УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ  ТЕХНОЛОГИИ  ПРОИЗВОДСТВА  КОНЦЕНТРИРОВАНОГО  ПЮРЕОБРАЗНОГО  ЯБЛОЧНОГО 

ПОЛУФАБРИКАТА

Безусов  Анатолий  Тимофеевич

д.т.н.,  проф.  кафедры  Биотехнологии,  консервированных  продуктов  и  напитков  ОНАПТ,  Украина

Сапожникова  Наталья  Юрьевна

  аспирант  кафедры  Биотехнологии,  консервированных  продуктов  и  напитков  ОНАПТ,  Украина

E-mail:  Natala.tala@gmail.com

Возможность  снизить  затраты  на  хранение  и  транспортирование,  сгладить  сезонность  консервного  производства  и  растущий  спрос  на  восстановленные  соки  с  мякотью,  нектары,  соусы  и  наполнители  для  пищевых  продуктов,  способствуют  распространению  концентрированных  полуфабрикатов  во  всем  мире.

На  показатели  качества  концентрированных  пюреобразных  полуфабрикатов  влияет,  в  первую  очередь,  вязкость  плодовых  масс,  резкое  возрастание  которой  при  концентрировании  замедляет  процесс  удаления  влаги,  усложняет  работу  вакуум-выпарных  аппаратов,  способствует  ухудшению  органолептических  показателей  готового  продукта.

Вязко-пластичные  свойства  пюреобразных  фруктовых  масс  определяются  содержанием  пектиновых  веществ,  их  состоянием  (протопектин,  растворимый  пектин,  пектин  межклеточного  вещества).  Высокометоксилированные  пектиновые  вещества  действуют  как  загустители,  низкометоксилированные  –  как  электролиты  и  при  определенных  условиях  поддаются  отделению  от  жидкой  фазы  коллоидной  системы.  Протопектин  клеточных  стенок  не  обладает  свойствами  загустителя  и  не  влияет  на  вязкость  пюреобразной  плодовой  массы.  Таким  образом,  при  одинаковом  содержании  пектиновых  веществ  в  сырье,  вязкость  плодовой  массы  зависит  от  соотношения  форм  пектиновых  веществ  в  ней.

Увеличению  количества  растворимого  пектина  способствует  предварительная  тепловая  обработка  яблок  при  температуре  95  °С  в  течение  5  -  10  мин  и  рН  3,7  –  3,8.  При  этом  константа  скорости  разрушения  протопектина  равна  К  =  1,8·10^-2,  мин^-1.  Высокое  содержание  растворимого  пектина  в  пюре-полуфабрикате  усложняет  процесс  его  концентрирования,  ограничивает  возможности  дальнейшего  применения  готового  концентрированного  полуфабриката.  Такой  продукт  желирует  при  хранении,  плохо  восстанавливается  до  соков  с  мякотью,  нектаров,  а  при  хранении  данного  ассортимента  продукции  не  обеспечивает  достаточной  степени  стойкости  к  расслоению.

Анализ  способов  концентрирования  пюреобразных  плодовых  масс,  показал,  что  максимальная  степень  концентрирования  массы  ограничена  ее  вязкостью  и  наличием  частичек  мякоти.  Применение  относительно  нового  способа  концентрирования  с  фракционированием  тонкопротертой  фруктовой  массы  является  перспективным,  но  требует  проведения  дополнительных  исследований  и  поиска  возможностей  снижения  вязкости  массы  без  негативных  последствий  для  качества  продукции,  произведенной  из  данного  полуфабриката.

Целью  работы  является  усовершенствование  технологии  производства  концентрированного  пюреобразного  яблочного  полуфабриката  для  повышения  его  качества,  снижения  энергозатрат,  сокращения  технологического  цикла.

