Тема 21. Технологія безалкогольних напоїв

21.1. Класифікація і характеристика напоїв

21.2. Сировина для виробництва безалкогольних напоїв

21.3. Принципова технологічна схема виробництва і характеристика основних технологічних процесів безалкогольних напоїв

21.4. Технологія хлібного квасу

21.1. Класифікація безалкогольних напоїв

Вода грає дуже важливу роль в житті людини, яка більше ніж на 60% складається з води. Вода буває в різному стані, вона містить в собі іони водню, дейтерій, тритій. Вода може бути структурована. 2,5…3 дм³ – добова потреба людини в воді, а влітку ще більше. Якщо людина втрачає 10% своєї води – виникають галюцинації, втрачається ковтальний рефлекс. 12% - серце зупиняється. Безалкогольні напої призначені втамовувати спрагу та насичувати організм мікроелементами і БАР.

1. За зовнішнім виглядом безалкогольні напої діляться на:

• рідкі напої - прозорі і замутнені;

• концентрати напоїв - порошкоподібні, пресовані, гранульовані, у вигляді пасти чи в'язкої рідини.

2. Рідкі напої залежно від сировини поділяють на групи:

• напої соковмісні;

• напої сокові;

• напої на пряно-ароматичній рослинні сировині;

• напої на ароматизаторах;

• напої на зерновій сировині;

• напої бродіння (ферментовані);

• напої спеціального призначення;

• штучно мінералізовані води.

3. За ступенем насичення СО₂:

• сильногазовані (СО₂ більше 0,4 %);

• середньогазовані (від 0,3 до 0,4 % СО₂);

• слабогазовані (від 0,2 до 0,3 % СО₂);

• негазовані.

За способом обробки:

• пастеризовані;

• не пастеризовані;

• з додаванням консервантів;

• без додавання консервантів (термін зберігання 10…30 днів).

1. Газована вода – штучно насичена СО₂ мінеральна або звичайна питна вода (Ободонська, Софія Київська, Миргородська та інші).

2. Газована фруктова вода – плодово-ягідні соки, морси або екстракти входять до складу купажу (Яблуко, Апельсин та ін.).

3. Газована солодка вода (лимонади) – готують із цукрового сиропу, лимонної кислоти, есенції і харчових барвників.

4. Тонізуючі напої – активізують життєдіяльність організму, поновлюють сили і підвищують працездатність. Для цього використовують настої трав: левзеї сафлоровидної, аралії маньжурської, елеутерококу, женшеню, чаю (Женьшеневий, Росинка, Тонік).

5. Вітамінізовані напої поділяються на дві групи:

• з вітаміном "С" в кількості 150-160 мг/дм³;

• передбачена для учнів і хворих, ці напої збагачені вітаміном "С" 150-160 мг/дм³, а також вітамінами групи "В".

6. Сухі напої випускають у вигляді шипучіх, які готують із суміші цукру, винокам'яної кислоти, харчових есенцій, плодово-ягідних екстрактів, а також гідрокарбонату натрію.

21.2. Сировина для виробництва безалкогольних напоїв

Основною сировиною для виробництва напоїв є вода, яка складає 90 -95 % їх хімічного складу. Жорсткість і лужність якої повинна бути не більше 1,5 г-екв/дм³. Вода з надлишковою лужністю нейтралізує кислоти, які вносяться в напої, що призводить до їх перевитрат. Солі жорсткості утворюють малорозчинні сполуки з компонентами напоїв, в результаті чого з'являється осад. Вода повинна бути бактеріально чистою, прозорою, без запаху і присмаку.

Цукор Для приготування напоїв використовують цукор-пісок, цукор-рафінад або рідкий цукор, які одержують з цукрового буряка або тростини.

На смак цукор повинен бути солодким, без сторонніх присмаку і запаху як в сухому цукрі, так і в його водному розчині. Цукор-пісок повинен мати білий колір з блиском, цукор-рафінад – білий колір (допускається злегка блакитний відтінок), рідкий цукор – ясно-жовтий. Цукор повинен повністю розчинятися у воді, розчин має бути прозорим.

Цукор є гігроскопічною сполукою, тому зберігати його потрібно в сухих приміщеннях з відносною вологістю повітря не вище 80 % на рівні нижнього ряду мішків. Мішки з цукром у складах з цементними чи асфальтованими підлогами повинні вкладатись на дерев'яні стелажі, у складах з дерев'яною підлогою - на брезент, мішковину чи іншу тканину.

