124099 (Разработка технологической линии получения нектара "Мультифруктовый")

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Факультет пищевых производств

Курсовой проект

По дисциплине Технология отрасли

На тему: Разработка технологической линии получения нектара “Мультифруктовый”

Самара, 2008

Содержание

Введение. Соки натуральные сухие: пасты, гранулы, порошки

1. Характеристика и значение химического состава плодов и ягод

2. Технологическая сущность процесса очистки воды

3. Описание технологической схемы производства нектара «Мультифруктовый»

4. Расчет материального баланса нектара «Мультифруктовый»

5. Расчет и описание керамического свечного фильтра

Заключение

Список литературы

Приложения

Введение. Соки натуральные сухие: пасты, гранулы, порошки

Предприятия соковой отрасли работают с соками трех видов: прямого отжима, консервированными и восстановленными. Сок прямого отжима с массовой долей растворимых сухих веществ – 10% получают в результате механического воздействия на свежие спелые фрукты, ягоды и овощи. Концентрированный сок с массовой долей растворимых сухих веществ не более 70% - результат удаления влаги из сока прямого отжима путем выпаривания, вымораживания или продавливания через мембрану. Концентрированный сок используют для получения восстановленного сока. Концентрация сока, так же как и восстановление, сопровождается потерей биологически активных веществ. Дополнительные тепловые воздействия, вызванные необходимостью консервирования концентрированного сока, усиливают его потери. С уменьшением влажности срок хранения продукта возрастает и для концентрированного сока достигает 3 месяца при температуре 20ºС.

Потери биологически активных веществ можно свести к минимуму, уменьшив тепловое воздействие на сок прямого отжима. Минимизация теплового воздействия возможна при условии мягкого выпаривания сока при пониженных температурах. Выпаривание при температуре 50ºС позволяет максимально сохранять биологическую активность концентрированного сока. В результате полного удаления свободной влаги и частичного – связанной концентрированный пастообразный продукт может быть досушен на атмосфере при температуре ≤ 50ºС с получением сухого сока, в котором массовая доля растворимых сухих веществ превысит 70%. При низкой влажности – 10% продукт будет обладать и повышенным сроком хранения. Сухой сок, полученный выпариванием при низких температурах, является натуральным продуктом и максимально сохраняет биологически активные вещества, концентрация которых может существенно превышать концентрацию в исходном сырье.

Цель настоящей работы – разработка низкотемпературной технологии получения натуральных сухих соков с массовой долей растворимых сухих веществ более 70%, максимально сохраняющих биологически активные вещества и обладающих повышенным сроком хранения.

Для выполнения исследований разработана малогабаритная вакуумная выпарная установка, включающая испаритель, конденсатор, сборник конденсата и форвакуумный насос. Насос создает разрежение в системе и позволяет достигать высокую производительность по выпариваемой влаге при температурах не более 50ºС. Исследования выполнены в основном на сырье произрастающем в Орловской области.

Выпаривание сока черной смородины прямого отжима включает испарение свободной и связанной влаги. На этапе испарения свободной влаги температура кипения, как и скорость выпаривания, определяются давлением в испарителе и при фиксированной мощности нагрева остаются неизменными. Связанная влага испаряется с падающей скоростью, при этом температура в испарителе поддерживается на уровне температуры ≤ 50ºС регулированием подведенной мощности. Во время эксперимента измеряли массу влаги, содержащейся в соке, и определяли влажность по отношению к массе сухих веществ.

По окончании вакуумного выпаривания были получены концентрированный продукт и конденсат, объем которых составили ²/₃ от объема сока, загруженного в испаритель. Конденсат представлял собой чистую питьевую воду с ароматом черной смородины. Разбавление концентрированного сока конденсатом в соотношении один к двум позволяло восстанавливать его до исходного натурального сока прямого отжима.

В течение недели пастообразный концентрированный сок досушивали в конвективной сушилке при атмосферном давлении и температуре до 50ºС. В процессе сушки паста была пропущена через экструдер с получением гранул. По завершении сушки были исследованы физико-химические свойства сухого сока. В результате лабораторных исследований установлено, что массовая доля растворимых сухих веществ в гранулированном соке черной смородины влажностью 11% достигла 78%, при этом кратность превышения относительно исходного продукта составила 7.8. Содержание органических кислот, приведенное к яблочной кислоте, достигло 68%, превысив содержание в ягоде в 28 раз. Пищевые волокна при кратности 3.2 составляли 13.4%. Содержание витамина С в гранулированном соке в 1.5 раза превысило содержание в ягоде, составив 300 мг/100 г.

Эксперименты были выполнены и с другими фруктовыми, ягодными и овощными соками прямого отжима, в общем составившими 23 наименования. В зависимости от свойств исходного продукта натуральные сухие соки принимали вид паст или гранул. Пастообразный вид имели соки: фруктовые – виноградный, вишневый, грушевый, яблочный; ягодные – арбузный, боярышниковый, крыжовниковый, рябиновый (обыкновенная и черноплодная), красносмородиновый; овощные – огуречный.

Гранулированный вид принимали соки: фруктовые – сливовый; ягодные – земляничный (полевая и садовая), калиновый, клюквенный, малиновый, черносмородиновый, черничный; овощные – свекольный, томатный, тыквенный.

Полученные сухие соки легко восстанавливаются и при использовании выпаренной из них влаги с ароматом исходного сырья позволяют полученные натуральные восстановленные соки с нужным содержанием растворимых сухих веществ.

