Разработка технологической линии получения нектара «Мультифруктовый»

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию и науки РФ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Факультет пищевых производств Курсовой проект По дисциплине Технология отрасли На тему: Разработка технологической линии получения нектара «Мультифруктовый».

Самара, 2008.

Введение

Соки натуральные сухие: пасты, гранулы, порошки.

1. Характеристика и значение химического состава плодов и ягод.

2. Технологическая сущность процесса очистки воды.

3. Описание технологической схемы производства нектара «Мультифруктовый».

4. Расчет материального баланса нектара «Мультифруктовый».

5. Расчет и описание керамического свечного фильтра Заключение Список литературы Приложения.

Введение

. Соки натуральные сухие: пасты, гранулы, порошки.

Предприятия соковой отрасли работают с соками трех видов: прямого отжима, консервированными и восстановленными. Сок прямого отжима с массовой долей растворимых сухих веществ — 10% получают в результате механического воздействия на свежие спелые фрукты, ягоды и овощи. Концентрированный сок с массовой долей растворимых сухих веществ не более 70% - результат удаления влаги из сока прямого отжима путем выпаривания, вымораживания или продавливания через мембрану. Концентрированный сок используют для получения восстановленного сока. Концентрация сока, так же как и восстановление, сопровождается потерей биологически активных веществ. Дополнительные тепловые воздействия, вызванные необходимостью консервирования концентрированного сока, усиливают его потери. С уменьшением влажности срок хранения продукта возрастает и для концентрированного сока достигает 3 месяца при температуре 20єС.

Потери биологически активных веществ можно свести к минимуму, уменьшив тепловое воздействие на сок прямого отжима. Минимизация теплового воздействия возможна при условии мягкого выпаривания сока при пониженных температурах. Выпаривание при температуре 50єС позволяет максимально сохранять биологическую активность концентрированного сока. В результате полного удаления свободной влаги и частичного — связанной концентрированный пастообразный продукт может быть досушен на атмосфере при температуре? 50єС с получением сухого сока, в котором массовая доля растворимых сухих веществ превысит 70%. При низкой влажности — 10% продукт будет обладать и повышенным сроком хранения. Сухой сок, полученный выпариванием при низких температурах, является натуральным продуктом и максимально сохраняет биологически активные вещества, концентрация которых может существенно превышать концентрацию в исходном сырье.

Цель настоящей работы — разработка низкотемпературной технологии получения натуральных сухих соков с массовой долей растворимых сухих веществ более 70%, максимально сохраняющих биологически активные вещества и обладающих повышенным сроком хранения.

Для выполнения исследований разработана малогабаритная вакуумная выпарная установка, включающая испаритель, конденсатор, сборник конденсата и форвакуумный насос. Насос создает разрежение в системе и позволяет достигать высокую производительность по выпариваемой влаге при температурах не более 50єС. Исследования выполнены в основном на сырье произрастающем в Орловской области.

Выпаривание сока черной смородины прямого отжима включает испарение свободной и связанной влаги. На этапе испарения свободной влаги температура кипения, как и скорость выпаривания, определяются давлением в испарителе и при фиксированной мощности нагрева остаются неизменными. Связанная влага испаряется с падающей скоростью, при этом температура в испарителе поддерживается на уровне температуры? 50єС регулированием подведенной мощности. Во время эксперимента измеряли массу влаги, содержащейся в соке, и определяли влажность по отношению к массе сухих веществ.

По окончании вакуумного выпаривания были получены концентрированный продукт и конденсат, объем которых составили ²/₃ от объема сока, загруженного в испаритель. Конденсат представлял собой чистую питьевую воду с ароматом черной смородины. Разбавление концентрированного сока конденсатом в соотношении один к двум позволяло восстанавливать его до исходного натурального сока прямого отжима.

В течение недели пастообразный концентрированный сок досушивали в конвективной сушилке при атмосферном давлении и температуре до 50єС. В процессе сушки паста была пропущена через экструдер с получением гранул. По завершении сушки были исследованы физико-химические свойства сухого сока. В результате лабораторных исследований установлено, что массовая доля растворимых сухих веществ в гранулированном соке черной смородины влажностью 11% достигла 78%, при этом кратность превышения относительно исходного продукта составила 7.8. Содержание органических кислот, приведенное к яблочной кислоте, достигло 68%, превысив содержание в ягоде в 28 раз. Пищевые волокна при кратности 3.2 составляли 13.4%. Содержание витамина С в гранулированном соке в 1.5 раза превысило содержание в ягоде, составив 300 мг/100 г.

Эксперименты были выполнены и с другими фруктовыми, ягодными и овощными соками прямого отжима, в общем составившими 23 наименования. В зависимости от свойств исходного продукта натуральные сухие соки принимали вид паст или гранул. Пастообразный вид имели соки: фруктовые — виноградный, вишневый, грушевый, яблочный; ягодные — арбузный, боярышниковый, крыжовниковый, рябиновый (обыкновенная и черноплодная), красносмородиновый; овощные — огуречный.

Гранулированный вид принимали соки: фруктовые — сливовый; ягодные — земляничный (полевая и садовая), калиновый, клюквенный, малиновый, черносмородиновый, черничный; овощные — свекольный, томатный, тыквенный.

Полученные сухие соки легко восстанавливаются и при использовании выпаренной из них влаги с ароматом исходного сырья позволяют полученные натуральные восстановленные соки с нужным содержанием растворимых сухих веществ.

При необходимости гранулированный сок может быть измельчен в порошок. Однако измельчение нецелесообразно проводить непосредственно перед использованием, так как мелкодисперсные порошкообразные соки, обладая большой поверхностью взаимодействия с кислородом воздуха, имеют недостаточно продолжительный срок хранения.

Сухие соки в виде паст и порошков исследованы на продолжительность хранения при температуре 20єС. В процессе эксперимента концентрировали содержание витамина С, как одного из наиболее лабильных элементов.

Порошок из пастеризованного сока черной смородины (80єС, 20 мин) уступает порошку из сока прямого отжима не только по внешнему виду, но и по биологической активности. Содержание витамина С в нем оказалось в 5.7 раз меньше, составив 53 мг/100 г.