Цукор-пісок використовується для приготування білого цукрового сиропу, купажного сиропу ( що готується гарячим або напівгарячим способом), товарного сиропу і сухих напоїв. Цукор-пісок упаковують в тканинні мішки, тканинні мішки з поліетиленовими вкладишами чи з паперовими вкладишами в п'яти- і шестишарові паперові мішки.

Цукор-рафінад являє собою додатково очищену сахарозу у вигляді окремих кристалів, виробляється з цукрового піску. В залежності від способу виробництва, цукор-рафінад поділяється на пресований, литий, рафінований цукор-пісок, рафінадну пудру. Випускається цукор-рафінад в наступному асортименті: пресований колотий, пресований з властивостями литого, пресований швидкорозчинний, пресований у кубиках, пресований у дрібній фасовці, литий колотий, рафінований цукор-пісок, рафінована пудра.

Цукор-рафінад залежно від асортименту пакується в паперові і поліетиленові пакети, дерев'яні, фанерні чи картонні короби. Рафінадну пудру пакують в подвійні паперові мішки.

Цукор рідкий одержують шляхом розчинення цукру-піску у воді. Продукт поділяється на три категорії: вища, І і II. Для приготування безалкогольних напоїв використовується рідкий цукор вищої І і ІІ категорій.

Рідкий цукор вищої категорії являє собою цукровий сироп, очищений від еханічних домішок і знебарвлений адсорбентом. На відміну від нього, рідкий цукор І категорії очищається фільтруючими порошками. Рідкий цукор транспортують в автоцистернах для харчових продуктів відповідно до санітарних правил перевезень продовольчих вантажів. Рідкий цукор повинен зберігатися в попередньо добре очищених закритих металевих ємностях. Температура збереження цукру не повинна перевищувати 18 °С.

Замінники цукру. Для приготування низькокалорійних напоїв і напоїв для хворих на діабет використовують ксиліт, сорбіт, сахарін, аспартам , стевіазид (в 300 разів солодший за цукор).

Ксиліт являє собою п'ятиатомний спирт. Це кристали білого кольору (допускається злегка жовтуватий відтінок), солодкі на смак, без запаху, добре розчинні у воді. Ксиліт одержують з пентозанвмісної рослинної сировини: бавовняного лушпиння, стрижнів кукурудзяних початків. Пакують ксиліт у паперові непросочені мішки з поліетиленовими вкладишами (маса нетто 25 кг), зберігають в сухому приміщенні при відносній вологості не більше 75 %.

Сорбіт являє собою шестиатомний спирт, є продуктом гідрування глюкози. За зовнішнім виглядом – це тверді сірувато-білі плити, на смак -солодкі з приємним холодильним присмаком. Сорбіт не має запаху, добре розчиняється у воді, за калорійністю рівний цукру.

Термін придатності сорбіту – 1 рік. В окремих випадках він може бути продовжений ще на 6 місяців, якщо якість сорбіту буде відповідати вимогам технічних умов. Плити сорбіту загортають у парафіновий папір і вкладають в дощаті або фанерні шухляди чи картонні короби. Сорбіт зберігають в сухому приміщенні при температурі не вище 25 ° С.

Сахарін є імідом ортосульфатної кислоти. Його одержують шляхом синтезу толуолу через ортотолуолсульфохлорид і ортотолуолсульфамід. Цукор не засвоюється організмом людини і тому не має живильної цінності. За зовнішнім виглядом – це білий чи злегка жовтуватий кристалічний порошок. Він не має запаху, у 500 разів солодший за цукор, у холодній воді розчиняється погано, в гарячій - легко. Масова частка чистого цукру в продукті - 92 %, золи у вигляді сірчанокислих солей не більше 0,2 %.

Аспартам – це штучний підсолоджувач, отриманий шляхом ензиматичних перетворень амінокислот: 1-фенілаланіну і аспаргінової кислоти. Має кристалічну структуру, білого кольору, без запаху, солодкий на смак. Ступінь солодкості аспартаму не менше 180 еквівалентних одиниць в порівнянні з цукром. Необхідна кількість аспартаму , відповідно до рецептури, задається спочатку в ємність з водним розчином лимонної кислоти, перемішується протягом 3…5 хв. до повного розчинення. Контроль за розчиненням аспартаму проводиться візуально. Потім водний розчин лимонної кислоти і аспартаму перекачується в купажний сироп.

