Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Современные аспекты создания продуктов детского питания (аналитический обзор) 12
1.1 Физиологические принципы детского питания 13
1.2 Сравнительная характеристика женского и коровьего молока 29
1.3 Научные и практические подходы к производству продуктов детского питания на молочной основе 44
1.4 Анализ систем управления качеством продукции 61
Глава 2 Обоснование направлений собственных исследований, их цель и задачи 84
Глава 3 Организация эксперимента, объекты и основные методы исследований 93
3.1 Организация и схема эксперимента 93
3.2 Объекты исследований 95
3.3 Основные методы исследований 98
Глава 4 Исследование и разработка модулей рецептур с заданными характеристиками 105
4.1 Формализованный анализ сбалансированности сырья, перспективного для проектирования продуктов с задаваемой пищевой ценностью 106
4.2 Конструирование и анализ сбалансированности модулей рецептур 116
4.3 Разработка технологий гидролизатов молочных белков со специальными свойствами 120
4.4 Развитие биотехнологии продуктов детского питания 131
4.5 Заключение по четвертой главе 142
Глава 5 Исследование влияния факторов и процессов на качество продуктов детского питания 147
5.1 Теоретическое обоснование участия технологических факторов в форми ровании качества продукции 148
5.2 Взаимосвязь метрологического обеспечения и качества продукции 170
5.3 Анализ факторов управления технологическими процессами 183
5.4 Статистические характеристики технологических процессов 190
5.5 Заключение по пятой главе 194
Глава 6 Моделирование расчетов риска и планов контроля качества продукции 196
6.1 Концептуальные аспекты риска технологических процессов 197
6.2 Математические модели изменения показателей качества продукции 210
6.3 Методические принципы расчета параметров риска 224
6.4 Заключение по шестой главе 238
Глава 7 Разработка технологий детских молочных продуктов гарантированного качества 241
7.1 Актуализация, классификация и перспективы совершенствования технико-технологического обеспечения продуктов питания детей 243
7.2 Обоснование схем производства продуктов детского питания 245
7.3 Типовые схемы технологических процессов производства продуктов гарантированного качества 250
7.3.1 Продукты на молочной основе 252
7.3.2 Продукты на молочно-зерновой основе 277
7.4 Заключение по седьмой главе 283
Глава 8 Практические аспекты и техническая новизна результатов работы 287
8.1 Техническая новизна разработанных технологий 287
8.1.1 Способ производства гидролизата молочных белков (авторское свидетельство 1839085) 287
8.1.2 Сухая молочная каша (патент 2017427) 289
8.1.3 Сухой молочный продукт и способ его получения (патент 2019971) 290
8.1.4 Композиция для получения сухого молочного продукта «Фортоген» (патент 2054263) 291
8.1.5 Способ производства плавленого сыра для детского питания (патент 2132138) 293
8.1.6 Способ получения мягкого сыра для детского питания (патент 2169476)...294
8.1.7 Способ определения инстантности пищевых продуктов на сухой основе с помощью оценки интегрального взаимодействия связнодисперснои системы с растворителем (патент 2177151) 296
8.2 Технологии продуктов детского питания на молочной основе 297
8.3 Эффективность выработки 302
8.4 Заключение по восьмой главе 316
Выводы 318
Список использованных источников
- Сравнительная характеристика женского и коровьего молока
- Конструирование и анализ сбалансированности модулей рецептур
- Взаимосвязь метрологического обеспечения и качества продукции
- Математические модели изменения показателей качества продукции
Введение к работе
Формирование государственной политики в области обеспечения детей адекватным питанием, особенно самого раннего возраста, является не только своевременной, но и жизненно необходимой государственной задачей. Она закреплена рядом нормативных документов, действующих на территории Российской Федерации. В области рационализации детского питания первоочередным является реализация комплексных мероприятий, обеспечивающих детей грудного и раннего возраста специализированными продуктами питания общего и лечебного питания.
Основным элементом механизма государственной политики в области реализации программных мероприятий, направленных на улучшение структуры питания детского населения, является выбор и оценка приоритетных направлений развития науки и техники в сфере производства и потребления продовольствия, формирование федеральных и региональных целевых, научно-технических и других программ, предусматривающих научно-технические и технологические мероприятия по приоритетным проблемам питания детей, разработку принципиально новых технологий, способных коренным образом повлиять на структурные изменения в сфере производства продуктов детского питания.
