Технологическое и экономическое обоснование производства компотов на «легкой» воде

Technological and economic justification of production of compotes on "light" water


УДК 663.86;538

29.06.2017
 175

Выходные сведения:
Касьянов Г.И., Ильясова С.А., Гладкова М.Г. Технологическое и экономическое обоснование производства компотов на «легкой» воде // Аэкономика: экономика и сельское хозяйство, 2017. №6 (18). URL: http://aeconomy.ru/science/agro/tekhnologicheskoe-i-ekonomicheskoe-/

Авторы:
Касьянов Г.И., д.т.н., профессор Кубанского государственного технологического университета, г. Краснодар, Россия, e.mail: g_kasjanov@mail.ru

Ильясова С.А., ст. преподаватель Дагестанского государственного технического университета, г. Махачкала, Россия, e.mail:
saidochka-80@mail.ru

Гладкова М.Г., аспирант Кубанского государственного технологического университета, г. Краснодар, Россия, e.mail: mariya.revenko@mail.ru

Authors:
Kasyanov G. I., doctor of technical Sciences, Professor, Kuban state technological University, Krasnodar, Russia, e.mail: g_kasjanov@mail.ru

Ilyasova S. A., senior lecturer of the Dagestan state technical University, Makhachkala, Russia, e.mail: saidochka-80@mail.ru

Gladkov M. G., post-graduate student, Kuban state technological University, Krasnodar, Russia, e.mail: mariya.revenko@mail.ru

Ключевые слова:
плоды, ягоды, технология, легкая вода, рынок, экономика

Keyword:
fruits, berries, technology, light water, market, economy

Аннотация: 
Для решения проблемы увеличения производства наиболее популярных в России плодовоягодных компотов необходимо проанализировать ряд технологических и экономических задач. Производство компотов из фруктов и ягод относится к наиболее крупнотоннажным видам консервного производства и занимает от 15 до 20 % потребляемой плодоовощной продукции. Из-за роста цен на сырье и тароупаковичные материалы рынок компотов стал неустойчивым и менее прибыльным. После введения ответных санкций на закупку фруктов и ягод в странах ЕС, выросли цены на сырье.

По условиям импортозамещения отечественные производители должны существенно нарастить производство фруктов и ягод, но периодические неурожаи, частый град, подтопления сильно осложнили решение поставленной задачи. В настоящее время большая часть плодовоягодного сырья и готовых компотов закупается за рубежом, преимущественно в азиатских странах. Объектами настоящего исследования выбраны плоды и ягоды, выращенные в предгорных районах Дагестана, а также компоты, приготовленные на легкой воде.

Целью исследования является технологическое и экономическое обоснование производства компотов из плодов и ягод с заливкой на основе легкой воды с пониженным содержанием дейтерия. Для достижения поставленной цели решались задачи по подбору сырья, пригодного для изготовления компотов и заливок, разработки способа приготовления воды с пониженным содержанием дейтерия. Для оценки качественного состава сырья, воды и готовой продукции использовали приборы Центра коллективного пользования Института пищевой и перерабатывающей промышленности КубГТУ. Промежуточными результатами исследования был химический состав плодов и ягод, используемых для изготовления компотов и изотопный состав воды для заливок компотов. Основными результатами исследований является создание линейки лечебно-профилактических компотов на легкой воде.

Annotation: 
To solve the problem of increasing the production of the most popular Russian fruit and berry compotes are required to perform a number of technological and economic challenges. The production of compote of fruits and berries is among the most large types of cannery and takes 15 to 20 % of consumed fruits and vegetables. Due to the growth of prices for raw materials tarа market compotes became volatile and less profitable.

After the introduction of retaliatory sanctions on the purchase of fruits and berries in the EU, increased prices for raw materials. In terms of import substitution, domestic producers need to increase production of fruits and berries, but periodic crop failures, frequent hail, flooding has considerably complicated the solution of the problem. Currently, a large part of fruit and berry raw materials and the finished compote is purchased abroad, mainly in Asian countries. Objects of the present investigation, the fruits and berries grown in the foothills of Dagestan and compotes prepared with light water.

