Введение к работе
Актуальность работы. Молочная промышленность является одной из ведущих отраслей пищевой промышленности Республики Казахстан. В послании Президента Н. Назарбаева народу Казахстана «Стратегия «Казахстан - 2050» указывается о достижении лидирующих позиций на мировом продовольственном рынке за счет производства конкурентоспособных продуктов питания. В данном случае, вопросы здорового питания взведены в ранг государственной политики.
Разработка ассортиментного ряда продуктов питания повышенной биологической ценности, создание продуктов рационального и здорового питания являются актуальными задачами пищевой промышленности.
Для удовлетворения этих требований необходим поиск новых теоретических и практических подходов, направленных на разработку новых прогрессивных технологий, основанных на совершенствовании и интенсификации цикла производства.
На рынке молочных продуктов выпуск творога и творожных изделий увеличивается в среднем на 10-15 % ежегодно, доказывая перспективность разработок новых видов творожных продуктов на базе эффективного технологического оборудования. С целью расширения ассортимента существует необходимость производства новых видов функциональных творожных продуктов на базе новых технологических процессов получения продукта, с новыми свойствами.
Несмотря на то, что технологии измельчения и получения тонкодисперсной консистенции известны давно, производство творожных продуктов требует более глубокого изучения процессов обработки творога и рецептурных компонентов. В перспективе эти данные должны развиваться в направлении совершенствования технологических процессов и создания новых видов молочных продуктов в Республике Казахстан и России.
В связи с этим, разработка эффективной технологии измельчения молочного сырья в производстве творожных продуктов является перспективным направлением развития прикладной науки.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является совершенствование стадии измельчения молочного сырья и создание на этой базе новой технологии функциональных творожных продуктов
Для достижения поставленной цели сформулированы следующие научные задачи:
изучить конструкции и принцип действия современных видов агрегатов для тонкого измельчения, гомогенизации молочного сырья и рецептурных компонентов,
исследовать кинетику процесса измельчения творога и рецептурных компонентов и установить закономерности поведения объекта при переработки;
исследовать режимные параметры измельчения и выявить закономерности их влияния на однородность, гомогенность консистенции;
изучить факторы, влияющие на технологические характеристики измельчения;
исследовать влияние режимных параметров измельчения на показатели качества и консистенцию творожной массы;
провести микроструктурный анализ и исследовать минеральный состав пастообразного творога;
обосновать рациональные режимы процесса измельчения;
разработать технологию получений однородной рецептурной смеси для различных видов творожных продуктов.
Научная новизна. Впервые экспериментально установлены данные по кинетике измельчения молочного сырья и рецептурных компонентов с обоснованием продолжительности процесса, комплектации режущих инструментов и зазора между вращающимися и неподвижными ножами.
Выявлены закономерности тонкого измельчения творога различной жирности в зависимости от технологических факторов процесса на новой установке - агрегате для измельчения с принципиально новыми конструкциями ножей рабочих органов (пред. патенты РК №№ 13370, 15390, инновационный патент № 24479);
Установлено влияние режимов механической обработки на гранулометрический состав, структурно-механические свойства, микроструктуру. творожной массы Обоснованы режимные параметры тонкого измельчения всех рецептурных компонентов получений однородной творожной массы с позиции интенсификации и экономической эффективности технологического процесса. Получены новые данные по пищевой ценности, минеральному составу, физико-химическим показателям творожной измельченной массы.
Практическая значимость работы. Результаты выполненных теоретических и экспериментальных исследований реализованы в технических и технологических решениях, апробированы и внедрены на предприятиях пищевой промышленности.
На основании обобщения полученных результатов исследований предложен новый вид комплектации режущих инструментов в конструкции измельчителя-диспергатора для эффективного проведения процесса измельчения рецептурных компонентов в технологии творожных продуктов. Сформулированы основные критерии стадии измельчения в технологии производства многокомпонентных творожных и десертных продуктов на базе новой конструкции установки для тонкого измельчения творога с набором режущих инструментов.
