Сухой сок из крыжовника

А. А. Емельянов, К.А. Емельянов,
Орловский государственный технический университет
О.А. Шалимова, А.Ю. Гагарина
Орловский государственный аграрный университет

Ключевые слова: крыжовник, сок прямого отжима, вакуумное выпаривание, сухой сок, физико-химический состав.

Ягода крыжовника богатая витаминами и минеральными веществами является диетическим продуктом. Крыжовник оказывает освежающее, желчегонное, мочегонное и противовоспалительное действие, выводит из организма холестерин, токсичные элементы и радионуклиды, применяется при профилактике и лечении сердечнососудистых заболеваний, при кожных заболеваниях, нарушении обмена веществ и ожирении.

Наибольшей концентрацией витаминов, макро- и микроэлементов обладает сок ягоды. Удалив влагу из сока прямого отжима, можно получить продукт функционального назначения с высоким содержанием биологически активных веществ.

Для получения биологически активного продукта сок следует выпаривать при пониженных температурах. Температура кипения  ○С достигается при давлении  кПа [1]. Скорость выпаривания возрастает с уменьшением давления. При  Па скорость, приведенная к единице выпариваемой жидкости, достигает 60 %∙ч-1 [2].

Выпаривание сока прямого отжима черной смородины при  ○С и  Па с получением концентрированного сока выполнено в [3]. После досушки при атмосферном давлении и экструзии получен гранулированный сухой сок, обладающий высокой пищевой и биологической ценностью, который может быть использован в качестве функционального ингредиента продуктов питания.

С целью расширения ассортимента функциональных ингредиентов осуществлено низкотемпературное удаление влаги из сока прямого отжима крыжовника и исследован физико-химический состав сухого сока.

Сок прямого отжима получен из спелых свежих ягод крыжовника, произрастающего в Орловской области. В эксперименте использовано 38 кг ягоды, путем центрифугирования которой получено 22,5 кг сока прямого отжима, что соответствовало 59 % выхода сока. Концентрирование сока осуществлено удалением влаги в вакууме при температурах до 50 ○С с помощью установки [4].

Зависимости изменения во времени температуры в испарителе  , остаточного давления в вакуумной системе   и объема конденсата  , поступавшего в сборник при вакуумном выпаривании сока, приведены на рис. 1.

Из кривых  ,   и   следует, что выпаривание сока прямого отжима происходило при температуре  ○С и остаточном давлении  Па со средней скоростью 10 л/час. Выпаривание при пониженных температурах минимизировало потери биологически активных веществ. Применение давления на пять порядков величины меньше атмосферного обеспечивало высокую производительность по выпаренной влаге. В результате вакуумного выпаривания из 22,5 кг сока прямого отжима получено 3,5 кг концентрированного сока в виде пастообразной массы влажностью 72 % и 19 л конденсата.

Конденсат, масса которого составила 50 % от массы использованной ягоды, представлял собой чистую прозрачную питьевую воду с ароматом крыжовника приятную на вкус и был пригоден к непосредственному употреблению.

В течение недели концентрированный сок досушивался в конвективной сушилке при атмосферном давлении и температуре  ○C. В результате досушивания получено  2 кг обезвоженного сока влажностью 47 %, что соответствовало выходу 5,3 % от массы использованной ягоды. Внешний вид сухого сока урожая 2008 г приведен на рисунке 2а.

Кроме сока урожая 2008 г были исследованы сухие соки крыжовника, полученные из урожаев 2006 и 2007 гг. Сок урожая 2007 г подвергался более длительному высушиванию с применением экструдера (Рис. 2б). Сок 2006 г после экструзии был размельчен в порошок при влажности 13,6 %. Сухие соки хранились в обычных условиях при комнатной температуре, соответственно, в течение двух лет и одного года. В результате слеживания продукта внешний вид гранулированного и порошкообразного соков изменился, при этом порошкообразный сок превратился в бесформенную массу (Рис. 2в).

Лабораторные исследования физико-химического состава сухих соков крыжовника урожаев 2006 – 2008 гг выполнены одновременно.
В таблице 1 приведена пищевая и биологическая ценность сухого сока и ягоды [3] крыжовника.

Таблица 1

Из таблицы 1 следует, что в результате длительного хранения в обычных условиях при комнатной температуре в течение одного года и двух лет сухой сок крыжовника не претерпел существенного изменения своих свойств. Для выбранных условий хранения равновесная влажность составила ≈ 40 %. Учитывая, что экспериментальные данные по сухому гранулированному соку черной смородины [3] соответствуют влажности 15 %, результаты по крыжовнику, полученные за трехлетний период, также были приведены к 15 % влажности, т.е. к соку с содержанием сухих веществ 85 %.

