способ получения порошкового продукта столовой свеклы

Формула изобретения

Способ получения порошкового продукта столовой свеклы, включающий получение сублимационной сушкой порошка свеклы без мякоти и порошка свеклы с мякотью, которые смешивают в пропорции 1 : (4 - 9).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к консервированию пищевых растительных продуктов, а более конкретно к производству сухих порошковых овощей и фруктов посредством сублимационной сушки, и может быть использовано для приготовления напитков на их основе.

Уровень техники в этой области переработки растительных продуктов характеризует изобретение по а. с. N 1220614, A 23 L 2/14, опубликованному 30.03.86 в бюл. N 12, в котором замораживают мерно нарезанное плодово-ягодное сырье, подвергают вакуумной сублимационной сушке, после чего готовый продукт измельчают в порошок.

Известный способ обеспечивает повышение биологической и питательной ценности переработанного продукта, практически полностью сохраняющего витамины, ароматические и питательные вещества по отношению к исходному продукту, восстанавливая запах, вкус и цвет при присоединении воды, свойственных свежим фруктам и ягодам.

Полученные мелкодисперсные порошки плодово-ягодной и овощной продукции длительно сохраняются в герметичных упаковках.

Известны более производительные и энергосберегающие комбинированные способы сублимационной сушки растительных продуктов.

Так, в изобретении по а. с. N 1517916, A 23 L 2/16, опубликованном 30.10.89 в бюл. N 40, по которому предварительно отделяют виноградный сок, замораживают его и на замороженный сок наносят слой концентрированного сока с мякотью, а затем их совместно сушат в сублимационной камере под вакуумом.

Концентрированный сок, введенный на поверхность замороженного сока, препятствует испарению ароматических веществ с парами воды, адсорбирует летучие компоненты на своем каркасе, который становится избирательно проницаемым для воды и почти полностью непроницаемым для молекул ароматических веществ, что снижает их потери в производстве.

В способе получения порошкового продукта из мерных яблочных полуфабрикатов по а.с. N 1526628, A 23 L 2/14, 1989 г., включающем отделение сока от выжимок (твердой фазы), которые раздельно замораживают, причем сок при этом концентрируют с последующим их смешиванием перед вакуумной сублимационной сушкой, и измельчение готового продукта.

Известный способ, выбранный по большинству совпадающих признаков в качестве ближайшего аналога, позволяет рационально консервировать растительную продукцию в виде высокого качества порошка при снижении его себестоимости, сокращая энергозатраты.

Недостатком известного комбинированного способа переработки растительной продукции, в частности столовой свеклы, при смешивании замороженных сока с мякотью и сока без мякоти для совместной сублимационной сушки, является несбалансированность содержания жизненно важных для человека витаминов, минеральных элементов, бетанина, клетчатки и пектинов, ежедневно требующихся организму человека, содержание которых практически не контролируется активно.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является усовершенствование известного способа получения сухого порошкового продукта, обладающего естественным и оптимально сбалансированным соотношением структурных элементов и веществ, с целью использования его в качестве лечебно-профилактического препарата.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном способе получения порошкового продукта столовой свеклы, включающем получение сублимационной сушкой порошка свеклы без мякоти и порошка свеклы с мякотью, которые смешивают в пропорции 1 : (4-9).

Предложенный способ обеспечил получение нового универсального концентрированного пищевого продукта, сбалансированного по содержанию свободных аминокислот, витаминов, минеральных веществ, белков, углеводов и липидов, характеризующегося тем, что количество бетанина, содержащегося в продукте, превышает установленный уровень для лечебных препаратов, а также наличием клетчатки и пектина, которые соответственно повышают термо- и механическую стойкость продукта, увеличивающие срок хранения, профилактируя онкозаболевания, способствует выведению из организма вредных и отравляющих веществ.

