Введение к работе
Актуальность работы
В настоящее время важнейшей проблемой для населения всех стран мира является обеспечение их качественными продуктами питания. В общей структуре питания молоко и молочные продукты занимают одно из важнейших мест. Они обеспечивают организм человека хорошо сбалансированными и легкоусвояемыми белками, жирами, углеводами, минеральными веществами и витаминами.
Однако молоко и большинство молочных продуктов обладают относительно низким сроком хранения. Это ограничивает возможность использования их в пищу, а также их доставку в регионы со слабо развитым молочным скотоводством. Указанных недостатков лишены молочные консервы.
Исследованиям процессов консервирования молока и молочного сырья посвящены работы ряда отечественных ученых: И.А. Радаевой, Л.В. Чекула-евой, А.Н. Фиалкова, В.Д. Харитонова, К.К. Полянского, Л.В. Голубевой, Н.А. Тихомировой, А.И. Гнездиловой, А.Н. Петрова, А.Г. Галстяна и многих других.
Молочные консервы обладают достаточно высокой пищевой ценностью и относительно длительным сроком хранения, поэтому имеют большое значение для создания государственных резервов и запасов для чрезвычайных ситуаций.
В производстве сгущенных молочных и молокосодержащих консервов с сахаром процесс кристаллизации лактозы является одной из важных технологических операций. Параметры этого процесса в значительной мере определяют качество готового продукта и его хранимоустойчивость.
В становлении и развитии научных основ кристаллизации лактозы существенный вклад внесли работы отечественных ученых: Н.И. Гарковенко, Я. С. Зайковского, С.Ф. Кивенко, М.С. Коваленко, А.А. Розанова, В.В Страхова, А.Н. Фиалкова, А.Г. Храмцова, К.К. Полянского, А.И. Гнездиловой, Е.А. Фиалковой и других.
В настоящее время для осуществления процесса кристаллизации лактозы в сгущенных молочных консервах с сахаром используются вакуум-охладители или емкостные аппараты, снабженные рубашкой и мешалкой. Однако реализуемые в них режимы охлаждения не позволяют в полной мере снять пересыщение и предупредить последующий рост кристаллов лактозы на стадии хранения, что приводит к ухудшению консистенции и показателей качества готового продукта.
Проблема повышения качества актуализируется в связи с увеличением объемов производства молокосодержащих консервов, в которых в качестве сырья помимо натурального молока используется сухое цельное и обезжиренное молоко, сухая сыворотка, сухая пахта и другие сырьевые компоненты, такие как жиры и белки немолочного происхождения, что требует создания научно-обоснованных технологий, в том числе режимов охлаждения.
Работа выполнялась в период 2006 - 2010 год в соответствии с планом НИР ФГОУ ВПО Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В.Верещагина по теме: "Развитие научных и практических основ технологии производства сгущенных молокосодержащих продуктов с сахаром", номер государственной регистрации 0120.0 802654.
Цель работы и задачи исследований
Целью настоящей работы является повышение качества сгущенных молочных и молокосодержащих консервов с сахаром путем разработки рационального температурного режима охлаждения при кристаллизации лактозы в этих продуктах.
Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:
исследовать влияние ряда технологических параметров: коэффициента пересыщения, температуры и интенсивности перемешивания на кинетику массовой кристаллизации лактозы в многокомпонентных водных растворах;
выявить влияние комплекса примесей: сахарозы и компонентов молока на интенсивность зародышеобразования и скорость массовой кристаллизации лактозы;
установить границу метастабильности в пересыщенных многокомпонентных водных растворах лактозы на основе экспериментальных данных о продолжительности индукционных периодов и уточнить температуру усиленной кристаллизации лактозы в сгущенных молочных и молокосодержащих консервах с сахаром;
разработать рациональный температурный режим охлаждения сгущенных молочных и молокосодержащих консервов с сахаром с учетом их компонентного состава и скорости кристаллизации лактозы;
провести промышленную апробацию предложенных способов интенсификации процесса кристаллизации лактозы в сгущенных молочных и молокосодержащих консервах с сахаром.
