Разработка технологии безалкогольных профилактических напитков из дикорастущих плодов, ягод и минеральных вод республики Северная Осетия-Алания

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание

ученой степени кандидата технических наук

Разработка технологии безалкогольных профилактических напитков из дикорастущих плодов, ягод и минеральных вод республики Северная Осетия-Алания

05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки

злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов,

плодоовощной продукции и виноградарства.

ЦАРАХОВА Эльза Николаевна

Краснодар-2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный

технологический университет» и в ФГОУ ВПО «Горский

государственный аграрный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Касьянов Геннадий Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Зайко Галина Михайловна

кандидат технических наук

Троянова Татьяна Леонидовна

Ведущая организация: ФГОУ ВПО « Кубанский государственный аграрный университет» Министерства сельского хозяйства Российской Федерации

Защита состоится 10 декабря 2009 г в 14. 00 часов на заседании

диссертационного совета Д 212. 100.05. в Кубанском государственном

технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар,

ул. Московская 2, корпус А, конференц-зал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского

государственного технологического университета

Автореферат разослан 10 ноября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

канд. техн. наук В.В. Гончар

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1 Актуальность темы. Безалкогольные профилактические напитки относятся к повседневным продуктам питания, оказывающим воздействие на организм человека в течение всей его жизни. Большинство производителей безалкогольной продукции применяют технологии, основанные на использовании синтетических компонентов: заменителей сахара, ароматизаторов, красителей, консервантов и других, что наносит непоправимый вред здоровью людей, поскольку в организме человека отсутствует механизм утилизации этих веществ. В то же время, подтвержден факт положительного влияния безалкогольных напитков, содержащих природные вещества растительного происхождения, на эндоэкологическую реабилитацию организма человека. Медики многих стран, в том числе и России, определяют напиток как оптимальную форму пищевого продукта, используемую для обогащения организма биологически активными веществами.

Исследования рынка безалкогольных напитков Республики Северная Осетия-Алания показали, что здесь сохраняется общая тенденция, выявленная на общероссийском рынке, преобладания в ассортименте напитков с синтетическими компонентами. Безалкогольные напитки на натуральном растительном сырье выпускаются в небольшом объеме и не удовлетворяют спрос населения. Учитывая то, что Республика Северная Осетия-Алания является неблагополучным в экологическом отношении регионом, производство безалкогольных напитков профилактического назначения, с использованием натуральных ингредиентов весьма актуально. По данным Госкомприроды, возможности заготовки дикорастущих плодов и ягод в Республике Северная Осетия-Алания находятся на уровне 1000 тонн в год. На территории Республики насчитывается более 200 источников целебных минеральных вод. Диссертационная работа выполнялась в соответствии с НТП Минобрнауки РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», № госрегистаци

01200109253.

1.2 Цель работы: Целью работы явилась разработка технологии безалкогольных профилактических напитков из дикорастущих плодов, ягод и минеральных вод Республики Северная Осетия-Алания.

1.3 Основные задачи исследований:

- теоретически обосновать возможность создания и производства безалкогольных профилактических напитков из дикорастущих плодов, ягод и минеральных вод РСО-Алании;

- исследовать химический состав и пищевую ценность дикорастущих плодов и ягод, произрастающих на территории РСО-Алания;

- изучить химический состав минеральных вод РСО-Алания, отобранных для изготовления безалкогольных напитков, проанализировать возможность их использования в качестве основы профилактических напитков;

- разработать рецептуры безалкогольных профилактических напитков из дикорастущих плодов, ягод и минеральных вод РСО-Алании, с применением стевии и юглона и технологии сохраняющие биологически активные вещества компонентов; исследовать влияние ультразвука на время экстрагирования;

- исследовать качество и безопасность и сохраняемость разработанных профилактических напитков;

- произвести опытно-производственную апробацию новой технологии и рецептур безалкогольных профилактических напитков в производственных условиях;

- разработать техническую документацию на новые безалкогольные профилактические напитки;

- рассчитать экономическую эффективность от внедрения новой технологии и рецептур в Республике Северная Осетия-Алания. 1.4 Научная новизна работы. Научно обоснована технология конструирования безалкогольных профилактических напитков из растительных компонентов, в том числе из дикорастущих плодов, ягод, стевии, натурального юглона, профилактическое действие которых усиливается слабоминерализованными минеральными водами РСО-Алания, позволяющая сохранить биологически активные вещества напитков. Впервые выполнен глубокий сравнительный анализ химического состава и безвредности слабоминерализованных минеральных вод Северной Осетии-Алании: «Горная прохлада», «Тиб-2», «Кармадон», «Урсдон», «Заманкул» и «Ариана», который позволил оценить свойства вод, включая: макро и микроэлементы, специфические вещества, рН, наличие газов, уровень минерализации, тип вод и выбрать по всем этим показателям, воды, которые лучше всего подходят для производства профилактических напитков. В процессе анализа 3 из 6 вод оказались непригодными для использования.

Новизна предлагаемых решений подтверждается 3 патентами Российской Федерации на изобретение, патентом на полезную модель и компьютерной программой.

