WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:   || 2 | 3 |

«РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ТОВАРОВЕДНАЯ ОЦЕНКА НАПИТКОВ БРОЖЕНИЯ, ПОЛУЧЕННЫХ С ДОБАВЛЕНИЕМ ЭКСТРАКТА ХВОИ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ ...»

-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и наук

и Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

На правах рукописи

ГУЖЕЛЬ ЮЛИЯ АЛЕКСАНДРОВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ТОВАРОВЕДНАЯ ОЦЕНКА НАПИТКОВ

БРОЖЕНИЯ, ПОЛУЧЕННЫХ С ДОБАВЛЕНИЕМ ЭКСТРАКТА ХВОИ

СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ

Специальность 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Бибик И.В.

Кемерово

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ГЛАВА 1 Обзор литературы Состояние пивобезалкогольной отрасли России и перспективы 1.1 выпуска новых напитков брожения Роль биологически активных веществ в питании человека 1.2 Характеристика хвойных пород как источника биологически активных веществ и использование продуктов его переработки Характеристика хвойных лесов Амурской области 1.3.1 Биологически активные вещества хвои сосны обыкновенной 1.3.2 Продукты переработки хвои 1.3.3 Основные способы получения растительных экстрактов 1.4 Заключение по обзору литературы ГЛАВА 2 Методология проведения эксперимента Организация проведения эксперимента 2.1 Объекты и методы исследования 2.2 Объекты исследования 2.2.1 Методы исследований 2.2.2 ГЛАВА 3 Анализ потребительских предпочтений в отношении на- питков, обогащенных биологически активными веществами растительного сырья ГЛАВА 4 Обоснование и разработка технологии экстракта из хвои сосны обыкновенной и его товароведная оценка Исследование химического состава и безопасности хвои сосны 4.1 обыкновенной Исследование процесса экстрагирования хвои сосны обыкновенной водно-этанольными смесями Изучение показателей качества экстракта в процессе хранения 4.3 и производственная апробация технологии хвойного экстракта ГЛАВА 5 Разработка технологии и рецептуры хлебного кваса с до- бавлением хвойного экстракта Определение оптимальных параметров получения кваса с добавлением хвойного экстракта Изучение показателей качества кваса в процессе производства и 5.



2 хранения Определение регламентируемых показателей пищевой и энергетической ценности хлебного кваса с добавлением хвойного экстракта Оценка медико-биологической эффективности разработанной 5.4 технологии кваса ГЛАВА 6 Разработка и изучение товароведных свойств напитка брожения на пивном и квасном сусле с добавлением хвойного экстракта Разработка рецептуры и технологии напитка брожения на пив- Исследование показателей качества напитка в процессе произ- Определение регламентируемых показателей качества напитка брожения с добавлением хвойного экстракта ГЛАВА 7 Оценка экономической эффективности производств но- вой продукции Расчет себестоимости хлебного кваса с добавлением хвойного Расчет себестоимости напитка брожения на пивном и квасном сусле с добавлением хвойного экстракта Приложение № 2 Протокол приближенно-количественного спектраль- ного анализа Приложение № 3 Протокол определения массовой концентрации орга- нических кислот Приложение № 4 Водно-спиртовый экстракт из сосновой хвои. ТУ Приложение № 5 Технологическая инструкция по производству водно- спиртового экстракта из сосновой хвои Приложение № 6 Акт внедрения в промышленное производство хвой- ного экстракта Приложение № 8 Технологическая инструкция по производству кваса Приложение № 9 Акт внедрения в промышленное производство кваса Приложение № 12 Технологическая инструкция по производству напит- ка брожения «Таежный»

Приложение № 13 Акт внедрения в промышленное производство на- питка брожения «Таежный»

Приложение № 14 Протокол дегустации напитка брожения «Таежный»

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы резко возросло вниманием к проблемам питания со стороны представителей большинства отраслей пищевой промышленности. В различных регионах России и мира было проведено крупномасштабное эпидемиологическое исследование состояния здоровья и питания, которое позволило выявить ряд основных факторов ухудшающих здоровье: во-первых, крайне низкий уровень энерготрат у населения развитых стран мира, в том числе и России. Вовторых, различные нарушения пищевого статуса, приводящие к снижению уровня здоровья и способствующих развитию обменных, онкологических, сердечнососудистых заболеваний, диабета и остеопороза.

В этой связи одной из основных задач, определяемых концепцией здорового питания населения Российской Федерации, является устранение дефицита макрои микронутриентов среди различных популяционных, возрастных и профессионых групп населения.

Слабоалкогольные напитки, полученные сбраживанием сырья, имеют большое значение в структуре питании человека, поскольку они обогащаются ценными продуктами метаболизма микроорганизмов, улучшается их макро- и микроэлементарный состав.Эти напитки без дополнительной технологической обработки готовы к употреблению, кроме того доступны поцене и потребляются практически всеми категориями населения нашей страны [4,15,76].

В последние годы появился интерес к напиткам с функциональными свойствами. Потребление таких напитков оказывает на организм человека полезное, благотворное и даже целебное действие [23].





К таким напиткам относятся напитки брожения на основе растительных экстрактов. Входящие в состав напитка экстракты, могут обладать успокаивающими, иммуностимулирующими, повышающими жизненный тонус. Пищевая ценность напитков функционального назначения дополняется присутствием в них витаминов, минеральных веществ, органических кислот и других продуктов жизнедеятельности дрожжей и молочнокислых бактерий. Уникальность разработки таких напитков заключается в идеальной сочетаемости их вкусоароматической составляющей и функциональных ингредиентов [10,105].

