Введение к работе
Актуальность темы. Основными направлениями государственной политики в области здорового питания, является решение задачи максимального сохранения пищевой ценности, обеспечения качества и безопасности пищевой продукции за счет применения новых технологий и оборудования.
В последнее время в России, наряду с существенным сокращением объемов сбора растительного сырья, обостряется проблема снижения его качества, вызванная ухудшением условий заготовки и хранения. Сложившаяся ситуация требует использования инновационных способов воздействия на микрофлору растительного сырья, среди которых перспективным является термический метод обеззараживания во взвешенном состоянии. В этой области широко известны труды М.В. Лыкова, А.С. Гинзбурга, П.Г. Романкова, Б.С. Сажина, Б.И. Ле-ончика, В.И. Муштаева, И.Т. Кретова, А.Н. Острикова, Ю.А. Михайлова, В. Роджерса, Э. Бэра, Э. Вандеберга, К. Матура и других ученых. Внедрение рассматриваемого метода взаимодействия между твердой и газообразной фазами позволяет значительно интенсифицировать массообменные процессы и повысить эффективность работы аппаратов.
Одним из наиболее эффективных способов переработки высушенного растительного сырья является их перевод в экстракционные препараты, представляющие собой комплекс биологически активных веществ в концентрированном виде. Традиционные технологии экстрагирования требуют значительных временных и энергетических затрат, не удовлетворяют потребностей пищевой, фармакологической, других отраслей промышленности по эффективности и качеству конечного продукта.
С целью интенсификации процесса экстрагирования перспективным является применение приоритетных физических методов обработки сырья. Как показали исследования, проведенные в лаборатории акустических процессов и аппаратов БТИ АГТУ, г. Бийска под руководством профессора Хмелева В.Н., применение ультразвуковых колебаний обеспечивает значительное сокращение времени протекания процесса, улучшение химических и биологических показателей, по сравнению с традиционными методами экстрагирования,
Можно заключить, что изучение и развитие новых способов переработки растительного сырья, разработка аппаратурного оформления процессов с использованием термических и физических методов для производства продуктов с высокими потребительскими свойствами, представляется актуальным и своевременным.
Целью работы является обоснование и разработка современных способов и аппаратов для переработки растительного сырья обеспечивающих качество и безопасность готовой продукции.
Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:
разработать технологическую схему получения сухих растительных экстрактов;
провести исследования по разработке способа обеззараживания расти-
тельного сырья в аппарате со взвешенным слоем;
обосновать и разработать способ экстрагирования с ультразвуковым воздействием на сырье растительного происхождения;
выявить количественные закономерности кинетики сушки во взвешенном слое во взаимосвязи с изменениями технологических свойств продукции;
изучить влияние основных факторов процесса экстрагирования на выход биологически активных веществ из растительного сырья для выбора оптимальных условий получения натуральных экстрактов;
исследовать показатели качества экстрактов растительных сухих в процессе хранения, определить регламентируемые показатели и сроки хранения;
разработать и внедрить новые конструкции промышленных аппаратов для переработки сухого растительного сырья;
разработать и утвердить техническую документацию на экстракты растительные сухие.
Научная новизна:
показана эффективность комплексного подхода к решению задачи повышения интенсивности процессов переработки растительного сырья, обеспечения качества и безопасности продуктов его переработки;
теоретически обоснована и экспериментально подтверждена технология получения сухих экстрактов, включающая основные стадии: обеззараживание и сушку растительного сырья, экстрагирование, упаривание, очистку и сушку сгущенного экстракта;
разработаны новый способ, высокопроизводительная и экономичная установка для сушки во взвешенном слое, позволяющие качественно обеззараживать растительное сырье с сохранением его функциональных свойств;
выявлены кинетические закономерности процесса сушки растительного сырья во взвешенном слое, определены щадящие режимы сушки и обеззараживания;
установлены возможность интенсификации процесса экстрагирования биологически активных веществ из растительного сырья в ультразвуковой экстракционной установке, а также зависимость выхода биологически активных веществ от различных режимов экстрагирования;
определены регламентируемые показатели качества, сроки и режимы хранения экстрактов растительных сухих.
Приоритет и новизна технических решений защищены 4 патентами РФ: № 2340249,54786, 60190, 75278.
Практическая значимость. Реализован технологический метод взаимодействия двухфазной твердой и газообразной системы в цилиндроконическом аппарате во взвешенном состоянии, позволяющий предотвратить термическое повреждение и агломерацию растительной продукции. На предложенный способ и конструкцию аппарата разработана нормативно-техническая документация, получены патенты РФ на изобретение и полезную модель.
На основе теоретических, экспериментальных и опытно-промышленных исследований процесса экстрагирования растительного сырья создана ультразвуковая экстракционная установка, обеспечивающая сокращение по сравнению с существующим оборудованием: затрат электроэнергии и времени процесса - в два раза; расход экстрагента (деминерализованной воды) на 30 %. Использование ультразвуковой обработки сырья позволило снизить температуру экстрагента до 55 С и увеличить выход биологически активных веществ.
На основании проведенных исследований разработаны и утверждены 9 комплектов технической документации на 24 разновидности экстрактов растительных сухих.
Аппаратурное оформление и производство самих экстрактов внедрены на предприятиях компании «Артлайф», сертифицированных в рамках требований международных стандартов ISO 9000 и правил GMP.
Результаты работы используются в учебном процессе на кафедрах «Процессы и аппараты пищевых производств», «Товароведение и управление качеством» ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности при разработке учебно-методической литературы для студентов специальности «Товароведение и экспертиза товаров» и магистрантов направления «Технологические машины и оборудование».
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на I всероссийской конференции «Центры оздоровительного питания - региональная политика здорового питания населения» (Новосибирск, 2006), X Всероссийском форуме молодых ученых и студентов «Конкурентоспособность территорий и предприятий меняющейся России» (Екатеринбург, 2007), научно-практической конференции «Качество продукции, технологий и образования» (Магнитогорск, 2007), международной научно-практической конференции «Пища, экология, качество» (Кемерово, 2009), а также на совместном заседании кафедр «Процессы и аппараты пищевых производств», «Товароведение и управление качеством», по итогам которого диссертация рекомендована к защите.
Разработанное аппаратурное оформление и технология представлялись на международных выставках «ФАРМТЕХ» 2002-2010 гг., отмечены дипломами, первым призом в номинации «Лучшая отечественная экспозиция» и двумя призами в номинации «Лучшее техническое решение».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, получено 4 патента РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, содержит 23 рисунка и 25 таблиц. Список литературы включает 137 наименований.