1.5 Практическая значимость работы. Определена пищевая и биологическая ценность дикорастущих плодов и ягод, произрастающих в РСО-Алания;

- разработаны рецептуры новых безалкогольных профилактических напитков из дикорастущих плодов, ягод и минеральных вод Республики Северная Осетия-Алания с применением натуральных растительных ингредиентов: подсластителя стевии и консерванта юглона, без применения синтетических компонентов (патент РФ на изобретение №2356361);

- разработана оригинальная технология приготовления безалкогольных профилактических напитков из натурального дикорастущего растительного сырья, позволяющая максимально сохранить в них биологически активные вещества (патент РФ на изобретение №2337590);

- разработана установка для производства брикетов льда из смеси ми

-неральной воды и натурального сока, полученного из дикорастущих плодов и ягод, позволяющая транспортировать напитки на далекие расстояния (патент РФ на полезную модель №2007141146).

- разработана техническая документация на напитки ТУ 9163-123-0480 1346-08 «Напитки безалкогольные, профилактические, низкокалорийные из дикорастущих плодов и ягод на минеральной воде».

1.6 Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований по теме диссертации автором изложены на заседаниях научно-технического совета Горского ГАУ (г. Владикавказ, 2006, 2008 г), на международной конференции «Актуальные вопросы экологии и природопользования» (г. Ставрополь, 2005), на международной конференции «Рациональное использование биоресурсов в АПК» (г. Владикавказ, 2006), на международной научно-практической конференции «Научное обеспечение устойчивого развития агропромышленного комплекса горных и предгорных территорий» (г. Владикавказ, 2008), Международной конференции «Инновационные технологии в области холодильного хранения и переработки пищевых продуктов» (г. Краснодар, 2008), на научо-практи- ческой конференции «Теория и практика суб - и сверхкритической флюидной обработки сельскохозяйственного сырья». (Краснодар, 2009).

1.7 Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 статей, в т.ч. 2 статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованными ВАК РФ, получено 3 патента РФ на изобретения, патент на полезную модель и свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

1.8 Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов, списка использованной литературы и приложения. Основное содержание диссертации изложено на 135 страницах компьютерного текста, содержит 14 рисунков и 26 таблиц. Список литературных источников включает 154 наименования, в том числе 37 -зарубежных авторов.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Объекты исследований Дикорастущие плоды и ягоды, произрастающие на территории Республики Северная Осетия-Алания, в том числе: калина, которая по строению классифицируется как плод, и ягоды, которые по строению могут быть настоящими и ложными, облепиха, смородина, черника, черноплодная рябина, малина, ежевика используемые в разрабатываемых безалкогольных напитках как в свежем, так и в замороженном виде. Природные минеральные воды РСО-Алания : «Горная прохлада», «Тиб-2», «Кармадон», «Урсдон», «Заманкул» и «Ариана», имеющие низкий уровень минерализации и безалкогольные напитки из дикорастущих плодов, ягод и минеральных вод.

2.2 Методы исследований. При исследовании качественных показателей сырья (дикорастущих плодов, ягод и минеральных вод), а также конечного продукта (безалкогольных профилактических напитков) были использованы стандартные методики, предусмотренные ГОСТ на эти объекты, а также современные методы физико-химического анализа: атомно-абсорбционный, спектрофотометрический, масс-спектрометрический и ГФХ. Органолептические показатели сырья (ягод, плодов) - ГОСТ 5531; напитков - ГОСТ 23268.1-91, ГОСТ 6687.5-86. Физико-химические показатели напитков - ГОСТ 13273-83 и 28188-89, содержание витамина С - методом количественного определения по Тильмансу, содержание минеральных веществ - методом пламенной абсорбции, а также с использованием масс-спектрометра с индуктивносвязанной плазмой НР 4500 и системы капиллярного электрофореза.

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили методом регрессионного анализа с использованием программы «STATISTICA 6» фирмы Microsoft.

Структурная схема научных исследований приведена на рисунке 1.



Рисунок 1 - Структурная схема научных исследований

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Обоснование выбора сырья. При разработке технологи и рецептур безалкогольных профилактических напитков в качестве сырья использовали дикорастущие плоды, ягоды и минеральные воды РСО-Алания. Дикорастущие плоды и ягоды активно влияют на обменные процессы в организме, способствуют выделению радионуклидов, ионов тяжелых металлов, подавляют в организме окислительные процессы, что способствует обновлению тканей, снижению холестерина в крови. Биологически активные вещества, содержащиеся в их составе, проявляют антиоксидантные свойства, улучшают обмен веществ и замедляют процессы старения. Преимущество использования ягод в напитках проявляется еще и в том, что отпадает необходимость использования красителей, поскольку ягоды сами дают цвет. Для разработки профилактических напитков отобрано семь видов дикорастущих плодов и ягод, произрастающих на территории РСО-Алания и доступных для промышленных заготовок: калина, малина, ежевика, смородина, облепиха, черника, рябина черноплодная. Впервые подробно изучен их химический состав. Соотношение ягод менялось в зависимости от их вкусовых качеств и кислотности. Возможность ежегодных заготовок дикорастущих плодов и ягод оценивается в 30-40 тонн.