При необходимости гранулированный сок может быть измельчен в порошок. Однако измельчение нецелесообразно проводить непосредственно перед использованием, так как мелкодисперсные порошкообразные соки, обладая большой поверхностью взаимодействия с кислородом воздуха, имеют недостаточно продолжительный срок хранения.

Сухие соки в виде паст и порошков исследованы на продолжительность хранения при температуре 20ºС. В процессе эксперимента концентрировали содержание витамина С, как одного из наиболее лабильных элементов.

Порошок из пастеризованного сока черной смородины (80ºС, 20 мин) уступает порошку из сока прямого отжима не только по внешнему виду, но и по биологической активности. Содержание витамина С в нем оказалось в 5.7 раз меньше, составив 53 мг/100 г.

Высокая концентрация биологически активных веществ превращает натуральные сухие соки в продукт с явно выраженным фармакологическим действием и требует тщательного изучения их свойств. Высокая концентрация биологически активных веществ в сочетании с возможностью длительного хранения в обычных условиях при комнатной температуре открывает большие перспективы перед сухими фруктовыми, ягодными и овощными соками в плане разработки новых продуктов для детского, диетического и специального питания. Разработанная технология может составить основу нового направления развития предприятий соковой отрасли.

1. Характеристика и значение химического состава плодов и ягод

Мякоть плодов и ягод состоит из воды и сухих веществ. Вода представляет собой ту среду, в которой совершаются естественные для живого организма биохимические процессы. Одновременно она является и активным участником биохимических реакций (гидролиз, гидратация). В живых организмах большое содержание в тканях воды обуславливает высокую активность ферментов и интенсивность биохимических процессов. При низком содержании воды активность ферментов сильно подавляется. В плодах и ягодах содержится от 72.9% (рябина) до 90.5% воды (земляника. До 95 воды в плодах и ягодах находится в свободной, подвижной форме и только не более 5% - в связанном состоянии, прочно удерживаемом клеточными коллоидами.

Сухие вещества состоят из нерастворимых (1.9-8.1%) и растворимых (7.6-19.5%). Общее содержание сухих веществ еще мало характеризует достоинство плодов и ягод. Но с ним связан выход готовой продукции. Так, повышение содержания растворимых сухих веществ в яблоках только на 1% сверх базовых 10% сокращает расход сырья для производства 1 т пюре на 102 кг.

Углеводы являются одним из основных источников энергии и главным строительным материалом растительных клеток. Сахара в сочетании с кислотами и другими веществами обуславливают вкус плодов и ягод, их технологические особенности.

Углеводы разделяют на моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Моносахариды – это простые сахара: глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза и др. В плодах и ягодах чаще всего встречаются глюкоза и фруктоза. Глюкоза (виноградный сахар, декстроза) в свободном виде содержится в ягодах и плодах (особенно богат ею виноград – до 8%, сливы, черешни – 5.5%, крыжовник, малина). Из молекул глюкозы построены крахмал, гликоген, мальтоза. Глюкоза является составной частью сахарозы, лактозы. В процессе метаболизма роль глюкозы определяется тем, что она является единственной формой, в которой углеводы циркулируют в крови и используются в качестве энергетического материала. Все остальные моносахариды в процессе обмена переходят в глюкозу.

глюкоза

Фруктоза (плодовый сахар, левулеза) в свободном состоянии содержится в плодах винограда (до 7.7%), в плодах яблони (5ю5%), груши (5.2%), черешни, вишни, черной смородины, крыжовника. Фруктоза – самая сладкая из всех сахаров. Она в 1.7 раза слаще сахарозы, что позволяет снижать ее количество при замене сахара в среднем на 35%. Усвоение фруктозы организмом не требует инсулина, поэтому используется в качестве заменителя сахара в питании больных ожирением и сахарным диабетом.

фруктоза

Олигосахариды – это углеводы, построенные из небольшого количества моносахаридов. Наиболее распространены дисахариды, образующиеся при соединении двух моносахаридов с выделением воды. В плодах и ягодах к наиболее часто встречающимся олигосахаридам относится сахароза.

Сахароза (свекловичный, тростниковый сахар) содержится в значительных количествах в сахарной свекле, сахарном тростнике, абрикосах, сливах, персиках, бананах, мандаринах, апельсинах. Под действием соответствующих ферментов или при нагревании с кислотами сахароза распадается, образуя смесь из глюкозы и фруктозы, которая называется инвертным сахаром, а сам процесс распада – инверсией. У целого ряда культур сахароза или отсутствует совершенно или составляет 2-5% (земляника, смородина, крыжовник, малина, а также вишня, черешня).

сахароза

Полисахариды – сложные углеводы, состоящие из большого числа (сотен и тысяч) остатков моносахаридов, обладающие поэтому высокой молекулярной массой. В отличие от простых Сахаров они не сладкие. По химическому строению полисахариды делят на гомополисахариды, построенные из остатков какого-либо одного моносахарида (глюкозы, фруктозы и т.д.), и гетерополисахариды, состоящие из остатков различных моносахаридов и их производных.

Наибольшее значение имеют гомополисахариды, состоящие из остатков глюкозы и называемые глюкозанами. К ним относятся широко встречающиеся в овощах и плодах крахмал и клетчатка.

Крахмал имеет сложную структуру, состоит из 3-10 тыс. молекул глюкозы. В его состав входит амилоза и амилопектин. Свойства этих веществ различны. Амилоза растворима в горячей воде (70-80°С), амилопектин образует набухшую студенистую массу-клейстер. В крахмале разных растений относительное содержание амилопектина в 3-4 и даже в 5 раз выше, чем амилозы, разное соотношение их определяет различие в свойствах рисового, картофельного, кукурузного и других крахмалов.