- пропусканием по насадке с развитой поверхностью, например по кольцам Рашига или гофрированным поверхностям, навстречу движению СО₂;

- смешиванием воды с газом в водоструйных эжекторах (сатуратор АСК).

В зависимости от способа насыщения воды сатураторы разделяют на смесительные (объемные сатураторы, например, С-3), распылительные (сатуратор СНД) и комбинированные (сатураторы непрерывного действия С-30, С-30 М, АСМ).

Рабочее давление СО₂ при насыщении 0,3-0,7 МПа. Перед насыщением воду пропускают через колонку деаэрации, в которой создается вакуум.

При сатурации воды происходят большие потери СО₂, при норме содержания углекислоты в напитке 4 кг/100 дал, нормативный расход составляет 19 кг/100 дал.

Источники потерь СО₂:

- неплотные соединения трубопроводов;

- остаток в баллонах (2-5 %);

- перепады давления в системе;

- повышенная температура воды;

- наличие растворенного в воде воздуха;

- СО₂, удаляемый в атмосферу при сдувке из магистрали и выпуске из сатуратора газо-воздушной смеси (до 40 %).

9.5 Сравнительные характеристики способов розлива напитков

Розлив безалкогольных напитков производится на автоматических линиях розлива, состав которых аналогичен линиям розлива пива.

Основная особенность розлива безалкогольных напитков заключается в том, что он может производиться двумя способами.

Первый способ - с раздельным дозированием в бутылку купажного сиропа и газированной воды. В этом случае купажный сироп из сборника-мерника поступает в дозировочный автомат, который входит в линию розлива, откуда дозируется по 100 см³ в бутылки вместимостью 0,5 дм³. Температура купажного сиропа 8-10 ⁰С, при меньшей температуре высокая вязкость сиропа, при большей - может происходить вспенивание и дегазация напитка. Затем бутылки с купажным сиропом доливаются газированной водой на разливочно-укупорочном блоке в изобарических условиях и перемешиваются в смесителе.

Такой способ не позволяет получить напиток высокого качества по нескольким причинам:

- невозможно достичь постоянства физико-химических показателей напитка в каждой бутылке из-за ошибок при дозировании сиропа и доливе воды (вспенивание, выброс содержимого бутылок и т.п.);

- газированная вода смешивается с негазированным сиропом, в результате уменьшается общая концентрация СО₂ в напитке, обычно она не выше 0,35 %;

- происходит дополнительное инфицирование напитка при контакте сиропа с воздухом на пути от дозировочного к разливочному автомату, из-за слабой карбонизации напитка, при контакте с нестерильной прокладкой кронен-пробки напитка при его перемешивании;

- необходимо в линии розлива иметь дополнительное оборудование: дозировочный и смесительный автоматы.

Второй способ розлива - синхронно-смесительный, позволяет устранить ряд недостатков выше указанного способа.

Синхронно-смесительный способ осуществляется двумя путями:

1. газированная вода смешивается в смесительном бачке с негазированным купажным сиропом и напиток подается на розлив;

2. деаэрированная и охлажденная вода смешивается с купажным сиропом или его отдельными компонентами, полученная смесь насыщается диоксидом углерода и поступает на розлив. Этот вариант более предпочтителен, так как позволяет достичь наибольшей степени насыщения напитка СО₂.

По первому варианту работают отечественные синхронно-смесительные установки РЗ-ВНС -1 и РЗ-ВНС-2 производительностью соответственно 3 и 6 тыс. дм³/час. По второму варианту - установка Б2-ВРР/6 производительностью 13800 дм³/час. Схема установки Б2-ВРР/6 приведена на рис. 21.

Вода, охлажденная в пластинчатых охладителях 1 до температуры 4 ⁰С, подается в деаэратор 2, где создается вакуум с помощью вакуум-насоса 4. Деаэрированная вода направляется в сборник 6, купажный сироп из купажного отделения поступает в сборник 8. Сборники оснащены поплавковыми регуляторами уровня. Дозировочный агрегат плунжерного типа 7 одновременно из сборников 6 и 8 подает в нужных соотношениях сироп и воду в смесительный бачок 9. Частично перемешанная смесь из бачка 9 поступает в колонки насыщения 10, где, стекая тонкой пленкой по гофрированным поврхностям, окончательно перемешивается и насыщается диоксидом углерода. Готовый напиток по трубопроводу 11 передается в расходный сборник 14, а оттуда к разливочному автомату.



Рисунок 21 - Схема синхронно-смесительной установки Б2-ВРР/6

1 - охладитель воды; 2 - колонка деаэрационная; 3 - вакуумметр; 4 - вакуум-насос; 5,12,13 - насосы для перекачивания воды и напитков; 6 - сборник воды; 7 - дозировочный агрегат; 8 - сборник купажного сиропа; 9 - смесительный бачок; 10 - колонки насыщения напитка СО₂; 11 - трубопровод готового напитка; 14 - расходный сборник готового напитка.

Зарубежные установки, в которых диоксидом углерода насыщают смесь деаэрированной воды и купажного сиропа, имеют названия Paramix, Nollmix, Mixmat S и др.

В настоящее время розлив напитков производится на автоматических линиях производительностью 1500, 3000, 60000, 12000, 18000, 24000, 36000, 48000 и 60000 бутылок в час (для бутылок вместимостью 0,5 дм³).

В состав линий розлива должно входить оборудование для извлечения бутылок из ящиков; мойки бутылок, фасования продукции; контроля наполненных и укупоренных бутылок, этикетирования бутылок с продукцией; межоперационного транспортирования ящиков; укладывания бутылок в ящики. В линиях большой производительности, выше 12000 бутылок в час, дополнительно предусматриваются еще ряд операций, увеличивающих уровень механизации процесса розлива: распакетирование и расшабелирование ящиков с бутылками; расштабелирование и штабелирование поддонов; мойка ящиков; подача укупорочных средств к укупорочным автоматам; обсушивание наружной поверхности бутылок; укладка бутылок в короба; упаковка бутылок в термоусадочную пленку; обандероливание и оформление коробов; штабелирование и пакетирование ящиков с наполненными бутылками; пакетирование картонных коробов с бутылками и др.

