СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА ИЗ ЯБЛОК
APPLES FOOD PRODUCT PRODUCTION METHOD

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к изготовлению пищевого продукта из яблок с использованием сублимационной сушильной установки.
Известен способ производства пищевого продукта из яблок путем их подготовки, нарезки на ломтики, обработки в яблочном натуральном соке с добавлением подсластителя. После чего проводят сушку конвективным методом до влажности 28-31%, а затем в потоке газообразного теплоносителя с импульсной подачей СВЧ-энергии до остаточной влажности 5-7% (Патент РФ 2268617, «Способ производства пищевого продукта из яблок», кл. A23L 1/212, A23B 7/02, опубл. 2006.01.27).
Недостатками известного способа производства являются низкое качество конечных продуктов вследствие прежде всего низкой биологической, пищевой и товарной ценностей, а также низкая экономичность процесса производства вследствие низкой скорости сушки и высокого расхода энергии. Резко снижается содержание ценных веществ (витаминов, кислот, провитамина-каротина, сахара, некоторых ферментов и др.) в конечных продуктах по сравнению с исходными продуктами. Ухудшается восстанавливаемость конечных продуктов и консистенция восстановленных продуктов вследствие по крайней мере частичного разрушения структуры поверхностных слоев конечных продуктов. Ухудшается вкус конечных продуктов по сравнению с исходными продуктами. Объясняется это прежде всего тем, что тепловая энергия сушильного агента поглощается только поверхностью обрабатываемых продуктов. Следствием этого является большая неравномерность прогрева, а значит и обезвоживания по сечению продуктов. В результате возможны перегрев, деформация и даже возможно разрушение прежде всего поверхностных слоев продуктов. Часто возникает необходимость введения в процесс производства искусственной конвекции.
Техническим результатом предлагаемого нами способа является изготовление здорового продукта, а именно пищевого продукта из яблок, имеющего консистенцию и внешний вид чипсов, в котором хорошо сохраняется пищевая ценность после сушки, уменьшается деформация полученного пищевого продукта, а также уменьшается количество лома.
Поставленный технический результат достигается тем, что способ производства пищевого продукта из яблок согласно изобретению предусматривает их подготовку, резку на ломтики толщиной 2-3 мм, обработку в течение 1-2 мин в натуральном облепиховом соке с температурой 20-25°С, замораживание до достижения продуктом температуры от (-15) до (-20)°С, вакуумную сублимационную сушку при остаточном давлении в сублиматоре в пределах 1-2,2 мм рт.ст. до относительной влажности продукта 10-15% и последующую вакуумную сублимационную досушку при регулируемом давлении в сублиматоре 30-35 мм рт.ст. до конечной относительной влажности продукта 2-5% при подержании температуры продукта 40-50°С на протяжении всего периода досушки.
Продукт с конечной относительной влажностью 2-5% можно дополнительно упаковывать в полимерные воздухонепроницаемые пакеты.
Оптимальной температурой, до которой замораживают продукт для дальнейшей сублимационной сушки, является температура от (-15) до (-20)°С по следующим причинам:
1) понижение температуры самого продукта, необходимой для сублимационной сушки до уровня ниже (-20)°С приводит к значительному удлинению процесса сублимации из-за того, что резко снижается разность парциальных давлений в сублиматоре и десублиматоре, а повышение температуры самого продукта свыше (-15)°С приводит к увеличению усадки высушенных ломтиков яблок, ухудшается качество пищевого продукта из яблок;
2) коэффициент уплотнения пищевого продукта из яблок, имеющего консистенцию и внешний вид чипсов, (уменьшение диаметра и уменьшение толщины продукта) имеет приемлемые значения;
3) цвет полученного пищевого продукта из яблок не отличается от первоначального, не происходит потемнения поверхности. Понижение или повышение температуры приводит к ухудшению внешнего вида продукта, уменьшается деформация полученного пищевого продукта, а также уменьшается количество лома.
Толщина ломтиков 2-3 мм подобрана оптимально так, чтобы коэффициент уплотнения сильно не уменьшался, ломтики хорошо пропитываются питательными веществами натурального облепихового сока при его температуре 20-25°С в течение 1-2 мин и свойства продукта хорошо сохраняются при дальнейшей сушке.
Параметры вакуумной сублимационной сушки и вакуумной сублимационной досушки подбирают так, чтобы сохранить все ценные вещества в пищевом продукте, в частности, хорошо сохраняются витамины, свободные органические кислоты, минеральные вещества. Сравнительные данные, показывающие, что в пищевом продукте из яблок хорошо сохраняются свободные органические кислоты и витамин С, приведены в таблице 1.
