автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Технология получения пектина из выжимок красной смородины для производства желейного мармелада

На правах рукописи

Силин Василий Евгеньевич

Технология получения пектина из выжимок красной смородины для производства желейного мармелада

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 2015

Работе выполнена в ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет».

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Цугленок Галина Ивановна

Официальные оппоненты: Магомедов Гаэибег Омарович, доктор тех-

нических наук, профессор, зав. кафедрой технологии хлебопекарного, кондитерского, макаронного и зерноперерабатывающего производств ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»

Кольман Ольга Яковлевна, кандидат технических наук, ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», старший преподаватель кафедры технологии и организации общественного питания

Ведущая организация: Бийский технологический институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова"

Защита диссертации состоится 25 июня 2015 г. в 12°°часов на заседании диссертационного совета Д 220.037.03 при ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет» по адресу: 660049, г. Красноярск, проспект Мира, 90, факс: (391)227-36-09, e-mail: dissovet@kgau.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет» и на официальном сайте www.kgau.ru.

Автореферат разослан «_» апреля 2015 г.

Ученый секретарь , ^ _

диссертационного совета ЯноваМА.

РОССИЙСКАЯ ' ":УДЛ1'С I III пиля

. .-1 [, JI И() I I кл .'И г._

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В условиях техногенной нагрузки на экологию человека внимание уделяют пектиносодержащим 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: A.A. Кочеткова, J1.B. Донченко, А.Д. Хайрутдинова, О.И. Ильина, Е.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 выжимок красной смородины для производства желейного мармелада.

Задачи исследования:

1. Проанализировать современное состояние вопроса о компонентах растительного сырья, используемого в производстве пастило-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, рецешуры желейного мармелада и определить ор-ганолептические и физико-химические показатели пектина и пищевого красителя из выжимок красной смородины.

5. Внедрить в промышленное производство желейный мармелад из выжимок красной смородины и оценить его экономическую эффективность.

Научная концепция. В основу научного решения проблемы создания эффективных технологий получения натурально окрашенных пастило-мармеладных изде-

лий 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 № 2015612395);

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

- предложена технологическая линия получения пищевого красителя иэ 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. Технологии получения пектина и пищевого красителя из выжимок красной смородины с высоким содержанием БАВ.

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 переработки выжимок красной смородины для получения пектина и пищевого красителя.

4. Рецептуры приготовления желейного мармелада на основе пектина и пищевого красителя иэ 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: опыт, проблемы, перспективы развития», Красноярск, 2012, 2013 г.; V Международная научно-практическая конференция молодых ученых, посвященная 60-летию КрасГАУ «Инновационные тенденции развития российской науки», Красноярск, 2012 г.?

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научно-методических работ; из них 3 - в ведущих рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК Российской Федерации. По материалам исследований получено 2 свидетельства ФГУП «Информрегистр» (№ 34915, 28176), 2 свидетельства Роспатента на программы для ЭВМ (№ 2015612402, № 2015612395).

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 137 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложения на 25 страницах. Работа иллюстрирована 29 таблицами и 20 рисунками. Список литературы включает 151 наименование, в том числе 16 - 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 сырья 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 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 объектов исследований выбраны:

- Выжимки пяти сортов смородины красной (Ribes rubrum), урожаев 20122013 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.;

- мармелад желейный на основе полученного пектина и красителя из выжимок красной смородины сорта Мармеладница;

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).

Рисунок 2 - Принципиальная схема производства пектина

X(t) - функция состояния звена X в момент времени t, ч; Х(0) - начальное состояние звена X; Ауу - 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

^- = kOPo{t)-XPSU-P{t) at

показывает, что изменение состояния звена 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 и Xpsu .

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

рк/ 97 10632725131 1315105339 4372130858

(,)~70 1668649957000 С 333729991400 slnO 65505375 6

547876661 ("ir) 1622836093 ("if + 6347000 С 77442750 6

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

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

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

К 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 0,812 1,723 3,6973

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

Выход готовой продукции, т

Рисунок 3 - Прогнозируемая производительность линии получения пектина

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.

Зависимость 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 DataFit получено уравнение регрессии, с помощью которого установлена взаимосвязь параметров температуры и времени экстракции с выходом чистого пектина (рис. 4):

у = Ь0+Ь, х, + b1log(x2) + b3 х, +b4 log(x2),

где Х| - температура, °С; Х2 - экспозиция, мин; Ь0= 8,052, bj — 48,156, b2= 1,095, b3 = -0,137, b4 = 0,005 - коэффициенты регрессии.

Рисунок 4 - Зависимость выхода пектина от технологических параметров

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 процессов извлечения пектиновых веществ и обоснование технологических параметров

Проведена сравнительная оценка выжимок 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).

Высокие значения пектиновых веществ отмечены у выжимок всех сортов, однако сорт Мармеладница лидирует по его содержанию (см. табл. 2), что свидетельствует о перспективе этого сорта для производства пектина.

Таблица 2 - Химический состав выжимок сортов красной смородины

Показатель Фактическое значение показателя

Ася Валентиновка Вика Мармеладница Орловская звезда

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

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±0,07 136,6±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 В], мг/100 г 0,021 ±0,002 0,018±0,001 0,023±0,002 0,02±0,002 -

Витамин В2, 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

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 результатам 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 увеличился на 7,69 %. Результаты проведенных исследований по выходу спиртоосаж-даемых пектиновых веществ приведены на рисунке 5.____

Рисунок 5-Выход спиртоосаждаемых пектиновых веществ из выжимок красной смородины

Таким образом, выбранные сорта красной смородины подходят в полной мере для извлечения пектиновых веществ, 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 исследования при следующих концентрациях: 0,03; 0,05;

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

Дальнейшее увеличение концентрации лимонной кислоты 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. Поэтому в качестве наилуч-

шего 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 /) (табл. 3).

