Соки натуральные сухие: пасты, гранулы, порошки

Соки натуральные сухие: пасты, гранулы, порошки

А. А. Емельянов

Орловский государственный технический университет

Предприятия соковой отрасли работают с соками трех видов: прямого отжима, консервированным и восстановленным. Сок прямого отжима с массовой долей растворимых сухих веществ ~ 10 % получают в результате механического воздействия на свежие спелые фрукты, ягоды и овощи. Концентрированный сок с массовой долей растворимых сухих веществ не более 70 % — результат удаления влаги из сока прямого отжима путем выпаривания, вымораживания или продавливания через мембрану. Концентрированный сок используют для получения восстановленного сока. Концентрация сока, так же как и восстановление, сопровождается потерей биологически активных веществ. Дополнительные тепловые воздействия, вызванные необходимостью консервирования концентрированного сока, усиливают эти потери. С уменьшением влажности срок хранения продукта возрастает и для концентрированного сока достигает 3 мес при температуре 20 °С.

Потери биологически активных веществ можно свести к минимуму, уменьшив тепловое воздействие на сок прямого отжима. Минимизация теплового воздействия возможна при условии мягкого выпаривания сока при пониженных температурах. Выпаривание при температуре 50 °С позволяет мак-

симально сохранять биологическую активность концентрированного сока. В результате полного удаления свободной влаги и частичного — связанной концентрированный пастообразный продукт может быть досушен на атмосфере при температуре < 50 °С с получением сухого сока, в котором массовая доля растворимых сухих веществ превысит 70 %. При низкой влажности ~ 10 % продукт будет обладать и повышенным сроком хранения. Сухой сок, полученный выпариванием при низких температурах, является натуральным продуктом и максимально сохраняет биологически активные вещества, концентрация

w/N, %/(кВт-ч-1) 5,5 -

4,0 -1-1-1-1-

0 100 200 300 400 500 N/6, Вт/кг

Рис. 2. Производительность выпаривания в стационарном режиме как функция подведенной мощности

80

20

30 40

t, °С

Рис. 1. Температурные зависимости

производительности выпаривания при удельной мощности нагрева (Вт/кг): 1 — 75; 2 — 145; 3 — 220; 4 — 290; 5 — 370; 6 — 440

2•2008

60

40

0

20

50

60

36

которых может существенно превышать концентрацию в исходном сырье.

Цель настоящей работы — разработка низкотемпературной технологии получения натуральных сухих соков с массовой долей растворимых сухих веществ более 70 %, максимально сохраняющих биологически активные вещества и обладающих повышенным сроком хранения.

Для выполнения исследований разработана малогабаритная вакуумная выпарная установка, включающая испаритель, конденсатор, сборник конденсата и форвакуумный насос [1]. Насос создает разрежение в системе (р = 10-6 Па) и позволяет достигать высокую производительность по выпариваемой влаге при температурах не более 50 °С. Исследо-

вания выполнены в основном на сырье, произрастающем в Орловской области.

Производительность установки по выпаренной влаге исследована при дистилляции водопроводной воды. Температурные зависимости производительности w, которая оценивалась по массе G выпаренной влаги, приведенной к массе G0 загруженной в испаритель жидкости, при разных значениях мощности нагрева представлены на рис. 1.

Из кривых следует w(t), что начальная температура выпаривания не зависит от мощности нагрева, определяется остаточным давлением в камере испарителя и при разрежении p и 6 Па составляет t = 28 °С. По температуре и таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара[2]определено давление в испарителе. Начальное давление испарения составляло рн = 4 кПа. Начальная производительность выпаривания определялась подведенной мощностью. И при шестикратном увеличении мощности она возрастала в 5 раз — от 4 до 19 %-ч-1.

По мере разгона процесса температура, давление и скорость выпаривания возрастали. В конечном установившемся режиме значения этих параметров определяли удельной мощностью нагрева. При ее шестикратном увеличении от N/G0 = 75 Вт/кг до N/ G0 = 440 Вт/кг возрастали: температура — в 1,8 раза от 32 до 59 °С; давление — в 3,6 раза от 5 до 18 кПа; производительность — в 6 раз от 10 до 0,61 %-ч-1.

