СПОСОБ ЗАМОРАЖИВАНИЯ СВЕЖИХ ЯГОД
FRESH BERRIES FREEZING METHOD

Изобретение относится к технологии консервирования свежих ягод путем замораживания.
Наиболее близким аналогом изобретения является способ замораживания свежих ягод, включающий процесс подготовки, в ходе которого ягоды подвергают обработке раствором сахарозы, и последующее замораживание ягод (JP, №3083262).
В качестве недостатков известного способа следует указать на достижение в процессе обработки ягод перед замораживанием оптимальной криоскопической температуры ягод.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в понижении значения криоскопической температуры ягод.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе замораживания свежих ягод, включающем процесс подготовки, в ходе которого ягоды подвергают обработке раствором сахарозы, и последующее замораживание ягод. В процессе подготовки, перед замораживанием ягоды выдерживают при комнатной температуре, в насыщенном 70% водном растворе сахарозы затем ягоды предварительно охлаждают до 0-1°C, а после быстро замораживают при температуре -24°C до достижения конечной температуры в центре ягод -18°C.
Сущность предложенного метода обработки состоит в частичном предварительном осмотическом обезвоживании в концентрированных растворах сахарозы ягод, освобожденных от несъедобных частей.
Способ замораживания свежих ягод осуществляется следующим образом.
Влагоудерживающая способность ягод при замораживании снижается, так как кристаллы льда повреждают клеточные мембраны. При этом существенное значение имеет предварительная подготовка сырья к замораживанию.
Перед замораживанием свежих ягод осуществляют их обработку раствором сахарозы путем выдерживания при комнатной температуре в растворе сахарозы, лежащем в диапазоне от 60 до 70%. Время выдерживания ягод зависит от структуры обрабатываемых ягод. Для установления оптимальной концентрации раствора сахарозы и времени выдерживания ягод в этом растворе были проведены экспериментальные исследования.
В качестве объектов исследований были выбраны сорта свежих ягод:
малины сорта Новость Кузьмина, земляники (садовой) сорта Коррадо (′Букетная′), ежевики сорта Изобильная и черной смородины сорта Юбилейная Копаня. Выбор сорта для замораживания основывался на устойчивости к замораживанию. Критериями служило наиболее пригодные сорта с темноокрашенным соком, не распадающимися костянками (для малины, ежевики), более плотной мякотью (для малины, ежевики, земляники) и прочной кожицей (для черной смородины).
Качество свежих, свежезамороженных и замороженных ягод, предварительно обезвоженных раствором сахарозы, оценивали по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям.
В исследованиях было рассмотрено и изучено влияние таких факторов, как вид осмотического агента - в зависимости от способа технологии его приготовления и продолжительности обработки. В качестве осмотического агента использованы растворы сахарозы с различной концентрацией.
Метод обработки ягод перед замораживанием в концентрированных растворах сахарозы обеспечивает получение замороженного продукта с высокими потребительскими свойствами после размораживания.
Раствор сахарозы 60 и 70% приготавливали холодным способом. Соответствующее количество воды данной концентрации сиропа нагревали до 80°C, отвешивали необходимое количество сахара и всыпали его в нагретую воду, смесь размешивали до полного растворения сахара, фильтровали и охлаждали до температуры 17°C.
Концентрацию сиропа по плотности рассчитывали отношением его массы m к объему V, и определяли по органолептическому признаку. Приготовленный 60% сироп относится к первому порядку (клейкая капля), а 70% раствор можно отнести ко второму порядку (тонкая нить).
При изучении влияния концентрации растворов сахарозы на интенсивность осмотического обезвоживания ягоды взвешивали, погружали в раствор сахарозы (соотношение раствор/продукт=5:1) с концентрацией 60 и 70% и выдерживали в течение определенного времени (в зависимости от структуры ягоды), затем вынимали, обсушивали на ситах и взвешивали, определяя изменения массы ягод от первоначальной.
При изучении влияния концентрации растворов сахарозы на интенсивность осмотического обезвоживания ягоды подвергали предварительной обработке.
