способ производства плодово-фруктового пюре

Формула изобретения

Способ производства плодово-фруктового пюре, характеризующийся тем, что тыквы, яблоки и абрикосы моют, инспектируют, очищают, измельчают и смешивают в пропорции 50:25:25, нагревают под давлением 0,15 МПа до температуры 110,8°С, после чего полученную плодово-фруктовую смесь концентрируют путем двухстадийного выпаривания: на первой стадии за счет сброса давления смесь распыляют при давлении 3-4 кПа, а на второй стадии выпаривают стекающую вниз пленку пюре на вертикальной стенке вакуум-камеры при температуре термостатирования 35-40°С, при этом за счет испарения образующихся паров содержание сухих веществ в плодово-фруктовом пюре доводят до 28-30%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к технологии переработки плодового и фруктового сырья, и может быть использовано при производстве плодово-фруктовых пюре.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ производства плодово-ягодного пюре, включающий мойку плодов, их инспекцию, измельчение, смешивание, тепловую обработку полученной плодово-ягодной смеси и ее концентрирование путем сброса давления и выпаривания под давлением 4200 Па до конечной влажности [Пат. № 2337557, МПК⁷ А23В 7/00, А23L 1/212, А23L 3/00. Способ производства плодово-ягодного пюре. // Магомедов Г.О., Остриков А.Н., Вертяков Ф.Н. № 2007129692/13. Заявл. 03.08.2007. Опубл. 10.11.2008. БИ № 31].

Недостатком известного способа являются:

- невысокое качество готовой продукции из-за отсутствия сбалансированности ценных питательных веществ;

- отсутствие возможности создания поликомпонентных сбалансированных по пищевой ценности пюреобразных продуктов.

Технической задачей изобретения является улучшение качества готовой продукции за счет повышения пищевой и энергетической ценности и повышения содержания пищевых волокон, получение плодово-фруктовых пюре заданного состава и пищевой ценности, адаптированных для различных возрастных групп населения, снижение материальных и энергетических затрат на производство пюре вследствие интенсификации процесса двухстадийного выпаривания.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в способе производства плодово-фруктового пюре, характеризующемся тем, что тыквы, яблоки и абрикосы моют, инспектируют, очищают, измельчают и смешивают в пропорции 50:25:25, нагревают под давлением 0,15 МПа до температуры 110,8°С, после чего полученную плодово-фруктовую смесь концентрируют путем двухстадийного выпаривания: на первой стадии за счет сброса давления смесь распыливают при давлении 3 4 кПа, а на второй стадии выпаривают стекающую вниз пленку пюре на вертикальной стенке вакуум-камеры при температуре термостатирования 35 40°С, при этом за счет испарения образующихся паров содержание сухих веществ в плодово-фруктовом пюре доводят до 28 30%.

Технический результат заключается в улучшении качества готовой продукции за счет повышения пищевой и энергетической ценности и повышения содержания пищевых волокон, получении плодово-фруктовых пюре заданного состава и пищевой ценности, адаптированных для различных возрастных групп населения, снижении материальных и энергетических затрат на производство пюре вследствие интенсификации процесса двухстадийного выпаривания.

Тыквы, яблоки и абрикосы для производства пюре должны быть свежими, здоровыми, соответствующей окраски, с высоким содержанием пектина, органических кислот и сухих растворимых веществ, что необходимо для обеспечения желирующей консистенции и надлежащего выхода готовых продуктов, получаемых из пюре.

Способ производства плодово-фруктовых пюре осуществляют следующим образом.

Тыквы и яблоки моют в барабанной моечной машине, а абрикосы, которые относятся к косточковым плодам, моют в вентиляторной моечной машине. У тыкв и яблок вырезают плодоножку, режут на куски, отделяют семена, инспектируют для удаления посторонних примесей и загнивших или заплесневевших экземпляров, измельчают до размера частиц 15 40 мм. У тыкв и яблок удаляют семечки, а у абрикосов - косточки. Затем обработанные плоды отдельно измельчают на коллоидной мельнице КМ-100 до конечного размера частиц 0,4 0,5 мм.

Полученное тыквенное, яблочное и абрикосовое пюре смешивают в пропорции 50:25:25. Смешивание тыквенного, яблочного и абрикосового пюре в соотношении 50:25:25 обусловлено органолептической оценкой качества и сбалансированностью химического состава полученной смеси. Производимые промышленностью в настоящее время пюреобразные концентраты включают, как правило, один компонент (например, яблоки, вишню, груши и т.д.), они плохо сбалансированы по витаминному и углеводному составу, содержанию микро- и макроэлементов. Поэтому наиболее предпочтительным вариантом для получения сбалансированных пюреобразных продуктов питания является использование тыквенного, яблочного и абрикосового пюре в соотношении 50:25:25.