В настоящее время в отрасли появилась потребность в линиях меньшей производительности: 500, 1000, 2000 бутылок в час, в новых видах оборудования. При использовании необоротной и нестандартной тары линии оснащаются машинами для ополаскивания бутылок и продувки их стерильным воздухом. В состав современных линий включается оборудование для автоматического контроля чистоты бутылок и бракеража продукции, нанесения даты на корпус бутылки или колпачок и др.

Отечественными производителями оборудования розлива производятся линии для розлива безалкогольных напитков марки Е6-ВБО-1,5; КО1 (1500 бут./час); Б2-ВРШ-3, Б2-ВРШ-6, Б2-ВРШ-12 (производительностью соответственно 3000, 6000 и 12000 бут./час), Б3-ВРН (24000 бут/час).

9.6 Особенности розлива напитков в ПЭТ-бутылки

Розлив напитков в бутылки из полиэтилентерефталата (ПЭТ) получил в последние годы наибольшее распространение. Бутылки из ПЭТ имеют меньшую массу, чем стеклянные, более прочны, не создают шума при розливе. К недостаткам ПЭТ-бутылок относится газопроницаемость, вследствие чего в бутылку посредством диффузии проникает кислород и удалятся диоксид углерода. Этот процесс не зависит от разности давлений, при этом за счет окислительных процессов ухудшается качество напитков. ПЭТ-бутылка также может сорбировать ароматические вещества, что обусловлено губчатой структурой материала. До настоящего времени в нашей стране не решена проблема утилизации таких бутылок.

За рубежом эти проблемы решаются путем увеличения степени кристаллизации полиэтилентерефталата. При этом уменьшается газопроницаемость материала бутылок, повышается устойчивость к нагреванию. Такие бутылки могут применяться для многоразового использования, а также для горячего розлива. Однако с повышением кристаллизации ПЭТ-бутылки становятся более хрупкими и менее прозрачными.

Лучшими барьерными свойствами обладают бутылки из ПЭН (полиэтиленнафталата), однако они дороже. Для снижения газопроницаемости на бутылки наносят слой углерода или окиси кремния.

В линию розлива в ПЭТ-бутылки, наряду с оборудованием, аналогичным линии розлива в стеклянные бутылки, входят ряд дополнительных машин:

- машина выдувная для изготовления бутылок вместимостью от 0,33 до 5дм³ из заготовок-преформ ;

- синхронно-смесительная установка для насыщения напитков СО₂;

- ополаскивающий для обмыва бутылок изнутри с термовентилятором;

- машина фасовочно-укупорочная;

- установка упаковочная для укладки бутылок в пакет и упаковки в термоусадочную пленку;

- термопечь.

Транспортируются бутылки по линии с помощью пневмотранспортера, бутылки закрепляются кольцом на горлышке. Эксплуатируются также неполные варианты линий.

Контрольные вопросы и задания

1. Сформулируйте и обоснуйте требования к воде для безалкогольных напитков.

2. Предложите наиболее эффективные способы водоподготовки при использовании воды с высокой жесткостью, щелочностью, с повышенным содержанием железа и микробным обсеменением.

3. Какие факторы оказывают влияние на степень насыщения воды диоксидом углерода? Каким образом они учитываются в современных сатурационных установках при насыщении воды?

4. Какие способы хранения и подготовки сжиженного СО₂ для сатурации используются на предприятиях небольшой мощности и крупных заводах безалкогольных напитков?

5. Дайте сравнительную оценку способов розлива напитков. С помощью какого способа можно получить более стойкий напиток с наибольшей концентрацией СО₂ в напитке?

6. В чем заключаются особенности розлива напитков в ПЭТ-бутылки? Обоснуйте положительные и отрицательные стороны применения таких бутылок.

10. Стойкость безалкогольных напитков. Оценка качественных показателей напитков

10.1 Понятие о стойкости напитков. Биологическая стойкость напитков и пути ее повышения

Под стойкостью напитков понимают продолжительность их хранения в сутках до появления помутнений или изменения физико-химических или органолептических показателей, характеризуемых как несоответствие нормативным документам. Стойкость готовых напитков, разлитых в бутылки, определяют путем их выдержки при температуре 20±2 ⁰С. Для прозрачных напитков оценивают время до появления видимых помутнений, для замутненных напитков - до повышения кислотности сверх допустимых пределов (более 0,3 см³ раствора щелочи концентрацией 1 моль/дм³ на 100 см³ напитка), указанных в характеристике данного напитка.

Согласно ГОСТ 28188-89, стойкость безалкогольных напитков:

- без консервантов составляет 10 суток,

- с консервантами - 20 суток,

- пастеризованных - 30 суток,

- негазированных напитков - 5 суток.

Стойкость напитков брожения (квасов):

- в бочках и цистернах - 2 суток,

- в бутылках - 5 суток.

Появление осадков или другие изменения в напитках вызываются причинами биологического и небиологического характера.

Биологические помутнения напитков, вызванные развитием микроорганизмов, являются наиболее частой причиной нарушения их стойкости.

Визуально порча напитков микробиологического характера определяется по ряду признаков:

- появление мути, слизи, хлопьев, колец или пленок на поверхности бутылок;

- повышение давления при накоплении СО₂, образование пены, выброс напитка при вскрытии бутылки, разрыв бутылок;

- изменение запаха, окраски, вкуса (переброженный вкус, маслянистый привкус, вызванный накоплением диацетила при развитии лейконостока или других молочнокислых бактерий, плесневелый вкус при размножении плесневых грибов).

На биологическую стойкость напитков оказывают положительное влияние некоторые природные компоненты, например, замечено, что напитки с натуральными эфирными маслами меньше подвергаются микробиологической порче, так как эфирные масла обладают бактерицидным действием.

Источниками микроорганизмов может быть сырье, оборудование, воздух, рабочие.

Порча напитков может вызываться различными видами микроорганизмов.

Дрожжи как культурные, так и дикие развиваются при наличии небольшого количества кислорода в бутылке. Вызывают более 90 % всех болезней напитков. Образуют муть, хлопья, дают вспенивание напитков.

Молочнокислые бактерии размножаются в напитках, содержащих азотистые вещества, например, на соках, с рН не менее 3.

