РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЦЕССА ИК – СУШКИ ТОМАТОВ ПО СОДЕРЖАНИЮ АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ

Попов В.М.¹, Афонькина В.А.², Левинский В.Н.³ 

¹ORCID: 0000-0001-5773-4839, Доктор технических наук, доцент, ²ORCID: 0000-0001-9743-5278, Кандидат технических наук, доцент, ³ORCID: 0000-0001-9778-3168, аспирант, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Уральский государственный аграрный университет» в г. Троицке.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЦЕССА ИК – СУШКИ ТОМАТОВ ПО СОДЕРЖАНИЮ АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ

Аннотация

В статье рассмотрена классификация показателей качества продукции. Рассмотрен состав свежего томата, выбран и обоснован определяющий показатель качества томатов – аскорбиновая кислота. Представлена пищевая ценность сушёных томатов согласно стандарта USDA, по которому определялось необходимое содержание аскорбиновой кислоты после сушки. Приведены результаты эксперимента в виде диаграммы анализа качества сушеных томатов на основе сравнения содержания аскорбиновой кислоты (витамина С) в образцах, полученными разными способами инфракрасной сушки. Наибольшее содержание аскорбиновой кислоты (витамина С) после сушки наблюдается в инфракрасной сушильной установке высоковлажного биологического сырья с применением низкотемпературного пленочного электронагревателя, причем данный показатель более чем на 50% больше базового значения стандарта USDA. В двух других образцах, а именно высушенных на конвективно-радиационной сушильной установки «УРАЛ-4» и высушеных с применением естественной солнечной сушки производственной фирмой Узбекистана Витамина С не обнаружено.

Ключевые слова: ИК-сушка, низкотемпературный пленочный электронагреватель, аскорбиновая кислота, показатели качества.

Popov V.M.¹, Afonkina V.A.², Levinsky V.N.³

¹ORCID: 0000-0001-5773-4839, PhD in Engineering, Associate professor, ²ORCID: 0000-0001-9743-5278, PhD in Engineering, Associate professor, ³ORCID: 0000-0001-9778-3168, postgraduate student, Federal State Budget Educational Institution of Higher Education "South Ural State Agrarian University" in Troitsk.

RESULTS OF INVESTIGATIONS OF QUALITATIVE INDICATORS OF THE PROCESS OF IR-DRYING TOMATO ON THE CONTENT OF ASORBINE ACID

Abstract

The article considers the classification of product quality indicators. The composition of fresh tomato is considered, and the determining indicator of the quality of tomatoes, ascorbic acid, is selected and justified. The nutritional value of dried tomatoes according to the USDA standard is presented, according to which the necessary content of ascorbic acid after drying was determined. The results of the experiment are presented in the form of a diagram of the analysis of the quality of dried tomatoes based on a comparison of the content of ascorbic acid (vitamin C) in samples obtained by different methods of infrared drying. The highest content of ascorbic acid after drying is observed in an infra-red drying plant of high-moisture biological raw materials with the use of a low-temperature film electric heater, which is more than 50% higher than the basic value of the USDA standard. Ascorbic acid was not detected in the dried "URAL-4" convection-radiation drying plant and dried with the use of natural solar drying by the manufacturing company of Uzbekistan.

Keywords: IR-drying, low-temperature film electric heater, ascorbic acid, quality indicators.

Сушка биологического сырья - это сложный термофизический и технологический процесс, по многим показателям которого зависит ценность и качество готовой продукции. Из высушенного сырья растительного происхождения получают натуральные фитопродукты такие как: специи, пищевые добавки, детское питание, лечебные масла и др. В процессе переработки биологического сырья, которое подвергается обезвоживанию, очень важно обеспечить наилучший результат конечного продукта по качеству и максимально сохранить в нем витамины, целевые компоненты и полезные вещества. Все эти факторы накладывают дополнительные ограничения на режимы сушки, способ обезвоживания и технологический регламент переработки в целом. Конечная цель сушки – это получение биопродукта, который будет обладать лучшими свойствами, и будет отвечать всем требованиям транспортировки и хранения.

От степени и характера решения задач оценки качества продукции, показатели классифицируют по ряду признаков (рис. 1). Наибольшее применение для оценки качества продукции получили оценки производственно-технического назначения, показатели которого систематизированы по характерным свойствам. Показатели назначения определяют свойства продукции, которые устанавливают основные функции, выполняющие главное предназначение, и обусловливающие область применения.