При выборе рецептурного состава смеси учитывали ряд факторов: повышение биологической ценности; соотношение витаминов, микро- и макроэлементов и углеводов. Содержание пищевых волокон должно быть оптимальным; содержание жира должно быть минимальным; используемые для получения смеси виды плодов и фруктов должны быть недорогими и широко распространенными.

После анализа химического состава плодов и фруктов были выбраны три составляющих смеси: тыквы, яблоки и абрикосы. Химический состав составляющих плодово-фруктовой смеси (тыквы, яблоки и абрикосы) представлены в таблицах 1 и 2.

Для разработки состава комбинированной смеси использовалась следующая методика расчета. На первом этапе выбираются компоненты смеси, определяется их химический состав. Затем по специальному алгоритму рассчитываются критерии оптимизации, по которым выбирается наилучшее сочетание компонентов смеси. Обработка данных производилась с помощью прикладной программы Microsoft Excel и программного математического комплекса Statistica 6.0 и на их основании определено рациональное процентное содержание тыквы, яблок и абрикосов в исходной смеси. Наилучшее соотношение компонентов выбирается по органолептическим показателям готового продукта. Эта методика оптимизации рецептурного состава трехкомпонентной смеси на основании научно обоснованного подхода к выбору исходных компонентов позволяет рассчитать их процентное содержание в смеси при производстве концентрированного плодово-фруктового пюре с учетом критериев оптимизации.

Химический состав тыквы, яблока, абрикосов и пюре из этих продуктов (соотношение тыквы, яблок и абрикосов в пюре - 50:25:25) (содержание веществ в 100 г продукта) представлены в таблицах 1 и 2.

Таким образом, выпаривание предлагаемой плодово-фруктовой смеси позволит получить пюреобразный концентрат с хорошими потребительскими свойствами, высокой биологической ценностью и низкой стоимостью.

Далее полученную пюреобразную смесь нагревают в автоклаве под давлением 0,15 МПа до температуры 110,8°С. После чего полученную плодово-фруктовую смесь распыливают в вакуум-камере при давлении 3 4 кПа и температуре термостатирования 35 40°С.

В результате резкого перепада температуры и давления (сброса давления) в вакуум-камере происходит мелкодиспергированное распыление продукта, сопровождающееся мгновенным испарением части влаги, содержащейся в пюре в перегретом состоянии.

Использование большего давления чем 3 4 кПа, например 8000 Па, приводит к повышению температуры плодово-фруктового пюре и, как следствие, ухудшению его качества.

Использование меньшего давления чем 3 4 кПа, например 2000 Па, приводит к необходимости установки более мощного вакуум-насоса и повышению энергозатрат на производство плодово-фруктового пюре, что ведет к повышению его себестоимости. Затем капельки пюре достигают вертикальной стенки вакуум-камеры и оседают на ней, образуя пленку продукта, постепенно (по мере увеличения ее толщины) двигающуюся вниз по вертикальной стенке под действием сил тяжести.

Таблица 1
Вещества	Продукт	Смесь пюре из тыквы, яблока и абрикоса (50:25:25)
Тыква	Яблоки	Абрикосы
Вода, %	91,8	86,3	86,2	89,025
Белки, %	1,0	0,4	0,9	0,825
Жиры, %	0,1	0,4	0,1	0,225
Насыщенные жирные к-ты, %	0	0,1	0	0,025
Холестерин, мг %	0	0	0	0
Сумма моно- и дисахаридов, %	4,2	9,0	8,3	6,425
Крахмал, %	0,2	0,8	0,7	0,475
Углеводы, %	4,4	9,8	9,0	6,9
Пищевые волокна, %	2,0	1,8	2,1	1,975
Органические кислоты, %	0,1	0,8	1,0	0,5
Зола, %	0,6	0,5	0,7	0,6
Na, мг %	4	26	3	9,25
K, мг %	204	278	305	247,75
Ca, мг %	25	16	28	23,5
Mg, мг %	14	9	8	11,25
P, мг %	25	11	26	21,75
Fe, мг %	0,4	2,2	0,7	0,925
-каротин, мкг %	1500	30	1600	1157,5
Ретиноловый эквивалент, мкг %	250	5	267	193
Токоферол-эквивалент, мг %	0,4	0,2	1,1	0,525
Тиамин B1, мг %	0,5	0,03	0,03	0,265
Рибофлавин В2 , мг %	0,06	0,02	0,06	0,05
Ниацин, мг %	0,5	0,3	0,7	0,5
Ниациновый эквивалент, мг %	0,7	0,4	0,8	0,65
Аскорбиновая кислота, мг %	8,0	10,0	10,0	9
Энергетическая ценность, ккал	22	47	44	33,75