The aim of the study is the technological and economic feasibility of production of compote of fruits and berries with a filling based on light water with low content of deuterium. To achieve this goal we solved the tasks on the selection of raw materials suitable for making compotes and fillings, to develop a method of cooking water with low content of deuterium. To evaluate the quality of raw materials, water and finished products used the devices of collective use Center of the Institute of food and processing industry of Kuban state University. Intermediate results of the study were the chemical composition of fruits and berries, used for making compotes and isotopic composition of the water to fill the compotes. The main research outcome is a range of preventive and curative compote on light water.

Технологическое и экономическое обоснование производства компотов на «легкой» воде


Введение в проблему 

Плодово-ягодные компоты представляют собой пастеризованные плоды и ягоды, залитые сиропом и герметично укупоренные. Наименование «компот» произошло от французского выражения «componere» (Le nom de «compote» provient de l'expression française mixte produit). Но компотом может называться и не стерилизованный десерт из плодов, ягод или сухофруктов, залитых сладким сиропом. Длительное время значительная часть стерилизованных компотов поставлялась из-за рубежа и только начиная с 2014 года эту нишу стали осваивать отечественные производители. В России широко развито домашнее производство компотов, сведения о которых не учитываются статистическими органами. Основные зарубежные поставщики компотов находятся в Тайланде, Китае, Греции, Индонезии и Вьетнаме.

На рисунке 1 приведено количество фруктов поставляемых по импорту в Россию.

 

Рисунок 1 – Количество фруктов поставляемых по импорту в Россию, %

На рисунке 2 приведена структура площадей плодово-ягодных насаждений России, а на рисунке 3 – структура валового сбора свежих ягод в России.


Рисунок 2 – Структура площадей    Рисунок 3 – Структура валового

плодово-ягодных насаждений           сбора свежих ягод в России

России


В таблице 1 приведены виды плодово-ягодных насаждений в России.

Таблица 1 – Виды плодово-ягодных насаждений в России


В таблице 2 приведены данные о производстве плодов и ягод в хозяйствах субъектов РФ.

Таблица 2 – Производство плодов и ягод в хозяйствах субъектов РФ, по данным Росстата, тыс. т.


Следует отметить, что дешевый импорт консервированных плодово-ягодных в значительной мере сдерживает рост отечественного производства.

В последние годы выполнены исследования по способам выращивания в стране экологически чистых плодов и ягод в условиях импортозамещения [12]. Широко освоены способы производства компотов из плодов и ягод, выращиваемых по принципу органического земледелия [6, 7, 13, 17, 18]. Особое внимание в технологии компотов уделяется подготовке воды, которая содержится в продукте от 50 до 70 %. Известно значительное количество публикаций по повышению качества питьевой и технологической воды за счет удаления дейтерия [5, 8, 9, 10]. Разработаны способы количественной оценки содержания протия, дейтерия и трития в образцах воды [4, 14, 15, 16]. Особое внимание авторы уделяют антиоксидантным и антирадикальным свойствам легкой воды и её биологическим эффектам [2, 3, 11]. Весьма убедительный материал представлен по лечебно-профилактическим свойствам воды с низким содержанием дейтерия [1, 5, 11, 14]. По данным специалистов НИИ нормальной физиологии им. П.К. Анохина, прием легкой воды в течение месяца добровольцами в возрасте 18-34 лет, выявил улучшение психофизиологических показателей, повышение антиоксидантной активности и качественных характеристик крови [1]. На основании результатов исследования даны рекомендации по использованию легкой воды с более низким содержанием дейтерия для повышения иммунитета, работоспособности, устойчивости к физическим нагрузкам и стрессу у практически здоровых людей.

