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 %.