СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛОДОВ ОБЛЕПИХИ
METHOD FOR COMPLEX RECYCLING OF SEA-BUCKTHORN FRUITS

Предлагаемое изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способу комплексной переработки плодов облепихи.
Известен способ переработки плодов облепихи (RU №2490916 С1, МПК А23В 7/08, A23L 2/02, A23L 2/7054, опубл. 27.08.2013), включающий размельчение сырых плодов, насыщение плодовой мякоти диоксидом углерода с последующим дросселированием газа до атмосферного давления, нагревание смеси, отстаивание, отделение плодовой мякоти методом декантации, добавление к последней пищевого растительного масла, диспергирование смеси с последующим ее разделением в условиях искусственной силы тяжести и отделение целевых продуктов. Плоды облепихи размельчают с сохранением целостности семян с последующим их отделением, полученную плодовую мякоть разбавляют водой в соотношении 1:1 и нагревают до температуры 60-90°С, а перед процессом диспергирования смеси осветленный сок удаляют, к плодовой мякоти добавляют пищевое растительное масло в соотношении 1:1 и водорастворимый углевод в соотношении 1: (0,25-1), смесь диспергируют при температуре 45-90°С с последующим ее разделением с помощью центрифугирования на верхний слой, представляющий собой масляный экстракт облепихи, промежуточный слой в виде густой пасты и нижний слой, представляющий собой осветленный сок плодов облепихи. Способ позволяет повысить функциональные возможности переработки плодов облепихи за счет получения четырех видов продукции: облепихового масла, осветленного прозрачного сока, витаминной плодовой пасты, цельных жизнеспособных семян, а также улучшить качество получаемой продукции.
К недостаткам известного способа относятся трудоемкость, длительность, низкая эффективность процесса, потеря биологически активных веществ (витаминов, аминокислот и др.).
Известна технологическая линия безотходной переработки облепихи (RU №2520992 С1 МПК С11В 1/00, опубл. 27.04.2014), включающая в себя, в порядке указанной технологической последовательности: транспортер, крашер, первый насос, протирочную машину, второй насос, первую накопительную емкость для измельченной жидкой массы облепихи, третий насос, декантер, четвертый насос, вторую накопительную емкость для масла, пульпы и воды, пятый насос, центрифугу-сепаратор с первым сливом в третью накопительную емкость для масла и со вторым сливом - в дополнительную емкость для сбора пульпы и воды, выход крашера для жидкой фазы через шестой насос соединен с первой накопительной емкостью, а выход декантера для жидкой фазы входит в линию получения сока, включающую в себя седьмой насос, четвертую накопительную емкость для обезжиренного сока, восьмой насос, пастеризатор, охладитель и устройство асептического розлива сока. Технология получения свежевыжатого обезжиренного облепихового сока с применением щадящего режима пастеризации обеспечивает сохранение витаминной группы в соке и его высокие органолептические показатели (вкус, цвет и запах), а полное время цикла получения масла от загрузки ягод через транспортер в крашер до слива первой порции масла в накопительную емкость равно двум часам.
Недостатком известного изобретения является высокая металло- и энергоемкость технологической линии, что экономически неэффективно.
Известна линия переработки ягод облепихи (RU №2099987 С1 МПК A23N 15/00, опубл. 27.12.1997), содержащая соединенные по твердой фазе инспекционный транспортер, моечную машину, в ванне которой установлен барботер двуокиси углерода, машину СВЧ-обработки, шнековую центрифугу, сушилку, газожидкостной экстрактор с парожидкостным генератором ультразвуковых колебаний, жидкостной экстрактор с раздельной подачей для генерирования ультразвуковых колебаний воды и спирта, вторую сушилку и дезинтегратор, а также самоочищающийся ультрафильтр для сока, вакуум-выпарную и вакуум-сублимационную сушильные установки для водно-спиртового экстракта, сборные емкости и рециркуляционные контуры двуокиси углерода, воды и спирта.