Рис. 1– Классификация показателей качества продукции

 

Показатель, который послужит для принятия решение оценки качества продукции, становится определяющим. Свойства, которые учитывают определяющий показатель, могут обозначаться единичными, комплексными и интегральными показателями, которые относятся к классификационному признаку показателей качества продукции по количеству характеризуемых свойств[1, С. 363-367].

Существует несколько показателей, от которых зависит состав томатов, во-первых, разновидность (мясистые, скороспелые, окрас, величина) во-вторых, степень зрелости (красная, розовая, бурая) и условия выращивания (грунт, теплица). Томат свежий в своем составе содержит: а) вода до 95%, б) сахара до 4,5%, (глюкоза, фруктоза и сахароза)  в) Аскорбиновая кислота, г) Аминокислоты (аспарагиновая, аминомасляная, глютаминовая) д) полисахариды до 1,3% (с преобладанием клетчатки, а также гемицеллюлозы, крахмал, пектин), е) пигменты (в большей степени ликопин и β-каротин), ж) органические кислоты до 0,8%) ферменты (целлюлаза, амилаза, пектиновые ферменты, фосфорилаза и инвертаза), и) летучие вещества (3-гексенол, 2-изобутилтиозол и B-ионон), они представлены в виде эфиров – 57,5%, длинноцепочных спиртов, углеводородов, карбонильных соединений – 31,5% и C3 и C6 спиртов - 11%. Томаты – содержат большое количество витаминов (β-каротин, Е, С, В6, биотин, ниацин, рибофлавин, тиамин, фолацин) и минеральными веществами (калий, натрий, фосфор, магний, железо, цинк, медь). Пектиновые вещества – это важный фактор, который определяет плотность плодовой мякоти. Больше содержание пектиновых веществ у сортов, которые имеют большую плотность плодовой мякоти. Томаты содержат до 0,22% пектиновых веществ. Во время процесса созревания нерастворимая форма пектина (протопектин) резко уменьшается, что способствует увеличению растворимого пектина.

Из всего списка содержания в свежих томатов, для оценки качества продукта после сушки наиболее рациональным определяющий показателем содержания является аскорбиновая кислота (витамин С), как один из самых термолабильных компонентов пищевых продуктов, обладающий витаминной активностью, и легко разрушается в течении технологической обработки. Её потери могут быть обусловлены термическим разрушением, окислением и вовлечением в реакцию Майяра.

Аскорбиновой кислоты (витамин С) – это одним из важнейших веществ в рационе человека. Во-первых, это регулятор окислительно-восстановительных процессов и мощнейший антиоксидант, он необходим в синтезе адреналина и гормонов; во-вторых, благодаря аскорбиновой кислоте регулируется проницаемость капилляров и свёртываемость крови; в-третьих, витамин С оказывает действие против воспаления; в-четвёртых, он уменьшает реакции аллергии. К тому же, аскорбиновая кислота оказывает помощь в противостоянии стрессовым ситуациям и их последствиям, а также оказывает усиление устойчивости организма к инфекционным заболеваниям. Аскорбиновая кислота способствует организму в лучшем усвоении железа и кальция, в то же время выводит свинец, ртуть и медь, предотвращает налипание на стенки сосудов холестерина. Без аскорбиновой кислоты человек чувствует слабость и незащищённость, а при необходимом его количестве стимулирует организм так, что он сам обеспечивает здоровое функционирование.

В таблице 1 рассмотрена пищевая ценность сушёных томатов влажностью 14,5%, согласно базе данных продуктов питания США (USDA), стандарта РФ сушенных томатов не существует. В 100г. сушёных томатов вполне реально удовлетворяют суточную потребность человека в β-каротине и калии, 65% потребности в аскорбиновой кислоте и железе, 75% – в меди, 50% дневной нормы потребности в ниацине и магнии, 35% – в фосфоре.

 

Таблица 1 – Пищевая ценность сушеных томатов

Наименование	Содержание в 100г
Углеводы, г	55,7
Сахара	34,8
Другие углеводы	8,9
Пищевые волокна	12,4
Белки, г	13,9
Жиры, г	3,1
Витамины, мг
β-каротин	11,9
витамин С	39,3
Фолацин	69,1
витамин Е	3,1
тиамин (В1)	0,52
рибофлавин (В2)	0,5
ниацин (В3)	9,1
витамин В6	0,34
пантотеновая кислота	1,98
Минеральные вещества, мг
Калий	3426
Натрий	116
Фосфор	355
Магний	193
кальций	109
Железо	9,08
Цинк	1.9
Медь	1,43
Калорийность, ккал	259

 

Знать уровень исследуемых показателей очень важно, так как установленный уровень качества продукции, будет являться отправной точкой для совершенствования технологии в ее производстве [2, С. 26-43].