Анализ существующих методологических подходов к решению данной задачи. Конкурировать с азиатским импортом ананасов, абрикосов, персиков, манго, личи и киви, где в год выращивают по два урожая, практически невозможно. В связи с этим, родилась идея разработать новую линейку консервированных отечественных компотов на воде с низким содержанием дейтерия, что открывает новый сегмент рынка лечебно- профилактических биопродуктов.

Для определения содержания дейтерия (тяжелой воды) в водных средах возможно масс-спектрометрией, спектроскопией протонного магнитного резонанса, инфракрасной или лазерной спектроскопией. За стандартное содержание дейтерия принята океанская вода 155,76 ppm (мг/дм3), а талая вода ледников 128-132 ppm.

Исследовательская часть.

Предложен способ структурирования воды, имитирующую высокогорную талую воду ледников. Устройство для получения такой воды будет состоять из следующих этапов: 1- гелиообработка воды под вакуумом, 2- конденсирование паров воды, 3- вакуумирование воды до точки замораживания тяжелой воды, 4- удаление кристаллов  тяжелой воды, 5- настаивание воды с пониженным содержанием дейтерия на слое шунгита и последующее облучение ЭМП НЧ. На рисунке 4 приведены этапы получения легкой воды.


Рисунок 4 – Этапы получения легкой воды 

Полученная по новой технологии вода, содержащая 142 ppm дейтерия, используется для приготовления компотов и заливок.

Система доказательств и научная аргументация

Сформулирована эффективность теоретических и научно-технических основ инновационных технологий производства компотов с использованием энергии ЭМП СВЧ, легкой воды и десертного продукта из ягод шелковицы.

Изучен механизм влияния электромагнитного поля СВЧ на проницаемость клеток, на изменение диэлектрических и технологических свойств плодов.

Разработаны оригинальные способы и устройства для вакуумной и микроволновой обработки косточковых плодов, позволяющие разрушать клеточные мембраны и увеличения проницаемости клеток при производстве из них компотов.

Подготовка сырья 

Мойку плодов проводят в моечной машине, оборудованной СО2-флотатором. Присутствие в моечной воде диоксида углерода подкисляет воду и способствует снижению микрофлоры на поверхности плодов. За счет турбулентного движения воды в машине. Обеспечивается более качественная мойка. Ягоды моют в щадящем режиме, используя моечно-встряхивающую машину.

Сортировка сырья 

Сортируют сырье по качеству на медленно движущемся инспекционном транспортере (0,1 м/с) для удаления примесей и некачественных плодов пораженных вредителями. Возможно использование роликовых транспортеров, позволяющих переворачивать плоды.

Можно сортировать плоды по цвету вручную или на фотоэлектронном автомате. Калибровать плоды по размеру можно на сортировочных машинах.

Удаление плодоножки

До калибровки у плодов удаляют плодоножку с помощью обрезиненных валиков, вращающихся навстречу друг другу.

Выбивание косточки 

Косточки выбивают из плодов с помощью косточковыбивной машины, с бесконечной лентой имеющей матрицы с гнездами для плодов. После кратковременной остановки матрицы косточки из плодов выбиваются пуансонами.

Снятие кожицы 

Кожицу плодов можно удалять механическим, химическим, криохимическим или паротермическим способом.

Бланширование 

Кратковременное СВЧ-бланширование проводится для инактивации собственных ферментов плодов, предупреждения потемнения мякоти и удаления воздуха из емкости с плодами.

Укрепление ткани и сохранение цвета плодов 

Для предупреждения разваривания слив и абрикосов их выдерживают в растворе хлорида кальция.

Приготовление заливки 

Для приготовления заливки используют сваренные в сахарном сиропе ягоды шелковицы, концентрация которого от 15 до 40%. Для малокислых плодов добавляют 0,2-0,8 % органической кислоты.

Фасовка 

Перед стерилизацией компоты фасуют в пакеты Дой-Пак или в традиционную тару вместимостью до 1 дм3. В банки с плодами дозируют заливку наполнителем для жидких продуктов.

Стерилизация 

СВЧ-стерилизация плодов в сантиметровом диапазоне при частоте 2400 МГц повышает избыточное давление воздуха в капиллярных клетках за счет градиента движения паров воды, воздуха и температуры из центра к поверхности. За счет сильного поглощения водой СВЧ-излучения указанного диапазона, происходит быстрая гибель бактерий и вирусов, содержащих значительное количество влаги от 5 до 80 %. В этом случае защитная оболочка спор не выполняет природную функцию и наоборот, препятствует отводу тепла из внутренней части спор бактерий.

На рисунке 5 приведена структурная схема производства компотов на легкой воде. 


Рисунок 5 –Структурная схема производства компотов на легкой воде

Технология консервирования компотов включает предварительную подготовку сырья. Инактивацию ферментов и сохранение цвета абрикосов и яблок осуществляют способом СВЧ-бланширования плодов, залитых сахарным сиропом с содержанием до 34 % сухих веществ при температуре до 90 °С продолжительностью 2 мин. Используемый для бланширования сироп фильтруют и применяют в качестве заливки для компотов.

В таблице 3 приведен биохимический состав абрикосов, обработанных

ЭМП СВЧ и тепловой обработкой.

Таблица 3 – Биохимический состав абрикосов, обработанных

ЭМП СВЧ и тепловой обработкой

Отличительным признаком разработанного способа изготовления  компотов является использование в качестве десертной заливки ягоды белого и красного тутовника с добавлением легкой воды для получения сиропа с сухими веществами до 34 %.

Предложенный способ позволяет экономить сахар и обогащать плоды биокомпонентами и легкой водой, упрощает процесс получения ягодных заливок.

Результаты исследования

Разработаны принципиальные подходы к созданию высокоэффективных экологически безопасных технологий обработки плодов и ягод энергией ЭМП СВЧ, что позволяет сократить число технологических процессов в виде удаления кожицы плодов растворами щелочей, использования кислот и др.

Сформулирована целесообразность применения электромагнитной обработки в технологии получения плодовых и ягодных компотов.

Впервые установлена эффективность обработки плодов и ягод энергией ЭМП СВЧ на частоте 2400±50 МГц, позволяющая увеличить проницаемость клеток и организовать повышенное внутриклеточное давление воздуха в плодах с помощью микровзрывов, коагуляции белков.

Разработанная технология и усовершенствованное оборудование для получения компотов из косточковых плодов и ягод, с использованием энергии ЭМП СВЧ и легкой воды, позволили повысить экономическую эффективность производства компотов из отечественного сырья на 7-10 %.


