Введение к работе
Актуальность работы. Питание - это не только медицинская проблема, ее решение зависит от взаимодействия разных партнеров и, в первую очередь, от производителей продуктов питания ежедневного потребления. Продукты нового поколения должны быть ориентированы не только на количество пищевых ингредиентов, но и качественный их состав. Более 60 % населения в настоящее время питается неудовлетворительно, не получая, в частности, достаточного количества белка. Дефицит белка в питании людей является весьма важной проблемой и для России.
Существенное место в решении этой задачи занимает производство молочных продуктов, содержащих большинство необходимых человеку пищевых веществ, являющихся обязательной составной частью суточного рациона каждого человека. В молочной промышленности довольно широкое применение находят природные, в том числе растительные компоненты, позволяющие экономить молочное сырье, повысить биологическую ценность продуктов, придать им функциональную направленность и снизить себестоимость. Направление создания продуктов сложного сырьевого состава, которые по ряду показателей должны превосходить каждый из компонентов продукта в отдельности, является перспективным.
Теоретические основы создания продуктов сложного сырьевого состава заложены в трудах А.Н. Покровского, А.М. Уголева, И.А. Рогова, В.Г. Высоцкого, Н.Н. Липатова, А.М. Бражникова, В.Б. Толстогузова, В.М. Позняковского, В.В. Ключкина и реализовано применительно к молочной отрасли П.Ф. Крашенининым, Н.С. Королевой, А.М. Шалыгиной, А.Г. Храмцовым, Л.А. Остроумовым, М.С. Уманским, А.А. Майоровым, Н.П. Захаровой, Л.В. Гапоновой, Л.А. Забодаловой, М.Л. Доморощенковой, Н.И. Дунченко, И. С Хамагаевой, Н.Б. Гавриловой, Л.М. Захаровой и другими отечественными и зарубежными учеными.
Перспективным сырьем для создания молочно-растительных продуктов представляется соя и продукты ее переработки, так как по своему аминокислотному составу соевые белки максимально приближены к белкам животного происхождения, имеют полный набор незаменимых аминокислот, относятся к числу хорошо усвояемых.
Основная задача, затрудняющая широкое внедрение растительных белков, в частности соевых, состоит в их специфических органолептических свойствах. Поэтому, для получения молочно-растительных продуктов, предназначенных для массового потребления, необходимы исследования закономерностей технологических процессов; научно-экспериментальное обоснование и уточнение технологических режимов производства, доз белковых добавок. Кроме того, в технологический регламент производства должны быть включены операции по инактивации антипитательных компонентов растительного сырья. Немаловажное значение при этом приобретает качественный состав растительного сырья, зависящий от сорта и района произрастания культуры.
Амурская область является одной из зон массового соесеяния (более 60 % площадей посева сои в России сосредоточено в Амурской области), поэтому продукты переработки сои здесь широко распространены, востребованы и пользуются заслуженным спросом населения. Особо следует отметить, что соя в Амурской области произрастает в естественных условиях и не является генномодифицированной.
В связи с этим разработка научно обоснованных промышленных технологий соево-молочных концентратов, имеющих длительный срок годности и применяемых в производстве продуктов для улучшения структуры питания населения, является перспективным направлением развития отраслей пищевой промышленности.
Все это указывает на актуальность предлагаемой к обсуждению проблемы и ее значение для народного хозяйства. Реализация поставленных в диссертации вопросов позволит развить предлагаемое направление в отечественной промышленности.
Цель и задачи исследований. Цель диссертационной работы –исследование физико-химических и технологических особенностей получения, закономерностей формирования соево-молочных концентратов с повышенной хранимоспособностью и разработка концепции использования концентрата в производстве продуктов питания.