Научная новизна состоит в том, что впервые:
получены опытные данные, на основе которых выявлены новые закономерности о влиянии коэффициента пересыщения, температуры, интенсивности перемешивания на кинетику массовой кристаллизации лактозы в многокомпонентных растворах;
исследовано совместное влияние сахарозы и компонентов молока на процесс зародышеобразования и скорость массовой кристаллизации лактозы;
экспериментально определена граница метастабильности в многокомпонентных водных растворах и на этой основе уточнена температура усиленной кристаллизации лактозы в сгущенных молочных и молокосодержащих консервах с сахаром;
доказана целесообразность применения двухступенчатого режима охлаждения сгущенных молочных и молокосодержащих консервов с сахаром с падающей скоростью на второй ступени;
научно обоснован и проведен расчет скорости охлаждения сгущенных молочных и молокосодержащих консервов с сахаром на второй ступени охлаждения с учетом их компонентного состава и скорости массовой кристаллизации лактозы.
Основные положения, выносимые на защиту:
новые закономерности о кинетике кристаллизации лактозы в многокомпонентных водных растворах;
рациональный режим охлаждения сгущенных молочных и молокосодержащих консервов с сахаром;
способ уточнения температуры усиленной кристаллизации лактозы при внесении затравки.
Практическая значимость работы
На основе теоретических и экспериментальных исследований разработан способ интенсификации процесса кристаллизации лактозы, предусматривающий двухступенчатое охлаждение сгущенных молочных и молокосодержащих консервов с сахаром, обеспечивающий выработку высококачественной продукции, что подтверждается актами производственных испытаний на ФГУП «Учебно-опытный молочный завод» ВГМХА им. Н.В.Верещагина».
На разработанный способ получен патент РФ № 2374324 «Способ кристаллизации лактозы в сгущенном молоке с сахаром».
Предложен способ уточнения температуры внесения затравки, который был апробирован в условиях ООО «Гагаринское молоко».
Апробация работы
Результаты работы доложены и обсуждены на Межвузовской научной студенческой конференции «Интеллектуальное будущее Вологодского края», г. Вологда, 2006 г.; региональной конференции по северо-западному федеральному округу Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов ВУЗов министерства сельского хозяйства РФ, г. Вологда, 2007 г.; Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди студентов ВУЗов, г. Москва, 2007 г.; Международном симпозиуме ММФ «Лактоза и ее производные», г. Москва, 2007 г.; Научно-практической конференции, посвященной 96-летию ВГМХА им. Н.В. Верещагина, г. Вологда, 2007 г.; Первом ежегодном смотре-сессии аспирантов и молодых ученых по отраслям наук, г. Вологда, 2007 г.; Научно-практической конференции «Современные аспекты молочного дела в России», г. Вологда, 2007 г.; Научно-практической конференции «Аграрная наука сельскому хозяйству», посвященной 97-летию ВГМХА им. Н.В. Верещагина, г. Вологда, 2008 г.; Областном форуме научно-технического творчества молодежи «Флешум» в направлении «Повышение качества молочной продукции», г. Череповец, 2008 г.; Ежегодном смотре-сессии аспирантов и молодых ученых по отраслям наук, г. Вологда , 2008 г.; Научно-практической конференции «Аграрная наука сельскому хозяй-
ству», посвященной 98-летию ВГМХА им. Н.В. Верещагина, г. Вологда, 2009 г.; Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии и оборудования для пищевой промышленности, г. Москва, 2009 г.; Ежегодном смотре-сессии аспирантов и молодых ученых по отраслям наук, г. Вологда, 2009 г.; II Международной научно-технической конференции «Новое в технологии и технике пищевых производств», г. Воронеж, 2010 г.; Научно-практическая конференция «Научное обеспечение - сельскохозяйственному производству», посвященная 99-летию академии, г. Вологда, 2010.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 19 работ, в том числе одна работа в печатном издании, рекомендованном ВАК, и патент РФ № 2374324 «Способ кристаллизации лактозы в сгущенном молоке с сахаром».
Структура и объем диссертации.
Диссертация включает введение, 6 глав, выводы, список использованной литературы из 123 наименований и 15 приложений. Работа состоит из 179 страниц и включает 127 страниц основного текста, 38 таблиц и 43 рисунка.