Наиболее опасен Leuconostoc mesenterioides, который относится к гетероферментативным молочнокислым бактериям. Он расщепляет сахарозу в глюкозу и фруктозу, затем глюкозу превращает в высокомолекулярное вещество декстран, что приводит к ослизнению напитка. Развивается при рН более 5. Попадает в напитки с сахаром.

Бактерии рода Lactobacillus также размножаются в напитках на соках, превращают яблочную кислоту в молочную и углекислый газ. Молочнокислые бактерии могут размножаться и в напитках на сахарозаменителях, так как способны потреблять лимонную кислоту.

Уксуснокислые бактерии развиваются, в основном, в негазированных напитках. Они требовательны к среде, нуждаются в источниках азота и кислороде. Размножаются при рН более 4.

Плесневые грибы чаще появляются в негазированных напитках, попадают из воздуха при плохом санитарном состоянии помещений и тары. Даже при незначительном развитии плесеней необратимо ухудшается вкус и запах напитков.

Предотвращение биологических помутнений достигается технологическими приемами и специальными методами.

К технологическим методам относятся:

- строгое соблюдение технологических режимов и санитарно-гигиенического состояния производства. Необходима тщательная регулярная мойка и дезинфекция оборудования, трубопроводов и помещений. Для снижения обсемененности воздуха рекомендуется устанавливать бактерицидные ртутно-кварцевые лампы в цехе розлива и купажном отделении, наиболее неблагоприятных участках производства, использовать закрытые емкости;

- тщательная подготовка сырья: умягчение воды при высокой жесткости для предотвращения нейтрализации лимонной кислоты, фильтрование воды через керамические фильтры, соков - через обеспложивающие фильтры, подготовка брака напитков перед использованием;

- приготовление сахарного сиропа горячим способом, купажного сиропа полугорячим или горячим способом;

- проведение тщательной деаэрации воды для полного удаления кислорода, хорошее насыщение воды диоксидом углерода, использование синхронно-смесительного способа получения напитков;

- контроль качества мойки бутылок, соблюдение режима работы бутылкомоечных машин, необходимой концентрации щелочи и температуры моющих растворов в ваннах;

- приготовление напитков с рН 3-4 и ниже.

К специальным методам повышения стойкости напитков относятся:

- пастеризация напитков на зерновом сырье,

- горячий розлив;

- применение консервантов.

Пастеризацию напитков можно проводить в ваннах или туннельных оросительных пастеризаторах по режиму, близкому к режиму пастеризации пива. В туннельных пастеризаторах максимальная температура обработки 65-70 ⁰С.

Применение консервантов - наиболее распространенный и простой способ повышения биологической стойкости напитков.

Требования к консервантам:

- безвредность для человека;

- эффективное подавление посторонней микрофлоры;

- отсутствие отрицательного влияния на органолептические и физико-химические показатели и биологическую ценность напитков;

- экономичность.

Большинство консервантов, используемых в безалкогольном производстве, обладают антифунгальным действием, подавляя размножение дрожжей.

В мировой практике используют в качестве консервантов:

- соли и эфиры органических кислот: бензоаты, сорбаты, салицилаты;

-органические кислоты: бензойную, сорбиновую, муравьиную, дегидрацетовую;

- производные 1,4-нафтохинона.

В нашей стране разрешено использовать бензойную, сорбиновую кислоты и их соли - бензоат натрия и сорбат калия, а также окси-производные 1,4 нафтохинона - юглон и плюмбагин. Юглон получают из древесины грецкого ореха, плюмбагин - из ряда растений, например Ceratostigma plumbagenoides.

Юглон действует на все виды микроорганизмов, плюмбагин более активен в отношении бактерий. Их получают из растительного сырья с небольшими выходами, поэтому применение этих консервантов ограничено.

Доза юглона 0,3 мг/дм³, плюмбагина - 3 мг/дм³ напитка.

Бензоат натрия в виде раствора на цитрусовом настое или ароматической эссенции вносят в дозе из расчета 177 мг/дм³ напитка в купажный сироп с выдержкой 2 часа.

Сорбат калия вносят в дозе 0,03 % или в смеси с аскорбиновой кислотой 0,01 % сорбата калия и 0,05 % аскорбиновой кислоты.

10.2 Коллоидная стойкость напитков и пути ее повышения

Небиологические или коллоидные помутнения возникают при нарушении коллоидной системы напитка в результате химических реакций между отдельными веществами напитков, с материалом оборудования, при воздействии внешних факторов, в результате окислительных процессов.

Коллоидную систему напитков образуют дубильные, красящие вещества, пектины, белки, полисахариды. Равновесие системы нарушается вследствие изменения рН, под действием тепла, солнечных лучей.

Соли кальция взаимодействуют с лимонной кислотой с образованием нерастворимого цитрата. Соли кальция, железа и других металлов также могут взаимодействовать с пектиновыми, дубильными веществами в напитках с образованием осадков.

В результате окислительных процессов могут осмоляться эфирные масла, окисляются дубильные вещества, продукты этой реакции также могут давать осадки. Катализаторами окислительных процессов являются кислород, свет, повышенная температура, соли металлов.

Для предотвращения образования коллоидных помутнений необходимо умягчать и дезодорировать воду; для перемешивания купажных сиропов, соков использовать углекислый газ, а не воздух. Следует использовать оборудование из нержавеющих материалов или с защитными покрытиями. Для уменьшения содержания коллоидов в напитках фильтровать соки, вина, детерпенизировать цитрусовые настои.

Некоторые вещества в напитках являются естественными антиоксидантами. Например, полифенолы, аскорбиновая кислота.

10.3 Качество безалкогольных напитков

В соответствии с ГОСТ 28188-98 качество напитков оценивается по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям.

Показатели напитков нормируются конкретно для каждого наименования в соответствии с рецептурой.

Нормируются физико-химические показатели:

- массовая доля сухих веществ от 4, 5 % (для «Тоника горького») до 12,5 % (для напитка «Бахмаро»). В среднем массовая доля сухих веществ в напитках 8-10 %. В напитках на сахарозаменителях этот показатель не нормируется.

