Интенсификация технологических процессов производства низкокалорийных диетических цитрусовых цукатов и функциональных добавок

Intensification of technological processes of production of low-calorie dietary citrus fruits and functional additives


УДК 66-9

27.06.2017
 426

Выходные сведения:
Микаберидзе М.Ш., Кинтсурашвили К.М. Интенсификация технологических процессов производства низкокалорийных диетических цитрусовых цукатов и функциональных добавок // Аэкономика: экономика и сельское хозяйство, 2017. №6 (18). URL: http://aeconomy.ru/science/agro/intensifikatsiya-tekhnologicheskikh/

Авторы:
Микаберидзе Малхаз Шотаевич 1, Кинтсурашвили Кетеван Милордиевна 2,

1Академический доктор технических наук, профессор. Государственный Университет Акакия Церетели, департамент технологии субтропических культур. (4600 Грузия, г. Кутаиси. пр. И. Чавчавадзе д.25, кВ. 33). e-mail:Malkhazi.Mikaberidze@mail.ru .

2 Доктор технических наук, профессор. Государственный Университет Акакия Церетели, департамент технологии субтропических культур. (4600 Грузия, г. Кутаиси. Ул.З. Гамсахурдия.25/1). e-mail: q.kintsurashvili@mail.ru .

Authors:
Mikaberidze Malkhaz Shotaevich 1 Kintsurashvili Ketevan Milordievna 2

1 Academic Doctor of Technical Sciences, Professor. Akaki Tsereteli State University, Department of Subtropical Cultures Technology. (4600 Georgia, c. Kutaisi. I. Chavchavadzehr.25, f. 33). e-mail:Malkhazi.Mikaberidze@mail.ru .

2 Doctor of Technical Sciences, Professor. Akaki Tsereteli State University, Department of Subtropical Cultures Technology. (4600 Georgia, c. Kutaisi. Z. Gamsakhurdia25/1). e-mail: q.kintsurashvili@mail.ru .

Ключевые слова:
цукаты, функциональные добавки, термическая обработка, инфракрасные лучи

Keyword:
Candied fruit, Functional additives, heat treatment, blanching, infrared rays

Аннотация: 
Да­н­н­ая раб­ота посвящена инт­ен­си­фи­ка­цию процессов производства диетических цукатов и функциональных добавок используя вторичные материальные ресурсы цитрусовых плодов (мандарины, апельсины) в поле инфракрасных (ИК) лучей.

С этой целью на­ми были разработаны новые технологические схемы производства цукатов и функциональных добавок. Провед­ены мно­гочис­лен­ные эксперим­енты по пред­ва­рит­ельно состав­лен­ной программе и метод­ике, выявлены осно­вные факторы процессов термической обработки  вторичных материальных ресурсов (бланширование, сушка), ус­та­но­влены их опти­мал­ьные техно­логич­еские режимы.

Резул­ьтаты провед­ен­ных ис­следо­ва­н­ий сви­де­тельствуют о целесообра­зно­сти и перспекти­вно­сти термической обраб­отки вторичных материальных ресурсов цитрусовых плодов в поле ИК лучей.

Annotation: 
This work is devoted to the intensification of the processes of production of candied fruits and functional additives using secondary material resources of citrus fruits (mandarins, oranges) in the field of infrared (IR) rays.

To this end, we have developed new technological schemes for the production of candied fruits and functional additives. Numerous experiments have been carried out on the previously prepared program and methodology, the main factors of the processes of heat treatment of secondary material resources (Boiling, drying), their optimal technological regimes are established.

The results of the conducted studies testify to the expediency and prospects of heat treatment of the secondary material resources of citrus fruits in the field of infrared rays.

