Технология производства сока яблочного концентрированного с использованием принципов НАССР

Ministerul Educaюiei, Tineretului єi Sportului

al Republicii Moldova

Universitatea Tehnicг a Moldovei

FACULTATEA DE TEHNOLOGIE ЄI MANAGEMENT

ОN INDUSTRIA ALIMENTARГ

Catedra: Tehnologia conservгrii

Teza de licenюг

Tema: «Tehnologia de fabricare a sucului concentrat de mere cu utilizarea principiilor HACCP»

A elaborat Peicov Oleg

student gr. TPFL-021

Оndrumгtor Tгrоюг V

dr. conf. univ.

Chiєinгu, 2006

1. Литературный обзор. Технический и технологический прогресс при производстве сока яблочного концентрированного.

1.1 Общая характеристика яблок, используемых при

промышленной переработке (степень зрелости, химический состав, желирующие компоненты — пектин, крахмал и т. д)

Каждый сорт дикорастущих и культивируемых яблок имеет свои характерные особенности и различный химический состав. Все зависит от происхождения, условий произрастания, степени зрелости плодов. Все это определяет пищевые достоинства, вкус и использование. Химический состав яблок весьма разнообразен и богат. В 100 граммах съедобной части свежих яблок содержится 11% углеводов, 0.4% - белков, до 86% - воды, 0.6% - клетчатки и 0.7% органических кислот, среди которых яблочная и лимонная. Кроме того, в яблоке обнаружены жирные летучие кислоты: уксусная, масляная, изомасляная, капроновая, пропионовая, валериановая, изовалериановая. Имеет яблоко дубильные вещества и фитоциды, являющиеся бактерицидными веществами. Крахмал имеет основное пищевое значение. Высоким его содержанием в значительной степени обусловливается пищевая ценность продуктов. В пищевых рационах человека на долю крахмала приходится около 80% общего количества потребляемых углеводов. В крахмале находятся две фракции полисахаридов — амилоза и амилопектин. Превращение крахмала в организме в основном направлено на удовлетворение потребности в сахаре. Крахмал превращается в глюкозу последовательно, через ряд промежуточных образований. В организме содержится в виде гликогена. Как следует из табл. 1, наиболее полезными свойствами обладают яблоки и капуста. Яблоки содержат в 2 раза больше фруктозы, чем глюкозы. Они показаны при заболевании печени, сахарным диабетом и ряде других заболеваний.

Таблица 1

Содержание углеводов на 100 г съедобной части яблок, в граммах

Исходя из таблицы 1 видно, что химический состав яблок очень разнообразен, содержит большое количество пектина и крахмала. Из-за высокого содержания пектина яблоки являются основным продуктом для производства пектина.

Различают два основных вида пектиновых веществ — протопектин и пектин.

Протопектины не растворимы в воде. Они содержатся в стенках клеток плодов. Протопектин представляет собой соединение пектина с целлюлозой, в связи с чем при расщеплении на составные части протопектин может служить источником пектина.

Пектины относятся к растворимым веществам, усваивающимся в организме. Основным свойством пектиновых веществ, определившим их использование в пищевой промышленности, является способность преобразовываться в водном растворе в присутствии кислоты и сахара в желеобразную коллоидную массу.

Современными исследованиями показано несомненное значение пектиновых веществ в питании здорового человека, а также возможность использовать их с терапевтической (лечебной) целью при некоторых заболеваниях преимущественно желудочно-кишечного тракта. Пектин получают из отходов яблок, арбузов, а также из подсолнечника.

Пектиновые, вещества способны, адсорбировать различные «соединения, в том» числе экзои эндогенные токсины, тяжелые металлы. Это свойство пектинов широко используется в лечебном и профилактическом питании (проведение разгрузочных яблочных дней у больных колитами, назначение мармелада, обогащенного пектином.

1.2 Современные технологии получения яблочного сока

(прессование, обработка ферментами)

Сок готовят из яблок разных сортов и сроков созревания, поэтому по химическому составу яблочные соки могут значительно различаться, хотя большинство промышленных сортов яблок имеет незначительный диапазон в содержании сухих веществ (19…21%) и органических кислот (0,3…0,6%), также они содержат пектиновые вещества (0,5…1,0%), богаты витаминами. Для получения соков лучшими являются яблоки осенне-зимних сортов с плотной тканью, которые при дроблении дают мезгу зернистой структуры, хорошо поддающуюся прессованию. Выход сока составляет 80% и более. После дробления мезга должна сразу поступать на прессование, так как при измельчении нарушается целостность клеточных стенок, и высвобождаются полифенольные ферменты. При этом с участием кислорода воздуха окисляются полифенольные и другие легкоокисляемые соединения, что приводит к потемнению и ухудшению вкуса и запаха сока. Продукты окисления полифенолов могут иметь красную, оранжевую, коричневую окраску и, соответственно, менять цвет сока. Отжатый сок, который содержит пектиновые и полифенольные вещества и некоторую часть крахмала и азотистых соединений, необходимо осветлить комбинированными способами с применением пектолитических и амилолитических ферментов и других осветляющих веществ. Для получения яблочного сока применяют комплексные механизированные линии, включающие приёмку сырья и получение готового продукта.

Технологический процесс.

Соки осветлённые и представляют собой жидкую фазу плодов с растворёнными в ней веществами, отжатую из плодовой ткани.

