PL232173B1 - Sposób wytwarzania produktów owocowych przeznaczonych do dalszego przetwórstwa - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania produktów owocowych przeznaczonych do dalszego przetwórstwa w przemyśle spożywczym, głównie do zastosowań w produkcji napojów mlecznych, deserów mlecznych, cukiernictwie, piekarnictwie i produkcji lodów.

Sposób ma na celu uzyskanie dodatków owocowych pakowanych aseptycznie, maksymalnie zbliżonych pod względem składu chemicznego, tekstury i cech sensorycznych do owoców świeżych.

Polska jest znacznym producentem owoców i warzyw na tle UE i świata. Średnio produkuje się 3 mln ton owoców i ok. 5 mln ton warzyw rocznie. Ze względu na ich sezonowość, 2/3 owoców i warzyw ulega przetworzeniu zanim stanie się produktem konsumpcji.

Cechami surowców roślinnych są różnorodność i sezonowość, które wynikają z różnych warunków klimatycznych i agrotechnicznych w danym roku. Różnorodność ta wpływa na zróżnicowanie składu chemicznego surowców i stwarza trudności w uzyskaniu powtarzalności produktów końcowych. Z tych względów procesy technologiczne są znacznie zróżnicowane pod względem jakościowym, tj. stopnia złożoności, oraz ilościowym, tj. ich liczebności w zależności od rodzaju produktu końcowego.

Aby zapobiegać psuciu się produktów spożywczych, należy je utrwalać.

Utrwalanie owoców i warzyw ma na celu:

- wstrzymanie procesów fizjologicznych i biochemicznych zachodzących w tkankach, takich jak oddychanie lub reakcje enzymatyczne,

- niedopuszczenie do rozwoju i działalności drobnoustrojów przez ich zniszczenie lub usunięcie, z równoczesnym zabezpieczeniem przed ponownym zakażeniem,

- wstrzymanie lub znaczne ograniczenie zmian chemicznych, nieenzymatycznych, takich jak utleniania witamin, rozkład barwników naturalnych, brunatnienie nieenzymatyczne,

- wstrzymanie lub ograniczenie zmian fizycznych, takich jak zmiany struktury i konsystencji,

- zabezpieczenie przed działalnością szkodników,

- zabezpieczenie przed skażeniami.

Przy utrwalaniu żywności w aspekcie mikrobiologicznym dąży się do zwolnienia lub wstrzymania rozwoju drobnoustrojów, zniszczenia drobnoustrojów oraz usunięcia ich z cieczy na drodze mechanicznej.

Zwolnienie lub wstrzymanie rozwoju drobnoustrojów można uzyskać np. przez obniżenie temperatury, np. chłodzenie lub zamrażanie lub obniżenie aktywności wody, np. suszenie, dodatek sacharozy, odwadnianie osmotyczne, odparowanie wody. Często stosuje się również zakwaszenie poprzez dodanie kwasów organicznych lub wywołanie fermentacji mlekowej, przeprowadzenie fermentacji alkoholowej lub użycie konserwantów chemicznych.

Zniszczenie drobnoustrojów uzyskuje się przez ogrzewanie, np. pasteryzację lub sterylizację; stosowanie metod fizycznych nietermicznych, np. wysokie ciśnienia hydrostatyczne, pulsujące pola elektryczne czy promieniowanie jonizujące lub mikrofalowe; utrwalanie aseptyczne, np. aseptyczne pakowanie poprzedzone obróbką termiczną.

Ograniczenie dostępu drobnoustrojów uzyskuje się przez staranną selekcję surowca; stosowanie czystych opakowań do transportu surowca; stosowanie nadciśnienia w halach produkcyjnych z wykorzystaniem filtrów bakteryjnych; ścisłe przestrzeganie zasad higieny pracy.

W przemyśle owocowo-warzywnym najczęściej stosuje się metody termiczne, w których do utrwalania produktu wykorzystuje się wysokie temperatury. Dotychczas najczęściej stosowaną metodą była metoda pasteryzacji, polegająca na ogrzewaniu produktu do temperatury nieprzekraczającej 100°C, w celu zniszczenia wegetatywnych form drobnoustrojów.

W warunkach przemysłowych coraz częściej stosowana jest metoda aseptycznego utrwalania produktów gotowych, jak i półproduktów. Aseptyczne konserwowanie polega na utrwaleniu produktu poza opakowaniem w wymiennikach cieplnych, płytowych lub rurowych, z użyciem wysokiej temperatury przez krótki czas, szybkim schłodzeniu i napełnieniu produktem opakowania w warunkach aseptycznych.

Jedną z najnowszych termicznych technik utrwalania żywności są procesy ogrzewania z użyciem promieniowania mikrofalowego w celu pasteryzacji lub sterylizacji produktów.

Np. zgodnie z opisem międzynarodowego wynalazku nr WO2008013749 znany jest sposób sterylizacji lub pasteryzacji produktów spożywczych i farmaceutycznych, suchych poprzez oddziaływanie na produkt mikrofalami o częstotliwości i gęstości mocy wystarczającej do penetracji przez produkt w krótkim okresie czasu. Odpowiednia częstotliwość mikrofal wg niniejszego wynalazku waha się w zakresie od około 100 MHz do 110 GHz, a odpowiednia gęstość mocy na ogół mieści się w przybliżonym zakresie od 100 do 1 600 000 mW/cm³.

