способ производства поликомпонентного плодово-фруктового пюре

Формула изобретения

Способ производства поликомпонентного плодово-фруктового пюре, характеризующийся тем, что виноград, яблоки, черную смородину, красную смородину и крыжовник моют, инспектируют, очищают, измельчают и смешивают в пропорции 40:25:15:10:10, в полученное плодово-фруктовое пюре вводят 90%-ный сахарный сироп в количестве 70% к первоначальной массе пюре, 6%-ный водный раствор пищевого пектина в количестве 1,2% к первоначальной массе пюре, затем полученное плодово-фруктовое пюре нагревают до температуры 96°С и концентрируют путем двухстадийного выпаривания: на первой стадии - испарением водяных паров из мелкодиспергированных капель пюре при давлении 5-8 кПа, а на второй - выпариванием пленки пюре при температуре 35-40°С и давлении 5-8 кПа, при этом за счет испарения образующихся паров содержание сухих веществ в пюре доводят до 28%, затем приготовленное плодово-фруктовое пюре расфасовывают в тару, укупоривают и стерилизуют.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии переработки плодового и фруктового сырья и может быть использовано при производстве поликомпонентных плодово-фруктовых пюре.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ производства плодово-ягодного пюре, включающий мойку плодов, их инспекцию, измельчение, уваривание и стерилизацию. Согласно способу предварительно мытые, очищенные малину, клубнику, черную смородину, сливы, абрикосы и бруснику смешивают в пропорции 25:20:15:10:15:15 и обрабатывают в экструдере, полученную плодово-ягодную смесь подсушивают до влажности 75% путем сброса давления и испарения образующихся паров, далее в полученное плодово-ягодное пюре вводят 90%-ый сахарный сироп в количестве 80%, 5%-ый водный раствор пищевого пектина в количестве 1,5% и 5%-ый водный раствор лимонной кислоты в количестве 0,1% к первоначальной массе плодово-ягодной смеси и варят полученную смесь под давлением 4200 Па до получения плодово-ягодного пюре с конечной влажностью 34% [Пат. 2337557 РФ, МПК А23В 7/00, A23L 1/212, A23L 3/00. Способ производства плодово-ягодного пюре [Текст] / Магомедов Г.О., Остриков А.Н., Вертяков Ф.Н.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 2007129692/13; заявл. 03.08.2007.; опубл. 10.11.2008, Бюл. № 31. - 6 с.].

Недостатками известного способа являются:

- невысокое качество готовой продукции из-за недостаточной сбалансированности содержания основных пищевых компонентов (углеводов, витаминов, антиоксидантов и др.) в исходной плодово-ягодной смеси;

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

- значительные материальные и энергетические затраты, обусловленные использованием продолжительной тепловой обработки (разваривание и стерилизация).

Технической задачей изобретения является повышение качества готовой продукции, получение поликомпонентного плодово-фруктового пюре заданного состава и пищевой ценности, адаптированного для различных возрастных групп населения, снижение материальных и энергетических затрат на производство пюре вследствие интенсификации процесса двухстадийного выпаривания и сокращения продолжительности технологического процесса.

Поставленная задача достигается тем, что в способе производства поликомпонентного плодово-фруктового пюре, характеризующемся тем, что виноград, яблоки, черную смородину, красную смородину и крыжовник моют, инспектируют, очищают, измельчают и смешивают в пропорции 40:25:15:10:10, в полученное плодово-фруктовое пюре вводят 90%-ный сахарный сироп в количестве 70% к первоначальной массе пюре, 6%-ный водный раствор пищевого пектина в количестве 1,2% к первоначальной массе пюре, затем полученное плодово-фруктовое пюре нагревают до температуры 96°С и концентрируют путем двухстадийного выпаривания: на первой стадии - испарением водяных паров из мелкодиспергированных капель пюре при давлении 5-8 кПа, а на второй - выпариванием пленки пюре при температуре 35-40°С и давлении 5-8 кПа, при этом за счет испарения образующихся паров содержание сухих веществ в пюре доводят до 28%, затем приготовленное плодово-фруктовое пюре расфасовывают в тару, укупоривают и стерилизуют.

