СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОССТАНОВЛЕННОГО СОКА
PRODUCTION METHOD OF RECONSTITUTED JUICE

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству соков, и может быть использовано при получении восстановленных соков.
Известен способ получения восстановленного сока, в котором сок прямого отжима концентрируют вымораживанием воды до достижения уровня растворимых сухих веществ, предусмотренного нормативными документами для концентрированных соков, с последующим добавлением воды при восстановлении до нужной концентрации растворимых сухих веществ [1]. Однако вымораживание влаги снижает биологическую активность концентрированного сока. Концентрированный вымораживанием сок консервируют заморозкой и хранят в замороженном виде, что требует дополнительных затрат. Повышение температуры выше нуля градусов по Цельсию резко снижает срок хранения замороженного концентрированного сока (до 7 суток при t≤+5°C). Вода, добавляемая при восстановлении сока, не содержит ароматических и биологически активных веществ исходного сырья, что снижает эффективность способа.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ получения восстановленного сока, включающий концентрирование сока прямого отжима выпариванием при температурах, меньших температуры кипения, до достижения уровня растворимых сухих веществ, предусмотренного нормативными документами для концентрированных соков, и последующее разбавление водой при восстановлении до требуемого содержания растворимых сухих веществ [2].
Однако выпаривание влаги при температурах более 50°С снижает биологическую активность концентрируемого сока, так как при t>50°С разрушаются термолабильные элементы и в первую очередь витамин С. Концентрированный выпариванием сок консервируют тепловым нагревом, что дополнительно снижает биологическую активность продукта. Концентрированный сок при хранении требует асептической упаковки. Срок хранения при t=+20°С не превышает 90 суток. Концентрированный сок при содержании растворимых сухих веществ, предусмотренном нормативными документами, является жидким продуктом. Способ не распространяется на сухие соки с содержанием растворимых сухих веществ, превышающим уровень жидких концентрированных соков. Сухие соки требуют меньших затрат при хранении и транспортировке и обладают более длительными сроками хранения. Восстановление концентрированного сока осуществляют водой, качество которой не должно изменять характерные качественные свойства сока. Конденсат же, получаемый при концентрировании сока и представляющий собой натуральную питьевую воду с ароматом и биологически активными веществами сока прямого отжима, для восстановления не используется, что снижает эффективность способа.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в расширении области применения и повышении эффективности способа.
Это достигается тем, что в известном способе получения восстановленного сока, включающем концентрирование сока прямого отжима выпариванием и последующее разбавление водой при восстановлении до требуемого содержания растворимых сухих веществ, при температурах не более 50°С выпаривают сок в вакууме с получением концентрированного сока и сушат концентрированный сок при атмосферном давлении до достижения содержания растворимых сухих веществ, превышающего уровень концентрированных соков, с получением сухого сока, конденсат, образующийся при выпаривании, собирают и используют для восстановления сухого сока путем разбавления в соотношении, равном отношению содержания растворимых сухих веществ в сухом соке к требуемому содержанию.
При выпаривании и сушке сока должно выполняться ограничение температуры сверху t≤50°С, поскольку более высокие температуры разрушают термолабильные вещества и в первую очередь витамин С. Применение более низких температур в процессах выпаривания и сушки не оказывает существенного влияния на биологическую активность продукта, но увеличивает продолжительность этих процессов. Кроме того, в процессе сушки длительное взаимодействие концентрированного сока с кислородом воздуха при довольно высокой влажности продукта может привести к брожению, что недопустимо.