PL 232 173 B1

Korzystnie, okres czasu, w którym produkt jest wystawiony na działanie mikrofal wynosi nie więcej niż około 60 sekund, bardziej korzystnie około 0,001-5 sekund, a najkorzystniej nie więcej niż około 1 sekundę. Częstotliwość i czas trwania obróbki mikrofalowej produktu może być wystarczająca do zabicia mikroorganizmów, dlatego przewiduje się według wynalazku ogrzanie produktu luzem do temperatury, która nie powodowałaby znaczących zmian fizycznych i chemicznych. Niniejszy wynalazek może być realizowany w procesie periodycznym, procesie półciągłym lub procesie ciągłym.

Zakres częstotliwości objęty pojęciem „mikrofali” jest powszechnie definiowany jako zaczynający się od częstotliwości wyższych niż 100 MHz. Jednakże według wynalazku zakres częstotliwości obejmuje wartość około 100 MHz, jak i wysokie: około 300 GHz.

Z opisu wynalazku nr US4896005, znany jest sposób ciągłego, jednolitego i szybkiego ogrzewania, pasteryzacji i sterylizacji żywności w opakowaniach z wykorzystaniem energii mikrofalowej z zastosowaniem komory mikrofalowej.

Sposób obejmuje następujące etapy: (A) dostarczenie produktu do komory przetwarzania mikrofalowego; (B) przejście zapakowanej żywności na taśmie przenośnika wzdłuż komory mikrofalowej; (C) wprowadzenie podłużnych przewodów doprowadzających promieniowanie mikrofalowe z generatorów mikrofal do wnętrza wspomnianej komory, odpowiednio powyżej i poniżej żywności w opakowaniach, w zmiennej odległości od niej oraz (D) doprowadzenie przewodów zasilających w kierunku do lub od zapakowanej żywności.

Sposób według wynalazku, wykorzystujący komorę mikrofalową pozwala na sterylizację i pasteryzację pakowanych pokarmów o różnych kształtach i rozmiarach tak, że mogą one być stale i optymalnie traktowane promieniowaniem mikrofalowym z uwagi na możliwość obracania przewodów zasilających kanałów doprowadzających promieniowanie mikrofalowe wokół ich osi wzdłużnych w celu dostosowania różnic w przekroju i kształcie pomiędzy sterylizowanymi/p asteryzowanymi opakowaniami żywności.

W opisie międzynarodowego wynalazku nr WO 96366246 ujawniono urządzenie i kilkuetapowy sposób ciągłej pasteryzacji i inaktywacji enzymatycznej produktów. Według rozwiązania ogrzewanie mikrofalowe jest tu użyte do stopniowego podniesienia temperatury płynu, aż do temperatury pasteryzacji, przy czym korzystnie, płyn podgrzewany jest wstępnie do temperatury niższej o kilka stopni od temperatury pasteryzacji. Ostatnim z etapów sposobu według wynalazku jest etap podgrzewania mikrofalowego do ogrzewania wstępnie podgrzanej cieczy do temperatury pasteryzacji. Zespół mikrofalowy jest umieszczony w komorze do pasteryzacji i emituje energię mikrofalową do przepływającej, wstępnie ogrzanej cieczy, nie powodując jej przegrzania, a wręcz przypalenia. W zespole ogrzewania mikrofalowego znajduje się kilka połączonych przewodów o spiralnej konfiguracji, przy czym te przewody są transparentne dla energii mikrofalowej i są ustawione w całości w zespole mikrofalowym. W tym rozwiązaniu zespół mikrofalowy zawiera co najmniej jedno źródło promieniowania mikrofalowego wysokiej częstotliwości a pasteryzowana ciecz przepływa w tym obszarze wysokiego promieniowania mikrofalowego.

Wynalazek międzynarodowy nr WO2007121494 ujawnia sterylizator mikrofalowy do sterylizowania i pasteryzowania substancji spożywczych, korzystnie napojów lub płynnych produktów spożywczych w hermetycznie zamkniętych pojemnikach, przy czym sterylizator zawiera co najmniej jedną komorę pasteryzacji, a zwłaszcza do podgrzewania, ogrzewania i ewentualnego chłodzenia i połączony z nią co najmniej jeden generator mikrofal, a także urządzenie do transportu przedmiotów do sterylizacji przez komorę pasteryzacji. Wynalazek charakteryzuje się tym, że wiele komór grzewczych jest usta wionych jedna za drugą w kierunku transportu pojemników w postaci tunelu. Odpowiednie przedziały pasteryzacji mają sekcje ogrzewania, do których co najmniej jeden odpowiedni generator mikrofal wstrzykuje mikrofale, zwłaszcza od dołu. Posiadają także co najmniej jedno urządzenie transportowe do wprowadzania i odprowadzania przedmiotów do sterylizacji.