Наличие большого количества разнообразных источников минеральных вод на территории Республики, а также широкое применение их в лечебно-профилактическом питании для нормализации водно-солевого обмена и оптимизации общей химической структуры рациона послужило причиной выбора этих вод в качестве компонента профилактических напитков. Эти воды содержат в составе жизненно важные элементы - кальций, магний, калий, селен и другие. Для разработки профилактических напитков на первом этапе исследований было отобрано 6 наименований минеральных вод: «Ариана», «Урсдон», «Кармадон», «Тиб-2», «Заманкул», «Горная прохлада», имеющих низкий уровень минерализации.

Для снижения калорийности разрабатываемых безалкогольных профилактических напитков, вместо сахара использовали натуральный подсластитель стевию, которую диетологи и фармакологи оценивают как шаг к оздоровлению нации. Стевиозид устойчив к тепловой обработке, имеет низкий уровень разложения при разных значениях рН. Исследования специалистов Научно-исследовательского института питания АМН РФ показали, что при регулярном употреблении стевиозида снижается содержание сахара, радионуклидов и холестерина в организме, улучшается регенерация клеток и коагуляция крови, укрепляются кровеносные сосуды, тормозится рост новообразований, восстанавливается липидный, белковый и водно-солевой обмен.

В качестве консерванта в напитках, нами предложено использовать юглон, выделяемый из околоплодника грецкого ореха. Исследования последних лет подтвердили его безопасность и эффективность использования в качестве консерванта для безалкогольных напитков. Юглон обладает высокой антимикробной активностью в отношении микрофлоры.

3.2 Исследование химического состава и пищевой ценности дико- растущих плодов и ягод, произрастающих на территории РСО-Алания При производстве профилактических напитков дикорастущие плоды и ягоды представляют большую ценность как источник биологически активных веществ, кроме того полифенольные соединения ягод участвуют в создании потребительской ценности напитков, т.е. образовании вкуса, аромата и цвета. Результаты определения химического состава ягод и плодов представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Химический состав исследуемых ягод и дикорастущих плодов

Наименование показателей	Наименование ягод
	калина	смро- дина	малина	обле- пиха	рябина чернопл	черни ка	еже вика
Сухие вещества, %	17,23	20,84	12,04	20,72	20,42	12,91	9,93
витамин С мг/100 г	92,4	224,4	79,2	171,8	66,0	47,5	52,8
общие сахара, %	7,28	8,09	6,035	5,86	7,93	7,41	5,11
Органические кислоты, %	1,62	1,93	1,74	2,33	1,28	1,31	2,82
Полтфенольные вещества, %	2,14	0,71	1,33	4,62	0,54	5,69	5,97
Пектиновые вещества, %	1.06	1,54	1,49	2,23	0,80	0,77	0,54
Содержание золы, %	2,47	4,23	3,65	1,81	2,38	0,80	1,90
калий, мг/кг	196,1	255,3	222,4	183,5	163,02	382,33	127,7
кальций ,мг/кг	53,26	21,84	31,95	11,54	53,76	0,37	-
магний, мг/кг	31,54	5,26	11,87	-	42,18	2,53	14,95
натрий, мг/кг	0.,25	35,61	25,12	12,14	0,21	39,72	26,75
железо, мг/кг	32,88	65,15	58,26	27,41	45,48	4,72	47,14
фосфор, мг/кг	240,3	127,7	327,1	299,7	230,8	119,6	153,8
марганец, мг/кг	5,98	11,32	13,28	11,60	15,46	6,70	23,05
медь, мг/кг	0,23	0,30	0,19	0,51	0,20	0,16	0,21
никель, мг/кг	2,19	2,72	2,81	2,04	2,77	0,89	2,42
кобальт, мг/кг	0,39	0,89	0,67	0,17	0,49	0,07	0,48
цинк мг/кг	9,29	9,57	8,92	9,95	10,0	3,61	8,87

Данные таблицы показывают наличие в них большого количества витамина С, макро- и микроэлементов, пектиновых веществ, органических кислот, углеводов. Перечисленные ингредиенты оказывают положительное влияние на организм человека каждый сам по себе и усиливают действие друг друга, а при разработке профилактических продуктов это условие является определяющим, т.е и сам продукт и каждая его составляющая должны оказывать положительное влияние.

3.3 Исследование химического состава и возможности использования природных минеральных вод Республики Северная Осетия-Алания в качестве компонента профилактических напитков.

При исследовании качества и свойств природных минеральных вод РСО-Алании нами оценивались и анализировались их органолептические и физико-химические показатели, изучены показатели безвредности и безопасности, рассмотрены требования, которым должны соответствовать минеральные воды для возможности быть использованными в производстве безалкогольных профилактических напитков.

