автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Технология получения пектина из красной смородины для производства натурально окрашенных пастило-мармеладных групп изделий

На правах рукописи

-

Силин Василий Евгеньевич

Технология получения пектина из красной смородины для производства натурально окрашенных пастило-мармеладных групп изделий

05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск 2014

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте аналитического мониторинга и моделирования на лабораторно-производственной базе Института пищевых производств ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет».

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Цугленок Галина Ивановна, доктор технических наук, профессор

Мотовилов Олег Константинович, доктор технических наук, доцент ФГБНУ «Сибирский научно-исследовательский и технологический институт переработки сельскохозяйственной продукции», директор Кольман Ольга Яковлевна, кандидат технических наук, ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», старший преподаватель кафедры технологии и организации общественного питания

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

Защита диссертации состоится 15 января 2015 г. в 1500 часов на заседании диссертационного совета Д 220.037.03 при ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет» по адресу: 660049, г. Красноярск, проспект Мира, 90, e-mail: dissovet@kgau.ru, факс: (3912) 27-86-52.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на официальном сайте www.kgau.ru ФГБОУ ВПО «КрасГАУ».

Автореферат разослан «$» ноября 2014 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ¡^¿f t^dui ^ ЯноваМ.А.

РПГ.ПЛЙСКАЯ го; .'¿. I УМ:11АЯ

ь.1ь; ька

г 014 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В условиях техногенной нагрузки на экологию человека внимание уделяют пектиносо держащим желейным продуктам, способным выводить из организма нерастворимые соединения вредных веществ. Перспективным направлением является использование компонентов из свежего и замороженного сырья красной смородины в производстве желейных продуктов с высокой пищевой ценностью. При этом необходимо решить научно-технологическую задачу, включающую переработку выжимок ягод красной смородины для использования в кондитерских изделиях с желейной структурой и получение натурального пищевого красителя с разнообразной цветовой характеристикой. Использование натуральных красителей природного происхождения для окрашивания продуктов пастило-мармеладной группы изделий позволит улучшить внешний вид, повысить пищевую ценность готовых продуктов.

Вопрос о комплексной переработке отходов сокового производства в виде выжимок ягод красной смородины с получением полуфабрикатов (пектин и пищевой краситель) для использования производства на их основе кондитерских изделий с желейной структурой требует системного подхода в исследованиях.

Работа проведена по тематическому план-заданию на выполнение исследовательских работ по заказу Министерства сельского хозяйства «Проведение научных исследований по диагностике уровня развития сельскохозяйственных территорий Красноярского края на основе мониторинга отраслей растениеводства и перерабатывающей промышленности», 2014 г.

Степень разработанности темы. Большой вклад в развитие новых и оптимизации имеющихся технологий производства полуфабрикатов в кондитерской отрасли внесли: А.А. Кочеткова, Л.В. Донченко, А.Д. Хайрутдинова, О.И. Ильина, Б.А. Крас-носЁлова и ряд других ученых. Их работы содержат научные принципы и фундаментальные результаты получения полуфабрикатов из растительного сырья и готовых кондитерских изделий.

Цель исследования. Разработка технологии получения пектина из красной смородины для производства натурально окрашенных пастило-мармеладных групп изделий.

Задачи исследования:

1. Проанализировать современное состояние вопроса о компонентах растительного сырья для приготовления пасгило-мармеладных изделий.

2. Разработать математические модели моделирования технологического процесса получения пектина из выжимок красной смородины и оптимизации эффективных режимных параметров.

3. Провести анализ физико-химических показателей используемого сырья с исследованием кинетики процесса экстрагирования, определением технологических параметров извлечения пектиновых и красящих веществ из выжимок красной смородины.

4. Разработать технологию, рецептуры желейного мармелада и определить ор-ганолептические и биохимические показатели пектина и пищевого красителя из выжимок красной смородины.

5. Выявить возможности внедрения в промышленное производство натурально окрашенных пасгило-мармеладных изделий из красной смородины и оценить его экономическую эффективность.

