Патент на изобретение №2341979

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКТОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к технологии переработки плодово-ягодного сырья и может быть использовано в пищевой, химико-фармацевтической и других отраслях промышленности. В способе получения экстрактов операции размораживания, измельчения и экстрагирования замороженного плодово-ягодного сырья проводят в экстракторе в поле низкочастотных механических колебаний с помощью вибрационной тарелки с диаметром отверстий 3-5 мм. Вибрационная тарелка установлена с возможностью возвратно-поступательного движения в вертикальной плоскости с частотой 500-600 мин^-1 и амплитудой 14-16 мм. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс, сократить время и энергозатраты на переработку сырья, а также повысить качество готового продукта.

Изобретение относится к технологии переработки плодово-ягодного сырья и может быть использовано в пищевой, химико-фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известен [1] технологический процесс получения сока из замороженных плодов и ягод. Замороженные плоды или ягоды подвергают дроблению на дробилке с рифлеными вальцами. Измельченную массу помещают в полиэтиленовые мешки и дефростируют путем кратковременного погружения мешков в горячую воду. Дефростированное сырье передают на получение сока прессованием или диффузионным способом. Сок из дефростированных ягод рекомендуется извлекать диффузионным способом в диффузорах. Для диффузии используют воду, в которой производили дефростацию ягод. Диффузию осуществляют в батарее, содержащей 5…10 диффузоров. Взамен диффузионных батарей могут быть использованы непрерывно действующие экстракторы шнекового или секционного типов.

Однако описанный в [1] технологический процесс отличается длительностью, наличием нескольких последовательных операций, для проведения которых требуется различное оборудование, потребляющее энергию с невысоким кпд. Кроме того при размораживании, измельчении и прессовании имеют место потери сока, что отрицательно сказывается на качестве продукта.

Наиболее близким по техническому решению является экстракция плодово-ягодного сырья в экстракторе с вибрационной тарелкой [2]. Замороженное плодово-ягодное сырье последовательно размораживается, измельчается на вальцовой мельнице, загружается в цилиндрический экстрактор, куда в заданном соотношении заливается экстрагент (вода или водно-спиртовой раствор).

В полученную систему вводится вибрационная тарелка, которая совершает в вертикальной плоскости возвратно-поступательные движения с определенной амплитудой и частотой. В течение 10…30 минут создается поле низкочастотных механических колебаний. В результате плоды и ягоды доизмельчаются, создается высокоразвитая и интенсивно обновляющаяся поверхность контакта фаз, экстрагент интенсивно проникает в поры сырья.

Описанный в [2] способ включает операции размораживания, измельчения и собственно экстрагирования, которые осуществляются на различном оборудовании. Это связано с дополнительными затратами времени и энергии как на передачу сырья от одного вида оборудования (одной операции) – к другому, так и на собственно осуществление процесса на каждой операции. В частности, собственно процесс экстрагирования в поле низкочастотных механических колебаний, описанный в [2], осуществляется в течение 10…30 минут.

Осуществление отдельных операций способа, описанного в [2], на различном оборудовании связанно с дополнительными энергозатратами. В частности работа вальцовой мельницы, как любой другой машины, осуществляющей процесс измельчения, связана с затратой большого количества энергии [3], т.е. кпд измельчения невысок. Привод измельчающей мельницы имеет свой кпд, который меньше 100%. Поэтому можно утверждать, что способ, описанный в [2], является энергоемким.

Размораживание и измельчение плодово-ягодного сырья на отдельных операциях сопровождается потерями сока [4]. В частности в [5] отмечено, что потери и отходы сока в производстве по способу [1] составляют: для клюквы – 7%, для черноплодной рябины – 8,6%. Отходы и потери при производстве сока клюквы из замороженного сырья составляют 12,5% [5].

Способ, описанный в [2], имеет те же операции, что и в [1], поэтому можно утверждать, что потери сока на отдельных стадиях снижают выход и качество готового продукта.

Задачей предлагаемого технического решения является интенсификация процесса, сокращение времени и энергозатрат на переработку сырья, повышение качества готового продукта.

Решение задачи достигается за счет того, что замороженные плоды или ягоды сразу помещаются в вибрационный экстрактор, куда заливается вода в соотношении (Т/Ж)=(1/1,5)…(1/2) и с помощью вибрационной тарелки создается поле низкочастотных механических колебаний. В результате плоды или ягоды интенсивно размораживаются, измельчаются, создается высокоразвитая и интенсивно обновляющаяся поверхность контакта фаз, экстрагент интенсивно проникает в поры сырья, и процесс, объединяющий три операции, осуществляется без потерь сока за 20…25 минут в одном аппарате, имеющем один электропривод.

Способ осуществляется следующим образом.