Stan techniki ujawnił metody pasteryzacji i sterylizacji z udziałem mikrofal, przeprowadzane głównie dla produktów sypkich lub produktów w szczelnych opakowaniach (tzw. konserw), zatem dla produktów stabilnych o stałej gęstości lub produktów zapakowanych, dla których wygląd i konsystencja nie ma większego znaczenia. Mają zastosowanie do produktów suchych, konfekcjonowanych, podgrzewanych wcześniej do wysokich temperatur (ale jeszcze nie pasteryzowanych) przy pomocy tradycyjnych technologii lub produktów płynnych o właściwościach fizykochemicznych zbliżonych do wody.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania produktów owocowych z przeznaczeniem do dalszego przetwórstwa w przemyśle spożywczym, do zastosowań w produkcji napojów mlecznych, deserów mlecznych, cukiernictwie, piekarnictwie i produkcji lodów. Produkty owocowe mają również zastosowanie w segmencie HoReCa, jak również w handlu detalicznym.

PL 232 173 B1

Podstawowym założeniem utrwalania żywności przez ogrzewanie jest osiągnięcie jej mikrobiologicznej stabilności. Ma ona na celu zniszczenie drobnoustrojów chorobotwórczych i przedłużenie trwałości produktu. Podczas pasteryzacji giną wegetatywne formy drobnoustrojów. Celem obu procesów jest również inaktywacja zawartych w produkcie enzymów.

Obróbka termiczna owoców (np. pasteryzacja) powoduje utratę cennych żywieniowo składników biologicznie aktywnych i pogorszenie cech sensorycznych. Degradacja składników biologicznie aktywnych wchodzących w skład surowca zależy w części od rodzaju surowca i medium, w którym jest on zanurzony. Każdy produkt spożywczy, w tym przetwory owocowe nie tylko musi spełniać określone normy jakościowe (specyfikacje), ale także musi spełniać oczekiwania jakościowe konsumentów. Najważniejszą cechą dostrzeganą przez konsumentów jest barwa i wygląd, natomiast smak, zapach i wartość żywieniowa doceniana jest dopiero po ocenie konsumenckiej.

Celem wynalazku jest otrzymanie produktów owocowych/dodatków owo cowych pakowanych aseptycznie, maksymalnie zbliżonych pod względem cech organoleptycznych, teksturze i składzie chemicznym.

Cel wynalazku osiągnięto poprzez opracowanie sposobu przygotowania produktu o dużej zawartości owoców, dużej gęstości i lepkości, pakowanego aseptycznie w duże opakowania 20-100 kg, który będzie zachowywał naturalny zapach, barwę i wysoką jakość mikrobiologiczną.

Sposób według wynalazku polega na wytworzeniu produktów owocowych z owoców świeżych, całych i krojonych i/lub owoców zamrożonych, całych lub w postaci ciętej, rozdrobnionych, np. kostki owocowe i/lub owoców pakowanych aseptycznie ciętych i/lub koncentratów owocowych i/lub cukru i/lub syropu fruktozowo-glukozowego i/lub substancji zagęszczających w postaci skrobi i/lub pektyny i/lub mączki chleba świętojańskiego i/lub karagenu i/lub gumy guar i/lub gumy ksantanowej.

Owoce i inne surowce są na wstępie gromadzone w zbiornikach surowcowych, gdzie są przechowywane w warunkach właściwych dla rodzaju surowca, np. owoce mrożone oraz mrożone koncentraty owocowe są przechowywane w temperaturze nie wyższej niż -18°C, zaś owoce aseptyczne i koncentraty aseptyczne są przechowywane w temperaturze od 5 do 8°C.

Owoce, koncentraty oraz cukier i inne dodatki, zaważane wg założonej receptury do wózków i zasypywane do zbiornika wsadu wyposażonego w mieszadło za pomocą windy, natomiast syrop oraz substancje zagęszczające - wprowadzane są do zbiorników przygotowawczych, tworzących stację przygotowania substancji zagęszczających. W zbiorniku przygotowawczym, zaopatrzonym w mieszadło szybkoobrotowe są mieszane, po czym są pompowane do zbiornika wsadu.

Zbiornik wsadu jest zbiornikiem o pojemności 500 I, wyposażonym w płaszcz grzejny/chłodzący i zaopatrzonym w spiralne mieszadło grzewcze oraz właz zasypowy. Dzięki większej powierzchni grzania, osiągnięto znacząco większą efektywność podgrzewania/chłodzenia. Mieszadło jest wyposażone w zewnętrzne zgarniacze ramowe, które pozwalają znacznie poprawić mechanikę mieszania i efektywność wymiany cieplnej pracy modułu, co pozwala na szybsze uzyskanie jednorodnej temperatury w całej masie produktu. Dodatkowo ciągły ruch mieszadła zapobiega przywieraniu i przypalaniu się wsadu owocowego do ścianek zbiornika, jak ma to miejsce w tradycyjnych zbiornikach wyposażonych w płaszcz grzejny.

Zasyp owoców, koncentratów, cukru oraz ewentualnie innych dodatków do zbiornika (co jest uzależnione od receptury wytwarzanego półproduktu) odbywa się przez właz zasypowy z wózków za pomocą windy.

