Инновационная технология производства пищевой добавки из вторичных ресурсов переработки тыквы
Определение свойств выжимок тыквы, которые являются ценным сырьем для производства пищевой добавки. Ознакомление с особенностями предварительной обработки выжимок тыквы в электромагнитном поле. Анализ органолептических показателей качества добавки.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.05.2017 |
| Размер файла | 65,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ФГБНУ «Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции»
Инновационная технология производства пищевой добавки из вторичных ресурсов переработки тыквы
Купин Григорий Анатольевич, к.т.н.
Корнен Николай Николаевич, к.т.н.
Матвиенко Алина Николаевна
Шахрай Татьяна Анатольевна, к.т.н., доцент
Першакова Татьяна Викторовна, д.т.н., доцент
Краснодар
Аннотация
В статье приведены данные, характеризующие состав макро- и микронутриентов вторичных ресурсов переработке тыквы - выжимок тыквы. Установлено, что выжимки тыквы являются ценным сырьем для производства пищевой добавки, так как в их составе содержатся белки, пищевые волокна, в том числе пектин и протопектин, минеральные вещества, а также такие биологически активные вещества, как витамин С, в-каротин и Р-активные вещества. С применением метода ядерно-магнитной релаксации (ЯМР), показано, что предварительная обработка выжимок тыквы в электромагнитном поле сверхвысоких частот ЭМП СВЧ определенных параметров перед ИК-сушкой позволяет перевести часть связанной влаги, содержащейся в выжимках, в свободную влагу, что позволяет интенсифицировать последующий процесс ИК-сушки. Разработана инновационная технология производства пищевой добавки из выжимок тыквы, защищенная патентом РФ на изобретение и имеющая «ноу-хау». Приведены данные, характеризующие органолептические и физико-химические показатели качества пищевой добавки, выработанной по разработанным технологическим режимам.
Ключевые слова: вторичные ресурсы, макро- и микронутриенты, выжимки тыквы, пищевые волокна, витамины, минеральные вещества, ЭМП СВЧ, интенсификация, ик-сушка, технология, пищевая добавка, показатели качества.
Комплексная переработка сельскохозяйственного сырья, позволяющая в максимальной степени использовать вторичные ресурсы его переработки с целью получения пищевых и биологически активных добавок, является одним из основных направлений реализации «Концепции долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2020 года».
Учитывая это, актуальны разработки в области создания инновационных технологий производства пищевых и биологически активных добавок из вторичных растительных ресурсов.
Наибольший интерес, с точки зрения состава и содержания ценных макро- и микронутриентов, представляют вторичные ресурсы, образующиеся при переработке фруктов и овощей, в том числе вторичные ресурсы, образующиеся при переработке тыквы.
В таблице 1 приведены усредненные данные, характеризующие состав макро- и микронутриентов выжимок тыквы.
Из приведенных в таблице 1 данных видно, что в составе выжимок тыквы содержатся углеводы, белки, липиды, органические кислоты и минеральные вещества.
Состав углеводов тыквенных выжимок представлен в основном моносахаридами (глюкозой и фруктозой) и дисахаридом - сахарозой, а также пищевыми волокнами, а, именно, пектином, протопектином, целлюлозой и гемицеллюлозами, обладающими ярковыраженными антитоксическими, гепатопротекторными и радиопротекторными свойствами.
Следует отметить, что, в отличие от выжимок яблок, соотношение пектина и протопектина в выжимках тыквы значительно выше, а именно, для выжимок тыквы оно составляет 1,0:1,1, а для выжимок яблок - 1,0:1,7.
Выжимки тыквы являются источниками таких биологически активных веществ, как витамины С и РР, Р-активные вещества, в том числе витамин Р, а также провитамин А - -каротин.
Таблица 1 - Состав макро- и микронутриентов выжимок тыквы
|
Наименование показателя |
Значение показателя |
||
|
в выжимках |
в пересчете на а.с.в. |
||
|
Массовая доля углеводов, %, в том числе: |
25,03 |
78,73 |
|
|
фруктозы |
2,06 |
6,50 |
|
|
глюкозы |
4,35 |
13,68 |
|
|
сахарозы |
3,19 |
10,03 |
|
|
пищевых волокон, в том числе: |
12,88 |
40,50 |
|
|
пектина |
2,20 |
6,92 |
|
|
протопектина |
2,58 |
8,13 |
|
|
целлюлозы |
2,63 |
8.29 |
|
|
гемицеллюлоз |
5,45 |
17,16 |
|
|
крахмала |
2,49 |
7,86 |
|
|
Массовая доля белков, % |
4,07 |
12,80 |
|
|
Массовая доля липидов, % |
0,08 |
0,27 |
|
|
Массовая доля органических кислот, % в пересчете на яблочную кислоту |
0,50 |
1,59 |
|
|
Массовая доля минеральных веществ, % |
1,89 |
5,94 |
|
|
Массовая доля витамина С, мг/100г |
1,8 |
5,68 |
|
|
Массовая доля витамина РР, мг/100г |
0,21 |
0,66 |
|
|
Массовая доля Р-активных веществ, мг/100г |
97,80 |
307,55 |
|
|
Массовая доля -каротина, мг/100г |
1,42 |
4,48 |
Таким образом, на основании проведенных исследований состава макро- и микронутриентов, содержащихся в выжимках тыквы, можно сделать вывод о целесообразности их использования в качестве ценного сырья для производства пищевой добавки.
Однако, учитывая их высокую влажность (68,2 %), возникает необходимость разработки эффективной технологии сушки, обеспечивающей максимальное сохранение в процессе сушки термолабильных биологически активных веществ.
Известна технология производства БАД из выжимок тыквы, включающая сушку выжимок тыквы до влажности 6-7 % с последующим измельчением высушенного продукта в тонкой, вращающейся по спирали пленке, которое осуществляется в механохимическом активаторе специальной конструкции [1]. Однако, известная технология не позволяет в максимальной степени сохранить в процессе сушки термолабильные биологически активные вещества.
Ранее в работе [2] для интенсификации процесса сушки с целью сокращения времени температурного воздействия на высушиваемый материал была показана эффективность применения электромагнитного поля сверхвысоких частот (ЭМП СВЧ) на стадии подготовки выжимок яблок к ИК-сушке, что позволило перевести часть связанной влаги, содержащейся в выжимках, в свободную, легко испаряющуюся влагу.
Указанная закономерность была установлена с применением метода ядерно-магнитной релаксации, позволяющего определить содержание свободной, связанной и прочносвязанной влаги от общего содержания.
Учитывая это, подготовку выжимок тыквы к сушке осуществляли путем их обработки в ЭМП СВЧ.
На первом этапе определяли эффективные параметры обработки выжимок тыквы в ЭМП СВЧ, позволяющие в максимальной степени связанную влагу, содержащуюся в выжимках, перевести в свободную. Для этого выжимки тыквы обрабатывали в ЭМП СВЧ с темпом нагрева до температуры 60 0С в диапазоне от 0,2 0С/с до 1,0 0С/с. В обработанных образцах измеряли ядерно-магнитные релаксационные характеристики - времена спин-спиновой релаксации протонов воды (Т2i) и амплитуды ЯМР сигналов протонов воды (Аi). Для контроля выжимки тыквы нагревали в сушильном шкафу до температуры 60 0С (контрольный образец) и измеряли ядерно-магнитные характеристики.
Установлено, что протоны воды, содержащейся в выжимках, представлены тремя компонентами, первая из которых с временем релаксации (Т21) 232 мс характеризует протоны воды, находящейся в свободном состоянии, вторая компонента с временем релаксации (Т22) 47,0 мс - протоны воды, находящейся в связанном состоянии, а третья компонента с временем релаксации (Т23) - протоны воды в прочносвязанном состоянии.
Известно, что амплитуды ЯМР сигналов протонов воды (Аi) являются количественной характеристикой каждой компоненты, на основании этого можно определить содержание в системе каждой компоненты.
В таблице 2 приведены данные по влиянию обработки выжимок тыквы в ЭМП СВЧ на значения амплитуд ЯМР сигналов протонов воды, содержащейся в выжимках.
Таблица 2 - Влияние ЭМП СВЧ на значения амплитуд ЯМР сигналов протонов воды (Аi), содержащейся в выжимках
|
Наименование образца тыквенных выжимок |
Значение амплитуды ЯМР сигналов протонов воды, % |
|||
|
свободной |
связанной |
прочносвязанной |
||
|
Контрольный (без обработки) |
58,2 |
36,7 |
5,1 |
|
|
Обработанный в ЭМП СВЧ с темпом нагрева, 0С/с: |
||||
|
0,2 |
60,2 |
34,7 |
5,1 |
|
|
0,4 |
63,1 |
31,8 |
5,1 |
|
|
0,6 |
67,2 |
27,7 |
5,1 |
|
|
0,8 |
70,2 |
24,7 |
5,1 |
|
|
1,0 |
70,2 |
24,7 |
5,1 |
Из данных таблицы 2 видно, что максимальный переход связанной воды (влаги) в свободную наблюдается при обработке выжимок в ЭМП СВЧ с темпом нагрева 0,8 0С/с и 1,0 0С/с, а именно, 12 % связанной влаги переходит в свободную.
В контрольном образце без предварительной обработки перераспределение содержащейся в выжимках связанной и свободной влаги отсутствовало.
Учитывая тот факт, что повышение темпа нагрева выжимок более 0,8 0С/с не приводит к большему эффекту, то их обработку в ЭМП СВЧ с целью экономии электроэнергии проводили при темпе нагрева 0,8 0С/с .
Таким образом, эффективным режимом предварительной обработки выжимок в ЭМП СВЧ перед сушкой является: темп нагрева 0,8 0С/с до температуры 60 0С.
Для подтверждения полученных результатов контрольный (без обработки) и обработанные в ЭМП СВЧ при разных режимах выжимки сушили в ИК-сушилке при температуре 60 0С.
На рисунке 1 приведены в виде диаграмм данные, характеризующие влияние предварительной обработки выжимок в ЭМП СВЧ на среднюю скорость их сушки.
Рисунок 1 - Влияние обработки выжимок тыквы в ЭМП СВЧ на среднюю скорость ИК-сушки: К - контроль (без обработки); обработанные при темпе нагрева: 1-0,40С/с; 2-0,6 0С/с; 3-0,80С/с; 4-1,0 0С/с
Из приведенных диаграмм видно, что наиболее высокая средняя скорость сушки выжимок наблюдается при предварительной их обработке в ЭМП СВЧ при темпе нагрева 0,8 0С/с и 1,0 0С/с, что можно объяснить влиянием ЭМП СВЧ на количество связанной влаги, перешедшей в свободную, в результате чего интенсифицируется процесс сушки.
Следует отметить, что время сушки контрольного образца составляет 270 минут, а обработанного в ЭМП СВЧ при темпе нагрева 0,8 0С/с - 130 минут, т.е. предварительная обработка позволила сократить время сушки практически в 2 раза.
Учитывая, что разработка режимов подготовки к сушке и собственно ИК-сушки выжимок должна основываться на максимальном сохранении в высушенном материале термолабильных биологически активных веществ, т.е. обеспечить их минимальные потери в процессе сушки, определяли величину потерь указанных веществ, а именно, витамина С, Р-активных веществ и -каротина в процессе сушки.
Установлено, что потери витамина С, -каротина и Р-активных веществ в процессе ИК-сушки предварительно обработанных в ЭМП СВЧ выжимок значительно ниже по сравнению с потерями указанных биологически активных веществ в процессе сушки контрольного образца.