Программой экспериментов было определено оценить качество высушенных томатов, высушенных различными способами:

• в инфракрасной сушильной установке высоковлажного биологического сырья с применением низкотемпературных пленочных электронагревателей [3, С. 34-39], [4, С. 267-274], [5];
• в конвективно-радиационной сушильной установки «УРАЛ-4»;
• с применением естественной солнечной сушки производственной фирмы Узбекистана.

Для сушки в инфракрасной сушильной установке высоковлажного биологического сырья с применением пленочного электронагревателя и конвективно-радиационной сушильной установки «УРАЛ-4» были выбраны томаты выращенные на грунте в Челябинской области, сорт «Марьюшка», сливовидный мясистый плод, вес которого не превышает 70г., урожай собран в августе 2016г.

Готовые сушеные томаты, выращенные на грунте и высушенные естественной солнечной сушкой производственной фирмы Узбекистана, были закуплены под заказ, урожайность август-сентябрь 2016г.

Все образцы томатов выращены в одно время, это очень важно для дальнейшего сравнения образцов по содержанию аскорбиновой кислоты (витамина С).

Определении содержания в томатах аскорбиновой кислоты (витамин С) выполнено в Аккредитованном Испытательном лабораторном центре Федерального бюджетного учреждения здравоохранения «Центр гигиены и эпидемиологии в Челябинской области». Испытания для каждого образца проводились в пятикратном повторе. После чего вычислялось среднее значение содержания витамина С, по которым построена диаграмма анализа качества сушеных томатов, в единицах измерения мг/100г (рис. 2).

 

Рис. 2 – Диаграмма анализа качества сушеных томатов, на основе сравнения содержания аскорбиновой кислоты (витамина С) в образцах

 

Таким образом, лучший определяющий усредненный показатель содержания аскорбиновой кислоты (витамина С) после сушки наблюдается в инфракрасной сушильной установке высоковлажного биологического сырья с применением низкотемпературного пленочного электронагревателя, при чем данный показатель на 50% больше базового значения стандарта USDA. В двух других образцах, а именно высушенных на конвективно-радиационной сушильной установки «УРАЛ-4» и высушеных с применением естественной солнечной сушки производственной фирмой Узбекистана Витамина С не обнаружено.

Высокий результат ИК-сушки томатов в установке высоковлажного биологического сырья достигнут за счет: 1. полностью автоматизации процесса сушки с контролем основных параметров; 2. применения в конструкции низкотемпературного пленочного электронагревателя, который обеспечил необходимую длину волны для поглощения воды в продукте при этом содержание других веществ, в том числе и аскорбиновой кислоты, остались на высоком уровне[6], [7, С. 227-232].