Высокая концентрация биологически активных веществ превращает натуральные сухие соки в продукт с явно выраженным фармакологическим действием и требует тщательного изучения их свойств. Высокая концентрация биологически активных веществ в сочетании с возможностью длительного хранения в обычных условиях при комнатной температуре открывает большие перспективы перед сухими фруктовыми, ягодными и овощными соками в плане разработки новых продуктов для детского, диетического и специального питания. Разработанная технология может составить основу нового направления развития предприятий соковой отрасли.

1. Характеристика и значение химического состава плодов и ягод.

Мякоть плодов и ягод состоит из воды и сухих веществ. Вода представляет собой ту среду, в которой совершаются естественные для живого организма биохимические процессы. Одновременно она является и активным участником биохимических реакций (гидролиз, гидратация). В живых организмах большое содержание в тканях воды обуславливает высокую активность ферментов и интенсивность биохимических процессов. При низком содержании воды активность ферментов сильно подавляется. В плодах и ягодах содержится от 72.9% (рябина) до 90.5% воды (земляника. До 95 воды в плодах и ягодах находится в свободной, подвижной форме и только не более 5% - в связанном состоянии, прочно удерживаемом клеточными коллоидами.

Сухие вещества состоят из нерастворимых (1.9−8.1%) и растворимых (7.6−19.5%). Общее содержание сухих веществ еще мало характеризует достоинство плодов и ягод. Но с ним связан выход готовой продукции. Так, повышение содержания растворимых сухих веществ в яблоках только на 1% сверх базовых 10% сокращает расход сырья для производства 1 т пюре на 102 кг.

Углеводы являются одним из основных источников энергии и главным строительным материалом растительных клеток. Сахара в сочетании с кислотами и другими веществами обуславливают вкус плодов и ягод, их технологические особенности.

Углеводы разделяют на моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Моносахариды — это простые сахара: глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза и др. В плодах и ягодах чаще всего встречаются глюкоза и фруктоза. Глюкоза (виноградный сахар, декстроза) в свободном виде содержится в ягодах и плодах (особенно богат ею виноград — до 8%, сливы, черешни — 5.5%, крыжовник, малина). Из молекул глюкозы построены крахмал, гликоген, мальтоза. Глюкоза является составной частью сахарозы, лактозы. В процессе метаболизма роль глюкозы определяется тем, что она является единственной формой, в которой углеводы циркулируют в крови и используются в качестве энергетического материала. Все остальные моносахариды в процессе обмена переходят в глюкозу.

Фруктоза (плодовый сахар, левулеза) в свободном состоянии содержится в плодах винограда (до 7.7%), в плодах яблони (5ю5%), груши (5.2%), черешни, вишни, черной смородины, крыжовника. Фруктоза — самая сладкая из всех сахаров. Она в 1.7 раза слаще сахарозы, что позволяет снижать ее количество при замене сахара в среднем на 35%. Усвоение фруктозы организмом не требует инсулина, поэтому используется в качестве заменителя сахара в питании больных ожирением и сахарным диабетом.

Олигосахариды — это углеводы, построенные из небольшого количества моносахаридов. Наиболее распространены дисахариды, образующиеся при соединении двух моносахаридов с выделением воды. В плодах и ягодах к наиболее часто встречающимся олигосахаридам относится сахароза.

Сахароза (свекловичный, тростниковый сахар) содержится в значительных количествах в сахарной свекле, сахарном тростнике, абрикосах, сливах, персиках, бананах, мандаринах, апельсинах. Под действием соответствующих ферментов или при нагревании с кислотами сахароза распадается, образуя смесь из глюкозы и фруктозы, которая называется инвертным сахаром, а сам процесс распада — инверсией. У целого ряда культур сахароза или отсутствует совершенно или составляет 2−5% (земляника, смородина, крыжовник, малина, а также вишня, черешня).

Полисахариды — сложные углеводы, состоящие из большого числа (сотен и тысяч) остатков моносахаридов, обладающие поэтому высокой молекулярной массой. В отличие от простых Сахаров они не сладкие. По химическому строению полисахариды делят на гомополисахариды, построенные из остатков какого-либо одного моносахарида (глюкозы, фруктозы и т. д.), и гетерополисахариды, состоящие из остатков различных моносахаридов и их производных.

Наибольшее значение имеют гомополисахариды, состоящие из остатков глюкозы и называемые глюкозанами. К ним относятся широко встречающиеся в овощах и плодах крахмал и клетчатка.

Крахмал имеет сложную структуру, состоит из 3−10 тыс. молекул глюкозы. В его состав входит амилоза и амилопектин. Свойства этих веществ различны. Амилоза растворима в горячей воде (70−80°С), амилопектин образует набухшую студенистую массу-клейстер. В крахмале разных растений относительное содержание амилопектина в 3−4 и даже в 5 раз выше, чем амилозы, разное соотношение их определяет различие в свойствах рисового, картофельного, кукурузного и других крахмалов.

Крахмал содержат неспелые плоды. В период созревания на материнском растении и при последующем хранении у большинства плодов содержание крахмала уменьшается, а сахаров возрастает. После опеределенного максимума уровень сахаров начинает также снижаться.

Клетчатка, или целлюлоза, составляет главную массу клеточных стенок растений. Клетчатка является наиболее стойким углеводом. Она не растворяется ни в одном растворителе, кроме аммиачного раствора окиси меди (реактив Швейцера). Высокая стойкость клетчатки объясняется особенностями ее строения: 60−70 молекул целлюлозы, имеющих нитевидную форму, прочно соединены в пучки, называемые мицеллами.

Большая часть клетчатки не усваивается человеческим организмом. Тем не менее, и она имеет значение в пищеварении как механический раздражитель стенок кишечника, усиливающий перистальтику его и продвижение пищи. Лишь жвачные животные способны усваивать клетчатку благодаря присутствию в их желудке особых бактерий, вызывающих ее распад.

Представление о содержании клетчатки в плодах дают следующие данные (5 массы сырого вещества): черешня — 0.3, вишня, слива — 0.5, яблоки, груши — 0.6, абрикосы — 0.8, рябина черноплодная — 2.7 и рябина обыкновенная — 3.2.