Для оптимизации состава поликомпонентного плодово-фруктового пюре используется программный комплекс ВНИИКП-5, при этом выдерживаются следующие соотношения:

- На всасывание кальция организмом отрицательно сказывается избыток магния; рекомендованное соотношение этих элементов составляет 1:0,5. В данной смеси соотношение кальция и магния составляет 1:0,35.

- Если количество фосфора превышает уровень кальция в пище более чем в 2 раза, то образуются растворимые соли, которые извлекаются кровью из костной ткани. Кальций поступает в стенки кровеносных сосудов, что обуславливает их ломкость, а также в ткани почек, что может способствовать развитию почечнокаменной болезни. Рекомендуемое соотношение кальция и фосфора для взрослых 1:1,5. В данной смеси соотношение кальция и фосфора составляет 1:1,33.

- Анализ витаминного состава показывает доминирующую роль аскорбиновой кислоты (витамина С) - 281,39% от рекомендуемой нормы суточного потребления (РНСП), содержание ретинола (А), тиамина (B₁ ), рибофлавина (В₂) и ниацина (РР) составляет 83,2%:10,47%:5,67%:2,89% соответственно.

Технический результат заключается в повышении качества готовой продукции, получении поликомпонентного плодово-фруктового пюре заданного состава и пищевой ценности, снижении материальных и энергетических затрат на производство пюре вследствие интенсификации процесса двухстадийного выпаривания и сокращения продолжительности технологического процесса.

Виноград, яблоки, черная смородина, красная смородина и крыжовник 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. Зрелость плодов и ягод должна быть технической или близкой к потребительской; недозрелые и перезревшие плоды дают плохо желирующее пюре с пониженным вкусом и ароматом.

Способ производства поликомпонентного плодово-фруктового пюре осуществляют следующим образом. Яблоки, относящиеся к семечковым плодам, крыжовник моют в барабанной моечной машине, а виноград, черную и красную смородину моют в вентиляторной моечной машине.

У 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 винограда, черной и красной смородины, а также крыжовника отделяют плодоножку. В производстве используют сорта винограда, не содержащие косточек. Затем обработанные плоды отдельно измельчают до конечного размера частиц 0,3-0,5 мм.

Полученное виноградное, яблочное, черносмородиновое, красносмородиновое и крыжовниковое пюре смешивают в пропорции 40:25:15:10:10. Смешивание виноградного, яблочного, черносмородинового, красносмородинового и крыжовникового пюре в пропорции 40:25:15:10:10 обусловлено органолептической оценкой качества и сбалансированностью химического состава полученной смеси (таблица).

Затем в полученное пюре вводят 90%-ный сахарный сироп в количестве 70% к первоначальной массе пюре, 6%-ный водный раствор пищевого пектина в количестве 1,2% к первоначальной массе пюре, которые не только повышают пищевую ценность измельченных частиц плодов, но и способствуют существенным изменениям их структуры.

Далее полученную смесь нагревают до температуры 96°С и концентрируют путем двухстадийного выпаривания.

Нагрев смеси до температуры 96°С необходим для ее стерилизации, уничтожения микрофлоры, достижения необходимой вязкости пюре для последующего равномерного распыливания в вакуум-камере с помощью форсунок, а также для создания необходимого баротермического режима для последующего испарения из пюре водяных паров в вакуум-камере за счет перепада температуры и давления.

На первой стадии нагретую смесь распыливают в вакуум-камере при давлении 5-8 кПа. 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.