Выпаривание сока прямого отжима в вакууме завершается получением концентрированного сока. Содержание растворимых сухих веществ в концентрированном соке не менее чем в два раза превышает содержание в соке прямого отжима, но остается ниже предельного значения, разделяющего жидкий и сухой продукты. Уровень растворимых сухих веществ для концентрированных фруктовых соков предусмотрен нормативными документами [3] и составляет в единицах массовой доли (60-70)% или в градусах Брикса (60-70)°Brix в зависимости от типа сока (осветленный, неосветленный) и сырья, использованного при его получении. Скорость выпаривания возрастает с температурой и достигает максимального значения при температуре кипения. Для реализации режима кипения при t≤50°С необходимо уменьшать давление. Согласно теплофизическим свойствам воды и водяного пара температура кипения t=50°C достигается при давлении p≈12 кПа. В замкнутой системе температура кипения и давление растут с подведенной мощностью, и для выполнения условия t≤50°С необходимо снижать давление дальше. Чем большая мощность подводится к испарителю, тем более глубокое разрежение необходимо для выполнения условия t≤50°C и сохранения биологической активности выпариваемого продукта в процессе кипения. С ростом разрежения можно, увеличивая мощность нагрева, повышать скорость выпаривания без разрушения термолабильных веществ. Качественные характеристики и срок хранения готового продукта не зависят от разрежения в системе при выпаривании. Операцию выпаривания сока прямого отжима в вакууме завершают по окончании поступления конденсата в сборник.
По завершении вакуумного выпаривания концентрированный сок извлекают из испарителя и сушат при атмосферном давлении до достижения содержания растворимых сухих веществ, превышающего уровень для жидких концентрированных соков, с получением сухого сока. В процессе сушки уменьшается влажность и повышается массовая доля растворимых сухих веществ концентрированного сока. Содержание растворимых сухих веществ сухого сока превышает уровень жидкого концентрированного сока. Использование в процессе сушки пониженных температур t≤50°С позволяет максимально сохранять биологическую ценность продукта и получать натуральный сухой сок. Низкая влажность обеспечивает сохранность свойств сухого сока при длительном хранении в обычных условиях при комнатной температуре. Срок хранения сухого сока превышает срок хранения жидкого концентрированного сока. Сухой сок имеет преимущества перед жидким соком при складировании и транспортировке, что снижает затраты и повышает эффективность способа. При хранении сухому соку не нужны специальные условия, также отпадает необходимость в консервировании (пастеризация или стерилизация), сокращающем биологическую ценность продукта и увеличивающем затраты.
Операция сбора конденсата, образующегося при выпаривании сока прямого отжима в вакууме, позволяет сохранить значительную часть ароматических веществ и витаминов, удаленных из сока вместе с парами воды. По окончании выпаривания конденсат, извлеченный из сборника, представляет собой чистую прозрачную натуральную питьевую воду с ароматом исходного сырья и витаминами, удаленными из сока прямого отжима при выпаривании.
Восстановление сухого сока осуществляют, разбавляя его собранным конденсатом, при этом число частей конденсата, приходящегося на одну часть сока, выбирают равным кратности превышения содержания растворимых сухих веществ в сухом соке относительно требуемого содержания в восстановленном соке. Разбавление сухого сока конденсатом позволяет вернуть восстановленному соку те ароматические и биологически активные вещества, которые были удалены из сока прямого отжима в процессе выпаривания. Для получения 100% сока число частей конденсата, приходящегося на одну часть сока, должно быть равно кратности превышения содержания растворимых сухих веществ в сухом соке по отношению к уровню растворимых сухих веществ в соке прямого отжима, предусмотренному нормативными документами [4]. Восстановление сока собственной натуральной водой, какой является собранный конденсат, обеспечивает получение 100% сока, который по вкусовым характеристикам и содержанию полезных веществ не уступает натуральному. С другой стороны, восстановление сока конденсатом, являющимся отходом производства или теряемым при испарении, снижает затраты и повышает эффективность способа.
Испытания проведены на соках прямого отжима винограда "Изабелла" и красной смородины с помощью малогабаритной вакуумной выпарной установки [5] при температурах до 50°С и разрежении 6 Па. В испытаниях использовано по 23 кг сока прямого отжима.
Пример 1. Выпаривание виноградного сока происходило при температуре установившегося режима 32°С и продолжалось 2 часа. В результате выпаривания получено 3,9 кг концентрированного сока. Концентрированный сок сушили в течение недели в конвективной сушилке при атмосферном давлении и температурах до 50°С. По окончании атмосферной сушки получено 3,2 кг сухого виноградного сока, массовая доля растворимых сухих веществ в котором 82% превысила уровень 70%, предусмотренный нормативными документами для концентрированного виноградного сока [3].