В плодах и ягодах значительная часть клеточных стенок приходится на долю гемицеллюлоз (полуклетчатки). По сравнению с клетчаткой они менее устойчивы. Гемицеллюлозы представляют собой большую группу полисахаридов, которые под действием кислот и соответствующих ферментов образуют ряд моносахаридов. Гемицеллюлоза лучше усваивается организмом, чем клетчатка. Данные и гемицеллюлоз яблок свидетельствуют о небольшом, но неуклонном снижении их содержания при хранении плодов.

Пектиновые вещества — группа полисахаридов коллоидного характера, дающих при гидролизе значительные количества галактуроновой кислоты. Молекулярная масса пектиновых веществ 20 000−200 000. Содержатся они в плодах, ягодах, клубнях, стеблях. Пектиновые вещества аморфины, их водные растворы с сахаром (65−70%) в присутствии органических кислот (рН 3.1−3.5) образуют студни. В связи с этим широко используются в пищевой промышленности для приготовления мармелада, повидла, зефира, пастилы, желе, джемов, мороженного, фруктовых начинок. Высоким содержанием пектиновых веществ отличаются плоды черной смородины, яблони, сливы, абрикоса, садовой земляники, крыжовника, малины, винограда, лимона, вишни, черешни, груши. Особенно много их в корках цитрусовых (20−30% массы сухого вещества).

Пектиновые вещества разделяются на растворимые пектины и протопектины. Первые являются метиловыми эфирами полигалактуроновых кислот, вторые представляют собой соединение метоксилированной полигалактуроновой кислоты с галактаном и арабаном клеточной стенки. Они содержатся в незрелых плодах, придавая им твердость. По мере созревания плодов в них накапливается фермент протопектиназа, при помощи которой протопектин превращается в растворимый пектин, в результате чего плоды приобретают мягкость. При нагревании протопектины также превращаются в растворимые пектины.

Пектиновые вещества обладают выраженным биологическим действием. С их участием уничтожается гнилостная микрофлора кишечника. Они оказывают детоксикационное действие, адсорбируя экзои эндогенные яды, тяжелые металлы, в связи с чем препараты пектиновых веществ широко используются в лечебно-профилактическом питанию. Установлено также, что пектиновые вещества — стабилизаторы аскорбиновой кислоты и оказывают защитное действие при радиоактивном поражении. Они обладают выраженным гипохолестеринемическим действием (ингибируют всасывание холестерина в кишечнике). Имеются данные, что пектиновые вещества снижают уровень сахара в крови больных сахарным диабетом.

Свойства пектиновых веществ как лиофильных коллоидов определяют их роль в технологических процессах при переработке плодов. Пектиновые вещества способствуют сохранению в желе и других продуктах переработки цвета и аромата плодов. Для хорошего желирования при применении в пищевой промышленности лучшими являются пектиновые вещества с высоким метоксильным числом. Поглощение же тяжелых металлов более эффективно осуществляется низкометилированными пектиновыми веществами, так как с металлом связываются свободные карбоксильные группы.

Содержание пектиновых веществ является одним из характерных признаков каждого вида растений. Соотношения отдельных форм пектиновых веществ в плодах специфичны для каждой плодовой культуры, внутри вида отмечается варьирование этих показателей в зависимости от сорта и изменяющихся внешних условий.

Органические кислоты подразделяются на летучие (перегоняющиеся с водяным паром) и нелетучие. Органические кислоты в плодах и ягодах содержатся как в свободном виде, так и в виде солей и эфиров. В плодах и ягодах преобладают свободные кислоты. Так, в смородине содержится 2.42% свободных кислот и 0.61% связанных, в яблоках — соответственно 0.60 и 0.20, в лимонах — 6.33 и 0.3% массы сырого вещества.

Из летучих кислот наиболее важными являются муравьиная, уксусная и масляная кислоты. В соединении с эфирами они обуславливают аромат многих плодов. Муравьиная кислота найдена в малине, метиловый эфир муравьиной кислоты и метиловый эфир масляной кислоты составляют существенную часть летучих веществ, определяющих аромат яблок. К нелетучим кислотам относятся окси-, кетои фенолкарбоновые кислоты.

Из нелетучих кислот в плодах и ягодах содержатся щавелевая, малоновая — в лимонах, янтарная — в ягодах красной смородины, незрелой вишне, крыжовнике, винограде, а также в черешне и яблоках. Чрезвычайно широко распространена в плодах и ягодах яблочная кислота, она преобладает в плодах рябины, абрикоса (до 6%), кизила, яблони, косточковых, много ее в ягодах. Винная содержится в винограде (вместе с яблочной), лимонная — в ягодах смородины, малины, земляники, плодах цитрусовых. Изолимонная кислота в ягодах ежевики составляет ²/₃ всех органических кислот.

Органические кислоты являются исходным строительным материалом для синтеза углеводов, аминокислот и жиров. Они придают плодам и ягодам специфический вкус и тем самым способствуют их лучшему усвоению, играют определенную роль в сохранении кислотно-основного равновесия организма. Отдельные кислоты (яблочная) обладают некоторыми радиозащитным действием.

Органические кислоты строго локализованы по отдельным тканям плодов. Их больше в плодовой мякоти, гораздо меньше в кожице и еще меньше — в семенах.

Содержание и состав кислот зависят от вида культуры, являются сортовым признаком, значительно зависящем от места, условий выращивания.

Витамины — группа органических соединений разнообразной химической природы, биологически активных в очень малых дозах и необходимых для нормального обмена веществ. Многие из витаминов входят в состав ферментов или ферментативных систем, выполняют в организме каталитические функции. При недостатке витаминов в пище, даже вполне удовлетворенной по калорийности и содержанию белка, развиваются авитаминозы. Витамины оказывают воздействие на рост, развитие, деятельность кроветворных органов, функции половой системы и др. Огромна роль витаминов в повышении сопротивляемости к инфекционным заболеваниям и в укреплении общего состояния организма.