Интенсификация технологических процессов производства низкокалорийных диетических цитрусовых цукатов и функциональных добавок


Из плодоносящих растении особенно популярны цитрусовые растения. Их плода содержат полезные биологические активные вещества, имеют высокую сочность, приятный аромат, вкус, большую концентрацию углеводов, пектиновых веществ, органические кислот, минеральных веществ и других полезных активных веществ, что обеспечивает их диетический, медико-профилактический, пищевой ценность. По химическому составу богаты также вторичные материальные ресурсы цитрусовых фруктов и являются наилучшими добавками в кондитерском производстве, прекрасный материал для производства цукатов, спиртных напитков и др. Из кожицы цитрусовых фруктов вырабатывают самые качественные эфирные масла для парфюмерных производств. В консервных заводах выжимная масса составляет 40% от цитрусовых плодов из которой производят сухие добавки для кондитерского производства [1, 9, 17, 18, 21].

Традиционный технологический цикл производства цукатов включает в себя: мойка сырья, отделение мякоти от кожицы, резка кожицы на требуемые размеры, удержание в соляно-водяной смеси (удаление терпкого вкуса), мойка в проточной воде, термическая обработка – варка в сахарном сиропе, сушка, миграция влажности, сортировка, упаковка [1, 2, 4, 7, 16, 21].

Целью да­н­ной работы являлось ус­та­но­влен­ие возможно­сти и эффекти­вно­сти процесса термической обработки цитрусовых вторичных материальных ресурсов в поле ИК лучей, на­у­чное ут­вержд­ен­ие па­раметров и режимов да­н­ных процессов [22].

Нами предлагаемая технологическая схема производства диетических цитрусовых цукатов из мандаринового и апельсинового вторичного материального сырья предлагает заменить существующие термические процессы ИК тепловым энергией (бланширование, сушка), а сахарный сироп - сахарином (аспартам). Для производства сухих функциональных добавок из выжимки цитрусового сырья мы предлагаем процесс сушки данной массы ИК лучами.

Обраб­отка ИК из­луч­ен­ием имеет большие преи­мущ­ества перед дру­ги­ми способа­ми эне­ргоподв­ода, в час­тно­сти: Зн­а­чит­ельный рост инт­ен­си­вно­сти процесса; Специ­фическое возде­йствие на прод­укт; Мак­си­мал­ьное сохра­н­ен­ие цен­ных веществ сырья в обра­бат­ываемом прод­укте; Ув­елич­ен­ие сроков хра­н­ен­ия прод­ук­та; и т. д. [3, 5, 6, 8, 13, 15,19, 20, 23].

Для до­стиж­ен­ия нам­ечен­ной цели на­ми были опреде­лены и проанализированы спектрал­ьно-оптич­еские свойства цитрусовых вторичных материальных ресурсов в спектре ИК среды, выбра­ны и тестированы гене­раторы [11, 14]. С целью ус­та­но­влен­ия опти­мал­ьных режимов термической обработки цитрусовых вторичных материальных ресурсов ИК лу­ча­ми были провед­ены мно­гочис­лен­ные эксперим­енты по пред­ва­рит­ельно состав­лен­ной программе и метод­ике, выявлены осно­вные факторы термических процессов и взаимосвязь между ними [10, 12].

На основе метод­и­ки бра­ли 100 г сырья и с целью термической обраб­отки вно­си­ли за­ра­нее нагретой в лаб­орат­орной камере. Процесс бланширования продо­лжа­ли до тех пор, пока темпера­ту­ра образ­ца не ста­но­вилось 95…980C. Опти­мал­ьной темпера­турой термической обраб­отки были при­няты – 118…1200C. При ус­та­но­влен­ии опти­мал­ьного зн­ач­ен­ия какого-либо па­рам­етра процесса остал­ьные па­раметры им­ели постоян­ные вели­чи­ны (p=const, H и δ переменная; H=const, p и δ переменная; δ=const, p и H переменная). Эксперим­енты провод­и­ли в трех ва­ри­а­н­тах (табл. 1). Лучшие результаты были получены в случае варианта II.