Доставка, приёмка и хранение сырья осуществляются в производстве соков так же, как при изготовлении других видов фруктовых консервов. Мытое сырьё инспектируют, удаляя плоды, поражённые вредителями, загнившие и с другими дефектами. Механическое измельчение (дробление) является основным способом воздействия на растительную ткань в производстве соков. Однако чрезмерно мелкое измельчение превратит мезгу в сплошную массу, в которой не будет «каналов» для вытекания сока. Степень повреждения клеток при механическом измельчении зависит от вида плодов и конструкции измельчающего устройства. Степень повреждения клеточной структуры яблок при измельчении на шлифовальной машине порядка 30…35%. Однако при измельчении яблок на тёрочно-ножевой дробилке доля клеток с повреждёнными мембранами может достичь 60…80%. При прессовании также происходит повреждение мембраны. В процессе нагревания растительного сырья коагулируются и обезвоживаются белки протоплазмы, что приводит к увеличению клеточной проницаемости. Тепловая обработка оказалась наиболее эффективной для плодов с низкой сокоотдачей. Нагревание не только повышает выход сока, но и оказывает другие воздействия на сырьё: инактивирует ферменты, снижает слизистость и вязкость, способствует переходу красящих веществ из кожицы и мякоти плодов в сок. Режим нагревания должен быть правильно подобран для каждого вида и сорта сырья. Дроблёные плоды нагревают в аппаратах непрерывного действия разного устройства.

Обработка ферментными препаратами.

Большинство плодов и ягод содержат пектиновые вещества, которые затрудняют выделение сока и уменьшают его выход. Пектиновые вещества находятся в плодах в виде нерастворимого в воде протопектина и растворимого пектина. Протопектин входит в состав клеточных стенок и срединных пластинок растительных тканей. Основное влияние на процесс сокоотдачи оказывает растворимый пектин, который обладает водоудерживающей способностью и повышает вязкость сока, препятствуя его вытеканию. Поэтому при обработке мезги пектолитическими ферментами необходимо, прежде всего, разрушить нерастворимый протопектин. Протопектин должен быть гидролизован только частично, так чтобы отделить клетки одну от другой и частично разрушить их стенки для повышения клеточной проницаемости. Пектолитические ферментные препараты не только разрушают пектиновые вещества, но и действуют на клетки токсичными веществами неферментативной природы, которые входят в состав препаратов и вызывают коагуляцию белково-липидных мембран и гибель растительных клеток. В результате этих превращений клеточная проницаемость увеличивается, протоплазменные мембраны разрываются, и выход сока значительно облегчается. Для обработки мезги плодов при производстве соков без мякоти используют ферментный препарат Пектофостидин, который выпускается в виде порошка. Препарат Novoferm 10х (выращивается поверхностным способом) представляет собой комплекс ферментов пектиназы, полигалактуроназы, пектинметил-эстеразы, целлюлазы и амилазы. Оптимальная температура действия пектолитических ферментных препаратов 35…40°C. Повышение температуры сверх 55 °C инактивирует ферменты и действие препарата прекращается. Продолжительность обработки 1…2 часа. Novoferm 10х применяется как для обработки мезги, так и для осветления соков. Новым видом ферментов, которые могут применяться для обработки мезги в целях повышения выхода сока, являются разжижающие ферменты, в состав которых входит пектиназа и целлюлаза.

Извлечение сока.

Для извлечения сока из подготовленной мезги плодов применяют прессование, центрифугирование, диффузию и т. д. Основной способ извлечения сока из плодов и ягод — прессование — состоит в давлении на мезгу. Основная функция пресса заключается не в раздавливании растительной ткани, не в повреждении биомембран клеточной структуры, а в выдавливании сока, уже выделившегося из повреждённых в процессе предварительной обработки клеток. Пресс не предназначен для выделения сока из клеток, а служит для отделения жидкой фазы мезги — сока, вытекающего из разорванных ещё до начала прессования клеток. Высокий выход сока зависит главным образом от надлежащей предварительной обработки сырья. Для прессования применяют различные по конструкции и принципу действия прессы, которые могут быть непрерывного (шнековые, ленточные) и периодического (пакетные, корзиночные) действия. В пакетных прессах мезгу слоем 6…8 мм заворачивают в салфетки (пакеты) из прочной ткани. Пакеты укладывают на платформе один на другой с прокладкой между ними деревянных плиток. Сверху пакеты укрепляют прессующей плитой. Платформа с пакетами поднимается под прессующую плиту плунжером. Гидравлический корзиночный пресс фирмы «Бухер» представляет собой сплошной цилиндр, закрытый с двух сторон дисками, один из которых приводится в движение гидравлической системой, второй неподвижен. Между дисками размещена дренажная система из гибких желобчатых стержней, покрытых снаружи тканью. Мезга подаётся насосом через трубопровод внутрь цилиндра и заполняет пространство между стержнями. После заполнения корзины подвижный диск двигается внутрь корзины и давит на мезгу. Выделяющийся сок проходит через фильтрующую ткань и по желобкам стержней стекает в общий трубопровод. При сближении дисков стержни сгибаются. По окончании одного цикла прессования подвижный диск отодвигается назад, стержни распрямляются и разрыхляют мезгу. На данном прессе выход сока составляет 80%, содержание взвесей 1,3%, создаваемое давление 1,2 МПа. Для отжима сока из яблок используют шнековые прессы Р3-ВПШ-5 и Р3-ВП2-Ш-5. Для прессования яблок наибольшее распространение получили ленточные прессы, которые позволяют вести прессование в тонком слое при высокой производительности. Ленточный пресс типа ПФ фирмы «Кляйн» состоит из массивной рамы с бункером для мезги и двух лент из полиэфира, проходящих через группы валиков. Мезга загружается в пресс шнековым загрузочным устройством. Первая зона — стекания, где из мезги под влиянием силы тяжести отделяется сок-самотёк. Затем мезга попадает в клиновидное пространство между двумя лентами и там сдавливается. Отпрессованные выжимки с помощью откидывающегося скребка удаляется с верхней и нижней лент, которые расходятся и на обратном пути промываются струями воды. На данном прессе выход сока составляет 72…80%. Выход сока и производительность линии в целом можно повысить, применяя двойное прессование или экстрагируя остатки сока из выжимок. Прессово-экстракционный способ состоит в отжатии сока из мезги на прессе, затем к выжимкам добавляют воду в соотношении от 1:0,5 до 1:1, тщательно размешивают и извлекают полученный сок на барабанном вакуум-фильтре. Сок, отжатый из выжимок, содержит меньше растворимых сухих веществ, чем после однократного прессования, поэтому его уваривают или используют для приготовления сахарного сиропа в производстве соков с сахаром. Диффузионный способ заключается в том, что весь сок с растворимыми сухими веществами извлекают из выжимок водой. Осветление.