Витамины нужны всем без исключения живым организмам, но способностью их синтезировать облают преимущественно зеленые растения. По растворимости витамины делятся на две группы. Одни растворяются в воде (С, Р, В), другие — в органических растворителях (эфире, бензоле и др.). Последние в тканях организмов растворены в жирах, поэтому их называют жирорастворимые (А, В, Е, К).

В плодах и ягодах обнаружены почти все известные в настоящее время витамины. Многие из них содержатся в плодах и ягодах в очень малых количествах — В₁, В₂, В₃, В₆, РР (следы — 6.2 мг%). О сортовых различиях в содержании рибофлавина (В₂) в плодах и ягодах можно судить по данным А. Я. Трибунской (мкг % в массе сырого вещества): яблоки — 30−240, вишни — 110−200, сливы — 90−650, малина — 60−180, земляника — 45−155, смородина красная — 45−150, смородина черная — 70−120, крыжовник — 60−195, шиповник — 180−550, груши — 90−120, рябина — 35−80, облепиха — 60−70, айва — 30−60, арония — 65−170.

Основными источниками витаминов группы В, РР, D являются продукты питания (хлеб, крупа, мясо, рыба, молоко, яйца).

Плоды и ягоды являются важным источником водорастворимых витаминов С, Р, В₉ (фолиевая кислота), а из жирорастворимых — А (каротин), Е и К.

Фолиевая кислота впервые была выделена из листьев, за что и получила свое название. В относительно больших количествах содержится в листьях всех растений (особенно земляники, листовых овощей) и дрожжах. Играет большую роль в образовании форменных элементов крови, при ее недостатке в костном мозге нарушается процесс созревания и перехода кровяных клеток в кровь, у животных развивается лиемия, наблюдается задержка роста. Вместе с витамином В₁₂ принимает участие в синтезе меионина, пуриновых и пиримидиновых оснований, нуклеиновых кислот, косвенно влияет на углеводный и жировой обмен. Растений синтезируют ее из n-аминобензойной кислоты и гуанозинтрифосфата, используемого в качестве предшественника птериновой части молекулы фолиевой кислоты.

Потребность в витамине В₉ составляет 0.2−0.4 мг в день для взрослого человека и может быть полностью удовлетворена за счет овощей, плодов и ягод. Содержание фолиевой кислоты (В₉) в плодах и ягодах следующее, мг %: яблоки — 0.10−0.14 (до 0.45), земляника — 0.05−0.60, малина — 0.10−0.42, крыжовник — 0.03−0.26, смородина черная — 0.05−0.60, вишня — 0.04−0.10, шиповник — 0.04−0.52. Зеленые плоды и ягоды содержат в 2−3 раза меньше фолиевой кислоты (0.04−0.1 мг %), чем зрелые (0.14−0.25 мг %) или перезрелые (0.21−0.40 мг %). Это было установлено в опытах с земляникой, малиной, шиповником, вишней, крыжовником. Увеличение содержания фолиевой кислоты в ягодах объясняется ее освобождением из связанных форм. Фолиевой кислоты в зрелых ягодах накапливается больше в солнечное теплое лето, а в холодный и дождливый вегетационный период ее количество может быть в 2−3 раза меньше.

Витамин Е содержится в листьях и семенах многих растений. Особенно богаты им зародыши пшеницы, масло которых является естественным концентратом б-токоферода. При недостатке витамина Е у животных нарушается функция половых желез. Витамин Е обладает антиокислительными свойствами; он усиливает действие витамина, А и способствует его лучшему усвоению. Суточная потребность взрослого человека в витамине составляет 10−20 мг. Наиболее богаты витамином Е мясо, яйцо, молоко, коровье масло, растительное масло. Важным источником витамина Е являются также плоды и ягоды.

Все плоды и ягоды по содержанию токоферолов модно объединить в несколько групп. В первую (с содержанием токоферолов не более 1 мг%) входят яблоки, груши, слива, вишня, смородина, крыжовник, земляника, малина, ирга, клюква, брусника, хурма, фейхоа. Во вторую (до 2 мг %) — айва, калина, золотистая смородина, рябина Гранатная, арония, персики, нектарины, барбарис. В группу с относительно высоким содержанием витамина Е входят боярышник мягковатый (4−6 мг %), шиповник (1.3−8.8 мг %), рябина лесная (0.8−5.1 мг %), рябина Моравская (2.5−3.2 мг %), маслины (1.1−6.4 мг %) и облепиха (3.0−18.0 мг %). Токоферолом богаты также миндаль и лещина: соответственно 4.2−7.3 (до 18.8) и 5.7−6.6 (до 11.3) мг %.

Витамин К (противогеморрагический витамин) необходим для нормального ввертывания крови. Накапливается в листьях люцерны, шпината, капусты, в крапиве, плодах тыквы, томатов, семенах конопли, сои. В организме человека образуется с помощью кишечной микрофлоры. Поэтому здоровые люди редко испытывают в нем недостаток. Но при заболеваниях печени и кишечника сразу же обнаруживается необходимость в получении этого витамина. То же наблюдается при длительном применении антибиотиков и сульфаниламидных препаратов, так как они подавляют жизнедеятельность микрофлоры, с помощью которой образуется витамин К. Средняя потребность взрослого человека в витамине К достигает 0.2−0.3 мг.

В плодах и ягодах содержится витамин К (филлохинон) (мг %): яблони — 0.23−0.65, земляники — 0.20−0.44, малины — 0.34−0.50, красной смородины — 0.23−0.62, черной смородины — 0.35−0.52, сливы — 0.25−0.42, рябины — 0.75−1.15, аронии — 0.76−1.05, облепихи — 0.63−1.28, барбариса — 0.24−0.80, груши — 0.0−1.70. Наибольшим содержанием витамина К отличаются черная смородина, рябина, облепих и шиповник.

