Введение к работе
Актуальность работы. Правильно организованное, сбалансированное по важнейшим компонентам питание обеспечивает высокий уровень иммунологической способности организма человека. Для коррекции рациона питания по витаминному и минеральному составу рекомендуется использовать концентрированные овощные пюре. В овощах содержится большое количество углеводов. Богаты овощи органическими кислотами, которые усиливают секрецию пищеварительных желез и их ферментативную активность. Овощи обладают также фитонцидными свойствами. В овощах содержится много аскорбиновой кислоты, рутина, фолиевой кислоты, тиамина и других водорастворимых витаминов. Реорганизация форм собственности привела как к общему снижению посевных площадей, так и к снижению посевных площадей отведенных на отдельные сельскохозяйственные культуры (для бахчевых культур с 4,4 % в 2000 г. до 3,77 % в 2008 г. или в натуральном выражении - на 824 тыс. га.).
В период с 2005 г. по сентябрь 2008 г. динамика производства консервов имела общую положительную тенденцию к росту (с 616 муб. до 1167 муб.). С октября 2008 по май 2009 года производство консервов значительно сократилось и вышло на уровень 2006 - 2007 гг. (с 999 муб. до 982 муб.). Установлено, что 15-20 % отечественных и импортных плодоовощных и ягодных консервов не соответствовали требованиям документов, регламентирующих их качество.
С 2000 года валовой сбор продовольственных бахчевых культур во всех категориях хозяйств в России начал расти и к 2002-2003 до 2007 г. стабилизировался на уровне 750 - 820 тыс. т. Однако в 2008 г. этот показатель вырос до рекордных за последние 18 лет значений -1382 тыс. т. Для личного потребления используется 90 % производимых овощей. Доля импорта составляет около 13,5 %, экспорта - 5,5 %, а потери - более 3 %, что в натуральном выражении составляет около 530 тыс. т. в год. В тоже время следует отметить, что уровень использования среднегодовой производственной мощности организаций по выпуску плодоовощных консервов составляет около 62-65 %, а в 2008 г. снизился более чем на 10 % (по сравнению с 2007 г.) и составил 54 %.
Значительный вклад в развитие технологии плодоовощных консервов внесли такие ученые, как Флауменбаум Б.Л., Танчев С.С., Гришин М. А., Гореньков Э.С. и др.
Для производства овощных пюре высокого качества необходимо проведение процесса концентрирования в соответствии с основными за-
кономерностями, выявление которых является актуальной задачей, имеющей важное теоретическое и прикладное значение.
Работа проводилась в соответствии с планом госбюджетной НИР кафедры процессов и аппаратов химических и пищевых производств (ПАХПП) ВПА (№ гос. регистрации 0120. 0 603139) «Разработка новых и совершенствование существующих технологических процессов и аппаратов в химической и пищевой технологиях» на 2006-2010 гг.; государственного контракта № П459 «Проведение поисковых научно-исследовательских работ в целях развития общероссийской мобильности» ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы».
Цель работы - совершенствование процесса производства концентрированных овощных пюре методом сброса давления с последующим увариванием; разработка высокоэффективной технологии производства концентрированных овощных пюре; создание перспективных конструкций вакуум-выпарных аппаратов.
Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи, вытекающие из современного состояния проблемы:
исследование овощей семейства тыквенных (тыквы, кабачков и патиссонов) как объекта изучения; исследование их реологических свойств и теплофизических характеристик;
разработка рекомендаций по совершенствованию процесса концентрирования овощного сырья методом сброса давления с последующим увариванием; выявление рациональных режимов процесса концентрирования, позволяющих достичь оптимального соотношения удельной производительности, энергозатрат и качества овощных пюре;
изучение основных закономерностей тепловых и массообмен-ных процессов при концентрировании овощного сырья методом сброса давления с последующим увариванием и разработка на этой основе новых способов производства овощных пюреобразных концентратов;
создание математической модели процесса выпаривания при течении пленки овощных пюре по вертикальной стенке вакуум-камеры;
исследование показателей качества овощных пюре;
разработка технических условий на полученные виды овощных пюреобразных концентратов и технологических инструкций к ним;
исследование влияния дозировки тыквенного пюре на свойства пшеничного теста и качество готового хлеба;
разработка усовершенствованной схемы производства хлеба из пшеничной муки с добавлением концентрированного тыквенного пюре, в состав которой входит оборудования по производству тыквенного концентрированного пюре;
- разработка новых конструкций вакуум-выпарных аппаратов для реализации разработанного процесса двухстадийного выпаривания; технико-экономическая оценка результатов промышленной апробации для внедрения в консервной и хлебопекарной промышленности.
