ТЕХНОЛОГИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛОДОВО-ЯГОДНОГО СЫРЬЯ

Возможность получения пектина на основе линии по производству сладких настоек

Анализ литературных источников показал, что в настоящее время актуальной задачей является создание принципиально нового подхода к процессу настаивания морсов с целью максимального использования плодово-ягодного сырья, получения продуктов с повышенным содержанием минеральных и органических веществ, к разработке ресурсосберегающих технологий производства алкогольных продуктов с повышенной биологической ценностью из плодово-ягодного и растительного сырья.

Одним из способов интенсификации процесса настаивания может быть использование новых типов ротационного оборудования [27].

В настоящее время в ряду актуальных проблем стоит рациональное использование первичных сырьевых ресурсов, а также комплексная переработка и безопасная утилизация вторичных сырьевых ресурсов. Для ее решения требуется наращивание производственной базы перерабатывающей отрасли агропромышленного комплекса, улучшение использования сырья посредством разработки и создания новых прогрессивных, энергосберегающих технологий комплексной переработки ценных вторичных сырьевых ресурсов на основе последних достижений науки и техники.

Проблема увеличения производства высококачественных пектиновых веществ и расширения их ассортимента является частью решения этой проблемы [35, 49].

Одним из важнейших направлений увеличения объемов производства пектинсодержащих пищевых изделий является расширение сырьевой базы пектинсодержащего сырья за счет нетрадиционных источников и разработка новых способов получения пектинопродуктов из традиционного и нетрадиционного промышленного сырья, поэтому актуальными являются исследования по разработке технологий получения пектина и пектинопродуктов из плодовой оболочки (створки) хлопчатника, виноградных, айвовых выжимок, кормового арбуза, тыквы, коры хвойных деревьев. Способы получения пектина из различного растительного сырья можно представить в виде схемы (рис. 3.1).

Способы получения пектиновых веществ из плодово-ягодного сырья

Рис. 3.1. - Способы получения пектиновых веществ из плодово-ягодного сырья

Ранее проводимые исследования [129-140] и нормативные данные по получению спиртованных морсов (ТР 10-04-03-09-88), представленные в табл. 3.1 показывают, что введение янтарной кислоты повышает выход экстрактивных веществ и осаждение пектина, но, тем не менее, переход органических веществ недостаточен.

Таблица 3.1. Физико-химические характеристики экстрактов

Показатели

Спиртованный морс клюквы

Спиртованный морс красной рябины

По типовой технологии

Двукратное настаивание в присутствии ЯК

По типовой технологии

Двукратное настаивание в присутствии ЯК

Содержание экстрактивных веществ г/100 см3

3,2

5,46

9,7

11,4

Содержание сахаров, г/100 см3

1,3

2,2

2,3

3.71

Содержание растворенных пектиновых веществ, г/100 см3

0,210

0,004

0,386

0,001

Количество

выделенных

пектиновых веществ, г/100 см3

-

0,455

-

0,536

Содержание титруемых кислот, г/100 см3

1,0

1,04

1,5

1,65

Содержание белковых веществ, г/100 см3

0,328

0,016

0,81

0,025

Использование ультразвуковых колебаний в качестве фактора, ускоряющего диффузионный процесс, является весьма перспективным. Нелинейное распространение ультразвуковых колебаний и связанное с ними большое ускорение частиц является одним из факторов интенсификации диффузионных процессов. Ультразвук высоких, кавитационных интенсивностей способен разрушать макромолекулы в растворе и клетки в суспензии, тогда как при низких интенсивностях, сопровождающихся лишь микротечениями в жидких средах, приводит лишь к ускорению биологических процессов.

В последнее время благодаря развитию электроники были разработаны более компактные и менее дорогие установки, что способствовало их более широкому внедрению.

Проводимые исследования по комплексной переработке плодово-ягодного сырья с использованием промышленной установки роторно-пульсационного типа «S-эмульгатор» позволили провести процесс гидролиз-экстракции свежих ягод клюквы и рябины при температуре в пределах от 29,0 °C до 30,6 °C. В таблице 3.2 представлены технологические параметры обработки сырья в РПА.

Таблица 3.2. Технологические параметры об]

работки сырья в РПА

Наименование показателей

Контроль 1 (клюква)

Опыт 1 (клюква)

Контроль 2 (рябина)

Опыт 2 (рябина)

Температура начальная, °C

12

11

18

18,5

Температура конечная, °C

30

29

30

28

Гидромодуль

1:3

1:3

1:3

1:3

V S, об ./мин

3700

3300-3400

4000-5000

4000-4100

Т, мин

10

10

7

7

Для экспериментальных исследований были приготовлены следующие образцы:

  • 1. Контроль (клюкву экстрагировали водой при гидромодуле 1:3).
  • 2. Опыт 1 (клюкву экстрагировали водой при гидромодуле 1:3 в присутствии гидролизующего агента - янтарной кислоты).
  • 3. Контроль (рябину экстрагировали водой при гидромодуле 1:5).
  • 4. Опыт 2 (рябину экстрагировали водой при гидромодуле 1:5 в присутствии гидролизующего агента - янтарной кислоты).