Начало отечественной науке о детском питании положили А.А. Покровский и Г.С. Коробкина. Большой теоретический и практический вклад в развитие технологии продуктов для детей внесли П.Ф. Крашенинин, Н.Н. Липатов, И.Я. Конь, Н.С. Королева, К.С. Ладодо, М.Я. Бренц, В.Д. Харитонов, И.А. Рогов, Н.Н. Липатов (мл.), А.Г. Храмцов, Г.П. Шаманова, B.C. Медузов, В.А. Тутельян, В.Б. Спиричев, СМ. Кунижев, В.М. Позняков-ский, А.В. Устинова, Е.М. Фатеева, A. Armuzzi, D. Hofmann, P. Marteau, другие отечественные и зарубежные ученые.
Реализация Государственной программы «Развитие индустрии детского питания» в России завершается пуском более 20-ти предприятий, спроектированных с учетом выпуска всей гаммы продуктов детского пи тания. Одновременно разработан и апробирован на практике широкий спектр частных технико-технологических решений производства продуктов детского питания массового потребления на предприятиях пищевой промышленности. Физико-химические процессы их производства подобраны таким образом, чтобы обеспечить максимальную сохранность эссен-циальных веществ, а также технологическую и органолептическую сочетаемость с современными запросами потребителей, а также основными направлениями науки о питании.
Практические решения, найденные в процессе освоения технологии продуктов детского питания, представляют собой серьезное вмешательство в традиционно сложившуюся структуру питания человека, необходимость которого продиктована объективными изменениями образа жизни, набора и пищевой ценности используемых продуктов питания. Поэтому обеспечение стабильного качества продуктов детского питания может осуществляться только на основе четко сформулированных, научно-обоснованных и проверенных практикой медико-биологических и технологических принципов, определяющих решение наиболее важных проблем, возникающих при разработке, производстве и реализации продуктов детского питания.
Следует отметить, что системный подход к технологиям, обеспечивающим выпуск продукции детского питания гарантированного качества при реализации программы «Развитие индустрии детского питания» не был осуществлен. Из-за отсутствия на сегодняшней день в пищевой индустрии теоретических работ и прикладных материалов, на основании которых можно было бы учесть влияние параметров технологических процессов и метрологию методов их контроля на значения характеристик готовой продукции, невозможно объективно оценить качество процессов изготовления продуктов детского питания. Разрозненные попытки учесть влияние качества сырьевых источников, технологических параметров, аппаратурного оформления и упаковки на качество готового продукта имеют место при разработке новых технологий, проектировании оборудования, при разработке продуктов нового поколения. Однако до практического создания производств, обеспечивающих гарантированное качество продукции и учитывающих показатели сырья, компонентов, полуфабрикатов, готовой продукции, параметры технологических процессов и их метрологию, дело не доведено. Практика разработки новых технологий продуктов до сих пор базируется на создание локальных систем входного контроля сырья, технологических процессов и выходного контроля готовой продукции. Ни в одном из стандартов пищевых отраслей, касающихся отбора проб, нет показателей риска, характеризующих достоверность результатов при принятых объемах выборок, что не позволяет учитывать влияние даже этой, начальной процедуры на формирование критериев эффективности.
Не смотря на это, федеральный Закон «О качестве и безопасности пищевых продуктов» требует в настоящее время проведение производственного контроля качества и безопасности пищевых продуктов, материалов и изделий, условий их изготовления, хранения, перевозок и реализации, внедрение систем управления качеством пищевых продуктов, материалов и изделий. Реализация закона должна сопровождаться проведением исследований по созданию теоретической базы для разработки методических принципов, которые позволяют произвести оценку возможностей производств и отдельных технологических процессов по изготовлению продукции гарантированного качества. Подобные работы в нашей стране до настоящего времени в области производства продуктов детского питания не проводились.
Деятельность научно-исследовательских организаций в России многие годы была направлена на создание методов контроля качества отдельных показателей и параметров и производственного контроля. Результатом деятельности сотрудников Института питания Российской академии наук (РАМН), Научно-исследовательского института детского питания (ГНУ НИИ ДП), Научно-исследовательского института мясной промышленности (ГНУ ВНИИМП), Научно-исследовательского института молочной промышленности (ГНУ ВНИМИ) и других научных организаций в области метрологии и методов контроля качества является система ГОСТ Р, в состав которой в настоящее время входит более 20 стандартов. Эти стандарты представляют собой комплекс современных методик выполнения измерений показателей качества и безопасности продукции детского питания, в которые включена основная характеристика, необходимая для оценки качества работ систем контроля - предел допускаемой погрешности.
Зарубежный опыт работ по оценке эффективности систем контроля качества сталкивается именно с проблемой отсутствия этой метрологической характеристики, в результате чего оценку проводят экспертными методами, что чревато субъективизмом и неполнотой учета факторов риска. К сожалению, подобный подход изложен и в ГОСТ Р 51705.1 - 2001 "Система качества. Управление качеством пищевых продуктов на основе принципов ХАССП. Общие положения". В связи с этим особенно актуальными являются работы, направленные на создание аналитических методов оценки качества производства и технологических процессов, пригодных как для целей проектирования, так и для целей анализа действующих предприятий. Оценка эффективности производств по обеспечению гарантированного качества продукции необходима в первую очередь при их проектировании. При этом критерии для оценки эффективности не должны зависеть от вида измеряемых величин, их набора и диапазонов.
Производство продукции детского питания гарантированного качества должно подразумевать обеспечение ее безопасности и качества в течение всего срока годности. Следует отметить, что гарантии качества и безопасности продукции с короткими сроками годности обеспечиваются качеством технологических процессов и соблюдением условий хранения, при которых развитие неблагоприятных факторов и, особенно, микрофлоры в продукте частично блокируется температурными режимами хранения и короткими сроками годности.
Иная ситуация характерна для продукции длительного хранения. Как правило, нормируемые условия хранения такой продукции, особенно температура хранения, близки к условиям культивирования микроорганизмов, в том числе и патогенной микрофлоры. В этих ситуациях возникают риски нанесения ущерба потребителю.
В настоящее время на территории России декларирование качества и безопасности пищевой продукции длительного срока годности, переданной заказчику, в большинстве случаев носит формальный характер. Вопросами системного контроля продукции длительного срока годности, находящейся в торговом обороте, не занимается ни одно отечественное предприятие, за исключением нескольких иностранных фирм, производящих продукцию на территории России.
Существует несколько причин этой ситуации. Основными - можно считать недостаточность теоретических обоснований для реализации технологий нормирования, хранения и контроля у изготовителя выборок продукции, предназначенной заказчику, а также отсутствие государственных требований, регламентирующих такой вид контроля.
Применительно к товарам народного потребления в Федеральном Законе «О техническом регулировании» установлено понятие риска, в соответствии с которым «риск - вероятность причинения вреда жизни или здоровью граждан, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни или здоровью животных и растений с учетом тяжести этого вреда».
В пищевой промышленности существует три группы рисков, которые необходимо рассматривать, когда речь идет о продукции гарантированного качества. К первой группе, безусловно, относятся риски безопасности, ко второй - экономические риски потребителя. Особую группу рисков составляют риски ложных забраковок.
Источниками рисков безопасности являются погрешности определения показателей безопасности сырья, материалов и готовой продукции, а также параметров технологических процессов, влияющих на безопасность готовой продукции.
Ценообразующими показателями молочных продуктов детского питания являются: «массовая доля жира», «массовая доля влаги», «массовая доля сухих веществ», «массовые доли витаминов», «масса нетто». Несоответствие фактических значений этих показателей нормам, установленным в документах различного уровня и этикетных надписях означает, что имеет место риск экономического ущерба. При покупке продукции, фактическое качество которой ниже заявленного, экономический ущерб несет потребитель. В случае, если фактические значения ценообразующих показателей превышают нормы, экономический ущерб несет изготовитель. Несовершенства функционирования системы контроля приводят к ложным забра-ковкам продукции, которые, даже после их устранения, наносят изготовителю экономический ущерб.
