Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения облепихового сока

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам переработки плодов облепихи и может быть использовано при получении облепихового сока и облепихового масла.

Известен способ переработки плодов облепихи, включающий измельчение плодов облепихи, отделение сока от жома, осветление сока и его экстракцию маслом, отделение сока от образовавшегося масляного экстракта, экстракцию жома полученным масляным экстрактом при перемешивании и измельчении с выделением экстракта в качестве целевого продукта при циклическом ведении процесса (патент RU 2053255 С1, опубл. 27.01.1996).

Недостатком известного способа является низкий выход облепихового сока.

Известен способ переработки плодов облепихи, при котором свежие плоды измельчают, отделяют сок с мякотью, выделяют мякоть путем насыщения ее диоксидом углерода под давлением 0,10-0,16 МПа, снижают избыточное давление до атмосферного дросселированием газа, нагревают до 60-65°С, отстаивают и отделяют всплывшую мякоть с последующим извлечением из нее масла одним из известных способов, например, путем измельчения, сушки и экстрагирования пищевым растительным маслом (SU 1620050 A3, опубл. 07.01.1991).

Недостатком известного способа является низкий выход облепихового сока. Получаемые таким образом масляный экстракт и осветленный плодовый сок характеризуется невысокими органолептическими показателями (мутностью и высокой кислотностью).

Наиболее близким по технической сущности является способ переработки плодов облепихи, включающий размельчение сырых плодов с сохранением целостности семян с последующим их отделением, разбавление плодовой мякоти водой в соотношении 1:1 и нагрев до температуры 60-90°С, насыщение плодовой мякоти диоксидом углерода с последующим дросселированием газа до атмосферного давления, отделение плодовой мякоти методом декантации, добавление к последней пищевого растительного масла в соотношении 1:1 и водорастворимого углевода в соотношении 1:(0,25-1), диспергирование смеси при температуре 45-90°С с последующим ее разделением с помощью центрифугирования на верхний слой, представляющий собой масляный экстракт облепихи, промежуточный слой в виде густой пасты, и нижний слой, представляющий собой осветленный сок плодов облепихи (RU 2490916 С1 опубл. 2013.08.27).

Недостатками известного способа являются использование высокой температуры обработки мякоти и сока облепихи до 90°С, что способствует разрушению некоторых биологически активных веществ облепихи, и высокие энергозатраты при низкой производительности процесса. Также недостатком способа является низкий выход облепихового сока.

Задачей способа является получение высокого выхода сока плодов облепихи при низких энергозатратах.

Техническая проблема решается способом получения облепихового сока, включающим: размельчение сырых плодов с сохранением целостности семян, нагрев полученной плодовой мякоти до температуры 60-65°С, отделение от плодовой мякоти облепихового сока, разбавление плодовой мякоти водой, сепарацию полученной смеси на диффузионный сок и компоненты, содержащие облепиховое масло, в котором размельчение сырых плодов совмещено с нагревом и проводится в горизонтальном дисмембраторе с обогреваемыми ротором и статором; облепиховый сок, отделяемый от плодовой мякоти фильтруется в шнековом транспортере через отверстия диаметром 0,4-0,6 мм, разбавление плодовой мякоти проводится дистиллированной водой в соотношении 1:3; диффузионный сок концентрируется в выпарном аппарате при остаточном давлении 60-65 кПа глухим паром до концентрации отфильтрованного облепихового сока; концентрированный диффузионный сок и облепиховый сок смешивают и охлаждают в выдувном резервуаре понижением давления среды до 1.0÷1.2 кПа и сепарируют в горизонтальном гравитационном сепараторе на осветленный облепиховый сок и маслосодержащую массу, вторичный пар из выпарного аппарата эжектируется его первичным паром; понижение давления обеспечивается удалением вторичного пара из выдувного резервуара барометрическим конденсатором смешения; треть конденсатов с выпарного аппарата и вторичного пара с выдувного резервуара охлаждают до температуры 4÷6°С и подают в качестве хладагента в конденсатор смешения, а другую часть нагревают до 60-65°С и подают в качестве дистиллированной воды; нагрев и охлаждение частей конденсата проводят за счет обратного цикла Карно работой компрессорного агрегата; обогрев ротора и статора осуществляется конденсатом с выпарного аппарата.