Усовершенствование  существующих  и  хорошо  отработанных  технологий  возможно  за  счет  использования  нового  технологического  оборудования.  Дробильно-финишерное  оборудование  (разработка  проф.  Гладушняка  А.  К.)  [1,  4]  и  турбоэкстракторы  для  «холодного»  протирания  (разработка  научно-исследовательских  и  машиностроительных  фирм  Италии,  США,  Венгрии,  Болгарии)  [3]  позволяют  получить  тонкопротертую  яблочную  массу  без  предварительной  тепловой  или  ферментативной  обработки  [5].

Холоднопротертая  яблочная  масса  на  60  –  70  %  состоит  из  жидкой  фракции  с  суспендированной  в  ней  твердой  нерастворимой  фракцией  (мякотью),  представленной  преимущественно  гидрофильными  соединениями:  пектиновые  вещества  (протопектин  –  0,6  –  0,9  %,  растворимый  пектин  –  0,1  –  0,4  %),  целлюлоза  –  0,58  –  1,38  %  и  гемицеллюлозы  –  0,54  –  0,98  %.  Низкое  содержание  растворимого  пектина  в  холоднопротертой  яблочной  массе  обеспечивает  снижение  ее  вязкости  в  2,6  –  2,8  раза  относительно  пюреобразной  яблочной  массы,  полученной  по  традиционной  схеме  с  обязательной  тепловой  обработкой.  Константа  скорости  разрушения  протопектина  при  «холодном»  протирании  яблок  равна  К  =  0,14·10^-2,  мин^-1  (температура  20  ±  2  °С,  τ  ≈  2  мин,  рН  3,6  –  3,8).  Использование  «холодного»  протирания  сырья  на  начальных  стадиях  переработки  обеспечивает  снижение  активности  фермента  полифенолоксидаза  (ПФО)  на  71  %  за  счет  удаления  кожицы  яблок  и  на  86,2  %  -  за  счет  удаления  кожицы  и  семенной  камеры,  что  способствовало  сохранению  цвета  тонкопротерой  массы  и  готового  продукта  за  счет  замедления  процессов  окисления  пигментов  и  бесцветных  фенольных  соединений  до  окрашенных  хинонов  и  продуктов  полимерной  природы.  Кроме  того,  общее  содержание  загрязняющих  веществ  химической  природы  (пестициды,  тяжелые  металлы  и  др.)  снизилось  в  8,75  раза.

Низкая  вязкость  тонкопротертой  яблочной  массы  позволила  сконцентрировать  ее  методом  фракционного  разделения.  Суть  процесса  фракционирования  заключается  в  разделении  холоднопротертой  яблочной  массы  на  жидкую  (сок,  плазма)  и  твердую  (мякоть)  фракции,  при  помощи  разделяющего  оборудования  (центрифуга,  декантер).  За  счет  согласования  параметров  работы  оборудования  (частота  вращения  барабана,  длительность  процесса)  с  характеристиками  технологического  процесса  (степень  дробления  сырья)  и  принятия  ряда  технологических  решений,  выбраны  оптимальные  параметры  фракционирования:  степень  дробления  сырья  0,6  ±  0,01  мм,  частота  вращения  барабана  5500  об/мин,  τ  =  20  мин.  Выход  твердой  фракции  –  25  –  30  %.  Физико-химическая  характеристика  полученных  фракций  представлена  в  таблице  1.

Сок  (жидкая  фракция)  не  содержит  суспендированных  частичек  мякоти,  коллоидных  веществ,  характеризуется  низким  содержанием  растворимого  пектина  –  0,1  %.  Отсутствие  этих  веществ  в  продукте  способствует  медленному  увеличению  его  вязкости  при  концентрировании  выпариванием,  увеличивает  скорость  удаления  влаги,  улучшает  реологические  свойства,  что,  в  свою  очередь,  облегчает  работу  вакуум-выпарных  аппаратов,  сокращает  длительность  тепловой  обработки  продукта  и,  как  следствие,  обеспечивает  высокую  степень  концентрирования,  повышение  органолептических  свойств  готового  продукта.

