Введение к работе
Актуальность работы. Динамика развития современного общества
требует создания продуктов питания способных не только восполнять
энергетический баланс организма, но и удовлетворить его потребности в
микро- и макроэлементах, витаминах, пищевых волокнах и биологически
активных нутриентах. Особая роль здесь принадлежит напиткам, которые
пользуются повышенным спросом у населения. Изложенным выше
критериям удовлетворяют молочно-фруктовые напитки, производство
которых увеличивается в мире ежегодно на 5-7 %. Вторичное молочное
сырье (ВМС), являясь уникальной по компонентному составу
биологической жидкостью, обладает сложной молекулярно-коллоидной
структурой, стабильность которой чувствительна к изменению
кислотности. Это обстоятельство ограничивает развитие производства молочно-фруктовых напитков. Проблема состоит еще в том, что регулирование кислотности компонентов молочно-фруктовых напитков (ВМС, соки) с помощью химических реагентов, в большинстве случаев, неприемлемо из-за снижения их вкусовых характеристик. Наиболее предпочтительными методами регулирования кислотности являются электромембранные процессы.
Проблемам переработки ВМС посвящены исследования отечественных и зарубежных ученых: Храмцова А.Г., Суркова В.Д., Коваленко М.С., Залашко М.В., Нестеренко П.Г., Евдокимова И.А., Павлова В.А., Жидкова В.Е., Гаврилова Г.Б., Дыкало Н.Я., Кравченко Э.Ф., Horton В., Zadow J.G., Sienkievicz Т., Riedel C.-L. и другие.
Создание напитков, сочетающих в себе вкусовые характеристики молочного сырья и фруктовых соков, с высокой пищевой и биологической ценностью, привлекающих массового потребителя и способствующих поддержанию его здоровья, является актуальной задачей.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы
* Научный консультант, к.т.н., с.н.с, Н.Я. Дыкало
4 является исследование закономерностей регулирования кислотности ВМС и
фруктовых соков электромембранными методами и разработка технологии
молочно-фруктовых напитков.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
теоретически обосновать возможность безреагентного регулирования кислотности ВМС;
исследовать закономерности раскисления ВМС методами электроактивации и биполярного электродиализа;
изучить динамику изменения кислотности фруктовых соков в процессе электроактивации и биполярного электродиализа;
провести гидродинамические расчеты и разработать электроактивационную установку проточного типа;
определить эксплуатационные характеристики электромембранных методов и разработать методику расчета необходимых уровней раскисления применительно к ВМС и фруктовым сокам;
изучить влияние состава и свойств ВМС и фруктовых соков на интенсивность процесса раскисления электромембранными методами;
определить значения кислотности, обеспечивающие стабильность молочно-фруктовых композиций и высокие органолептические показатели;
разработать технологию и аппаратурное оформление молочно-фруктовых напитков с использованием электромембранных методов;
разработать техническую документацию на технологию молочно-фруктовых напитков и провести опытно-промышленную апробацию;
провести оценку социального, экономического и экологического значения разработанной технологии молочно-фруктовых напитков.
Рабочая гипотеза. Безреагентное регулирование кислотности ВМС и фруктовых соков электромембранными методами позволит создать широкий диапазон варьирования соотношений молочное сырьё / фруктовый сок в технологии молочно-фруктовых напитков при сохранении стабильности молочных белков.
5 Научная новизна. Впервые применен метод биполярного
электродиализа для регулирования кислотности ВМС и фруктовых соков.
Проведены гидродинамические и электрофизические расчеты проточной
электроактивационной установки, на основании которых разработана
конструкция электроактиватора для ВМС. Изучены основные
технологические параметры и проведена оптимизация процесса обработки
ВМС и фруктовых соков методом электроактивации и биполярного
электродиализа. Впервые предложена методика расчета необходимых
уровней раскисления ВМС, согласованных с исходными значениями рН
молочного и фруктового компонента. Определены эксплуатационные
характеристики биполярного электродиализа при раскислении ВМС и
выяснено, что эффективность процесса пропорциональна плотности тока,
площади поверхности биполярных мембран и обратно пропорциональна
заданному уровню снижения титруемой кислотности. Установлено
оптимальное соотношение молочного и фруктового компонента при
создании гармоничного вкуса молочно-фруктовых напитков. Определен
диапазон изменения активной кислотности молочно-фруктовых композиций,
позволяющий стабилизировать молочные белки в процессе их термической
обработки.
Практическая значимость. Разработаны технологии и утверждена техническая документация на производство молочно-фруктовых напитков (ТУ 9220-006-57132081-01), напитков молочных (ТУ 9222-002-82062396-2008) и деминерализованной молочной сыворотки (ТУ 9929-001-82062396-2007). Технологии апробированы на молочных предприятиях РФ (ОАО «Сыродел», ООО «Изобильный молпродукт», Ставропольского края; ЗАО «Хладокомбинат», Черкесск; ООО «Холод», Алтайского края).
Апробация работы. Основные положения, изложенные в работе, докладывались и обсуждались на Международных, Всероссийских и региональных конференциях, конгрессах, симпозиумах и семинарах: «Основные направления развития сыродельной отрасли в России»
(Краснодар,2000), «Проблемы экологической безопасности Северо-Кавказского региона» (Ставрополь, 2000), "Пища. Экология. Человек." (Москва,2001), "Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке" (Санкт-Петербург, 2001), "Техника и технология пищевых продуктов" (Могилев,2001), "Теоретические и практические аспекты применения методов ИФХМ с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств" (Москва,2002), "Современные достижения биотехнологии" (Ставрополь,2002), "Здоровое питание населения России" (Москва,2003), «Молочная индустрия» (Москва, 2005,2006,2007,2008,2009), «Качество и безопасность сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов» (Углич, 2004), «Ионный перенос в органических и неорганических мембранах» (Краснодар, 2004, 2006, 2007, 2008), «Научный потенциал студенчества - будущему России» (Ставрополь, 2006), «Современные направления переработки сыворотки» (Ставрополь, 2006), «Новое в технике и технологии производства молочных продуктов» (Адлер 2006), "Лактоза и ее производные" (Москва, 2007), «Современные аспекты молочного дела в России» (Вологда, 2007), «Биотехнология. Вода и пищевые продукты» (Москва,2008) и на отчетных научно-технических конференциях СевКавГТУ (2000-2009).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 46 работ, в т.ч. 4 статьи в рекомендованных ВАК РФ журналах, и получены 2 патента РФ №2238002 и № 2299570.
Получены золотая медаль и диплом выставки-конкурса IV Международной НТК «Пища.Экология.Человек.» (Москва,2001) за технологию молочно-фруктовых напитков и бронзовая медаль и диплом VII московского международного салона инноваций и инвестиций (Москва, ВВЦ, 2007) за технологию деминерализации сыворотки.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы из 210 источников, в т.ч.
7 34 зарубежных. Работа изложена на 143 страницах основного текста, в т.ч.
38 таблиц и 25 рисунков, и включает 10 приложений.