В связи с этим, актуальным является вопрос разработки технологии напитков брожения с использование дикорастущего сырья, произрастающего на территории Амурской области и содержащей большое количество биологически активных веществ, потребительский спрос на которые постоянно повышается.

Степень разработанности темы. Вопросами совершенствования технологий, создания новых направлений в расширении ассортимента напитков брожения, в том числе и функционального назначения, занимался и занимается ряд ученых в нашей стране и за рубежом: В.С. Исаева, В.М. Позняковский, Н.Н. Раттэль, Л. Г.

Елисеева, Т.Ф. Киселева, Ю.В. Приходько, В.А. Помозова, В.А. Тутельян, Б.В.

Спиричев, Л.В. Маюрникова, Г.А. Романенко и другие.

Научная новизна. Научная новизна полученных результатов заключается в обосновании состава и параметров производства напитков брожения с функциональными свойствами, обогащенных биологически активными веществами экстракта хвои сосны обыкновенной.

Признакам научной новизны отвечают следующие результаты диссертационной работы:

на основе анализа потребительского спроса жителей г. Благовещенска на напитки, получаемые методом брожения, обоснована целесообразность производства напитков, обогащенных биологически активными веществами растительного сырья Дальневосточного региона;

получены новые данные по минеральному составу хвои сосны. Дан сравнительный анализ способов получения экстракта из хвои сосны обыкновенной, получены математические модели для определения оптимальных параметров его производства;

получены основные закономерности развития дрожжевых клеток при сбраживании квасного сусла в присутствии хвойного экстракта;

на основе анализа факторов, формирующих качество хлебного кваса и напитка брожения на пивном и квасном сусле с добавлением хвойного экстракта, обоснован выбор параметров их получения;

дана оценка медико-биологической эффективности кваса с добавлением хвойного экстракта, подтверждающая его функциональные свойства;

обоснован срок годности напитков на основе оценки сохранности биологически активных веществ в процессе производства и хранения.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость работы заключается в обосновании и создании группы напитков брожения с функциональными свойствами, обогащенных экстрактом хвои сосны обыкновенной.

Практическая значимость работы заключается в разработке технологии экстракта хвои сосны и напитков брожения с его использованием.

Разработана система анализа вкуса и аромата напитков по показателям качества, характеризующих их сортовые особенности, с изображением соответствующих профилей.

На основе материалов исследований разработаны и апробированы в производственных условиях технологии получения хвойного экстракта, хлебного кваса и напитка брожения на пивном и квасном сусле, обогащенных биологически активными веществами хвои сосны обыкновенной, произрастающей на территории Амурской области. Проведены товароведные исследования показателей качества, в том числе показателей безопасности разработанных напитков.

Разработана и утверждена техническая документация на хвойный экстракт (ТУ 91 81-004-94739059-2013, ТИ), на хлебный квас «Лесной дар» (ТУ 91 85-005ТИ) и на напиток «Таежный» (ТУ 91 84-006-94739059-2013, ТИ).

Выпущена опытная партия новых сортов напитков и экстракта на предприятии по производству и розливу пива, кваса и безалкогольных напитков ИП «Корнеев С.С.», г. Благовещенск, рассчитана себестоимость и отпускная цена напитков.

Результаты научных исследований применяются в учебном процессе в ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный аграрный университет» и ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» при обучении студентов по специальности «Технология бродильных производств и виноделие» и направлению подготовки бакалавров «Продукты питания из растительного сырья (профиль «Технология бродильных производств и виноделие»).

Методология и методы исследования. При организации и проведении экспериментальных исследований использовались в комплексе стандартные, общепринятые и модифицированные методы исследований, в том числе органолептические, физико-химические, микробиологические, морфологические, а также математические методы статистической обработки экспериментальных данных.

Основные положения, выносимые на защиту:

- новые данные по минеральному составу хвои сосны и кваса, полученного с использованием хвойного экстракта;

- технологические параметры процесса экстрагирования хвои сосны обыкновенной;

- технологии и регламентируемые показатели качества напитков брожения, полученных с использованием экстракта из сосновой хвои;

- результаты оценки медико-биологической эффективности напитков, подтверждающие их функциональную направленность.

Достоверность результатов подтверждается многократной повторностью проведенных экспериментальных исследований и воспроизводимостью полученных результатов, использованием общепринятых методов, приборов, оборудования и математической обработкой экспериментальных данных. Качество и безопасность сырья и полученных напитков на соответствие требованиям Технического регламента Таможенного союза 021/2011. О безопасности пищевой продукции определено в центральной аналитической аккредитованной лаборатории ОАО «Амургеология», лаборатории научно-образовательного центра ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности». Результаты исследований опубликованы в рецензируемых изданиях.

Апробация. Основные положения и значимые материалы исследований доложены и обсуждены на: региональных научно-практических конференциях, ежегодно проводимых в Дальневосточном государственном аграрном университете (г. Благовещенск 2009-2013гг.), международной научно-практической конференции «Современные проблемы гуманитарных и естественных наук» (Москва, 2011), IX международной научной конференции «Инновации в науке и образовании» (Калининград, 2011), VII международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки» (Кузнецк, 2011), III международной научнопрактической конференции «Достижения молодых ученых в развитии инновационных процессов в экономике, науке и образовании» (Брянск, 2011), II международной заочной научно-практической конференции «Интеграция науки и практики как механизм эффективного развития современного общества» (Брянск, 2012), II всероссийской конференции с международным участием «Инновационные технологии в пищевой промышленности» (Самара, 2011), XII международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, 2012).