Для определения оптимальных параметров сушки  цитрусовых вторичных материальных ресурсов ИК лучами режим термической обраб­отки проводили при температуре 100…1050C. Процесс сушки продо­лжа­ли до тех пор, пока конечная влажность сухих цукатов не опускался до 20-23%. Эксперим­енты провод­и­ли в трех ва­ри­а­н­тах (табл. 2). Лучшие результаты были получены в случае варианта II.

таблица 1

Варианты экспериментов

ва­ри­а­нты

плотность облуч­ен­ия, P, Вт/м2

рас­стоян­ие между сырьем и ИК гене­рат­ора­ми, H, см

Толшина слоя материала

δ см

продо­лжит­ельность процесса, τ, сек

темпера­ту­ра образ­ца, t, 0C

I

0,35

10

3

60...65

95...98

II

0,45

20

5

35...40

95...98

III

0,55

30

7

50...55

95...98  

    

таблица 2

Варианты экспериментов   

ва­ри­а­нты

плотность облуч­ен­ия, P, Вт/м2

рас­стоян­ие между сырьем и ИК гене­рат­ора­ми, H, см

Толшина слоя материала

δ см

продо­лжит­ельность процесса, τ, сек

Конечная влажность сухих цукатов

W2, %

I

0,15...0.20

10

3

78...82

20..23

II

0,25...0.30

20

5

55...60

20..23

III

0,30...0.35

30

7

70...74

20..23


 

Для определения оптимальных параметров сушки выжимной массы цитрусовых вторичных материальных ресурсов ИК лучами режим термической обраб­отки проводили при температуре 100…1050C. Процесс сушки продо­лжа­ли до тех пор, пока конечная влажность массы не опускался до 5-7%. Эксперим­енты провод­и­ли в трех ва­ри­а­н­тах (табл. 3). Лучшие результаты были получены в случае варианта II.

таблица 3

Варианты экспериментов 


ва­ри­а­нты

плотность облуч­ен­ия, P, Вт/м2

рас­стоян­ие между сырьем и ИК гене­рат­ора­ми, H, см

Толшина слоя материала

δ см

продо­лжит­ельность процесса, τ, сек

Начальная влажность цукатов

W1, %

Конечная влажность сухих цукатов

W2, %

I

0,25...0.30

10

3

70...74

18...20

5...7

II

0,35..0.40

20

5

45...50

18...20

5...7

III

0,45...0.50

30

7

60...66

18...20

5...7


Предлагаемая нами технологическая схема производства цитрусовых цукатов из мандаринового и апельсинового вторичного материального сырья, где мы заменили тепловые процессы – варка, сушка (существующая технология) процессами - бланширование, сушка в поле ИК лучей, целесообра­зно­ и перспективно (установленные оптимальные режимные параметры: бланширование ИК лучами – P=0,45 вт/м2, H=20 см, δ = 5 см, τ =35...40 сек,  t=95...980C; Сушка ИК лучами - P=0,25…0,30 вт/м2, H=20 см, δ = 5 см, τ =55...60 сек, W2=20…23%). Перспективно также сушка выжимной массы цитрусовых вторичных материальных ресурсов ИК лучами (P=0,35…0,40 вт/м2, H=20 см, δ = 5 см, τ =40...45 сек, W2=5…7%). Интенсивность процессов увеличивается 8...10-раз, по сравнению с существующими технологическими методами; Сокращается технологические устройства и энергетические затраты в технологическом цикле участвующих устройств; Нет более необходимости хозяйство горячей воды; Процессы становятся легко управляемыми; Улучшаются условия труда; Исключено загрязнение окружающей среды.