В связи с тем, что внутренняя стенка вакуум-камеры была оборудована греющей рубашкой, в которую подавалась горячая вода с температурой 35 40°С, происходил нагрев стекающей вниз пленки пюре до температуры термостатирования 35 40°С. При этом за счет сброса давления и испарения образующихся паров из вакуум-камеры содержание сухих веществ в плодово-фруктовом пюре доводят до 28 30%.

Таблица 2
Углеводы и органические кислоты, г/100 г продукта
Показатель	Тыква	Яблоко	Абрикос	Смесь пюре из тыквы, яблока и абрикоса (в соотношении 50:25:25)
Моносахариды:
глюкоза	2,6	2,0	2,2	2,35
фруктоза	0,9	5,5	0,8	2,025
дисахариды	0,5	1,5	6,0	2,35
Полисахариды:
гемицеллюлоза	0,2	0,4	0,3	0,275
клетчатка	1,2	0,6	0,8	0,95
крахмал	0,2	0,8	0	0,3
пектин	0,3	1,0	0,7	0,575
Органические кислоты:
винная	0	0,01	0	0,0025
лимонная	Следы	0,08	0,3	0,095
щавелевая	Следы	0,01	0,01	0,005
яблочная	0,1	0,7	0,7	0,4
сорбит	-	1,0	1,0	0,5

Нагревание плодово-фруктового пюре до температуры 35 40°С под вакуумом (при разряжении 3 4 кПа) в вакуум-камере предназначено для удаления избытка влаги, проведения глубоких физико-химических изменений в составе пюре для его лучшей усвояемости при употреблении в пищу и инактивирования окислительных ферментов. Ткани плодов размягчаются, так как под влиянием нагревания и кислот, присутствующих в плодах, происходит гидролиз протопектина, находящегося в срединных пластинках и клеточных стенках. Прочная связь между клетками нарушается, часть их стенок разрушается и ткань размягчается.

Продолжительность и температура тепловой обработки подобраны в зависимости от смеси плодов и степени их зрелости. В разваренном плодово-фруктовом пюре происходит глубокий распад пектиновых веществ, пюре получается жидким из-за утраты желирующих свойств.

Тепловая обработка инактивирует также ферменты, способствующие окислению дубильных веществ кислородом воздуха и образованию темно-окрашенных продуктов окисления - флобафенов.

При дальнейшем нагревании плодово-фруктового пюре до температуры кипения влаги при разряжении 3 4 кПа происходит удаление воздуха из тканей и имеет место частичная карамелизация сахаров, приводящая к появлению желтоватой окраски у плодов со светлой мякотью. За счет нагрева пюреобразной массы и поддержания величины разряжения 3 4 кПа происходит дальнейшее испарение образующихся водяных паров. Если пюреобразная масса продукта имеет повышенную влажность, то она подвергается дополнительному выпариванию до получения пюреобразного концентрата с влажностью 28 30%.

Таким образом, получают плодово-фруктовое пюре заданного состава с влажностью 28 30%, которое направляют на фасовку и хранение.

Способ производства плодово-фруктового пюре поясняется следующим примером.

Пример реализации способа производства плодово-фруктового пюре. Тыквы и яблоки моют в барабанной моечной машине, а абрикосы - в вентиляторной моечной машине. Для более интенсивной мойки загрязненных плодов абрикосов в моечной ванне машины создается бурление посредством подводимого в перфорированные трубы сжатого воздуха. Вымытые плоды из моечной ванны перемещаются наклонным конвейером, в верхней части которого (перед выгрузкой) они ополаскиваются водой из душевого устройства. При обработке сильно загрязненных плодов можно увеличить время их пребывания в зоне отмывки путем периодических остановок транспортера.

Затем мытые тыквы, яблоки и абрикосы подвергают инспекции и сортированию, которые проводят вручную на сортировочно-инспекционном транспортере. Одновременно с сортированием проводится инспекция сырья, при которой удаляют дефектные экземпляры (загнившие, поврежденные, битые, заплесневелые, сильно загрязненные), посторонние примеси и предметы, а также вырезают поврежденные участки. Мойка и инспекция тыкв, яблок и абрикосов производится отдельно.