С помощью пониженных температур, использованных при выпаривании и сушке, максимально сохранены биологически активные вещества натурального сухого сока. В результате лабораторных исследований установлено содержание биологически активных веществ в сухом виноградном соке: органические кислоты, приведенные к яблочной кислоте, - 38,6%; пищевые волокна - 0,9%; витамин С - 26,4 мг/100 г; железо - 22 мг/100 г. Исследовано влияние длительного хранения на содержание витамина С, обладающего высокой лабильностью. Установлено, что в результате 9 месяцев хранения в обычных условиях при t=+20°С содержание витамина С в сухом виноградном соке уменьшилось на 4,5% до 25,2 мг/100 г.
При выпаривании сока прямого отжима было получено 19 л конденсата, представлявшего собой чистую прозрачную питьевую воду с ароматом винограда "Изабелла", приятную на вкус. Сухой сок был восстановлен путем разбавления собранным конденсатом. Согласно нормативному документу [3] массовая доля растворимых сухих веществ в соке прямого отжима винограда должна быть не менее 14%. При этом кратность превышения содержания растворимых сухих веществ 82% в сухом соке относительно содержания 14%, предусмотренного нормативным документом для сока прямого отжима, составила k=5,86. Для выполнения требований документа [3] сухой сок был разбавлен в пропорции 1/5, когда на одну часть сока добавлено 5 частей конденсата. Восстановление осуществлено конденсатом, подогретым до температуры 50°С. Восстановленный сок по органолептическим показателям соответствовал соку прямого отжима винограда "Изабелла".
Пример 2. Выпаривание красносмородинового сока происходило при температуре 30°С в установившемся режиме и продолжалось в течение 3 часов. В результате выпаривания получено 3 кг концентрированного сока. Концентрированный сок сушили в течение недели при атмосферном давлении и температурах до 50°С. По окончании атмосферной сушки получено 1,4 кг сухого красносмородинового сока с массовой долей растворимых сухих веществ 62%. Нормативным документом [3] не предусмотрен концентрированный сок красной смородины. Тем не менее, получение сухого сока указывает на превышение содержания растворимых сухих веществ 62% уровня жидкого концентрированного сока.
1
2
6
В результате лабораторных исследований установлено содержание биологически активных веществ в сухом соке: органические кислоты, приведенные к яблочной кислоте, - 10,2%; пищевые волокна - 18,3%; витамины, мг/100 г: β-каротин - 8,4; тиамин (B) - 0,35; рибофлавин (В) -1,2; пиридоксин (В) - 3,2; ниацин (РР) - 7,2; аскорбиновая кислота (С) - 190; минеральные вещества, мг/100 г: натрий (Na) - 58; кальций (Са) - 70; магний (Mg) - 100; фосфор (Р) - 80; сера (S) - 3,2; марганец (Mn) - 2,1; медь (Cu) - 3,2; цинк (Zn) - 0,7. Исследовано влияние длительного хранения на содержание витамина С. Показано, что в результате девятимесячного хранения в обычных условиях при t=+20°С содержание витамина С в сухом соке красной смородины уменьшилось на 5,2% до 180 мг/100 г.
2
6
При выпаривании сока прямого отжима было получено 20 л конденсата, представлявшего собой чистую прозрачную воду с ароматом красной смородины, приятную на вкус и содержащую витамины, удаленные из сока прямого отжима. Лабораторными исследованиями установлено содержание витаминов в конденсате сока прямого отжима красной смородины, мг/100 г: рибофлавин (B) - 0,05; пиридоксин (В) - 0,08; ниацин (РР) - 0,85; аскорбиновая кислота (С) - 17. Сухой сок был восстановлен путем разбавления собранным конденсатом. Массовая доля растворимых сухих веществ в соке прямого отжима красной смородины, не установленная нормативным документом [4], была определена методом рефрактометра и составила 10%. С учетом показателя 62% для сухого сока кратность превышения содержания растворимых сухих веществ в сухом соке относительно сока прямого отжима составила k=6,2. Разбавление сухого сока красной смородины выполнено собранным конденсатом в пропорции 1/6. При восстановлении конденсат был подогрет до температуры 50°С. Восстановленный сок по органолептическим показателям соответствовал соку прямого отжима красной смородины.