Технологическая подготовка и предварительная обработка ягод перед замораживанием включает следующие операции:
- сортировку сырья по качеству;
- взвешивание отобранных стандартных ягод на лабораторных весах для определения первоначальной их массы;
- мойку в проточной воде (кроме малины) при температуре не выше 5°C и удовлетворяющей всем требованиям, предъявляемым к питьевой воде, расход воды составляет 2,5-5 кг на 1 кг сырья, не допуская повреждений, время нахождения ягод в воде минимальное;
- освобождение от несъедобных частей;
- повторная сортировка и калибровка, что обеспечивает однородность партий продукта;
- подготовленные ягоды подсушивают от избытка влаги в течение 25-30 мин;
- одновременно приготавливают сироп 60% и 70% концентрацией.
Процесс обезвоживания проводили следующим образом: ягоды погружали в раствор сахарозы с различной концентрацией, после чего через определенное время вынимали, обсушивали для стекания избытка сиропа, взвешивали на лабораторных весах определяя, происходят изменения в процессе обезвоживания, сравнивая массу ягод с первоначальной. Время изъятия ягод из раствора сахарозы определяли экспертным путем в трех повторностях.
В результате было установлено, что процесс обезвоживания у исследуемых ягод происходит поэтапно, сначала обезвоживается их кожа, а затем мякоть. Установлено, что степень и скорость обезвоживания сырья в растворах сахарозы зависит от вида ягод. Увеличение времени выдержки ягод в сиропе усиливает их влагоотдачу, а изменение соотношения ягод и сиропа в сторону увеличения последнего активизирует процесс диффузии сахарозы в ягоды из сиропа, что приводит к увеличению затрат сахара. Из чего следует, что интенсивность осмотического обезвоживания возрастает с увеличением концентрации сахарного сиропа.
Наибольшая величина обезвоживания наблюдается в экстремуме кривых (рис. 1) и определяет оптимальное время выдерживания ягод в растворе. При использовании 70%-ого раствора сахарозы этот процесс идет более эффективнее: потери массы земляники в 60%-ом растворе сахарозы после 5 ч выдерживания составили 14%, в 70%-ном - 21%; малины в 60%-ном через 2 ч - 4,3%, в 70%-ном - 7,1%; ежевики в 60%-ном через 6 ч - 3,4%, в 70%-ном - 6,2%; черной смородины в 60%-ном через 7 ч - 4,2%, в 70%-ном - 8,1%. Концентрация раствора менее 60% приводит к недостаточному обезвоживанию. При большой потере воды у ягод ухудшается внешний вид, теряют форму и приобретают мягкую и даже кашицеобразную структуру.
Из проведенных исследований следует, что время обезвоживания ягод в растворе сахарозы составило для малины - 2 ч, земляники (садовой) - 5 ч, ежевики - 6 ч, черной смородины - 7 ч.
Исследования показали, что дальнейшее продолжение обезвоживания не целесообразно, поскольку происходит деформация ягод и ухудшение их органолептических характеристик, при этом зрелые ягоды деформируются, а ягоды технической стадии зрелости приобретают вязкую консистенцию. Целесообразное время выдержки ягод в сиропе определяется особенностями строения тканей различных видов ягод. Для ягод зрелых, особенно с рыхлой консистенцией, требуется меньше времени для частичного обезвоживания их в растворе сахарозы.
На основе выполненных исследований можно сделать вывод, что степень осмотического обезвоживания возрастает с увеличением концентрации сахарного сиропа.
Процесс предварительного осмотического обезвоживания обладает рядом преимуществ: уменьшается контакт веществ продукта с воздухом, что препятствует таким нежелательным процессам как окисление и изменение состава продукта; удаление воды происходит без фазового перехода; достигается заметное уменьшение массы, что приводит к экономии энергетических затрат при замораживании.
После осмотической обработки растворами сахарозы ягоды подвергали процессу замораживания. Для предприятий общественного питания технологический процесс замораживания обезвоженных ягод производят следующим образом: во избежание растрескивания ягоды предварительно охлаждали до 0-1°C, далее быстро замораживали при температуре -24°C россыпью, что бы ни соприкасались друг с другом, и не было слипания межу собой на перфорированных поддонах в монослое в морозильной камере в условиях естественной конвекции до заданной конечной температуры в центре ягод -18°C.