Благодаря оптимальному сочетанию пектинов и клетчатки, а также наличию большого количества дисахаридов, порошок технологичен при изготовлении таблеток на таблет-прессах без специальных связующих химических веществ. При прессовании таблеток порошок хорошо формуется и не налипает на пресс-инструмент.

Параллельная обработка одного исходного сырья по различным технологическим режимам в замкнутом цикле позволяет получить порошковую композицию с комплексными свойствами, не присущими структурным элементам в их разобщенности.

Полученный продукт является биологически активным препаратом, который имеет следующие преимущества:

- пригодность для использования в качестве самостоятельного потребления, а также в сочетании с различными пищевыми и кормовыми субстрактами;

- способность к длительному хранению при различных температурах в герметичной упаковке;

- использование в качестве натурального природного красителя;

- оптимально сбалансированный состав в соответствии с естественным исходным сырьем, его натуральность и экологическая чистота, которые обеспечены техпроцессом без использования химических веществ и ферментов;

- возможность использования для лечебно-профилактических целей в качестве добавки к пище для людей разного возраста, включая детей, спортсменов, инвалидов;

- возможность применения в различных состояниях и формах в виде порошков, паст, растворов, таблеток.

Предложенный способ позволяет получить раздельно из одного исходного продукта порошки свеклы без мякоти - сухой сок и с мякотью - клетчаткой растительной ткани, которые смешивают в оптимальной пропорции 1:(4-9), то есть в конечном продукте содержится (мас.%):

Порошок сухого сока - 10...20

Порошок с мякотью - 80...90

Содержание доли порошка свеклы с мякотью менее 80 мас.% (или увеличение доли порошка сухого сока более 20 мас.%) приводит к снижению механической и термостойкости продукта, что сокращает длительность хранения при любых температурах, а главное, конечный продукт менее эффективен по профилактике онкозаболеваний при заметном повышении его стоимости по затратам на производство и не дает заметного улучшения работы желудочно-кишечного тракта.

Содержание доли порошка свеклы с мякотью более 90 мас.% и, соответственно, порошка сухого сока менее 10 мас.% нарушает естественный оптимальный баланс содержания полезных и биологически активных веществ, комплексно потребных организму человека, в частности, создается дефицит минеральных веществ и дисахаридов.

Ниже приведен пример выполнения способа, который имеет лишь иллюстративные цели и не ограничивает объема прав существенных признаков формулы изобретения.

Для обработки используют свеклу столовую свежую сортов Бордо, Донская плоская, Минская, Подзимняя, Грибовская плоская, Несравненная, Египетская, имеющую равномерную интенсивную окраску мякоти, без светлых колец.

Корнеплоды моют в двух-трех последовательно установленных машинах (ротационных КМ-2, лопастных А9-КЛА/1 или вибрационных МКВ-200) противотоком питьевой воды, очищая от земли и загрязнений.

После мойки на транспортере вручную столовую свеклу инспектируют по качеству, удаляя корнеплоды с трещинами, вмятинами, черными пятнами, срезая остатки ботвы и тонкую часть корневища. Почерневшие участки ткани обрезают и удаляют.

Далее подготовленную свеклу моют спрейером, холодной водой по ГОСТ 2874 и разделяют на две неравные части для дальнейшей обработки по различной технологии с разными режимами и последовательностью операций.

Большую часть подготовленных корнеплодов (90%) отделяют на параллельный технологический поток, а оставшуюся массу укладывают в котел ВА-800, где обрабатывают перегретым паром при давлении 2,0-2,5 атм и температуре 100-105^oC в течение 25-40 минут - бланшируют, при этом происходит инактивация ферментов свеклы обвариванием, практически без выщелачивания сухих веществ, подготовка свеклы к скорозаморозке прямым испарением влаги. Бланширование, в частности, позволяет регулировать значение pH для сохранения окраски.

Затем свеклу охлаждают потоком отфильтрованного воздуха, чтобы сохранить аромат и вкус свежего продукта, и немедленно измельчают на дробильной машине КПД-4М или плодоовощных терочных машинах марок А9-КМО, А9-КИС. При этом получают частицы с максимальным размером не более 5 мм.