При отборе минеральных вод для производства напитков можно использовать только слабоминерализованные воды, и только после изучения их полного химического состава, включая и микроэлементы, поскольку минеральные воды всегда имеют в составе повышенное содержание тех или иных компонентов (макроэлементов, микроэлементов, органических соединений, газов, радиоактивность и др.) и даже при низкой минерализации, из-за повышенного содержания какого-нибудь одного компонента могут оказывать лечебное воздействие на организм. Кроме того они должны обладать определенными органолептическими и физико-химическими свойствами, должны отличаться сохранением химического состава и микробиологической чистотой. Полезность и лечебные свойства минеральных вод обуславливаются содержанием в них солей, находящихся в ионизированном состоянии, газовым составом, повышенным содержанием биологически активных веществ. Результаты исследования органолептических и физико-химических показателей минеральных вод приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Качественные показатели исследуемых вод

Показатели качества минеральн. вод	Требования ГОСТ к качеству минераль. воды	Образцы природных минеральных вод
		«Тиб-2»	«Заманкул»	«Горная прохлада»
Прозрач- ность, цвет	Прозрачная жидкость, без посторонних включений, с незначит. осадком	Прозрачная жидкость без цвета, посторонних включений, без осадка	Бесцветная, прозрачная, с легкой опалесценцией жидкость	Прозрачная, без цвета и без осадка жидкость
Вкус, запах	Характерные для растворенных в воде веществ	Пресный, без запаха	Пресный, без запаха	Пресный, без запаха
Тип минеральной воды	Определяется содержанием основных ионов, с учетом их количества	Слабоуглекис лая, слабоминерализованная,гидрокарбонатно-магниево-калиевая	Маломинерализованная, сульфатно -хлоридная гидрокарбонатная, натриево-кальциевая	Слабоминерализованная, гидрокарбонатно-натриевая
Уровень минерализации, г/л	Сумма растворенных в воде веществ	1,3-3,0	1,2-2,0	0,85-0,95
Основные ионы	НCO3, SO4, Cl, Ca ,Mg, Na+K	НCO3, SO4, Cl, Ca ,Mg, Na+K	HCO3, SO4,Cl Na, Ca, Mg	HCO3 ,Cl, SO4, Na+K
Специфич компоненты	СО2, микроэлементы,превышающие ПДК	СО2	-	-
Содержание мироэлементов		Мn Zn Cu Ni Cr J Br Cl F Zn	Fe Pb Cl J Br Si	Мn Zn Cu Ni Cr J Br Cl F Sr Co Al Pb Se Mo Hg Cd
Величина РН) 6	(6,0-9,0)	7,2	7,6	8,2

Исследованы 6 разновидностей минеральных вод, которые имели хорошие органолептические свойства, т. е. были прозрачными, бесцветными, без посторонних включений, осадка, не имели запаха, имели пресный вкус, кроме воды «Кармадон», которая имела солоноватый вкус и поэтому оказалась непригодной для использования в производстве напитков. Физико-химические показатели исследовали уже для 5 вод и оценивали: тип воды и уровень минерализации, основной ионный состав, содержание специфических компонентов и микроэлементов.

Тип и уровень минерализации, содержание основных ионов и микроэлементов не препятствовали использованию всех оставшихся исследуемых вод в качестве компонента безалкогольных профилактических напитков, но при исследовании содержания биологически активных компонентов минеральная вода «Урсдон» содержала повышенное количество борной кислоты (71 мг/л), при допустимом (гигиенические нормы безвредности) уровне 5мг/л., в связи с чем данная вода также не могла быть использована в производстве напитков. Минеральная вода «Ариана», напротив имела низкую минерализацию(0,65мг/л), при этом не обладала никакими положительными характеристиками, в связи с чем была также отклонена в качестве компонента напитка. Таким образом, в качестве компонента безалкогольных профилактических напитков отобраны минеральные воды: «Тиб-2», «Заманкул» и «Горная прохлада», причем первые две воды на наш взгляд ценны в качестве компонента профилактических напитках тем что улучшают обменные процессы в организме, обладают противовоспалительными свойствами и рекомендованы при ожирении (результаты исследования медицинской академии РСО-Алании). Минеральная вода «Горная прохлада» по заключению Института восстановительной медицины и курортологии АМН РФ, рекомендована к употреблению в качестве столового напитка, а также для приготовления безалкогольных напитков, разбавления соков, концентратов и др. Для напитков эта вода идеальна тем, что не содержит ни кальция, ни магния, т.е не образует солей жесткости (осадка), не содержит железа, что является также важной технологической характеристикой, но содержит 17 микроэлементов, в том числе медь, цинк, селен, кобальт, никель, марганец и др., значение которых для жизнедеятельности и обмена веществ очень велико.

При исследовании соответствия отобранных нами для изготовления напитков минеральных вод требованиям по безвредности и безопасности, все воды отвечали нормам и не превышали значений ПДК ни по одному показателю.

3.4 Разработка рецептур безалкогольных профилактических напитков. В процессе разработки рецептур профилактических напитков, учитывали то, что многие из веществ, определяющих биологическую ценность ягод, являются водорастворимыми и сравнительно легко переходят в водные настои. Учитывали физиологические нормы потребления нутриентов (суточную норму), а также то, что функциональными считают напитки, содержащие в 200 мл от 10 до 50 % суточной рекомендуемой дозы витаминов, минеральных веществ и др.

При разработке рецептур безалкогольных профилактических напитков в качестве растительного сырья, источника биологически активных веществ, использовали дикорастущие плоды и ягоды, а в качестве подсластителя - стевию. В качестве экстрагента была использована минеральная вода. Соотношение рецептурных компонентов, дикорастущих плодов, ягод и листьев стевии, а также оптимальные параметры экстрагирования определяли методом математического планирования эксперимента, меняя соотношение компонентов на 100 дал. экстрагента (минеральной воды). Оптимальное соотношение ягод и листьев стевии - 96:4. Соотношение - сырьё : экстрагент - 1,5: 10. Рецептура безалкогольных профилактических напитков приведена в таблице 3. Исследования показали, что наиболее гармоничный вкус напитки имели при внесении ягод от 125 до 135 кг, стевии - 4-5 кг, на 1000 л минеральной воды. Готовые напитки для улучшения вкуса и лучшей сохранности насыщали СО₂. Из данных таблицы видно, что расход СО₂ на 1000 л минеральной воды составил 4 л.