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Состояние пивобезалкогольной отрасли России и перспективы выпуска новых напитков брожения Поскольку в России потребление кваса и пива постоянно растет, происходит увеличение производительности заводов по производству этих напитков, вводятся в эксплуатацию заводы малой и средней мощности.

В России с 2000 года происходила модернизация пивоваренной отрасли, которая подняла производство на новый технологический уровень. Это обстоятельство позволило увеличить объемы производства с 515632 тыс. декалитров в году до 1029310,32 тыс. декалитров в 2010 году. Пик в производстве пива приходится на 2007-2008 гг. За первые три месяца 2011 года объем выпуска пива в России вырос на 17 % по сравнению с тем же периодом 2010 года [90, 110].

На первом месте по объемам производства на российском рынке является Пивоваренная компания «Балтика», которая в 2008 году вошла в состав международной группы Carlsberg. По официальным данным компании объем продаж «Балтики» в 2009 году составил 41,7 млн. гектолитров пива.

На втором месте находится компания SUN InBevRussia («Сан Инбев»), объем производства которой в 2009 г составили 16 563,3 тыс. гектолитров. Доля компании на рынке России с 15,2 % в 2009 г выросла до 15,8 % в 2010 году.

На третьем месте находится компания Heineken, существующая на российском рынке с 2002 года. На ее долю приходится порядка 13 % рынка. В состав группы входит 10 пивоварен, выпускающих 28 брендов пива [17, 113].

Согласно данным Союза Российских Пивоваров совместно с Государственным научным учреждением Всероссийский научно-исследовательским институтом пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности в 2010 г.

уровень потребления пива на душу населения в России составил 69,7 литров на человека в год. Это на 5,2 л/г меньше, чем в 2009 году. Как и в предыдущие годы, максимальный уровень среднедушевого потребления пива был зафиксирован в Уральском ФО (94,7 л/г), а наименьшие показатели продемонстрировали Южный ФО (47,5 л/г), а также Северо-Кавказский ФО (25,2 л/г). Рост среднедушевого потребления пива зафиксирован только в Дальневосточном ФО (+1,5 л/г). В целом, в списке регионов с наибольшим приростом потребления пива преобладают субъекты федерации с невысокой численностью населения.

На динамику развития отрасли влияют как объективные, так и субъективные факторы. К объективным факторам относят произошедшие изменения в структуре потребления алкоголя в пользу пива и вина. К субъективным факторам можно отнести относительно жаркую погоду, что способствует увеличению продаж продукции основных игроков пивоваренного рынка [8].

Важно отметить, что хотя консолидация российского пивоваренного рынка практически завершена, однако возможно появление новых крупных стратегических альянсов.

Среди основных тенденций развития российского пивоваренного рынка эксперты отмечают рост потребления пива в России, преимущественно за счет восточной части страны и за счет премиального сегмента.

Основаниями для роста рынка пива в ближайшие годы станут изменения в структуре потребления алкогольных напитков в направлении европейских и североамериканских стандартов, а также значительные инвестиции в категорию, в том числе в инновации, формирующие и поддерживающие потребительский спрос [16].

Единую позицию эксперты рынка также дают по оценке дальнейшей консолидации рынка и возможности появления новых крупных игроков. На сегодняшний день 90 % рынка находится в руках шести основных участников рынка и поэтому, как считают представители крупнейших компаний, процесс консолидации практически завершен. Также маловероятно появление новых игроков на российском рынке, так как все основные игроки мирового пивоварения уже представлены здесь, и в ближайшем будущем речь, скорее всего, пойдет не о слияниях или поглощениях, а о возможных постройках новых заводов уже существующими игроками [90,113].

Что же касается кваса, то с течением времени как у потребителей, так и у производителей постепенно снова стал возрождаться интерес к квасу. Особое внимание к его производству начали проявлять предприятия малого бизнеса. Это вполне понятно, ведь организовать производство кваса на небольшом предприятии относительно несложно, так как оно не требует больших затрат и площадей, а технология производства кваса с двухдневным сроком годности относительно проста [16,106].

Квас можно отнести к различным категориям напитков, но все их следует объединить в одну группу – напитки для утоления жажды. Именно этот мотив пока остается основным при покупке кваса, поскольку, пожалуй, ни один другой продукт не имеет более выраженной сезонности потребления. Квас составляет конкуренцию всем напиткам, утоляющим жажду – от пива, до минеральной воды, но, в отличие от них имеет характерное для хлебного кваса сезонное потребление.

Поэтому структура продаж напитков для утоления жажды сложилась таким образом, что квас пока очень отстает от пива, соков, безалкогольных напитков и воды.

На долю кваса приходится всего 3 % от общего объема реализуемых напитков. Хотя 3 % в общем объеме напитков и 14 % среди категории безалкогольных напитков – это уже немало, если учесть что доля кваса была 1 % и 4 % соответственно.

В то же время, если бы полезные качества кваса не имели большого значения для российского потребителя, то квас не смог бы вытеснить квасные напитки, которые бывают, сопоставимы по вкусу с натуральным квасом брожения [105].