Библиографический список


1. Ми­каб­ери­дзе М. Ш., Кинцурашвили К. M. Технология и технологическое оборудование сушки плодов и овощей. Учебн­ик. Изд­ательство -  Государственный Ун­ив­ерситет Ака­кия Церетели, Ку­та­и­си, 2014. 300 ст. (на Гру­зи­нском языке);

2. Ми­каб­ери­дзе М. Ш. Процессы и ма­ши­нно-ап­па­ра­турные системы пищевых произ­водств. Учебн­ик. Изд­ательство -  Государственный Ун­ив­ерситет Ака­кия Церетели, Ку­та­и­си, 2015. 492 ст. (на Гру­зи­нском языке);

3. Ми­каб­ери­дзе М. Ш. Обработка вторичных материальных ресурсов виноделия с использованием энергии инфракрасного излучения. Монография. Изд­ательство -  Государственный Ун­ив­ерситет Ака­кия Церетели, Ку­та­и­си, 2010. 180 ст. (на Гру­зи­нском языке);

4. Ми­каб­ери­дзе М. Ш. Процессы и ап­па­ра­ты пищевых произ­водств. Учебн­ик. Изд­ательство -  Государственный Ун­ив­ерситет Ака­кия Церетели, Ку­та­и­си, 2011. 272 ст. (на Гру­зи­нском языке);

5. Ми­каб­ери­дзе М. Ш., Арабидзе Ц. В. Обработка винматериалов инфракрасными лучами. Монография. Издательство "МБМ-Полиграф", Кутаиси. 2013. 184 ст. (на Гру­зи­нском языке);

6. Ми­каб­ери­дзе М. Ш. Завяливание чайного листа инфракрасным облучением. Монография. Грузинский Государственный Университет Субтропического Хозяйства. Кутаиси. 2010. 120 ст;

7. Ми­каб­ери­дзе М. Ш. Масообменные процессы в пищевой промышленности. Учебн­ик. Изд­ательство -  Государственный Ун­ив­ерситет Ака­кия Церетели, Ку­та­и­си, 2011. 180 ст. (на Гру­зи­нском языке);

8. Ми­каб­ери­дзе М. Ш. Расчет и выбор некоторых машино-аппаратных систем в пищевой промышленности. Справочник. Изд­ательство -  Государственный Ун­ив­ерситет Ака­кия Церетели, Ку­та­и­си, 2012 г. 100 ст. (на Гру­зи­нском языке);

9. Ми­каб­ери­дзе М. Ш. Основные особенности пищевых продуктов и сырья. Справочник. Изд­ательство -  Государственный Ун­ив­ерситет Ака­кия Церетели,  Ку­та­и­си, 2012. 50 ст. (на Гру­зи­нском языке);

10. Ми­каб­ери­дзе М. Ш. Перспективы использоавания инфракрасных лучей в производстве цукатов из цитрусового сырья. Сборник трдов международной научно-практической интернет конференции “Проблемы биобезопасных пищевых продуктов, новые технологии и бизнес среда”. Изд­ательство -  Государственный Ун­ив­ерситет Ака­кия Церетели, Ку­та­и­си  2016. с.139-144. (на Гру­зи­нском языке);

11. Ми­каб­ери­дзе М. Ш. Исследование спектрально-оптических свойств аграрного сырья. Сборник научных трдов. Изд­ательство - Агроекологическая асоциация Имерети; Государственный Ун­ив­ерситет Ака­кия Церетели,  журнал - ” Агро-WES”, #1, Ку­та­и­си, 2016, с. 118-121 (на Гру­зи­нском языке);

12. Ми­каб­ери­дзе М. Ш. Интенсификация термической обработки вторичных материальных ресурсов в поле ИК лучей. Сборник трдов международной научно-практической конференции „современные проблемы экологии“. Национальная Научная Академия Экологии Грузии. Изд­ательство -  Государственный Ун­ив­ерситет Ака­кия Церетели, Ку­та­и­си 2017. с. 205-207. (на Англисском языке);