На второй стадии процесса выпаривания 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. В связи с тем, что внутренняя стенка вакуум-камеры оборудована греющей рубашкой, в которую подается горячая вода с температурой 35-40°С, происходит нагрев стекающей вниз пленки пюре до температуры термостатирования 35-40°С. При этом за счет испарения образующихся паров при давлении 5-8 кПа в вакуум-камере содержание сухих веществ в пюре доводят до 28%, затем приготовленное плодово-фруктовое пюре расфасовывают в тару, укупоривают и стерилизуют.

Нагревание пюре до температуры 35-40°С под вакуумом (при разряжении 5-8 кПа) в вакуум-камере предназначено для удаления избытка влаги, проведения глубоких физико-химических изменений в питательных веществах пюре для их 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 выпаривания подобраны в зависимости от смеси плодов и степени их зрелости. В разваренном пюре происходит глубокий распад пектиновых веществ, пюре получается жидким из-за утраты желирующих свойств.

Химический состав исходного и концентрированного поликомпонентного плодово-фруктового пюре
Показатель	Ед. измерения	Программная оптимизация	Исходная смесь	Концентриро- ванная смесь	Доля РНСП*, %
Вода	%		84,6	76,2
Водорастворимые углеводы	%		12,10	21,93	6,00
Клетчатка	%		0,24	0,68
Общая кислотность, 0Н	%		20	25
Пектиновые вещества	%		6,752	7,457	30,56
Минеральный состав
Натрий (Na)	мг%		20	30	1,25
Калий (К)	мг%		180	450	1,29
Кальций (Са)	мг%		40	40	4,00
Магний (Mg)	мг/кг		84,68	113,9	28,48
Фосфор (Р)	мг%		20	30	3,00
Железо (Fe)	мг/кг		4,81	7,53	53,79
Витаминный состав
Ретинол (А)	мг%		0,697	0,832	83,20
Тиамин (B1)	мг%		0,127	0,157	10,47
Рибофлавин (В2)	мг%		0,089	0,102	5,67
Ниацин (РР)	мг%		0,427	0,578	2,89
Витамин С	мг%		102,234	196,971	281,39
Аминокислотный состав
Аргинин	мг/100 г		0,063	0,100
Лизин	мг/100 г		0,022	0,025
Тирозин	мг/100 г		0,011	0,016
Феилаланин	мг/100 г		0,017	0,027
Гистидин	мг/100 г		0,011	0,014
Лейцин	мг/100 г		0,024	0,036
Изолейцин	мг/100 г		0,015	0,021
Метионин	мг/100 г		0,012	0,010
Валин	мг/100 г		0,020	0,025
Пролин	мг/100 г		0,029	0,028
Треонин	мг/100 г		0,040	0,039
Серии	мг/100 г		0,025	0,029
Аланин	мг/100 г		0,028	0,030
Глицин	мг/100 г		0,025	0,028
Цистин	мг/100 г		0,004	0,006
Глутаминовая кислота	мг/100 г		0,910	0,101
Аспарагиновая кислота	мг/100 г		0,050	0,074
Содержание тяжелых металлов
Показатель	Ед. измерения	Программная оптимизация.	Исходная смесь	Концентриро- ванная смесь
Ртуть (Hg)	мг/г		Не обнаружены	Не обнаружены
Свинец (Pb)	мг/г		Не обнаружены	Не обнаружены
Мышьяк (As)	мг/г		Не обнаружены	Не обнаружены
Кадмий (Cd)	мг/г		Не обнаружены	Не обнаружены
Микробиологические показатели
Дрожжи	КОЕ/г		Обнаружены	Не обнаружены
Плесени	КОЕ/г		Не обнаружены	Не обнаружены
Содержание пестицидов
ГХЦГ	мг/кг		Не обнаружены	Не обнаружены
ДДТ	мг/кг		Не обнаружены	Не обнаружены
Нитраты	мг/мг		Не обнаружены	Не обнаружены
* - рекомендуемая норма суточного потребления

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

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

Способ производства поликомпонентного плодово-фруктового пюре поясняется следующим примером.