- кислотность от 1,25 («Крем-сода») до 4,8 («Тоник любительский») см³ раствора гидроксида натрия концентрацией 1 моль/дм³на 100 см³ напитка. В среднем от 2 до 4 см³ раствора гидроксида натрия концентрацией 1 моль/дм³на 100 см³ напитка.

- массовая доля диоксида углерода 0,2-0,4 % в соответствии с типом напитка.

- стойкость, в сутках.

Нормируется также массовая доля спирта в напитках брожения, коктейлях на виноматериалах - не более 1,2 %, в напитках с водно-спиртовыми компонентами не более 0,5 %. Для витаминизированных напитков нормируется содержание витаминов.

При органолептической оценке напитков качество их оценивают по 25-ти балльной шкале:

- прозрачность и цвет 7-1 балл;

- вкус и аромат 12-6 баллов;

- насыщенность углекислотой - 6-2 баллов.

Напитки отличного качества получают 23-25 баллов, хорошего - 19-22 балла, удовлетворительного - 15-18 баллов.

Контрольные вопросы и задания

1. Как определяется стойкость напитков прозрачных и стойкозамутненных? Какие значения стойкости устанавливаются для отдельных видов напитков?

2. Каковы признаки биологических помутнений напитков?

3. Что является источником биологических помутнений? Охарактеризуйте микроорганизмы - вредители безалкогольных напитков.

4. Какие технологические приемы позволяют увеличить биологическую стойкость напитков?

5. Какие специальные методы используются для повышения биологической стойкости?

6. Назовите требования к консервантам. Какие соединения используются в качестве консервантов для безалкогольных напитков? Назовите нормы и стадии их внесения.

7. Что является причиной коллоидных помутнений в напитках?

8. Какие технологические приемы используются для повышения коллоидной стойкости напитков?

9. Для производства безалкогольных напитков использовали воду с жесткостью 5 мг-экв./дм³ с содержанием железа 0,2 мг/дм³. Сироп получали холодным способом, для купажирования служили открытые купажные аппараты. Розлив напитков производился с раздельным дозированием купажного сиропа и газированной воды. Хранение напитков предусмотрено на открытых площадках. Спрогнозируйте стойкость полученных напитков, назовите причины, которые могут привести к образованию помутнений.

10. Какие показатели качества нормируются в безалкогольных напитках? Назовите средние значения кислотности и массовой доли сухих веществ.

11. Как оценивают безалкогольные напитки по органолептическим показателям. Приведите балловую оценку напитков и возможные отклонения от нормируемых показателей.

11. Производство концентратов для безалкогольных напитков в потребительской таре

11.1 Ассортимент и характеристика сухих смесей и пастообразных концентратов для безалкогольных напитков

Использование сухих смесей и пастообразных концентратов для безалкогольных напитков имеет ряд преимуществ по сравнению с жидкими напитками:

удобство транспортирования, особенно на длительные расстояния;

длительный срок хранения (1-2 года);

большая по сравнению с жидкими напитками сохранность биологически активных веществ, например витаминов.

Однако производство сухих смесей в мире не увеличивается, прежде всего, потому, что потребитель отдает предпочтение готовым к употреблению напиткам.

Сухие смеси выпускают для шипучих и нешипучих напитков.

Нешипучие готовят на основе сахара, органических кислот, с добавлением плодово-ягодных экстрактов, концентрированных соков, ароматических веществ, красителей и др. компонентов. Большинство их обогащаются витаминами, минеральными солями. При выборе органической кислоты для сухих смесей учитывается ее гигроскопичность и органолептические свойства. Для снижения гигроскопичности лимонную кислоту обрабатывают малеиновой кислотой или сушат с крахмалом. Чаще используют винную или виннокаменную малогигроскопичную кислоту, но их вкус грубее лимонной. В ряде стран применяют яблочную или фумаровую кислоту, однако, они имеют меньшую растворимость.

Ассортимент отечественных сухих смесей достаточно широк. ВНИИПБиВП разработан большой ассортимент таких смесей, например:

«Витаминка» - с добавлением концентрата гранатового сока, красителей из ягод бузины, вишневого и коричного ароматизаторов, витаминов В₁, В₂, РР, С.

«Светлячок» - с концентрированным яблочным соком, сафлоровым красителем, абрикосовым ароматизатором, комплексом витаминов.

Во ВНИИПБиВП совместно с КемТИПП разработаны сухие смеси «Вострог» - с добавлением облепихового сока и настоев трав, «Персей» - с калиновым соком и настоями трав.

Бывшим Харьковским филиалом ВНИИПБиВП разработаны сухие смеси на основе криоконцентратов плодово-ягодного сырья: «Голубичка», «Золушка» и др.

Предлагаются новые виды сухих концентратов напитков на основе концентрированных соков, получаемых путем агломерирования компонентов с сахаром: «Славянка» на основе яблочного и облепихового концентрированного сока или экстрактов; «Рекордсмен» на основе экстракта облепихи и шиповника с добавлением автолизата пивных дрожжей, цветочной пыльцы, экстракта левзеи и др.

Выпускаются в виде порошков или таблеток.

Шипучие смеси для напитков представлены менее широко. В нашей стране разработаны сухие смеси «Медок», «Цитрусовый», «Мятный»; «Шипучка вишневая», «Шипучка облепиховая»; Киевским ПО «Росинка» выпускались «Барбарисовый», «Чебурашка» и др. В их состав входят сахар, кислота, бикарбонат натрия (питьевая сода), эссенции, красители.

Основные недостатки таких смесей:

- избыточный расход кислоты на нейтрализацию соды;

- реакция нейтрализации длится до нескольких часов, в том числе в желудке, что неблагоприятно сказывается на его деятельности.

За рубежом выпускают шипучие напитки на основе инкапсулированных компонентов (частицы заключены в защитную капсулу, например, желатиновую), пропитывают смеси ингредиентов гуммиарабиком и трагакантом, используют другие газообразователи, например, Са(НСО₃)_2.