Библиографический список


1. Акт клинических испытаний свойств легкой воды «Акваслэп» на добровольцах, занимающихся физической культурой. – М.: НИИ нормальной физиологии им. П.К. Анохина, № 116, 19.09.2011 г.
2. Барышев М.Г. и др. Оценка антирадикальной активности воды с модифицированным изотопным составом с помощью ЯМР, ЭПР и масс спектроскопии //Известия РАН. Серия физическая, 2012, том 76, № 12. – С. 1507-1510.
3. Барышев М.Г. ЯМР и ЭПР исследование влияния воды с пониженным содержанием дейтерия на показатели прооксидантно-антиоксидантной системы у лабораторных животных /М.Г. Барышев, С.С. Джимак, С.Н.Болотин и др. // Экологический вестник научных центров ЧЭС. 2011, №3. С.16-20.
4. Бисикало А.Л. Количественная спектроскопия ЯМР 2Н, 13С и 17О в изучении изотопного состава воды и её структурных особенностей в растворах. Автореф. к.х.н. Иркутск, 2012. – 24с.
5. Гончарук В.В., Лапшин В.Б., Бурдейная Т.Н. и др. Физико-химические свойства и биологическая активность воды обедненной по тяжелым изотопам // Химия и технология воды - 2011.- Т.33, N 1. – С.15-25.
6. ГОСТ Р 54680-2011 "Консервы. Компоты. Общие технические условия"
7. Ильясова С.А. Технология и рецептуры компотов из косточковых и семечковых плодов. Краснодар: Экоинвест, 2016. – 140 с.
8. Мосин О.В. Очистка воды от тяжелых изотопов дейтерия (D), трития (T) и кислорода (18О) // Сантехника. Отопление. Кондиционирование, 2012, №1. – С. 38-43.
9. Патент 2438765 РФ, МПК B01D 59/40. Способ получения биологически активной питьевой воды с пониженным содержанием дейтерия /В.Ю. Фролов, М.Г. Барышев, С.Н. Болотин, С.С. Джимак; заявка №2010121324/05; заявл. 25.05.2010; опубл. 10.01.2012, Бюл. №1.- 7с.
10. Патент 2438766 РФ, МПК B01D 59/40. Способ получения биологически активной питьевой воды с пониженным содержанием дейтерия / Фролов В.Ю., Барышев М.Г., Ломакина Л.В., Джимак С.С.; заявка № 2010121326/05; заявл. 25.05.2010; опубл. 10.01.2012, Бюл. №1. – 7 с.
11. Пономарева А.Л. Изучение биологических эффектов воды с помощью методов биотестирования. Автореф. дис. ... к.т.н., Иркутск, 2012. – 20 с.
12. Рыжкова С.М., Кручинина В.М. Значение потребительской кооперации для развития рынка плодов и ягод в условиях импортозамещения //Вестник Белгородского университета кооперации, экономики и права, 2015, № 3.– С. 307-315.
13. Рынок компотов в России - 2017. Показатели и прогнозы: обзор, маркетинговое исследование и анализ рынка компотов. – М.: TEBIZ GROUP, 2017. – 74 с.
14. Burdeynaya T.N. Physiological effects of drinking water enriched with 1H216O/ T.N. Burdeynaya, A.S. Chernopyatko, N.A. Fudin // Eur. Chem. Bull. – 2012. – Vol. 1, – № 1.– P. 41-42.
15. Lis G., L.I. Wassenaar, M.J. Hendry. High-Precision Laser Spectroscopy D/H and 18O/16O Measurements of Microliter Natural Water Samples // Analytical Chemistry, 80(1)/2008.
16. Pope E.C. Isotope composition and volume of Earth's early oceans /E.C. Pope, D.K. Bird, M. T. Rosing // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.– 2012.– № 12. – P. 43-71.
17. Миронов Е. Б., Косолапов В. В., Тарукин Е. М., Маслов М. М. Оценка консервационных материалов для защиты от коррозии рабочих органов сельскохозяйственной техники // Вестник НГИЭИ. 2015. № 8 (51). С. 45-57.
18. Генералов И.Г., Смирнов Н.А. Переработка зерна, как один из путей повышения конкурентоспособности сельскохозяйственных организаций // Вестник НГИЭИ. 2015. № 1 (44). С. 10-18.