Определены рациональные режимы технологического процесса измельчения молочного сырья в технологии творожных продуктов. Разработана технологическая схема тонкого измельчения творога, технологическая схема производства творожных продуктов сложного сырьевого состава с использованием тонкого измельчения творога и современное аппаратурно-технологическое оформление производства. Разработан комплект технической документации, включающий технические условия и технологическую инструкцию (СТ ТОО ИНН ИП-01-2018).
Результатом является разработка рецептур и получение продукта творожная масса «Радуга» с повышенными органолептическими показателями, пищевой и биологической ценностью, функциональной направленностью (подтверждено протоколом расширенной дегустации на предприятии ТОО АФ «Кайнар», г. Ал-маты, на кафедре «Технология продуктов питания» Алматинского технологического университета, протоколы научного радиологического центра Государственного университета имени Шакарима, г. Семей, РК). Проведена производственная проверка по внедрению нового продукта на предприятии ТОО АФ
«Кайнар», г. Алматы, ТОО «Компания Дала» г. Алматы с рекомендациями по внесению новой рецептурной композиции и технологии производства творожной массы «Радуга» в ассортиментный перечень продукции предприятий РК Казахстан.
Методология и методы исследования. При проведении исследований применяли общепринятые, стандартные и нетрадиционные методы исследований ор-ганолептических, физико-химических показателей. Использовались методы рентгеновского микроанализа на базе низковакуумного аналитического растрового электронного микроскопа «JSM-6390LV JEOL» (Япония) для определения химического состава, микроструктуры объекта, гранулометрического состава пищевых продуктов, получать информацию о свойствах подповерхностных структур («Научный центр радиоэкологических исследований» при Государственном университете имени Шакарима города Семей, РК).
Использовали растровый электронный микроскоп JOEL 6390 LV с системой энергодисперсионного анализа INCA ENERGY 250, жидкостную хроматографию ВЭЖХ с градиентным элюированием “Agilent 1100” (США). Проводились микробиологические исследования, исследования аминокислотного состава.
Использовали математический метод статистической обработки результатов исследований и построения математических моделей на базе вычислительных программ и математических пакетов в среде Ms.Excel.
Достоверность и апробация результатов. Результаты исследований диссертационной работы обсуждены на научных конференциях различного уровня: республиканская конференция «Инновационное развитие и востребованность науки в современном Казахстане» (г. Павлодар, 2016 ), XIV международная научно- конференция «Химия и жизнь» (Новосибирск НГАУ, 2015), Международная научная конференция «Пищевые инновации и биотехнологии» (Кемерово, 2015), VI международная научно-практическая конференция «Современные достижения биотехнологии. Новации пищевой и перерабатывающей промышленности» (Севро-Кавказский ФУ, г.Ставрополь, 2016), ХII Международная научно-практическая конференция «Фундаментальные и прикладные науки сегодня» (USA, 2017), VI Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Инновации в пищевой биотехнологии»: (г.Кемерово, КГУ, 2018).
Участие в конкурсе грантов по направлению: химические технологии, нано-технологии и биотехнологии (г. Павлодар, РК, Евразийский университет, 2016, областной конкурс молодых ученых «Жас алым» Павлодарской области (Павлодар, 2015, 2016 г.г.), получен диплом победителя в номинаций «Лучший молодой аспирант 2015».
Публикации. По материалам научно-квалификационной работы (диссертация) опубликовано 11 печатных работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах из перечня ВАК.
Структура и объем диссертации. Научно-квалификационная работа состоит из введения, обзора литературы, методологии проведения эксперимента, результатов исследования и их обсуждения, выводов, списка литературных источников (151) и приложения. Основной текст работы изложен на 136 страницах машинописного текста, содержит 49 таблиц и 36 рисунков.