Таблица  1.  Физико-химическая  характеристика  фракций  холоднопротертой  яблочной  массы  (Р  ≥  0,95,  n  =  3)

Согласно  усовершенствованной  технологии  (рис.1),  жидкую  фракцию  концентрировали  до  70  %  растворимых  сухих  веществ.  После  концентрирования  ее  динамическая  вязкость  равна  45  Па*с.  Твердую  фракцию  не  поддавали  термической  обработке,  что  позволило  сохранить  адсорбированные  на  биополимерах  мякоти  лабильные  компоненты  сырья,  обеспечило  высокие  показатели  пищевой  и  биологической  ценности,  а  также  повлияло  на  формирование  органолептических  свойств  готового  продукта.

Для  реализации  усовершенствованной  технологии  на  производстве  использовали  линии  с  традиционным  действующим  технологическим  оборудованием,  кроме  операции  дробления  и  «холодного»  протирания.  «Холодное»  протирание  с  одновременным  удалением  отходов  рекомендуется  проводить  на  специально  разработанном  оборудовании  для  тонкоселективного  измельчения  растительного  сырья  или  с  применением  блока  «холодного»  протирания  [3–5]. 

Усовершенствованная  технология  осуществляется  следующим  образом.  После  инспекции  и  ополаскивания  яблоки  подают  на  дробление  и  «холодное»  протирание  через  сита  с  диаметром  отверстий  0,6  ±  0,01  мм.  Процесс  проходит  непрерывно  при  температуре  20  ±  2  °С.  При  этом  образуется  4  –  6  %  отходов  (кожица,  семенная  камера,  семена),  которые  характеризуются  высоким  содержанием  липидов  и  восков  (6,7  %),  клетчатки  (6  %).

Известны  технологии  переработки  отходов  консервного  производства  на  фруктовые  чаи,  пектиновые  порошки  и  др.  [2].  Нами  было  установлена  высокая  степень  токсичности  кожицы  яблок  [6],  что  не  позволяет  рекомендовать  отходы  от  переработки  яблок  для  дальнейшего  использования  без  предварительного  удаления  пестицидов  и  тяжелых  металлов.  Мы  предлагаем,  согласно  существующей  технологии  [7],  перерабатывать  отходы  на  пищевые  пленки,  которые  получают  из  кожицы  яблок  с  использованием  гомогенизации.

После  удаления  отходов,  холоднопротертую  яблочную  массу  направляют  на  фракционирование.  Отделенную  жидкую  фракцию  (сок,  плазма)  подвергают,  для  осветления,  тепловому  удару  (мгновенный  подогрев  до  температуры  85  –  90  °С  с  выдержкой  1  –  3  мин  и  охлаждение  до  температуры  не  выше  35  °С),  центрифугированию  и  фильтрованию.  Осветленный  и  профильтрованный  сок  подают  на  концентрирование  с  предварительным  улавливанием  ароматических  веществ.  Показатель  динамической  вязкости  жидкой  фракции  приближается  к  значению  динамической  вязкости  воды  при  температуре  20  °С  –  1,007  Па*с,  что  позволило  сконцентрировать  ее  до  массовой  доли  растворимых  сухих  веществ  70  %  и  использовать  для  дальнейшего  смешивания  с  твердой  фракцией. 

Твердая  фракция,  полученная  фракционированием,  содержит  80  %  мякоти,  что  составляет  24  %  нерастворимых  сухих  веществ,  после  финиширования  (0,4  ±  0,01  мм)  подается  на  смешивание  с  концентрированной  жидкой  фракцией.

Варьируя  соотношениями  твердой  и  жидкой  фракций  получают  концентрированный  пюреобразный  яблочный  полуфабрикат  с  массовой  долей  растворимых  сухих  веществ  до  25  %  ,  мякоти  –  до  75  %.  Для  снижения  количества  отходов  и  обеспечения  комплексной  переработки  яблок,  излишки  мякоти  можно  также  использовать  для  производства  консервов  со  сложным  компонентным  составом,  а  излишки  концентрированного  сока  –  как  самостоятельный  концентрированный  полуфабрикат  с  высокой  степенью  концентрирования.

Готовый  продукт,  подвергали  асептическому  консервированию  -  стерилизации  в  потоке  при  107  °С,  выдержка  120  с  и  охлаждение  до  30°С,  и,  в  асептических  условиях,  фасовали  в  полимерные  мешки  типа  Bag-in-Box.

Концентрированный  пюреобразный  яблочный  полуфабрикат,  произведенный  по  усовершенствованной  и  традиционной  технологическим  схемам  (рис.2),  имеет  следующие  физико-химические  характеристики:

Таблица  2.  Физико-химическая  характеристика  концентрированного  пюреобразного  яблочного  полуфабриката  (Р  ≥  0,95,  n  =  3)

Полученный  готовый  продукт  отличается  высоким  содержанием  мякоти  и  протопектина,  его  динамическая  вязкость  в  1,9  раза  меньше,  чем  в  концентрате,  произведенном  по  традиционной  технологии  (табл.  2).

При  одинаковом  содержании  пектиновых  веществ  0,9  –  1,0  %  в  яблочном  концентрированном  полуфабрикате,  соотношение  протопектин:  пектин  зависит  от  способа  его  производства.  Так,  содержание  растворимого  пектина  в  концентрате,  произведенном  по  традиционной  технологии,  составляет  0,8  %,  в  отличие  от  усовершенствованной,  где  его  содержание  0,1  %,  что  отрицательно  сказывается  на  вязкости  концентрированного  продукта.

Органолептические  показатели  качества  концентрата,  произведенного  по  усовершенствованной  технологии,  представлены  в  таблице  3.

Таблица  3.  Органолептические  показатели  качества

Таким  образом,  использование  нового  способа  получения  тонкопротертой  яблочной  массы  –  «холодное»  протирание  и  перспективного  способа  концентрирования  с  использованием  фракционирования  позволяет  максимально  сохранить  нативные  свойства  сырья,  обеспечивает  высокое  качество  полуфабриката  и  конечных  продуктов.

Список  литературы:

1.Гладушняк  А.  К.  К  вопросу  тонкого  измельчения  растительного  сырья  //  Наукові  праці  ОНАХТ.  2003.  №  25.  С.  170–  171. 

2.Шобингер  У.  Фруктовые  и  овощные  соки.  Научные  основы  и  технологии  СПб.:  Профессия,  2004.  640  с.

3.Экстракторы  для  холодного  протирання:  Rossi  &  Catelli,  Manzini,  Comaco  и  Sima  [Електронный  ресурс]  URL:  http://www.cftrossicatelli.com/macchine.php?m=3&l=ru

4.Пат.  86707  Україна  Установка  для  первинної  переробки  рослинної  сировини  холодним  способом/  Гладушняк  О.  К.  №  a200711030;  заявл.  05.10.2007;  публ.  12.05.2009,  Бюл.  №  9/2009.

5.Федоров  Ф.  О.  Розробка  устаткування  для  подрібнення  рослинної  сировини  без  попередньої  теплової  обробки  (наук.-техн.  конф.)  :  матеріали  /  Науково  –  технічне  та  технологічне  забезпечення  збільшення  виробництва  конкурентноспроможних  продуктів  для  дитячого  харчування:  Матеріали.  1995.  С.150. 

6.Kolesnichenko  S.  L.,  Sapozhnikova  N.  Y.  Solving  the  problem  of  achieving  the  food  safety  of  population  on  the  example  of  prepared  apple  sauce  (Praha,  VII  Mezinărodní  vědecko-praktickă  conference,  27.06  –  05.07.2011.)  //  Aktuălní  vymoženosti  vědy,  2011.  PP.  77–80.

7.Sablani  Shyan  S.,  Dasse  Florian,  Batorrachea  Luis.  Apple  peel-based  edible  film  development  using  a  high-pressure  homogenization  //  J.  Food  Sce.  2009.  №  7(74).  РР.  372–381.