Витамин С, аскорбиновая кислота. Недостаточное ее содержание в пище приводит к возникновению цинги. Участвует в окислительно-восстановительных процессах живой клетки. Связано это с тем, что аскорбиновая кислота существует в двух формах. При окислении аскорбиновая кислота теряет два атома водорода и превращается в дегидроаскорбиновую кислоту, которая, будучи такой же биологически активной, как восстановленная форма, значительно уступает ей по степени устойчивости. Если окисление неглубоко, дегидроформа может быть вновь восстановлена в аскорбиновую кислоту. Сильные окислители вызывают необратимое превращение аскорбиновой кислоты и полное ее разрушение. в растениях, по-видимому, имеется два независимых пути биосинтеза аскорбиновой кислоты. Один начинается с глюкозы (или галактозы) и далее идет через глюкозо- (или галактозо-) фосфат; другой путь в качестве исходных веществ предполагает глюкуроновую (или галактуроновую) кислоту.

Витамин С обнаружен Во всех растениях, за очень небольшим исключением (грибы, некоторые водоросли). Небольшим его содержанием отличаются листья, меньшим — плоды, стебли, корни. Лишь в плодах некоторых видов шиповника, незрелых плодах грецкого ореха и в ягодах актинидии содержание витамина С в 2−5 раз выше, чем в листьях этих же растений.

Наш организм не может ни синтезировать, ни аккумулировать витамин С, а поэтому должен получать его с пищей. Суточная потребность взрослого человека составляется в среднем 50−70 мг в сутки.

Главным источником витамина С являются ягоды, плоды и овощи. Поэтому взрослому человеку рекомендуется использовать в сутки не менее 250 г плодов и ягод.

Многочисленные данные свидетельствуют, что содержание витамина С в плодах и ягодах зависит от вида, сорта культуры, района выращивания, времени съема плодов, погодных условий года, удобрений и других факторов.

Витамин, А (ретинол) — производное каротина, влияет на рост и развитие организма, формирование костей, нормальную функцию органов зрения. При его недостатке резко снижается защитная функция кожи, слизистых оболочек глаза, верхних дыхательных, желчных и мочевыводящих путей.

При низком его содержании слизистые оболочки становятся сухими, роговидными, возникают своеобразные поражения глаз (ксерофтальмия, кератомаляция). Характерной чертой гиповитаминоза является резкое снижение остроты зрения в сумерках, темноте (гемералопия — «куриная слепота»). Это обусловлено тем, что витамин, А входит в состав зрительного пурпура сетчатки глаз.

Витамин, А встречается исключительно в тканях животных и продуктах животного происхождения: рыбий жир, жиры печени рыб (окунь, палтус), морских и наземных животных, сливочное масло, желток яйца. Однако образуется он из каротиноидов, широко распространенных в растениях. Каратиноидов известно 80, но только 10 из них обладают витаминными свойствами: в-каротин, его изомеры, ликопин, ксантофилл, криптоксантин, зеаксантин. Каротины в растениях являются переносчиками водорода, ксантофиллы, наоборот, легко отдают свой водород, этим объясняется активное участие каротиноидов в окислительно-восстановительных процессах. Доказано, что солнечный свет благоприятствует накоплению каротиноидов в растениях, а изменение их содержания в течение вегетационного периода объясняется влиянием условий внешней среды. Накопление каротиноидов зависит от физиологического состояния растений: молодые растущие растения содержат больше каратиноидов, чем старые, причем по мере созревания плодов происходит увеличение их количества. Наиболее богаты каротиноидами зрелые плоды шиповника, облепихи, рябины, абрикоса, а также красный перец, морковь, зеленый лук, помидоры, щавель, петрушка, шпинат. Каротин усваивается организмом лишь при наличии жиров в пище.

Суточная потребность в витамине, А — 1.5−2.5 мг, в каротине — 3−5 мг. Установлено, что ¹/₃ потребности в этом витамине должна покрываться за счет ретинола (0.5−0.8 мг) а ²/₃ — каротина.

Азотистые соединения имеют второстепенное значение, так как присутствуют в плодах и ягодах в незначительных концентрациях от 0.2 до 1%. Они представлены белками, аминокислотами, пептидами. Особое место занимают ферменты, из которых наиболее важны гидролитические и окислительно-восстановительные. В свежем плодово-ягодном сырье присутствуют пектолитические ферменты, благодаря действию которых плоды и ягоды размягчаются при созревании. Полифенооксидазы окисляют полифенольные вещества, с этим связано потемнение сырья после его измельчения.

Фенольные соединения растений включают в себя свободные оксибензойные (n-оксибензойная, протокатехиновая, ванилиновая др.) и свободные оксикоричные кислоты (n-кумаровая, кофейная, феруловая и д.), их эфиры и гликозиды, оксикумарины, большую группу флавоноидов (катехины, лейкоантоцианы, флавононы, антоцианы, флавоны и флавонолы) в разных формах и другие соединения. Наиболее распространенными в природе являются флавоноиды. Особенно интенсивно они накапливаются в растительных тканях с повышенным обменом веществ. Они регулируют процесс роста, участвуют в биолгическом окислении. Действие флавоноидов подобно действию на организм витамина Р. Они повышают упругость кровеносных сосудов, предотвращая подкожные кровоизлияния. Поэтому их называют Р-активными веществами. Флавоноиды применяются в медицинской практике как капилляроукрепляющие, противовоспалительные, гипотензивные, гиполидемические средства. Физиологическая потребность человека в них составляет 100−200 мг в день.

К настоящему времени выяснены два основных пути образования фенольных соединений: через шикимовую кислоту (шикиматный) и ацетатно-малонатный. В их биосинтезе используются общебиологические механизмы основного обмена веществ.

Полифенольные соединения играют большую роль в производстве плодово-ягодных напитков. Они участвуют в технологических процессах, влияют на стойкость и вкусовые характеристики продукта. Полифенольные вещества также придают окраску плодам и ягодам. Именно они формируют все оттенки синего и красного цвета. Известно более 1000 природных фенольных соединений, большая часть которых присутствует в плодово-ягодном сырье. Для целого ряда полифенольных веществ, содержащихся в плодах и ягодах, характерна Р-витаминная активность, их называют биофлаваноидами. Считается, что наибольшей Р-витаминной активностью обладают катехины, флавоны, лейкоантоцианы, флавонолы (рутин). антоцианы, рутин обладают антиоксидантными свойствами.