Ацесульфам калія (сунетт) - циклічний складний ефір сульфонової кислоти ацетоацетаміда-К⁺, відноситься до штучних підсолоджувачів, за зовнішнім виглядом – це білі або прозорі кристали, без запаху, солодкі на смак. Ступінь солодкості ацесульфаму калію не менше 200 еквівалентних одиниць в порівнянні з цукром. Необхідна кількість ацесульфаму калію, відповідно до рецептури, розчиняється в ємкості в підготовленій воді. Контроль за розчиненням ацесульфаму калію проводиться візуально. Готовий розчин ацесульфаму калію задається в купажний апарат.

Барвники. Для приготування колеру використовують апарати з електрообігрівом. В колероварильний апарат набирають 1…2 % води від маси цукру, вмикають мішалку і загружають цукор. Далі поступово підвищують температуру до 160…165 °С. Цукор починає плавитись. Таку температуру підтримують поки цукор не отримає темно-буре забарвлення. Обігрів вимикають і обережно додають гарячу воду температури 75…90 °С в кількості 8 % від взятої маси цукру. Потім підвищують температуру до 180…200° С, при цьому відбувається карамелізація цукру. Суміш витримують при цій температурі, поки проба не буде розтікатись на скляній пластині. Потім знову задають воду при працюючій мішалці до концентрації СР 70±2 %, передають і збірник для зберігання і охолодження.

При виготовленні безалкогольних напоїв, як барвник, замість колеру використовують карамелі - витрати їх менші, вони дешевші і дають більш інтенсивне забарвлення.

Енобарвники отримують із вичавок винограду червоних сортів. Основною барвною речовиною є енін, який відноситься до групи антоціанів. Настоювання вичавок проводять у воді або 1%-му розчині соляної кислоти протягом 12…20 год., настій фільтрують і випаровують. Також готують барвники з вижимок смородини, кизилу, буряків.

Синтетичні барвники: Тартазін дає оранжево-жовте забарвлення, індиго-кармін – синє.

Консерванти. Вони належать до харчових добавок. Їх використання не повинно негативно впливати на органолептичні властивості напоїв та їх споживчу цінність. Антимікробна дія консервантів повинна бути специфічною щодо головної групи мікроорганізмів, які спричиняють псування напоїв. Як консерванти для безалкогольних напоїв використоують бензойну, сорбінову, аскорбінову кислоти, юглон, плюмбагін. Для кожного консерванту Мінестерство охорони здоров'я України встановило гранично допустиму дозу для використання у виробництві напоїв.

Значне поширення за кордоном та останнім часом в нашій країні отримала бензойна кислота. Через слабку розчинність у воді вона застосовується у вигляді натрієвої солі. За кордоном використовують естери бензойної кислоти: метил-4-гідрокси-бензоат, етил-4-гідрокси-бензоат, пропил-4-гідрокси-бензоат. Бензойна кислота та її похідні активні передусім щодо дріжджів, міцеліальних грибів та меншою мірою проти бактерій.

Ефективність дії бензойної кислоти визначається активною кислотністю напоїв або значенням рН. Найбільший ефект проявляється за низьких значень рН. Це пояснюється здатністю бензойної кислоти до дисоціації. Чим нижче значення рН, тим більша в напої частка недисоційованої кислоти, що має антимікробну дію (табл. 21.1) . За високих значень рН бензойна кислота утворює солі, які не справляють бактерицидної дії.

Таблиця 21.1 – Залежність дисоційованості бензойної кислоти

від рН кислоти

Значення рН	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0
Недисоційована кислота, %	99,4	94,3	62,5	13,7	1,6

Напої, які виробляються підприємствами галузі, головним чином мають титровану кислотність 2,0 - 3,0 см³ 0,1 н розчину NаОН, та рН у межах 3,2…3,6. Частка недисоційованої кислоти при цьому становить 72…75 % від внесеної кількості.

Під час розробки нових високостійких напоїв, особливо на соках з бензоатом натрію, разом з титрованою кислотністю потрібно враховувати й рН напоїв, оскільки ці напої мають достатньо високу буферну місткість.

Зі зниженням рН, особливо під час використання лимонної кислоти, можуть погіршуватись органолептичні властивості напоїв - вони стають різко кислими. В напоях на зразок "Кола" (рН 2,4 - 2,8) для цих цілей використовується ортофосфорна кислота. Треба враховувати також, що низькі величини рН можна отримати лише під час використання пом'якшеної води.

Тривале використання бензойної кислоти у виробництві сприяє адаптації до неї дріжджів. Дріжджі, стійки до бензойної кислоти, під час зростання в безалкогольних напоях переносять її десятикратні концентрації. Деякі мікроорганізми здатні розщеплювати бензойну кислоту.