Обобщая изложенное отметим, что законченность любой системы производства продукции гарантированного качества состоит в том, что изготовитель гарантирует качество продукции как соблюдением всех технологических процессов производства с соблюдением требований, гаранти- • рующих номинальные значения и допуски параметров и показателей, а также осуществляет контроль качества и безопасности продукции, переданной заказчику.
Таким образом, как бы ни хотелось упростить или сузить круг вопросов по проблеме обеспечения России детскими молочными продуктами в современных экономических условиях, следует признать, что поставленную проблему необходимо решать комплексно, поскольку наряду с социально-экономическими, технологическими, научно-организационными, экологическими необходимо обеспечить стабильное качество выпускаемой продукции. Следует учитывать, что в силу масштабности задач, требующих разрешения, целесообразно привлекать самые разнообразные ресурсы, причем заказчиком выполняемых работ должно выступать государст во. В любой стране, где успешно решен вопрос обеспечения детского населения продуктами общего и специального назначения, важнейшим достижением считается наличие современной пищевой индустрии.
С учетом сложившейся ситуации обобщенные в настоящей диссертационной работы результаты исследований активно содействуют техническому перевооружению и реконструкции предприятий пищевой промышленности, оснащению их современной техникой, разработке принципиально новых энергетически выгодных технологий, обеспечивающих глубокую комплексную переработку сельскохозяйственного сырья и производство продуктов детского питания.
Сравнительная характеристика женского и коровьего молока
Считается, что в детском возрасте правильное питание имеет наибольшее значение, так как не только удовлетворяет повседневную потреб- ность организма в пищевых веществах, но и влияет на процессы роста и развития организма. Организм новорожденного ребенка характеризуется физиологической незрелостью систем жизнеобеспечения, пищеварительная система имеет черты эмбрионального периода и развита слабо [154].
Лучшей пищей для детей этого возраста является материнское моло- ко (при том условии, что мать здорова и получает полноценное питание). Материнское молоко наиболее полно отвечает особенностям пищеварения и обмена веществ грудного ребенка. Оно является идеальным продуктом, содержащим все необходимые ребенку пищевые вещества в оптимальных количествах и соотношениях. Кроме основных пластических материалов, расходуемых на построение клеток и тканей ребенка, к которым относятся белки, жиры, углеводы, минеральные соли, грудное молоко содержит ряд веществ, стимулирующих рост ребенка (гормоны, ферменты), а также веществ, обеспечивающих защиту его от инфекций (лизоцим, антитела, антимикробный фактор). Вот почему педиатры настойчиво пропагандируют естественное грудное вскармливание ребенка. Однако в ряде случаев при недостатке или отсутствии молока у матери (что, к сожалению, в послед ниє годы наблюдается все чаще и чаще) и невозможности обеспечить ребенка донорским молоком его приходиться переводить на смешанное или искусственное вскармливание с использованием различных искусственных смесей - так называемых «заменителей» грудного молока [117, 138].
Основным принципом создания таких смесей является максимальное приближение их состава к составу женского молока не только в количественном, но и качественном отношении, т.е. создании адаптированных продуктов, учитывающих физиологические возможности детей первых месяцев жизни. С этой целью используют коровье молоко, а изменением соотношения его основных ингредиентов, замена их другими, более физиологичными, а также специальную обработку белков молока для облегчения их усвоения; гомогенизацию жиров, обогащение смесей широким комплексом витаминов, минеральными веществами, микроэлементами, специальными защитными факторами и др.
Наука, называемая маммалиологией (териологией) и изучающая класс млекопитающих, утверждает, что все виды этих животных (а их около 3500) продуцируют молоко, которое по составу и свойствам характерно только для данного вида. Молоко одного вида не может служить заменителем другого, и это не смотря на то, что молоко всех видов млекопитающих по составу, структуре и многим свойствам идентично. Состав молока всех видов млекопитающих непостоянен по ряду причин. Наиболее существенные изменения его наблюдаются во время лактации (таблица 1.2.1).