Полимерные фенольные вещества, иначе называемые дубильными — высокомолекулярные соединения, обладающие вяжущим вкусом.

По содержанию Р-витаминных веществ рябину можно поставить на одно из первых мест. В отдельных сортах рябины, например рябине Невежинской, содержание полифенолов достигает 2700 мг/100 г.

Рябина черноплодная (арония) является промышленным источником получения препаратов витамина Р. В северных районах произрастания в аронии накапливается до 4200 мг/100 г Р-активных веществ.

При нарушении целостности плодов сок аронии быстро темнеет, в нем образуется бурый осадок, что связано с конденсацией катехинов во флабофены под действием полифенооксидазы. Поэтому продукты переработки аронии, в которых полифенооксидаза инактивируется при термической обработке, сохраняют витамин Р практически полностью.

Черная смородина имеет большую ценность как Р-витаминное сырье благодаря сочетанию высокого уровня аскорбиновой кислоты и Р-витаминных веществ. Общее содержание Р-активных веществ 800−1200 мг/100 г, до 500−700 мг/100 г — катехинов и антоцианов.

Пигменты — другая группа красящих веществ плодов и ягод, кроме полифенолов. Наиболее важное значение имеют каротиноиды. Они представлены в основном в-каротином и другими желто-оранжевыми пигментами (каротиноидами) — б-, г-каротином, ликопином, ксантофиллом, криптоксантином и другими соединениями, обладающими А-витаминной активностью. Они присутствуют во всех желто-оранжевых плодах и ягодах.

К числу плодов и ягод, богатых каротиноидами, можно отнести шиповник, боярышник, рябину, облепиху.

В зависимости от вида и района произрастания колеблется как качественный состав, так и количество каротиноидов.

Рябина дикорастущая содержит каротиноидов 6−15 мг/100 г, культурные сорта в меньших концентрациях — в среднем 3−6 мг/100 г. Каротиноиды рябины обыкновенной на 50−75% состоят из в-каротина, кроме того, присутствуют б-каротин, криптоксантин и др.

Каротиноиды облепихи изучены более подробно, чем в других плодах. В алтайских сортах облепихи содержание каротина до 10.9 мг/100 г, в литовских — до 13 мг/100 г, в облепихе Кавказского региона он практически отсутствует. Общее содержание каротиноидов в облепихе может достигать 40 мг/100 г, а каротина — 10−12 мг/100 г.

Минеральные вещества входят в состав многих ферментов, гормонов и обуславливают их активность. В плодах и ягодах минеральные вещества находятся в легкодоступной форме. Кроме того, в плодах и ягодах присутствуют некоторые элементы, редко встречающиеся в других продуктах.

Общее количество минеральных веществ (зола) колеблется в зависимости от районов произрастания, почвенного состава 0.5−3% (на абсолютно сухое вещество), больше всего калия (200−460 мг/100 г), натрия, фосфора.

Из микроэлементов в золе плодов и ягод обнаружены: никель, кобальт, молибден, барий, титан, ванадий, цирконий, хром, медь, марганец и др.

Ароматические вещества появляются в основном после созревания плодов. Они являются сложными смесями различных веществ, присутствуют в небольших концентрациях.

К ним относятся углеводороды (терпены), альдегиды, спирты, эфиры, кетоны и др. Особенно много их содержится в цедре цитрусовых плодов в виде эфирных масел.

2. Технологическая сущность процесса очистки воды.

Вода является основным компонентом напитков, поэтому качество ее должно быть безупречным. Она должна быть чистой, прозрачной, бесцветной, приятной на вкус, без запаха.

Получение высококачественных соков и нектаров из концентратов требует использование воды определенного и стабильного состава.

Содержание солей жесткости, хлоридов, сульфатов, суммарное количество растворенных солей и щелочность воды в первую очередь влияют на качество безалкогольных напитков.

Щелочность воды снижает кислотность напитка, поэтому требуется увеличение количества добавляемой лимонной кислоты. Расход лимонной кислоты также увеличивается при превышении допустимых пределов концентрации солей жесткости, поскольку гидрокарбонаты кальция и магния взаимодействуют с пектиновыми и дубильными веществами соков, образуя комплексные соединения, вызывающие помутнение напитка. Сульфаты и хлориды участвуют в формировании вкуса напитка. Общее количество растворенных солей не только влияет на вкус, но и может обуславливать химическую нестабильность, выпадение осадка, изменение внешнего вида напитка.

Сок, полностью идентичный натуральному, может быть получен только при разбавлении концентрата обессоленной водой. Поскольку ее производство достаточно дорого, допускается применение умягченной воды.

Мутную воду, имеющую отдельные механические взвеси, или воду прозрачную, но не отвечающую санитарным требованиям, необходимо очищать и обезвреживать. Для этого используются следующие способы:

1. отстаивание и коагуляция воды в специальных баках для осветления воды и удаления из нее взвешенных частиц;

2. фильтрование воды через угольные, угольно-песочные, песочные фильтры, силуминовые фильтр-прессы или керамические обеспложивающие фильтры;

3. умягчение воды катионитовым методом;

4. хлорирование воды с последующим дехлорированием и фильтрацией.

Отстаивание и коагуляцию применяют при поступлении на производство мутной воды, не поддающейся фильтрации. Для этого необходимы две емкости: в первой вода отстаивается, вторая служит сборником очищенной воды. Каждая емкость снабжается спускной трубой для слива отстоя и боковым краном для слива чистой воды.

В тех случаях, когда вода отстаивается плохо, проводят одновременно и коагуляцию воды, для чего на 1 т воды задают от 50 до 150 г сернокислого глинозема (сульфата алюминия) в виде 5%-ного раствора или сульфата железа, или железного купороса в сочетании с гашеной известью и аэрированием. Во время отстаивания вследствие реакции с солями карбонатной жесткости, растворенными в воде, образуется гидроксид алюминия в виде хлопьев. При опускании хлопьев на дно в течение 6−8 ч происходит осаждение мелких взвешенных примесей. Отстоявшуюся воду подвергают фильтрованию.