Свежее плодово-ягодное сырье помещается в морозильную камеру, где замораживается при температуре -18С°, после полной заморозки взвешивают необходимую порцию и помещают в рабочий объем экстрактора, куда вводят перфорированную вибрационную тарелку толщиной 3 мм диаметром 0,97 D_a с отверстиями диаметром d₀=З…5 мм и долей свободного сечения 16,5%. Тарелка устанавливается на расстоянии h₂<0,46 D_a от дна экстрактора, где D_a – диаметр экстрактора. Далее в экстрактор заливается вода комнатной температуры в соотношении (Т/Ж)=(1/1,5)…(1/2), где Т – вес замороженных ягод или плодов, Ж – вес заливаемой воды. Вибрационная тарелка приводится в возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости с частотой n=500…600 мин^-1 и амплитудой А=14…16 мм. Вибрационное воздействие осуществляется в течении 20…25 минут до установления постоянной концентрации сухих веществ в экстракте. Далее аппарат опорожняют и проводят разделение твердой и жидкой фазы. Содержание сухих веществ в полученном экстракте соответствует содержанию сухих веществ, полученных из такого же сырья методом традиционного настаивания в воде в течение 60…75 часов.

Пример 1:

Свежая ягода клюквы помещается в морозильную камеру, где замораживается при температуре -18С°. После полной заморозки навешивается 600 грамм ягоды клюквы и 900 грамм дистиллированной воды комнатной температуры. В этом случае соотношение фаз равно (1/1,5).

Взвешенная ягода и вода загружается в рабочий объем экстрактора, диаметром 0,146 м. Затем устанавливается перфорированная тарелка толщиной 3 мм и диаметром 0,97 D_a с долей свободного сечения 16,5% имеющая отверстия диаметром 5 мм. Расстояние от тарелки до дна аппарата равно 45 мм, а общая высота слоя ягоды и воды составляет 102 мм. После этого включается электродвигатель, и перфорированная тарелка начинает совершать возвратно поступательные движения в вертикальной плоскости с частотой 600 мин^-1 и амплитудой А=14 мм. Выход сухих веществ изменяется следующим образом:

, минуты	1	2	3	4	5	10	15	20	25	30
Сс, мас.%	1,8	2,2	2,4	2,5	2,6	3,4	3,5	3,7	3,8	3,8

После завершения работы экстрактора снимается перфорированная тарелка и аппарат опорожняется. Затем производится разделение суспензии на вакуум-фильтровальной установке.

Пример 2:

Свежие плоды черноплодной рябины замораживаются при температуре -18С°. После полной заморозки взвешивается 500 грамм черноплодной рябины и 1000 грамм дистиллированной воды комнатной температуры. В этом случае соотношение фаз равно (1/2).

Взвешенные плоды и вода загружаются в рабочий объем экстрактора, диаметром 0,146 м. Затем устанавливается перфорированная тарелка диаметром 0,97 D_a, толщиной 3 мм с долей свободного сечения 16,5% и имеющая отверстия диаметром 3 мм. Расстояние от тарелки до дна аппарата равно h₂=67 мм и от тарелки до свободной поверхности жидкости 35 мм. После этого включается электродвигатель и перфорированная тарелка совершает возвратно-поступательные движения в вертикальной плоскости с частотой 500 мин^-1 и амплитудой А=14 мм. Выход сухих веществ изменялся следующим образом:

, минуты	1	2	3	4	5	10	15	20	25
Сс, мас.%	2,6	3	3,4	3,6	3,8	4,3	5,4	5,8	5,8

После завершения работы экстрактора снимается перфорированная тарелка и аппарат опорожняется. Далее производится разделение суспензии на вакуум-фильтровальной установке.

Целевой продукт – плодово-ягодные экстракты могут быть использованы в пищевой промышленности в качестве пищевых добавок и красителей. Экстракты имеют цвет и запах, соответствующие цвету и запаху исходных плодов и ягод.

Предлагаемый способ позволяет сократить время, снизить энергозатраты, уменьшить число единиц оборудования и повысить качество получаемых плодово-ягодных экстрактов. Твердая фаза, оставшаяся после отделения экстракта, имеет частицы размеров не более 1,65 мм и может быть в дальнейшем использована в качестве пищевых и кормовых добавок.

Литература

1. Сборник технологических инструкций по производству консервов. Том II: Консервы фруктовые, часть 2. М.: Петит, 1992, – с.178…180.

2. Иванов П.П. Разработка технологии и аппаратурного оформления производства концентрированных плодово-ягодных экстрактов для молочной промышленности: Автореф. дисс… канд. техн. наук. – Кемерово, 2002, – 18 с.

3. Кавецкий Г.Д., Королев А.В. Процессы и аппараты пищевых производств. – М.: Агропромиздат, 1991, – 432 с.

4. Илюхин В.В. Физико-технические основы криоразделения пищевых продуктов. – М.: Агропромиздат, 1990, – 207 с.

5. Домарецкий В.А. Производство концентратов, экстракторов и безалкогольных напитков. Справочник. Киев: Урожай, 1990, – 190 с.

Формула изобретения

Способ получения экстрактов, характеризующийся тем, что операции размораживания, измельчения и экстрагирования замороженного плодово-ягодного сырья проводят в экстракторе в поле низкочастотных механических колебаний с помощью вибрационной тарелки с диаметром отверстий 3-5 мм, при этом вибрационная тарелка установлена с возможностью возвратно-поступательного движения в вертикальной плоскости с частотой 500-600 мин^-1 и амплитудой 14-16 мм.