Научная новизна. Определены реологические характеристики овощных пюре семейства тыквенных. Выявлены, сформулированы и описаны основные закономерности тепло- и массообмена в процессе концентрирования овощных пюре методом сброса давления с последующим увариванием; обоснована необходимость использования выпаривания мелкодисперсно-распыленного пюре для сохранения термолабильных питательных веществ.
Предложена математическая модель процесса выпаривания, описывающая распределение влагосодержания, температуры и давления при течении пленки овощных пюре по вертикальной стенке вакуум-камеры.
Определен химический состав, показатели качества и антиоксидантная активность исходных и концентрированных образцов пюре.
Исследовано влияние дозировки тыквенного пюре на свойства пшеничного теста и качество готового хлеба. Исследована кинетика процесса замеса теста при различном содержании в кем тыквенного пюре, реологические, структурно-механические и органолептические свойства выпеченных образцов хлеба.
Разработаны способ производства овощной икры, усовершенствованные конструкции вакуум-выпарных установок и аппаратов, предложена технология производства пюреобразных овощных концентратов. Научная новизна предложенных технических решений подтверждена 6 патентами РФ.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Комплексные теоретические и экспериментальные исследования, результаты математического моделирования, а также анализ работы выпарного оборудования позволили разработать способ производства овощной икры, вакуум-выпарные аппараты и установки для разработанной технологии производства концентрированных овощных пюре (пат. РФ № 2346445, 2355173, 2359462,2380910,2380911,2372819).
Определены и обоснованы рациональные технологические режимы процесса концентрирования овощных пюре методом сброса давления с последующим увариванием, обеспечивающие сокращение продолжительности процесса обработки, снижение удельных энергозатрат и повышение качества готовой продукции.
Получены новые пюреобразные концентраты, обладающие хорошими потребительскими свойствами и высокой пищевой ценностью.
Разработаны и утверждены технические условия ТУ-9161-001-02069024-2009 «Консервы. Пюре из тыквы концентрированное» и технологические инструкции к ним. На технические условия ТУ-9161-001-02069024-2009 получено санитарно-эпидемиологическое заіслючение № 56.01.06.000.Т.000178.03.09 от 23.03.2009 г.
Разработана усовершенствованная схема производства хлеба из пшеничной муки с добавлением концентрированного тыквенного пюре.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:
- на международных, всероссийских, научных, научно-
технических и научно-практических конференциях и симпозиумах:
(Москва, 2008 г.), (Воронеж, 2008 г., 2009 г.); (Пенза, 2008 г.); (Тула,
2008 г.); (Звенигород, 2009 г.);
- отчетных научных конференциях ВГТА за 2008-2010 гг.
Результаты работы демонстрировались на 25-й межрегиональной
специализированной выставке «Продторг» (Воронеж, 2008 г.), Воронежском агропромышленном форуме «Урожай 2009», «Пищевая индустрия 2009» и награждены 3 дипломами.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 работы, в т. ч. 9 статей в журналах, рекомендованных ВАК, 9 тезисов докладов, получено 6 патентов РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, основных выводов и результатов, литературы из 166 наименований, в том числе 27 - на иностранных языках, объемом 187 страниц машинописного текста, приведены 32 таблицы и 92 рисунка.