Однако с изменением мощности производительность менялась немонотонно. Для сравнения эффективности установившихся режимов выпаривания из кривых w(t) определена удельная производительность w/N, отнесенная к подведенной мощности, и построена ее зависимость от удельной мощности нагрева w/N = f(N/G0). Удельная производительность по выпаренной влаге как функция удельной мощности нагрева представлена на рис. 2.

Из кривой следует w/N = f(N / G0), что с ростом мощности нагрева в диапазоне 70 < N/G0 < 420 Вт/кг производительность, изменяясь, проходит через максимум. Максимальная производительность 5 % (кВт-ч-1) достигается при N / G0 и270 Вт/кг. Рост производительности при увеличении мощности нагрева до оптимального значения 270 Вт/кг обеспечивается эффективным использованием подведенной мощности. Снижение производительности при N/ G0 > 270 Вт/кг вызвано ростом потерь в окружающую среду.

Выпаривание сока прямого отжима включает испарение свободной и связанной влаги. На этапе испарения свободной влаги температура кипения,

как и скорость выпаривания, определяются давлением в испарителе и при фиксированной мощности нагрева остаются неизменными. Связанная влага испаряется с падающей скоростью, при этом температура в испарителе поддерживается на уровне температуры < 50 °С регулированием подведенной мощности. Во время эксперимента измеряли массу влаги Gвл, содержавшейся в соке, и определяли влажность по отношению к массе Gc сухих веществ / с = Gвл/Gс.

Кривая сушки сока черной смородины приведена на рис. 3. Из кривой / с(т) следует, что через некоторое время запаздывания, необходимое для прогрева продукта, испарения, конденсации и движения пара и конденсата, начиналось удаление свободной влаги. Выпаривание происходило при температуре 32 °С. Начальная влажность, определенная по содержанию сухих веществ в исходном продукте Gc = 0,167G0 [3] и составлявшая / с = 5, соответствовала

' н '

содержанию растворимых сухих веществ 10 %. При достижении первой критической влажности / скр1 = 2,7 процесс сушки из этапа удаления свободной влаги переходил в этап удаления связанной влаги, на котором скорость выпаривания уменьшалась во времени. При влажности / с = 1,6 конденсация прекращалась. После окончания

Исходный продукт Растворимые сухие вещества Органические кислоты Пищевые волокна Витамин С

% к % к % к мг % к

Гранулы

Черная смородина 78 7,8 68 28 13,4 3,2 300 1,5

Крыжовник 78 7,5 16 12 8,3 2,9 53 1,8

Клюква 82 11,7 80,4 26 12,3 4,1 35 2,3

Тыква 73 17 1,7 17 14,1 8,3 31 3,9

Пасты!

Арбуз(нардек) 87 9,7 1,2 10 1,2 11 18 2,5

Рябина черноплодная 83 6,8 17 13 2,9 0,7 31 2

Рябина обыкновенная 87 7,4 9 4,1 0,3 0,06 106 1,5

Боярышник 90 - 2,9 - 0,6 - 53 0,6

Виноград (Изабелла) 80 5 39 37 0,9 0,5 26 4,4

конденсации продукт перемешивали, что привело к дополнительной кратковременной конденсации, снизив влажность до второй критической величины / кр2 = 1,4. В процессе вакуумного выпаривания, продолжавшегося 3,5 ч, содержание растворимых сухих веществ в концентрированном соке увеличилось в 3,6 раза, составив 36 %.

Кривая скорости сушки, полученная в результате графического дифференцирования кривой сушки / с(т), приведена на рис. 4. Из зависимости шс (/ с) следует, что после прогрева сока (участок АВ) удаление свободной влаги (участок ВС) происходило с постоянной скоростью wc = 2,4 ч-1. Участок СD с падающей скоростью соответствует удалению связанной влаги. Перемешивание продукта сопровождалось скачкообразным возрастанием скорости выпаривания с последующим ее уменьшением до нуля при второй критической влажности / кр2 = 1,4.