Выход готовой продукции - безалкогольных профилактических напитков, по заданным рецептурам составляет 108 дал

Таблица 3 - Рецептуры безалкогольных профилактических напитков

№ серии	Сочетание ягод	соотношение ягод (части)	Расход сырья
			ягоды (кг)	минеральная вода (л.)	стевия (кг)	юглон (г)	СО2 (л)
1	Малина Рябина Черника	2 1 2	50 25 50	- - -	- - -	- - -	- - -
всего:		-	125	1000	4-5	0,7	4
2	Калина Облепиха Смородина	2 1 2	50 25 50	- - -	- - -	- - -	- - -
всего:		-	125	1000	4-5	0,7	4
3	Калина Черника Смородина Рябина	2 2 2 1	35 35 35 20	- - - -	- - - -	- - - -	- - - -
всего:		-	125	1000	4-5	0,7	4

На рецептуру безалкогольного профилактического напитка «Лесной аромат» получен патент РФ на изобретение №2007106129/13.

3.5 Разработка технологии безалкогольных профилактических напитков. Нами разработана технология приготовления профилактических напитков (патент РФ на изобретение №2007113304). Для сохранения термолабильных веществ ягод и свойств минеральных вод, которые также могут изменяться в процессе нагревания, мы отказались от термического воздействия на компоненты напитка. По традиционной технологии напитки получают, смешивая компоненты в виде экстрактов, настоев, сиропов, концентрированных соков, полученных путем термической обработки. При этом теряется большая часть биологически активных веществ исходного сырья. По предложенной нами усовершенствованной технологии компоненты напитка помещали в смеситель-измельчитель, туда же подавалась минеральная вода, после чего компоненты измельчали и подвергали экстрагированию. Измельчение ягодного сырья в среде минеральной воды предохраняет его от окисления, а также предотвращает потери сока при использовании замороженных ягод, что позволяет лучше сохранить биологически активные вещества компонентов, в том числе витамин С. Все остальные технологические операции выполнялись согласно общепринятой схеме. Полная технологическая схема производства профилактических напитков представлена на рисунке 2 и включает следующие операции: свежие или замороженные ягоды и листья стевии дозировано подавали в смеситель-измельчитель.

Рисунок 2 - Технологическая схема получения новых профилактических напитков

Сырье заливали минеральной водой, согласно рецептуре, измельчали и настаивали при комнатной температуре и постоянном перемешивании. Через 5 часов настаивания в смеситель вводили водный раствор юглона и выдерживали экстракт около 2 часов. После экстрагирования, сырье отжимали, настойку отстаивали, фильтровали, подавали на деаэрацию, охлаждали (до 10⁰С), сатурировали. Далее напиток подавался на розлив в стеклянную тару и на хранение, при температуре 5-18⁰С. Срок хранения напитка составляет 30 дней.

Для повышения пищевой и биологической ценности напитков, а также более полного извлечения экстрагируемых веществ сырья, снижения затрат на производство напитков за счет сокращения времени технологического процесса нами предложено использование ультразвуковых устройств, с частотой излучения 22 кГц. Кроме того, можно предварительно не обеззараживать минеральную воду, поскольку процесс экстрагирования и обеззараживания продукта ультразвуком протекает одновременно.

На рисунке 3 приведена зависимость изменения концентрации сухих веществ напитков в зависимости от способа обработки сырья, которая показывает, что процесс экстрагирования с применением ультразвука протекал примерно в 2,5-3 раза быстрее, чем без него что доказывает, влияние ультразвука на скорость экстрагирования. На технологию напитков с применением ультразвука получен патент РФ на изобретение (решение о выдаче патента на изобретение, заявка №2007124254/13).

Нами получен также патент РФ № 69711 на полезную модель для производства брикетов льда из смеси минеральной воды и натурального сока, Это устройство обеспечивает наибольшую эффективность перевозки разработанных напитков на дальние расстояния.

безалкогольный напиток стевия юглон



Рисунок 3 - Зависимость изменения концентрации сухих веществ в напитке в зависимости от способа обработки сырья

3.6 Исследование качества и безопасности созданных безалкогольных профилактических напитков. Качество безалкогольных профилактических напитков определяли, оценивая органолептические, физико-химические микробиологические показатели, а также безвредность. Оценка органолептических показателей новых профилактических напитков, из дикорастущих плодов, ягод и минеральных вод РСО-Алании, с использованием натурального подсластителя стевии и натурального консерванта юглона, была проведена специалистами кафедры товароведения и экспертизы товаров Горского государственного аграрного университета. Оценка напитков проводилась по 25 балльной системе. Результаты этой оценки представлены в таблице 4. Наличие в составе дикорастущих плодов и ягод полифенолов сформировало важнейшие потребительские свойства напитков, определило их цвет, вкус и аромат.