К недостаткам известной линии относятся использование специального ультразвукового оборудования, газожидкостных экстракторов, вакуум-выпарной и вакуум-сублимационной сушилок, четкое выполнение заданной технологии и высококвалифицированное обслуживание. В связи с этим такой способ может быть использован только на крупных специализированных предприятиях для массовой переработки ягод.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является способ переработки ягод облепихи (RU №2262864 С2, МПК A23L 1/00, опубл. 27.10.2005), включающий подготовку ягод, СВЧ-обработку в микроволновой печи, отделение сока, кожицы и семян. Ягоды перерабатывают комплексно, последовательно в два этапа, при этом на первом этапе проводят отделение сока самотеком в количестве 30-65% от исходной массы ягод в процессе СВЧ-нагрева в микроволновой печи до температуры 50-80°С при частоте СВЧ-поля 2450±50 МГц, на втором этапе оставшуюся массу протирают через сита с отверстиями 0,8-1,5 мм для получения пюре, а оставшийся на ситах отход направляют для дальнейшего использования или на сушку и помол, причем пюре, полученное при протирке, используют для производства облепихового джема. Общий выход пищевой продукции (сок + пюре) составляет от 80 до 87% от исходной массы ягод и известное изобретение позволяет повысить глубину извлечения экстрагированных веществ и получить дополнительный пищевой продукт в виде экстрактов облепихи.
Недостатками известного способа являются: громоздкость оборудования, а отсутствие информации о продолжительности технологического процесса и показателях качества получаемых продуктов не позволяют в полной мере оценить эффективность изобретения.
Технической задачей изобретения является разработка энерго- и ресурсосберегающего способа комплексной переработки плодов облепихи.
Техническим результатом изобретения является сокращение продолжительности технологического процесса, расширение ассортимента и высокое качество готовой продукции.
2
2
Указанный технический результат достигается тем, что способ комплексной переработки плодов облепихи включает приемку сырья, инспекцию: удаление посторонних примесей, а растительные примеси в виде веточек, иголок, листьев направляют на сушку и измельчение с получением растительной кормовой добавки, плоды облепихи после инспекции направляют на мойку, затем подготовленные плоды облепихи помещают в аппарат с СВЧ-энергоподводом и вакуумом, где происходит обезвоживание плодов при частоте электромагнитного поля 2450±50 МГц, давлении 8,5-8,8 кПа, температуре 40-45°С, удельной СВЧ-мощности 200-300 Вт/кг до влажности 25-30% в течение 75-80 минут, с получением облепихи обезвоженной с влажностью 25-30% и клеточного сока, при этом облепиху обезвоженную направляют на досушивание до влажности 4-6%, а клеточный сок подают на концентрирование в вакуум-выпарной аппарат, где получают концентрат клеточного сока и ароматическую воду, сушеную облепиху с влажностью 4-6% после сушки направляют в воздушный сепаратор, где мякоть отделяют от косточек, мякоть и косточки по отдельности подают на прессование, прессование мякоти и косточек осуществляют при частоте электромагнитного поля 2450±50 МГц, температуре 40-45°С, удельной СВЧ-мощности 250-300 Вт/кг в течение 8-10 мин до выхода масла из мякоти 75-80%, из косточек 65-70%, после прессования мякоти получают масло и жмых, жмых из мякоти направляют на экстракцию в СО-экстрактор с получением СО-экстракта и шрота.
Указанный технический результат достигается также тем, что в качестве плодов облепихи используют свежие плоды.
Указанный технический результат достигается также тем, что в качестве плодов облепихи используют замороженные плоды.
Указанный технический результат достигается также тем, что замороженные плоды облепихи в аппарате с СВЧ-энергоподводом и вакуумом вначале подвергают дефростации при температуре 40-50°С.
Указанный технический результат достигается также тем, что готовые продукты фасуют, упаковывают и маркируют.
Отличительными признаками заявляемого способа комплексной переработки плодов облепихи являются:
- использование СВЧ-энергоподвода на стадиях дефростации и обезвоживания облепихового сырья при частоте электромагнитного поля 2450±50 МГц, давлении 8,5-8,8 кПа, температуре 40-45°С, удельной СВЧ-мощности 200-300 Вт/кг до влажности 25-30% в течение 75-80 мин;
- использование СВЧ-энергоподвода на стадиях прессования мякоти и косточек при частоте электромагнитного поля 2450±50 МГц, температуре 40-45°С, удельной СВЧ-мощности 250-300 Вт/кг в течение 8-10 мин до выхода масла из мякоти 75-80%, из косточек 65-70%.