Согласно статистическим данным, в 2008 и 2011 гг. наблюдался спад предложения на 17,2 и 16,1 % соответственно по сравнению с предыдущими годами.

В 2010 г. предложение кваса резко выросло на 62,4 %, что обусловлено аномально жарким летом.

Главную роль на российском рынке кваса играют отечественные производители, доля которых в 2011 году составляла 90 %, тогда как доля импорта составляла 0,5 %.

В настоящее время каждый завод, производящий квас, выпускает 2-3, а иногда и более сортов кваса. Готовят квасы на все вкусы: сладкие и кислые, легкие и плотные, для питья и холодного супа, светлые и темные – и все только на основе натуральных продуктов.

В частности, МИЦ «Пиво и напитки XXI век», помимо рецептур сортов хлебного кваса, разработал несколько рецептур плодово-ягодных и овощных квасов, среди которых очень любимый на Руси свекольный квас [90].

Появилась также возможность использования при приготовлении кваса функциональных добавок, например, растительных экстрактов, усиливающих его функциональную направленность для улучшения здоровья человека.

На постоянно развивающемся рыке пива и кваса производителям приходится конкурировать между собой, повышать качество выпускаемых напитков, улучшать дизайн упаковки, тары, этикеток, учитывать предпочтения потребителей [170].

Потребитель, выбирая тот или иной продукт, ориентируется на следующие критерии:

- продукт должен обладать превосходными вкусовыми качествами;

- являться источниками биологически активных веществ;

- быть натуральным;

- относиться к категории здоровой пищи;

- быть простым в употреблении.

Квас и пиво, как напитки брожения, полученные с использованием растительного сырья, полностью соответствуют данными требованиями [110].

На основании аналитического обзора литературы, отражающей современное состояние пивобезалкогольной промышленности, можно сделать вывод, что производство кваса и напитков на его основе является актуальным и востребованным среди потребителей. Для расширения ассортимента напитков и завоевания своей ниши на рынке необходимо их дополнительно обогащать биологически активными веществами.

1.2 Роль биологически активных веществ в питании человека К основным нарушениям в пищевом статусе населения России относится дефицит витаминов, минеральных веществ, полиненасыщенных жирных кислот, полноценных белков, пищевых волокон, а также избыток животных жиров [33, 165].

Особенно остро организм человека реагирует на дефицит витаминов, в том числе антиоксидантного ряда - С, Е, Р, А и -каротина. Недостаток в питании селена, выполняющего роль антиоксидантной защитой организма является огромной проблемой для многих регионов России. У населения отдельных регионов Сибири, Крайнего Севера и Дальнего Востока, которые относятся к регионам с экологически неблагополучной обстановкой, выявлен дефицит антиоксидантов [166].

Для восполнения дефицита эссенциальных микронутриентов необходимо увеличение объема пищи, что может привести к резкому увеличению риска развития ожирения и сопутствующих ему заболеваний [96].

Необходимо употреблять продукты и напитки, обогащенные биологически активными веществами дикорастущего растительного сырья [114]. В Амурской области много растительного сырья, которое содержит широкий спектр биологически активных веществ, таких как витамины, микро- и макроэлементы, красящие и ароматические вещества. Использование в производстве местного растительного сырья позволит снизить расходы на его приобретение и доставку и расширить ассортимент выпускаемой продукции.

При переработке растительного сырья необходимо наиболее полно извлечь и сохранить его ценные компоненты. К растворимым биологически активным веществам растений относятся алкалоиды (стрихнин, шорфин, папаверин, кодеин, эфедрин, хинин, кофеин и др.), эфирные масла, дубильные вещества, гликозиды (сапонины, карденалиды, горечи, флавоноидные гликозиды, антрагликозиды и др.), витамины (каротиноиды, B1, В2, В6, С, Д, Е, F, К, РР, инозит, холин, биотин и др.) кумарины, смолы [35,152].

Наибольшее количество биологически активных веществ содержится в свежих пищевых и лекарственных растениях. Пищевые растения – овощи, фрукты, листовая зелень, пряности и другие – содержат их в меньшем количестве, нежели лекарственные растения [100, 121].

Здоровье современного человека напрямую зависит от качества и количества поступающих с пищей биологически активных веществ. Достаточно привести примеры употребления человеком чеснока, лука, чаев на основе женьшеня, кофе, мяты, которые, как известно, сразу же после приема проявляют противовоспалительное,возбуждающее,тонизирующее, успокаивающее действие и многие другие положительные эффекты.

И чем более богат рацион человека естественной, необработанной растительной пищей, чем чаще он использует в своем питании чаи, настоянные на различных травах, листьях сада, огорода и полей, тем лучшие условия создаются для нормальной его жизнедеятельности, повышаются адаптационные возможности организма к неблагоприятным факторам окружающей среды, умственная и физическая работоспособность [139, 163].

Развитие цивилизации и научно-технического прогресса привело к резкому изменению набора потребляемых человеком продуктов питания, химического состава пищи и, в конечном счете, рациона питания.

Благодаря развитию и усовершенствованию современных технологий происходит удаление из продуктов важных для организма человека биологически активных веществ. Пшеница и другие злаковыепрактически полностью лишились своих оболочек, в которых в большом количестве содержатся витамины, минеральные вещества, ряд незаменимых аминокислот, клетчатка. Происходит также и отделение зародыша богатого высококачественным белком и высокоценным пшеничным маслом, содержащим достаточно значимое Концентрированные соки, джемы и варенья по своему химическому составу уступают свежим овощам и фруктам, из которых они были произведены. В их составе содержатся в незначительных количествах макро- и микроэлементы, а привносятся красители, консерванты и другие химические добавки, которые делают продукты более приятными для восприятия человека, придавая им новые потребительские качества. Многие птице- и животноводческие хозяйства включают в рацион питания птиц и животных различные стимуляторы роста, гормоны и, антибиотики, что губительно сказывается на содержание биологически активных веществ их тканей [24,146,149].