Научная концепция. В основу научного решения проблемы создания эффективных технологий получения натурально окрашенных пастило-мармеладкых изделий положен системный подход, включающий в себя получение пектина и пищевого красителя из выжимок красной смородины.

Решение этих задач позволило провести исследования и разработать технологии производства высококачественных кондитерских изделий с применением пекти-носодержащего сырья из красной смородины; удешевить и повысить качество изделий пищевой промышленности.

Научная новизна работы. Заключается в том, что на основе исследования сырья красной смородины, технологий получения пектина и пищевого красителя для продуктов пастило-мармеладной группы разработаны:

- математическая модель, программа для ЭВМ (свидетельство РФ №2014617373);

- обоснованы и экспериментально подтверждены новые оптимальные технологические режимы производства пектина из выжимок красной смородины;

- предложена технологическая линия получения пищевого красителя из выжимок красной смородины;

- разработана рецептура желейного мармелада с использованием пектина и пищевого красителя из выжимок красной смородины.

Практическая значимость результатов исследования. На основе проведенных исследований разработаны принципиальные технологические схемы производства пектина и пищевого красителя из отходов сокового производства в виде выжимок красной смородины с улучшенными технологическими характеристиками для использования в производстве пастило-мармеладных изделий.

Разработаны и внедрены полуфабрикаты (пектин, пищевой краситель) на производство желейного мармелада «Красная смородина» в СПК «Солонцы» Емелья-новского района Красноярского края.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Необходимость разработки технологии получения пектина и пищевого красителя из выжимок красной смородины с высоким содержанием БАВ в сравнении с использованием отходов растительного сырья.

2. Математическая модель и методика, позволяющая описать динамику состояний технологической системы, оптимизировать режимы, спрогнозировать выход готовой продукции в зависимости от загружаемой массы сырья с использованием компьютерных технологий.

3. Принципиальная схема технологической системы переработки выжимок красной смородины в качестве альтернативного растительного сырья для получения пектина и пищевого красителя.

4. Рецептуры приготовления пастило-мармеладных групп изделий (желейный мармелад, зефир) на основе пектина и пищевого красителя из выжимок красной смородины.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертационное исследование соответствует п. 2-4 и 6, 7 паспорта специальности 05.18.01 -Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства.

Апробация результатов исследования. Основные результаты исследований представлялись и обсуждались на научных конференциях различного уровня, в том числе: Международная научно-практическая конференция «Наука и образование:

4

опыт, проблемы, перспективы развития», Красноярск, 2012, 2013 г.; I Всероссийская научно-практическая конференция, посвященная 125-леггию со дня рождения Н.И. Вавилова «Вавкповское наследие в современном развитии АПК», Саратов, 2013 г.; V Международная научно-практическая конференция молодых ученых, посвященная 60-летию КрасГАУ «Инновационные тенденции развития российской науки», Красноярск, 2012 г.; III Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы и перспективы инновационной агроэкономики», Саратов, 2011 г.; VI Международная научно-практическая конференция «Технология и продукты здорового питания», Саратов, 2011 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 научно-методических работ; из них 3 - научные статьи, в том числе 2 - в ведущих рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК Российской Федерации. По материалам исследований получено 2 свидетельства ФГУП «Информрегистр» (№ 34915, 28176), 1 свидетельство Роспатента на программу для ЭВМ (№ 2014617373).

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 114 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложения на 9 страницах. Работа иллюстрирована 29 таблицами и 20 рисунками. Список литературы включает 143 наименования, в том числе 14 - зарубежных авторов.

Личный вклад автора. В основу диссертационной работы легли исследования по разработке технологии получения пектина и пищевого красителя из выжимок красной смородины и рецептурах натурально окрашенных пастило-мармеладных изделий, проведенные автором в период с 2009 по 2014 г. Математическая модель, а так же научные выводы впервые предложены автором.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, представлена научная новизна и практическая значимость работы, а также основные положения, вынесенные на защиту.

