыквы в количестве 19 л с массовыми долями органических кислот, приведенных к яблочной кислоте, и витамина С, соответственно, 0,1% и 8 мг/100 г выпаривали до прекращения поступления конденсата в сборник. Выпаривание продолжалось 3,5 часа при температуре установившегося режима 40°С, что соответствовало увеличению температуры сока на Δt=20°С. При этом диапазон изменения температуры сока оказался в 7,8 раза меньше диапазона ее изменения Δt=156°С по известному способу. В результате выпаривания сока получено 3,5 кг концентрированного сока влажностью 70% и 16,5 л конденсата, представляющего собой натуральную питьевую воду с ароматом тыквы. Вакуумное выпаривание позволило сохранить 87% природной воды, содержавшейся в соке прямого отжима мякоти тыквы. Концентрированный сок сушили при атмосферном давлении и температуре t≤50°С. По окончании сушки сок был пропущен через экструдер с получением гранул. Гранулированный сок сушили при t≤50°C в течение 5 дней с получением 1,2 кг гранулированного сока влажностью 12%.
Лабораторные исследования сухого сока мякоти тыквы показали, что массовые доли органических кислот, приведенных к яблочной, и витамина С в результате реализации способа при t≤50°С выросли до 1,7% и 31 мг/100 г, соответственно. По отношению к соку прямого отжима, кратность превышения содержания составила: органические кислоты - k=17; витамин С-k=3,9. Часть гранулированного сока была размельчена. Размельченный сок после сушки при атмосферном давлении и температуре t≤50°С и последующего дополнительного размельчения доведен до однородного состояния с размером частиц ~ 0,3 мм при влажности 10,1%. Гранулированный и размельченный соки оставлены на хранение. В результате шестимесячного хранения содержание витамина С в гранулированном соке уменьшилось на 3,2%, составив 30 мг/100 г, тогда как в порошкообразном соке за четыре с половиной месяца хранения содержание витамина С уменьшилось в 3,7 раза до 8,4 мг/100 г.
1
2
6
Получены результаты по витаминному и минеральному составу природной воды из сока прямого отжима мякоти тыквы, мг/100 г: β-каротин 3,3; тиамин (B) 0,09; рибофлавин (В) 0,03; пиридоксин (В) 0,02; ниацин (PP) 1,42; витамин C 0,35; калий (K) 53,2; натрий (Na) 1,1; кальций (Ca) 38,3; магний (Mg) 8,5; фосфор (P) 1,17; сера (S) 14,1; железо (Fe) 0,13; кобальт (Co) 0,016; медь (Cu) 1,22; никель (Ni) 0,012; хром (Cr) 0,04; цинк (Zn) 1,31. Из приведенных данных следует, что сохраненная природная вода, выпаренная из сока прямого отжима мякоти тыквы, богата витаминами и минеральными веществами и может быть использована в качестве напитка функционального назначения.
Технический результат способа заключается в уменьшении диапазона изменения температуры сока прямого отжима при обезвоживании до 11-кратного и сохранении до 87% удаляемой из сока природной воды.
Таблица
Диапазон изменения температуры сока при обезвоживании и количество сохраняемой природной влаги
Наименование
Заявляемый способ
Ближайший аналог
1
Диапазон изменения температуры:
- черная смородина
14°С
156°С
- тыква
20°С
156°С
2
Сохраняемая природная влага:
- черная смородина
57,5%
-
- тыква
87%
-
Источники информации
1. Патент RU №2276314 C1, опубл. 10.05.2006.
2. Патент RU №2136182 C1, опубл. 10.09.1999.