Пастообразные концентраты имеют массовую долю сухих веществ до 70 %, . Производят их только для нешипучих напитков. Ассортимент небольшой: «Черносмородиновый», «Мрия» - разработаны бывшим ХФ ВНИИПБиВП, во ВНИИПБиВП совместно с КемТИПП, разработаны рецептуры концентратов «Чароит» (на основе черной смородины), «Зори Кузбасса» (на основе облепихи и моркови).

11.2 Способы получения сухих смесей для напитков

Существует несколько основных способов получения сухих смесей для напитков. Наиболее простой - смешиванием компонентов.

По этому способу готовят простейшие смеси, содержащие сахар, кислоту (как правило, виннокаменную), соду (или без нее) с добавлением небольших количеств экстрактов, эссенций, красителей.

Стадии производства:

- измельчение и просеивание сахара. Стадия предусмотрена для получения шипучих смесей. Сахар дробят на мельнице, просеивают через металлические сита. Размер частиц должен быть до 0,14 мм. Если другие компоненты поступают в виде крупных кристаллов, их также измельчают.

- купажирование компонентов. В смесителе смешиваются все компоненты напитков, за исключением ароматизаторов, в течение 10-15 минут. Смеси для шипучих напитков направляют на фасовку, а нешипучих - на сушку.

- сушка производится в сушилке при температуре не выше 80 ⁰С до остаточной влажности не более 2,5 %.

- измельчение сухой смеси. Сухая масса подается в сокристаллизатор для охлаждения и затем на дробилку (или минуя сокристаллизатор).

- фасовка. Измельченную массу в смесителе смешивают с эссенцией и фасуют в пакеты или банки. Для получения таблетированных смесей сухую массу направляют в пресс, в процессе таблетирования вносят эссенцию.

Нешипучие смеси фасуют в пакеты по 16-20±0,5 г (для 1 стакана). Шипучие - в двухслойные пакеты: внутренний слой из целлофановой пленки или пергамента, внешний - из бумаги или полимерных материалов. В настоящее время используются также упаковки из комбинированных материалов, не пропускающих влагу и кислород воздуха.

Смеси должны полностью растворяться в холодной воде в течение 2-х минут, по органолептическим показателям - соответствовать компонентам, входящим в их состав.

Порошки не должны слеживаться. Срок годности: порошков - до 6 месяцев, таблеток - до года.

Второй способ получения сухих смесей для напитков - с использованием криоконцентратов из плодов, ягод, овощей. Разработан б. Харьковским филиалом ВНИИПБиВП совместно с Институтом низких температур АН Украины.

В соответствии с этой технологией предварительно высушенные сублимационной сушкой плоды, ягоды или овощи измельчают в среде жидкого азота. Жидкий азот служит источником низких температур для придания сырью хрупкости, а также инертной средой для предотвращения окислительных процессов и снятия местного перегрева.

Получают порошки с диаметром частиц 1-50 мкм, порошки не слипаются и содержат практически все ценные вещества исходного сырья.

Полученные криоконцентраты используют как основу для высококачественных смесей для напитков. Однако, технология очень дорогостоящая, так как расходуется большое количество жидкого азота, и не нашла применения.

Во ВНИИПБиВП совместно с КемТИПП разработана технология сухих смесей для нешипучих напитков с использованием агломерирования (спекания) сахара-песка и жидких компонентов. Сахар-песок служит основой для сушки на нем жидкой смеси: концентрированных соков, экстрактов из растительного сырья и др. добавок. Сушка ведется в вакуумной сушилке, жидкие компоненты вносятся порциями, чтобы не нарушить кристаллическую структуру сахара. После каждого дозирования жидкой смеси сахар высушивается до влажности 2-5 %. Сушка проводится при температуре не более 50 ⁰С, так как при 60 ⁰С сахар начинает плавиться.

Полученный агломерат высушивается до влажности 2-2,5 %, измельчается до частиц размером не более 0,15 мм и фасуется в пакеты или банки.

С помощью такой технологии можно вносить в сухие смеси до 30 % сухих веществ натуральных соков, экстрактов, что не дает ни один другой способ.

ООО «НПФ «Лионик» разработан аппарат для получения сухих быстрорастворимых концентратов, в котором совмещены процессы смешивания дисперсной и жидкой фаз, пропитка, агломерация и сушка продукта. В процессе получения концентрата на разогретый в аппарате сахар дозируется жидкая концентрированная композиция, сушка проводится под вакуумом при температуре 40-50 ⁰С с интенсивным послойным перемешиванием влажной дисперсной массы с помощью перемешивающего устройства, которое представляет собой гибрид рамной и шнековой мешалки с низкооборотным приводом (30 об./мин). Смесь обезвоживается до влажности 2 %, при этом сохраняются биологически активные вещества.

11.3 Получение пастообразных концентратов для безалкогольных напитков

Пастообразные концентраты получают на основе концентрированных гомогенизированных соков с мякотью. Соки сгущают по одной из известных технологий: либо упариванием, либо используют, так называемый, «сывороточный» метод. По этому методу сок с мякотью разделяют на жидкую фазу и мякоть центрифугированием, а затем сгущают только жидкую часть, после чего объединяют с мякотью. Можно использовать криоконцентрирование сока.

Сгущенный сок гомогенизируют и смешивают с сахарной пудрой, кислотой и другими компонентами. Фасуют в банки, тубы, пакеты.

Полученный концентрат хорошо растворяется в воде, содержит в высоких концентрациях ценные компоненты овощей, плодов и ягод. Производство пастообразных концентратов в нашей стране не освоено.

Контрольные вопросы и задания

1. Охарактеризуйте ассортимент и состав пастообразных концентратов и сухих смесей для напитков.

2. Приведите основные способы получения сухих смесей и пастообразных концентратов для напитков.

3. Предложите состав концентрата с высоким содержанием витаминов из сибирских плодов, ягод, овощей.

12. Напитки диетического и лечебно-профилактического назначения

12.1 Общие принципы разработки научно обоснованных рецептур продуктов функционального назначения

Тенденции развития пищевой индустрии на современном этапе основаны на более полном выделении из сырья целевых компонентов, выпуске продуктов питания с высокой степенью готовности, с длительными сроками хранения.

Это приводит к изменению структуры питания, появлению на столе потребителя рафинированных продуктов, обедненных микронутриентами (витаминами, минеральными веществами) и пищевыми волокнами.