По окончании вакуумного выпаривания были получены концентрированный продукт и конденсат, объем которых составили 2/3 от объема сока, загруженного в испаритель. Конденсат представлял собой чистую питьевую воду с ароматом черной смородины. Разбавление концентрированного сока конденсатом в соотношении один к двум позволяло восстанавливать его до исходного натурального сока прямого отжима.

В течение недели пастообразный концентрированный сок досушивали в конвективной сушилке при атмосферном давлении и температуре до 50 °С (участок DE на кривой скорости сушки). В процессе сушки паста была пропущена через экструдер с получением гранул. По завершении сушки были исследованы физико-химические свойства сухого сока. В результате лабораторных исследований установлено, что массовая доля растворимых сухих веществ в гранулированном соке черной смородины влажностью 11 % достигла 78 %, при этом кратность превышения отно-

сительно исходного продукта составила к = 7,8. Содержание органических кислот, приведенное к яблочной кислоте, достигло 68 %, превысив содержание в ягоде в 28 раз. Пищевые волокна при кратности к = 3,2составляли 13,4 %. Содержание витамина С в гранулированном соке в 1,5 раза превысило содержание в ягоде, составив 300 мг/100 г.

Физико-химические свойства натуральных сухих гранулированных и пастообразных соков с указанием кратности относительно исходного продукта приведены в таблице.

Из таблицы следует, что массовая доля растворимых сухих веществ в натуральных гранулированных и пастообразных сухих соках влажностью ~ 10 % находится в диапазоне от 73 % у тыквы до 90 % у боярышника. Сухие соки богаты биологически активными веществами и служат источником органических кислот (до 80,4 % у клюквы), богаты пищевыми волокнами (до 14,1 % у тыквы) и витамином С (до 300 мг/ 100 г у черной смородины). Высокая концентрация биологически активных веществ превращает натуральные сухие соки в продукт с явно выраженным фармакологическим действием, что требует тщательного изучения их состава и свойств.

Кроме указанных в таблице продуктов эксперименты были выполнены и с другими с фруктовыми, ягодными и овощными соками прямого отжима, в общем составившими 23 наименования. В зависимости от свойств исходного продукта натуральные сухие соки принимали вид паст или гранул. Пастообразный вид имели соки: фруктовые — виноградный, вишневый, грушевый, яблочный; ягодные — арбузный, боярышниковый, крыжовниковый, рябиновый (обыкновенная и черноплодная), красносмородиновый; овощные — огуречный.

Гранулированный вид принимали соки: фруктовые — сливовый; ягод-

2 • 2008

37

ные — земляничный (полевая и садовая), калиновый, клюквенный, малиновый, черносмородиновый,черничный; овощные — свекольный, томатный, тыквенный.

Полученные сухие соки легко восстанавливаются и при использовании выпаренной из них влаги с ароматом исходного сырья позволяют получать натуральные восстановленные соки с нужным содержанием растворимых сухих веществ.

При необходимости гранулированный сок может быть измельчен в порошок. Однако измельчение целесообразно проводить непосредственно перед использованием, так как мелкодисперсные порошкообразные соки, обладая большой поверхностью взаимодействия с кислородом воздуха, имеют недостаточно продолжительный срок хранения.

Сухие соки в виде паст и порошков исследованы на продолжительность хранения при температуре 20 °С. В процессе эксперимента контролировали содержание витамина С, как одного из наиболее лабильных элементов. На рис. 5 приведены графики изменения в процессе длительного хранения содержания витамина С в пастах и порошках, нормированного по начальному значе-

В 1,0 итамин С

0,8

0,6 " \

0,4 \

0,2 V.  1

0 0

2 4 6 Ь, мес

Рис. 5. Изменение содержания витамина С в порошкообразных (1) и пастообразных (2) соках в процессе хранения при температуре 20 °С

нию. Как следует из приведенных кривых, в результате хранения при комнатной температуре за 3 мес содержание витамина С в порошках уменьшилось

на 40 %, тогда как в пастах практически осталось неизменным. За 6 мес хранения при температуре 20 °С содержание витамина С в пастах уменьшилось лишь на 5 %.