У тыкв и яблок вырезают плодоножку, режут на куски, отделяют семена, инспектируют для удаления посторонних примесей и загнивших или заплесневевших экземпляров, измельчают до размера частиц 15 40 мм. У абрикосов удаляют косточки. Затем обработанные плоды отдельно измельчают на коллоидной мельнице КМ-100 до конечного размера частиц 0,4 0,5 мм.

Полученное тыквенное, яблочное и абрикосовое пюре смешивают в пропорции 50:25:25. Смешивание тыквенного, яблочного и абрикосового пюре в соотношении 50:25:25 обусловлено органолептической оценкой качества и сбалансированностью химического состава полученной смеси (табл.1 и 2).

При выборе данного рецептурного состава (50% тыкв, 25% яблок, 25% абрикосов) смеси учитывали ряд факторов: повышение биологической ценности за счет рационального фракционирования содержания углеводов, содержание пищевых волокон должно быть оптимальным; содержание витаминов, макро- и микроэлементов, минеральных веществ должно быть сбалансированным и рациональным; компоненты смеси должны быть недорогими и широко распространенными. Также стоит отметить, что именно внешний вид является одним из основных факторов при выборе потребителем продуктов питания.

Повышение содержания тыквенного пюре в смеси более 50%, например 60%, и, соответственно, снижение содержания яблочного и абрикосового пюре приводит к доминированию тыквенного запаха и вкуса, нарушению баланса их химического состава. И, наоборот, пониженное содержание тыквенного пюре в смеси менее 50%, например 40%, ведет, соответственно, к увеличению содержания других плодов и фруктов, также приводит к доминированию их запаха и вкуса, нарушению баланса их химического состава и уменьшению содержания пектиновых веществ, что может вызвать ухудшение структурообразования.

Повышение содержания яблочного пюре в смеси более 25%, например 30%, и, соответственно, снижение содержания тыквенного и абрикосового пюре приводит к доминированию запаха и вкуса яблок, нарушению баланса их химического состава. И, наоборот, пониженное содержание яблочного пюре в смеси менее 25%, например 20%, ведет, соответственно, к увеличению содержания тыквенного и абрикосового пюре, также приводит к доминированию их запаха и вкуса, нарушению баланса их химического состава и уменьшению содержания пектиновых веществ, что может вызвать ухудшение структурообразования.

Повышение содержания абрикосового пюре в смеси более 25%, например 30%, и, соответственно, снижение содержания тыквенного и яблочного пюре приводит к доминированию абрикосового запаха и вкуса, нарушению баланса химического состава. И, наоборот, пониженное содержание абрикосов в смеси менее 25%, например 20%, ведет, соответственно, к увеличению содержания тыквенного и яблочного пюре, также приводит к доминированию их запаха и вкуса, нарушению баланса их химического состава и уменьшению содержания пектиновых веществ.

Далее полученную пюреобразную смесь нагревают в автоклаве под давлением 0,15 МПа до температуры 110,8°С.

Нагревание при температуре плодово-фруктового пюре более 110,8°С, например, 120°С, приводит к быстрому и глубокому распаду термолабильных веществ в пюре, что значительно ухудшает пищевую ценность и вкусовые данные готового продукта.

Нагревание при температуре плодово-фруктового пюре менее 110,8°С, например 105°С, приводит к увеличению продолжительности нагревания, что в свою очередь может вызвать глубокий распад пектиновых веществ в пюре, оно получится жидким и утратит свои желирующие свойства.

Нагревание плодово-фруктового пюре под давлением более 0,15 МПа, например 0,25 МПа, приводит к увеличению температуры нагревания, что в свою очередь может вызвать распад термолабильных веществ в пюре, что значительно ухудшит пищевую ценность и вкусовые данные готового продукта.

Нагревание плодово-фруктового пюре под давлением менее 0,15 МПа, например 0,10 МПа, приводит к снижению температуры нагревания, а следовательно, к увеличению продолжительности процесса нагревания, что в свою очередь увеличит энергозатраты и снизит производительность оборудования.

После чего полученную плодово-фруктовую смесь концентрируют путем двухстадийного выпаривания: на первой стадии за счет сброса давления смесь распыливают при давлении 4 кПа.

В результате резкого перепада температуры и давления (сброса давления) в вакуум-камере происходит мелкодиспергированное распыление смеси, сопровождающееся мгновенным испарением части влаги, содержащейся в пюре в перегретом состоянии. При этом в результате «взрыва» продукта происходят глубокие преобразования его структуры: разрыв клеточных стенок, деструкция, гидролиз.