Для получения прозрачного продукта необходимо нарушить коллоидную систему и обеспечить оседание взвешенных частиц и удаления части коллоидов, прежде всего нестойких. Однако в процессе хранения возможно взаимодействие коллоидов между собой и образование более крупных частиц, которые могут вызвать помутнение сока и выпадение осадка. Стабильность коллоидной системы сока обеспечивается следующими свойствами:

— высокая дисперсность коллоидных частиц;

—  наличие у коллоидных частиц одноимённого электрического заряда;

— наличие на поверхности частиц водной оболочки, которая приближает плотность частиц к плотности жидкой фазы и препятствует их соединению.

Различают физические, биохимические и физико-химические способы осветления сока. К физическим относятся: процеживание, отстаивание, сепарирование. К биохимическим — обработка ферментами. К физико-химическим: отстойка, обработка бентонитом, мгновенный подогрев.

Фильтрование.

После осветления сока для отделения скоагулировавших коллоидов и осевших частиц его фильтруют. Фильтрование — механический процесс выделения взвешенных частиц из сока путём пропускания его через пористый слой. Различают 3 вида фильтрования: поверхностное, глубокое и адсорбционное. Для фильтрования фруктовых соков используют фильтры разных типов: пластинчатые (фильтр-прессы), намывные и барабанные. Барабанные фильтры представляют собой вращающийся барабан с решётчатой поверхностью из полипропилена, на которую натянуто фильтровальное полотно. Барабан, частично погружённый в неотфильтрованный сок, вращается с частотой 0,2…0,6 мин-№. Внутри барабана создаётся вакуум. Первая стадия фильтрования заключается в формировании слоя фильтровального порошка на всей поверхности барабана. Для этого в ванну наливают суспензию порошка. При вращении барабана на всей его поверхности осаждается слой порошка толщиной 5…10 см. После образования фильтрующего слоя суспензию из ванны удаляют, наливают сок, подлежащий фильтрованию — начинается вторая стадия фильтрования. Сок, проходя через слой кизельгура под действием вакуума, собирается в сборнике, откуда откачивается насосом на дальнейшую обработку. Осадок наслаивается на поверхность кизельгура с внешней стороны и при вращении барабана срезается ножом.

Купажирование.

Для обеспечения более гармоничного вкуса соков их купажирут (смешивают). Купажируют соки либо одного вида плодов или ягод с разным содержанием кислот и сахаров, либо соки двух разных видов.

Русские ученые решили, что пектиновые вещества прессового сока, не подвергшегося дальнейшей технологии обработки, находятся в прочной связи с белками и полисахаридами, с которыми выделяется в осадок при осаждении с спиртом. Пектиновые вещества в процессе получения осветленного яблочного сока независимо от технологии претерпевают значительные, качественные и количественные изменения, такие, как разрыв цепи молекулы и диметоксилирования, не преводящие к разрыву связей с другими соединениями — белком и полисахаридами. Это подтверждает предположение, что в сырье пектиновые вещества находятся в едином белково — полисахаридном комплексе. Технологическая схема с применением ультрафильтрации позволяет значительно быстрее, проще и эффективнее получить осветленный яблочный сок, стабильный в процессе длительного хранения.

Был изучен способ ультрафильтрации на осветление соков. Из сока изготавляют концентрат. Установлено, что степень нарушения окраски концентрата зависела от температуры и времени хранения, при этом образцы после ультрафильтрации характеризовались более светлой окраской и в меньшей степени бурели при хранении. Применение пектолитических ферментов перед ультрафильтрацией вызывало интенсификацию окраски концентрата. Яблочный концентрат слабо мутнел при хранении независимо от способа осветления. При ультрафильтрации крахмальный комплекс разрушался и не требовалось дополнительной обработки соков амилолитическими ферментами.

1.3 Технологии и установки для концентрирования сока яблочного концентрированного.

Производство концентрированных соков получило широкое развитие во всем мире. Хранение и транспортирование их дает значительную экономию тары, погрузочно-разгрузочных и транспортных средств, позволяет создавать резерв на годы с низким урожаем плодов.