Решение технической задачи позволяет получить высокий выход высококачественного сока плодов облепихи, а также уменьшить энергозатраты на переработку плодов облепихи.

Для осуществления заявленного способа представлена технологическая линия, см. фиг. 1.

Технологическая линия для получения облепихового сока включает: бункер 1 подачи, горизонтальный дисмембратор 2, выполненный с обогреваемым ротором 3 и статором 4, на которых закреплены измельчающие пальцы; шнековый транспортер 5 с отверстиями в корпусе, сборник-сепаратор 6 свежеотжатого сока, с патрубками отвода осветленного диффузионного сока и маслосодержащего жома; промывной аппарат 7 с лопастями 8 и отжимным узлом 9; линию 10 переработки компонентов, содержащих облепиховое масло; сборник-сепаратор 11 диффузионного сока с патрубками отвода осветленного облепихового сока и маслосодержащего жома; выпарной аппарат 12 с змеевиковым нагревателем 13, эжекторный насос 14, конфузорно-диффузорное устройство 15, выдувной резервуар 16, горизонтальный гравитационный сепаратор 17, барометрический конденсатор 18 смешения с вакуумным насосом 19 и гидрозатвором 20, центробежный насос 21, холодильную камеру 22, теплообменник 23, компрессорный агрегат, состоящий из компрессора 24, испарителя 25; конденсатора 26, дросселирующего устройства 27.

Способ осуществляют следующим образом. Промытые плоды облепихи через бункер 1 подачи подают в горизонтальный дисмембратор 2 с обогреваемым ротором 3 и статором 4, где плоды измельчают с сохранением целостности семян, и одновременно нагревают измельченную плодовую мякоть до температуры 60÷65°С. При температуре нагрева меньше 60°С ухудшается качество измельчения. При температуре нагрева больше 65°С ухудшается качество конечного продукта. Затем плодовую мякоть подают в шнековый транспортер 5, где ее отделяют от облепихового сока. Отделение облепихового сока происходит за счет фильтрации плодовой мякоти через отверстия диаметром 0,4÷0,6 мм в статоре шнекового транспортера 5, отделенный сок собирается в сборнике-сепараторе 6, где происходит предварительная декантация отжатого сока. При диаметре отверстий менее 0,4 мм значительно увеличивается гидравлическое сопротивление фильтрации. При диаметре отверстий более 0,6 мм ухудшается качество фильтрации.

Оставшаяся мякоть поступает в промывной аппарат 7 с лопастями 8, где мякоть разбавляется и промывается дистиллированной водой в соотношении 1:3. Промытую мякоть подают в отжимной узел 9, где ее сепарируют на диффузионный сок и компоненты, содержащие облепиховое масло. Диффузионный сок также фильтруется через отверстия диаметром 0,4-0,6 мм. Компоненты, содержащие облепиховое масло, подают на линию 10 переработки для последующего извлечения из них масла одним из известных способов, например, путем измельчения, сушки и экстрагирования пищевым растительным маслом (например, RU 2178256 С2, опубл. 20.01.2002, RU 2176268 С2, опубл. 27.11.2001 и т.д.). Диффузионный сок собирают в сборнике-сепараторе 11, где происходит предварительная декантация соков и подают на концентрирование в выпарной аппарат 12. В выпарном аппарате сок выпаривают до концентрации осветленного облепихового сока при остаточном давлении 60÷65 кПа. При давлении выпаривания меньше 60 кПа продолжительность процесса выпаривания увеличивается. При давлении выпаривания больше 65 кПа ухудшается качество готовых продуктов: сока и облепихового масла.