Całość wsadu jest mieszana i podgrzewana do temperatury od 30 do 50°C w celu związania substancji zagęszczających, po czym przez zawór spustowy pobierana jest próbka produktu w celu sprawdzenia zgodności ekstraktu i kwasowości produktu (tj. St. Brix za pomocą refraktometru oraz wartości pH za pomocą pH-metru) z wymaganiami recepturowymi, ponieważ parametry wsadu muszą być utrzymane na stałym i ściśle określonym recepturowo poziomie. Mają one decydujący wpływ na cechy organoleptyczne i trwałość produktu. Jeśli, podczas przygotowania wsadu (wymieszania wszystkich surowców) parametry te odbiegają od zadanych wartości, podlegają one korekcie. Np. jeśli ekstrakt produktu jest za niski (zbyt mała zawartość cukru we wsadzie lub zbyt małe zagęszczenie) cukier zostaje uzupełniony, gdy zaś wartość ekstraktu przekracza założone recepturowo wartości, do zbiornika wsadu dodaje się proporcjonalną ilość wody, całość miesza ponownie i po czasie od 2 do 5 min pobiera się ponownie próbkę na badanie ekstraktu. Czas ponownego mieszania jest uzależniony od gęstości mieszaniny i jest ściśle związany z recepturą wytwarzanego produktu.

Jeżeli wyniki analiz laboratoryjnych są zgodne ze specyfikacją produktu, wymieszany produkt jest kierowany do zbiornika buforowego tzw. pasteryzatora, zawierającego moduł mikrofalowy z teflonowym

PL 232 173 B1 przewodem przepływu produktu. Przewód przepływu produktu posiada szczelną obudowę metalową, uniemożliwiającą wydostanie się promieniowania na zewnątrz. W ścianach komory znajdują się generatory mikrofal zamontowane naprzemianlegle po przeciwległych stronach ścian obudowy modułu i skierowane do wnętrza modułu, czyli naprzeciwlegle teflonowego przewodu przepływu produktu. Prędkością przepływu produktu steruje falownik pompy. Jest to regulacja płynna w zależności od rodzaju produktu tj. jego gęstości, lepkości, kwasowości i zawartości cukrów. Praca modułu mikrofalowego jest sterowana programem operacyjnym, dzięki któremu po ustawieniu wymaganej recepturowo temperatury pasteryzacji korelowane są ze sobą wszystkie wymagane parametry procesu. Długość przewodu przepływu produktu wynosi 3 m, a jego średnica od 20 do 40 mm.

Wymaga podkreślenia, że dodatki owocowe z uwagi na swoją niejednorodną strukturę, lepkość, gęstość i właściwości reologiczne są niezwykle trudnym ośrodkiem do utrwalenia metodą pasteryzacji przepływowej w krótkim czasie. Syrop w którym zawieszone są owoce jest jednorodnym roztworem o dużej zawartości cukru. Produkt pasteryzowany ma znacznie większą gęstość niż woda, która w zależności od zawartości cukru wynosi od 1,1 g/cm³ do 1,5 g/cm³. Wymiana cieplna w takich roztworach zawsze jest utrudniona ze względu na zmieniający się podczas mieszania ośrodek - raz są to kawałki owoców a raz syrop.

W tradycyjnych wymiennikach ciepła produkt łatwo się przypala a cukier karmelizuje. Dodatkowo obróbka termiczna sprzyja powstawaniu tzw. nieenzymatycznego brązowienia w wyniku reakcji Maillarda, pogorszając cechy sensoryczne produktu. Uzyskanie więc produktu o dobrej jakości wymaga szczególnie ostrożnego i szybkiego prowadzenia procesu pasteryzacji tak, aby produkt zachował jak najwięcej walorów produktu świeżego.

Dodatkowo owoce, ze względu na ich różnorodność, charakteryzują się różną lepkością, zależną od zawartości pektyn i suchej masy. Np. śliwki, agrest, porzeczki mają dużą zawartość pektyn, a co za tym idzie dużą lepkość, co wpływa na szybkość przepływu zawierającego je produktu. Ogrzewanie mikrofalowe działa w całej objętości produktu jednocześnie, bez miejscowego przegrzewania produktu.

Ponieważ promieniowanie mikrofalowe powoduje tylko rotację o 180° cząsteczek wody obecnej w produkcie, zgodnie z częstotliwością pola elektromagnetycznego bez naruszania trwałości wiązań chemicznych cząsteczek związków chemicznych (energia promieniowania mikrofalowego jest znacznie mniejsza niż energia dysocjacji wiązania chemicznego). Jednoczesne działanie mikrofal w całej objętości przepływającej masy produktu sprawia, iż metoda ta idealnie nadaje się do pasteryzacji tak delikatnego i trudnego produktu jakim są owoce. Zapewnienie błyskawicznego ogrzania produktu w całej objętości w bardzo krótkim czasie, osiągając efekt pasteryzacji mikrofalowej jest doskonałą alternatywą dla tradycyjnego ogrzewania opartego na zjawisku przewodzenia (możliwe przegrzewanie produktu na ściankach wymiennika).