В первые пять дней лактации молоко представляет собой густую жидкость желтоватого цвета - молозиво. В молозиве примерно в два раза больше сухих веществ, чем в молоке нормального состава. Особенно богато молозиво иммуноглобулинами, роль которых в иммунной защите новорожденных в момент появления на свет велика. В молозиве женщин практически нет казеина, снижено содержание молочного сахара, но примерно в 1,5 раза увеличено количество минеральных веществ. Состав молозива изменчив, с 5-х по 10-12-е сутки лактации молоко именуют переходным, а в последующие дни - зрелым, так как его состав к этому времени становится более стабильным [142, 150, 278]. Таблица 1.2.1 - Химический состав женского молока при лактации
В молозиве коров повышено содержание иммуноглобулинов и других сывороточных белков. Содержание казеина практически одинаково в молозиве и нормальном молоке. В молозиве больше жиров, минеральных веществ, но меньше молочного сахара. В промышленную переработку коровье молоко принимается не ранее 7-Ю суток после отела и не позже 7-Ю сут до запуска, так как в это время оно менее термоустойчиво и обладает свойствами, отличными от нормального молока [116, 240].
Состав женского молока изменяется в зависимости от характера питания матери, напряженности ее нервной системы, разного рода стрессовых ситуаций, болезней и других причин, которые могут повлечь за собой не только изменение состава, но и прекращение отдачи молока (гипогалак-тия). У матерей, живущих в разных климатических поясах, отмечены количественный различия состава молока. В молоке женщин, живущих в тропиках, значительно меньше жира, чем у жительниц приполярных областей. В таблице 1.2.2 приведен сравнительный состав зрелого женского и коровьего молока.
Между женским и коровьим молоком имеется существенная разница. Она касается, прежде всего, количественного и качественного состава белков и минеральных элементов. Молоко млекопитающих различных видов содержит тем больше белков и минеральных веществ, чем быстрее происходит рост их потомства. Масса теленка удваивается примерно за 7 недель, ребенок растет в три раза медленнее, масса его тела удваивается за 4-5 месяцев. Уже по этой причине состав коровьего и женского молока не может быть одинаковым.
В коровьем молоке соотношение основных компонентов - белков, жиров и углеводов 1:1:1,5, в женском -1:3:6. В женском молоке отношение содержания казеина к сывороточным белкам приблизительно 1:1,5, в коровьем - 4:1. В женском молоке примерно на 30% больше углеводов, но меньше минеральных веществ, чем в коровьем. Это различие обусловлено изотоничностью молока по отношению к крови, лимфе и другим жидким тканям, т.е. равенству их осмотического давления, которое создают истинные растворы углеводов и минеральных солей. Так как в женском молоке меньше минеральных солей, чем в коровьем, то уровень осмотического давления обеспечивается увеличенным содержанием лактозы. Существуют различия в химическом составе, структуре и свойствах белков, липидов и других компонентов женского и коровьего молока.
Конструирование и анализ сбалансированности модулей рецептур
Анализ технологических аспектов комплексного повышения метаболической активности продуктов детского питания позволяет использовать принципиально новую методологию реализации методов и процессов, необходимых для их производства. В соответствии с этой методологией подвергнутая пастеризации жидкая молочная основа, содержащая макро- и микропитательные компоненты цельного коровьего молока в квазиасептических условиях обогащается биологически активными веществами немолочного про исхождения в виде минеральных солей и премиксов. Обоснование качественного набора и количественного соотношения компонентов обогащаемой молочной основы и ее обогатителей осуществляется с учетом подходов, изложенных в пункте 4.1 настоящей работы.
Нами разработаны рецептуры и исследованы некоторые характеристики белково-жиро-углеводных модулей виртуальных моделей компьютерно спроектированных продуктов, соответствующих методическим принципам, разработанным для моделирования состава продуктов общего и специального назначения академиками Н.Н. Липатовым, И.А. Роговым, А.Б. Лисици-ным, Н.Н. Липатовым (мл.), Е.И. Титовым и другими учеными [164, 170]. При проектировании использовали эталон - зрелое женское молоко и основные ингредиенты: молоко нормализованное пастеризованное с массовой долей жира 3,5%, молоко обезжиренное пастеризованное, концентрат сывороточных белков (КСБ-УФ) гидратированный, пепсиновый гидролизат белка куриного яйца, гидролизат белка яичного порошка, масло соевое, жир свиной топленый, Р-лактозу, лактулозу и другие компоненты, состав которых приведен в таблицах 4.1.1-4.1.3.