В связи с этим возникает проблема создания пищевых продуктов с целенаправленным формированием состава, обладающих функциональными свойствами для ликвидации дефицита тех или иных компонентов в питании.

Одним из основополагающих документов, определяющих политику государства в области питания на ближайший период явилось Постановление Правительства РФ «Концепция государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации на период до 2005 года», а также ряд законов РФ, принятых Государственной думой по инициативе Института питания РАМН, направленных на обеспечение безопасности питания и улучшения его структуры и качества.

Как свидетельствует отечественный и мировой опыт, наиболее эффективным путем коррекции структуры питания может быть дополнительное обогащение продуктов массового потребления недостающими микронутриентами и другими важнейшими пищевыми веществами.

При создании продуктов функционального назначения должны быть реализованы следующие подходы:

- в современных экологических условиях рацион человека должен содержать биологически активные природные вещества, повышающие устойчивость организма к неблагоприятным воздействиям внешней среды;

- разработанный продукт должен обладать профилактическим или лечебным действием;

- разработанный продукт должен быть общедоступным и приемлемым по стоимости.

По результатам исследований структуры питания населения России выявлен существенный недостаток различных пищевых веществ, в первую очередь, витаминов, минеральных компонентов, пищевых волокон. Недостаток этих важнейших компонентов пищи носит характер постоянно существующего неблагоприятного фактора, что негативно влияет на здоровье и работоспособность населения.

Согласно принятым нормативам, продукт питания считается функциональным, если он имеет благоприятное влияние на определенные функции организма человека или, если при его употреблении снижается риск возникновения какого-либо заболевания.

Функциональное питание в наибольшей степени отвечает запросам времени и потребителя. Все больше распространение в развитых странах получает производство продуктов, в том числе напитков, включающих в себя комплексы биотических компонентов: бифидобактерии, лактобациллы, пищевые волокна, биологически активные добавки растительного происхождения, недостающие микроэлементы и витамины. Эти компоненты для организма человека рассматриваются как: источники пищевых веществ, регуляторы массы тела, регуляторы микробиоценоза кишечника, антиоксиданты, регуляторы холестеринового обмена, нормализаторы функций нервной системы, иммуномодуляторы, стимуляторы функций внутренних органов, улучшающие работу мозга, активизирующие периферическое кровообращение, способствующие выведению из организма продуктов обмена веществ и чужеродных компонентов.

Совершенствование структуры питания наряду с изучением реального фактического питания и оценки состояния здоровья требует решения важных технологических проблем, разработки рецептур и технологии продуктов функционального назначения. Современные подходы предполагают для получения продуктов питания с заданными свойствами использование новых технологий производства, биологически активных добавок.

Особую роль функциональные пищевые продукты приобретают в связи с изменением структуры питания, с все большим потреблением высокоэнергетических, рафинированных продуктов, в которых отсутствуют ряд необходимых веществ: витаминов, минеральных компонентов, пищевых волокон.

Недостаточный уровень потребления микронутриентов с продуктами питания возникает также в связи с сокращением общего количества потребления пищи, уменьшением энергозатрат у современного человека. Известно, что в результате технической революции, социальных изменений, средние энергозатраты за последние 30-50 лет сократились в 2-2,5 раза. Это должно повлечь за собой уменьшение количества потребляемых продуктов, так как избыточная калорийность рациона может привести к болезням обмена веществ. Такая тенденция собственно и наблюдается в развитых в экономическом отношении странах.

К сокращению поступления с пищей витаминов приводит также увеличение доли продуктов консервированных, подвергнутых интенсивной технологической обработке, длительного хранения, в результате чего продукты обедняются, в первую очередь, термолабильными, легко окисляющимися компонентами, которые определяют биологическую ценность пищевого рациона.

Вопросами внесения в пищевые продукты различных биологически активных добавок в нашей стране занимается большое число исследователей.

Программы витаминизации питания населения существовали, начиная с 40-х годов.

Процесс дополнительного введения витаминов в продовольственное сырье или продукты питания обозначался термином витаминизация. В зарубежной литературе существовало два термина: витаминизация и восстановление. При этом под витаминизацией понималось дополнительное внесение витамина в те или иные продукты, изначально не содержащие его в естественных условиях, а восстановление предполагало добавление витамина в продукт для восполнения его потерь в процессе технологической переработки.

В связи с негативными тенденциями в сложившейся ранее структуре питания, приведшими к дефициту в пище микронутриентов, возникает необходимость перейти от восполнения потерь витаминов и других веществ к дополнительному обогащению продуктов, обеспечивающему поступление необходимого их количества при ограниченном объеме потребления пищи.

Термин обогащение обозначает внесение в продукты различных биологически активных добавок, витаминов, минеральных веществ, пищевых волокон, полиненасыщенных жирных кислот, фосфолипидов, всех компонентов, которые должны присутствовать в полноценном рационе питания.

За рубежом используется также термин фортификация, обозначающий комплексное обогащение продуктов питания.

Определение количественных норм потребления микронутриентов является важной и сложной задачей. Известно, что эти нормативы зависят от большого числа переменных факторов, таким образом, вероятно, в будущем они будут рассчитываться для каждого отдельного человека.

На рекомендуемую суточную норму потребления могут влиять такие переменные величины, как

возраст, пол, приспособление к образу жизни;

время и пути потребления;

взаимодействие между лекарственными средствами и нутриентами;

биологическая обеспеченность обычным рационом питания;

синергизм с другими компонентами рациона питания;

наличие определенных болезней, связанных с недостатком отдельных витаминов;

генетический профиль;

повышенная чувствительность к отрицательным эффектам.

При оценке необходимого уровня потребления микронутриентов используют ряд терминов, имеющих различное значение. Рекомендуемый полноценный рацион питания (РПРП), определяемый как суточная потребность в микронутриентах, достаточная для большинства (97,5 %) представителей конкретной группы (по возрасту, полу или другим показателям). Суточная потребность в микронутриентах оценивается как наименьшее и постоянное потребление, способное поддерживать определенный пищевой статус человека.