Пример реализации способа производства поликомпонентного плодово-фруктового пюре

Яблоки и крыжовник моют отдельно в барабанных моечных машинах. Для более интенсивной мойки загрязненных плодов в моечной ванне машины создается бурление посредством подводимого в перфорированные трубы сжатого воздуха. Вымытые яблоки 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. Виноград, черную и красную смородину моют отдельно в вентиляторных моечных машинах.

Затем мытые виноград, яблоки, черная смородина, красная смородина и крыжовник подвергаются 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 яблок производится отдельно. У 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. Затем обработанные плоды отдельно измельчают до конечного размера частиц 0,3-0,5 мм.

Полученное виноградное, яблочное, черносмородиновое, красносмородиновое и крыжовниковое пюре смешивают в пропорции 40:25:15:10:10. Смешивание виноградного, яблочного, черносмородинового, красносмородинового и крыжовникового пюре в пропорции 40:25:15:10:10 обусловлено органолептической оценкой качества и сбалансированностью химического состава полученной смеси.

При выборе данного рецептурного состава (40% винограда, 25% яблок, 15% черной смородины, 10% красной смородины, 10% крыжовника) смеси учитывали ряд факторов: повышение биологической ценности за счет достижения рационального и сбалансированного соотношения витаминного комплекса и содержания макро- и микроэлементов, содержание пищевых волокон должно быть оптимальным; компоненты смеси (плоды, ягоды и фрукты) 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 яблок в смеси более 25%, например 30%, и, соответственно, снижение содержания других плодов и фруктов (винограда, черной и красной смородины, крыжовника), приводит к доминированию запаха и вкуса яблок, нарушению баланса их химического состава. И, наоборот, пониженное содержание яблок в смеси менее 25%, например 20%, 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.

Аналогичную схему рассуждений можно применить и в отношении обоснования 40% содержания винограда, 15% содержания черной смородины, 10% содержания красной смородины и 10% содержания крыжовника.

Затем в полученное пюре вводят 90%-ный сахарный сироп в количестве 70% к первоначальной массе пюре и 6%-ный водный раствор пищевого пектина в количестве 1,2% к первоначальной массе пюре.

Введение в состав пюре 90%-ного сахарного сиропа в количестве 70% к первоначальной массе пюре повышает пищевую ценность и сбалансированность пюре, способствует существенным изменениям их структуры и направлено на формирование таких важных органолептических показателей качества, как вкус, запах, цвет и консистенция.

Изменение содержания 90%-ного сахарного сиропа ведет к существенным изменениям вкуса и глубины физико-химических изменений, происходящих в пюре. Так, например, использование большего количества 90%-ного сахарного сиропа, например 80%, приведет к изменению вкуса и появлению излишней сладости и, как следствие, ухудшению его качества. Использование меньшего количества сахарного сиропа, например 60%, приведет также к изменению вкуса и появлению менее сладкого вкуса и, как следствие, ухудшению консервирующих свойств, что снизит его хранимоспособность.

Далее полученную смесь нагревают до температуры 96°С. Нагрев смеси до температуры 96°С необходим для ее стерилизации, уничтожения микрофлоры, достижения необходимой вязкости пюре для последующего равномерного распыливания в вакуум-камере с помощью форсунок, а также для создания необходимого баротермического режима для последующего испарения из пюре водяных паров в вакуум-камере за счет перепада температуры и давления.

Нагревание при температуре пюре более 96°С, например 100°С, приводит к быстрому и глубокому распаду термолабильных веществ в пюре, что значительно ухудшит пищевую ценность и вкусовые данные готового продукта.

Нагревание при температуре пюре менее 96°С, например 80°С, приводит к увеличению продолжительности стерилизации, что в свою очередь может вызвать глубокий распад пектиновых веществ в пюре, оно получится жидким и утратит свои желирующие свойства.