Основные способы консервирования – сушка, маринование, соление – также способствовали удалению из плодов необходимых для человека биологически активных компонентов.

Таким образом, с усовершенствованием технологий производства продуктов питания произошли кардинальные изменения их химического состава - потеря в значительном количестве многих биологически активных веществ и приобретение не свойственных им характеристик. Потребление таких продуктов приводит к снижению адаптационных и защитных возможностей человека, а также к повышению экологической нагрузки на его органы и системы [130].

При недостаточномупотреблении витаминов и жизненно важных минеральных веществ происходит снижение физической и умственной работоспособности, сопротивляемости к различным заболеваниям, усиление отрицательного воздействия на организм неблагоприятных экологических условий, вредных факторов производства, повышение профессионального травматизма, сокращение продолжительности активной трудоспособной жизни, повышение риска развития сердечнососудистых и онкологических заболеваний и различных нарушений обмена веществ [33, 166].

Одним из путей решения этого вопроса является введение в рацион питания современного человека биологически активных веществ животного и растительного происхождения, содержащихся в растительном и плодовоягодном сырье или употребление их в чистом виде. Их употребление больными и здоровыми людьми, взрослыми и детьми имеет огромное медицинское, социальное, политическое и гуманитарное значение.

Биологически активных вещества, поступающие в организм человека с продуктами функционального назначения, выступают в роли мощного, весьма эффективного и экономически оправданного средства оздоровления населения, увеличения работоспособности и продолжительности жизни людей, способствующего существенному повышению уровня здоровья и жизни в целом [88, 139].

Растительное разнообразие Дальневосточной тайги обладает богатейшими биологически активными веществами, поэтому целесообразно рассмотреть возможность применения в пищевой промышленности сосновой хвои.

1.3 Характеристика хвойных пород как источника биологически активных веществ и использование продуктов его переработки 1.3.1 Характеристика хвойных лесов Амурской области Лесной покров в области распределен неравномерно. Наибольшие площади лесов сосредоточены в Зейском, Тындинском, Селемджинском районах. Безлесная территория – Зейско - Бурейская равнина.

Исходя из различных климатических, почвенно-гидрологических условий и произрастания основных лесообразующих пород, выделяю три растительные зоны, подзоны и провинции:

1. Зона хвойных лесов, или тайги, в ней выделяют две подзоны – средней и южной тайги.

2. Зона смешанных, или хвойно-широколиственных лесов, с подразделением на две провинции – Амурскую и Дальневосточную.

3. Безлесный Зейско - Бурейский район.

Зона тайги расположена в северной части области и занимает более двух третей ее площади. В ней произрастают таежные леса с преобладанием лиственницы и участием сосны, ели и других пород.

Подзона средней тайги занимает северную часть таежной зоны, где на 77- % площади ее лесов господствуют лиственничники и лишь 12-13 % приходится на участки с примесью сосны, ели, пихты, березы белой, осины.

Подзона южной тайги занимает юго-восточную часть Амуро-Зейского плато, южную часть междуречья Зеи и Селемджи, а также всю возвышенную площадь Зейско-Бурейской равнины. Основные лесообразующие породы – лиственница (34-71 %), реже береза белая (21-50 %), 0,5-12,5 % лесопокрытой площади занято сосняками [177].

Зона смешанных лесов занимает юго-восточную часть Амуро-Зейского плато, всю возвышенную площадь Зейско-Бурейской равнины и бассейны рек Буреи и Архары.

Амурская провинция хвойно-широколиственных лесов, расположенная в освоенных и населенных пунктах области, занимает западную и центральную часть зоны. Леса здесь подверглись сильному антропогенному воздействию, они расстроены рубками и пожарами. Отдельные районы почти безлесны. Преобладают в основном сосново-лиственнично-дубовые леса, в составе которых растут лиственница, дуб, береза белая и черная, сосна.

В юго-восточной части области в предгорьях Бурейских гор расположена Дальневосточная провинция хвойно-широколиственных лесов. Леса отличаются большим видовым разнообразием. Встречаются кедр корейский, лиственница, ель, пихта и другие [178].

Кедровые леса Амурской области произрастают на площади 7861 га с общим запасом 1447,3 тыс. куб. м. и расположены на территории Архаринского и Бурейского лесхозов, занимая менее 1 % лесопокрытой площади. Среди древесных пород Амурской области кедр занимает особое положение. Его ценность не исчерпывается наличием прекрасной кедровой древесины.

Кедрово-широколиственные леса занимают долины рек, предгорья и нижние склоны гор на влажных и более богатых почвах [74].

В прошлом кедровники занимали примерно 556,6 тыс. га, или около 3 % лесопокрытой площади Амурской области. В результате интенсивной вырубки и систематических лесных пожаров площадь кедровых лесов уменьшилась в 70 раз.

Кедр теперь располагается небольшими участками в смеси с елью и пихтой. Чистых кедровников в области нет. Возобновление кедра под пологом древостоев происходит неудовлетворительно.