Гидромодуль и концентрация гидролизующего агента выбраны на основании проводимых ранее исследований [138].

Физико-химические показатели водного гидролизата ягод клюквы и рябины представлены в табл. 3.3.

Таблица 3.3. Физико-химические показатели водного гидролизата ягод

Наименование опытов

Общее содержание с.в., г/100см3

Содержание определяемых веществ, г/см3

Содержание титруемых кислот, г/100 см3

pH

Общие сахара

Белковые вещества

Пектиновые вещества

ВМС

нмс

Контроль!

6,42

0,3129

0,161

0,1431

2,319

3,789

1,13

2,43

Опыт 1

9,25

0,3300

0,163

0,843

3,801

5,449

1,19

2,35

Koi прол ь 2

6,5

0,64

0,03

0,105

2,57

3,93

2,15

3,52

Опыт 2

8,214

0,89

0,12

0,254

2,883

5,331

4,52

3,36

Проведение гидролиз-экстракции в ультразвуковой установке позволяет значительно увеличить переход экстрактивных веществ в раствор, как высокомолекулярных, так и низкомолекулярных.

Использование дополнительного гидролизующего агента (янтарной кислоты) к природным кислотам повышает переход в растворенное состояние условно растворимых веществ, что значительно повысило выход общих экстрактивных веществ. Влияние гидролизующего агента на содержание сухих веществ в экстрактах представлено на рисунке 3.2.

? клюква ? рябина

Рис.3.2. Влияние гидролизующего агента на содержание сухих веществ в экстрактах

Как свидетельствуют представленные на рис. 3.2 данные, в опытных образцах общее содержание сухих веществ увеличивается.

Отделение выпавших в осадок нерастворимых и труднорастворимых органических веществ из гидролизата исследуемого сырья проводилось на лабораторной центрифуге.

Полученные данные по выходу гидролизата по массе и объему и после центрифугирования гидролизата и мезги приведены в табл. 3.4

Таблица 3.4. Выход гидролизатов после обработки в РПА и центрифугирования____________________________________________

Наименование опытов

Количество гидролизатов

Общее количество водного фильтрата после центрифугирования, л

Общее количество осадка после центрифугирования, кг

л

кг

Контроль 1

4.583

4,571

4,340

0,402

Опыт 1

4,520

4,482

4.220

0.384

Контроль 2

2,030

2,056

1,837

0.403

Опыт 2

2,190

2,231

1,985

0.403

Результаты анализов содержания определяемых веществ в фильтрованных гидролизатах и осадков органических веществ после центрифугирования представлены в таблицах 3.5 и 3.6 соответственно.

Таблица 3.5. Содержание определяемых веществ в фильтрованных __________ водных гидролизатах _________________________

Наименование опытов

Общее содержание растворимых С.В, г/100 см3

Сахара, г/100 см3

Растворимые белки, г/100 см3

Пектиновые вещества, г/100 см3

Содержание титруемых кислот, г/100 см3

ОВП, mV

pH, ед. pH

Контроль 1

2,14

0,0061

0,0013

0,264

0,623

285

2,49

Опыт 1

2,646

0,0042

0,0013

0,201

0,406

286

2,54

Контроль 2

7,448

0,0209

0,0015

0,105

0,525

170

3,23

Опыт 2

8,075

0,0080

0,0015

0,254

0,301

177

3,24

Таблица 3.6. Содержание определяемых веществ в мезге после

центрифугирования

Наименование опытов

Общий вес выделенных веществ, г

Содержание определяемых веществ в выделенном осадке

Содержание растворимых сухих веществ

Влага

Зола

Сухие вещества

%

г

%

г

%

г

%

г

Контроль

1

402

75,2

302.3

0,19

0.764

24,8

99,696

24.62

98,972

Опыт 1

384

78,4

301,1

0,17

0,654

21,6

82,944

21,43

82,291

Контроль 2

403

68,7

276,7

0,40

1,602

31,3

126,140

30,90

124,53

Опыт 2

403

67,5

272,0

0,39

1,572

32,5

130,975

32,11

129,41

Выделенный из водного гидролизата осадок органических веществ (мезга) был проанализирован на содержание сахаров, белковых и пектиновых веществ. Результаты представлены в табл. 3.7.