Норма физиологических потребностей (НФП) - объективная величина, определяемая природой. В связи с этим необходимо учитывать допустимый верхний предел потребления (ДВПП) и низшее пороговое потребление (НПП).

Рекомендуемое суточное потребление (РСП) - норма, устанавливаемая на основании изучения физиологической потребности в различных веществах.

Пищевая плотность рациона - характеризует количество незаменимых пищевых веществ в 1000 ккал, потребленных с продуктами. Средняя энергетическая ценность суточного рациона составляет 2000 - 2500 ккал. Для повышения пищевой плотности необходимо использовать низкокалорийные продукты с высокой пищевой ценностью.

Многие соединения, поступающие в организм с повседневными продуктами питания, способны оказывать профилактическое воздействие, препятствующее развитию самых различных заболеваний. Эти соединения имеют общее название - хемиопревенторы. Наиболее значимые хемиопревенторы - витамины А, С, Е, биофлаваноиды, свободные жирные кислоты, изомеры линолевой кислоты, полифенольные аминокислоты, растительные фенолы, пищевые волокна, монотерпеноиды, хлорофилл, кумарины, дитерпены, меланоиды, алифатические сульфиды, селен, кальций. Только общепринятых хемиопревенторов насчитывается более 200 наименований. Наиболее значимыми в качестве природных хемиопревенторов считаются витамины, особенно витамин С и каротиноиды, пектиновые вещества, другие соединения, обладающие антиоксидантными свойствами.

Известно, что пищевые продукты, потребляемые ежесуточно человеком, должны включать около 600 различных веществ в оптимальных пропорциях для обеспечения нормального функционирования организма. Нормы суточной потребности в пищевых веществах, витаминах и других микронутриентах определены как средние для взрослых и детей различных возрастных групп.

Методическая база для определения оптимальных пропорций отдельных пищевых веществ заложена в концепции сбалансированного питания, разработанной академиком А.А. Покровским. В основу этой концепции положены объективные биологические законы, отражающие химизм обменных реакций в организме в процессе ассимиляции пищи. Концепция сбалансированного питания базируется на балансных подходах к качественному и количественному составу, режиму питания. Согласно этой теории, питание должно поддерживать молекулярный состав организма и возмещать его пластические и энергетические расходы при максимальном соответствии затратам основных пищевых веществ. Ценность пищевых продуктов определяется содержанием и соотношением аминокислот, моносахаридов, жирных кислот, витаминов и минеральных солей.

Однако, с учетом новых данных о питании, изменения условий существования человека происходит постоянная корректировка норм физиологических потребностей в различных веществах и уточнение формулы питания. В частности, к основным пищевым компонентам, необходимым человеку, отнесены пищевые волокна, ранее считавшиеся балластными веществами.

Согласно теории адекватного питания А.М. Уголева, баланс пищевых веществ в организме достигается как за счет первичных нутриентов, поступающих с пищей, так и в результате синтеза микрофлорой кишечника новых, незаменимых веществ, так называемых вторичных нутриентов.

В частности, кишечной микрофлорой синтезируются ряд важнейших витаминов: биотин, рибофлавин, пиридоксин, цианокобаламин, фолиевая кислота, витамин К, а также аминокислоты и другие соединения.

При создании новых продуктов питания, составлении пищевых рационов необходимо соблюдать ряд принципов адекватного питания, основные из которых:

· калорийность рациона должна соответствовать энергетическим затратам организма, при этом 12-17 % энергии должно восполняться за счет белков, 25-35 % - за счет жиров, 50-55 % - за счет углеводов;

· соотношение белков и жиров животного и растительного происхождения должно составлять 1:3;

· с продуктами питания в организм человека должны поступать в необходимом количестве вода, витамины, минеральные компоненты, незаменимые аминокислоты, ненасыщенные жирные кислоты;

· пища не должна содержать токсичные контаминанты в концентрациях, превышающих допустимые уровни.

Следует учитывать химические изменения веществ, происходящие в процессе технологической переработки, так как токсичные соединения могут попадать не только с сырьем, но и накапливаться при использовании жестких режимов тепловой обработки, в результате окислительных процессов, развития патогенных микроорганизмов и т.д.

В настоящее время Институтом питания РАМН разработан государственный нормативный документ, определяющий значения оптимальных потребностей в пищевых веществах и энергии для различных групп населения, который служит базой для разработки государственной политики в области питания населения, методической основой для создания пищевых продуктов. Указанные нормы приведены в табл. 8.

Обогащенные пищевые продукты входят в обширную группу функциональных пищевых продуктов.

Под термином «функциональное питание» подразумевается потребление продуктов естественного происхождения, которые оказывают позитивное, регулирующее воздействие на функции различных органов и систем организма. Впервые этот термин использован японскими исследователями в 1989 году применительно к продуктам, содержащим бифидобактерии, олигосахариды, пищевые волокна, экоспентаноиковую кислоту.

В настоящее время в продукты функционального питания входит большое число ингредиентов, которые относятся к 14 основным категориям:

- пищевые волокна;

- олигосахариды;

- сахароспирты;

- аминокислоты, пептиды, протеины;

Таблица 8 - Нормы физиологических потребностей в пищевых веществах и энергии для взрослого человека (18-59 лет)

Пищевые вещества	Потребность
Белки, г в т.ч. животные	58-117 32-64
Жиры, г в т.ч. растительные	60-154 18-46
Соотношение в рационе жирных кислот, %
полиненасыщенные насыщенные мононенасыщенные	10 30 60
Усвояемые углеводы, г в т.ч. моно- и дисахариды	257-586 50-100
Пищевые волокна, г в т.ч. клетчатки и пектина	20-25 10-15
Минеральные вещества, мг
Макроэлементы
Кальций	800
Фосфор	1200
Соотношение Са:Р	1:1,5
Магний	400
Сотношение Са:Мg	1:0,7
Калий	2500-5000
Натрий	4000-6000
Хлор	7000-10000
Сера	1000
Микроэлементы
Железо	10-18
Цинк	15
Йод	0,15
фтор	3
Витамины
Тиамин (В1), мг	1,1-2,1
Рибофлавин (В2), мг	1,3-2,4
Пиридоксин (В6), мг	1,8-2,0
Пантотеновая кислота (В3), мг	10-15
Фолацин (В9), мкг	200
Цианкобаламин (В12), мкг Ниацин (РР), мг ниацин-эквивалента	3,0 14-28
Аскорбиновая кислота (С), мг	70-100
Витамин А, мкг ретинол-эквивалета	800-1000
Витамин Е, мг токоферол-эквивалента	8-10
Витамины группы D, мкг холекальциферола	2,5
Энергетическая ценность, ккал	1800-4200

- гликозиды;

- спирты;

- органические кислоты;

- изопреноиды, витамины;

- холины;

- бифидобактерии и другие молочнокислые бактерии;

- минеральные вещества;

- полиненасыщенные жирные кислоты и другие антиоксиданты;

- цитамины;

- фитопрепараты, растительные энзимы.