Таблица 3 - Коэффициент диффузии при различной температуре экстрагирования

Участок Продолжительность процесса, мин Коэффициент диффузии пектиновых вещество, 10м2/с

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 °SAO), 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.

90 Температура, °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 технологического процесса эктрагирования наблюдалась во временном интервале от 60 до 240 мин. Максимум достигается при экспозиции 120 мин (рис. 8).

180

160

о 140

я <

я СП 120

в О Л 100

1 i 5 о X 80

1 60

8 1 40

20

0

Экспозиция, мин

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.

Полученные экспериментальные данные исследуемых 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 извлечения 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. В качестве экстрагентов взяты водно-спиртовые растворы 96 %, 75 %, 60 %, 40 %, 30 %.

Экспериментальные образцы подвергались анализу по выходу красящих веществ в зависимости от применяемой экстракции спиртового раствора и продолжительности с шагом 1 ч (рис. 9).

Анализ показал, что в начальный отрезок экстрагирования (до 2 часов) наблюдался высокий выход красящих веществ вне зависимости от концентрации этилового спирта, однако максимальный при 96 % об.

Через 3 часа экстрагирования выход антоцианов уменьшился. Таким образом, для эффективного извлечения красящих веществ этиловым спиртом достаточно 2 часа.

Для более полного извлечения красителя из сырья проведено многократное экстрагирование. При однократном экстрагировании извлечено 60-70%. При 3-кратном более 95 % об.

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

Разработана принципиальная схема получения пектина из выжимок красной смородины (рис. 10).

Содержание красящих веществ, %

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

12 13 6 4 6 7 1 8

Рисунок 10- Принципиальная схема получения пектина из выжимок красной смородины: 1 -ленточный транспортер; 2 - бисерная мельница; 3 - экстрактор; 4 - трубопровод; 5 - насос; 6 - кизелъгуровый 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 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 готовом продукте определена цветность. Анализ окраски проводили двумя способами: путем фотоэлектроколориметрирования раствора с массовой долей мармелада 20 % при длине волны \ = 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).

Сырье Высушивание Измельчение Первичная экстракция (t=55-65°C, т=1,5 ч, массовое соотношение экстрагент-сырье 5:1)

сырья сырья

Отстаивание (t-18-20°С, т-в-Юч)

Объединенный экстракт

Фильтрование

Концентрирование экстракта до содержания СВ в концентрате красителя 55-65 %

Фасовка

Охлаждение и хранение

Первичный экстракт Экстракт

Вторичная экстракция (t=55-65°C,

г-1,5 ч, массовое соотношение _экстрагент-сырье 5:1)_

Отработанное сырье

Отделение вторичного экстракта

Вторичный экстракт

Этиловый спирт (96 % об.)

сгаута

Регенерация этилового CI

Рисунок И - Принципиальная схема получения пищевого красителя

Показатель Характеристика

Внешний вид Сиропообразная, густая жидкость

Цвет Темно-красный

Вкус Слабо-кислый

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).

Получение готового продукта пастило-мармеладной группы с использованием пектина из выжимок красной смородины в условиях Красноярского края позволяет снизить полную себестоимость производства на 2597 руб./т.

Рентабельность производства желейного мармелада при внедрении новой технологии получения пектина и красителя из выжимок красной смородины в условиях Красноярского края повышается на 2,8 %.

Показатель Желейный мармелад

Контрольный Опытный

Стоимость, руб./т 103892 102598

Прибыль, руб./т 20077 22674

Рентабельность, % 19,3 22,1

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 её сортов показало, что при оптимальных технологических параметрах: температуре - 85 °С и продолжительности экстракции 2 часа, с использованием в качестве | гидролизующего агента лимонной кислоты с концентрацией 0,1 %, выход пектина! повышается в 1,62 раз, по сравнению с азотной кислотой. I

4. Разработаны технологии получения пектина и пищевого красителя из ■ выжимок красной смородины и рецептуры натурально-окрашенного желейного мар- _ мелада с повышенной биологической ценностью. *

5. Экономическая эффективность от внедрения новой технологии и рецеп- * тур получения желейного мармелада в производственных условиях Красноярского С края оценивается повышением рентабельности на 2,8 %.

Практические рекомендации

1. Использовать разработанные технологию и рецептуры получения изделий пастило-мармеладной труппы в производственных условиях СПК «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).

■ С

с с

Научные публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Силин В.Е. Исследование кинетики и обоснование технологических параметров процессов извлечения пектиновых веществ из выжимок красной смородины // ВестникКрасГАУ.-2015.-№ 1.- С. 120-125.

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

3. 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

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

5. Переработка пищевых продуктов на основе местного растительного сырья Вос-точной Сибири / В.Е. Силин [и др.]. - Свид. Информрегистра № 28176.

6. Моделирование технологических процессов производства пектина из выжимок красной смородины / Программа для ЭВМ / Свидетельство о государственной регистрации программы на ЭВМ № 2015612402

7. Моделирование потоков сырья в технологической системе получения натурально-окрашенного желейного мармелада на основе пектина из красной смородины

/Программа для ЭВМ Свидетельство о государственной регистрации программы на ЭВМ №2015612395

Санитарно-эпидемиологическое заключение № 24.49.04.953.П. 000381.09.03 от 25.09.2003 г. Подписано в печать 8.04.2015. Формат 60x84/16. Бумага тип. N21. Печать-ризограф, Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 182 Издательство Красноярского государственного аграрного университета 660017, Красноярск, ул. Ленина, 117

1 5 — 5 2 1 U

2010016947

2010016947