Путем концентрирования содержание растворимых сухих веществ в соках можно повысить до 70−75% и соответственно уменьшить объем их по сравнению с натуральными в 5−6 раз.

Для перевозки и длительного хранения соки концентрируют до 60−72%.

Концентрирование соков может проводиться путем выпаривания, вымораживания (криоконцентрирования) или с помощью мембран. Концентрирование желательно проводить таким образом, чтобы продукт претерпевал минимальные изменения. В связи с этим необходимо учитывать изменеия, которые могут произойти с компонентами соков при удалении влаги. Так, взвеси и колоидные вещества с высокой молекулярной массой (пектиновые, белковые и дубильные) при выпаривании оседают на поверхности нагрева и могут вызвать локальный перегрев и пригорание. При концентрировании вымораживанием и с использованием мембран они образуют агрегаты, затрудняющие течение процесса, значительно повышают вязкость концентрата. Сахара могут карамелизоваться и вызвать потемнение вследствие реакции Майяра. Витамины, ферменты, фенольные и красящие вещества чувствительны к теплу и могут подвергаться частичному окислению и изменению, летучие ароматические вещества — удаляться вместе с водяным паром, что приводит к потере характерного фруктового запаха.

Концентрирование соков может осуществляться выпариванием, вымораживанием и с применением мембран. Наибольшую часть плодовых и овощных соков концентрируют выпариванием, техника которого неприрывно совершенствуется. Вымораживание ввиду высокой стоимости морозильных установок менее экономично и не позволяет повышать концентрацию более 45 — 50% сухих веществ. Концентрирование при помощи мембран также ограничено концентрацией до 35 — 40% сухих веществ при пременении давления 0,8 — 1 МПа и не нашло еще практического применения, хотя интенсивно исследуется.

Для сохранения натуральных свойств соков выпаривание проводят при возможно более низких температурах и в течении короткого времени.

Отрицательное действие теплоты на концентрируемый продукт сказывается прежде всего на его цвете. Потемнение вызывается промежуточным продуктом — оксиметилфурфуролом, образующимся в присутствии сахаров и кислоты, и его дальнейшими превращениями до темных продуктов конденсации. В связи с этим количество образовавшегося оксиметилфурфурола часто является одним из критериев качества концентратов. Высокие количества его свидетельствуют о чрезмерности тепловой обработки.

Современная техника и технология производства концентрированных соков предусматривают получение соков на том или ином оборудовании, очистку их от взвесей, затем улавливание ароматических веществ, осветление и фильтрование деароматизированных соков и уваривание их до конечного содержания сухих веществ.

Последовательное осуществление этих операций более удобно при наличии отдельной установки для улавливания ароматических веществ, что позволяет выпаривать разные количества пара с ароматическими веществами в зависимости от вида перерабатываемого сока, отгонять ароматические вещества из всего объема перерабатываемого сока с минимальным изменением их состава.

Ароматические вещества определяют характерный аромат плодов и овощей и соков из них. Они имеют важное значение для качества соков и оказывают физиологическое воздействие — вызывают аппетит и способствуют секреции желудочногосока.

Различают специфические и неспецифические для сорта компоненты ароматических веществ. Первые включают типичные для определенного вида характерные для вида компоненты, отсутствие которых ощущается сенсорно. В плодах, овощах и их соках ароматические вещества содержатся в незначительных количествах, однако в их состав входит много разных веществ — спирты, эфиры, альдегиды, кислоты, кетоны, карбонильные соединения и др.

Количество, растворимость и точка кипения ароматических веществ в соках разных видов различны. Легколетучие ароматические вещества, содержащиеся в яблоках, грушах, айве, при выпаривании больших количеств сока.

Для разных соков установлены следующие оптимальные количества воды, которые должны быть выпарены для выделения ароматических веществ плодов (в % к объему сока) :

Яблочный сок 15 — 20

Грушевый, айвовый, черносмородиновый 45 — 50

Сливовый, абрикосовый, персиковый 65 — 70

Однако на практике из яблочного сока обычно отгоняется 15% воды, из других соков — не более 30%. Отогнанные с водяным паром ароматические вещества концентрируется в ректификационных колоннах в 100 — 200 раз. В стократном концентрате содержатся около 1% ароматических веществ, а остальные 99% составляют вода и этиловый спирт. Чем больше спирта содержит сок, тем выше его концентрация в ароматическом концентрате, поэтому в стандарте разных стран содержание этилового спирта в концентратах ароматических веществ ограничевается в пределах от 5 до 20% в зависимости от вида сока.

Концентраты ароматических веществ могут сразу возвращаться в концентрированный сок или храниться отдельно до использования. Последнее более целесообразно, так как при этом ароматические вещества лучще сохраняются. Обычно их хранят отдельно в герметически закрытой стеклянной таре при температуре около 0⁰С .

Установки для улавливания ароматических веществ могут работать при атмосферном давлении или под вакуумом. Первые более просты в техническом отношении, обеспечивают улавливание ароматических веществ с меньшими потерями и стоимость их ниже, однако сок в них подвергается действию высокой температуры, что связано с ухудшением качества. В связи с этим улавливание ароматических веществ большей частью ведут не при атмосферном давлении, а выпаривание под вакуумом.