Глава 1. Современное состояние исследований компонентов растительного сырьв для приготовления пастило-мармеладных изделий

Проведенный литературный обзор показал перспективность использования выжимок красной смородины для получения полуфабрикатов и пастило-мармеладных изделий на их основе, а также необходимость разработки новых рецептур и технологий получения желейного мармелада с высоким содержанием питательных и биологически активных веществ.

Глава 2. Теоретические модели повышения эффективности технологических процессов получения пастило-мармеладных изделий с компонентами местного растительного сырья

Исследования проводились в соответствии с поставленными задачами. Приведены объекты, методы и общая схема проведения исследований (рис. 1).

В качестве объекта исследований выбраны пять сортов смородины красной (Ribes rubrum), урожаев 2012-2013 гг.: Ася, Валентиновка, Вика, Мармеладница, Орловская звезда, с учетом рекомендаций ВНИИСПК, как наиболее пригодных сортов для производства желейных продуктов. Отбор образцов выполнен в соответствии со стандартом РСТ РСФСР 356-88. Исследовался мармелад желейный ГОСТ 6442-89.

В работе применены физико-химические, микробиологические и органолепти-ческие методы исследования сырья, полученных полуфабрикатов и готовой продукции. Использованы методы анализа и математической статистики. Моделирование процессов проводилось с помощью пакетов Maple, DataFit.

Рисунок 1 - Общая схема организации работы и структура исследований

Моделирование технологического процесса производства пектина из выжимок красной смородины

Для формирования технологий получения пектина из выжимок красной смородины, раскрытия механизма влияния технологических процессов обработки сырья на качество готового продукта применен структурный анализ и математическое моделирование с использованием дифференциальных уравнений А.Н. Колмогорова (рис. 2).

ЕК

ОР

Экстрагирование

Фмлырмамм абстракта

PR

Просеимнив

тп

Чищенный мстрвят — Найтралимция о.4а Осаждение пегтине 964 спиртам

JZ 0.13 SU 0.» 0,43 Р

Измельчение Сушка, 1-65". св- Промь ака 70%

ое« спиртам

Рисунок 2 - Принципиальная схема производства пектина

Х(0 - функция состояния звена X в момент времени 1, ч; Х(0) - начальное состояние эвена X; Л„, - интенсивность потока сырья из звена У в звено V, т/час. Для описания динамики технологических звеньев и функциональности технологической системы в целом составлена система дифференциальных уравнений. Дифференциальное уравнение

(1)

показывает, что изменение состояния эвена Р (звено промывки спиртом) описывается, с одной стороны, скоростью изменения процесса dPIdt, а с другой стороны, разностью входящего из ОР (осаждение пектина) и исходящего из Р потоков сырья с учетом заданных интенсивностей Л0Р и Xpsu.

Интенсивность потоков между звеньями учитывает скорость обработки, потерю массы сырья и определяет режимные параметры технологической системы, зависящие от технологических характеристик оборудования: приЛ„, =0,95 из звена У в V (экстрагирование) переходит 95 % массы сырья. С помощью компьютерного пакета Maple для звена ЕК (фильтрование) функция состояния имеет следующий вид:

, 97 10632725131 . ч 1315105339 . , . 4372130858 ("ж) ЕК(Г) = = - тг^ШРйШ eos(0 + ^-»оотлпг, sln(0 " е

70 1668649957000 ' 333729991400

(-W) 1622836093 1<Р 77442750

65505375

547876661 + 6347000 *

Аналогичным образом представлена динамика процесса решения для других звеньев технологической системы и получено численное значение на временном промежутке с шагом 5 ч (табл. 1).

Таблица 1 - Результаты моделирования динамики технологических звеньев, т/ч

Звено Время, ч

5 10 15 20 24

V Экстрагирование 3,628 5,635 6,754 7,368 7,613

г Фильтрование 0.359 0.722 1.234 1,566 1,924

ЕК Очищенный экстракт 0,359 0.808 1,068 1,456 1.567

С Нейтрализация 0,1834 0,521 0,731 0,923 1.124

ОР Осаждение пектина 0,249 1,666 3.712 4,122 5.125

р Промывка 0,008 0,1868 0,525 0,942 1,19

Би Сушка 0,003 0,059 0,193 0,242 0,481

л Измельчение 0,000 0.341 0.421 0,895 1.124

РЯ Просеивание 0.000 0,035 0,188 0,479 0,775

X Упаковка готового продукта 0 0.047 0.441 1.723 3,6973

Вычислительный эксперимент позволил также описать эту динамику графически (рис. 3).

Выход готовой продукции, т

Продолжительность I. ч

Рисунок 3 - Прогнозируемая производительность линии получения пектина

8

Полученные результаты моделирования позволяют сделать прогноз производительности линии в целом: при загрузке 24 т выжимок красной смородины через 24 ч выход готового продукта в виде сухого пектина составит 3,69 т.

Анализ зависимости выхода пектина от температуры и экспозиции

В соответствии с планом Коно 2 составлен план эксперимента, в качестве основных факторных показателей взяты температура X! и экспозиция Х2. В программе ОаШРН получено уравнение регрессии, с помощью которого установлена взаимосвязь параметров температуры и времени экстракции с выходом чистого пектина (рис. 4):

у = Ь0 + 6, • х, + 62 ■ 1ов(х2) + Ь3-х, +6, ■ 1с^(х2), где XI - температура, °С; х2 - экспозиция, мин; Ь0=8,052, Ь1 = 48,156, Ь2= 1,095,

Рисунок 4 - Зависимость выхода пектина от внешних факторов

Значение коэффициента детерминации 98,65 % и относительной погрешности 4,91 % достаточны для применения зависимости в прогнозных целях. При использовании в качестве гидролизующего агента лимонной кислоты с концентрацией 0,1 % рекомендуются оптимальные параметры гидролиза: температура процесса экстрагирования - 85,96 °С, экспозиция - 122,27 мин.

Глава 3. Исследование кинетики и обоснование технологических параметров процессов извлечения пектиновых веществ

Проведена сравнительная оценка пяти сортов красной смородины (Ася, Валентиновка, Вика, Мармеладница, Орловская звезда) по химическому составу: массовая доля сухих веществ, Сахаров, титруемая кислотность, содержание витамина С (табл. 2).

Таблица 2 - Химический состав сортов красной смородины

Фактическое значение показателя

Показатель Ася Валентиновка Вика Мармеладница Орловская звезда

1 2 3 4 5 6

Массовая доля сухих веществ, % 11,63±0,3 9,0±0,3 10,2±0,3 11,4±0,3 11,92*0,3

Окончание табл. 2

1 2 3 4 5 б

Массовая доля Сахаров, % 8,51 ±0,1 7,91±0,1 9,12±0,1 8,98±0,1 8,13±0,1

Содержание пектиновых веществ, % 8,78±0,1 9,17±0,1 8,82±0,1 10,11±0,1 9,37±0,1

Массовая доля органических кислот (по яблочной), % 2,37±0,03 2,42±0,02 2,02±0,02 1,72±0,02 2,15±0,02

Содержание витамина С, мг/100 г 61,4±0,5 52,5±0,5 42,2±0,5 57,24±0,5 42,3±0,5

Р-активные вещества, мг/100 г, в т.ч.: 357,5 331,6 371,5 384,2 266,8

катехины 125,23±0,08 109,4±0,07 128,1±0,07 136,б±0,07 102,5±0,07

антоцианы 132,2±0,07 125,1±0,07 137,2±0,07 140,4±0,07 98,3±0,07

лейкоатоцианы 100,1±0,1 97,1 ±0,11 106,2±0,1 107,2±0,1 66,0±0,1

Витамин В1, мг/100 г 0,021 ±0,002 0,018±0,001 0,023±0,002 0,02±0,002 -

Витамин Вг, мг/100 г 0,030±0,003 0,039±0,002 0,027±0,003 0,041 ±0,003 0,029±0,003