Коагулянт подается в воду двумя способами — в виде раствора или в сухом измельченном виде. Первый способ получил наибольшее распространение. Оборудование для коагуляции воды состоит из затворных и растворных баков, дозаторов коагулянта смесителей (в затворном баке готовят раствор коагулянта, а в растворном его смешивают с водой).

Растворение коагулянта и перемешивание его с водой осуществляется мешалками или сжатым воздухом. Сжатый воздух подается в бак через систему перфорированных труб диаметром 3−4 мм, выполненных из кислотостойких материалов. Скорость воздуха в трубах 10 м/с, скорость на выходе из отверстий 20 м/с.

В качестве дозаторов коагулянта используют бачки с шаровыми кранами и постоянным сечением отверстия, дозаторы поплавкового типа, дозаторы системы Хованского и насосы-дозаторы. Для смешения коагулянта с водой применяют различные конструкции смесителей, в том числе дырчатые, перегородчатые, механические. Продолжительность смешивания 1−2 мин.

Для фильтрования воды используют песочные фильтры, представляющие собой герметически закрытые цилиндрические резервуары, заполненные кварцевым песком или слоем гравия и кварцевого песка, а также керамические фильтры и фильтр-прессы.

Биологическую очистку воду проводят фильтрованием через обеспложивающие фильтры или хлорированием. В качестве обеспложивающих фильтров применяют керамические свечные фильтры, состоящие из нескольких фильтрующих элементов — свечей, размер пор которых не превышает 1,5−1,57 мкм. Каждая свеча пропускает 120 л воды в час при давлении 0,2−0,25 МПа. Фильтр из 39 свечей фильтрует в 1 мин 78 л воды. Ежедневно по окончании работы свечи промывают, пропуская воду в течение 10 мин в направлении, обратном току воды при фильтровании.

Обеспложивающее фильтрование может быть осуществлено и на фильтр-прессе, для чего используется обеспложивающий фильтр-картон марки ФКО-2. При этом сначала вода фильтруется на фильтр-прессе через осветляющий фильтр-картон, а затем направляется на второй фильтр-пресс для фильтрования через обеспложивающий фильтр-картон.

Хлорирование воды с целью улучшения ее биологического состояния производится после фильтрования. Для хлорирования используют газообразный хлор, который дозируется специальными приборами — газодозаторами или хлораторами. Хлорирование может производиться также водным раствором хлорной (белильной) извести. Оборудование для хлорирования воды хлорной известью аналогично оборудованию, применяемому для коагуляции воды.

При хлорировании микроорганизмы уничтожаются не хлором, а кислородом, выделяющимся при распаде хлорноватистой кислоты, образовавшейся при растворении хлора в воде. При этом идет реакция по уравнениям Н₂О+Cl₂=НClО+НCl; HClO=HCl+O.

При применении хлорной извести, которая представляет собой смесь гипохлорита кальция Ca (OCl)₂, хлорида кальция CaCl₂ и гашенной извести Ca (OH)₂, из гипохлорита кальция при распаде выделяется свободный хлор.

Доза хлора, установленная органами государственной санитарной инспекции, с учетом хлоропоглощаемости воды и общего количества микробов в 1 мл воды, должна быть от 0,33 до 2 мг/л, длительность контакта (соприкосновения) хлора с водой — не менее 1 ч (с уменьшением дозы хлора период контакта может доходить до 2 ч, с увеличением дозы контакт можно уменьшить до 30 мин).

Количество остаточного активного хлора в воде, поступающей на изготовление напитков, должно проверяться лабораторией.

Процесс хлорирования состоит из двух операций: приготовления раствора хлорной извести и добавления его к общей массе воды с последующим перемешиванием и выдерживанием (контакт). Количество остаточного хлора контролируют. При хлорировании воды газообразным хлором последний вводится в необходимом количестве в водопроводную трубу через серебряную трубку, имеющую насадку с мелкими отверстиями. Однако при таком способе введения хлора дозировка его затруднительна. Иногда применяют другой способ дозировки хлора, при котором предварительно насыщают хлором определенное количество воды, а затем эту хлорную воду вносят в воду, подлежащую хлорированию. Для более точной дозировки хлора пользуются хлоратами и газодозаторами.

После очистки вода должна соответствовать требованиям приведенным в таблице 1.

Таблица 1. Требования к воде после очистки.

3. Описание технологической схемы производства нектара «Мультифруктовый».

Технология производства соков и нектаров включает в себя следующие стадии: подготовку сырья, приготовление сахарного сиропа, приготовление купажного сиропа, пастеризацию и розлив напитков.

Аппаратурно-технологическая схема представлена в приложении 2.

Основными видами сырья для приготовления нектара «Мультифруктовый» являются вода, сахар, лимонная кислота. В качестве полуфабрикатов используют концентрат яблочного сока, яблочное пюре, концентрат манго и концентрат мультифруктовый.

Рассмотрим стадии производства нектара.

В стадию подготовки сырья входит блок подготовки воды. Вода подаваемая из артезианской скважины поступает в мешочный фильтр 1, где задерживаются грубые взвеси, пыль, песок и т. д. Далее вода поступает в ионообменную установку 2, где происходит умягчение воды с 10 до 3 мг/л (мг.экв/л) за счет ионного обмена ионов Са²⁺ и Мg²⁺, создающих жесткость в воде, на ионы Nа⁺. Ионообменная колонна подлежит регенерации 1 раз в сутки. Регенерация длится 4 часа и происходит следующим образом. В бак солевого раствора 3 подается вода и NaCl, и этот солевой раствор прокачивается сверху вниз через колонну, далее колонна промывается 1700−2000 м³ чистой воды. Вода после обработки на ионообменной установки должна соответствовать требованиям приведенным в таблице 2.

Таблица 2. Требования к воде, прошедшей через ионообменную установку.