Установки для улавливания ароматических веществ оснащены подогревателем, испарителем пленочного типа с сепаратором, ректификационной колонной и системой конденсаторов и охладителей. Для снижения потерь ароматических веществ с неконденсирующимися газами устанавливаются также абсорбционные колонны, где неконденсирующиеся газы промываются потоком холодной жидкости.

В комбинированых установках регламентировано количество отбираемого пара с ароматическими веществами и часто для создания непрерывного процесса выпаривания и из — за экономии топлива осветление и фильтрование соков ведут до улавливания ароматических веществ, что ухудшает их качество.

Для выпаривания соков применяют разные типы выпарных аппаратов. Выбор типа выпарного аппарата зависит прежде всего от вида сока и его свойств.

При выпаривании осветленных соков и других не вязких жидкостей лучшие результаты получены при использовании тонкопленочных выпарных аппаратов, в которых достигается высокая скорость движения выпариваемой жидкости. Концентрируемая жидкость течет вних в виде тонкой пленки сверху вниз или снизу вверх по обогреваемой поверхности. Пар, образующийся при выпаривании жидкости, действует как движущая сила и проталкивает продукт через аппарат. Увеличивающаяся при этом скорость движения пара содействует преодолению повышающейся вязкости продукта.

Существуют два основных типа пленочных выпарных аппаратов — трубчатые и пластинчатые. Эти аппараты применяют в основном при выпаривании осветленных соков. Для выпаривания вязких жидкостей они мало пригодны. Выпарные аппараты бывают одноступенчатыми, в которых греющий пар используется один раз и расход его составляет 1,1 кг/кг испаренной воды, и многоступенчатыми, в которых используется теплота вторичного, сокового пара. Многоступенчатые аппараты имеют разное число степеней, которое определяет расход в них греющего пара. Так, в двухступенчатых выпарных установках расход пара 0,7 кг/кг, в трехступенчатых — 0,5 кг/кг и т. д. В последние годы большое распространение получили четырехступенчатые выпарные аппараты, расход пара в которых составляет 0,22 кг/кг испаренной влаги.

Теплота, подводимая к продукту, расходуется на парообразование и нагревание жидкости до точки кипения при данном давлении. На нагревание требуется большой расход теплоты, так как теплоемкость сока равна примерно 3,36 кДж/ кг*К, поэтому для повышения экономичности выпарной установки неоходимо предварительное нагревание сока до температуры кипения при данном разряжения в установке. При этом теплота, подводимая к поверхности нагрева установки, будет расходоваться только на выпаривание воды, и производительность аппарата увеличится.

Для нагревания сока перед поступлением в выпарной аппарат применяют подогреватели, в которых в качестве греющей среды используют вторичный, или острый, пар или конденсат. В последних моделях выпарных многокорпусных установок в качестве нагревателей служат змеевики, расположенные в паровом пространстве трубчатых выпарных аппаратов. Вторичные пары, образовавшиеся при выпаривании сока в первом корпусе, используются в качестве греющей среды во втором. При этом разряжение во втором корпусе должно быть соответственно увеличено, чтобы температура выпаривания была более низкой, чем температура греющего пара. Вторичные пары из второго корпуса таким же образом используются в третьем и т. д.

Снизить расход теплоты в целях повышения экономичности выпарного аппарата можно не только путем прямого использования вторичного пара в качестве греющего в последующих корпусах установки, но и путем термокомпрессии, т. е повышения температуры и давления вторичного пара путем сжатия. Вторичный пар при этом можно использовать в том же аппарате, где он образовался, если повысить его давление до давления греющего пара. Сжатие осуществляется с помощью пароструйных эжекторов, в которых используют острый пар более высокого давления, или механически — турбокомпрессорами .

Концентрированные соки большей частью выпускают на комплектных поточных линиях, на которых обеспечиваются необходимая обработка сока перед концентрированием и высокое качество концентратов. В линии фирмы «Бухер» (Швейцария) производство концентрированных соков из яблок использованы современные способы обработки соков. В состав линии входит оборудование для производства сока, его осветления и концентрирования.

Яблоки доставляются автомашинами и высыпаются в приемный бункер, откуда гидравлическим транспортером подаются к дозирующему шнеку, который передает их на сортировочный транспортер. Отходы удаляются шнековым транспортером. Доброкачественные плоды вертикальным элеватором с ополаскивающим устройством подаются в дробилку терочно — ножевого типа, которая измельчает яблоки на частицы 2−6 мм. Степень измельчения регулируется в зависимости от плотности яблок. Яблоки хранившиеся и перезрелые с мягкой мякотью могут обрабатываться после измельчения ферментами в ферментатере с мешалками.

Свежая или обработанная ферментами мезга подается винтовым насосом в гидравлический пресс «Бухер НР», где производится автоматическое прессование по заданному режиму. Выходящий из пресса сок очищается от взвесей на ситовом фильтре и перекачивается в сборник. Из сборника сок сразу направляется в установку для улавливания ароматических веществ, что обеспечивает получение летучих компонентов хорошего качества.

Из установки для улавливания ароматических веществ деароматизированный сок температурой около 50⁰С поступает в резервуар с мешалкой где производится обработка его пектолитическими ферментами. После обработки ферментами сок декантируют с осадка и направляют на ультрафильтрование.

Сок циркулирует в ультрафильтрационной установке где использованы трубчатые мембраны. Осветленный сок отводится из установки, а неосветленный возвращается в поток церкуляции.

Фильтрованый прозрачный сок подается на концентрирование в четырехступенчатую комбинированую установку «Сигма стар» пластинчатого типа, где концентрируется до 70% сухих веществ, после чего охлаждается и подается в сборники на хранение.

1.3.1 Концентрирование вымораживанием

Концентрирование вымораживанием основано на охлаждении продукта ниже температуры его замерзания. При этом часть воды замерзает и в виде кристалов льда отделяется от концентрата. Конечная концентрация зависит от конечной температуры замораживания: чем ниже температура тем выше содержание сухих веществ. Конечная концентрация зависит также от содержания, сахара, кислот, колоидных и других веществ всоке. Теоритически наиболее высокая степень концентрации эфтектической точкой раствора, при которой невозможно отделить воду в виде льда. Величина потери сока является еще одним важным критерием, определяющим оптимальную степень концентрации: чем выше концентрация, тем выше потери сока. Основным преимуществом способа вымораживания является то, что процесс ведется при низких температурах и продукт притерпевает минимальные изменения. Концентрат после разведения водой дает продукт, по химическому составу и органалептическим свойствам близки к свежему исходному соку. Енергозатраты при вымораживании меньше, чем при выпаривании, но стоимость оборудования выше.

Сравнительно высокая стоимость способа, невозможность получения продукта высокой концентрации и неизбежные потери сухих веществ задерживают широкое промышленное внедрение этого способа.

Максимальная конценрация определяется физико — химическим составом сока, и прежде всего его вязкостью. В полученных при концентрировании вымораживанием плодово — ягодных и овощных соков содержание растворимых сухих веществ сотавляет 40 — 50%. Концентрирование вымораживанием состоит из двух основных этапов: кристализация и сепарирование. На первом этапе часть находящейся в соке воды под действием низких температур превращается в кристалы льда, на втором — концентрированный раствор сока и лед, которые имеют разную плотность, разделяются под действием внешнего давления или центробежных сил.

1.3.2 Концентрирование при помощи мембран

Основным мембранным способом, применяемым для концентрирования жидкостей, является обратный осмос. К преимуществам обратного осмоса относятся низкие энергитические затраты, улучщение качества концентрата вследствии низкой температуры процесса, простота установки и легкое увеличение ее производительности, хорошие санитарные условияпроизводства. Концентрирование обратным осмосом применяют в том случае, если нужно удвоить содержание сухих веществ. Максимально обратным осмосом можно концентрировать соки до 30 — 40% сухих веществ.

Кемеровский институт пищевой промышленности изучили количественные показатели химического, витаминного и минерального состава концентрированных плодово — ягодных соков. Проанализирована динамика изменения качественных характеристик концентрированных соков в процессе хранения. Установленно, что при хранении плодово — ягодных соков происходят незначительные потери влаги, в следствии чего незначительно возрастает содержание сухих веществ (в среднем на 1,4%). Процесс хранения плодово — ягодных соков сопровождается незначительным снижением общего содержания сахаров. Содержание органических кислот за весь период хранения незначительно возрасло, увеличение кислот к концу хранения плодово — ягодных соков составила в среднем 0,3% по отношению к исходному содержанию. Потери в — каротина в плодово — ягодных соках по сравнению с витамином С ничтожны и через 9 месяцев и составляют в среднем 1,1%.

Институт Shaanxi, Китай показали, что с помощью ионнообменных волокон полифенолы из концентрата яблочного сока можно удалить полифенолы, а также пигменты. Максимально абсорбирующая способность для полифенолов 67, 263 мг/г ионнообменного волокна. Равновесие достигается через 30 мин. Полифенолы с ионнообменного волокна можно десорбироваться с помощью 0,1 моль/л НCl. После трех десорбционных процессов абсорбционная способность практически близка к первоначальной абсорбционной способности ионнообменного волокна. Таким образом, ионнообменное волокно в будущем можно с успехом применять при переработке яблочного сока.

Аргентинские ученные провели эксперимент по определению скорости образования 5 — гидроксиметилфурфурола в яблочном соке при концентрировании от 15% до 70% Brix в выпарном аппарате при температурах 100, 104, 108, 112⁰С. Предложены различные механизмы реакции образования 5 — гидроксиметилфурфурола и разработанны соответственно кинетические модели. Наилучшей сходимостью с экспериментальными данными обладает модель, описывающая образование 5 — гидроксиметилфурфурола как результат начальной реакции первого порядка с последующим автокаталитическим периодом, ограниченным концентрацией реагентов.

1.4 Использование системы ХАССП при производстве сока

яблочного концентрированного.

HACCP — (Hazard Analysis and Critical Control Points) означает Анализ Опасностей и Критические Контрольные Точки. HACCP стал синонимом безопасности пищевых продуктов.

Система ККТАОФ для управления вопросами безопасности пищевых продуктов выросла из двух важных разработок. Первый прорыв связан с именем В. Е. Деминга, чьи теории управления качеством многие считают главным фактором, повлиявшим на на переворот в качестве японских продуктов в 1950;х.

Второй серьезный прорыв связан с разработкой самой концепции ККТАОФ. Концепция ККТАОФ была впервые принята на вооружение в 1960;х компанией Pillsbury, армией США и национальной администрацией аэронавтики.