На основании проведенных исследований разработаны технологические режимы производства пищевой добавки из выжимок тыквы, которые приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Технологические режимы производства пищевой добавки из выжимок тыквы
|
№ п/п |
Наименование технологической стадии и технологического режима |
Значение технологического режима |
|
|
1 |
Подготовка выжимок тыквы к сушке путем обработки в ЭМП СВЧ: - удельная мощность, Вт/дмі - время обработки, с -темп нагрева до температуры 60 0С, 0С/с |
450 50 0, 8 |
|
|
2 |
Сушка обработанных выжимок тыквы в ИК-сушилке до влажности не более 8 %: - температура,0С - время сушки, мин. |
60 130 |
|
|
3 |
Просеивание и охлаждение высушенного продукта: - диаметр сита, мм - температура,0С |
10 22 ± 2 єС |
|
|
4 |
Грубое измельчение: - размер частиц, мм, не более - температура, 0С |
0,4 22 ± 2 єС |
|
|
5 |
Тонкое измельчение, просеивание и магнитная сепарация: |
||
|
- температура, 0С - размер частиц, мкм, не более |
22 ± 2 єС 100 |
||
|
6 |
Фасование в тару: - масса нетто, кг |
5; 10; 15; 20; 25 |
Ниже приводим описание технологического процесса производства пищевой добавки из выжимок тыквы: для удаления комков выжимки подают на шротовую дробилку с решеткой 40 х 40 мм, затем подготовленные выжимки транспортером подают в воронку шнекового дозатора, откуда они поступают на предварительную обработку в ЭМП СВЧ. Для перевода связанной влаги, содержащейся в выжимках, в свободное состояние их обрабатывают в ЭМП СВЧ при темпе нагрева, равном 0,8 0С/с, до температуры 60 0С. Затем выжимки подают на сушку. Сушка выжимок проводится в сушилке с инфракрасным нагревом.
Высушенный продукт подают на сито-трясучку с диаметром отверстий 10 мм для отделения больших по диаметру частиц и охлаждения. Грубое измельчение высушенного продукта проводят на ударной мельнице до размера частиц не более 0,4 мм или на молотковой дробилке. Тонкое измельчение высушенного продукта до порошка производят на дезинтеграторе вертикального типа, обеспечивающем размер частиц не более 0,10 мм (100 мкм). тыква электромагнитный пищевой
На основании проведенных исследований разработаны технологическая инструкция по производству пищевой добавки и технические условия ТУ 9164-407-04801346-15 «Пищевая добавка. Порошок тыквенный». Разработанная технология запатентована и имеет «ноу-хау» [3].
Для исследования показателей качества и безопасности в условиях НПФ «Фабрика здоровья» была выработана опытная партия пищевой добавки по разработанным технологическим режимам.
В таблице 4 приведены органолептические и физико-химические показатели качества пищевой добавки.
Таблица 4 - Органолептические и физико-химические показатели качества пищевой добавки «Порошок тыквенный»
|
Наименование показателя |
Характеристика и значение показателя |
Требования ТУ 9164-407-04801346-15 |
|
|
Внешний вид |
Тонкоизмельченный сыпучий порошок без посторонних и крупных включений, без признаков комкования |
Тонкоизмельченный сыпучий порошок без посторонних и крупных включений, без признаков комкования |
|
|
Цвет |
Желтый |
От желтого до оранжевого |
|
|
Наименование показателя |
Характеристика и значение показателя |
Требования ТУ 9164-407-04801346-15 |
|
|
Вкус и запах |
Свойственный вкусу и запаху сушеной тыквы, без посторонних привкусов и запахов |
Свойственный вкусу и запаху сушеной тыквы, без посторонних привкусов и запахов. Посторонние привкус и запах не допускаются |
|
|
Массовая доля, %: |
|||
|
влаги |
6,80 |
Не более 8,0 |
|
|
пектина |
6,50 |
Не менее 5,0 |
|
|
Массовая доля металлопримесей, мг/кг продукта |
Отсутствуют |
Не более 0,0003 |
|
|
Минеральные примеси |
Отсутствуют |
Не допускаются |
|
|
Растительные примеси |
Отсутствуют |
Не допускаются |
|
|
Посторонние примеси |
Отсутствуют |
Не допускаются |
Установлено, что по органолептическим и физико-химическим показателям качества полученная добавка соответствует требованиям, предъявляемым ТУ 9164 -407-04801346-15.