Сухой 85 % сок крыжовника обладает высокой пищевой и биологической ценностью. Сок превосходит использованную для его получения ягоду по массовой доле витаминов и минеральных веществ в три раза, а углеводов и энергетической ценности – в пять раз. Содержание жиров, титруемых кислот, приведенных к яблочной, и зольности в восемь раз превышает содержание в исходном продукте. Высокая концентрация пектина, превосходящая в 27 раз содержание в ягоде, обеспечивает сухому соку крыжовника вид пастилы, а также высокую слеживаемость при хранении.

В таблице 2 приведено содержание витаминов в сухом соке и ягоде [3] крыжовника.

Таблица 2

Из таблицы 2, следует, что сухой сок содержит β-каротин, витамины группы В, витамины Е и С. Значения ретинола, приведенные в таблице, пересчитаны по экспериментально определенным данным для β-каротина в соотношении 1/6. В результате хранения в обычных условиях при комнатной температуре в течение одного года и двух лет массовая доля витаминов в сухом соке крыжовника осталась неизменной и соответствовала продукту нового урожая. В целом, по содержанию витаминов сухой 85 % сок в 3,4 раза превосходит использованную при его получении ягоду. Кратность превышения для отдельных витаминов лежит в диапазоне от двух для токоферола до двадцати девяти для ретинола. Данные по витаминам группы В получены на приборе «Капель-105М».

Для удовлетворения суточной потребности в витаминах достаточны следующие количества 85 % сока крыжовника: А – 25 г; С – 80 г; PP – 220 г. По ретинолу сухой сок соответствует сушенному шиповнику (6,7 мг/100г), по витамину С – боярышнику (90 мг/100г). По ниацину сок превосходит овощи, фрукты и ягоды и соответствует орехам и семенам (семя кунжута, миндаль сладкий – 4 мг/100г; ядро семени подсолнечника – 9,9 мг/100г) и зерновым (пшеница мягкая – 5,3 мг/100г).

В таблице 3 приведено содержание макро- и микроэлементов в сухом соке и ягоде [3] крыжовника.

Таблица 3

Как следует из таблицы 3, в целом, по содержанию макро- и микроэлементов сок превышает исходную ягоду в 2,8 раза, при этом кратность превышения для отдельных элементов составляет: Cu – 28; Mn – 22; Zn – 21; Mg – 8,8. По содержанию меди, марганца, цинка и магния сок превосходит плоды и ягоды, уступая по магнию арбузу   (224 мг/100г), а по марганцу и меди – шиповнику (Mn – 19 мг/100г; Cu – 37 мг/100г). Содержание цинка соответствует зерновым (рис – 1,8 мг/100г, рожь – 2,04 мг/100г). Степень удовлетворения суточной потребности составляет: медь – 290 %; марганец –    280 %; магний – 24 %, цинк – 22 %.

Лабораторные исследования дистиллята показали присутствие в нем β-каротина и витаминов группы В и С, что дает основания для использования натуральной воды, полученной из сока прямого отжима крыжовника, в качестве основы для разработки функциональных напитков.

Таким образом, с помощью низкотемпературного удаления влаги в вакууме получен новый биологически активный продукт – сухой сок крыжовника. Показана высокая биологическая ценность сухого сока. Сок существенно превышает исходную ягоду по витаминам А и группы В, богат магнием, медью, цинком и марганцем. Показана неизменность свойств сухого сока в результате двухлетнего хранения при комнатной температуре в обычных условиях. Сухой сок из крыжовника, также как и натуральная вода из него, может найти широкое применение в качестве функционального ингредиента продуктов питания.


ЛИТЕРАТУРА

1.    Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. – М.: Энергия, 1980. – 423 с.
2.    Емельянов А.А.. Долженков В.В., Емельянов К.А. Вакуумный дистиллятор // ПТЭ, 2008. № 5. С. 146 – 149.
3.    Емельянов А.А., Емельянов Д.А., Шалимова О.А. Сухой сок из черной смородины // Пищевая промышленность. 2008. N 7. C. 16 –18.
4.    Емельянов А.А., Золотарев А.Г., Емельянов К.А. Малогабаритная установка для концентрирования и сушки пищевых продуктов в вакууме // Пищевая промышленность, 2007. № 12. C. 52.
5.    Энциклопедия Эмос. Химический состав пищевых продуктов. Черная смородина. http://www.sunduk.ru/Encycl/Index.html

Статья опубликована в журнале "Пиво и напитки" 3-2009, с.44-46