References


1. Akt klinicheskih ispytanij svojstv legkoj vody «Akvasljep» na dobrovol'cah, zanimajushhihsja fizicheskoj kul'turoj. – M.: NII normal'noj fiziologii im. P.K. Anohina, № 116, 19.09.2011.
2. Baryshev M.G. i dr. Ocenka antiradikal'noj aktivnosti vody s modificirovannym izotopnym sostavom s pomoshh'ju JaMR, JePR i mass spektroskopii. Izvestija RAN. Serija fizicheskaja, 2012, tom 76, № 12. – P. 1507-1510.
3. Baryshev M.G. JaMR i JePR issledovanie vlijanija vody s ponizhennym soderzhaniem dejterija na pokazateli prooksidantno-antioksidantnoj sistemy u laboratornyh zhivotnyh. M.G. Baryshev, S.S. Dzhimak, S.N.Bolotin i dr. Jekologicheskij vestnik nauchnyh centrov ChJeS. 2011, №3. – P.16-20.
4. Bisikalo A.L. Kolichestvennaja spektroskopija JaMR 2N, 13S i 17O v izuchenii izotopnogo sostava vody i ejo strukturnyh osobennostej v rastvorah. Avtoref. k.h.n. Irkutsk, 2012. – 24p.
5. Goncharuk V.V., Lapshin V.B., Burdejnaja T.N. i dr. Fiziko-himicheskie svojstva i biologicheskaja aktivnost' vody obednennoj po tjazhelym izotopam. Himija i tehnologija vody - 2011.- T.33, N 1. – P.15-25.
6. GOST R 54680-2011 "Konservy. Kompoty. Obshhie tehnicheskie uslovija"
7. Il'jasova S.A. Tehnologija i receptury kompotov iz kostochkovyh i semechkovyh plodov. Krasnodar: Jekoinvest, 2016. – 140 p.
8. Mosin O.V. Ochistka vody ot tjazhelyh izotopov dejterija (D), tritija (T) i kisloroda (18O). Santehnika. Otoplenie. Kondicionirovanie, 2012, №1. – P. 38-43.
9. Patent 2438765 RF, MPK B01D 59/40. Sposob poluchenija biologicheski aktivnoj pit'evoj vody s ponizhennym soderzhaniem dejterija. V.Ju. Frolov, M.G. Baryshev, S.N. Bolotin, S.S. Dzhimak; zajavka №2010121324; zajavl. 25.05.2010; opubl. 10.01.2012, Bjul. №1.- 7p.
10. Patent 2438766 RF, MPK B01D 59/40. Sposob poluchenija biologicheski aktivnoj pit'evoj vody s ponizhennym soderzhaniem dejterija. Frolov V.Ju., Baryshev M.G., Lomakina L.V., Dzhimak S.S.; zajavka № 2010121326; zajavl. 25.05.2010; opubl. 10.01.2012, Bjul. №1. – 7 p.
11. Ponomareva A.L. Izuchenie biologicheskih jeffektov vody s pomoshh'ju metodov biotestirovanija. Avtoref. dis. ... k.t.n., Irkutsk, 2012. – 20 p.
12. Ryzhkova S.M., Kruchinina V.M. Znachenie potrebitel'skoj kooperacii dlja razvitija rynka plodov i jagod v uslovijah importozameshhenija. Vestnik Belgorodskogo universiteta kooperacii, jekonomiki i prava, 2015, № 3.– P. 307-315.
13. Rynok kompotov v Rossii - 2017. Pokazateli i prognozy: obzor, marketingovoe issledovanie i analiz rynka kompotov. – M.: TEBIZ GROUP, 2017. – 74 p.
14. Burdeynaya T.N. Physiological effects of drinking water enriched with 1H216O. T.N. Burdeynaya, A.S. Chernopyatko, N.A. Fudin. Eur. Chem. Bull. – 2012. – Vol. 1, – № 1.– P. 41-42.
15. Lis G., L.I. Wassenaar, M.J. Hendry. High-Precision Laser Spectroscopy D/H and 18O/16O Measurements of Microliter Natural Water Samples // Analytical Chemistry, 80(1)/2008.
16. Pope E.C. Isotope composition and volume of Earth's early oceans /E.C. Pope, D.K. Bird, M. T. Rosing // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.– 2012.– № 12. – P. 43-71.
17. Mironov E. B., Kosolapov V. V., Tarukin E. M., Maslov M. M. Ocenka konservacionnyh materialov dlja zashhity ot korrozii rabochih organov sel'skohozjajstvennoj tehniki.Vestnik NGIJeI. 2015. No 8 (51). P. 45-57.
18. Generalov I.G., Smirnov N.A. Pererabotka zerna, kak odin iz putej povyshenija konkurentosposobnosti sel'skohozjajstvennyh organizacij. Vestnik NGIJeI. 2015. No 1 (44). P. 10-18.

Возврат к списку