Таблица 3.7. Содержание сахаров, белковых и пектиновых веществ в мезге

Наименование опытов

Содержание сухих веществ

Содержание определяемых органических веществ

общие, г/100 з см

растворимые, г/100 см3

сахара, г/100 см3

белковые вещества, г/100 см3

пектиновые вещества, г/100 см3

Контроль 1

2,1753

2,1596

0,0047

следы

1,456

Опыт 1

1,8350

1,8200

0,0046

следы

1,010

Контроль 2

6,2140

6,1340

0,0062

следы

1,884

Опыт 2

5,9810

5,9090

0,0060

следы

0,962

Согласно полученным экспериментальным данным растворимых белков в гидролизате после центрифугирования очень мало, а в осадке обнаружены только их следы во всех экспериментах. Содержание сахаров также незначительно. Полученные экспериментальные данные позволяют сделать предположение, что в процессе обработки в РПА произошло сахарокислотное гелеобразование и другие взаимодействия в том числе с белковыми веществами.

Полученные первичные результаты требуют более развернутых исследований, но в то же время эти результаты подтверждают данные других авторов [11, 86] по применению ультразвукового воздействия (диспергирования).

Осаждение органических веществ из водного гидролизата проводили этиловым спиртом до крепости: 35 % об.; 50 % об. и 70 % об.

Полученные экспериментальные данные по выходу осажденных органических веществ представлены в таблице 3.8.

Таблица 3.8. Комплекс биополимеров преимущественно

полисахаридной природы

Наименование опытов

Вес осажденных органических веществ, г/100 см3

Содержание спирта, % об.

35

50

70

Контроль 1

3,0004

3,4104

4,1299

Опыт 1

3,1504

4,8207

5,0299

Контроль 2

3,4402

3,5801

3,2499

Опыт 2

3,6003

3,6097

3,4204

Осаждение органических веществ спиртом проводили из гидролизата объемом 500 мл во всех экспериментах.

Как показывают данные, представленные в таблицах 3.9, 3.10, использование более высокой концентрации спирта позволяет наиболее полно осаждать органические вещества из полученных водных гидролизатов ягодного сырья, что в дальнейшем будет способствовать получению стойких к помутнениям спиртованных морсов и соков, а в дальнейшем - настоек изготовленных на их основе,.

Кроме того, более полное удаление нерастворимых и малорастворимых в спирте и водоспиртовой среде органических веществ исключает в дальнейшем такие операции, как оклейка, обработка холодом, ферментативная обработка, и повышает сроки хранения готовой продукции.

Таблица 3.9 - Физико-химические показатели морсов из ягод клюквы

Наименование опытов

Крепость %об.

Содержание титруемых кислот, г/100 см3

Значение PH, ед. pH

Контроль 1

1.1

35

4,25

2,63

1.2

50

3,73

2,81

1.3

70

3,5

3,13

Опыт 1

2.1

35

6,8

2,81

2.2.

50

5,85

2,88

2.3

70

5,2

2,91

Таблица 3.10 - Физико-химические показатели морсов из ягод рябины

Наименование опытов

Крепость %об.

Содержание титруемых кислот, г/100 см3

Значение PH, ед. pH

Контроль 2

3.1

35

2,9

3,51

3.2

50

2,6

3,66

3.3

70

2,3

3,87

Опыт 2

4.1

35

5,15

3,50

4.2

50

4,5

3,63

4.3

70

4,0

3,78

Полученные экспериментальные данные по снижению концентрации титруемых кислот позволяют сделать определенные выводы:

- происходит более интенсивное образование органических соединений с кислотами, которые осаждаются спиртом и выпадают в осадок;

для всех проведенных экспериментов наблюдается закономерное образование органических нерастворимых в спирте веществ в зависимости от содержания кислот. Чем выше содержание кислот, природных и дополнительно введенных, тем больше происходит образование нерастворимых в спирте органических веществ.

Изменение активной кислотности в морсах из ягод клюквы и рябины также имеет прямую зависимость от концентрации этилового спирта.

Полученные результаты экспериментальных исследований позволяют сделать вывод, что при более высокой концентрации спирта процесс образования комплексов органических веществ и последующего их осаждения идет полнее и интенсивнее.

Полученные результаты по исследованию выделенных из морсов осадков представлены в табл. 3.11 и 3.12.

Таблица 3.11. Количественные значения осажденных органических _____________веществ при спиртовании экстрактов из ягод клюквы

Наименование опытов

Крепость, %об.

Общий осадок из 500 мл гидролизата, г

Количествен.

осадок, г/100см3

Контроль

К.1.1

33

3,0004

0,6001

К. 1.2

50

3,4104

0,6821

К. 1.3

70

4,1300

0,8260

Опыт

0.1.1

33

3,1504

0,6301

0.1.2

50

4,8206

0,9641

0.1.3

70

5,0299

1,0060

Таблица 3.12. Количественные значения осажденных органических веществ при спиртовании экстрактов из ягод рябины

Наименование опытов

Крепость, %об.