Сорбінова кислота менш активна, ніж бензойна. Антимікробна дія її проявляється, по-перше, щодо дріжджів та міцеліальних грибів. Як і під час використання кислот, що мають антимікробну дію, зі зменшенням рН середовища ефективність дії сорбінової кислоти збільшується. Використовується вона частіше у вигляді калієвої і натрієвої солей.

Сорбінова кислота у напої, особливо під час зберігання, спричиняє зміну смаку, і напій отримує різко виражений кислий смак. Це пояснюється її високою реакційною властивістю і легкою окислюваністю на повітрі.

Більш висока ефективність дії сорбінової кислоти має має місце під час її використання в сполученні з аскорбіновою кислотою. Сорбінова кислота пригнічує ріст мікроорганізмів; додавання аскорбінової кислоти, що створює безкисневі умови середовища, одночасно перешкоджає окисленню сорбінової кислоти. Вихідний розчин сорбінової кислоти має обмежений термін зберігання; зберігають його в закоркованій тарі без доступу тепла і світла.

У разі одночасного використання у виробництві сорбінової і бензойної кислот потрібно знижувати кількість кожного консерванту.

Юглон має високу антимікробну активність щодо дріжджів і меншу щодо бактерій. Консервуюча дія юглону, як правило, вища дії бензойної і сорбінової кислот і не залежить від значення рН напоїв. Юглон малорозчинний у воді, добре розчинний в етиловому спирті. У виробництві використовується тільки свіжо приготований спиртовий розчин юглону, оскільки під час зберігання робочого розчину знижується його антимікробна активність.

Юглон в природі міститься в рослинах родини горіхових. Особливо багато його міститься в молодих пагонах і незрілій лушпині грецьких горіхів. Юглон, виділений з зеленої лушпини грецького горіха, запропонований в 1970 році Нікітським ботанічним садом як консервант для безалкогольних напоїв.

Додавання юглону в напої не впливає на біологічні компоненти, такі як тіамін, рибофлавін та аскорбінову кислоту. Широке використання юглону, добутого з рослин, обмежене через малу кількість рослинної сировини та малого виходу продукту - до 1,5 - 2,0 % від маси свіжої сировини.

В НВО напоїв та мінеральних вод розроблено технологію використання юглону, отриманого синтетичним способом. Досліджено його антимікробну активність щодо мікроорганізмів - шкідників напоїв.

Для виробництва напоїв використовують органічні харчові кислоти – лимонну, молочну, винно-кам'яну кислоти. Лимонну кислоту використовують для надання напоям кислого смаку. Молочна кислота використовується для приготування хлібного квасу. Винно-кам'яна кислота використовується для приготування сухих напоїв.

Для вітамінізації безалкогольних напоїв в купажний сироп задають комплекси вітамінів та аскорбінову кислоту. Також аскорбінова кислота виступає в напоях, як антиоксидант, який подовжує термін зберігання напоїв без псування, викликаного окисненням. Аскорбінову кислоту задають в купажний сироп у вигляді 50 % водного розчину. З метою запобігання розпаду комплексів вітамінів, аскорбінової кислоти, їх задають повільно в купажний сироп перед початком розливу напою.

Плодово-ягідні напівфабрикати - соки плодово-ягідні натуральні і спиртовані (міцністю 16 % об.), морси (міцністю 1 % об.), екстракти плодові, ягідні та з пряно-ароматичної сировини.

Ароматичні речовини - есенції та настої використовують для надання напоям характерного аромату. Натуральні есенції (лимонну, мандаринову, апельсинову) отримують з цедри свіжих цитрусових, які заливають водно-спиртовим розчином, екстрагують і відганяють під вакуумом разом зі спиртом; міцність есенції 64-69 % об.

Спиртовані цитрусові настої міцністю 65 % об. виготовляють шляхом протиточної екстракції.

Крім есенцій і настоїв у виробництві напоїв використовують ванілін, ефірні масла квітів троянди, евкаліпта, лаврового листа, а також прянощі: перець, корицю, мускатний горіх, гвоздику, тмін, левзею, женьшень, елеутерокок.

Діоксид вуглецю використовують у рідкому або газоподібному стані. СО₂ надає напоям приємного освіжаючого смаку, гру напою, а також є добрим консервантом. Транспортується і зберігається СО₂ у стальних балонах під надлишковим тиском біля 6,5 МПа при температурі 20 °С.