Учитывая, что одним из этапов реализации комплексного технологического подхода к повышению метаболической функциональности продуктов детского питания является оптимизация рецептур, нами проведены исследования и спроектированы рецептуры белково-жировых модулей в наибольшей степени касающихся таких важных показателей алиментарной адекватности молочных продуктов для питания детей раннего возраста вообще и для функционального питания в частности, как сбалансированность аминокислотного и жирнокислотного составов в сравнении со зрелым женским молоком. Вместе с тем при осуществлении компьютерного проектирования белково-жиро-углеводных модулей подобных продуктов, безусловно, учитывали результаты исследований, выполненных под руководством доктора биологических наук, профессора Э.Г. Щербаковой, касающихся количеств таких пребиотических и иммуиокорректирующих веществ, как лизоцим, лактулоза и янтарная кислота. На основании этих исследований нами показана возможность распространить и адаптировать результаты имеющихся априорных данных на молочные продукты для функционального питания детей.
По соотношениям белки-жиры-углеводы или белки-жиры или жиры-углеводы они близки к соотношениям грудного молока. По аминокислотной сбалансированности белкового компонента их можно назвать уникальными. То же касается жирнокис-лотной сбалансированности. В высокой степени сбалансирован и углеводный состав спроектированных белково-жиро-углеводных модулей.
В настоящее время рецептуры этих модулей заявлены как изобретения и находятся на стадии патентования. По предложенным вариантам сбалансированных модулей разработаны продукты детского питания общего и специального назначения для детей различных возрастных групп.
Известно, что помимо продуктов общего назначения для питания детей первых лет жизни необходима разработка и промышленное освоение продуктов лечебной направленности, среди которых более половины приходится на обширную группу продуктов с гипоаллергенным эффектом. Основной задачей подобного питания является «восстановление нарушенного соответствия между способностью больного организма к усвоению пищи и химическими структурами пищевого продукта путем приспособления химического состава рационов и физико-химического состояния пищевых веществ к метаболическим потребностям организма». В связи с этим при разработке продукта диетического или лечебного питания основное внимание должно уделяться его питательно-физиологическим характеристикам. Таким образом, специальные продукты, предназначенные для диетической коррекции питания больных, должны разрабатываться с учетом ряда требований: по энергетической ценности и содержанию пищевых веществ они должны быть сбалансированы в соответствии с физиологическими потребностями больных; их использование в диетотерапии должно давать выраженный лечебный эффект; все пищевые компоненты должны быть допущены для производства продуктов питания, а в результате применяемой технологии не должны быть снижены пищевая и биологическая ценность; продукты должны иметь приемлемые вкус и запах, легкого приготавливаться для непосредственного употребления, сухие продукты должны легко растворяться до нужной консистенции.
В арсенале средств, применяемых для лечения и профилактики пищевой аллергии к коровьему молоку, все шире используются ферментативные гидролизаты белков молока (ФГБМ), включаемые в состав специализированных продуктов питания. Гипоаллергенный эффект ФГБКМ связывают с уменьшением антигенных свойств белков коровьего молока (БКМ) в процессе их ферментативного гидролиза. В то же время данные литературы последних лет свидетельствуют об интенсивном влиянии ФГБКМ на некоторые метаболические процессы в организме детей.
В серии исследований, выполненных совместно со специалистами НИИ питания РАМН (Н.А. Маликовой, В.В. Кржечковской, Н.Ф. Саменко-вой, И.Н. Марокко), было показано, что функциональное состояние желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), выполняющего барьерную функцию, и мо-нооксигеназной системы печени (МОГСП), обеспечивающей иммунохимиче-ский гомеостаз в организме, сопряжено с выраженной модуляцией проявлений экспериментальной пищевой анафилаксии.