Список литературы / References

1. Попов В.М Результаты исследований качественных показателей процесса ИК-сушки зеленых культур / В.М. Попов, В.А. Афонькина, Е.И. Шукшина, В.Н. Левинский // Материалы Пятьдесят третьей международной научно-технической конференции «Достижения науки – агропромышленному производству». Челябинск. - 2014. – С. 363-367.
2. Чернышев С.В. Разработка и научное обоснование технологии сушеных томатов: дис. … докт. тех. наук : 05.18.01 : защищена 13.10.11 : утв. 22.12.11 / Чернышев Сергей. Кишинев: – 2011- С.26 – 43.
3. Левинский В.Н. Разработка сушильной установки высоковлажного биологического сырья с применением пленочных электронагревателей / В.Н. Левинский, В.М. Попов, В.А. Афонькина // Материалы научно-практической конференции в рамках Двадцать шестой международной специализированной выставки «Агрокомплекс-2016». Уфа. – 2016. – С.34-39.
4. Попов В.М. К вопросу об инфракрасной сушке томатов / В.М. Попов, В.А. Афонькина, В.Н. Левинский // Материалы Пятьдесят пятой международной научно-технической конференции «Достижения науки – агропромышленному производству». Челябинск. - 2016. – С. 267-274.
5. Пат. 100353 Российская Федерация, МПК Н05В 3/36. Пленочный электронагреватель / Полевой Б.Г., Попов В.М.: заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Челябинская государственная агроинженерная академия». - №2010115793/07; заявл. 04.10; опубл. 10.12.10, - Бюл. №34. – 5 с. : ил.
6. Пат. 2596918 Российская Федерация, МПК F26B 9/06, F26B 3/353. Установка для сушки высоковлажных материалов / Попов В.М., Афонькина В.А., Шукшина Е.И., Левинский В.Н., Майоров В.И.: заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью научно-технический центр "АгроЭСБ" (RU) - №2015119853/06; заявл. 05.15; опубл. 10.09.16, - Бюл. №25. – 5 с. : ил.
7. Попов В.М. Проблемы проектирования и эксплуатации электротехнологических установок / В.М. Попов, В.А. Афонькина // Материалы Пятьдесят второй международной научно-технической конференции «Достижения науки – агропромышленному производству». Челябинск. - 2013. – С. 227-232.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Popov V.M. Rezul'taty issledovaniy kachestvennykh pokazateley protsessa IK-sushki zelenykh kul'tur [Results of studies of qualitative indicators of the process of infrared drying of green cultures] / V.M. Popov, V.A. Afon'kina, Ye.I. Shukshina, V.N. Levinskiy // Materialy Pyat'desyat tret'yey mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii «Dostizheniya nauki – agropromyshlennomu proizvodstvu».[Materials of the Fifty-third International Scientific and Technical Conference "Achievements of Science - Agro-Industrial Production"] Chelyabinsk. - 2014. – P. 363-367. [in Russian]
2. Chernyshev S.V. Razrabotka i nauchnoye obosnovaniye tekhnologii sushenykh tomatov[Development and scientific substantiation of technology of dried tomatoes: dis. ... of PhD in Engineering]: 05.18.01: it is protected 13.10.11: it is approved. 22.12.11 / Chernyshev Sergey. Kishinev: – 2011- P.26–43.
3. Levinskiy V.N., Popov V.M., Afon'kina V.A. Razrabotka sushil'noy ustanovki vysokovlazhnogo biologicheskogo syr'ya s primeneniyem plenochnykh elektronagrevateley [Development of a drying plant for high-moisture biological raw materials using film-type electric heaters] / V.N. Levinskiy, V.M. Popov, V.A. Afon'kina // Materialy nauchno-prakticheskoy konferentsii v ramkakh Dvadtsat' shestoy mezhdunarodnoy spetsializirovannoy vystavki «Agrokompleks-2016». [Materials of the scientific-practical conference within the framework of the twenty-sixth international specialized exhibition "Agrocomplex-2016"] Ufa.  - 2016. – P. 34-39. [in Russian]
4. Popov V.M., Afon'kina V.A., Levinskiy V.N. K voprosu ob infrakrasnoy sushke tomatov [o the problem of infrared drying of tomatoes] / V.M. Popov, V.A. Afon'kina, V.N. Levinskiy // Materialy Pyat'desyat pyatoy mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii «Dostizheniya nauki – agropromyshlennomu proizvodstvu». [Materials of the Fifty-fifth International Scientific and Technical Conference "Achievements of Science - Agro-Industrial Production"] Chelyabinsk. - 2016 – P. 267-274. [in Russian]
5. Pat. 100353 Rossijskaja Federacija, MPK N05V 3/36. Plenochnyj jelektronagrevatel' [Film electric heater] /  Polevoj B.G., Popov V.M.:  applicant and patent holder Federal State Educational Establishment of Higher Professional Education "Chelyabinsk State Agroengineering Academy". - №2010115793 / 07; Claimed. 20.04.10; Publ. 10.12.10, - Bul. №34. - 5 P.
6. Pat. 2596918 Rossiyskaya Federatsiya, MPK F26B 9/06, F26B 3/353. Ustanovka dlya sushki vysokovlazhnykh materialov [Plant for drying high-moisture materials] / Popov V.M., Afon'kina V.A., Shukshina Ye.I., Levinskiy V.N., Mayorov V.I.: applicant and patent holder Limited Liability Company Scientific and Technical Center "AgroESB" (RU) -No.2015119853 / 06; Claimed. 26.05.15; Publ. 10.09.16, - Bul. №25. - 5 P.
7. Popov V.M., Afon'kina V.A. Problemy proyektirovaniya i ekspluatatsii elektrotekhnologicheskikh ustanovok [Problems of design and operation of electrotechnological installations] / V.M. Popov, V.A. Afon'kina // Materialy Pyat'desyat vtoroy mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii «Dostizheniya nauki – agropromyshlennomu proizvodstvu». [Materials of the Fifty-second International Scientific and Technical Conference "Achievements of science - agro-industrial production"] Chelyabinsk. - 2013. – P. 227-232. [in Russian]