Общий осадок из 500 мл гидролизата, г

Количествен, осадок, г/100см3

Контроль

К.2.1

35

3,4402

0,6880

К.2.2

50

3,6012

0,7120

К.2.3

70

3,7500

0,7800

Опыт

0.2.1

33

3,6003

0,7201

0.2.2

50

3,6097

0,7219

0.2.3

70

3,6204

0,7441

Как свидетельствуют представленные в табл. 3.11, 3.12 данные, выход осажденных органических веществ увеличивается с повышением концентрации этилового спирта.

Результаты, полученные при изучении физико-химических показателей спиртованных растворов (морсов) представлены в табл. 3.13,3.14.

Таблица 3.13. Содержание определяемых веществ в спиртованных

растворах (морсах)

Наименование опытов

Крепость, % об.

Содержание растворимых с.в.

Определяемые вещества в сухих растворимых веществах

Сахара, г/100 см3

Белковые вещества, г/100 см3

Пектиновы е вещества, г/100 см3

Контроль 1

К.1.1

33

0,0168

следы

0,0792

К. 1.2

50

0,0141

следы

0,0081

К. 1.3

70

0,0080

следы

0,0003

Опыт 1

0.1.1

33

0,0329

следы

0,0061

0.1.2

50

0,0292

следы

0,0003

0.1.3

70

0,0134

следы

следы

Контроль 2

К.2.1

3

0,0120

следы

0,1694

К.2.2

50

0,0118

следы

0,0821

К.2.3

70

0,0102

следы

0,0004

Опыт 2

0.2.1

33

0,0130

следы

0,0951

0.2.2

50

0,0097

следы

0,0068

0.2.3

77

0,0091

следы

0,0007

Таблица 3.14. Изменение показателей титруемой и активной кислотности спиртованных морсов в зависимости от концентрации этилового спирта ___________________________________________

Наименование опытов

Крепость , % об.

Титруемая кислотность, г/100 см3

pH, ед. pH

Контроль 1

К.1.1

33

0,298

2,63

К. 1.2

50

0,265

2,81

К. 1.3

70

0,245

3,13

Опыт 1

0.1.1

33

0,476

2,91

0.1.2

50

0,410

2,81

0.1.3

70

0,364

2,88

Контроль 2

К.2.1

3

0,200

3,51

К.2.2

50

0,180

3,66

К.2.3

70

0,160

3,87

Опыт 2

0.2.1

33

0,360

3,50

0.2.2

50

0,320

3,63

0.2.3

77

0,280

3,78

Из данных представленных в табл. 3.13, 3.14, следует, что содержание сахаров снижается с увеличением концентрации этилового спирта как в опытных образцах, так и в контрольных. Количество пектиновых веществ в спиртованных экстрактах незначительно и также снижается с увеличением концентрации этилового спирта, причем в опытных образцах их значительно меньше. Белковых веществ в экстрактах практически не обнаружено. Титруемая кислотность с увеличением концентрации этилового спирта в экстрактах снижается.

Полученные экспериментальные данные позволяют сделать следующие выводы:

  • - повышение концентрации спирта при спиртовании водных гидролизатов позволяет более полно осадить нерастворимые и труднорастворимые в спирте вещества;
  • - происходит образование комплексов органических веществ с кислотами, так как закономерно происходит снижение содержания органических кислот как в контроле 1 и 2, так и в опытах 1 и 2.

Снижение значений титруемой кислотности, согласно данным табл. 3.13, подтверждают закономерность процессов, протекающих при гидролизе в РПА и спиртовании. Произошло образование органических комплексов с органическими сахарами, белковыми и пектиновыми веществами. Изменилась закономерно активная кислотность (pH).

В образцах с использованием янтарной кислоты, по всей видимости, происходит усиление гидролиза высокомолекулярных веществ и последующее связывание их в органические комплексы, что установлено по выходу осадков как из водных гидролизатов, так и из спиртованных растворов.

Определение содержания пектиновых веществ в спиртованных морсах показало, что пектин почти полностью перешел в осадок.

Сравнивая данные, полученные в результате экспериментальных исследований можно сделать вывод, что из водного гидролизата и спиртованных морсов удалось полностью извлечь белковые и почти полностью пектиновые вещества. Поскольку кальций-пектатный метод имеет погрешность на моносахара, остаточные количества пектиновых веществ, определенные в спиртованных морсах, вероятно, можно отнести к моносахарам.

Проведенные экспериментальные исследования по использованию ультразвука при гидролиз-экстракции в водной кислой среде показали значительные преимущества перед традиционными методами получения спиртованных морсов и соков из ягодного сырья.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >