способ комплексной переработки плодово-ягодного сырья

Формула изобретения

Способ комплексной переработки плодово-ягодного сырья, включающий предварительную очистку и переработку плодов и/или ягод с получением сока прямого отжима и выжимок мякоти, концентрирование сока и сбор выпаренной влаги в вакууме, сушку на воздухе концентрата сока до влажности 30-55% и выжимок мякоти до влажности 6-12%, причем операции концентрирования сока и сушки концентрата и выжимок выполняют при температуре до 50°С, размельчение выжимок в порошок.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к комплексной переработке плодово-ягодного сырья, и может быть использовано для получения биологически активных ингредиентов для разработки новых продуктов детского, диетического и специального питания.

Известен способ комплексной переработки плодово-ягодного сырья, включающий заливку водой ягод или плодов, добавление сахара, кипячение смеси с получением сусла, отделение сусла от плодов или ягод и сбраживание с получением вина [1]. Однако способ не может быть использован для получения биологически активных ингредиентов для разработки продуктов функционального назначения.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ комплексной переработки плодово-ягодного сырья, включающий экстракцию водой размельченного плодово-ягодного сырья при температуре 25-60°С, отделение мезги, концентрирование и обработку экстракта, отделение пектина и купаж оставшегося раствора с другими ингредиентами [2].

Однако способ позволяет выделять только товарный пектин и оказывается не применимым для получения биологически активных ингредиентов для разработки новых продуктов детского, диетического и специального питания.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в выделении биологически активных ингредиентов из плодово-ягодного сырья, которые могут быть использованы для разработки новых продуктов детского, диетического и специального питания.

Это достигается тем, что в способе комплексной переработки плодово-ягодного сырья предварительно очищают и перерабатывают плоды и/или ягоды с получением сока прямого отжима и выжимок мякоти, концентрируют сок и собирают выпаренную влагу в вакууме, сушат на воздухе концентрат сока до влажности 30-55% и выжимки мякоти до влажности 6-12%, причем операции концентрирования сока и сушки концентрата и выжимок выполняют при температуре до 50°С, размельчают выжимки в порошок.

Предварительная очистка и переработка плодов и/или ягод с получением сока прямого отжима и выжимок мякоти является первой стадией выделения биологически активных ингредиентов плодово-ягодного сырья, когда из него отделяют выжимки, содержащие основную массу пищевых волокон.

Концентрирование сока в вакууме, проводимое при температурах до 50°С, позволяет повысить содержание биологически активных веществ в концентрате за счет выпаривания содержащейся в соке влаги и является второй стадией получения биологически активных ингредиентов, когда сок прямого отжима разделяют на концентрат и природную воду. Вакуумное выпаривание высокоэффективно при обезвоживании жидких продуктов и не требует значительных энергозатрат. Однако полученный после вакуумного выпаривания концентрированный сок обладает высокой влажностью (~70%) и требует досушивания с целью обеспечения сохранности, во время длительного хранения в обычных условиях при комнатной температуре.

Выпаренную влагу собирают в вакууме. В выпарной установке влага накапливается в виде дистиллята сока прямого отжима. Вакуумное выпаривание позволяет природной влаге сохранять весь спектр биологически активных веществ исходного сырья. Природная влага плодово-ягодного сырья является биологически активным ингредиентом, который может быть использован в качестве функциональной питьевой воды или основы для разработки и приготовления новых функциональных напитков.

Концентрат сока и выжимки мякоти сушат на воздухе до требуемого уровня влажности. По сравнению с вакуумной сушка на воздухе позволяет получать обезвоженный продукт высокого качества при меньших затратах. Концентрат сока сушат до влажности 30-55%, позволяющей, с одной стороны, уберечь продукт от образования плесневых грибов во время длительного хранения в обычных условиях при комнатной температуре, а с другой, максимально сохранять содержащуюся в нем природную влагу. Влажность концентрата 30-55% достигается при сушке в течение 2-5 дней. Выжимки мякоти сушат до влажности 6-12%, что обеспечивает не только высокую сохранность продукта при продолжительном хранении в обычных условиях при комнатной температуре, но и последующее размельчение его в порошок. Влажность выжимок мякоти 6-12% достигается за те же 2-5 дней сушки.

Выполнение операций концентрирования сока прямого отжима, сушки концентрата сока и выжимок мякоти при температуре до 50°С обеспечивает минимальные потери пищевой и биологической ценности плодово-ягодного сырья в процессе сушки и позволяет получать три биологически активных ингредиента, которые могут быть использованы для разработки новых продуктов детского, диетического и специального питания:

- концентрат сока прямого отжима, содержащий основную массу растворимых сухих веществ;

- природную воду;

- сухие выжимки мякоти, содержащие основную массу пищевых волокон исходного сырья.

Размельчение выжимок в порошок необходимо с точки зрения технологии последующего использования богатого пищевыми волокнами продукта.

Пример 1. Испытания проведены на плодах тыквы. Из 36 кг тыквы, промытой в проточной воде, выделено 26,7 кг мякоти. Мякоть пропущена через центрифугу с получением 19,7 л сока прямого отжима и 7 кг выжимок. Сок концентрирован выпариванием при остаточном давлении Р 8 Па и температуре t 40°C на установке [3]. В результате вакуумного выпаривания получено 3,2 кг концентрата сока прямого отжима влажностью 70% и 16,5 л природной влаги, являвшейся чистой прозрачной приятной на вкус питьевой водой с ароматом тыквы. В течение пяти дней концентрат и выжимки мякоти сушились на воздухе при температуре до 50°С. По окончании сушки получено 1,4 кг концентрата влажностью 30% и 0,93 кг выжимок влажностью 6%. Выжимки размельчены в порошок. Полученные ингредиенты исследованы на физико-химический состав.

Пищевая ценность концентрата сока, выжимок и природной воды мякоти тыквы приведена в таблице 1.

Таблица 1
Пищевая ценность концентрата сока, сухих выжимок и природной воды мякоти тыквы
N п/п	Показатель	Концентрат	Выжимки	Вода
1	Сухие вещества, %	70,0	94,0	5,95
2	Белки, %	25,4	22,2	0,03
3	Жиры, %	0,18	0,18	0,1
4	Сахара, %	5,3	4,6	5,5
5	Редуцирующие сахара, %	2,9	2,1	3,7
6	Пищевые волокна, %	4,52	28,1	0,12
7	Клетчатка, %	3,75	24,5	-
8	Пектин, %	0,77	3,54	0,12
9	Орг. кислоты, %	0,23	0,56	0,03
10	Зола, %	0,42	0,52	0,1
11	Витамины, мг/100 г	519,57	415,58	5,21
12	Минеральные вещества, мг/100 г	286,6	311,8	119,1

Из таблицы 1 следует, что выделенные ингредиенты обладают высокой пищевой и биологической ценностью. Обезвоженные фракции в относительно равных долях содержат белки, жиры, сахара и минеральные вещества. Основная масса пищевых волокон сосредоточена в выжимках.

Содержание витаминов в концентрате сока, выжимках и природной воде мякоти тыквы приведено в таблице 2.

Таблица 2
Содержание витаминов в концентрате сока, сухих выжимках и природной воде мякоти тыквы, мг/100 г
N п/п	Показатель	Концентрат	Выжимки	Вода
1	-каротин	510	410	3,3
2	Тиамин (B1)	0.47	0,25	0,09
3	Рибофлавин (В2)	0,24	0,13	0,03
4	Пиридоксин (В6 )	0,20	0,13	0,02
5	Ниацин (РР)	5,67	3,66	1,42
6	Аскорбиновая кислота (С)	2,99	1,41	0,35
7	Всего:	519,57	415,58	5,21

Из таблицы 2 следует, что выделенные ингредиенты богаты -каротином, витаминами группы В, содержат аскорбиновую кислоту. Наибольшее содержание витаминов - в концентрате, по отношению к которому витамины в выжимках и природной воде составляют 78% и 2,6% соответственно.

Содержание макро- и микроэлементов элементов в концентрате сока, выжимках и природной воде мякоти тыквы приведено в таблице 3.

Таблица 3
Содержание макро- и микроэлементов в концентрате, сухих выжимках и природной воде мякоти тыквы, мг/100 г
N п/п	Показатель	Концентрат	Выжимки	Вода
1	Калий (K)	150,8	146,3	53,2
2	Натрий (Na)	3,07	1,58	1,1
3	Кальций (Ca)	71,9	104,5	38,3
4	Кремний (Si)	11,2	17,1	-
5	Магний (Mg)	11,2	11,5	8,5
6	Фосфор (Р)	13,2	11,4	1,17
7	Сера (S)	22,1	14,0	14,1
8	Железо (Fe)	0,4	2,5	0,13
9	Кобальт (Co)	0,015	0,014	0,016
10	Марганец (Mn)	-	0,50	-
11	Медь (Cu)	1,25	1,13	1,22
12	Никель (Ni)	0,012	0,011	0,012
13	Хром (Cr)	-	-	0,04
14	Цинк (Zn)	1,41	1,23	1,31
15	Всего	286,6	311,8	119,1

Из таблицы 3 следует, что выделенные ингредиенты имеют богатый минеральный состав. Выжимки обладают наибольшим содержанием кальция, кремния и железа, кратность превышения относительно концентрата составляет: Fe - 6,2; Ca - 1,5; Si - 1,5. В отличие от других составляющих выжимки содержат марганец. Все ингредиенты содержат никель, кобальт и медь. Сто грамм любой из фракций полностью закрывают суточную потребность в меди и на 30% в кобальте. Природная вода содержит хром, причем суточная потребность в хроме зарывается 150 мл природной воды. Высокое содержание меди, кобальта и хрома определяет выделенные составляющие мякоти тыквы в качестве функциональных ингредиентов продуктов питания.

Из результатов исследования физико-химических свойств фракций мякоти тыквы вытекает, что все выделенные ингредиенты биологически активны и могут быть использованы для разработки функциональных продуктов.

Пример 2. Испытания проведены на красной смородине. Из 50 кг ягод, промытых в проточной воде, отделенных от плодоножек и пропущенных через центрифугу, выделено 23 л сока прямого отжима и 27 кг выжимок. Сок концентрирован выпариванием при остаточном давлении Р 6 Па и температуре t<50°C на установке [3]. В результате вакуумного выпаривания получено 3,3 кг концентрата сока влажностью 68% и 20 л природной влаги, являвшейся чистой прозрачной приятной на вкус питьевой водой с ароматом красной смородины. В течение двух дней концентрат и выжимки мякоти сушились на воздухе при температуре до 50°С. По окончании сушки получено 2,4 кг концентрата влажностью 55% и 6,1 кг выжимок влажностью 12%. Выжимки размельчены в порошок. Полученные ингредиенты исследованы на физико-химический состав.

Пищевая ценность концентрата сока и выжимок красной смородины приведена в таблице 4.

Таблица 4
Пищевая ценность концентрата сока и выжимок ягоды красной смородины
N п/п	Показатель	Концентрат	Выжимки
1	Влажность, %	55	12
2	Белки, %	1,1	0,2
3	Жиры, %	1,3	1,7
4	Сахара, %	19,7	29
5	Клетчатка, %	2,1	49
7	Пектин, %	7,7	0,05
8	Орг. кислоты, %	5,4	0,1
6	Зола, %	3,8	4,1
7	Витамины, мг/100 г	131	9,4
8	Минеральные вещества, мг/100 г	185	21

Из таблицы 4 следует, что концентрат сока и выжимки красной смородины обладают высокой пищевой и биологической ценностью, существенно превышая показатели исходной ягоды. Концентрат на порядок величины превосходит выжимки по массовой доле витаминов, макро- и микроэлементов и на порядок же уступает им по доле клетчатки.

Содержание витаминов в концентрате сока, выжимках и природной воде красной смородины приведено в таблице 5.

Таблица 5
Содержание витаминов в концентрате сока, выжимках и природной воде красной смородины, мг/100 г
N п/п	Показатель	Концентрат	Выжимки	Дистиллят
1	-каротин	4,8	0,07	-
2	Тиамин (B1)	0,2	1,6	-
3	Рибофлавин (B2)	0,8	0,5	0,05
4	Пиридоксин (В6 )	1,9	0,02	0,09
5	Ниацин (РР)	4,4	1,2	0,92
6	Аскорбиновая кислота (С)	119	6	18
7	Всего:	131	9,4	19

Из таблицы 5 следует, что полученные ингредиенты обладают высокой концентрацией витаминов и являются биологически активными.

Содержание макро- и микроэлементов в концентрате сока и выжимках красной смородины приведено в таблице 6.

Таблица 6
Содержание макро- и микроэлементов в концентрате сока и выжимках красной смородины, мг/100 г
N п/п	Показатель	Концентрат	Выжимки
1	Натрий (Na)	33	1,0
2	Кальций (Ca)	40	13
3	Магний (Mg)	57	5,4
4	Фосфор (Р)	46	0,01
5	Сера (S)	1,8	-
6	Железо (Fe)	4,1	0,3
7	Марганец (Mn)	1,2	1,4
8	Медь (Cu)	1,8	0,03
9	Цинк (Zn)	0,4	0,09
10	Всего:	185	21

Из таблицы 6 следует, что концентрат сока и выжимки красной смородины богаты макро- и микроэлементами, в т.ч. содержат серу, марганец, медь и цинк.

Из результатов исследования физико-химических свойств фракций красной смородины вытекает, что выделенные ингредиенты биологически активны и могут быть использованы для разработки функциональных продуктов.

Пример 3. Испытания проведены на 27 кг плодов тыквы и 33 кг ягод красной смородины. После предварительной очистки и переработки из плодов тыквы выделено 15 л сока прямого отжима и 5 кг выжимок, из ягоды - 15 л сока и 18 кг выжимок. Купаж соков тыквы и красной смородины в соотношении 1/1 концентрирован выпариванием при давлении Р 6 Па и температуре t<50°C на установке [3]. В результате вакуумного выпаривания получено 4,5 кг концентрата сока прямого отжима влажностью 67% и 25,5 л природной влаги. Влага являлась чистой прозрачной приятной на вкус питьевой водой с ароматом тыквы и красной смородины. В течение пяти дней концентрат и выжимки мякоти сушились на воздухе при температуре до 50°С. По окончании сушки получено 2 кг плодово-ягодного концентрата влажностью 32%, 0,67 кг выжимок мякоти тыквы и 3,8 кг выжимок красной смородины влажностью 7%. Выжимки тыквы и смородины размельчены в порошок. Исследован физико-химический состав концентрата и природной воды мякоти тыквы и ягод красной смородины.

Пищевая ценность концентрата сока и природной воды мякоти тыквы и ягод красной смородины приведена в таблице 7.

Таблица 7
Пищевая и биологическая ценность концентрата сока и природной воды мякоти тыквы и ягод красной смородины
N п/п	Показатель	Концентрат	Вода
1	Сухие вещества, %	68,0	2,83
2	Белки, %	10,1	0,01
3	Жиры, %	0,85	0,05
4	Сахара, %	13,7	2,6
5	Клетчатка, %	2,6	-
8	Пектин, %	4.8	0,06
9	Орг. кислоты, %	4,2	0,03
10	Зола, %	2,5	0,05
11	Витамины, мг/100 г, в т.ч.:	258,26	11,53
12	-каротин	191	1,6
13	Тиамин (B1 )	0,28	0,04
14	Рибофлавин (В2 )	0,48	0,04
15	Пиридоксин (В6 )	1,1	0,05
16	Ниацин (РР)	4,4	1,1
17	Аскорбиновая кислота (С)	61	8,7
18	Минеральные вещества, мг/100 г, в т.ч.:	284,43	136,57
19	Калий (K)	129	78
20	Натрий (Na)	7,3	4,5
21	Кальций (Ca)	64	35
22	Кремний (Si)	4,1	-
23	Магний (Mg)	8,8	9,3
24	Фосфор (Р)	11	1,2
25	Сера (S)	9,1	7,1
26	Железо (Fe)	0,46	0,21
27	Медь (Cu)	0,44	0,61
28	Цинк (Zn)	0,53	0.65

Из таблицы 7 следует, что концентрат сока и природная вода мякоти тыквы и красной смородины обладают пищевой ценностью, богаты -каротином, витаминами группы В, аскорбиновой кислотой, макро- и микроэлементами. Высокое содержание витаминов и минеральных веществ определяет концентрат сока и природную воду мякоти тыквы и ягод красной смородины в качестве функциональных ингредиентов продуктов питания.

Из результатов исследования физико-химических свойств концентрата и природной воды мякоти тыквы и ягод красной смородины вытекает, что выделенные ингредиенты биологически активны и могут быть использованы для разработки функциональных продуктов. Меняя соотношение между плодовой и ягодной составляющей, можно создавать концентраты и природную воду с заданным содержанием определяющих витаминов и минеральных веществ.

Данный способ позволяет выделять биологически активные ингредиенты из плодово-ягодного сырья, которые могут быть использованы в качестве природных пищевых добавок для разработки новых и улучшения пищевой и биологической ценности продуктов детского, диетического и специального питания.

Источники информации

1. Патент RU № 2218389 С2, кл. C12G 1/00, A23L 1/06, 10.12.2003.

2. Патент RU № 2268919 С2, кл. C12G 3/00, C12G 3/06, A23L 1/0524, 27.01.2006.

3. Патент RU № 2327092 C1, кл. F26B 9/06, F26B 5/04, 20.06.2008.