Взаимосвязь метрологического обеспечения и качества продукции
Для реализации поставленных в настоящей работе задач изучена метрологическая база производства основных видов продуктов детского питания. В качестве источников информации использованы производственные системы качества действующих и проектируемых предприятий, производящих все виды продуктов детского питания, которые приведены нами к единому виду и изложены в виде карт метрологического обеспечения. Методики выполнения измерений были сгруппированы по отраслевому признаку. Объектом этих исследований явились метрологические характеристики методов контроля, в частности предел допускаемой погрешности, сходимость и воспроизводимость результатов измерений. В связи с этим, одним из этапов исследований явилось создание информационной базы, позволяющей оценить возможность стандартизованных методик выполнения измерений обеспечивать изготовление продуктов детского питания гарантированного качества. Количество отечественных стандартизованных методик выполнения измерений, объединенных в рассматриваемые группировки, с учетом повторения некоторых методов в нескольких группах, составляет 131 метод. В таблицу 5.2.1 включены основные величины и их диапазоны.
В результате обобщены по отраслям физические, химические величины и органолептические характеристики, использующиеся для формирования систем качества и методы их контроля. Количество используемых в системах контроля качества величин приближается к 30, а отношение максимальных значений этих величин к их минимальным находится в диапазоне от 1 до 105.
При проведении измерений рассматриваемых величин часто используются вспомогательные величины, имеющие иной, чем нормируемая в качестве показателя, физический или химический смысл. Так, массовые доли микро-, макроэлементов определяются с использованием значений интенсивности поглощения света, растворами или активизированными газовыми средами. Масса заготовляемого молока измеряется как средствами измерений массы, так и определяется по результатам измерения объема и плотности С учетом вышеизложенного количество используемых в системах контроля качества величин и их единиц приближается к ста. Измерение значений параметров и показателей осуществляется в соответствии с процедурами, установленными в стандартизованных и отраслевых методиках выполнения измерений. Наиболее ответственные измерения выполняются при контроле качества и безопасности сырья, материалов и готовой продукции с использованием стандартизованных методов.
Характеристиками, позволяющими оценить область применения и качество методик измерений, являются: диапазоны измерений, сходимость (повторяемость), воспроизводимость, погрешность, интервал доверительной вероятности. При стандартизации методик выполнения измерений метрологические характеристики подлежат обязательному нормированию. Нормированиє метрологических характеристик методик измерений, разрабатываемых и стандартизованных в нашей стране, осуществляется с учетом требований стандартов Государственной системы измерений (ГСИ). Данные нормированных характеристик стандартизованных отечественных и международных методик представлены в таблицах 5.2.2 и 5.2.3. Они свидетельствуют о том, что в отечественной и международной системах отсутствует единообразие в способах нормирования метрологических характеристик. Однако и внутри систем стандартизованных методик измерений выявлены группы стандартов, в которых имеет место специфика нормирования метрологических характеристик. Признаками таких групп стандартов является вид измеряемой величины и используемый в стандарте физический, химический или иной метод. Способ нормирования погрешности определяется наличием или отсутствием ее зависимости от значения результата измерений самой измеряемой величины. При наличии линейной зависимости погрешности от результата измерений удобнее всего нормировать погрешность относительной величиной. Этот способ имеет место в стандартизованных методиках, в которых относительная погрешность результатов измерений 10% и более. В более точных методиках нормируется абсолютное значение предела допускаемой погрешности, а при наличии большой неисключенной систематической составляющей погрешности измерений (более 10% отн.), нормируется среднее квадратичное отклонение результата измерений.
Так, стандартизованные методики измерений токсичных элементов имеют нормы систематической и случайной составляющей погрешности измерений; методики измерений массовых долей витаминов - относительные значения пределов допускаемой погрешности; методики измерений индекса растворимости, кислотности, массовых долей жира, белка, сахарозы - абсолютные значения предела допускаемой погрешности.
Математические модели изменения показателей качества продукции
Производство продукции гарантированного качества подразумевает обеспечение ее безопасности и качества в течение всего срока годности. Необходимость отслеживать состояние продукции, преданной покупателю или находящуюся в торговом обороте, является нормой цивилизованного производства. Для обеспечения гарантий изготовителя предлагается схема технологии контроля продукции, переданной заказчику, представленная на рисунке 6.2.1. На нем же показан план контроля и последовательность операций при его разработке. Технология контроля качества готовой продукции гарантированного качества состоит из следующих процессов: формирование партии продукции; приемочное испытание; формирование выборки; последовательные испытания в период срока годности; изъятие продукции, находящейся у заказчика в случае отрицательных результатов текущего испытания.