Produkt przemieszczający się stopniowo w przewodzie produktowym, poddawany jest błyskawicznemu ogrzewaniu mikrofalowemu do zadanej temperatury pasteryzacji od 80 do 100°C, przy czym temperatura ta utrzymywana jest przez 1 do 240 s, w zależności od parametrów ogrzewanego produktu. Wydajność przepływu produktu w przewodzie wynosi od 1 do 10 l/min, częstotliwości mikrofal 915 MHz lub 2450 MHz.

Czas trwania procesu pasteryzacji produktu oraz prędkość przepływu produktu i temperatura są ściśle związane rodzajem owoców, ich lepkością, wielkością owoców lub wielkością cząstek owocowych oraz gęstością produktu i kwasowością tak, że czym większa gęstość i lepkość produktu, tym dłuższy czas jest wymagany dla procesu pasteryzacji i skorelowana z nim, niższa prędkość przepływu, natomiast im wyższa kwasowość, czyli im niższe pH podczas procesu stosuje się niższe temperatury.

Według wynalazku utrwalanie produktu o gęstości od 1,1 do 1,25 g/cm³ lub lepkości od 0,01 do 5 Pa*s wymaga utrzymania wymaganej temperatury procesu przez czas od 1 do 120 sekund, czyli wymaga zastosowania wyższych wartości przepływu, natomiast dla produktu o gęstości od 1,25 do

1,5 g/cm³ lub lepkości powyżej 5 Pa*s wymagane jest utrzymanie temperatury od 10 do 240 sekund (co oznacza zastosowanie niższych wartości przepływu. Utrwalanie produktu o pH poniżej 3,5 pozwala skrócić czas pasteryzacji poniżej 120 sekund, natomiast produkty o pH wyższym od 3,5 będę wymagały utrzymania temperatury pasteryzacji przez czas od 120 do 240 sekund.

Istotny wpływ na temperaturę oraz długość pasteryzacji ma także wyjściowy poziom zanieczyszczeń mikrobiologicznych i rodzaj wsadu owocowego. Badania wskazują, że największy poziom zanieczyszczeń posiadają owoce leśne, np. jagody, jeżyny, zaś niższy poziom zanieczyszczeń wykazują owoce pozyskiwane z drzew, krzewów i krzewinek owocowych. Zanieczyszczenia mikrobiologiczne owoców wykorzystywanych do produkcji wpływają również na temperaturę pasteryzacji i czas w ten

PL 232 173 B1 sposób, że im większa zawartość zanieczyszczeń mikrobiologicznych, tym większa temperatura i czas pasteryzacji, który jest regulowany prędkością przepływu wsadu.

Duże znaczenie w procesie pasteryzacji ma wartość pH wsadu. Utrwalanie wsadu o pH poniżej

4.5 pozwala na uzyskanie trwałości mikrobiologicznej podczas pasteryzacji, ponieważ większość mikroflory szkodliwej nie jest odporna na niskie pH. Jeżeli warunki recepturowe pozwalają na zachowanie wartości pH poniżej 4,5, proces pasteryzacji jest prowadzony w temperaturach do 98°C, a czas ogrzewania może ulegać skróceniu (im niższe pH tym krótszy czas pasteryzacji). W przypadku produktów o pH powyżej 4,5 niezbędny jest proces sterylizacji, w temperaturze od 100 do 130°C.

Czas trwania procesu pasteryzacji produktu oraz prędkość przepływu produktu uzależnione są więc od wartości pH produktu, tak, że czas trwania procesu pasteryzacji produktu o wartości pH poniżej

3.5 wynosi mniej niż 120 s, a prędkość przepływu wynosi co najmniej 10 I/h, natomiast czas trwania procesu pasteryzacji produktu o wartości pH wyższej od 3,5 wynosi od 30 do 240 sekund, a prędkość przepływu do 40 I/h.

Produkt opuszczający pasteryzator podlega schładzaniu i proces schładzania można prowadzić w wymienniku ciepła, gdzie następuje jego chłodzenie w przepływie lub w zbiorniku schładzania, tzw. schładzaczu o poj. 500 I, który posiada możliwość tworzenia podciśnienia.

Sposób schłodzenia produktu po procesie pasteryzacji jest uzależniony od rodzaju pasteryzowanych owoców tak, że owoce miękkie schładzane są w wymienniku ciepła, natomiast owoce twarde i bardzo twarde podlegają chłodzeniu z wykorzystaniem schładzacza.

Wymiennik ciepła (typu rura w rurze) chłodzony jest wodą lodową, o temperaturze nie przekraczającej 4°C, w przeciwprądzie w celu zmaksymalizowania wymiany ciepła pomiędzy czynnikiem chłodniczym a produktem pasteryzowanym. Woda lodowa cyrkulująca w obiegu zamkniętym lub otwartym schładza produkt do temperatury 35°C.

W schładzaczu produkt może być chłodzony dwusystemowo: podciśnieniowo oraz płaszczowo, ponieważ schładzacz jest zaopatrzony w płaszcz zewnętrzny z krążącym w nim czynnikiem chłodzącym, tj. wodą lodową o temperaturze nieprzekraczającej 4°C, jak również posiada możliwość wytworzenia w nim podciśnienia.