Внешний вид сухих пастообразных соков арбуза, боярышника и груши, а также гранул и порошков сока черной смородины после 6 и 18 мес хранения приведен на рис. 6-9. Порошок из пастеризованного сока черной смородины (80 °С, 20 мин) уступает порошку из сока прямого отжима не только по внешнему виду (рис. 9, в), но и по биологической активности. Содержание витамина С в нем оказалось в 5,7 раза меньше, составив 53 мг/100 г.

Приведенные результаты позволяют сделать следующие выводы. Разработана низкотемпературная (< 50 °С) технология получения сухих натуральных соков в вакууме и определены оптимальные режимы выпаривания. В результате вакуумного выпаривания получается пастообразный продукт. Пастообразный сок легко восстанавливается и при использовании собственного конденсата, представляющего собой чистую питьевую воду с ароматом исходного сырья, позволяет получать натуральный восстановленный сок с заданным содержанием растворимых сухих веществ.

Рис. 7. Натуральный сухой сок

груши после 6 мес хранения при температуре 20 °С

Рис. 8. Натуральный сухой сок боярышника после 6 мес хранения при температуре 20 °С

В результате дополнительной сушки пастообразного сока на атмосфере при температуре < 50 °C получен натуральный сухой сок. В зависимости от свойств исходного продукта сухой сок принимает вид пасты или гранул. При необходимости гранулированный сок может быть измельчен в порошок. Получено более двадцати наименований натуральных сухих фруктовых, ягодных и овощных соков влажностью ~ 10 % с массовой долей растворимых сухих веществ от 73 % у тыквы до 90 % у боярышника. Сухие соки содержат биологически активные вещества: органические кислоты до 80 % (клюква); пищевые волокна до 14 % (тыква); аскорбиновую кислоту до 300 мг/100 г (черная смородина). Исследовано влияние длительного хранения при комнатной температуре на содержание витамина С в порошках и пастах. Однако в результате длительного хранения при температуре 20 °С биологическая активность сухих соков в виде порошков уменьшается. Сухие и пастообразные соки не изменяют своих свойств в результате длительного хранения. Убыль витамина С за 6 мес составила ~ 5 %. Возможность хранения при комнатной температуре в течение 6 мес и более дает существенные преимущества натуральным сухим сокам. Сухие соки, как и пастообразные концентрированные, восстанавливаются и при использовании собственного конденсата позволяют получать натуральный восстановленный сок с заданным содержанием растворимых сухих веществ.

Высокая концентрация биологически активных веществ превращает натуральные сухие соки в продукт с явно выраженным фармакологическим действием и требует тщательного изучения их свойств. Высокая концентрация биологически активных веществ в сочетании с возможностью длительного хранения в обычных условиях при комнатной температуре открывает большие перспективы перед сухими фруктовыми, ягодными и овощными соками в плане разработки новых продуктов для детского, диетического и специального питания. Разработанная технология может составить основу нового направления развития предприятий соковой отрасли.

ЛИТЕРАТУРА

1. Емельянов А.А., Золотарев А. Г., Емельянов К.А. Малогабаритная установка для концентрирования и сушки пищевых продуктов в ваку-уме//Пищевая промышленность. 2007. № 12. C. 52.

2. Ривкин С. Л., Александров А. А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. — М.: Энергия, 1980.

3. Химический состав пищевых продуктов. Черная смородина. http://www.sunduk.ru/receipts/ prods/p!0337.htm.

Об Уставе автомобильного транспорта

С 1 января 2009 г. вводится в действие Федеральный закон №260-ФЗ, утвердивший Устав автомобильного транспорта и городского наземного электрического транспорта. Закон регулирует отношения, возникающие при оказании услуг автомобильным транспортом и городским наземным электрическим транспортом.