Лиственничные леса в области распространены повсеместно, за исключением безлесной Зейско-Бурейской равнины. Лиственничники занимают 13428, тыс.га, или 59,8 % покрытых лесом земель, с общим запасом 1435,6 млн. куб.м, что составляет 72 % от лесосырьевых запасов области. Наибольшие площади и запасы лиственничных лесов сосредоточены в Зейском, Тындинском и Селемджинском районах.

Высокая физиологическая изменчивость и приспособляемость к разным условиям местообитания, способность переносить суровый климат и неблагоприятные почвенные условия выдвинули лиственницу на первое место [178, 179].

Сосновые леса области, несмотря на небольшое распространение, представляют значительную ценность. Сосной занято 685,3 тыс.га, или 3,1 % лесопокрытой площади. В сосновых лесах сосредоточено 54,6 млн.куб.м. древесины. За последнее столетие сосняки подверглись сильной эксплуатации и систематическому разрушительному воздействию пожаров.

Сосняки сосредоточены на Амуро-Зейском водоразделе и в бассейне реки Зеи – в среднем и верхнем ее течении, а также на северо-западе области, до границы ее с Читинской областью и Якутией.

Кроме сосновых участков естественного происхождения, в юго-восточной части области в большинстве лесхозов созданы сосновые культуры на площади тыс.га, большая часть которых переведена в лесопокрытую площадь [74].

В Амурской области преобладают следующие основные группы типов сосновых лесов:

- сосняки кустарниково-лишайниковые – наибольшее распространение имеют рододендроновые на северо-западе и севере области;

- сосняки брусничные – наиболее распространенная группа сосновых лесов, занимают пологие склоны гор, вершины увалов;

- сосняки багульниковые – распространены в северных и западных лесхозах и имеют хозяйственное значение;

- сосняки кустарниковые с дубом – распространены в центральных и южных лесхозах области.

Кедровый стланик входит в семейство сосновых вместе с сосной и кедром корейским. Широко распространен в Амурской области на площади 1487, тыс.га, северная граница его уходит в Якутию и Хабаровский край.

Ельники или елово - пихтовые леса являются наиболее ценными по хозяйственному значению и занимают 496,1 тыс.га, или 2,2 % в составе лесопокрытых земель с запасом 81 тыс. куб.м. древесины. Здесь ель образует обычно первый ярус и по запасам занимает больший объем, чем пихта. В Амурской области произрастают два вида ели: сибирская и аянская. Чистые пихтарники или древостои с преобладанием пихты встречаются редко и на небольших площадях (0,2 % от лесопокрытой).

В зависимости от геоморфологического положения все ельники подразделяются на три группы: высокогорные, горные и долинные [178].

Таким образом, большие запасы лесов и организация промышленной лесозаготовки создает благоприятные условия для комплексной переработки отходов, в частности хвои, на основе которой возможно получение продуктов переработки с высоким биологическим потенциалом.

1.3.2 Биологически активные вещества хвои сосны обыкновенной В последние годы в целях оздоровления людей и животных происходит увеличение потребления биологически активных веществ растительного сырья.

Ведутся поиски нового сырья для расширения ассортимента биологически активных добавок [151].

Перспективным источником БАВ является хвоя, обладающая лечебным и стимулирующим действием. В хвое гармонично сочетаются фитонциды и фитогормоны, макро- и микроэлементы, хлорофилл и витамины, эфирные масла.

В химическом составе хвои содержится: около 5 % дубильных веществ; 0, % эфирного масла, в состав которого входит а-пинен, лимонен, борнеол, борнилацетат, кадинен, церратендиол; около 3 % алкалоидов, смол и жиров; около 20 % крахмала; каротин; сахара; антоциановые соединения; горько-пряные вещества;

минеральные соли; витамины К, Е, С (в 6 раз больше витаминов, чем в лимонах и апельсинах) [35, 167].

Эфирные масла представляют собой смеси химических соединений разных классов (альдегидов, дитерпенов, катонов, окисей, сесквитерпенов, сульфидов, сложных эфиров, кислот, терпеновых углеводов, фенолов и др.), содержащихся в растениях. Они почти нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в маслах, спиртах, эфире, очень легкие, жгучие на вкус, обладают сильным ароматным запахом, могут быть бесцветными, темно-коричневого, зеленого, темно-зеленого или желтого цвета.

Из всего разнообразия растений нашей планеты только в 2500 содержатся эфирные масла (в некоторых из них содержится по несколько различных эфирных масел). Химический состав и количество эфирных масел зависит от фазы развития растения (цветение, плодоношение, рост,), почвенно-климатических условий, высоты произрастания над уровнем моря и др. Накапливаются они больше в летнее время года в разных количествах (от следов до 2 % массы сухого растения) и в различных частях растений - в листьях, цветках, почках, семенах, шкурке плодов, коре, реже в корнях, клубнях и луковицах [117].

Фитонциды - комплексы органических соединений, обладающих бактерицидным, противогрибковым действием. Антибиотик, получаемый из фитонцидов растений, нашел широкое применение в медицинской практике.

В определенных дозировках фитонциды способствуют улучшению процессов регенерации и ускорению заживления ран, стимулированию защитных сил организма, регулированию сокращений сердечной мышцы, деятельности центральной нервной системы, обмена веществ. Кроме того, фитонциды пагубно влияют на вирусы гриппа, возбудителей дизентерии, газовой гангрены, туберкулеза, брюшного тифа [93].