Таблица 1
Показатели качества свежих яблок и пищевых продуктов из яблок
Сорт яблок и наименование пищевого продукта из яблок
Свободные органические кислоты, %
Витамин С, %
Влажность, %
Яблоки сорта Айдарет
8,29-9,43
0,399-0,414
83,29±0,8
Яблоки сорта Превосходный
7,62-8,29
0,251-0,276
80,5±0,8
Яблоки сорта Голден
11,97-13,26
0,335-0,372
79,08±0,8
Пищевой продукт из яблок сорта Айдарет
7,95-8,46
0,393-0,406
3,04±0,8
Пищевой продукт из яблок сорта Превосходный
6,74-7,16
0,210-0,253
3,12±0,8
Пищевой продукт из яблок сорта Голден
8,11-9,60
0,305-0,373
2,06±0,8
Кроме того, уменьшается деформация полученного пищевого продукта, а также уменьшается количество лома.
Способ реализуется следующим образом.
Общепризнано, что вакуумная сублимационная сушка, т.е. высушивание пищевых продуктов в замороженном состоянии под вакуумом, является наилучшим методом консервирования скоропортящихся продуктов питания. Исходные свойства (внешний вид, размеры, цвет, запах, вкус, содержание витаминов, ферментов, экстрактивных веществ и т.п.) продуктов, высушенных этим путем, сохраняются в максимальной мере и быстро восстанавливаются при гидратации. Применение этого метода позволяет повысить питательную ценность продуктов, подвергаемых консервированию.
Для отработки технологии пищевого продукта из яблок, имеющего консистенцию и внешний вид чипсов, изготовляемого с использованием вакуумной сублимационной сушки по первоначально определенным параметрам (температура, величина разряжения, подводимая теплота к сублиматору) была спроектирована и изготовлена опытная сублимационная установка.
Для монтажа установки и всего оборудования использован разделочный стол из нержавеющей стали с полкой. На крышку стола установлены сублиматор и десублиматор, а на полку - вакуумный насос и холодильный агрегат. Схема изготовленной сублимационной установки представлена на фиг.1, где 1 - десублиматор; 2 - испаритель; 3 - сублиматор; 4 - терморегулирующий вентиль (ТРВ); 5 - индикатор влажности; 6 - фильтр; 7 - ресивер; 8 - воздушный конденсатор; 9 - герметичный компрессор; 10 - температурное реле компрессора; 11 - вакуумный насос; 12 - генератор; 13 - нагреватель; 14 - продукт.
Яблоки сортов Голден, Айдарет, Превосходный или любых других сортов подвергают традиционной подготовке, предусматривающей инспекцию и мойку, и нарезают их на ломтики толщиной 2-3 мм. В процессе резки удаляются плодоножка и семенная камера.
Затем ломтики опускают в раствор лимонной кислоты для предотвращения потемнения и витаминизируют, помещая в натуральный облепиховый сок с температурой 20-25°С. Обработку проводят в течение 1-2 мин. Сок получали отжимом свежих ягод облепихи и хранили в холодильнике. Ломтики приобретали цвет и аромат облепихи, и соответственно происходило их обогащение питательными веществами. В качестве натурального облепихового сока можно также взять сок, полученный в промышленности. Сок можно использовать для обработки ломтиков многократно.
После завершения насыщения питательными веществами ломтики отделяют от раствора традиционными методами - отеканием и обдувом.
После замораживания ломтиков в холодильнике до достижения ими температуры от (-15) до (-20)°С их помещают на решетки сублиматора, систему герметизируют и включают вакуумный насос, который создает вакуум в сублиматоре, откачивая воздух. Процесс вакуумной сублимационной сушки ведут при остаточном давлении в сублиматоре в пределах 1-2,2 мм. рт.ст. Это давление соответствует температуре от (-17,5) до (-9)°С. После того как будет достигнут указанный выше вакуум в системе и установится соответствующая ему температура, осуществляют регулируемый подвод теплоты к продукту, за счет которой и осуществляется процесс вакуумной сублимационной сушки. Подвод теплоты должен быть таким, чтобы происходила только сублимация льда, и не было его плавления. При подведении тепла сначала происходит сублимация льда из зоны, непосредственно прилегающей к открытой поверхности продукта, а затем зона сублимации углубляется. Процесс собственно вакуумной сублимационной сушки заканчивается, когда температура всего продукта становится положительной и равной 1-8°С, а относительная влажность продукта достигает 10-15%.
Последний период процесса - вакуумная сублимационная досушка до конечной отосительной влажности продукта 2-5% осуществляется под вакуумом в сублиматоре при повышении давления, которое устанавливают на уровне 30-35 мм рт.ст. (регулируемое давление), по сравнению с остаточным давлением 1-2,2 мм рт.ст., при котором происходит основная сублимация льда из продукта. Температура продукта при досушке составляет 40-50°С на протяжении всего периода досушки. Такая температура продукта ограничена для того, чтобы сохранить в продукте все биологические вещества - витамины, ферменты, аминокислоты и т.д. Связанная физико-химическая влага, содержащаяся в продукте, не замерзает при температуре -20°С, поэтому для испарения этой влаги и необходим нагрев продукта до положительных температур, чтобы произошел разрыв водородных связей воды с сухими веществами продукта. Продолжительность испарения влаги из продукта при досушке зависит от физико-химических свойств продукта. Время досушки от 45 до 80 мин.