Для предприятий пищевой промышленности технологическая процедура предусматривает также предварительное охлаждение ягодного сырья и затем его замораживание при температуре, значительно более низкой, чем температура замерзания. Охлажденные ягоды подаются во фризер «Octo Frost» на транспортере и замораживаются в шоковом режиме при температуре -35-40°C. Контроль температуры осуществляется с использованием температурных датчиков, внутри ягод. Такая температура не должна превышать -18°C.
Следующей операцией является механическая очистка и электронная сортировка на автоматической линии. Далее производится контроль качества. После замораживания и сортировки проводится контроль качества готовой продукции. Для этого осуществляется визуальный осмотр продукции, проходящей по транспортеру, а затем отбираются пробы ягод для полной органолептической оценки по разработанной методике на соответствие требованиям ГОСТ 29187-91 «Плоды и ягоды быстрозамороженные. Технические условия». По результатам сенсорного анализа выработанная продукция классифицируется по сортам, прошедшей контроль продукции присваиваются классы «Экстра», 1-ый и 2-ой. Ягодной продукции, не прошедшей контроль, присваивается класс «Пресс». На схеме 2 представлен более подробный технологический процесс производства нового вида замороженной ягодной продукции.
Одной из характеристик пищевых продуктов, подвергаемых замораживанию, является криоскопическая температура, при которой начинается процесс кристаллизации влаги.
Определение криоскопических температур ягодной продукции осуществлялось методом термического анализа, основанного на построении кривых температура-время на приборе АВК4 конструкции СГАУ им. Н.И. Вавилова.
Кривые кинетики замораживания ягод, прошедших осмотическое обезвоживание, представлены на рис.3. На основании анализа кривых замораживания определяли криоскопическую температуру, рассчитывали активность воды и количество кристаллизованной воды в исследуемых ягодах при различной концентрации раствора (табл. 1). Контролем служили ягоды свежезамороженные, необработанные раствором сахарозы.
Количество кристаллизованной воды Wл в ягодах при tз=-20°C определяли по формуле
<mrow><mi>W</mi><mi>л</mi><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mn>002</mn><mo>−</mo><mn>0</mn><mo>,</mo><mn>106</mn><mi>T</mi><mi>o</mi><mi>r</mi><mo>+</mo><mfrac><mrow><mi>t</mi><mi>з</mi><mo>−</mo><mn>10</mn></mrow><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>10</mn><mo>,</mo><mn>673</mn><msup><mi>Т</mi><mn>2</mn></msup><mi>k</mi><mi>r</mi><mo>−</mo><mn>52</mn><mo>,</mo><mn>115</mn><mi>T</mi><mi>k</mi><mi>r</mi><mo>+</mo><mn>59</mn><mo>,</mo><mn>291</mn></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>2</mn><mo>,</mo><mn>321</mn><msup><mi>T</mi><mn>2</mn></msup><mi>k</mi><mi>r</mi><mo>−</mo><mn>13</mn><mo>,</mo><mn>670</mn><mi>T</mi><mi>k</mi><mi>r</mi><mo>+</mo><mn>24</mn><mo>,</mo><mn>865</mn></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>t</mi><mi>з</mi></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><mn>100</mn><mi>%</mi></mrow>
,
где tз - температура замораживания (абсолютная величина), °C; Tor - криоскопическая температура, °C.
Расчет активности воды Aw определяли по формуле
Aw=1/(1+0,0097)Tor.
Установлено, что ягоды, предварительно обработанные 70%-ным раствором сахарозы, имеют криоскопическую температуру, более низкую (от минус 1,7°C до минус 4,8°C), вследствие чего происходит и уменьшение содержания кристаллизованной воды, и снижается активность воды.