Витамины - биологически активные вещества, необходимые для нормального течения обменных процессов, роста и обновления клетки организма. Недостаточное их потребление приводит к развитию гипо- и авитаминозов, что приводит к развитию рахита, пеллагры, цинги, полиневрита и других заболеваний.

На сегодняшний день открыто и описано около 30 витаминов, 20 из которых поступают в организм человека с употребленной им пищей. Растительные препараты являются очень ценным и эффективным источником витаминов. При их приеме исключается опасность возникновения побочных эффектов и передозировки, поскольку в растениях витамины содержатся в оптимальных соотношениях [117,169].

Флавоноиды - производные фенольных соединений, желтые, коричневые пигменты растений. Они обнаруживают разнообразное фитотерапевтическое действие. Встречаются в виде гликозидов, а также и в чистом виде. Известнейшие флавоноиды: рутин, гесперидин, гиперозид, кверцетин, кемпферол и апигенин.

Наиболее существенное фармацевтическое действие флавоноидов состоит в регулировании состояния капилляров, в частности, они повышают их проницаемость при атеросклерозе и тем самым оказывают содействие снижению и нормализации кровяного давления. Им приписывают и диуретическое действие (мочегонное), спазмолитическое и холеретическое действие на организм человека; они расширяют капилляры, снижают давление крови, тонизируют сердечные мышцы, расширяют коронарные сосуды, уменьшают свертывание крови [152].

Алкалоиды – это органические соединения, содержащиеся в растениях в виде солей лимонной, яблочной, янтарной, винной, щавелевой, муравьиной, уксусной, молочной и других кислот, которые хорошо растворимы в воде. Тогда как чистые алкалоиды (в несвязанном состоянии) в воде не растворимы.

Содержание алкалоидов зависит от времени года и почвенно-климатических условий мест произрастания растений. Как правило, в одном растении встречается несколько разных алкалоидов, причем их количество и состав отличается в различных видах растений и в различных частях одних и тех же растений. Больше всего их содержится в плодах, листьях и корнях.

Фитонциды, содержащиеся в хвое, являются важнейшими антимикробными веществами, в их состав входят эфирные масла – смеси летучих ароматических соединений [74, 152].

Хвоя сосны может служить источником витаминных препаратов. Она содержит от 250 до 350 мг витамина С, который способствует ускоренному выведению шлаков из организма, снижению общего уровня холестерина, регулирует окислительно-восстановительные процессы, оказывает влияние на белковый и углеводный обмен. Широко используется для профилактики и лечения гипо- и авитаминоза С.

Хвоя – источник бета-каротина, на 1 кг хвои приходится 140-320 мг каротина. Считают, что он незаменим в профилактике раковых заболеваний. Витамин А обеспечивает хорошее зрение, способствует повышению устойчивости организма к инфекциям.

Хвоя сосны содержит 350-360 мг витамина Е, который является одним из мощных антиоксидантов [35].

На основании вышеизложенного можно констатировать, что сосновая хвоя ценнейший источник необходимых для организма человека биологически активных веществ. Для обоснования актуальности ее использования в направлении конструирования функциональных пищевых систем необходимо изучить уже существующие продукты переработки хвои.

Россия занимает большие площади на территории материка. Больше процентов этих площадей занимают лесные массивы. От этого рост промышленности, занимающейся лесопереработкой, заметно увеличился, особенно в последние годы, когда современные способы заготовки, переработки и реализации древесных ресурсов позволяют использовать до 100 процентов всех возможностей.

Нужно лишь реализовать их, сделав лесную промышленность безотходной, в то время как на данный момент количество этих отходов достигает порой процентов [30].

Современную парфюмерию и косметику, бытовую химию и медицинские препараты уже сложно представить без вытяжек или экстрактов хвойных растений. Фармацевтическая промышленность широко использует биологические вещества, содержащиеся в хвое, которые богаты полезными микроэлементами.

Но россияне научились перерабатывать древесную зелень сравнительно недавно, в 30-х годах прошлого столетия. Именно в эти годы в Советском Союзе группа ученных приступила к исследованию хвойных пород деревьев, в том числе изучался и химический состав хвои этих растений [125].

На рисунке 1.1 представлены продукты переработки сосновой хвои.

ХвойноПровитаминный каротиновая пасЭкстракт для Хвойно-витаминная мука используется в животноводстве и птицеводстве в качестве кормовой добавки. Но ограничивают ее применение в большом количестве в необработанном виде из-за наличия дубильных, смолистых веществ и горьких глюкозидов, придающих корму специфический вкус [93].

Титов М.Е. использовал хвою в качестве антигельминтного средства при лечении паразитарных заболеваний у водоплавающей птицы. Гусям и уткам двухнедельного возраста ежедневно в течение 2,5 месяцев скармливали свежую измельченную зеленую хвою в количестве 8-10 % дневного рациона с увлажненным мучным кормом. Вначале гуси неохотно поедали корм с хвоей, но постепенно привыкли. При копрологическом исследовании и вскрытии у гусей гельминтов не оказалось.

Хлорофиллин натрия (водорастворимое производство хлорофилла) представляет собой продукт омыленного хлорофилла, содержащий натриевые соли жирных и смоляных кислот и водорастворимые производные хлорофилла. Применяется в медицине как кроветворное, тонизирующее и заживляющее средство, используется при атеросклерозе, кожных и желудочно-кишечных заболеваниях, понижает артериальное давление. Препарат входит в состав парфюмернокосметических изделий.