Щадящие режимы СВЧ-обработки облепихового сырья обеспечивают высокое качество получаемых продуктов. Создаваемое в аппарате с СВЧ-энергоподводом давление 8,5-8,8 кПа при дефростации и обезвоживании дает возможность низкотемпературной обработки (40-45°С), что обеспечивает сохранность нативных свойств исходного сырья. Использование при обезвоживании СВЧ-энергоподвода улучшает структурно-механические характеристики плодов облепихи, что облегчает последующее отделение мякоти от косточек на мельнице, значительно сокращая продолжительность отделения до 9-11 мин. Использование СВЧ-энергоподвода при прессовании мякоти и косточек позволяет за короткий промежуток времени прогреть прессуемую массу до 40-45°С, тем самым ускоряет процесс прессования и увеличивает выход масла из мякоти до 80%, из косточек до 70%.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило установить совокупность существенных по отношению к рассматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенном в формуле изобретения.
Оптимальные параметры дефростации при использовании замороженного сырья, обезвоживания, отделения мякоти от косточек и прессования в заявляемом способе установлены экспериментальным путем. Результаты исследований представлены в таблицах 1-3.
Полученные данные (табл. 1) свидетельствуют о том, что наилучшие результаты для получения облепихи обезвоженной с влажностью 25-30% показывают опыты №2 и №3. При температуре ниже 40°С и удельной СВЧ-мощности ниже 200 Вт/кг продолжительность дефростации замороженного сырья и обезвоживания увеличиваются, что повышает энергозатраты процесса. Повышение температуры более 45°С ведет к необходимости повышения СВЧ-мощности (более 300 Вт/кг) и применению давления более 8,8 кПа, что приводит к нежелательным нарушениям структурно-механических характеристик плодов облепихи, отрицательно сказывается на качественных характеристиках конечного продукта - плод становится неравномерно сморщенным и мякоть хуже отделяется от косточек. Оптимальная продолжительность дефростации и обезвоживания замороженного сырья составляет 83-90 мин, продолжительность обезвоживания при переработке свежих плодов облепихи составляет 75-80 мин.
Анализ данных (табл. 2) показал, что наилучшие результаты по отделению мякоти от косточек сушеных плодов облепихи находятся в опытах №3 и №4. Именно при указанных параметрах происходит полное отделение мякоти от косточек.
При частоте вращения тарелок воздушного сепаратора более 120 об/мин и времени менее 7 мин не происходит полного отделения мякоти от косточек. Продолжительность процесса более 11 мин нецелесообразна, так как желаемый результат 100% отделения мякоти от косточек достигается при 9-11 мин.
Экспериментальные исследования показали, что в плодах облепихи, обезвоженных с применением СВЧ-энергоподвода, хорошо и быстро отделяется мякоть от косточек, тогда как в плодах, высушенных по стандартным методикам, отделение мякоти от косточек затруднено и полного разделения достигнуть практически невозможно ввиду структурно-механических характеристик плодов.
Анализ данных (табл. 3) свидетельствует о том, что в опытах №2 и №3 получены наилучшие результаты прессования мякоти и косточек. Так как при температуре ниже 40°С и удельной СВЧ-мощности ниже 250 Вт/кг продолжительность прессования увеличивается, что ведет к дополнительным энергозатратам, при этом выход масла остается на уровне опытов №2 и №3. Экспериментальными исследованиями установлено, что под воздействием электромагнитного поля СВЧ значительно интенсифицируется процесс извлечения масла за счет нагрева и разжижения.
Установленные экспериментальным путем оптимальные режимы основных технологических операций комплексной переработки плодов облепихи (дефростация и обезвоживание замороженных плодов облепихи, обезвоживание свежих плодов облепихи, отделение мякоти от косточек, прессование мякоти и косточек) обеспечивают высокие показатели качества получаемых продуктов.