Далее на прессе непрерывного действия Ш10-ПКЕ или на гидравлическом пакпрессе типа 2П-41 порционно измельченную массу подвергают давлению 110-120 кг/см² при высоте слоя 7-10 см продолжительностью 25-30 минут на решетке, через которую отделяют сок.

Свекольный сок фильтруют через сетку по ГОСТ 3826 со стороной ячейки 1 мм для удаления кусочков мезги, попавших в сок при прессовании.

Хранение сока более 30 минут не допускается. Сок разливают в лотки из нержавеющей стали, из расчета 8-10 кг/м² и помещают в морозильную камеру, где охлаждают до температуры минус 18-20^oC. Продолжительность охлаждения скорозамороженного сока составляет 4-5 часов с интенсивным конвективным потоком воздуха.

Быстрое замораживание позволяет создать мелкокристаллическую структуру льда в живых тканях и тем самым предотвратить разрушение клеток.

Замороженный продукт свекольного сока в виде гранул - чешуек помещают в сублиматор УСС-5, где объем вакуумируют после достижения температуры охлаждающей поверхности конденсатора - вымораживателя минус 32-38^oC.

При достижении давления в сублиматоре 0,5-1,5 мм рт.ст. включают подачу теплоносителя с температурой 90-120^oC в нагревательные плиты конвекционного теплообмена.

Обработка полностью замороженного продукта заключается в испарении чистого льда, а не клеточного сока.

При сублимационной сушке гранул - чешуек свекольного сока растворенные вещества мигрируют на поверхность частиц, где осаждаются в виде твердого слоя, образуя кристаллическую форму частиц порошка.

Процесс сушки длительностью 14-17 часов ведут таким образом, чтобы в период сублимации (испарения льда возгонкой) температура продукта в середине слоя находилась в диапазоне минус 18-20^oC, постепенно повышаясь до 0^oC.

Сушку заканчивают при достижении температуры продукта 50-55^oC, потому что дальнейший нагрев приводит к карамелизации, частичному разложению сахаров.

Цикл сублимационной сушки сока свекольного с момента загрузки сублиматора составляет 24-28 часов.

Параллельно с вышеописанной последовательностью операций основную массу очищенных и помытых корнеплодов свежей свеклы режут на различных корнерезках А9-КПБ, "Ритм" и др. на кубики с размерами сторон 5-10 мм или на столбики 3х5х10 мм, которые раскладывают на противни - сетчатые лотки из нержавеющей стали из расчета 10-12 кг/м², незамедлительно помещаемые в камеру сублимационной сушки - сублиматор.

В сублиматоре мерный "сырой" полуфабрикат подвергают самозамораживанию и охлаждению до температуры ниже тройной точки (примерно минус 33^oC в условиях вакуума), после чего нагревают, как описано выше.

В отличие от сублимационной сушки свекольного сока обработку проводят с мякотью, исключив бланширование, прессование, замораживая продукт в один этап в сублимационной камере, что более технологично и значительно дешевле.

Биологические и физико-механические изменения в продукте минимальны, так как при низких температурах химические реакции замедляются, а молекулы водяного пара, покидая твердую структуру, оставляют ее пористой. В результате белковые молекулы не агрегируют и не становятся нерастворимыми. В условиях вакуума достигается огромная кинематическая вязкость среды, очень малая плотность и резкое увеличение объема. В этих условиях гидродинамика процесса, то есть интенсификация движения паро-воздушной среды в сублиматоре, в значительной мере определяет интенсивность всего процесса, что сохраняет натуральность свойств продукта.

При сублимационной сушке усадка материала незначительна и без градиента с поверхности внутрь, поэтому не развивается опасных напряжений сдвига (короблений и разрушений формы полуфабрикатов).

