способ обработки плодово-ягодного сырья перед извлечением сока

Формула изобретения

Способ обработки плодово-ягодного сырья перед извлечением сока, предусматривающий физическое воздействие на исходное сырье, отличающийся тем, что обработку сырья проводят электромагнитным полем крайне низкочастотного диапазона в интервале 3-30 Гц в течение 5-60 мин при напряженности поля 160-1600 А/м.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности и виноделию, в частности к способам обработки плодово-ягодного сырья.

Предварительная обработка плодов и ягод необходима для получения максимального выхода сока и часто предусматривает физическое воздействие на исходное сырье.

Например, существует способ обработки плодов и ягод ионизирующими излучениями. Действие этих излучений повышает клеточную проницаемость и выход сока, что связано с действием облучения на пектиновые вещества плодов и ягод и физиологическим повреждением клеток.

Под влиянием ионизирующих излучений распадаются связанные формы пектиновых веществ, и увеличивается содержание растворимого пектина. Физиологические повреждения клеток также могут вызвать размягчение тканей.

С увеличением дозы облучения влияние его на пектиновые вещества и выход сока возрастает [пат. РФ № 2090108, кл. 6 А 23 L 2/02, С 12 G 1/02, БИ № 26 (II ч.) от 20.09.97].

Данный способ обработки плодов и ягод имеет существенные недостатки:

- происходит заметное ухудшение качества сока (темнеет сок, разрушаются красящие вещества и витамины);

- очень сложен процесс в реализации, а также требует существенных энергетических затрат.

Существует также способ обработки измельченного плодово-ягодного сырья электрическими импульсами высокой частоты (непосредственно в пакетах пресса). При укладке пакетов с мезгой на дренажные решетки накладывают электроды, чередуя катод с анодом. К электродам подключают клеммы от высоковольтной установки и от заземления. После загрузки пресса давление доводят до 0,5-0,6 МПа. Через 10 мин, когда часть сока отожмется, включают на 2-3 мин импульсную установку, после чего давление прессования повышают до 1 МПа. Выход сока при обработке электроимпульсами увеличивается на 8-10% [Скрипников Ю.Г. Производство плодово-ягодных вин и соков. - М.: Колос, 1983, - 256 с.].

К недостаткам этого способа относятся:

- опасность поражения электрическим током за счет возникновения дуговых и коронных разрядов, связанных с использованием высокого напряжения более 1 кВ;

- высокое энергопотребление около 60 Вт.

Наиболее близким из аналогов к заявляемому является способ обработки плодово-ягодного сырья с помощью электроплазмолиза. Для электрического воздействия на поступающие продукты при их измельчении применяют валковый электроплазмолизатор ЭВ-1 с производительностью 6-17 т в 1 час. Сырье непрерывно проходит через валки - электроды, сделанные из нержавеющей стали, смонтированы на диэлектрической станине, которые замыкают электрическую цепь. Во время работы на электроды подают напряжение 200-220 В при силе тока 50-75 А. Продолжительность обработки измеряется долями секунды. Расстояние между электродами (валками) для плодов и ягод 2-5 мм. Обработка электрическим током денатурирует клеточный белок, что приводит к повышению проницаемости клеток и более легкому выделению сока. Выход сока при прессовании обработанной электричеством мезги увеличивается на 4-8% [Самсонова А.Н., Ушева В.Б. Фруктовые и овощные соки (Техника и технология) - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1990, - 287 с.].

К недостаткам данного способа относятся:

- использование значительных напряжений, небезопасных для человека;

- значительное энергопотребление порядка 16,5 кВт;

- низкий выход сока;

- невозможность регулирования кислотности;

- не изменяются органолептические качества готового продукта.

Задачей, решаемой изобретением, является создание способа обработки плодово-ягодного сырья, который позволил бы увеличить выход сока, регулировать кислотность, увеличить содержание фенольных и красящих веществ, что позволит улучшить органолептические показатели готового продукта, а также снизить энергопотребление и улучшить технику безопасности процесса.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе обработки плодово-ягодного сырья, предусматривающем физическое воздействие, на исходное сырье воздействуют электромагнитным полем крайне низкочастотного диапазона в интервале 3-30 Гц в течение 5-60 минут, при напряженности поля 160-1600 А/м.

Очень важно в винодельческой промышленности добиться увеличения выхода сока из плодово-ягодного сырья. Нами были проведены исследования по извлечению максимального выхода сока после обработки электромагнитным полем крайне низкочастотного диапазона исходного сырья. Как показали экспериментальные данные, при воздействии на плодово-ягодное сырье электромагнитным полем крайне низкочастотного диапазона в среднем увеличивается выход сока на 10-12%. Полученные данные объяснены тем, что под действием электромагнитного поля крайне низкочастотного диапазона происходит разрушение химических связей, изменение проницаемости клеток, усиление процесса диффузии в структуре кожицы и мякоти исходного сырья.

В винодельческой промышленности также важно содержание фенольных и красящих веществ. Благодаря ним органолептические качества, такие как вкус и окраска готового продукта, становятся более насыщенными, бархатистыми и полными. Было отмечено в нашем случае, что при обработке электромагнитным полем крайне низкочастотного диапазона увеличивалось содержание фенольных и красящих веществ на 18% и 27% соответственно по сравнению с контролем. Полученные данные объяснены тем, что под действием электромагнитного поля крайне низкочастотного диапазона происходит разрушение химических связей, усиление процессов экстракции и диффузии в структуре кожицы и мякоти исходного сырья.

В винодельческой промышленности необходимо регулировать кислотность для достижения наиболее оптимальной гармоничности вкуса. Для этого в виноделии проводят гипсование (уменьшение кислотности), а также проводится подкисление яблочной, лимонной или винной кислотами (увеличение кислотности). Поэтому нами проводилась обработка плодово-ягодного сырья электромагнитным полем крайне низкочастотного диапазона, в результате которой наблюдали некоторую зависимость (функцию) титруемой кислотности от частоты. При этом было установлено, что в указанном диапазоне в ряде случаев наблюдалось уменьшение титруемой кислотности на 4%, а в других - ее увеличение на 2,5%, что позволяет, изменяя параметры, указанные в формуле изобретения, регулировать кислотность во время технологического процесса переработки плодово-ягодного сырья. Одним из наиболее вероятных механизмов действия электромагнитного поля крайне низкочастотного диапазона является изменение скорости выхода ионов кальция из клетки во внеклеточную среду, а соответственно изменение натрий-калиевого тока через мембранную структуру приводит к изменению физико-химических параметров рН внешней среды и ее кислотности.

На заводах пищевой промышленности строго соблюдаются правила техники безопасности, поэтому нами были проведены исследования, насколько безопасна данная обработка. Установлено, что обработка электромагнитным полем крайне низкочастотного диапазона исходного сырья не требует средств индивидуальной (резиновые перчатки) и коллективной защиты (аварийные выключатели и т.д.).

Необходимо также экономить затраты на электроэнергию, что позволяет сделать обработка электромагнитным полем крайне низкочастотного диапазона.

На чертеже представлена схема опытной установки, используемой для обработки электромагнитным полем крайне низкочастотного диапазона исходного сырья.

Опытная установка для обработки плодово-ягодного сырья состоит из: генератора колебаний 1 - ГЗ-118, частотомера 2 - Ф5041, усилителя 3 - “Амфитон” 25 У-202 С, осциллографа 4 - С 1-69, излучателя 5 - соленоид. В качестве излучателя использовалась катушка с количеством витков n=2500, внутренним диаметром 3 см и площадью поперечного сечения S=30 см². Активное сопротивление катушки составляло R_a=130 Ом. В качестве емкости для загрузки исходного сырья использовали камеру 6, выполненную из магнитного материала.

Синусоидальные колебания крайне низкочастотного диапазона с выхода генератора 1 поступают на вход частотомера 2 и на вход усилителя 3, далее на вход осциллографа 4 и на излучающее устройство 5, которое находится в камере 6, туда же помещают сырье.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1.

Брали клюкву со следующими параметрами: сухие вещества 8,1%, титруемая кислотность сока 24,1 г/дм³, помещали ее в опытную установку и обрабатывали электромагнитным полем крайне низкочастотного диапазона при частоте f=3 Гц, далее извлекали из обработанного сырья сок. Извлечение сока проводилось на соковыжималке в постоянном режиме при одинаковом времени. Затем сок подвергался лабораторному исследованию, в качестве контроля использовался сок, подвергавшийся обработке электрическим полем. При проведении обработки среднее значение напряженности магнитного поля составляло Н=660 А/м, длительность облучения целых ягод клюквы составляла t=40 минут.

Физико-химические, органолептические и др. показатели, характеризующие способ, отражены в таблицах 1, 2, 3, 4.

Пример 2.

Способ осуществлялся аналогично примеру 1, кроме того, что значение напряженности электромагнитного поля составляло Н=160 А/м, длительность облучения ягод клюквы составляла t=60 минут, а частота f=16 Гц.

Пример 3.

Способ осуществлялся аналогично примеру 1, кроме того, что значение напряженности электромагнитного поля составляло Н=1600 А/м, длительность облучения клюквы составляла t=5 минут, а частота f=30 Гц.

Пример 4.

Способ осуществлялся аналогично примеру 1, кроме того, что значение напряженности электромагнитного поля составляло Н=1650 А/м, длительность облучения клюквы составляла t=80 минут, а частота f=32 Гц.

Пример 5.

Способ осуществлялся аналогично примеру 1, кроме того, что обрабатываемым сырьем служили плоды (яблоки), а также значение напряженности электромагнитного поля составляло Н=660 А/м, длительность облучения яблок составляла t=40 минут, а частота f=3 Гц.

Пример 6.

Способ осуществлялся аналогично примеру 1, кроме того, что обрабатываемым сырьем служили плоды (яблоки), а также значение напряженности электромагнитного поля составляло Н=160 А/м, длительность облучения яблок составляла t=60 минут, а частота f=14 Гц.

Пример 7.

Способ осуществлялся аналогично примеру 1, кроме того, что обрабатываемым сырьем служили плоды (яблоки), а также значение напряженности электромагнитного поля составляло Н=1600 А/м, длительность облучения яблок составляла t=5 минут, а частота f=30 Гц.

Пример 8.

Способ осуществлялся аналогично примеру 1, кроме того, что обрабатываемым сырьем служили плоды (яблоки), а также значение напряженности электромагнитного поля составляло Н=1620 А/м, длительность облучения яблок составляла t=80 минут, а частота f=32 Гц.

Анализ данных, отраженных в таблице, показал, что воздействие электромагнитного поля низкочастотного диапазона на плодово-ягодное сырье позволяет увеличить выход готового продукта, регулировать кислотность, повысить содержание фенольных и красящих веществ, тем самым улучшать органолептические показатели готовых напитков, а также затратить гораздо меньше электроэнергии на обработку исходного сырья и улучшить технику безопасности.