На основании исследований микробиологических и санитарно-гигиенических показателей безопасности установлено, что по указанным показателям пищевая добавка соответствует требованиям ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции» [4].
Литература
1. Пат. 2302139 Рос. Федерация. Биологически активная добавка к пище, обладающая антиоксидантными свойствами/ А.А. Петрик, С.А. Калманович В.И. Мартовщук и др.; 2005134904/13; заявл 11.11.2005; опубл. 10.07.2007, Бюл. № 19.
2. Корнен Н.Н. Разработка технологии производства пищевой добавки из вторичных ресурсов переработки яблок / Н.Н. Корнен, В.В. Лисовой, Г.А. Купин, А.Н. Матвиенко // «Пищевая промышленность» - 2015.- № 11. - С. 36-38.
3. Пат. 22554991 Рос. Федерация. Биологически активная добавка к пище / В.В. Лисовой, Н.Н. Корнен, Г.А. Купин и др.; заявл 19.05.2014; опубл. 10.07.2015, Бюл. № 19.
4. ТР ТС 021/2011Технический регламент Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции», утвержденный Решением Комиссии Таможенного союза 9 декабря 2011г., № 880.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Описание технологии производства пектина. Классификация сушильных установок и способы сушки. Проектирование устройства для сушки и охлаждения сыпучих материалов. Технологическая схема сушки яблочных выжимок. Конструктивный расчет барабанной сушилки.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 19.11.2014Пути повышения пищевой и биологической ценности кисломолочных продуктов. Роль молочнокислых бактерий в производстве кисломолочных продуктов. Добавки, повышающие пищевую и биологическую ценность молочных продуктов. Свойства облепихи и ее использование.
дипломная работа [94,7 K], добавлен 04.06.2009Характеристика карамели как кондитерского изделия. Приготовление карамели на инвертном сиропе. Применение карамели в качестве пищевого красителя и вкусовой добавки при приготовлении других пищевых продуктов и напитков. Схема формования простой карамели.
презентация [1,0 M], добавлен 07.04.2015История создания и характеристика ООО КМП "Мясная сказка". Организация переработки мясного сырья. Технология производства пельменей: ассортимент и пищевая ценность; требования к сырью; механизация и автоматизация. Контроль качества готовой продукции.
отчет по практике [2,9 M], добавлен 28.03.2015Повышение износостойкости плазменных покрытий из эвтектических самофлюсующихся сплавов, путём введения в состав серийного материала мелкодисперсной добавки диборида титана. Зависимость количества и размера образующихся фаз от количества вводимой добавки.
статья [1,9 M], добавлен 05.08.2013Нормативно-законодательная основа безопасности пищевой продукции, принципы системы НАССР. Биологические, химические, микробиологические и физические опасные факторы, их оценка и анализ при производстве пищевых продуктов. Технология производства кефира.
курсовая работа [598,6 K], добавлен 07.06.2011Виды и схемы переработки различных видов древесного сырья: отгонка эфирных масел, внесение отходов в почву без предварительной обработки. Технология переработки отходов фанерного производства: щепа, изготовление полимерных материалов; оборудование.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 13.12.2010Разработка рецептуры и технологии производства мясного фаршированного рулета с яйцом и грибами. Оценка качества готового продукта. Анализ органолептических, физико-химических показателей сырья. Пути расширения ассортимента мясных полуфабрикатов в РФ.
курсовая работа [92,2 K], добавлен 22.12.2014Современное состояние хлебопекарной отрасли в Рязани и области. Характеристика сырья, используемого для производства хлеба "Дарницкий", технологии его производства. Оценка качества сырья и готовой продукции, ее пищевая и энергетическая ценность.
курсовая работа [984,5 K], добавлен 16.06.2014Производство и виды бетона, вяжущие вещества и наполнители, способы увеличения прочности, области применения. Основные виды цемента, портландцемент, сырье и добавки для его производства. Развитие современные технологий по производству цемента и бетона.
контрольная работа [17,6 K], добавлен 05.10.2009