Схема 2 Технологический процесс производства замороженной обезвоженной 70% раствором сахарозы ягодной продукции
Наиболее заметно изменения количества кристаллизованной воды в ягодах черной смородины, обработанных 70%-ным раствором сахарозы (35,4%) по сравнению с контрольным образцом за счет низкой криоскопической температуры. Уменьшение активности воды в ягодах, обработанных 70%-ным раствором сахарозы, составило от 0,8% до 2,8%, а обработанных 60%-ным раствором сахарозы - от 0,3% до 1,4%, т.е. почти в 2-3 раза по сравнению с контрольным образцом.
Анализ данных таблицы 1 показывает, что количество кристаллизованной воды и активности воды у ягод обработанных 70%-ным раствором сахарозы ниже, чем у ягод, обработанных раствором меньшей концентраций за счет падения начальной криоскопической температуры. Следовательно, технология осмотического обезвоживания 70%-ным раствором сахарозы позволит получить продукцию лучшего качества и сохраняемости, так как уменьшение содержания активности воды делает продукцию малодоступной для микроорганизмов.
На основе выполненных исследований можно сделать вывод, что обработка ягод 70% раствором сахарозы перед замораживанием позволяет использовать их без размораживания, что является следствием сохранения ягодами формы в связи с частичным проникновением вязкого сахарного сиропа в полости их клеток и в межклеточные пространства.
Изучение температур кристаллизации воды в ягодной продукции и определение количества кристаллизованной воды при этих температурах является особенно важным для теоретического обоснования режимов замораживания ягод.
Активность воды позволяет оценить степень подверженности продуктов с промежуточной влажностью микробиологической и другой порче. Контролируя функционально-технологические показатели в продукте и, в частности, показатель активности воды, можно прогнозировать его пригодность к хранению, что позволяет определить и создать оптимальные условия хранения продукта после размораживания для дальнейшей реализации.
Замораживание с сахаром предохраняет плоды от окислительного действия кислорода воздуха, тормозит ферментативные и микробиологические процессы, способствует лучшему сохранению вкуса и аромата. Кроме того, растворы сахара обладают криопротекторными свойствами, что позволяет уменьшить повреждающее действие кристаллов льда. Это один из самых критических параметров в определении качества и безопасности товаров, которые потребляются каждый день.
Активность воды определяет срок годности, безопасность, структуру и запах пищевых продуктов. На основе полученных данных можно сказать, что количество кристаллизованной воды и активности воды у ягод, обработанных 70% раствором сахарозы, ниже, чем у ягод, обработанных 60% раствором, и соответственно меньше у ягод, необработанных раствором.
В ходе исследований были выявлены основные закономерности процессов осмотического обезвоживания и последующего замораживания, выполненные эксперименты подтвердили положительное влияние осмотического обезвоживания на качество замороженных ягод. Можно сказать, что интенсивность осмотического обезвоживания возрастает с увеличением концентрации сахарного сиропа.
Исследования показали, что концентрация сахарозы в сиропе не должна быть менее 70% во избежание ослабления осмотического воздействия на ягоды. Приготовление сиропов, содержащих выше 70% сахарозы, затруднительно в технологическом отношении, так как ягоды не погружаются в сироп, а остаются на поверхности из-за более плотной консистенции сиропа, которая приравнивается к плотности меда. Кроме того, их применение отрицательно сказывается на внешнем виде и консистенции плодов.
Предложенный новый способ переработки ягодной продукции является малоотходным производством. Использование данной технологии обработки ягодной продукции позволит более широко использовать ее в кондитерских предприятиях как более дешевую альтернативу свежим ягодам. Отработанные сиропы можно регенерировать или использовать для купажа соков, кондитерских кремов и других изделий. Также сиропы можно использовать с той же целью повторно после соответствующей корректировки по содержанию сахарозы или применен для выработки ягод, замороженных в сиропах. При получении безалкогольных напитков в качестве ценного компонента, обогащающего их дефицитными витаминами и естественными для ягод красящими, ароматическими и минеральными веществами. Можно использовать в размороженном виде как готовый продукт, а также для приготовления фруктовых салатов и начинок для пирогов. Производство такой продукции позволит обогатить витаминами население в зимние и весенние месяцы - период наибольшего их дефицита.