2
В результате переработки плодов облепихи согласно предлагаемому изобретению получают следующую продукцию: растительная кормовая добавка из веточек, иголок и листьев; сушеная цельная облепиха с влажностью 4-6%; клеточный сок; CO-экстракт (100% абсолют); концентрированный клеточный сок; ароматическая вода; сушеная мякоть облепихи; облепиховые косточки; масло облепиховое из мякоти; масло облепиховое из косточек; жмых из косточек; шрот из мякоти.
В таблицах 4-6 представлены показатели качества сушеной облепихи, масла из мякоти и масла из косточек плодов облепихи и клеточного сока -основных продуктов, получаемых при переработке плодов облепихи.
Экспериментальные исследования показателей качества продукции из облепихи (табл. 4-6) показали, что качество основных продуктов, получаемых при комплексной переработке замороженных или свежих плодов облепихи, является высоким и соответствует требованиям Технического регламента Таможенного союза 021/2011 «О безопасности пищевой продукции».
Предлагаемое изобретение позволяет получать продукты высокого качества - ярко выражены цвет, вкус, аромат готовой продукции, показатели безопасности соответствуют требованиям, предъявляемым к продукции данных групп пищевых продуктов. Сокращается продолжительность процессов дефростации (при использовании замороженного сырья), обезвоживания, прессования, отделения косточек от мякоти, что влечет уменьшение энергозатрат производства и повышает экономическую эффективность процесса.
Таким образом, именно заявляемая совокупность экспериментально установленных режимов СВЧ-обработки основных технологических операций обеспечивает предлагаемому изобретению достижение технического результата, заключающегося в сокращении продолжительности технологического процесса, расширении ассортимента и получении продукции высокого качества.
Предлагаемый способ поясняется чертежом, где представлена схема комплексной переработки плодов облепихи с использованием СВЧ-энергоподвода.
Заявляемый способ согласно схеме осуществляют следующим образом.
Свежие или замороженные плоды облепихи после приемки направляют в отделение подготовки, где их инспектируют на наличие посторонних и растительных примесей. Посторонние примеси удаляют и отправляют на утилизацию, а растительные примеси в виде веточек, иголок, листьев направляют на сушку, которую осуществляют в конвективной сушилке при температуре 50-80°С в течение 30-40 мин до влажности 4-6%. После сушки растительные примеси измельчают на мельнице в течение 6-8 мин до размера частиц 1000-5000 мкм и направляют на фасовку, упаковку, маркировку и хранение. Полученная растительная кормовая добавка предназначена для питания сельскохозяйственных и непродуктивных животных, птиц, а также может использоваться в качестве сырья при производстве комбикормов.
Плоды облепихи после инспекции направляют на мойку, которую проводят в моечных ваннах с использованием сит или лотков под проточной водой при температуре воды 8-10°С в течение 10-12 мин.
2
2
2
2
Подготовленные плоды облепихи помещают в аппарат с СВЧ-энергоподводом и вакуумом, где происходит обезвоживание плодов при частоте электромагнитного поля 2450±50 МГц, давлении 8,5-8,8 кПа, температуре 40-45°С, удельной СВЧ-мощности 200-300 Вт/кг до влажности 25-30% в течение 75-80 минут. При использовании в качестве сырья замороженных плодов облепихи на первом этапе в указанном аппарате осуществляют дефростацию при температуре 40-50°С. После обезвоживания получают 2 продукта: облепиху обезвоженную с влажностью 25-30% и клеточный сок. Облепиху обезвоженную направляют на досушивание до влажности 4-6% в инфракрасную сушилку, а клеточный сок подают на концентрирование в вакуум-выпарной аппарат, где получают концентрат клеточного сока и ароматическую воду, которые направляют на розлив в розливочно-укупорочный аппарат, маркировку и хранение. Сушеную облепиху с влажностью 4-6% после инфракрасной сушки направляют в воздушный сепаратор, где мякоть отделяют от косточек. Мякоть и косточки по отдельности подают на прессование, которое осуществляют на гидравлическом прессе с СВЧ-энергоподводом. Прессование мякоти и косточек осуществляют при частоте электромагнитного поля 2450±50 МГц, температуре 40-45°С, удельной СВЧ-мощности 250-300 Вт/кг в течение 8-10 мин до выхода масла из мякоти 75-80%, из косточек 65-70%. После прессования мякоти получают масло и жмых. Масло из мякоти подают в розливочно-укупорочный аппарат, затем на маркировку и хранение. Жмых из мякоти направляют на экстракцию в СО-экстрактор, где получают СО-экстракт (100% абсолют) и шрот. СО-экстракт (100%) абсолют) подают на розлив в розливочно-укупорочный аппарат, а шрот на фасовку и упаковку в фасовочно-упаковочный аппарат. Фасованные и упакованные СО-экстракт (абсолют) и шрот маркируют и отправляют на хранение. После прессования косточек получают масло и жмых. Масло из косточек подают в розливочно-укупорочный аппарат, а жмых из косточек - на фасовку и упаковку в фасовочно-упаковочный аппарат. Фасованные и упакованные масло из косточек и жмых маркируют и отправляют на хранение.