В Законе изложены условия предоставления услуг грузоотправителем, грузополучателем, перевозчиком пассажиров. Он предусматривает утверждение правительством, в частности, правил перевозок грузов, которые должны регулировать организацию перевозок различных видов грузов, обеспечение их сохранности и других обязательных требований.

Закон утверждает условия, обязательные для всех участников перевозок, в том числе запрещает перевозки грузов, багажа (и пассажиров) без оформления путевого листа.

Грузоотправитель обязан оформить транспортную накладную и приложить к ней документы, предусмотренные санитарными, таможенными и иными правилами, а также сертификаты, паспорта качества и другие документы в соответствии с нормативными актами.

Договор перевозки может заключаться как путем принятия к исполнению заказа, так и с получением заявки грузоотправителя при наличии договора об организации перевозок.

Если иное не предусмотрено договором, погрузка осуществляется грузоотправителем, а выгрузка — получателем.

Закон перечисляет правила сохранности грузов, ответственность за нарушения, порядок претензий, экспертиз и других действий в организации перевозок.

В частности, Закон устанавливает ответственность перевозчика за сохранность груза, если не докажет, что утрата или повреждение груза произошло не по его вине или он не мог предотвратить их.

Перевозчик возмещает ущерб, причиненный при перевозке груза.

Закон предусматривает уплату штрафных санкций за невыполнение условий перевозки для перевозчика, грузоотправителя и грузополучателя.

В частности, грузоотправитель оплачивает штраф в размере:

20 % от провозной платы (если иное не предусмотрено договором) за непредоставление к перевозке груза;

20 % от провозной платы за неуказание в транспортной накладной особых отметок;

5 от провозной платы за задержку (простой) за каждый полный час транспорта при городских перевозках и 1 среднесуточной провозной платы в междугородных перевозках.

Аналогичные штрафы уплачивают перевозчики:

20 % за невывоз по вине перевозчика груза;

5 провозной платы за каждый полный час просрочки в предоставлении транспорта при городских перевозках и 1 % среднесуточной платы при междугородных перевозках.

Соответственно штрафуются и грузополучатели за задержку и простой транспорта при выгрузке.

Полный текст Федерального закона №260-ФЗ, утвержденного 8 ноября 2007 г., опубликован в «Собрании законодательства Российской Федерации» № 46 от 12 ноября 2007 г.

О ценовой ситуации на рынках продовольственных товаров

Совет Федерации Федерального Собрания РФ в ноябре 2007г. рассмотрел вопрос о ценовой ситуации на российских рынках и отметил, что в сентябре-октябре 2007г. произошло повышение цен на отдельные продовольственные товары от 10 до 60 %, и эта ситуация негативно сказалась на положении малоимущих слоев населения, а также на социально-экономическом развитии в целом.

По определению Совета Федерации принимаемые меры по сдерживанию цен не дают заметных результатов, а ценовая политика и меры регулирования, механизмы поддержки малого и среднего бизнеса не представляют собой единого комплекса, призванного обеспечить реализацию государственной экономической политики.

Настоятельной становится необходимость разработки и принятие закона о ценах и ценообразовании.

Совет Федерации 16 ноября 2007 г. за №492-СФ принял специальное постановление по этому вопросу, которым предложил Правительству России,в частности:

принять меры по стабилизации розничных цен на продукты питания, прежде всего на хлеб и хлебобулочные изделия, молоко и молочные продукты, растительное масло, в том числе за счет государственных резервов сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия;

разработать комплекс мероприятий, направленных на защиту малообеспеченных слоев населения в связи с ростом цен на продовольственные товары;

ускорить принятие решений, направленных на стабилизацию цен на продтовары на основе мониторинга ценовой ситуации, складывающейся во всех секторах экономики;

разработать пакет нормативных правовых актов, в том числе об уполномоченном органе по выработке ценовой политики, который обеспечил бы эффективное воздействие государства на формирование цен и тарифов, а также гарантии социальной защиты малообеспеченных слоев населения.

Полный текст постановления опубликован в «Собрании законодательства Российской Федерации» № 48 (часть II) в ноябре 2007 г. &

2 • 2008 пшо.шшитта

39