В процессе исследования органолептических показателей напитков выявлено, что напитки имели приятный, кисло-сладкий, хорошо выраженный ягодный вкус, приятный аромат ягод, красивый насыщенный цвет, от красного до темно-рубинового, хорошую насыщенность углекислым газом. Анализируя данные таблицы 5 можно отметить, что дегустационная комиссия высоко оценила органолептические показатели разработанных профилактических напитков, которые получили оценку от 23 до 24 баллов по 25-балльной шкале. Результаты исследования физико-химических показателей новых профилактических напитков, их пищевой ценности приведены в таблице 5. Исследования позволяют сделать выводы о том, что разработанные напитки имеют низкую калорийность (18-23,1 ккал), и могут быть использованы как в обычном рационе, так и в качестве диетических.

Таблица 4 - Органолептические показатели профилактических напитков

Наименова- ние показателя	Характеристика напитков
	малиново-рябиново-черничный	калиново-облепихово-смородиновый	калиново-рябино -во-смородиново-черничный
Прозрачность, цвет, внешн. вид.	Прозрачная, темно- рубинового цвета жидкость	Слегка мутноватая, темно-красного цвета жидкость	Прозрачная, темно-рубинового цвета жидкость
1-7 баллов	7	7	7
Вкус, аромат	Приятный, кисло-сладкий, выраженный, характер- ный ягодам, с легким послевкусием стевии; чистый характерный ягодам	Кисло-сладкий, чистый, характерный ягодам, с легким послевкусием стевии; хорошо выраженный, характерный ягодам	Приятный, кисло-сладкий, выраженный, характерный ягодам, с легким послевкусием стевии; аромат выраженный, свойственный ягодам
6-12 баллов	11	10	11
Насыщен- ность СО2	Обильное, непродолжительное, выделение пузырьков,	Обильное продолжительное выделение пузырьков,	Обильное продолжительное выделение пузырьков,
3- 6 баллов	5	6	6
Общ сумма балл. (до25)	23	23	24

Низкая энергетическая ценность объясняется использованием стевии, которая, придавая напиткам сладость, не увеличивает их калорийности. Напитки содержат витамин С, в количестве, определенном для профилактических напитков оптимальным (16мг/100см³). Присутствие аскорбиновой кислоты в напитках способствует регулированию окислительно-восстановительных процессов и укреплению иммунной системы организма. Анализируя минеральный состав напитков, следует отметить то, что из макроэлементов в их составе преобладает калий, натрий, магний и кальций. Наличие в напитках одновременно железа, цинка, меди, марганца играет важную роль в деятельности сердечно-сосудистой системы, способствует лучшему усвоению витаминов организмом. Кобальт и никель- микроэлементы способные повысить интенсивность биоэнергетических процессов и защитных реакций организма. Селен является мощным антиоксидантом. Органических кислот в напитках содержится 0,3-0,4%, но они проявляют противовоспалительное антисептическое действие, тем самым,

Таблица 5 - Химический состав разработанных безалкогольных профилактических напитков

Наименование показателя	Малиново-рябиново-черничный	Калиново-облепихово-смородиновый	Калиново-рябиново-смородиново-черничный
Энергетическая ценность, ккал	16,0	23,1	23,1
Сухой остаток, %	10,0	13,0	12,0
Зола, %	0,25	0,27	0,34
Сахара общие, %	7,1	6,4	6,4
Пектиновые вещ-ва, г/100см3	0,88	1,27	1,17
Полифенольные вещества, %	1,31	1,33	1,02
Органические кислоты, %, в расчете на лимоную	0,36	0,33	0,29
Витамин С, мг/100 см3.	15,2	14,5	15,7
Минер.вещества , Макроэлементы, мг/100см3
натрий	45,1	32,2	31,0
калий	57,9	42,3	37,6
кальций	7,1	7,2	7,8
магний	6,4	5,3	5,5
Микроэлементы, мг/л
железо, мг/л	2,79	7,5	15,7
никель	0,012	0,016	0,022
марганец	0,97	0,49	2,0
кобальт	1,2	1,7	1,4
селен	0,001	0,001	0,001

увеличивая их профилактические свойства, а некоторые из них способствуют увеличению срока хранения напитков. Содержание пектиновых веществ в напитках составило 0,9-1,3 г/100 см³, т.е. покрывает 1/3 суточной рекомендуемой дозы (4г). Пектиновые вещества связывают ионы тяжелых металлов, и выводят их наружу. Небольшое количество, содержащихся в напитках полифенольных веществ (1,0-1,3 %), придает им пикантность и свежесть вкуса, а также антиоксидантные свойства. В целом, содержание минеральных, пектиновых и полифенольных веществ, натурального витамина С, органических кислот оказывает положительное влияние на организм человека. Напитки обладают антиоксидантными свойствами, что объясняется их химическим составом (витамина С, минеральных веществ, а также полифенольных соединений, находящихся в ягодах и стевии). Ценность напитков заключается в том, что в их составе нет ни одного синтетического компонента, все составные природного растительного происхождения, гармонично сочетающихся и дополняющих друг друга, обладающих антиоксидантными свойствами, способными замедлить процессы старения, и улучшить обмен веществ, предупредить болезни и укрепить иммунитет. Они способствуют улучшению пищеварения, деятельности сердечно-сосудистой системы, улучшают нервно-эмоциональное состояние. Срок хранения напитков составляет 30 суток при температуре от 1 до 18⁰ С, что обусловлено использованием в напитках консерванта юглона. Хорошей сохраняемости напитков также способствуют содержание СО₂, некоторых органических кислот, содержащихся в напитках и полифенольные соединения.