Очищенная умягченная вода собирается в напорной емкости 4, где создается суточный запас воды. Далее вода рециркуляционным насосом 5 подается в УФ-установку 6, где убиваются все патогенный микроорганизмы за счет длины волны 250−255 нм, и вода вновь перекачивается в напорную емкость 4. Установлено, что ультрафиолетовая часть спектра на участке от 225 до 300 нм обладает специфическим биологическим действием, которое достигает своего максимума при длине волны 260 нм. Этот участок спектра называют бактерицидным. Известно, что при УФ-облучении происходят глубокие изменения в наследственном аппарате клетки. Эффективность обеззараживающего облучения определяется рядом факторов: биологическими особенностями микроорганизмов, степенью обсемененности воды, интенсивностью облучения и поглотительной способностью минеральной воды. Перед поступлением в производство нектара вода еще раз проходит керамический свечной фильтр 7 и УФ-стерилизатор 8. Эта операция необходима для очистки воды от мелких примесей и микроорганизмов.

Сахарный сироп готовят по холодному методу. Расчетное количество сахара 66.78 кг и лимонной кислоты 1.61 кг загружается в бункер-дозатор 9, откуда поступает в сахарорастворитель 10. Вода в количестве 186 л после окончательной очистки по системе трубопроводов поступает в сахарорастворитель 10, где с помощью насоса 20 перекачивается «на себя». За счет многократной перекачки насосом происходит растворение сахара и лимонной кислоты. Таким образом получают раствор сахара и лимонной кислоты нужной концентрации.

Купажный сироп готовят по холодному способу. Полученный раствор сахара и лимонной кислоты с помощью насоса 11 перекачивают в купажную емкость 13, в которую задают оставшееся количество воды и оставшиеся компоненты: 30.80 кг концентрированного яблочного сока, 25.68 кг яблочного пюре, 51.38 кг концентрата манго и 10.28 кг концентра мультифруктовый. Все компоненты перемешиваются и отбирается проба для лаборатории.

Удовлетворяющий по всем показателям нектар направляется на розлив. Перед розливом нектар проходит через стерилизатор 17, где под действием высокой температуры гибнут все микроорганизмы.

Термическая обработка подавляет рост микроорганизмов или полностью уничтожает их и инактивирует ферменты. Режим тепловой обработки определяется продолжительностью и температурой. Для каждой температуры существует свое летальное (смертельное) время, т. е. время, необходимое для уничтожения микроорганизмов при данной температуре. Это время зависит от температуры, химического состава сока, вида и количества микроорганизмов, присутствующих в соке.

Между летальным временем и температурой существует обратная зависимость: чем выше температура, тем меньше времени требуется на уничтожение микроорганизмов, причем даже небольшое повышение температуры приводит к резкому уменьшению летального времени.

На устойчивость микроорганизмов влияет наличие углеводов в среде. Сахар задерживает при нагревании разрушение дрожжей, плесеней и бактерий. При 70єС отмирание бактерий коли при наличии в среде 10% сахара происходит за 6 мин, а при содержании 30% сахара — за 30 мин. В связи с этим для стерилизации соков с сахаром требуются более высокая температура и продолжительное время, чем при стерилизации соков без сахара.

Поскольку устойчивость к нагреванию у разных микроорганизмов неодинакова, летальное время зависит от вида и количества микроорганизмов, присутствующих в соках.

Нагревание вызывает и качественные изменения продукта. Так, длительное нагревание при сравнительно высокой температуре отрицательно влияет на качество продукта, чем кратковременное нагревание при высоких температурах. На этой основе разработан метод высокотемпературной кратковременной стерилизации.

Процесс осуществляется следующим образом: холодный нектар насосом (15) закачивается в 3-ю зону, где нагревается до температуры 55єС. В 4-ой зоне нектар нагревается до более высокой температуры: 96єС и выдерживается в зоне выдержки 20−30 с. Далее нектар поступает в зону 2, где охлаждается холодным непастеризованным нектаром до температуры 40−45єС, одновременно непастеризованный нектар нагревается. В зоне 1 холодная вода охлаждает пастеризованный нектар до 20єС. Скорость прохождения пастеризатора зависит от мощности насоса, таки образом этот процесс занимает 4 часа.

Нектар готовый к розливу поступает на ТВА-8 18, куда подается аппликаторная лента, комбинированный материал, клей, раствор перекиси водорода (35%) и дистиллированная вода. В этом аппарате происходят следующие процессы. Из комбинированного материала формируется рукав, с помощью аппликаторной ленты формируется его боковой шов. Внутренняя часть рукава ополаскивается 35% раствором перекиси водорода для удаления патогенной микрофлоры, а затем промывается дистиллированной водой из бака 19. Далее коробка приобретает окончательный вид прямоугольной формы, на нее наносится дата и срок годности. Готовая коробка поступает по ленточному конвейеру 16 в аппликтора крышек 14, куда задаются пластмассовые крышки и клей. Крышки наклеиваются на коробку. Готовые коробки поступают в пакетирующую машину 12, где формируется одна готовая картонная коробка, которая заклеивается и направляется на склад.

4. Материальный баланс нектара «Мультифруктовый».

Для приготовления нектара «Мультифруктовый» используются следующие компоненты: яблочный концентрированный сок, яблочное пюре, концентрат манго, концентрат мультифруктовый, сахар и лимонная кислота. Необходимое количество ингредиентов для приготовления 1000 л нектара «Мультифруктовый» представлены в табл.3.

Таблица 3. Расход продуктов на нектар «Мультифруктовый».

1. Сахар.

В рецептурах на напитки расход сахара принят при содержании в нем сухих веществ 99.8%. В этом случае количество сухих веществ в данном объеме сахара составит:

СВ_с=С_С· W_с, (4.1).

где С_с — расход сахара на 1000 л нектара, кг;

W_с — содержание сухих веществ в сахаре, %.

СВ_с=63.6· 99.8=6347.28.

Принимая во внимание производственные потери в размере 5%, закладка сахар составит:

(4.2).

где С_с — расход сахара на 1000 л нектара, кг;

2. Яблочный концентрированный сок.

Расход яблочного концентрированного сока на нектар принят при содержании в нем сухих веществ 70%. В этом случае количество сухих веществ в данном объеме яблочного концентрированного сока составит:

(4.3).

где — расход яблочного концентрата на 1000 л нектара, кг;

— содержание сухих веществ в яблочном концентрате, %.

Принимая во внимание производственные потери в размере 2%, яблочного концентрата потребуется: