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).

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

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.

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

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____________________________________________

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 _________________________

Таблица 3.6. Содержание определяемых веществ в мезге после

центрифугирования

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

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

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

Таблица 3.10 - Физико-химические показатели морсов из ягод рябины

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

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

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)

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

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.