Вакуумная сублимационная досушка продукта характеризуется снижением скорости испарения влаги. Досушку проводят при несколько повышенном давлении в сублиматоре по сравнению с остаточным давлением в сублиматоре, при котором происходит сублимация основной массы льда. Давление в сублиматоре при досушке регулируется и поддерживается постоянным на уровне 30-35 мм рт.ст. Таким образом, теплоподвод к продукту компенсирует снижение температуры при испарении влаги. Опытным путем установлено, что если нагрев продукта в процессе досушки составляет 40-50°С на протяжении всего периода досушки, то его качество и нативные свойства не ухудшаются. Это также подтверждается и химическим анализом готового продукта. Досушку заканчивают по достижении конечной относительной влажности пищевого продукта 2-5%. После этого систему разгерметизируют, готовый продукт из яблок выгружают и используют по назначению или его можно упаковывать для увеличения срока хранения целевого продукта, например, в полимерные воздухонепроницаемые пакеты. На протяжении всего технологического процесса соблюдаются высокие санитарные требования.
Пример 1.
При производстве пищевого продукта из яблок проводят их подготовку - инспекцию, сортировку, калибровку яблок, мойку. Проводят резку яблок на ломтики толщиной 2 мм, обработку в течение 2 мин в натуральном облепиховом соке с температурой 20°С. Затем ломтики замораживают в холодильнике до достижения продуктом температуры (-15)°С. Продукт раскладывают на решетки сублиматора и включают вакуум-насос до достижения остаточного давления 2,2 мм рт.ст. После достижения требуемого вакуума включают нагреватели, осуществляющие подвод теплоты к продукту. Проводят вакуумную сублимационную сушку при постоянном остаточном давлении в сублиматоре 2,2 мм рт.ст. до относительной влажности продукта 15%. После того как в сублиматоре при работе вакуумного насоса давление начинает падать ниже 2,2 мм рт.ст., что свидетельствует о том, что весь лед сублимировал, повышают регулируемое давление в сублиматоре до 35 мм рт.ст. и проводят последующую вакуумную сублимационную досушку до конечной относительной влажности в продукте 2% при поддержании температуры продукта 50°С на протяжении всего периода досушки. Продолжительность вакуумной сублимационной досушки составляет 45 мин.
Пример 2.
При производстве пищевого продукта из яблок проводят их подготовку - инспекцию, сортировку, калибровку яблок, мойку. Проводят резку яблок на ломтики толщиной 3 мм, обработку в течение 1 мин в натуральном облепиховом соке с температурой 25°С. Затем ломтики замораживают в холодильнике до достижения продуктом температуры (-20)°С. Продукт раскладывают на решетки сублиматора и в нем создают остаточное давление 1 мм рт.ст. После достижения требуемого вакуума включают нагреватели, осуществляющие подвод теплоты к продукту. Проводят вакуумную сублимационную сушку при остаточном давлении в сублиматоре 1 мм рт.ст. до относительной влажности продукта 10%. После того как в сублиматоре при работе вакуумного насоса давление начинает падать ниже 1 мм рт.ст., что свидетельствует о том, что весь лед сублимировал, давление в сублиматоре повышают относительно остаточного до 30 мм рт.ст. и проводят последующую вакуумную сублимационную досушку до конечной относительной влажности продукта 5% при поддержании температуры продукта 40°С на протяжении всего периода досушки. Вакуумную сублимационную досушку осуществляют при регулируемом давлении в сублиматоре 30 мм рт.ст. и при постоянном подводе теплоты к продукту. Конечная относительная влажность продукта 5%. Продолжительность вакуумной сублимационной досушки составляет 80 мин. Готовый продукт упаковывают в полимерные воздухонепроницаемые пакеты.
При проведении оценки органолептических свойств по ГОСТ 8756.1 установлено, что целевой продукт - пищевой продукт из яблок, полученный по описанной технологии, имеет кисло-сладкий вкус и облепиховый аромат, представляет собой ломтики светло-желтого цвета с хрупкой хрустящей консистенцией и внешним видом, характерными для чипсов. При этом отмечено, что наличие кожицы в ломтиках по консистенции целевого продукта не определяется.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получить пищевой продукт из яблок, в котором хорошо не только сохраняются все питательные вещества после сушки, но и биологически активные вещества.
Главное заключается в том, что в предлагаемом продукте отсутствуют липиды, которые весьма быстро окисляются, образуя токсичные вещества, что опасно при их потреблении для здоровых людей.