Формирование партии продукции осуществляется в соответствии с требованиями нормативных и технических документов. При этом формирование выборок должно осуществляться после момента окончания технологического процесса из партий продукции при положительных результатах приемочных испытаний. Результаты любого испытания выборки распространяются на всю партию продукции. Объем выборки должен быть достаточным для проведения всех измерений, регламентированных при приемке продукции с учетом п+1 испытаний. Запас продукции в выборке необходим для проведения дополнительного испытания в случае, если при проведении одного из плановых испытаний получают отрицательный результат. Исходя из предпосылки, что отрицательные результаты очередного испытания может быть ошибочным, возникает необходимость, по крайней мере, одного дополнительного испытания. Такой подход к формированию объема выборки позволяет снизить риск изготовителя, который заключается в том, что ложная браковка продукции является его прямыми убытками.
Хранение выборки продукции и испытания в соответствии с предлагаемой технологией контроля осуществляет изготовитель. Продукция, переданная заказчику, должна при этом находиться на хранении или в сети розничной торговли в течение срока годности при соблюдении условий транспортирования, хранения и реализации.
Продукцией гарантированного качества следует считать такую партию продукции, в каждой единице потребительской упаковки которой развитие неблагоприятных факторов не приводит к нарастанию содержания патогенной микрофлоры, кислотности, тяжелых металлов и т.п. до значений, не превышающих предельно допустимых уровней для каждого из факторов. Например, если значение кислотности продукта в момент окончания технологического процесса равно С0, а Сп - в конце срока годности, то задача плана контроля состоит в том, чтобы при испытании п значение кислотности не превышало значения контрольного уровня. При этом КУ ПДУ, а продолжительность между испытанием п и окончанием срока годности должно быть таким, чтобы СІ ПДУ. Если план контроля справляется с этой задачей, можно утверждать, что изготовитель гарантирует качество продукции.
Вторая задача плана контроля - предоставить изготовителю результаты испытаний, требующие браковки партии продукции, таким образом, чтобы было обеспечено время для изъятия остатка этой партии из торгового оборота. Пусть при испытании №2 значение С2=КУ. План контроля должен быть построен таким образом, чтобы следующее испытание №3 было при С; ПДУ. Изготовитель обязан в период времени, равный Т3-Т2, изъять партию продукции из торгового оборота. В этом состоит фактический смысл гарантии изготовителя. Таким образом, время начала каждого испытания продукции, находящейся в состоянии длительного хранения является, основным параметром рассматриваемых систем контроля.
Изменение показателей качества, включая показатели безопасности, происходит по разным законам, математическая форма которых может быть сведена в основном к двум функциям. Процессы, связанные с окислением жиров, изменением вязкости сгущенных молочных продуктов; с кристаллизацией перенасыщенных углеводных растворов, с потерей растворимости сухих молочных продуктов, миграцией химических элементов и их соединений из тары и упаковочных материалов в продукт могут быть описаны линейными уравнениями. Следует обратить внимание, что область распространения рассматриваемых уравнений находится в пределах от нуля до ПДУ для токсичных веществ и от нуля до нормируемого в технической документации значения контролируемой величины.
В общем виде с учетом основного параметра систем контроля качества (времени начала испытания) линейные уравнения имеют вид: С = а-Т, (6.2.1) где С - значение показателя, например, мг/кг; а - скорость изменения показателя, например, мг/(кгч); Т - период времени, ч.
Угол наклона прямых зависит от скорости протекания процессов и является постоянной величиной для отдельно взятого процесса. Для расчета времени начала испытаний наибольший интерес представляет участок зависимостей от С0 до Срду.
Другая группа процессов связана с развитием в продукте микрофлоры. Следствием этих процессов является изменение активной и титруемой кислотности, вязкости сгустка, газового состава и внутреннего давления в упаковке, содержания кислот и других продуцентов. Как правило, эти процессы связаны с природой развития микрофлоры.