Для реализации поставленной цели при выполнении работы решались следующие основные задачи:
исследовать состав и технологические свойства семян сои, произрастающей в Амурской области, с целью использования их в производстве сухих соево-молочных концентратов;
изучить технологические приемы снижения олигосахаридов и остаточной активности энзимов семян сои;
разработать технологический регламент производства соево-молочной основы, исследовать ее состав и микробиологические показатели с целью дальнейшего использования в технологиях сухих соево-молочных концентратов;
обосновать технологию производства сухих соево-молочных концентратов и исследовать их функциональные свойства;
разработать рекомендации по модернизации оборудования для производства соево-молочных концентратов;
исследовать технологические свойства сухих соево-молочных концентратов с целью их использования в рецептурах пищевых продуктов;
изучить хранимоспособность сухих соево-молочных концентратов;
исследовать возможность использования антиоксидантов с целью увеличения сроков годности сухих соево-молочных концентратов;
разработать научно обоснованную технологию производства сухого соево-молочного концентрата повышенной хранимоспособности;
провести производственные испытания разработанной технологической схемы производства сухого соево-молочного концентрата и определить экономическую эффективность новой технологии.
Научная новизна работы. Исследован состав и технологические свойства семян сои, произрастающей в Амурской области, с целью использования их в производстве соево-молочных концентратов.
Предложены способы снижения содержания олигосахаридов и инактивации энзимов сои при производстве пищевой соевой основы. Определены и теоретически обоснованы особенности производства соево-молочных концентратов, установлены режимы их производства и разработаны рекомендации по усовершенствованию конструкций циркуляционных вакуум-выпарных и распылительных сушильных установок с целью получения продукта высокого качества.
Установлено наличие корреляции между режимами распылительной сушки и качеством готового продукта. Определены параметры сушки соево-молочных смесей (tвх = 150-170оС, tвых = 70-75оС), позволяющие получить продукт с максимальной степенью растворимости.
Исследованы функционально-технологические свойства сухих соево-молочных концентратов с целью использования их в производстве пищевых продуктов. Изучено влияние микробиальных культур (Str. salivaris subsp. thermophilus; Lbc. acidophilus и смешанной йогуртовой культуры, состоящей из Str. salivaris subsp. Thermophilus и Lactobacillus delbrueskii bulgaricus) на процессы, происходящие в восстановленном соево-молочном концентрате.
Доказана возможность применения восстановленного соево-молочного концентрата в производстве кисломолочных напитков, майонезов, хлебобулочных изделий, термокислотных и термокальциевых низкожирных сыров. Установлены технологические параметры производства и предложены рецептуры выше перечисленных продуктов. Определено влияние дозы соевой основы в соево-молочных концентратах на органолептические и физико-химические показатели получаемых продуктов.
Теоретически и экспериментально обоснована целесообразность использования антиоксидантов с целью увеличения сроков годности сухих соево-молочных концентратов. Изучены антиоксидантные свойства пищевой добавки «Лавитол пищевой» в модельных соево-молочных системах. Разработаны математические модели, позволившие определить наиболее значимые факторы и оптимальные параметры технологии сухих соево-молочных концентратов с повышенной хранимоспособностью и обоснована доза введения антиоксиданта при производстве сухих соево-молочных концентратов.
Изучена пищевая, энергетическая и биологическая ценность, исследованы физико-химические, микробиологические и органолептические показатели сухих соево-молочных концентратов.
Практическая значимость работы. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований предложена технология производства сухого соево-молочного концентрата повышенной хранимоспособностью. За счет введения в продукт природного антиоксиданта дигидрокверцетина срок годности продукта увеличен в 2 раза при сохранении его стандартного качества.
Разработаны технологии производства новых видов кисломолочных напитков, мягких сыров из восстановленного соево-молочного концентрата. Предложены технологии использования соево-молочного концентрата в производстве майонезов, хлебобулочных и кондитерских изделий. В целях усовершенствования технологии производства сухих соево-молочных концентратов для получения продукта высокого качества предлагается ряд конструктивных решений по модернизации оборудования и усовершенствованию процесса мойки распылительных установок. Предложена безразборная мойка дискового распылителя на сушильных установках РСМ-500 и А1ОРЧ.
Для снижения потребления пара в вакуум-выпарной установке предложено удалить пароэжекторный блок, включающий одно- и двухступенчатый эжекторы и заменить его на водокольцевой насос.