Данный способ позволяет расширить область применения способа на сухие соки с содержанием растворимых сухих веществ, превышающим уровень, предусмотренный нормативными документами для жидких концентрированных соков, и повысить эффективность способа за счет увеличения срока хранения, уменьшения затрат при хранении и транспортировке сухих соков и восстановления соков концентратами, получаемыми при выпаривании соков прямого отжима.
Согласно заявляемому способу концентрированы соки прямого отжима винограда "Изабелла", ягоды красной смородины и мякоти тыквы с получением концентрированных соков с содержанием растворимых сухих веществ, °Brix: виноградный - 82; красносмородиновый и тыквенный - 81. Концентрированные соки разбавлены водой до требуемого содержания растворимых сухих веществ, °Brix: виноградный - 16; красносмородиновый - 10; тыквенный - 5 (N 178-ФЗ). При этом разбавление концентрированных соков осуществлено водой в соотношении: виноградный - 1/5; красносмородиновый - 1/8; тыквенный - 1/16. Для подтверждения технического результата в качестве воды использовались дистиллированная вода и конденсат, образующийся при выпаривании сока прямого отжима. Соки, восстановленные дистиллированной водой и конденсатом, исследованы на биологическую активность. Результаты лабораторных исследований приведены в таблице.
Физико-химические свойства плодово-ягодных соков после восстановления дистиллированной водой и конденсатом сока прямого отжима
№ п/п
Показатель
Виноградный
Красносмородиновый
Тыквенный
Вода
Конденсат
Вода
Конденсат
Вода
Конденсат
1
Органические кислоты, приведенные к яблочной, %
6,4
7,4
1,24
1,29
0,02
0,05
2
Пищевые волокна, %
0,15
0,23
2,22
2,33
0,34
0,45
3
Тиамин (B<sub>1</sub>), мг/100 г
0,03
0,04
0,03
0,03
0,03
0,12
4
Рибофлавин (В<sub>2</sub>), мг/100 г
0,01
0,02
0,12
0,16
0,02
0,02
5
Пиридоксин (В<sub>6</sub>), мг/100 г
0,04
0,06
0,31
0,36
0,01
0,03
6
Ниацин (РР), мг/100 г
0,1
0,2
0,58
0,87
0,42
1,7
7
Аскорбиновая к-та (С), мг/100 г
4,4
7,6
23
32
0,22
0,55
8
Натрий (Na), мг/100 г
6,6
8,9
7,1
8,6
0,23
1,26
9
Кальций (Са), мг/100 г
7,2
23
8,5
26
5,3
41
10
Магний (Mg), мг/100 г
8,1
9,4
12
19
0,83
8,8
11
Фосфор (Р), мг/100 г
8,7
13
9,8
11
0,98
2,1
12
Железо (Fe), мг/100 г
3,7
4,7
0,87
1,1
0,03
0,15
Из таблицы следует, что по сравнению с дистиллированной водой восстановление концентрированных соков конденсатом сока прямого отжима повышает качество восстановленного сока за счет увеличения массовой доли биологически активных веществ, входящих в состав конденсата. Кроме того, соки, восстановленные конденсатом, обладают свойственным исходному сырью ароматом, тогда как в соках, восстановленных дистиллированной водой, аромат не выражен.
Источники информации
1. http://tebi.ru
2. www.tks.ru - Приложение к письму ГТК России от 29.05.02 N 01-06/21003 "О товарах, классифицируемых в товарных позициях 2007, 2008, 2009 и 2202 ТН ВЭД России"
3. ГОСТ Р 52185-2003. Приложение А. Рекомендуемые массовые доли растворимых сухих веществ и массовые доли титруемых кислот для концентрированных фруктовых соков.
4. ГОСТ Р 52185-2003. Приложение Б. Массовые доли растворимых сухих веществ в соках прямого отжима.
5. Патент RU №2276314, кл. F26B 19/00, F26B 5/04, 2006.