Система признана на мировом уровне и на сегодняшний день в странах Европейского Союза, США, Канаде внедрение и применение метода HACCP в пищевой промышленности являются обязательными. Концепция ККТАОФ признана на международном уровне как эффективный способ обеспечения безопасности и пригодности пищевых продуктов для потребления человеком и в международной торговле. Система ККТАОФ выявляет опасные специфические факторы и меры по контролю, чтобы обеспечить безопасность пищевых продуктов. План ККТАОФ определяется для конкретного пищевого продукта и процесса обработки. Система ККТАОФ восприимчива к изменениям, таким как разработки нового оборудования, новая информация об источниках опасности или рисках для здоровья, новые процедуры обработки или технологические новшества.

HACCP сертификат подтверждает, что система управления безопасностью продуктов питания была оценена по стандарту и признана соответствующей ему. Сертификат, выданный третьей стороной — аккредитованным органом/регистром, демонстрирует потребителям, что вы внедрили необходимый порядок работы, гарантирующий безопасность продуктов питания.

HACCP является системой управления безопасности продуктов питания, основанной на предупреждении. Она обеспечивает системный подход для анализа процессов производства продуктов, выявления возможных опасных факторов, определения критических контрольных точек, необходимых для предотвращения попадания к потребителю опасных продуктов питания. HACCP основывается на Codex Alimentarius, разработанном Организацией Объединенных Наций по Пище и Сельскому Хозяйству (FAO) и Всемирной Организацией Здравоохранения (WHO).

Сочетание с системой управления Рекомендуется, чтобы объединить систему управления безопасностью продуктов питания с Системой Управления Качеством, например ISO 9001. Эффективная Система Управления Качеством обеспечивает осведомленность всех о том, кто отвечает за что, когда, как, почему и где. Объединяя элементы безопасности продуктов питания с элементами системы управления, вы получаете всеобщую Систему Управления Безопасностью Продуктов Питания.

Процесс сертификации по ХАССП во многом совпадает с процессом сертификации по ISO 9000. Однако можно рассмотреть вопрос о прохождении сертификации только по ХАССП. Аудит по ХАССП может также проводиться как часть аудита для получения сертификата ISO. В этом случае выдается отдельный сертификат ХАССП. При сравнении объемов обоих процессов аудита следует отметить, что аудит по ХАССП зачастую имеет больший охват, чем аудит по ISO 9000.

Сертификационный аудит проводится одним человеком или несколькими людьми (группой аудита), которые, помимо знания системы, имеют необходимые познания и опыт в отношении материалов, с которыми работает компания. В большинстве случаев требуется участие микробиолога.

В данный цикл водит (в случае построения только системы ХАССП): проведение оценочного аудита;

· обучение принципам построения системы ХАССП и требованиям, предъявляемым к системам ХАССП;

· определение основных производственных рисков (критических точек), негативно влияющих на качество продукции;

· описание действий в критических точках;

· проведение аудита;

· сертификация системы ХАССП;

Режим работы при построении системы ХАССП строится следующим образом: оценка текущего состояния, обучение на каждом этапе, временные рамки для разработки необходимой документации, консультации и проверка документации, начало следующего этапа.

Программы обучения соответствуют мировым образцам, курс по системе ХАССП зарегистрирован международным регистром сертифицированных аудиторов IRCA. Все программы обучения построены таким образом, чтобы специалисты не только прослушали, но и научились передовым международным методам ведения управления качеством пищевых продуктов.

Система ХАССП должна разрабатываться с учетом семи основых принципов:

1. Единтификация понциального риска или рисков, которые сопряжены с производством продуктов питания, начиная с получения сырья до конечного потребления, включая все стадии жизненого цикла продукции сцелью выявления условий возникновения потенциального риска и установление необходимых мер для их контроля.

2. Выявление критических контрольных точек в производстве для устранения риска или возможности его появления, при этом рассматриваемые операции производства пищевых продуктов могут охватывать поставку сырья, отбор ингридиентов, переработку, хранение, транспортирование, складирование и реализация.

3. В документах системы ХАССП или технологических инструкциях следует установить и соблюдать предельные значения параметров для подтверждения того, что критическая контрольная точка находится под контролем.

4. Разработка системы мониторинга, позволяющая обеспечить контроль критических контрольных точек на основе планируемых мер или наблюдений.

5. Разработка корректирующих действий и применение их в случаи отрицательных результатов мониторинга.

6. Разработка процедур проверки, которые должны регулярно проводиться для обеспечения эффективности функционирования системы ХАССП.

7. Документирование всех процедур системы, формы и способов регистрации данных относящихся к системе ХАССП.

Группа ХАССП должна выявить и оценить все виды опасности, включая биологические, физические, химические, и выявить все возможно опасные факторы которые могут присутствовать в производственных процессах.

По каждому потенциальному фактору проводят анализ риска с учетом вероятности появления фактора значимости его последствия и составляют перечень факторов, по которым риск превышает допустимый уровень. Группа ХАССП должна определить и документировать предупреждающие действия, которые устраняют риски или снижают их до допустимого уровня. К предупреждающим действиям относят :

· Контроль параметров технологического процесса производства яблочного концентрата

· Термическую обработку

· Периодический контроль концентрации сухих веществ

· Мойку и дезинфекцию оборудования

Критические контрольные точки определяют, проводя анализ отдельно по каждому учитываемому опасному фактору и рассматривая последовательно все операции, включенные в блок схему производственного процесса. Необходимым условием критической условной точки является наличие на рассматриваемой операции контроля признаков риска.