3.7 Определение показателей безопасности безалкогольных профилактических напитков. Результаты исследования показателей безопасности разработанных нами профилактических напитков в сравнении с допустимыми нормами (СанПиН 2.3.2.1078-01) представлены в таблице 6. Из данных таблицы, очевидно, что ни по одному из контролируемых показателей не выявлено превышение значение ПДК.

Таблица 6 - Токсикологические показатели разработанных напитков

Наимено-вание показателя	ПДК мг/л	Напиток малиново-рябиново-черничный	Напиток калиновооблепихово смородиновый	Напиток калиново-рябиново-смородиново-черничный
свинец	0,4	0,032	0,044	0,024
мышьяк	0,2	0,015	0,013	0,016
кадмий	0,03	0,0041	0,0058	0,0031
медь	5,0	0,059	0,066	0,066
цинк	10,0	0,32	0,35	0,27
барий	0,7	0,09	0,070	0,11

При микробиологическом исследовании новых профилактических напитков, определялись три показателя: бактерии группы кишечная палочка в 1 дм³ (коли-индекс); патогенные микробы, в том числе сальмонеллы в 1дм³, дрожжи и плесени в 1см³. Нами получены удовлетворительные результаты, показывающие, что напитки отвечают требованиям микробиологической чистоты, которые предъявляются к подобным напиткам. Результаты исследования представлены в таблице 7.

Таблица 7 - Микробиологические показатели разработанных напитков

Наименование показателя	ПДК мг/л	Малиново-рябиново- черничный	Калиново-облепихово- смородиновый	калиново- ряби- ново-смороди- ново-чернич-ный
		в день выработки	через 30 дней	в день выработки	через 30 дней	в день выра ботки	через 30 дней
Бактерии группы кишечная палочка в 1 дм3 (коли-индекс)	3	-	1	-	2	-	1
Патогенные микробы, в т.ч.сальмоне ллы в 1 дм3	-	-	-	-	-	-	-
Дрожжи и плесени в 1 см3 (клеток)	40	-	10	-	12	-	9

На напитки разработаны технические условия ТУ 9163-123-04801346-08 «Напитки безалкогольные, профилактические, низкокалорийные из дикорастущих плодов и ягод на минеральной воде». Промышленную апробацию технологии и рецептур разработанных напитков осуществляли на агрофирме «Казбек», ст. Змейская, РСО-Алания. Расчетный экономический эффект от внедрения усовершенствованной технологии составит 1,4 тыс. руб на 100 дал продукции.

ВЫВОДЫ

1 Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность создания безалкогольных профилактических напитков из дикорастущих плодов, ягод и минеральных вод РСО-Алании, с примененем растительных подсластителя и консерванта, без синтетических добавок.

2 Исследован и впервые установлен химический состав и пищевая ценность дикорастущих плодов и ягод, произрастающих в РСО-Алании: калины, ежевики, малины, облепихи, черники, черноплодной рябины, смородины. В ягодах определено высокое содержание витамина С от 48 в чернике до 230 мг/100г. в смородине. Они содержат ценные микроэлементы: марганец, медь, никель,, кобальт, и др, органические кислоты от 1,3 до 2,3 %, полифенольные вещества от 0,7 до 6%, пектиновые вещества около 2%, сахаров от 6 до 8%.

3 Проанализирован химический состав слабоминерализованных минеральных вод: «Горная прохлада», «Кармадон», «Урсдон», «Заманкул», «Тиб 2» и «Ариана», в том числе, содержание основных ионов, биологически активных веществ и микроэлементов. Проанализированы и составлены требования к оценке минеральных вод, используемых в качестве основы напитка. В процессе анализа 3 из 6 вод признаны непригодными в качестве компонента напитков. Дана оценка безвредности, безопасности минеральных вод, согласно, требованиям ГОСТ 13273-88. Требованиям отечественного стандарта отвечали все минеральные воды, отобранные для производства напитков.

4 Разработана рецептура безалкогольных профилактических напитков для употребления в обычном и диетическом рационе питания, в т.ч для диабетиков; получен патент РФ на изобретение безалкогольного напитка «Лесной аромат» № 2007106129.

5 Разработана технология получения безалкогольных профилактических напитков, позволяющая сохранить их пищевую и биологическую ценность, с использованием натуральных или замороженных ягод и минеральных вод. Получен патент на «Способ приготовления профилактических безалкогольных напитков» РФ на изобретение; №2337590

6 Предложено использование ультразвука для ускорения процесса экстрагирования компонентов из растительного сырья и лучшего сохранения их биологической ценности, повышения эффективности производства, сокращения операций технологического процесса. Продолжительность процесса экстрагирования сокращается в 2,5-3 раза.

7 Проведены комплексные исследования качества и безопасности новых видов напитков. Установлено, что напитки имеют повышенное содержание биологически активных веществ и обладают хорошими органолептическими свойствами и пищевой ценностью. Безопасность напитков отвечает требованиям, ни по одному из контролируемых показателей безопасности не выявлено превышение значения ПДК. Срок хранения напитков составляет 30 суток, из-за использования консерванта юглон.

8 Произведена опытно-промышленная апробация технологии и рецептур разработанных напитков в консервном цехе агрофирмы «Казбек», (ст. «Змейская», РСО-Алании).

9 Разработана техническая документация на напитки ТУ 9163-123-0480 1346-08 «Напитки безалкогольные, профилактические, низкокалорийные из дикорастущих плодов и ягод на минеральной воде».

10 Рассчетный экономический эффект составил 1,4 тыс. руб, на 100 дал продукции.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1 Царахова Э.Н. Анализ потребительского рынка минеральных вод РСО-Алания [Текст] / Э.Н. Царахова //Матер. межд. научно-практич. конф. «Современные проблемы торговли, расширения ассортимента и контроля качества потребительских товаров и продуктов общественного питания. - Санкт-Петербург, - 2002. - С. 3-5.

2 Царахова Э.Н. Упаковка и окружающая среда [Текст] / Э.Н. Царахова // Известия ФГОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет». -Владикавказ, - 2004. - Т.42. - С 153-154.

3 Царахова Э.Н. О безвредности и безопасности минеральных вод РСО-Алании. [Текст] / Э.Н Царахова //Сборник научных трудов АНВШ РФ. - Владикавказ, - 2005. - №2, Вып.4. - С. 112-115.

4 Царахова Э.Н. Дикорастущие плоды и ягоды - богатый источник здоровья [Текст] / Э.Н. Царахова // Матер. межд. конф. «Рациональное использование биоресурсов в АПК». - Владикавказ, 2006.- С.148-149.

5 Царахова Э.Н. Использование натуральных компонентов при производстве продуктов питания - «шаг к оздоровлению нации» [Текст] /Э.Н. Царахова //Матер. межд. конф. « Рациональное использование биоресурсов в АПК». - Владикавказ, 2006. - С.140-150.

6 Царахова Э.Н. О качестве и конкурентоспособности некоторых мине -ральных вод РСО-Алании [Текст] / Э.Н. Царахова // Известия ФГОУ ВПО «Горский аграрный университет». - Владикавказ, 2006. - Т.43. - С.116-117.

7 Царахова Э.Н. Природные антиоксиданты, их влияние на организм человека [Текст] / Э.Н. Царахова // Матер. межд. конф. «Актуальные вопросы экологии и природопользования».- Ставрополь, 2005. - С. 433 - 435.

8 Царахова Э.Н., Касьянов Г.И. Требования к минеральным водам как к основе напитка [Текст] / Э.Н. Царахова, Г.И. Касьянов // Известия вузов. Пищевая технология, - 2007. - № 1. - С. 15-17.

9 Царахова Э.Н. Свойства профилактических напитков, приготовленных на основе природных минеральных вод, дикорастущих плодов, ягод [Текст] / Э.Н. Царахова //Матер. межд. конф. «Инновационные технологии в области холодильного хранения и переработки пищевых продуктов». - Краснодар, 2008. - С. 247-249.

10 Царахова Э.Н. Ультразвук и его применение в пищевой промышленности [Текст] / Э.Н.Царахова // Матер. межд. науч-практич. конф. «Научное обеспечение устойчивого развития агропромышленного комплекса горных и предгорных территорий». - Владикавказ, 2008. - С. 567-569.

11 Царахова Э.Н. Технология напитков на основе природных минеральных вод, дикорастущих плодов и ягод [Текст] / Э.Н Царахова, Г.И Касьянов // Известия вузов. Пищевая технология, 2009. - №4, - С. 64-66.

12 Царахова Э.Н. Напитки на основе газированных минеральных вод [Текст] / Э.Н Царахова, Г.И. Касьянов //Сб. матер. межд. науч-практич. конф. «Теория и практика суб - и сверхкритической флюидной обработки сельскохозяйственного сырья». - Краснодар, 2009. - С. 158-162.

13 Патент РФ № 69711 на полезную модель «Установка для производства брикетов льда из смеси минеральной воды и натурального сока», зарегистрировано в Государственном реестре 10 января 2008 г., заявка № 2007141146 // Касьянов Г.И., Царахова Э.Н., Кулиева Р.Г.

14 Патент РФ на изобретение №2337590 «Способ приготовления профилактических безалкогольных напитков» /Царахова Э.Н., Касьянов Г.И., Моргоева А.С., Заявка № 2007113304, 09.04.07.

15 Патент РФ на изобретение № 2356361 «Безалкогольный напиток «Лесной аромат», заявка № 2007106129/13 от 14.01.09 /Царахова Э.Н., Касьянов Г.И., Агузаров Т.Т., Цугкиев Б.Г., Моргоева А.С.

16.Решение о выдаче патента РФ на изобретение, заявка №2007 1242 54/ 13 (заявлен 27 06.07.) «Способ получения безалкогольного напитка» / Царахова Э.Н.

17.Свидетельство на программу для ЭВМ «Средство построения таблиц летальности микроорганизмов» (WinLrt) № 2006612883, ГОУ ВПО КубГТУ /Русанова Л.А., Бородихин А.С., Щубко А.С., Царахова Э.Н.

Размещено на Allbest.ru

...