Основными требованиями, позволяющими отнести тот или иной продукт к функциональным являются улучшение здоровья и снижение риска различных заболеваний.

Следует учитывать при разработке продуктов функционального назначения, что концентрации компонентов, оказывающих регуляторное воздействие, должны соответствовать физиологическим нормам для обеспечения возможности длительного его применения. Предполагается, что продукт может быть отнесен к функциональному при содержании в нем активного ингредиента в среднем 30 % от суточной потребности в нем.

12.2 Технологические особенности получения продуктов лечебно-профилактического назначения

Наряду с медико-биологическими аспектами создания обогащенных продуктов существуют технологические особенности внесения микронутриентов в те или иные продукты питания.

Применение функциональных продуктов трансформирует сложившуюся структуру питания и их создание должно осуществляться на основе четких, научно обоснованных принципов.

К числу таких принципов относятся требования к выбору добавок и продуктов, подлежащих обогащению, регламентация гарантированного содержания добавок с учетом их возможных изменений в процессе переработки и хранения.

При решении этих вопросов необходимо учитывать: роль отдельных пищевых веществ в питании, потребность в них организма, фактическую обеспеченность рациона питания населения необходимыми пищевыми веществами, зарубежный и отечественный опыт обогащения, использования и оценки эффективности обогащенных продуктов.

При выборе микронутриентов, которые необходимо вносить в продукты питания, следует исходить из реально существующего дефицита. Выполненные Институтом питания РАМН исследования показали наличие существенного недостатка в рационе больших групп населения витамина С, витаминов группы В, фолиевой кислоты, каротина, йода, железа, кальция. В то же время рассматривается возможность комплексного обогащения продуктов другими нутриентами природного происхождения: пищевыми волокнами, фосфолипидами, минеральными веществами, которые оказывают стимулирующее, защитное, лечебное действие на организм человека.

Однако при создании фортифицированных продуктов следует учитывать возможное взаимодействие вносимых компонентов, их вкусовую несовместимость.

Выбор продуктов, подлежащих обогащению, определяется видом обогащающей добавки и целями ее применения. Для ликвидации тотального дефицита наиболее важных микронутриентов, например, йод, витамины, они должны вноситься в продукты массового потребления: молоко, молочные продукты, хлеб, крупа, соль и др. В то же время при целенаправленном создании обогащенных продуктов для определенных групп населения возможно использование специфических видов продукции. Например, для детей можно обогащать кондитерские изделия, продукты детского питания.

При создании продуктов специального назначения важная проблема касается регламентации гарантированного содержания микронутриентов в готовом продукте. В этом случае для точного гарантирования дозы компонента в продукте обогащение целесообразно проводить чистыми веществами или их смесями, так как природные их источники не имеют стабильного состава, отдельные нестойкие соединения (витамины, ненасыщенные жирные кислоты) разрушаются или видоизменяются в процессах технологической обработки, это не только не приводит к достижению цели обогащения, но и дезинформирует потребителя, что также влечет за собой негативные последствия.

Для каждого вида пищевого продукта разработаны наиболее эффективные способы внесения микронутриентов, выбраны их стабильные формы, определены стадии введения, позволяющие добиться максимальной стабильности в процессе производства и хранения. Основные способы внесения микронутриентов зависят, прежде всего, от вида продукта.

В настоящее время к таким способам относятся:

- сухое смешивание микронутриентов (используется для витаминизации муки, сухого молока, порошкообразных смесей для напитков);

- растворение микронутриентов в воде или другом жидком носителе (используется при обогащении жидких напитков, соков, молока, молочных продуктов, хлебобулочных, макаронных изделий);

- растворение микронутриентов в жирах и маслах (применяется для внесения жирорастворимых витаминов при обогащении маргаринов, растительных масел);

- напыление растворов микронутриентов на поверхность продукта (для обогащения зерновых продуктов, соли - при внесении йода).

Для стабилизации лабильных добавок рекомендуется микрокапсулирование обогащающих добавок, нанесение специальных покрытий. Следует учитывать также тот факт, что при введении чистых веществ возникают проблемы защиты их от воздействия окружающей среды, от взаимодействий друг с другом и веществами пищевых продуктов, определения нормы закладки с учетом технологических потерь и разрушения при хранении.

12.3 Безалкогольные напитки функционального назначения

Безалкогольные напитки представляют собой благоприятный объект для создания на их основе функциональных и обогащенных продуктов. Они являются массовым продуктом питания, широко потребляются различными группами населения. В напитки целесообразно вводить водорастворимые витамины, биологически активные вещества, минеральные соединения.

Ассортиментные группы безалкогольных напитков включают газированные безалкогольные напитки, негазированные безалкогольные напитки, порошкообразные и пастообразные концентраты для напитков.

Безалкогольные напитки традиционно производятся на основе продуктов переработки плодово-ягодного и лекарственного растительного сырья.

ВНИИПБиВП разработаны рецептуры ряда напитков с использованием яблочного, виноградного соков, пряно-ароматического сырья (кориандра, померанца и др.), крапивы, облепихи, шиповника: «Полюшко», серии напитков «Флора», «Виктория», «Олимпия», «Атлант». Ряд наименований безалкогольных напитков обогащены сгущенной очищенной молочной сывороткой: напитки «Летний», «Солнечный», «Салют» и др. Однако, количество сыворотки в составе этих напитков не велико, поэтому она не может считаться обогащающей добавкой.