Калий, мг/100 г 23,9±1,3 24,05±1,35 24,62±1,4 24,2±1,4 16,8±1,2

Кальций, мг/100 г 40,23±1,90 39,35±2,2 32,12±2,5 40,57±2,5 40,57±2,5

Магний, мг/100 г 22,37±1,60 21,93±1,7 23,5±1,65 24,6± 1,65 19,2±1,65

Фосфор, мг/100 г 11,46±1,70 10,53±1,9 12,12±1,9 11,37±1,9 11,92±1,9

Железо, мг/100 г 0,26±0,04 0,23±0,05 0,27±0,05 0,25±0,05 0,24±0,05

Марганец, мг/100 г 0,02±0,02 0,01 ±0,02 0,03±0,02 0,026±0,02 0,03±0,02

В результате проведенного анализа химического состава изучаемых сортов установлено, что все ягоды обладают высокой пищевой ценностью. Высокие значения пектиновых веществ отмечены у всех сортов, однако сорт Мармеладница лидирует по его содержанию (см. табл. 2), что свидетельствует о перспективе этого сорта для производства желейных продуктов.

Влияние вида и концентрации гидролизующего агента на выход пектина из выжимок красной смородины

Для сравнительного анализа влияния вида гидролизующего агента на выход и качество пектина из выжимок красной смородины использована азотная кислота с технологическими параметрами: температура - 80 °С, концентрация кислоты - 0,4 %, продолжительность - 2,5 ч. По полученным данным лучший показатель выхода пектина дает сорт Мармеладница - 12,39 %. В качестве гидролизующего агента брали также и лимонную кислоту с теми же технологическими параметрами. В этом случае выход пектина у сорта Мармеладница - 20,08 %, по сравнению, с азотной кислотой

_ 5еличился на 7,69 %. Результаты проведенных исследований по выходу спиртоосаж-даемых пектиновых веществ приведены на рисунке 5.

25

20

и

с ю §

§ 5 Ю .

■ Азотная кислота Лимонная кислота

Рисунок 5 - Выход спиртоосаждаемых пектиновых веществ из выжимок красной смородины

Таким образом, выбранные сорта красной смородины подходят в полной мере, но можно выделить сорта Мармеладница, Валентиновка как наиболее лидирующие. При использовании пектиносодержащего сырья из выжимок красной смородины в качестве гидролизующего агента целесообразно применение лимонной кислоты. Для определения оптимальной концентрации лимонной кислоты проведены дополнительные исследования при следующих концентрациях: 0,03; 0,05; 0,10; 0,15 % (рис. 6).

со

-0,03% -0,05% -0,10% -0,15%

Рисунок б - Влияние концентрации лимонной кислоты на выход чистого пектина из выжимок красной смородины

Дальнейшее увеличение концентрации экономически нецелесообразно. Таким образом, при концентрации лимонной кислоты менее 0,1 % происходит снижение выхода спиртоосаждаемых пектиновых веществ. При концентрации 0,15 % выход пектиновых веществ также снижается, что объясняется частичной деструкцией пектиновой молекулы. Поэтому в качестве наилучшего гидролизующего агента рекомендована лимонная кислота с концентрацией 0,1 %, а в качестве сырья - выжимки ягод лидирующего сорта Мармеладница.

Экстрагирование пектиновых веществ при различных технологических параметрах

Температура, продолжительность экстрагирования, диффузионная проводимость сырья являются наиболее весомыми факторами, влияющими на данный процесс. По методике Л.В. Донченко определены коэффициент диффузии пектиновых веществ О и коэффициент массоотдачи /9 (табл. 3).