После чего полученное пюре распыливают в вакуум-камере при давлении 5-8 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. При этом в результате «взрыва» продукта происходят глубокие преобразования его структуры: разрыв клеточных стенок, деструкция, гидролиз.

Если полученное пюре распыливать в вакуум-камере при давлении менее 5 кПа, например 4 кПа, это приводит к дополнительным материальным затратам по установке более мощного вакуум-насоса, что существенно удорожает себестоимость готового продукта.

Если полученное пюре распыливать в вакуум-камере при давлении более 8 кПа, например 10 кПа, это приводит к менее интенсивному испарению влаги, что приведет, в свою очередь, к увеличению продолжительности процесса выпаривания.

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. В связи с тем, что внутренняя стенка вакуум-камеры оборудована греющей рубашкой, в которую подается горячая вода с температурой 35-40°С, происходит нагрев стекающей вниз пленки пюре до температуры термостатирования 35-40°С.

Если стекающую пленку пюре нагревать более температуры термостатирования 35-40°С, например 50°С, это может вызвать перегрев пюре и существенно ухудшит его качество из-за разложения термолабильных веществ и распада пектиновых веществ.

Если стекающую пленку пюре нагревать менее температуры термостатирования 35-40°С, например 30°С, то это приводит к менее интенсивному испарению влаги, что в свою очередь увеличит продолжительность процесса выпаривания.

За счет сброса давления и испарения образующихся паров из вакуум-камеры содержание сухих веществ в пюре доводят до 28%.

Концентрированно полученного поликомпонентного плодово-фруктового пюре до большего, чем 28% содержания сухих веществ, например 34%, приводит к дополнительным энергозатратам при дальнейшем нагревании и выпаривании под разрежением, что существенно удорожает себестоимость готового продукта. 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 начинки.

Концентрированно полученного поликомпонентного плодово-фруктового пюре до меньшего, чем 28% содержания сухих веществ, например 24%, не позволит получить продукт нужной консистенции: полученное пюре будет жидким, оно будет иметь высокую текучесть, что также создает дополнительные трудности при использовании его в кондитерской промышленности в качестве начинки.

Таким образом, получают поликомпонентное плодово-фруктовое пюре заданного состава, которое направляют на фасовку и хранение. Горячее поликомпонентное плодово-фруктовое пюре фасуют в подготовленные стеклянные банки, герметично укупоривают прокипяченными крышками и выдерживают уложенными на бок 10-15 мин, затем охлаждают. Охлаждение до 40°С проводят путем обдува банок снаружи холодным воздухом или орошении водой с постепенно понижающейся температурой. Продолжительность охлаждения не более 60 мин. При медленном охлаждении в пюре под действием высокой температуры происходят процессы карамелизации сахаров, разрушаются витамины и красящие вещества, что отрицательно сказывается на качестве пюре.

Поликомпонентное плодово-фруктовое пюре предназначено для использования в качестве начинок в кондитерском и хлебобулочном производствах, добавок при производстве йогуртов в молочной промышленности, а также для выработки соков с мякотью, консервов для детского питания. Поэтому при его выработке необходимо полностью сохранить натуральные вкус, цвет и аромат плодов, чтобы в дальнейшем получить готовый продукт хорошего качества.

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

- получать поликомпонентное плодово-фруктовое пюре заданного состава с введением необходимых дополнительных компонентов (сахарного сиропа) для их дальнейшего использования при производстве кондитерских и хлебобулочных изделий;

- снизить энерго- и трудозатраты на производство поликомпонентного плодово-фруктового пюре вследствие совмещения технологических операций измельчения, протирания, уваривания, введения и перемешивания дополнительных компонентов;

- снизить материальные затраты вследствие устранения вспомогательных и перегрузочных операций;

- повысить качество поликомпонентного плодово-фруктового пюре за счет исключения многоэтапной и продолжительной обработки продукта на каждой стадии технологического процесса.