Практическую проверку предложенного способа комплексной переработки плодов облепихи проводили на базе ООО «МИП «БайкалЭкоПродукт» ВСГУТУ. В качестве объекта исследований использовали плоды облепихи селенгинского экотипа Республики Бурятия. Технологический процесс осуществляли как на серийно выпускаемом пищевом оборудовании и устройствах, так и с использованием специального инновационного оборудования, разработанного сотрудниками ВСГУТУ.
Способ характеризуется следующими примерами конкретного выполнения.
Пример 1.
10 кг свежих плодов облепихи инспектируют на наличие посторонних и растительных примесей. Посторонние примеси удаляют и отправляют на утилизацию, а растительные примеси в виде веточек, иголок, листьев направляют на сушку, которую осуществляют в конвективной сушилке при температуре 50°С в течение 40 мин до влажности 6%. После сушки растительные примеси измельчают на мельнице в течение 8 мин до размера частиц 1000-5000 мкм и полученную растительную кормовую добавку направляют на фасовку, упаковку, маркировку и хранение. Плоды облепихи после инспекции направляют на мойку в моечную ванну, где их моют в лотках под проточной водой при температуре воды 8-10°С в течение 10-12 мин.
2
2
2
2
Подготовленные плоды облепихи помещают в аппарат с СВЧ-энергоподводом и вакуумом, где происходит обезвоживание плодов при частоте электромагнитного поля 2450±50 МГц, давлении 8,8 кПа, температуре 45°С, удельной СВЧ-мощности 300 Вт/кг в течение 80 минут. После обезвоживания получают облепиху обезвоженную с влажностью 25% и клеточный сок. Облепиху обезвоженную направляют на досушивание до влажности 4% в инфракрасную сушилку, а клеточный сок подают на концентрирование в вакуум-выпарной аппарат, где получают концентрат клеточного сока и ароматическую воду, которые направляют на розлив в розливочно-укупорочный аппарат, маркировку и хранение. Сушеную облепиху с влажностью 4% после инфракрасной сушки направляют в воздушный сепаратор, где мякоть отделяют от косточек. Мякоть и косточки по отдельности подают на прессование, которое осуществляют на гидравлическом прессе с СВЧ-энергоподводом. Прессование мякоти и косточек осуществляют при частоте электромагнитного поля 2450±50 МГц, температуре 45°С, удельной СВЧ-мощности 300 Вт/кг в течение 8 мин до выхода масла из мякоти 80%, из косточек 70%. После прессования мякоти получают масло и жмых. Масло из мякоти подают в розливочно-укупорочный аппарат, затем на маркировку и хранение. Жмых из мякоти направляют на экстракцию в CO-экстрактор, где получают CO-экстракт (абсолют) и шрот. CO-экстракт (абсолют) подают на розлив в розливочно-укупорочный аппарат, а шрот на фасовку и упаковку в фасовочно-упаковочный аппарат. Фасованные и упакованные CO-экстракт (абсолют) и шрот маркируют и отправляют на хранение. После прессования косточек получают масло и жмых. Масло из косточек подают в розливочно-укупорочный аппарат, а жмых из косточек - на фасовку и упаковку в фасовочно-упаковочный аппарат. Фасованные и упакованные масло из косточек и жмых маркируют и отправляют на хранение.