Таблица 3 - Коэффициент диффузии при различной температуре экстрагирования

Участок Продолжительность процесса, мин Коэффициент диффузии пектиновых веществ D, 10 '", mj/c

85 °С 90 °С А °С

1 10 4,85 4,87 0,02

2 20 3,43 3,44 0,01

3 30 2,99 3,02 0,03

4 40 2,95 2,97 0,02

5 50 2,84 2,96 0,12

6 60 2,74 2,78 0,04

7 70 2,76 2,77 0,01

8 80 2,78 2,80 0,02

9 90 2,80 2,82 0,02

10 100 2,81 2,82 0,01

При температуре 85 °С и экспозиции до 10 мин коэффициент диффузии максимальный - 4,85, затем он колеблется около средней величины 2,90. Снижение коэффициента диффузии до 2,81 на стадии от 20 до 100 мин также можно объяснить увеличением вязкости. При температуре 90 °С и экспозиции до 10 мин коэффициент диффузии максимальный - 4,87, затем он колеблется около величины 2,91.

Происходит снижение коэффициента диффузии до 2,82, что свидетельствует о нецелесообразности дополнительных энергетических затрат на нагрев до 90 °С. В качестве результатного физического показателя для пастило-мармеладной группы изделий логично взять студнеобразующую способность, а в качестве факторных показателей использовать продолжительность нагрева до температур 80; 85; 90 °С. Экспериментальная оценка влияния температуры на студнеобразование выполнена для лидирующего сорта Мармеладница (рис. 7).

Из приведенных данных (см. рис. 7) видно, что наибольшее значение студнеоб-разующей способности достигается при температуре процесса 85 °С (152 °SAG), при дальнейшем повышении до температуры 90 °С студнеобразующая способность снижается (148 °SAG). Поэтому оптимальная температура процесса - 85 °С. Выбор температуры 85 °С также соответствует опытам по оценке величины диффузии и массот-дачи.

Оптимальная продолжительность технологического процесса эктрагирования определена для лидирующего сорта Мармеладница при средней температуре 85 °С.

Рисунок 7 - Влияние температуры на студнеобразующую способность пектина из выжимок красной смородины (сорт Мармеладница)

Оптимальная продолжительность технологического процесса эктрагирования определена для лидирующего сорта Мармеладница при средней температуре 85° С. Продолжительность процесса гидролиза наблюдалась во временном интервале от 60 до 240 мин. Максимум достигается при экспозиции 120 мин (рис. 8).

180

Рисунок 8 - Влияние продолжительности экстрагирования на студнеобразующую способность пектина из выжимок красной смородины

Дальнейшее увеличение продолжительности экстракции свыше 120 мин отрицательно влияет на процесс студнеобразования.

Таким образом, проведенные исследования по оценке технологической эффективности кинетики процесса экстрагирования посредством оценки технологических параметров (коэффициент диффузии, коэффициент массоотдачи пектиновых веществ, студнеобразующая способность пектина) показали, что оптимальными являются следующие условия экстракции: концентрация лимонной кислоты - 0,1 %; температура -85 °С, экспозиция - 120 мин.

Влияние технологических параметров на извлечение красящих веществ из выжимок красной смородины

Извлечение антоцианового пигмента проводили методом экстрагирования при температуре 55—65 °С в течение пяти часов, поскольку за пределами этого температурного интервала происходит либо значительное увеличение продолжительности экстракции, либо уменьшается выход красящих веществ. Опытные образцы подвергались анализу с шагом 1 ч (рис. 9).

Рисунок 9 - Влияние концентрации этанола и продолжительности процесса на выход красящих веществ

Глава 4. Результаты исследования комплекса технологических процессов переработки растительного сырья и их применение в производстве пастило-мармеладных групп изделий

Структурная оптимизация технологических систем получения пектина из выжимок ягод позволила разработать технологическую схему получения пектина из выжимок красной смородины (рис. 10). Конечным продуктом является сухой пектин для приготовления кондитерских изделий.

1 2 1.3 б 4 в 7 18

Рисунок 10- Принципиальная схема получения пектина из выжимок красной смородины: 1 -ленточный транспортер; 2 - бисерная мельница; 3 - экстрактор; 4 - трубопровод; 5 - насос; 6 - кизельгуровый фильтр с фильтрующими элементами; 7 - вакуум-выпарная машина; 8 - инфракрасная сушилка шкафного типа

Сравнительный анализ физико-химических и органолептических показателей полученного пектина показывает, что они находятся в пределах, установленных международными стандартами (табл. 4).

