Технология производства сухих специализированных напитков с использованием высокоэффективного смесителя

Разработка специализированных продуктов, в том числе биологически активных добавок – одно из приоритетных направлений в коррекции питания и здоровья современного человека, о чем свидетельствуют накопленный отечественный и международный опыт, а также активная государственная политика в рассматриваемой области нутрициологии [1, 5, 7, 8, 11-13, 15].

Особую актуальность приобретает продукция пищеконцентратной промышленности, учитывая возможность её длительного хранения, транспортирования на значительные расстояния и обеспечения стабильности качественных характеристик, включая биоло- гическую активность функциональных ингредиентов [2–4].

Объекты и методы исследований

Объектами исследования служили сыпучие рецептурные компоненты, концентрат специализированного напитка, смеситель центробежного типа. Для оценки состояния порошкообразной смеси применяли статистические методы, однородность распределения компонентов по всей массе продукта определяли количественно, по общепринятой методике как отношение среднеквадратического отклонения концентрации ключевого компонента в пробах к его средней концентрации. Качество смеси исследовали с помощью коэффициента неоднородности Vc. Витаминную ценность напитка определяли общепринятыми методами [6].

Результаты и их обсуждения

Разработана технология сухих витаминизированных напитков, рецептурный состав которых включает следующие компоненты, мг/100 г смеси, витамины: С – 333,3; В 1 – 6,7; В 2 – 6,7; В 6 – 6,7; В 12 – 0,011; В 3 – 72,2; В 5 – 33,3; В 9 – 2,2; биотин – 0,78; А – 5,6; Е – 38,9; D – 0.044; бета-каротин – 11,1; пектин – 22,2.

Технология производства состоит из следующих основных этапов: подготовка сырья, оборудования и материалов; смешивание компонентов напитка согласно рецептуре; фасовка и упаковка сухих концентратов; хранение.

Сырье поступает со склада, экспертиру-ется технологом на соответствие требованиям технической документации, взвешивается и маркируется.

Главным технологическим этапом производства, формирующим качество сухого напитка, является процесс смешивания.

Получение многокомпонентных сухих сыпучих смесей с высокими процентными соотношениями (1:200 и более) представляет сложную технологическую задачу ввиду того, что материалы различаются по размерам, физико-механическим свойствам, процесс смешивания является по своей природе стохастическим. Для обеспечения качественного смешивания рецептурных ингредиентов напитка предложено использовать механические смесители центробежного типа с конусными рабочими роторами, разработанные в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности (университете), работа выполнена совместно с кафедрой «Процессы и аппараты пищевых производств».

В данных аппаратах компоненты смеси подвергаются воздействию быстровращаю-щихся рабочих органов и приводятся в интенсивное перемещение под действием центробежных и инерционных сил. Смешивание сыпучих материалов происходит в тонких слоях, движущихся по поверхности вращающегося ротора, при пересечении потоков, имеющих различные направления, их соударении с препятствиями. Конструктивное исполнение аппарата обеспечивает качественное смешивание в разреженных и пересекающихся слоях с использованием прямых и обратных рециклов, что позволяет получать качественные смеси при высоком соотношении компонентов.

Базовая конструкция центробежного смесителя (см. рисунок) состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, эллиптической крышки 2, на которой имеется загрузочный патрубок 3, эллиптического днища 4 с подшипниковым узлом 5 и разгрузочным патрубком 13. На нижней части вала 6 установлен ворошитель 7, выполненный в виде двух направляющих лопастей.

Ротор выполнен в виде диска 8, на котором концентрично установлен полый конус 9, обращенный вершиной вверх. На основании ротора размещен конус 10 с перепускными окнами 11. Над конусом на валу установлен осевой рассеиватель 12 в виде четырех лопаток.

Работа смесителя осуществляется следующим образом. Сыпучие материалы подаются через патрубок на осевой рассеиватель, который разбивает поток материала на несколько частей и измельчает крупные конгломераты из частиц материала. После этого потоки материала попадают на основание вращающегося ротора в виде диска. Под действием центробежной силы сы-

Конструкция смесителя

пучая масса равномерно «растекается» по конусному основанию от центра к периферии. Наличие конуса на основании ротора позволяет избавиться от застойных зон в центре основания ротора и способствует более равномерному распределению сыпучей массы. Большая часть материала переходит на внутреннюю поверхность полого усеченного конуса, где разделяется на несколько потоков.

Часть сыпучей массы достигает верхней кромки ротора. Общий кольцевидный поток материала сходит с поверхности конуса в разные моменты времени, разделяясь на несколько частей, которые впоследствии пересекаются друг с другом в кольцевом пространстве между ротором и корпусом смесителя. Частично потоки материала выходят из конуса через перепускные окна. Под действием острых лопастей ворошителя 7 материал диспергируется, частично поднимается с эллиптического днища и попадает обратно на основание ротора. Готовая смесь ссыпается на эллиптическое днище и выводится из ап- парата через разгрузочный патрубок.

Благодаря распределению потока сыпучего материала под действием лопаток осевого рассеивателя, а также уменьшению застойных зон за счет наличия на основании ротора конуса, обращенного вершиной вверх, увеличивается интенсивность и эффективность процессов смешивания и диспергирования и, как следствие, повышается качество смеси.

В ходе опытов варьировались следующие параметры: частота вращения ротора (в пределах 18,33–25 с^–1), концентрация ключевого компонента в смеси (1/200–1/400). По итогам эксперимента получены следующие результаты: улучшение качества получаемой смеси (почти в 1,4 раза, при значении V c от 4 до 6 %) достигается при частоте вращения ротора более 20 с^–1; соотношение компонентов не должно превышать более 1/350 (при одностадийном смешивании). В случае получения рецептурных смесей с более высоким соотношением компонентов необходимо использовать метод последовательного разбав-

Пищевая ценность витаминизированного напитка с каротином и пектином

Нутриенты Содержание, мг в 1 стакане восстановленного напитка (200 мл) Норма физиологической потребности*, мг (МР 2.3.1.2432-08) % от нормы Аскорбиновая к-та (С) 30,0 90 33 Таимин (В1) 0,6 1,5 40 Рибофлавин (В2) 0,6 1,8 33 Пиридоксин (В6) 0,6 2,0 30 Цианокобаламин (В12) 0,001 0,003 33 Ниацин, РР (В3) 6,5 20 32 Пантотеновая к-та (В5) 3,0 5,0 60 Фолиевая к-та, фолацин (В9) 0,2 0,4 50 Биотин (Витамин Н) 0,07 0,05 140 А 0,5 0,9 рет. экв. 55 Е 3,5 15 ток. экв. 23 D 0,004 0,01 40 Бета-каротин 1,0 5,0 20 Природный пектин (яблочный) 2,0 г 20 г 10 (от суммы пищевых волокон) ления смеси или многостадийный процесс.

Таким образом, использование механических центробежных смесителей позволило получить порошкообразный концентрат напитка «Золотой шар» высокого качества, решить проблему комкования и слеживаемости сыпучих дисперсных компонентов исходного сырья, равномерного его распределения.

Разработанная технология, наряду с рецептурным составом, является одним из факторов формирования качественных характеристик разрабатываемой продукции.

На основании проведения органолептических, физико-химических исследований установлены регламентируемые показатели пищевой ценности напитка (см. таблицу).

Разработанный напиток позиционируется как специализированный продукт диетического (профилактического) питания при вредных условиях труда, его эффективность и функциональная направленность доказаны путём включения в рацион рабочих металлургических предприятий [9, 10, 14].

На сегодняшний день среди специализированных продуктов, предназначенных для профилактического питания при вредных условиях труда, концентрат напитка с витаминами и пектином имеет самый полный и сбалансированный по составу (13 витаминов) и высокий по содержанию набор витаминов. Напиток имеет высокие органолептические свойства, в т. ч. приятные вкусовые характеристики, отличается быстротой и удобством приготовления при организации питания в производственных коллективах, является быстрорастворимым (инстантным) напитком, хорошо хранится и транспортируется, отличается относительно невысокой стоимостью среди имеющихся в настоящее время на рынке обогащенных продуктов.

Полученные материалы позволяют сделать вывод об эффективности внедрения разработанной технологии с использованием центробежного смесителя, обеспечивающего высокую степень однородности получаемого концентрата с высокими качественными характеристиками напитка.

Продукт производится на предприятиях компании «Валетек Продимпекс» (г. Москва), сертифицированных в рамках требований международных стандартов серии ISO 9001, 22000 и правил GMP, что обеспечивает стабильность его качества и конкурентоспособность на потребительском рынке.