Если полученную плодово-фруктовую смесь распыливать в вакуум-камере при давлении менее 3 кПа, например 2 кПа, это приводит к дополнительным материальным затратам по установке более мощного вакуум-насоса, что существенно удорожает себестоимость готового продукта.

Если полученную плодово-фруктовую смесь распыливать в вакуум-камере при давлении более 4 кПа, например 10 кПа, это приводит к менее интенсивному испарению влаги, что приведет, в свою очередь, к увеличению продолжительности процесса выпаривания.

Когда мелкодиспергированные капельки пюре достигают вертикальной стенки вакуум-камеры, они оседают на ней, образуя пленку продукта, постепенно (по мере увеличения ее толщины) стекающую вниз по вертикальной стенке под действием сил тяжести. Поэтому на второй стадии стекающую вниз пленку пюре на вертикальной стенке вакуум-камеры выпаривают при температуре термостатирования 40°С. В связи с тем, что внутренняя стенка вакуум-камеры была оборудована греющей рубашкой, в которую подавалась горячая вода с температурой 40°С, происходил нагрев стекающей вниз пленки пюре до температуры термостатирования 40°С. Основное назначение нагревания - не только доведение плодово-фруктового пюре до конечной влажности 28% путем испарения избыточной влаги под разряжением, но и инактивация окислительных ферментов. Нагревание инактивирует также ферменты, способствующие окислению дубильных веществ кислородом воздуха и образованию темноокрашенных продуктов окисления - флобафенов. Наличие в плодах активных окислительных ферментов создавало бы опасность потемнения пюре благодаря нарушению при этом целости клеточной ткани и широкому развитию поверхности плодовой мякоти.

Если стекающую плодово-фруктовую пленку нагревать при температуре более температуры термостатирования 40°С, например 45°С, это может вызвать перегрев пюре и существенно ухудшит его качество из-за разложения термолабильных веществ и распада пектиновых веществ.

Если стекающую плодово-фруктовую пленку нагревать при температуре менее температуры термостатирования 35°С, например 30°С, то это приводит к менее интенсивному испарению влаги, что в свою очередь, увеличит продолжительность процесса выпаривания.

В процессе двухстадийного выпаривания (за счет сброса давления и испарения образующихся паров из вакуум-камеры) содержание сухих веществ в плодово-фруктовом пюре доводят до 28%.

Доведение полученного плодово-фруктового пюре до большего, чем 30% содержания сухих веществ, например 35%, приводит к дополнительным энергозатратам при дальнейшем нагревании и выпаривании под разряжением, что существенно удорожает себестоимость продукта.

Доведение полученного плодово-фруктового пюре до меньшего чем 28% содержания сухих веществ, например 25%, приводит к необходимости дополнительного последующего увлажнения, так как в противном случае не будет получено плодово-фруктового пюре с конечной влажностью 28%.

Получение плодово-фруктового пюре с конечной влажностью 28 30% обусловлено следующими соображениями. Если конечная влажность плодово-фруктового пюре будет менее 28%, например 25%, то его консистенция будет недостаточно нежной и мягкой. Плодово-фруктовое пюре будет иметь высокую вязкость, что может создать дополнительные трудности (необходимость его нагревания для снижения вязкости и повышения текучести) при использовании в кондитерской промышленности в качестве плодово-фруктовой начинки.

Если конечная влажность плодово-фруктового пюре будет более 30%, например 35%, то плодово-фруктовое пюре будет иметь высокую текучесть, что также создает дополнительные трудности при использовании его в кондитерской промышленности в качестве начинки.

Таким образом, получают плодово-фруктовое пюре заданного состава, которое направляют на фасовку и хранение. Горячее плодово-фруктовое пюре фасуют в подготовленные стеклянные банки, герметично укупоривают прокипяченными крышками и выдерживают уложенными на бок, а затем охлаждают. Плодово-фруктовое пюре также может быть предназначено для выработки из них соков с мякотью и консервов для детского питания. Поэтому при его выработке необходимо полностью сохранить натуральные вкус, цвет и аромат плодов.

Таким образом, использование предложенного способа производства плодово-фруктового пюре позволяет:

- получать плодово-фруктовое пюре заданного состава для их дальнейшего использования в качестве начинки при производстве кондитерских и хлебобулочных изделий;

- повысить качество плодово-фруктового пюре за счет достижения лучшей сбалансированности по витаминному и углеводному составу, содержанию микро- и макроэлементов и повышения биологической и пищевой ценности.