Таблица 4 - Сравнительный анализ качества пектина

Показатель Значение показателя

Международный стандарт Фактическое значение

Внешний вид Порошок от белого до бледно-коричневого цвета Порошок бледно-коричневого цвета

Запах Свойственный сырью Свойственный сырью

Вкус Кисло-сладкий Кисло-сладкий

Гелеобразование, °(USA-SAG) 150±5 153,00

Вязкость, mPas 400-500 469,30

Кислотность Не более 3,4 3,30

Свинец, мг/кг Не более 5,0 1,75

Мышьяк, мг/кг Не более 3,0 1,94

Цинк, мг/кг Не более 25,0 16,6

Медь, мг/кг у Не более 25,0 14,2

Азот (зола и летучие вещества после промывки), % Не более 0,5 0,28

Галактуроновая кислота, % Не менее 65,0 73,10

Технология получения пищевого красителя из выжимок красной смородины

Антоциановый краситель получен из выжимок красной смородины сорта Мар-меладница по предложенной технологической схеме (рис. 11). Использование спирта в качестве агента гарантирует снижение микробиологического загрязнения красителя и как следствие повышает его устойчивость при длительном хранении.

Антоциановый пищевой краситель, полученный по новой технологии с применением выжимок из красной смородины по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям имеет высокое качество (табл. 5).

Полученный краситель использован при производстве кондитерских изделий для окрашивания изделий пастило-мармеладной группы (желейный мармелад и зефир). В результате опытно-промышленных испытаний получили готовые изделия различных оттенков красного цвета в зависимости от концентрации красителя. Краситель дозировали в количестве 20, 30,40, 50 и 60 г на 1 кг мармеладной массы. В го-

товом продукте определена цветность. Анализ окраски проводили двумя способами: путем фотоэлектроколоримегрирования раствора с массовой долей мармелада 20 % при длине волны X = 570 нм; посредством погружения визуального фотографического изображения в среду Adobe Photoshop. С применением инструментов числовой оценки интенсивности цвета RGB получены значения спектра после окраски (табл. 6).

Рисунок 11 - Принципиальная схема получения пищевого красителя

Таблица 5 - Оценка качества пищевого красителя

Показатель Характеристика

Внешний вид Сиропообразная, густая жидкость

Цвет Темно-красный

Вкус Слабокислый

Запах Аромат смородины

Массовая доля сухих веществ, % 58,30

рН среды 2,65

Титруемая

кислотность, 2,15

мэкв/г

Содержание красящих веществ по С0804-7Н20, г/дм3 118,4

Выход концентрата (по сухому сырью), % 43,82

Таблица 6 - Влияние красителя на цвет мармелада

Дозировка красителя, г/кг Оптическая плотность, ед. прибора (фотоколориметр) Характеристика цвета, ед. (фотография)

20 0,142 172

30 0,152 189

40 0,162 201

50 0,168 219

60 0,179 233

При использовании красителя из выжимок красной смородины в производстве желейного мармелада в интервале оптической плотности 0,152-0,168 ед. прибора (дозировка красителя 30-50 г/кг) удается воссоздать ярко-красные тона в изделии.

При внесении красителя в количестве менее 30 г/кг не наблюдается необходимая интенсивность окраски. Внесение красителя в количестве более 50 г/кг нецелесообразно, поскольку приводит к получению продукта с чрезмерно темной окраской и повышению себестоимости готового изделия.

Глава 5. Экономическая эффективность внедрения новой технологии и рецептур в производство желейного мармелада

Необходимая экономия достигается за счет использования местных ресурсов и минимизацией транспортных расходов. Предложенная технология на основе выжимок красной смородины является рентабельной (табл. 7).

Таблица 7 - Показатели экономической эффективности изделий

Показатель \ Желейный мармелад

Контрольный Опытный

Стоимость, руб./т 99911,32 121259,

Прибыль, руб./т 16651,89 22674,45

Рентабельность, % 20 23

Получение готового продукта пастило-мармеладной группы с использованием пектина из выжимок красной смородины в условиях Красноярского края позволяет снизить полную себестоимость производства на 1294 руб./т. Рентабельность производства желейного мармелада при внедрении новой технологии получения пектина и красителя из выжимок красной смородины в условиях Красноярского края повышается на 3 %.

