Патент на изобретение №2328124

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПЮРЕОБРАЗНОГО ЯБЛОЧНОГО КОНЦЕНТРАТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к технологии переработки плодового и фруктового сырья и может быть использовано при производстве пюреобразного яблочного концентрата. Способ производства пюреобразного яблочного концентрата включает мойку и инспекцию плодов, удаление из яблок 40% сока, разваривание плодов в течение 6…15 мин при температуре 90…96°С, двухступенчатое протирание: вначале через отверстия диаметром 1,0…1,5 мм, а затем через сита с диаметром отверстий 0,5…0,8 мм экструдера. Полученную после удаления сока мякоть подсушивают до влажности 45% путем сброса давления и испарения образующихся паров. В подсушенное яблочное пюре вводят 70%-ный сахарный сироп в количестве 30% к массе яблочного пюре и 0,1% бензоата натрия к массе яблочного пюре, перемешивают и нагревают образовавшуюся смесь до 85…90°С при давлении 8500 Па до получения пюреобразного концентрата с влажностью 40%. Затем полученное пюре стерилизуют путем его нагревания до 95…97°С и укупоривают в тару. Предлагаемый способ позволяет повысить качество пюреобразных концентратов заданного состава и пищевой ценности, адаптировать их для различных возрастных групп населения, снизить материальные и энергетические затраты на производство вследствие интенсификации процесса обработки плодов в экструдере и сократить продолжительность технологического процесса.

Изобретение относится к технологии переработки плодового и фруктового сырья и может быть использовано при производстве пюреобразного яблочного концентрата.

Недостатком известной технологии являются:

– невысокое качество готовой продукции из-за многоэтапной и продолжительной обработки продукта на каждой технологической стадии;

– отсутствие возможности создания поликомпонентных сбалансированных по пищевой ценности пюреобразных продуктов;

– значительные материальные и энергетические затраты, обусловленные использованием продолжительной тепловой обработки (разваривание и стерилизация);

Технической задачей изобретения является повышение качества готовой продукции, получение пюреобразных концентратов заданного состава и пищевой ценности, адаптированных для различных возрастных групп населения, снижение материальных и энергетических затрат на производство пюреобразных концентратов вследствие интенсификации процесса обработки плодов в экструдере и сокращения продолжительности технологического процесса.

Поставленная задача достигается способом производства пюреобразного яблочного концентрата, предусматривающим мойку и инспекцию плодов, удаление 40% сока, разваривание их в течение 6…15 мин при температуре 90…96°С, двухступенчатое протирание: вначале через отверстия диаметром 1,0…1,5 мм, а затем через сита с диаметром отверстий 0,5…0,8 мм посредством экструдирования, стерилизацию полученного пюре путем его нагревания до 95…97°С, укупорку в тару и хранение, при этом полученную после удаления сока мякоть подсушивают до влажности 45% путем сброса давления и испарения образующихся паров, в подсушенное яблочное пюре вводят 70%-ный сахарный сироп в количестве 30% к массе яблочного пюре и 0,1% бензоата натрия к массе яблочного пюре, перемешивают и нагревают образовавшуюся смесь до 85…90°С при давлении 8500 Па до получения пюреобразного концентрата с влажностью 40%.

Технический результат заключается в повышении качества готовой продукции, получении пюреобразных концентратов заданного состава и пищевой ценности, снижении материальных и энергетических затрат на производство пюреобразных концентратов вследствие интенсификации процесса обработки плодов в экструдере и сокращения продолжительности технологического процесса.

Яблочное пюре представляет собой протертую массу плодов, освобожденную от косточек, плодоножек, веточек и других несъедобных частей плодов. Пюре получают из яблок одного вида и используют для производства разнообразных продуктов, имеющих густую или желеобразную консистенцию.

Яблоки для производства пюре должны быть свежими, здоровыми, желательно светлой окраски, с высоким содержанием пектина, органических кислот и сухих растворимых веществ, что необходимо для обеспечения желирующей консистенции и надлежащего выхода готовых продуктов, получаемых из пюре. Зрелость яблок должна быть технической или близкой к потребительской; недозрелые и перезревшие плоды дают плохо желирующее пюре с пониженным вкусом и ароматом.

Форма яблок и их внешний вид значения не имеют. По размеру желательно применять более крупные плоды, в которых косточка и семенная камера занимают меньший удельный вес по отношению к массе плода, чем в мелких плодах, и, следовательно, отходы при измельчении будут ниже. Для производства яблочного пюре используют также свежие, без каких-либо признаков порчи (плесневение, забраживание) отходы (кожицу, сердцевину), образовавшиеся при подготовке плодов для компотов и варенья, дефектные по форме яблоки и т.п. Эти отходы добавляют к яблокам и обрабатывают вместе с ними. При комплексной переработке яблок на сок и пюре получают пюре из выжимок после отделения примерно 40% сока. Это пюре характеризуется высоким содержанием пектина, но имеет более густую консистенцию.

Способ производства пюреобразного яблочного концентрата осуществляют следующим образом.

Яблоки подвергаются мойке в моечной машине. Для более интенсивной мойки загрязненных яблок создается бурление посредством подводимого в перфорированные трубы сжатого воздуха.

Затем мытые яблоки инспектируют и сортируют вручную на сортировочно-инспекционном транспортере. Доброкачественные яблоки после ополаскивания подвергаются обработке в экструдере.

В экструдере яблоки подвергаются уплотнению и постепенному сжатию. В нем происходит постепенное увеличение давления и уплотнение пюреобразной массы продукта вследствие уменьшения размеров винтового канала шнека экструдера. При вращении шнека плоды измельчаются, образующийся сок уходит через нижнюю перфорированную часть экструдера в сборник сока. Полученная отжатая мякоть попадает в предматричную зону и продавливается через матрицу экструдера. После выхода сжатой пюреобразной массы из экструдера в результате резкого перепада температуры и давления происходит мгновенное испарение влаги, аккумулированная продуктом энергия высвобождается со скоростью, примерно равной скорости взрыва, что приводит к образованию пористой структуры и увеличению объема экструдата (вспучиванию) [Остриков А.Н. Экструзия в пищевой технологии [Текст] / А.Н.Остриков, О.В.Абрамов, А.С.Рудометкин. – СПб.: ГИОРД – 2004, – 288 с.]. Выходящая из экструдера пюреобразная масса направляется в вакуум-камеру. При этом происходит подсушивание полученной мякоти до влажности 45% за счет сброса давления и испарения образующихся паров из вакуум-камеры.

При этом в пюреобразную массу вводятся 70%-ный сахарный сироп в количестве 30% к массе яблочного пюре и 0,1% бензоата натрия к массе яблочного пюре, которые не только повышают пищевую ценность измельченных частиц плодов, но и способствуют существенным изменениям их структуры.

Бензоат натрия (С₆H₅COONa) оказывает значительное бактерицидное действие, особенно на дрожжи и продукты с небольшим содержанием азотистых веществ и с кислой реакцией, оптимально при рН – 2,5…3,5. Доза, достаточная для консервирования яблочного пюре и других фруктово-ягодных заготовок, составляет около 0,1% к массе пюре. Если бензоат натрия содержится в продуктах в небольших дозах, то он не оказывает вредного действия на организм человека.

За счет нагрева пюреобразной массы до 85…90°С и поддержания величины разряжения 8500 Па происходит дальнейшее испарение образующихся водяных паров. Если пюреобразная масса продукта имеет повышенную влажность, то она подвергается дополнительному выпариванию до получения пюреобразного концентрата с влажностью 40%. Нагревание инактивирует ферменты, способствующие окислению дубильных веществ кислородом воздуха и образованию темноокрашенных продуктов окисления – флобафенов.

Таким образом, получают пюреобразный яблочный концентрат заданного состава с влажностью 40%, который направляют на фасовку и хранение.

Способ производства пюреобразного яблочного концентрата поясняется следующим примером. Пример реализации способа производства пюреобразного яблочного концентрата.

Исходное сырье (семечковые плоды яблок) моют в моечной машине. Для более интенсивной мойки загрязненных яблок в моечной ванне машины создается бурление посредством подводимого в перфорированные трубы сжатого воздуха. Вымытые яблоки из моечной ванны перемещаются наклонным конвейером, в верхней части которого (перед выгрузкой) они ополаскиваются водой из душевого устройства. При обработке сильно загрязненных яблок можно увеличить время их пребывания в зоне отмывки путем периодических остановок транспортера.

Затем мытые яблоки подвергаются инспекции и сортированию, которые проводят вручную на сортировочно-инспекционном транспортере. Яблоки по нему движутся в один слой, т.к. при многослойной загрузке верхние плоды закрывают нижние и их трудно осмотреть. Одновременно с сортированием проводится инспекция сырья, при которой удаляют дефектные экземпляры (загнившие, поврежденные, битые, заплесневелые, сильно загрязненные), посторонние примеси и предметы, а также вырезают поврежденные участки. Доброкачественные яблоки после ополаскивания подвергаются обработке в экструдере.

В экструдере плоды подвергаются уплотнению и постепенному сжатию. За счет того, что витки шнека экструдера имеют переменный шаг и возрастающую толщину, межвитковое пространство постепенно уменьшается. В нем происходит постепенное увеличение давления и уплотнение пюреобразной массы продукта вследствие резкого уменьшения размеров винтового канала. Здесь измельченные частицы плодов сжимаются и начинается образование пюреобразной массы за счет возрастания давления. Нижняя часть экструдера выполнена перфорированной и соединена со сборником сока. Для дополнительного измельчения в середине шнека экструдера может быть установлена дополнительная решетка с отверстиями. На выходе из экструдера установлена матрица с отверстиями заданного размера. При вращении шнека плоды измельчаются, образующийся сок уходит через нижнюю перфорированную часть экструдера в сборник сока. При этом происходит протирание частиц яблок и завершается формирование пюреобразной массы. Затем полученная отжатая мякоть попадает в предматричную зону и продавливается через матрицу экструдера. После выхода сжатой пюреобразной массы из экструдера в результате резкого перепада температуры и давления происходит мгновенное испарение влаги, аккумулированная продуктом энергия высвобождается со скоростью, примерно равной скорости взрыва, что приводит к образованию пористой структуры и увеличению объема экструдата (вспучиванию). При этом в результате «взрыва» продукта (или «декомпрессионного шока») происходят глубокие преобразования его структуры: разрыв клеточных стенок, деструкция, гидролиз [Остриков А.Н. Экструзия в пищевой технологии [Текст] / А.Н.Остриков, О.В.Абрамов, А.С.Рудометкин. – СПб.: ГИОРД – 2004, – 288 с.]. Выходящая из экструдера пюреобразная масса направляется в вакуум-камеру. При этом происходит подсушивание полученной мякоти до влажности 45% за счет сброса давления и испарения образующихся паров из вакуум-камеры.

Подсушивание полученной мякоти до большей влажности, например 55%, приводит к дополнительным энергозатратам при дальнейшем нагревании и выпаривании под разряжением, что существенно удорожает себестоимость готового продукта.

Подсушивание полученной мякоти до меньшей влажности, например 35%, приводит к необходимости дополнительного последующего увлажнения, так как в противном случае не будет получен пюреобразный яблочный концентрат с конечной влажностью 40%.

Затем в пюреобразную массу вводят 70%-ный сахарный сироп в количестве 30% к массе яблочного пюре и 0,1% бензоата натрия к массе яблочного пюре, которые не только повышают пищевую ценность измельченных частиц плодов, но и способствуют существенным изменениям их структуры.

В качестве консерванта, т.е. вещества, предотвращающего порчу пюреобразного яблочного концентрата, вызываемую микроорганизмами, предлагается использовать натриевую соль бензойной кислоты (бензойно-кислый натрий или бензоат натрия – C₆H₅COONa). Бензойно-кислый натрий получают, смешивая бензойную кислоту с раствором бикарбоната натрия примерно в соотношении 122:84 (или около 10:7) в соответствии с уравнением

С₆Н₅СООН+NaHCO₃=C₆H₅COONa+Н₂О+CO₂.

В пищевой промышленности консерванты применяют для фруктово-ягодных заготовок (свежих фруктов и ягод, пульпы, пюре и др.). Бензоат натрия (С₆Н₅COONa) разрешен органами здравоохранения РФ в качестве консерванта. Его используют при консервировании фруктово-ягодных заготовок. Бензоат натрия (C₆H₅COONa) оказывает значительное бактерицидное действие, особенно на дрожжи и продукты с небольшим содержанием азотистых веществ и с кислой реакцией, оптимально при рН -2,5…3,5. Доза бензоата натрия, достаточная для консервирования яблочного пюре и других фруктово-ягодных заготовок, составляет около 0,1%.

Если бензоат натрия содержится в пюреобразном яблочном концентрате в небольших дозах, например менее 0,1%, то он не оказывает вредного действия на организм человека, так как не задерживается в нем. Он вступает в реакцию с одной из распространенных аминокислот – гликоколем – и превращается в гиппуровую кислоту, которая образуется в почках и выводится из организма с мочой.

Если бензоат натрия содержится в пюреобразном яблочном концентрате в больших дозах, например 0,15%, то он оказывает существенное негативное влияние на органолептические показатели качества (вкус, запах, цвет, консистенцию). Более того, органами здравоохранения РФ не допускается содержание бензойной кислоты и ее производных более 0,07% в готовых пищевых продуктах (мармеладе, пастиле и других кондитерских изделиях – при условии, что яблочное пюре входит в рецептуру наряду с другими компонентами – сахаром, патокой и др.).

Натриевая соль бензойной кислоты отличается хорошей растворимостью в воде – 63 части в 100 частях воды. Поэтому при консервировании фруктового пюре, особенно с высокой кислотностью, предпочитают употреблять бензоат натрия. Свободные кислоты, содержащиеся в кислом пюре, вытесняют из бензоата натрия в свободном виде бензойную кислоту, более слабую, чем кислота плодов.

За счет нагрева пюреобразной массы до 88°С и поддержания величины разряжения 8500 Па происходит дальнейшее испарение образующихся водяных паров. Если пюреобразная масса продукта имеет повышенную влажность, то она подвергается дополнительному выпариванию до получения пюреобразного концентрата с конечной влажностью 40%. Основное назначение нагревания – не только доведение пюреобразного концентрата до конечной влажности 40% путем испарения избыточной влаги под разряжением 8500 Па при температуре 88°С, но и инактивация окислительных ферментов. Под влиянием нагревания и органических кислот, присутствующих в яблоках, происходит гидролиз протопектина, находящегося в срединных пластинках и клеточных стенках. Прочная связь между клетками нарушается, часть их стенок разрушается и ткань размягчается.

Продолжительность и температура тепловой обработки должны подбираться в зависимости от вида плодов и степени их зрелости. Если продолжительность нагревания будет чрезмерна, то в пюре происходит глубокий распад пектиновых веществ, оно получается жидким и утрачивает или сохраняет в недостаточной степени желирующие свойства.

Нагревание инактивирует также ферменты, способствующие окислению дубильных веществ кислородом воздуха и образованию темноокрашенных продуктов окисления – флобафенов. Наличие в плодах активных окислительных ферментов создавало бы опасность потемнения пюре благодаря нарушению при этом целости клеточной ткани и широкому развитию поверхности плодовой мякоти.

Использование большего давления, например 10500 Па, приводит к повышению температуры пюреобразного концентрата и, как следствие, ухудшению его качества.

Использование меньшего давления, например 5500 Па, приводит к необходимости установки более мощного вакуум-насоса и повышению энергозатрат на производство пюреобразного концентрата, что ведет к повышению его себестоимости.

Ведение процесса нагревания при температуре пюреобразного яблочного концентрата менее 85°С, например 80°С, приводит к увеличению продолжительности нагревания, что, в свою очередь, может вызвать глубокий распад пектиновых веществ в пюре, оно получится жидким и утратит свои желирующие свойства.

Ведение процесса нагревания при температуре пюреобразного яблочного концентрата более 90°С, например 95°С, приводит к ускоренному разложению термолабильных веществ в пюре и ухудшению его качества.

Получение пюреобразного яблочного концентрата с конечной влажностью 40% обусловлено следующими соображениями.

Если конечная влажность пюреобразного яблочного концентрата будет менее 40%, например 35%, то его консистенция будет недостаточно нежной и мягкой. Пюреобразный яблочный концентрат будет иметь высокую вязкость, что может создать дополнительные трудности (необходимость его нагревания для снижения вязкости и повышения текучести) при использовании в кондитерской и хлебопекарной промышленности в качестве фруктово-ягодной начинки.

Если конечная влажность пюреобразного яблочного концентрата будет более 40%, например 45%, то яблочный концентрат будет иметь высокую текучесть, что также создает дополнительные трудности при использовании его в кондитерской и хлебопекарной промышленности в качестве фруктово-ягодной начинки.

Таким образом, получают пюреобразный яблочный концентрат заданного состава, который направляют на фасовку и хранение. Горячий пюреобразный яблочный концентрат фасуют в подготовленные стеклянные банки, герметично укупоривают прокипяченными крышками и выдерживают уложенными на бок 10…15 мин, затем охлаждают. Охлаждение до 40°С проводят путем обдува банок снаружи холодным воздухом или орошения водой с постепенно понижающейся температурой. Продолжительность охлаждения не более 60 мин. При медленном охлаждении в пюре под действием высокой температуры происходят процессы карамелизации сахаров, разрушаются витамины и красящие вещества, что отрицательно сказывается на качестве пюре.

В готовом пюреобразном яблочном концентрате нормируется содержание сухих веществ в пределах 7…13% в зависимости от вида и сорта используемых яблок, содержание спирта – до 0,4%, минеральных примесей (песка) – не более 0,01%, содержание солей тяжелых металлов допускается не более (в мг/кг): меди – 5, олова – 100, свинца – 0,4.

Таким образом, использование предложенного способа производства пюреобразного яблочного концентрата позволяет:

– получать пюреобразный яблочный концентрат заданного состава с введением необходимых дополнительных компонентов (сахарного сиропа, консерванта – бензоата натрия) для их дальнейшего использования при производстве кондитерских и хлебобулочных изделий;

– снизить энерго- и трудозатраты на производство пюреобразного яблочного концентрата вследствие совмещения технологических операций измельчения, протирания, уваривания, введения и перемешивания дополнительных компонентов путем использования процесса экструзии;

– снизить материальные затраты вследствие устранения вспомогательных и перегрузочных операций;

– повысить качество пюреобразного яблочного концентрата за счет исключения многоэтапной и продолжительной обработки продукта на каждой стадии технологического процесса.

Формула изобретения

Способ производства пюреобразного яблочного концентрата, предусматривающий мойку и инспекцию плодов, удаление 40% сока, разваривание плодов в течение 6…15 мин при температуре 90…96°С, двухступенчатое протирание: вначале через отверстия диаметром 1,0…1,5 мм, а затем через сита с диаметром отверстий 0,5…0,8 мм путем экструдирования, стерилизацию полученного пюре путем его нагревания до 95…97°С, укупорку в тару и хранение, при этом полученную после удаления сока мякоть подсушивают до влажности 45% путем сброса давления и испарения образующихся паров, в подсушенное яблочное пюре вводят 70%-ный сахарный сироп в количестве 30% к массе яблочного пюре и 0,1% бензоата натрия к массе яблочного пюре, перемешивают и нагревают образовавшуюся смесь до 85…90°С при давлении 8500 Па до получения пюреобразного концентрата с влажностью 40%.