Влага перемещается в виде пара, что сохраняет в продукте ферменты, витамины и различные ценные экстрактивные вещества, позволяющие сохранить питательную ценность пористого продукта, так как лед испаряется из капилляров, не разрушая клеток, образуя развитую поверхность с распределенными в объеме составляющими веществами.

При сублимационной сушке свекольного сока с мякотью происходит уменьшение массы на 75-80% от начальной, что упрощает транспортировку, а пористая структура создает лиофильность, позволяющую очень быстро (3-5 мин) оводнить материал, который восстанавливает первоначальный цвет и является радикальным пищевым красителем.

В результате сублимационной сушки получается продукт такой же первоначальной формы и размера, сохранивший все питательные свойства, соли, сахара и т.п., но без воды, конечная влажность не более 4 мас.%.

После окончания сублимационной сушки камеру девакуумируют, извлекают противни с сухим пористым продуктом, который измельчают в аморфный порошок на микромельнице или лопатковой дробильной машине типа ДДМ-2, просеивая через сито из сетки проволочной стальной тканной по ГОСТ 3826 или ГОСТ 3613 со стороной ячейки в свету 1 мм.

Оба порошка механически перемешивают в лопастной мешалке при соотношении масс как 1: (4-9), то есть 10-20 мас.% порошка сухого свекольного сока и 80-90 мас.% порошка с мякотью.

В итоге получают новый лечебно-профилактический комплексный препарат эффективного действия на организм человека, более широких технологических и функциональных возможностей, который в 2,5 раза дешевле прототипа в производстве, причем расход корнеплодов свеклы на 1 кг порошкового продукта по изобретению составляет 18 кг при соотношении сухого сока и продукта с мякотью как 1: 9. При этом следует заметить, что расход корнеплодов свеклы сухого сока составляет 26,5 кг, а с мякотью - 16 кг.

При восстановлении сухой продукт присоединяет 18-20 частей воды.

Особенность способа заключается в том, что создан новый социально полезный продукт, композиция которого содержит бетанин, пектин и клетчатку и дисахариды в количествах, сообщающих веществу новые качества, переводящие его из категории пищевого препарата в лечебно-профилактический, биологически активный.

Ежедневное потребление 200-300 г предложенной смеси компенсирует дефицит окислительных процессов в раковых клетках, где превалирует молочнокислое брожение, являясь заменителем дыхательных ферментов. Бетанин (содержится в продукте в количестве более 0,400 мас.%) связывает 16 атомов водорода и тем самым увеличивает дыхательную способность клетки на 1000-1250%.

Потребление этой порошковой смеси в количестве 16-20 г, содержащей 6,4 мас.% пектина, людьми с онкозаболеваниями или находящимися в зоне с повышенной радиацией удовлетворяет суточную потребность для профилактики организма, согласно данным Института питания и Онкологического центра АМН РФ, благодаря высокой адсорбции и образованию стойких коллоидных растворов, которые при взаимодействии с водой набухают и поглощают из кишечника вредные вещества, в том числе яды, канцерогены, патогенные микроорганизмы, и выводят все это из организма.

Высокое содержание клетчатки, полисахаридов, из которых, в основном, построены клеточные стенки растительных тканей, повышает стойкость к механическим, и термическим воздействиям, что заметно и значительно увеличивает срок хранения.

Благодаря оптимальному сочетанию пектинов и клетчатки, а также наличию большого количества дисахаридов, порошок технологичен при изготовлении таблеток на таблет-прессах без специальных связующих химических веществ.

При прессовании таблеток порошок хорошо формуется и не налипает на пресс-инструмент.

Таким образом, полученные таблетки получают без посторонних примесей, балластных или противопоказанных для некоторых категорий больных, а лишь на основе натуральной природной субстанции.

Предложенный способ, как по перечню и порядку операций, так и по количественному и качественному составу получаемого продукта, не известен по доступным источникам информации уровня техники, из которого явным образом не следует для специалиста пищевой и микробиологической промышленности, и может быть серийно адекватно воспроизведен, то есть, соответствует критериям патентоспособности.