Введение к работе
Актуальность работы. Производство пищевых уксусов в России и за рубежом активно развивается на базе переработки натурального растительного сырья, поэтому вопросы, связанные с усовершенствованием технологии их получения являются актуальными. К таким уксусам относятся спиртовой, зерновой и облепиховый. Каждый вид природного сырья и его качество определяет трудности его переработки при получении уксуса стандартизованного качества в соответствии с требованиями ГОСТ Р 52101-2003 «Уксусы из пищевого сырья» с 01.07.2004 г. Решение этих задач имеет важное практическое значение.
Несмотря на большой спрос населения на натуральные уксусы, предприятия по их производству испытывают значительные трудности, связанные с использованием растительного сырья высокого продовольственного качества, которое, как правило, используется только по назначению.
К проблемам существующей технологии относятся: нестабильное качество используемого сырья, высокие производственные затраты на стадиях культивирования продуцента^ се to&ac/er асе/7, иммобилизованного на буковой стружке, и осветления готового уксуса бентонитом при доведении показателей его качества до нормативов.
Поэтому актуальным является оптимизация и интенсификация технологии получения пищевого уксуса из разного по составу и качеству растительного сырья, подбор и оптимизация состава питательных сред для Acetobacter aceti на стадиях размножения продуцента и накопления уксусной кислоты, стабилизация качества и очистка полуфабрикатов и готового продукта за счет использования мелкопористых сорбентов, в том числе с наноразмерами пор и каналов.
В этой связи представляет научный интерес разработка современного рационального подхода к технологии переработки некондиционного этилового спирта, зерна и сброженных плодов облепихи и сока при получении пищевых уксусов стандартного качества при минимизации производственных затрат и экологической чистоте производства, с применением мелкопористых сорбентов.
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы является разработка научно обоснованных рекомендаций по оптимизации и интенсификации процесса получения и очистки пищевого уксуса из разного по составу и качеству растительного сырья с применением мелкопористых сорбентов.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1. Установить влияние мелкопористых сорбентов и условий их применения в качестве адсорбентов для очистки и стабилизации полуфабрикатов и готового уксуса из разного по составу и качеству растительного сырья.
Обосновать применение мелкопористых сорбентов в качестве носителей для иммобилизации клеток продуцента Acetobacter aceti по показателям их роста и накопления ими уксусной кислоты на оптимизированных питательных средах.
Усовершенствовать аппаратурно-технологическую линию по производству спиртового уксуса для использования ее при рациональной переработке плодов и сока облепихи, зерна и зерновой бражки, отвечающую современным требованиям ресурсосбережения и экологической безопасности.
Разработать рекомендации по оптимизации и интенсификации процесса получения и очистки пищевого уксуса из разного по составу и качеству растительного сырья с применением мелкопористых сорбентов с освоением технологии в цехе опытно-промышленного производства ЗАО «Алтайвитамины».
Научная новизна работы. Впервые установлено влияние ультразвука, состава и качества сырья и режимов применения мелкопористых сорбентов, в том числе с наноразмерами пор и каналов (цеолита NaX, алюмоадсорбентов А-4М, А1-796 и F-24), на показатели полуфабрикатов и готового уксуса из разного по составу и качеству растительного сырья на стадиях их очистки и стабилизации при замене традиционного адсорбента бентонита.
Впервые определены способы иммобилизации клеток продуцента Acetobacter aceti на те же мелкопористые сорбенты вместо принятой в отрасли буковой стружки, установлены оптимальные режимы культивирования глубинным, поверхностным способами и в псевдоожиженном слое. Установлены режимы УЗ-обработки, приводящие к увеличению и уменьшению роста клеток и накопления ими уксусной кислоты. Оптимизирован состав питательных сред по основным минеральным элементам, этиловому спирту и уксусной кислоте, а также содержанию БАВ из разного растительного сырья.
Впервые показана способность цеолитов за счет структуры и наноразмеров каналов и пор регулировать состав газовой фазы в жидкости, концентрировать локально кислород, что позволило вести принудительную аэрацию с существенным уменьшением его расхода. Определены оптимальные условия аэрации, предложены пути рационального использования кислорода.
Разработан модульный подход к аппаратурно-технологической линии по унифицированной рациональной переработке плодов и сока облепихи, зерна и зерновой бражки, отвечающий современным требованиям ресурсосбережения и экологической безопасности.
Практическая значимость. В цехе опытно-промышленного производства ЗАО «Алтайвитамины», согласно разработанным
рекомендациям по оптимизации и интенсификации процесса получения и очистки пищевого уксуса из разного по качеству сырья с применением мелкопористых сорбентов, получена опытная партия облепихового уксуса, обогащенного БАВ, заданного качества из некондиционных плодов и сока облепихи - отходов от производства фармацевтического облепихового масла.
Разработаны также рекомендации по получению и очистке спиртового и зернового уксусов с заданным и постоянным составом из разного по качеству исходного сырья с применением мелкопористых сорбентов.
Даны качественная и количественная характеристики полученных уксусов с заданным качеством, при переработке этанола с большим количеством примесей, некондиционных плодов и сока облепихи, зерна и зерновой бражки, с использованием мелкопористых сорбентов - цеолитов и алюмоадсорбентов, в том числе с наноразмерами пор и каналов.
Уточнены технологические параметры процесса. Экономические расчеты выполнены с помощью компьютерной программы 1С: предприятие 7.7, конфигурация: «ИТРТ: производственное предприятие 2001 стандарт» на ЗАО «Алтайвитамины». Рассчитаны экономия ресурсов и снижение себестоимости от реализации концепции социально-этического маркетинга и использования в технологии мелкопористых сорбентов.
Получены акты внедрения.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях и конгрессах: V Московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития, Москва, 2009; IX и X Международных конференциях молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнология», Казань, 2008 и 2009; 9-й и 10-й Международных конференциях-семинарах по микро/нанотехнологиям и электронным приборам. Новосибирск, 2008 и 2009; II Международной научно-технической конференции «Новое в технике и технологии пищевых производств», Воронеж, 2010 и других Всероссийских и Региональных конференциях Барнаула, Бийска, Уфы.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 26 печатных работ, из них: 6 статей в изданиях реферируемых ВАК, а также 20 тезисов в материалах международных и российских конференций. Подана и зарегистрирована заявка на способ получения уксуса № 2010145626 от 09.11.2010, пройден этап формальной экспертизы по существу.
Личныйвкладавторасостоитвпостановкецелиизадачисследований, выборе объектов и методов исследований, непосредственном участии в проведении основных экспериментов, систематизации и интерпретации полученных результатов, формулировании научных положений и выводов.
Автор выражает искреннюю признательность и большую
благодарность доценту кафедры биотехнологии, к.х.н. Ламберовой М.Э. за научное консультирование в вопросах применения мелкопористых сорбентов - цеолитов и алюмоадсорбентов в технологии получения пищевого уксуса. Особую благодарность за помощь в организации производства при выпуске опытной партии облепихового уксуса выражает сотрудникам разных подразделений ЗАО «Алтайвитамины».
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 145 страницах машинописного текста, содержит 22 таблицы, 49 рисунков. Она включает: введение, 4 главы, выводы, список литературы, содержащий 113 наименований. Материалы, подтверждающие основные результаты работы, приведены в 8 Приложениях.
Похожие диссертации на Усовершенствование технологии получения и очистки пищевого уксуса с использованием мелкопористых сорбентов