Zastosowanie sposobu schładzania zależne jest przede wszystkim od rodzaju owoców i wymagań końcowych dotyczących produktu. Schładzanie przy pomocy podciśnienia w granicach od 0,5 do 0,9 bar (podciśnienie pozwala na obniżenie temperatury parowania) jest procesem efektywnym, którego zastosowanie wymaga dużej ostrożności. Np. owoce średnio twarde mogą ulegać rozerwaniu w wyniki szybkiego obniżania ciśnienia, dlatego proces chłodzenia w atmosferze podciśnienia prowadzi się niezwykle ostrożnie i wolno, ze szczególnym uwzględnieniem pierwszej fazy obniżania temperatury mieszczącej się w zakresie od 94 do 75°C i stopniowym zwiększaniu wartości podciśnienia w granicach od 0,5 do 0,6 bar. Stopniowe obniżanie ciśnienia pierwszej fazy jest procesem przebiegającym wolno i aby zwiększyć efektywność chłodzenia i skrócić jego czas, dodatkowo stosuje się chłodzenie płaszczowe.

W przypadku owoców twardych można obniżać ciśnienie zdecydowanie szybciej, tj. od razu do 0,9 bar. Dla owoców twardych szybkie obniżenie ciśnienia nie powoduje ich rozerwania, a schładzanie przebiega szybciej, efektywniej i nie ma potrzeby stosować sposobu chłodzenia płaszczowego. Zastosowanie podciśnienia w zbiorniku schładzania dodatkowo pozwala na usunięcie pozostałości powietrza obecnego w surowcu (hamowanie procesów utleniania składników biologicznie aktywnych i brak wypływania owoców na powierzchnię produktu) oraz na ostateczne wysycenie wsadu owocowego syropem cukrowym w całej objętości.

Gorący, spasteryzowany produkt w schładzaczu podlega mieszaniu, a krążąca w płaszczu zewnętrznym woda lodowa powoduje jego równomierne schładzanie poprzez odbieranie ciepła przez ścianę zbiornika. Wytworzone podciśnienie powoduje natomiast, że roztwór zaczyna odparowywać w temperaturze znacznie poniżej 100°C. Pary znajdujące się w górnej części zbiornika są przy pomocy dyszy obrotowej, usytuowanej w górnej części schładzacza, porywane i rozprowadzane na chłodne ściany zbiornika i wykraplane. Ciepło odebrane od par jest odprowadzane na zewnątrz z częścią oparów przy pomocy pompy próżniowej. W zależności od rodzaju produktu, w procesie mogą być stosowane oba sposoby schładzania jednocześnie lub każdy z nich pojedynczo.

Zbiornik schładzający zaopatrzony jest w zawór do poboru próby, automatycznie sterylizowany parą. Pobór próby następuje w warunkach absolutnej sterylności. Badanie próbki ma na celu określenie końcowych właściwości produktu, wymaganych przez specyfikacje produktowe.

Schłodzony do temperatury poniżej 35°C (w przepływie lub w zbiorniku chłodzącym) produkt jest następnie wypychany przez sterylne powietrze o ciśnieniu od 1,5 do 2,0 bar do zbiornika buforowego

PL 232 173 B1 aseptycznej maszyny pakującej i pakowany w opakowania typu bag in box o pojemnościach 20 kg do 100 kg. Opakowania pojedyncze są pakowane w kartony zbiorcze przy użyciu kartoniarki.

Wszystkie urządzenia służące do realizacji sposobu według wynalazku są myte lub płukane w tzw. systemie CIP (cleaning in place). Jest to system zamknięty, w którym cyrkuluje roztwór myjący. Roztwór ten czyści, płucze i dezynfekuje urządzenia i linię produkcyjną. System CIP jest kontrolowany automatycznie, a etapy mycia są ustawione na optimum czasu dla wydajnego oczyszczenia wszystkich części każdego urządzenia.

Pomiędzy zbiornikiem buforowym a rozlewaczką aseptyczną znajduje się dodatkowo detektor metalu, służący do wykrywania obecności metalu w przepływającym produkcie. Obecność metalowych ciał obcych w produkcie jest oczywiście niedopuszczalna i oprócz wielu procedur zabezpieczających cały proces, ostatnim zabezpieczeniem jakości produktu jest detektor metalu. Jeśli w przepływającym produkcie zostanie wykryty metal, detektor sygnalizuje ten fakt i część produktu wraz z zawartym w nim zanieczyszczeniem metalowym zostaje wyrzucona z instalacji na zewnątrz i nie jest podawana do maszyny pakującej.

Sposób według wynalazku jest realizowany z wykorzystaniem jednego modułu mikrofalowego, co nie zamyka możliwości zastosowania kilku modułów a dzięki temu zwielokrotnienia wydajności procesu.

Według wynalazku, osiąga się skuteczny efekt pasteryzacji w bardzo krótkim czasie, zachowując jednocześnie naturalny kolor, aromat i skład chemiczny owoców. Krótki czas przebywania w temperaturze pozwalającej na właściwą pasteryzację nie pozwala bowiem na degradację składników biologicznie aktywnych i utratę jego walorów jakościowych.

Przedmiot wynalazku pokazano na przykładach wykonania:

P r z y k ł a d 1

Do zbiornika przygotowania wsadu o pojemności 500 kg wprowadza się 350 kg owoców (truskawek), 20 kg natywnej skrobi ryżowej, 70 kg cukru, 60 kg wody, gdzie następuje wymieszanie i podgrzanie do temp. 30°C przez czas 15 minut. Z podgrzanego i wymieszanego wsadu pobiera się próbę laboratoryjną w celu określenia parametrów pH i ekstraktu. W przypadku zgodności badanych parametrów z założonymi, wsad przy pomocy pompy kieruje się do procesu pasteryzacji na moduł mikrofalowy. W module produkt przepływa przez teflonowy odcinek rury o długości 3 metrów, gdzie poddawany jest działaniu mikrofal wytwarzanych przez generatory o mocy zainstalowanej 20 kW. W czasie przepływu z prędkością 400-500 l/h produkt jest poddawany procesowi pasteryzacji w temperaturze 80-90°C w czasie od 5 do 30 sekund. Po osiągnięciu temperatury pasteryzacji produkt kierowany jest do wymiennika ciepła, gdzie podlega chłodzeniu w przepływie. Po osiągnięciu temperatury 35°C produkt jest wypychany przez sterylne powietrze o ciśnieniu 1,5-2,0 bar do zbiornika buforowego maszyny pakującej lub na stację napełniania w opakowania zwrotne - kontenery ze stali nierdzewnej. Na urządzeniu pakującym wsad zostaje podawany za pomocą sterylnego powietrza na głowicę pakującą i do opakowań jednostkowych. Po spakowaniu produkt zostaje złożony na palecie, zaetykietowany i wstawiony do magazynu chłodniczego. Temperatura składowania produktu 5-8°C. Po zakończeniu procesu produkcji cała instalacja poddawana jest procesowi mycia w systemie CIP, wodą gorącą i alkalicznym roztworem myjącym. Temperatury i czasy mycia są określone w programach mycia, a operacje prowadzone są automatycznie. W zależności od obiektu są to temperatury 68-74°C, stężenia roztworu roboczego środka myjącego 1,2%, czas 10-15 minut.

P r z y k ł a d 2

Do zbiornika przygotowania wsadu o pojemności 500 kg wprowadza się 400 kg owoców (ananas w kawałkach), 5 kg pektyny niskometylowanej, 3 kg gumy guar, 2 kg gumy ksantanowej, 40 kg cukru, 50 kg wody, gdzie następuje wymieszanie i podgrzanie do temp. 30°C przez czas 15 minut. Z podgrzanego i wymieszanego wsadu pobiera się próbę laboratoryjną w celu określenia parametrów pH i ekstraktu. W przypadku zgodności badanych parametrów z założonymi, wsad przy pomocy pompy kieruje się do procesu pasteryzacji na moduł mikrofalowy. W module produkt przepływa przez teflonowy odcinek rury o długości 3 metrów, gdzie poddawany jest działaniu mikrofal wytwarzanych przez generatory o mocy zainstalowanej 20 kW. Znacznie wyższe pH owoców ananasa w porównaniu z truskawkami oraz inne parametry fizyczne syropu wymagają zastosowania innych parametrów procesu i technologii chłodzenia w przepływie. W czasie przepływu z prędkością 150-250 l/h produkt jest poddawany procesowi pasteryzacji w temperaturze 90-98°C w czasie od 30 do 60 sekund. Po osiągnięciu temperatury pasteryzacji produkt kierowany jest do schładzacza gdzie chłodzony jest do temperatury poniżej 35°C. W schładzaczu wytwarzane jest podciśnienie wg założonej krzywej chłodzenia, gdzie w danej temperaturze produktu, wartość ciśnienia obniżana jest odpowiednio o 95°C - 0,2 bar; 85°C - 0,4 bar;

PL 232 173 B1

75°C - 0,6 bar; 65°C - 0,8 bar. Uruchamiany jest również system chłodzenia płaszczowego. Produkt jest mieszany i chłodzony do osiągnięcia temperatury poniżej 35°C. Po osiągnięciu temperatury 35°C produkt jest wypychany przez sterylne powietrze o ciśnieniu 1,5-2,0 bar do zbiornika buforowego maszyny pakującej lub na stację napełniania w opakowania zwrotne - kontenery ze stali nierdzewnej. Po osiągnięciu temperatury 35°C produkt jest pompowany do zbiornika buforowego maszyny pakującej lub na stację napełniania. Na urządzeniu pakującym wsad zostaje podawany za pomocą sterylnego powietrza na głowicę pakującą i do opakowań jednostkowych. Po spakowaniu produkt zostaje złożony na palecie, zaetykietowany i wstawiony do magazynu chłodniczego. Temperatura składowania produktu 5-8°C. Po zakończeniu procesu produkcji cała instalacja poddawana jest procesowi mycia w systemie CIP, wodą gorącą i alkalicznym roztworem myjącym. Temperatury i czasy mycia są określone w programach mycia, a operacje prowadzone są automatycznie. W zależności od obiektu są to temperatury 68-74°C, stężenia roztworu roboczego środka myjącego 1,2%, czas 10-15 minut.

Zastrzeżenia patentowe

Claims (10)

1. Sposób wytwarzania produktów owocowych przeznaczonych do dalszego przetwórstwa składający się z etapu przygotowania wsadu owocowego, etapu pasteryzacji mikrofalowej, etapu chłodzenia oraz etapu konfekcjono wania w opakowania jednostkowe, znamienny tym, że zgromadzone w zbiornikach przygotowawczych surowce w postaci owoców świeżych, całych i krojonych i/lub owoców zamrożonych, całych i krojonych i/lub owoców pakowanych aseptycznie ciętych i/lub koncentratów o wocowych i/lub cukru i/lub syropu fruktozowo-glukozowego i/lub substancji zagęszczających wprowadza się zgodnie z recepturą do zbiornika wsadu, miesza i ogrzewa do temperatury wiążącej substancje zagęszczające, mieszczącej się w granicach od 30 do 50°C, po czym ogrzany wsad owocowy kieruje się do zbiornika buforowego zawierającego moduł mikrofalowy z teflonowym przewodem przepływu produktu, gdzie w trakcie stopniowego przemieszczania się w przewodzie wsad owocowy ogrzewa się do temperatury pasteryzacji od 80 do 100°C poprzez działanie promieniowania mikrofalowego o częstotliwości 915 MHz lub 2450 MHz przez okres od 1 do 240 s oraz przy wydajności przepływu produktu w przewodzie od 2 do 10 l/min, po czym surowiec kieruje się do procesu schładzania do temperatury poniżej 35°C i kolejno konfekcjonuje się w opakowania jednostkowe.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zbiornik wsadu posiada spiralne mieszadło grzewcze wyposażone w zewnętrzne zgarniacze ramowe.

3. Sposób według zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, że teflonowy przewód przepływu produktu posiada długość 3 m i średnicę od 20 do 40 mm.

4. Sposób według jednego z powyższych zastrz. od 1 do 3, znamienny tym, że proces schładzania prowadzi się w zależności od rodzaju surowca w przepływie produktu w wymienniku ciepła lub w zbiorniku schładzacza zaopatrzonym w płaszcz zewnętrzny z wodą lodową o temperaturze nieprzekraczającej 4°C z możliwością wytworzenia podciśnienia o wartości od 0,5 do 0,9 bar.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że dla surowca złożonego z miękkich owoców surowych lub mrożonych, schładzanie prowadzi się w przepływie w wymienniku ciepła, a dla owoców twardszych, surowych lub mrożonych w zbiorniku schładzacza, przy czym ciśnienie obniża się bardzo wolno ze szczególnym uwzględnieniem pierwszej fazy obniżania temperatury mieszczącej się w zakresie od 94 do 75°C i stopniowym zwiększaniu wartości podciśnienia w granicach od 0,5 do 0,6 bar.

6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że dla surowca złożonego z owoców bardzo twardych, schładzanie prowadzi się w zbiorniku schładzacza poprzez szybkie obniżanie ciśnienia do 0,9 bar.

7. Sposób według któregokolwiek z powyższych zastrz. od 1 do 6, znamienny tym, że pasteryzację wsadu owocowego złożonego z owoców surowych prowadzi się w temperaturze n.n. 90°C, natomiast pasteryzację owoców wstępnie przetworzonych, prowadzi się w temperaturze obniżonej do co najmniej 85°C.

PL 232 173 B1

8. Sposób według któregokolwiek z powyższych zastrz. od 1 do 7, znamienny tym, że czas trwania procesu pasteryzacji produktu oraz prędkość przepływu produktu i temperatura pasteryzacji są ściśle związane z rodzajem owoców, ich lepkością, wielkością owoców lub wielkością cząstek owocowych oraz gęstością produktu tak, że czym większa gęstość i lepkość produktu, tym dłuższy jest czas procesu pasteryzacji i skorelowana z nim, niższa prędkość przepływu.

9. Sposób według któregokolwiek z powyższych zastrz. od 1 do 8, znamienny tym, że pasteryzacja produktu o gęstości od 1,1 do 1,25 g/cm³ i/lub lepkości od 0,01 do 5 Pa*s wymaga utrzymania temperatury procesu przez czas od 1 do 120 s przy zastosowaniu wartości przepływu od 300 do 600 I/h, natomiast pasteryzacja produktu o gęstości od 1,25 do 1,5 g/cm³ i/lub lepkości powyżej 5 Pa*s, wymaga utrzymania temperatury procesu przez czas od 10 do 240 sekund i wartości przepływu od 120 do 400 I/h.

10. Sposób według któregokolwiek z powyższych zastrz. od 1 do 9, znamienny tym, że czas trwania procesu pasteryzacji produktu oraz prędkość przepływu produktu uzależnione są od wartości pH produktu, tak, że czas trwania procesu pasteryzacji produktu o wartości pH poniżej 3,5 wynosi mniej niż 120 s, a prędkość przepływu wynosi co najmniej 10 I/h, natomiast czas trwania procesu pasteryzacji produktu o wartości pH wyższej od 3,5 wynosi od 30 do 240 sekund a prędkość przepływu do 40 I/h.