13. Микаберидзе М. Ш., Микаберидзе Ш. Н. Интенсификация процесса бланширования овощного сырья в поле инфракрасных лучей. “Аэкономика”: экономика и сельское хозяйство, Электронный научный журнал. 2016. №4 (12). URL: http://aeconomy.ru/science/agro/intensifikatsiya-protsessa-blanshir/ (на Русском языке);

14. Ми­каб­ери­дзе М. Ш.  Выбор и использование экологически чистой энергии в пищевой промышленности. Вторая международная научно-практическая интернет конференция "Проблемы биологический  безопасных продуктов питания, новые технологии и бизнес-среды." Изд­ательство -  Государственный Ун­ив­ерситет Ака­кия Церетели, Ку­та­и­си, 2011.с. 115-117. (на Гру­зи­нском языке);

15. Вишневский, Р. Н. Рациональное размещение инфракрасных излучателей в установках с лучистым нагревом /Р. Н. Вишневский // Технология судостроения. Москва. 1994. № 10. - с. 111-115. (на Русском языке);

16. Кочеткова А. А. Тужилкин В. И. Функциональные пищевые продукты: некоторые технологические подробности в общем вопросе. / ж. „Пищевая промышлен“. №5. Москва. 2003. с.8-10. (на Русском языке);  

17. Кудряшова А. А. Пищевые добавки и продовольственная безопасность. /ж. Пищевая промышленность. №7. Москва, 2000. с.36-37. (на Русском языке);

18. Лифляндский В. Г. Лечебные свойства пищевых продуктов.., Закревский В.В., Андронова М. Н. / «TERRA-TERRA». Москва, 1996. 540с. (на Русском языке);

19. Ильясов С. Г.  Раз­ви­тие теории инф­рак­ра­сного облуч­ен­ия пищевых прод­уктов. В сб.: Совершенст. пищевой техно­логии и техн­и­ки. Москва. МТИПП, 1991, с.110-117. (на Русском языке);

20. Проничев С. А. Влияние высоты подвеса ИК-излучателя на время сушки семенного зерна /С. А. Проничев,// Вестник ФГОУ ВПО МГАУ «Агроинженерия». Вып.1. Москва. ФГОУ ВПО МГАУ, 2006. с. 48-50. (на Русском языке);

21. Юрченко А. Е. Пирогов Н.Л. и др. Вторичные материальные ресурсы пищевой промышленности. Справочник. Москва.“ Экономика“ 1994 г. 326 с. (на Русском языке)
22. Балдов Д. В., Суслов С. А. Методика расчета уровня продовольственной безопасности // Вестник НГИЭИ. 2016. № 1 (56). С. 13-26.
23. Балдов Д. В., Суслов С. А. Государственный резерв - основа стабильного развития экономики // Вестник НГИЭИ. 2015. № 9 (52). С. 5-11.

References


1.Mikaberidze M. Sh. Kintsurashvili K. M. Technology and technological equipment for drying fruits and vegetables. Textbook. publishing house - Akaki Tsereteli State University, Kutaisi, 2014. 300 p. (In Georgian);
2.Mikaberidze M. Sh. Processes and machine-instrumental system of food production. Textbook. publishing house - Akaki Tsereteli State University, Kutaisi, 2015. 492 p. (In Georgian);
3. Mikaberidze M. Sh. Processing resources winemaking secondary material using infrared radiation. Monograph. publishing house - Akaki Tsereteli Tsereteli State University, Kutaisi, 2010. 180 p. (In Georgian);
4. Mikaberidze M. Sh. Fundamentals of Thermal Engineering. Textbook. publishing house - Akaki Tsereteli State University, Kutaisi, 2011. 272 p. (In Georgian);
5. Mikaberidze M. Sh. Withering of tea leaves with infrared irradiation. Monograph. Georgian State University of Subtropical Agriculture, Kutaisi, 2010 . 120 p;
6. Mikaberidze M. Sh. Arabidze C. B. Machining of wine materials with infrared rays. Monograph. Publishing house "MBM-Polygraph" Kutaisi. 2013. 184 p. (In Georgian);
7. Mikaberidze M. Sh. Mass transfer processes in the food industry. Textbook. publishing house - Akaki Tsereteli State University, Kutaisi, 2011.180 p. (In Georgian);
8. Mikaberidze M. Sh. Calculation and selection of some machines and hardware systems in the food industry. Directory. publishing house - Akaki Tsereteli State University, Kutaisi, 2012.100 p. (In Georgian);
9. Mikaberidze M. Sh. Main features of food products and raw materials. Directory. publishing house - Akaki Tsereteli State University, Kutaisi, 2012. 50 p. (In Georgian);
10. Mikaberidze M. Sh. Prospects of using infrared rays in the production of candied fruits. Collection of trdov international scientific and practical Internet conference „Problems of biosafety food products, new technologies and business environment". Akaki Tsereteli State University, Kutaisi, 2016 . pp.139-144. (In Georgian);
11. Mikaberidze M. Sh. Researches spectral-optical properties of the agricultural raw materials. Agroecological association Imereti. Akaki Tsereteli State University, ” Agro-WES”, #1, Kutaisi, 2016 , pp. 118-121. (In Georgian);
12. Mikaberidze M. Sh. Intensification of heat treatment of secondary material resources in the field of infrared rays. Collection of trdov international scientific and practical conference „Modern problems of ecology". National Scientific Academy of Ecology of Georgia, Kutaisi 2017 . pp. 205-207. (In Georgian);
13. Mikaberidze M. Sh. Mikaberidze Sh. Н. Intensification of the process of blanching vegetable raw materials in the field of infrared rays. Aekonomika: Economics and Agriculture, Electronic Scientific Journal. 2016. №4 (12). URL: http://aeconomy.ru/science/agro/intensifikatsiya-protsessa-blanshir/ (In Russian);
14. Mikaberidze M. Sh. Selection and use of clean energy in the food industry. "The problems of biological safety of food products, new technologies and the business environment." Publishing house - Akaki Tsereteli State University, Kutaisi, 2011. pp. 115-117 . (In Georgian);
15. Vishnevsky, R. N. Rational placement of infrared radiators in radiant-heated units / R. N Vishnevsky // Technology of shipbuilding. Moskov. 1994 y. № 10. pp. 111-115. (In Russian);
16. Kochetkova A. A. Tuzhilkin V.I. Functional foods: some technological details in the general issue./ j. „Food industry“. №5. Moskov. 2003. pp.8-10.(In Russian);
17. Kudryashova A. A. Food additives and food safety. /j. „Food industry“. №7. М., 2000. pp.36-37. (In Russian);
18. Liflyandsky V. G. herapeutic properties of food.., Zakrevsky V.V., Andronova M.N./ «TERRA-TERRA» . Мoskov, 1996 y. 540 p. (In Russian);
19. Ilyasov S. G. Development of the theory of infrared irradiation of food products. с.: Perfection of food technology and technology. Мoskov. MTIPP, 1991 y, pp.110-117.(In Russian);
20. Pronichev S. A. nfluence of the height of the IR-emitter suspension on the drying time of the seed grain / S. A. Pronichev,// Bulletin of FGOU MPAU "Agroengineering". Мoskov. FGIU HPE MGAU, 2006 y. pp. 48-50. (In Russian);
21. Yurchenko A. E., Pirogov N. L. Secondary material resources of the food industry. Directory. Moskov. "Economics" 1994 y. 326 p. (In Russian)
22. Baldov D. V., Suslov S. A. Metodika rascheta urovnja prodovol'stvennoj bezopasnosti // Vestnik NGIJeI. 2016. No 1 (56). P. 13-26.
23. Baldov D. V., Suslov S. A. Gosudarstvennyj rezerv - osnova stabil'nogo razvitija jekonomiki // Vestnik NGIJeI. 2015. No 9 (52). P. 5-11.

Возврат к списку