Образующийся в выпарном аппарате 12 вторичный пар эжектируют эжекторным насосом 14 и подают в змеевиковый нагреватель 13. Конденсат из змеевикового нагревателя подается на обогрев ротора 3 и статора 4 и собирается в сборнике конденсата 20. Концентрированный диффузионный сок совместно с облепиховым соком из сборника-сепаратора 6, через эжектирующее устройство 15 подают в выдувной резервуар 16, где смесь охлаждают понижением давления среды до 1,0÷1,2 кПа. Затем охлажденную смесь сепарируют в горизонтальном сепараторе 17 на осветленный облепиховый сок и маслосодержащий жом. При понижении давления меньше 1,0 кПа увеличиваются энергозатраты на создание вакуума. При остаточном давлении больше 1,2 кПа увеличивается длительность процесса сепарации и уменьшается срок хранения соков, вследствие ухудшения процесса деаэрации.

Осветленный деаэрационный облепиховый сок подают на расфасовку, а всплывающая маслосодержащая масса из сборников-сепараторов 6, 11 и сепаратора 17 поступает на линию переработки облепихового жома 10. Понижение давления в выпарном аппарате 12 и выдувном резервуаре 16 обеспечивается удалением вторичного пара из выдувного резервуара барометрическим конденсатором 18 смешения и вакуумным насосом 19. Вторичный пар из выдувного резервуара 16 контактирует с хладагентом барометрического конденсатора 18 смешения, конденсируется и собирается в сборнике конденсата 20, откуда, при помощи циркуляционного насоса 21, треть сконденсированных паров подают в холодильную камеру 22 и охлаждают до 4÷6°С, а оставшуюся часть конденсата паров подают в теплообменник 23 и нагревают до 60÷65°С. Охлажденный конденсат подают в качестве хладагента в барометрический конденсатор 18 смешения.

Нагретую часть конденсата подают в качестве дистиллированной воды в промывной аппарат 7. Нагрев и охлаждение конденсата проводят за счет обратного цикла Карно, работой компрессора 24. При охлаждении конденсата до температуры ниже 4°С увеличиваются затраты на охлаждение. При охлаждении конденсата до температуры выше 6°С ухудшается работа системы вакуумирования, состоящей из конденсатора 18 и насоса 19. При нагреве конденсата меньше 60°С ухудшается выход диффузионного сока. При нагреве конденсата больше 65°С ухудшается качество готовых продуктов.

Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.

Пример 1.

Промытые плоды облепихи массой 100 г помещают в колбу с лопастной мешалкой и устанавливают в колбонагреватель, плоды измельчают с сохранением целостности семян, и одновременно нагревают измельчаемую мякоть до температуры 60°С. Затем измельченные плоды помещают в фильтр-пресс. Плодовую мякоть отделяют от облепихового сока путем фильтрации через отверстия диаметром 0,4 мм. Оставшуюся мякоть помещают в колбу с пропеллерной мешалкой, устанавливают в колбонагреватель и разбавляют дистиллированной водой в соотношении 1:3, перемешивают и подают в фильтр-пресс, где ее сепарируют на диффузионный сок и компоненты содержащие облепиховое масло также путем фильтрации через отверстия диаметром 0,4 мм. Диффузионный сок подают в выпарной аппарат, где сок выпаривают при остаточном давлении 60 кПа до концентрации отфильтрованного облепихового сока. При этом образующийся в выпарном аппарате пар конденсируют и собирают в сборнике дистиллята. Затем облепиховый сок и концентрированный диффузионный сок смешивают и охлаждают понижением давления среды до 1,0 кПа путем эжектирования охлажденным до 4°С конденсатом. Охлажденную смесь с помощью разделительной воронки сепарируют на осветленный облепиховый сок и масло содержащий жом. Компоненты, содержащие облепиховое масло, подают на линию 10 переработки для последующего извлечения из них масла одним из известных способов, например, путем измельчения, сушки и экстрагирования пищевым растительным маслом (например, RU 2178256 С2, опубл. 20.01.2002, RU 2176268 С2, опубл. 27.11.2001 и т.д.).

Пример 2.