Для снижения потерь пара и горячего воздуха в сушильной установке произведена модернизация калорифера. На дисковых распылителях действующих сушильных установок заменен насос, в результате чего исключено попадание паров смазочных материалов, вызывающих изменение органолептических показателей продукта, распылитель в сушильной башне РСМ-500 модернизирован. На сушильной башне установки А1ОРЧ, предложено установить стукачи ударного типа вместо имеющихся индукционных - для предотвращения налипания соево-молочного концентрата на стенки сушильной башни.
Разработана технология, утверждена техническая документация на производство соево-молочных концентратов с различным соотношением соевых и молочных белков. Организовано промышленное производство сухого соево-молочного концентрата на ОАО «Завод сухого молока» в с. Поярково Амурской области.
По материалам исследований оформлены заявки и получены положительные решения на получение патентов РФ № 2007132372/13 «Способ получения сухого комбинированного сыра», № 2007132374/13 «Способ получения десертного мягкого сыра».
Полученные результаты исследований нашли отражение в 14 учебно-методических разработках и используются в учебном процессе при чтении лекций и проведении лабораторно-практических занятий по дисциплине «Технология детских и диетических молочных продуктов», а также в курсовом и дипломном проектировании на кафедре «Технология переработки продукции животноводства» Дальневосточного государственного аграрного университета.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили соответствующее одобрение на симпозиумах, конгрессах, научных конференциях и семинарах различного уровня, в том числе: «Прогрессивные технологии и оборудование пищевых производств» (Санкт-Петербург, 1999); «Интеграция науки производства и образования: состояние и перспективы» (Юрга, 1999); «Теория и практика производства продуктов питания» (Владивосток, 2002); «Биологические ресурсы Российского Дальнего Востока» (Благовещенск, 2004); «Пища. Экология. Качество» (Новосибирск, 2004); «Современное хлебопекарное производство, перспективы его развития» (Екатеринбург, 2005, 2007); «Аграрная наука на рубеже веков» (Красноярск, 2006); «Природопользование на Дальнем Востоке России» (Хабаровск, 2006); «Аграрная наука сельскому хозяйству» (Барнаул, 2006, 2007); «Природноресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России» (Пенза, 2006); «Актуальные проблемы животноводства на современном этапе» (Улан-Удэ, 2006); «Актуальные проблемы ветеринарии в современных условиях» (Краснодар, 2006); «Здоровое питание-основа жизнедеятельности человека» (Красноярск, 2006); «Качество продукции, технологий и оборудования» (Магнитогорск, 2007); «Агропромышленный комплекс: состояние, проблемы, перспективы» (Пенза, 2007); «Информационно-вычислительные технологии и их приложение» (Пенза, 2007); «Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока» (Барнаул, 2007); «Технология производства и переработки сельхозпродукции» (Благовещенск, 2001, 2002, 2005, 2006, 2007, 2008).
Публикации. Результаты работы опубликованы в двух монографиях: «Научное обоснование и технологические аспекты производства соево-молочного концентрата» (5,0 усл. п. л.) и «Применение соево-молочного концентрата в производстве продуктов питания» (9,0 усл. п. л.); материалах конференций, симпозиумов, форумов, научных трудах институтов, описаниях патентов, а также в журналах «Молочная промышленность», «Пищевая промышленность», «Хранение и переработка сельхозсырья», «Масложировая промышленность», «Вестник ВНИИЖ», «Маслоделие и сыроделие», «Известия вузов. Пищевая технология», «Вестник ДальГАУ», «Ползуновский альманах» (всего в 66 публикациях).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения и 9 глав, в том числе аналитического обзора, обоснования направлений исследований, методологического раздела, результатов собственных исследований и их анализа, выводов, списка использованных литературных источников и приложений. Основной текст работы изложен на 303 страницах машинописного текста, содержит 114 таблиц, 47 рисунков, 326 литературных источников и приложений, отражающих масштабы практической реализации работы.