Общие выводы

1. На основании анализа литературных источников и проведенного патентного поиска по существующим и перспективным технологиям получения пектина и пищевого красителя из отходов растительных компонентов обосновано использование выжимок красной смородины в качестве альтернативного сырья для производства пастило-мармеладной группы изделий в условиях Красноярского края.

2. Разработанная математическая модель исследования технологического процесса получения пектина из выжимок красной смородины позволила спрогнозировать производительность технологических звеньев и выход готовой продукции, а

также определить оптимальные параметры гидролиза пектиновых веществ: температура - 85,96 °С и экспозиция - 122,27 мин.

3. Исследование влияния основных технологических параметров (температура, продолжительность экстракции, вид агента) на процесс экстрагирования пектиновых веществ из выжимок красной смородины с учетом физико-химического анализа ее сортов показало, что при оптимальных технологических параметрах: температуре 85 °С и продолжительности экстракции 2 ч, с использованием в качестве гидроли-зующего агента лимонной кислоты с концентрацией 0,1 % выход пектина повышается в 1,62 раз по сравнению с азотной кислотой.

4. Разработанные технологии получения пектина и пищевого красителя из выжимок красной смородины и рецептуры натурально окрашенного желейного мармелада с повышенной пищевой и биологической ценностью соответствуют ГОСТ 5898-87.

5. Экономическая эффективность от внедрения новой технологии и рецептур получения желейного мармелада в производственных условиях Красноярского края оценивается повышением рентабельности на 3 %.

Практические рекомендации

1. Использовать разработанные технологию и рецептуры получения изделий пастил о-мармеладной группы в производственных условиях С ПК «Солонцы» Емель-яновского района Красноярского края (акты внедрения от 8.10.2014 г.)

2. Использовать модели получения пектина и программу для ЭВМ (№ 2013130067) в учебном процессе Института пищевых производств ФГБОУ ВПО «КрасГАУ» (свидетельства Информрегистра № 34915, 28176, патент на полезную модель № 140772).

Научные публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Силин В.Е., Цугленок Н.В., Цугленок Г.И. Технология производства пектина из выжимок красной смородины (ШЬев гиЬгит) // Вестник КрасГАУ. - 2014. - № 7. -С.195-197.

2. Силин В.Е., Цугленок Н.В., Цугленок Г.И. Технология производства желейного мармелада на основе пектина из красной смородины с добавлением натурального красителя // Вестник КрасГАУ. - 2014. - № 8. - С. 213-218.

Другие научные издания

3. Разработка технологии получения пектина из красной смородины (ШЬез гиЬгшп) для использования в производстве желейного мармелада / В.Е. Силин. -Свид. Информрегистра № 34915.

4. Силин В.Е. Ускоренное получение настоя // Наука и образование: опыт, проблемы, перспективы развития: мат-лы междунар. науч.-практ. конф., 26-27 апреля 2013 г. - Красноярск, 2013. - С. 398-340.

5. Пат. № 2014617373 Российская Федерация. Моделирование потоков сырья в технологической системе получения пищевого красящего концентрата из скорлупы семян кедровой сосны сибирской / Силин В.Е [и др.]. - Заявл. 27.05.14; опубл. 17.07.14,- 16 с.

6. Переработка пищевых продуктов на основе местного растительного сырья Восточной Сибири / В.Е. Силин [и др.]. - Свид. Информрегистра № 34915.

Санитарно-эпидемиологическое заключение № 24.49.04.953.П. 000381.09.03 от 25.09.2003 г. Подписано в печать 13.11.2014. Формат 60x84/16. Бумага тип. № 1. Печать - ризограф. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 481 Издательство Красноярского государственного аграрного университета 660017, Красноярск, ул. Ленина, 117

14-15524

2014341999