В зависимости от специфики производства и рисков, связанных с ним, помещения, оборудование и условия производства должны быть спроектированны, построены и расположены таким образом, что:

o загрязнение минимизировано;

o схема и расположение позволяют осуществлять соответствующую эксплуатацию, очистку, дезинфекцию и минимизирует загрязнение воздушным путем;

o поверхности и материалы, в особенности, контактирующие с пищевыми продуктами, не токсичны при использовании по назначению, и где необходимо, достаточно надежны и удобны в эксплуатации и очистке;

o где необходимо, соответствующие условия созданы для поддержания температуры, влажности и других параметров;

o существует эффективная защита против доступа и выживания вредителей;

Оборудование

Оборудование должно быть расположено таким образом, что

o допускает адекватную эксплуатацию и очистку;

o функционирует в соответствие со своим значением;

o упрощает следование практике «хорошей гигиены производства».

Оборудование должно поддерживаться в хорошем состоянии, чтобы гарантировать отсутствие потенциальной физической или химической опасности, например, надлежащего ремонта, отслаивающейся краски и ржавчины, излишнего количества смазочных материалов.

1.5 Рекомендации и выводы

Семечковые фрукты используются как в свежем виде, так и промышленно перерабатываются. Потребитель предпочитает натуральные продукты с физико-химическими и органолептическими характеристиками, которые отвечают требованиям технико-нормативной документации. Из группы семечковых фруктов больше всего используются яблоки, которые в условия климата Республики Молдова имеют высокие физико-химические и органолептические показатели.

Из литературного обзора получились следующие выводы:

1. Были исследованы методы концентрирования соков;

2. Были описаны технологические операции при производстве концентрированного сока;

3. Была описана система НАССР при производстве сока яблочного концентрированного и ее преимущества;

4. Были показаны несколько типов выпарных аппаратов.

Производство концентрированных соков получило широкое развитие во всем мире. Хранение и транспортирование их дает значительную экономию тары, погрузочно-разгрузочных и транспортных средств, позволяет создавать резерв на годы с низким урожаем плодов.

Путем концентрирования содержание растворимых сухих веществ в соках можно повысить до 70−75% и соответственно уменьшить объем их по сравнению с натуральными в 5−6 раз.

Для того, чтобы обеспечить безопастность сока яблочного концентрированного используется система НАССР. HACCP является системой управления безопасности продуктов питания, основанной на предупреждении. Она обеспечивает системный подход для анализа процессов производства продуктов, выявления возможных опасных факторов, определения критических контрольных точек, необходимых для предотвращения попадания к потребителю опасных продуктов питания. HACCP основывается на Codex Alimentarius, разработанном Организацией Объединенных Наций по Пище и Сельскому Хозяйству (FAO) и Всемирной Организацией Здравоохранения (WHO).

2. Инжинерная технология

2.1 Характеристика проектируемых консервов

Из семечковых фруктов самые распространенные для производства консервов являются яблоки. Сортимент консервов очень разнообразен и включает компоты, соки, повидло и т. д. Современное питание в стране и в мире ориентируется на производство натуральных консервов, с низким содержанием калорий, продукты с превлекательным внешним видом.

В проекте планируется производство сока яблочного концентрированного в соответствии с системой НАССР.

Органолептические и физико-химические показатели продукта представлены в виде таблиц.

Таблица 2.1.1

Органолептические показатели «Сок яблочный концентрированный» по SM 75

Таблица 2.1.2

Физико — химические показатели «Сок яблочный концентрированный» по SM 75

2.2 Характеристика сырья

Начало массового поступления сырья начинается с 10−15 июля и заканчивается в ноябре. Продолжительность сезона составляет около 5 месяцев. Несмотря на то, что сезон заготовок относительно продолжителен, максимальное поступление различных видов сырья приходится на август, сентябрь. В качестве сырья для производства сока концентрата используются яблоки, по ГОСТ 21 122–75. Яблоки должны быть свежими, здоровыми, не повреждёнными сельскохозяйственными вредителями и болезнями, без технических повреждений.

Таблица 2.2.1

Технические требования «Яблоки свежие поздних сроков созревания» по ГОСТ 21 122–75

Таблица 2.2.2

Химический состав и энергетическая ценность сырья (%)

2.3 Вспомогательные материалы

Для производства проектируемых консервов, в соответствие с требованиями технических инструкций используются следующие вспомогательные материалы:

· вода питьевая, ГОСТ 2874;

· пектолитические ферменты — Pectinex 10;

· амилатические ферменты Amylase 200;

· каустическая сода;

Органолептические и физико-химические показатели представлены в следующей таблице.

2.3.1 Вода питьевая, по ГОСТ 2874

Таблица 2.3.1.1

Микробиологические свойства питьевой воды

Taблица 2.3.1.2

Органолептические и физико-химические свойства питьевой воды

2.4 Характеристика тары

2.4.1 Тара для сырья

Транспортировка яблок проводится в контейнерах ГОСТ 26 380, навалом или деревянные ящики ГОСТ 17 812.

Таблица 2.4.1.1

Характеристика упаковки для сырья

Готовый продукт — концентрат яблочный хранится в танках вместимостью 25 м³, а сок яблочный п/ф — в танках вместимостью 50 м³ .

2.5 Разработка технологической схемы для производства консервов

Планируется производство консервов из яблок в следующем асортименте:

· сок яблочный концентрированный;

Эти консервы востребованны покупателями, из-за того, что они натуральны. Органолептические и физико-химические показатели отвечают требованию для рационального питания.