Промытые плоды облепихи массой 100 г помещают в колбу с лопастной мешалкой и устанавливают в колбонагреватель, плоды измельчают с сохранением целостности семян, и одновременно нагревают измельчаемую мякоть до температуры 63°С. Затем измельченные плоды помещают в фильтр-пресс. Плодовую мякоть отделяют от облепихового сока путем фильтрации через отверстия диаметром 0,5 мм. Оставшуюся мякоть помещают в колбу с пропеллерной мешалкой, устанавливают в колбонагреватель и разбавляют дистиллированной водой в соотношении 1:3, перемешивают и подают в фильтр-пресс, где ее сепарируют на диффузионный сок и компоненты содержащие облепиховое масло также путем фильтрации через отверстия диаметром 0,5 мм. Диффузионный сок подают в выпарной аппарат, где сок выпаривают при остаточном давлении 63 кПа до концентрации отфильтрованного облепихового сока. При этом образующийся в выпарном аппарате пар конденсируют и собирают в сборнике дистиллята. Затем облепиховый сок и концентрированный диффузионный сок смешивают и охлаждают понижением давления среды до 1,1 кПа путем эжектирования охлажденным до 5°С конденсатом. Охлажденную смесь с помощью разделительной воронки сепарируют на осветленный облепиховый сок и масло содержащий жом. Компоненты, содержащие облепиховое масло, подают на линию 10 переработки для последующего извлечения из них масла одним из известных способов, например, путем измельчения, сушки и экстрагирования пищевым растительным маслом (например, RU 2178256 С2, опубл. 20.01.2002, RU 2176268 С2, опубл. 27.11.2001 и т.д.).

Пример 3.

Промытые плоды облепихи массой 100 г помещают в колбу с лопастной мешалкой и устанавливают в колбонагреватель, плоды измельчают с сохранением целостности семян, и одновременно нагревают измельчаемую мякоть до температуры 65°С. Затем измельченные плоды помещают в фильтр-пресс. Плодовую мякоть отделяют от облепихового сока путем фильтрации через отверстия диаметром 0,6 мм. Оставшуюся мякоть помещают в колбу с пропеллерной мешалкой, устанавливают в колбонагреватель и разбавляют дистиллированной водой в соотношении 1:3, перемешивают и подают в фильтр-пресс, где ее сепарируют на диффузионный сок и компоненты содержащие облепиховое масло также путем фильтрации через отверстия диаметром 0,6 мм. Диффузионный сок подают в выпарной аппарат, где сок выпаривают при остаточном давлении 65 кПа до концентрации отфильтрованного облепихового сока. При этом образующийся в выпарном аппарате пар конденсируют и собирают в сборнике дистиллята. Затем облепиховый сок и концентрированный диффузионный сок смешивают и охлаждают понижением давления среды до 1,2 кПа путем эжектирования охлажденным до 6°С конденсатом. Охлажденную смесь с помощью разделительной воронки сепарируют на осветленный облепиховый сок и масло содержащий жом. Компоненты, содержащие облепиховое масло, подают на линию 10 переработки для последующего извлечения из них масла одним из известных способов, например, путем измельчения, сушки и экстрагирования пищевым растительным маслом (например, RU 2178256 С2, опубл. 20.01.2002, RU 2176268 С2, опубл. 27.11.2001 и т.д.).

Исследование проведено с использованием оборудования Центра коллективного пользования «Наноматериалы и нанотехнологии» Казанского национального исследовательского технологического университета.

В таблице приведены режимные параметры и показатели процесса трех примеров.

При производстве облепихового сока по прототипу средний выход сока составляет 56,7% (среднее арифметическое пункта 3). С введением стадий промывки и повторного отжима средний выход сока составляет 74,6% (среднее арифметическое пункта 4), разница средних выходов облепихового сока составляет 17,9%.

Таким образом, заявленный объект изобретения позволяет повысить выход качественного облепихового сока на 17,9% при низких энергозатратах.

Высокий выход обеспечивается тщательной промывкой отфильтрованной мякоти плода и повторным отжимом. Сокращение энергозатрат осуществляется за счет регенерации тепловой энергии, предварительной декантации и совмещения окончательной декантации с деаэрацией. Понижение давления позволяет удалить кислород и способствует лучшей сохранности биологически активных веществ (БАВ), а также способствует ускорению процесса декантации вследствие уменьшения коэффициента диффузии. Также попадание вторичного пара в оборотную систему переработки плодов облепихи через конденсат позволяет сохранить БАВ и улучшить качество облепихового сока, т.к. БАВ из системы не выводятся.