Пример 2.
10 кг замороженных плодов облепихи инспектируют на наличие посторонних и растительных примесей. Посторонние примеси удаляют и отправляют на утилизацию, а растительные примеси в виде веточек, иголок, листьев направляют на сушку, которую осуществляют в конвективной сушилке при температуре 80°С в течение 30 мин до влажности 5%. После сушки растительные примеси измельчают на мельнице в течение 6 мин до размера частиц 1000-5000 мкм и направляют на фасовку, упаковку, маркировку и хранение. Полученная растительная кормовая добавка предназначена для питания сельскохозяйственных и непродуктивных животных, птиц, а также может использоваться в качестве сырья при производстве комбикормов.
Плоды облепихи после инспекции направляют на мойку, которую проводят в моечных ваннах с использованием сит или лотков под проточной водой при температуре воды 8-10°С в течение 10-12 мин.
2
2
2
2
Подготовленные плоды облепихи помещают в аппарат с СВЧ-энергоподводом и вакуумом, где происходит обезвоживание плодов при частоте электромагнитного поля 2450±50 МГц, давлении 8,5 кПа, температуре 40°С, удельной СВЧ-мощности 200 Вт/кг в течение 75 минут. На первом этапе в указанном аппарате осуществляют дефростацию. После обезвоживания получают облепиху обезвоженную с влажностью 30% и клеточный сок. Облепиху обезвоженную направляют на досушивание до влажности 6% в инфракрасную сушилку, а клеточный сок подают на концентрирование в вакуум-выпарной аппарат, где получают концентрат клеточного сока и ароматическую воду, которые направляют на розлив в розливочно-укупорочный аппарат, маркировку и хранение. Сушеную облепиху с влажностью 6% после инфракрасной сушки направляют в воздушный сепаратор, где мякоть отделяют от косточек. Мякоть и косточки по отдельности подают на прессование, которое осуществляют на гидравлическом прессе с СВЧ-энергоподводом. Прессование мякоти и косточек осуществляют при частоте электромагнитного поля 2450±50 МГц, температуре 40°С, удельной СВЧ-мощности 250 Вт/кг в течение 10 мин до выхода масла из мякоти 75%, из косточек 70%. После прессования мякоти получают масло и жмых. Масло из мякоти подают в розливочно-укупорочный аппарат, затем на маркировку и хранение. Жмых из мякоти поступает на экстракцию в CO-экстрактор, где получают СО-экстракт (100% абсолют) и шрот. СО-экстракт (100%) абсолют) подают на розлив в розливочно-укупорочный аппарат, а шрот на фасовку и упаковку в фасовочно-упаковочный аппарат. Фасованные и упакованные СО-экстракт (абсолют) и шрот маркируют и отправляют на хранение. После прессования косточек получают масло и жмых. Масло из косточек подают в розливочно-укупорочный аппарат, а жмых из косточек - на фасовку и упаковку в фасовочно-упаковочный аппарат. Фасованные и упакованные масло из косточек и жмых маркируют и отправляют на хранение.
Предлагаемый способ используют как на малых, так и на крупных специализированных предприятиях по переработке облепихи. Способ является универсальным и подходит для переработки других дикорастущих и садовых ягод и плодов.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в качестве сырья используют как свежие, так и замороженные плоды облепихи, которые перерабатывают с использованием СВЧ-энергоподвода, что позволяет значительно сократить продолжительность технологического процесса, снизить металлоемкость производства, обеспечить комплексность переработки за счет расширения ассортимента получаемых продуктов наряду с увеличением выхода готовых продуктов, улучшения их показателей качества, сократить энергозатраты.
Предлагаемый способ комплексной переработки плодов облепихи по сравнению с прототипом (см. RU №2262864 С2, МПК A23L 1/00, опубл. 27.10.2005) позволяет получить следующие преимущества:
1. Минимизирование отходов производства;
2. Является энерго- и ресурсосберегающим;
3. Сокращение продолжительности технологического процесса;
4. Получение широкого ассортиментного ряда продукции высокого качества.