Провитаминный концентрат (неомыляемые вещества) содержит каротиноиды, стерины, витамин Е. Применяется в косметических изделиях как биоактивная добавка и в животноводстве как витаминная подкормка.

Хвойный воск используется во многих отраслях промышленности, в частности для придания глянца лучшим сортам бумаги, а также для полировки мебели, при окраске кож. Применяется также в косметической и парфюмерной промышленности.

Натуральный клеточный сок – витаминная добавка для безалкогольных напитков. Используется и в животноводстве как ценнейший источник биологически активных веществ [39, 125].

Экстракт для ванн – таблетки или густая жидкость – нашел свое применение в качестве гигиенического, профилактического и лечебного средства.

Хвойная хлорофилло-каротиновая паста - это фитонцидный поливитаминный препарат, содержащий хлорофилл, каротин, каротиноиды, витамин Е, стерины и другие биоактивные вещества, стимулирующие биологически активные процессы. Препарат используется в медицине для лечения язв, ожогов, обморожений, заболеваний кожи, в животноводстве и птицеводстве в качестве витаминной кормовой добавки, в косметической и парфюмерной промышленности в качестве биоактивного компонента.

Эфирное масло в соотношении 1:1 с пищевым растительным маслом применяется для лечения мочекаменной болезни. Может быть использовано для ингаляции, для натирания при ревматизме, а также в качестве средства освежающего воздух при пульверизации больниц и жилых помещений. Средняя фракция эфирного масла применяется как отдушка в парфюмерно-косметических изделиях [103, 125].

Применение хвои и продуктов ее переработки помогает при лечении заболеваний сердечно-сосудистой системы, дистонии сосудов головного мозга, рассеянного склероза, прогрессирующей атрофии мышц, отслоения сетчатки глаза, пиелонефрита. Используется для профилактики 90 % всех заболеваний земного шара, в том числе рака [30, 133].

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что использование сосновой хвои в производстве продуктов функционального назначения играет важную роль в обеспечении сбалансированного питания населения, поскольку является ценнейшим источником биологически активных веществ. А также позволит снизить промышленные отходы при переработке деревьев, что является одной из важных задач для деревообрабатывающей промышленности.

1.4 Основные способы получения растительных экстрактов Одним из современных направлений расширения ассортимента напитков является внесение в их состав в виде добавок различного натурального сырья.

Этот прием издавна использовался при приготовлении квасов, в которые часто добавляли хмель, различные пряности, травы, листья и другие части растений [114, 156].

Теперь известно, что присутствие в напитках растительного сырья, содержащего витамины, каратиноиды, фенольные соединения, ферменты способствует повышению тонуса организма, адаптивных возможностей нервной системы и эндокринных желез, повышению устойчивости организма к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды, стимулированию активности антиоксидантной защиты организма [102,115].

Растительное сырье является также оптимальным источником микроэлементов, поскольку они находятся в биодоступной, хорошо усвояемой организмом форме.

Разумеется, на современном этапе растительное сырье используется не в нативном виде, а в виде концентратов и готовых экстрактов, полученных из трав и/или частей растений.

Экстрагированием называется извлечение одного или нескольких компонентов из твердого тела с помощью растворителя или экстрагента, обладающего избирательной способностью воздействовать только на те компоненты, которые необходимо выделить [108].

Оптимизация процесса экстрагирования направлена на повышение его эффективности. Для этого выбирают такие значения действующих факторов, которые исключают влияние различных неблагоприятных воздействий:

1 температура - с повышением температуры коэффициент диффузии в твердых частицах увеличивается. После превышения некоторого уровня температур изменяются физические характеристики частиц, оцениваемые по изменению их упругих свойств, либо повышенная температура неблагоприятно сказывается на диффузии их частиц;

2 размеры частиц - их уменьшение существенно ускоряет экстрагирование.

Однако, при малых размерах частиц возможно их «слипание» и в результате эффективная поверхность соприкосновения с экстрагентом может уменьшиться до 20-25% и менее от полной внешней площади поверхности частиц. В значительной мере предотвращению неблагоприятного воздействия «слипания» способствует перемешивание частиц различными способами, включая низкочастотные механические колебания, организацию процесса в кипящем слое, ультразвуковые колебания, электроимпульсные воздействия, периодический отжим продукта;

3 перемешивание растворителя вокруг твердых частиц, из которых экстрагируется продукт [14,141].

Влияние факторов на процесс экстрагирования может быть выражено математически следующим уравнением:

где F- поверхность раздела фаз,м2;

D- коэффициент молекулярной диффузии, показывающий количество вещества в кг, которое продиффундирует за 1 с через поверхность в 1 м2 при толщине слоя 1 м и разности концентрации в 1 кг/м3;

С-с – разность концентрации, кг/м3;

х- толщина слоя, через который проходит диффузия, м;

S- количествопродиффундировавшего вещества, кг;

t – время диффузии, с.

Согласно этому уравнению, называемому законом диффузии Фика, количество продиффундировавшего вещества прямо пропорционально разности концентраций, поверхности раздела фаз, времени диффузии, коэффициенту диффузии и обратно пропорционально толщине слоя.

Коэффициент диффузии представляет собой количество вещества, переносимого в единицу времени через единицу поверхности при градиенте концентрации равном единице. Это физическая характеристика, определяющая способность вещества проникать в какую-либо среду. Формула Эйнштейна (2) отражает зависимость коэффициента диффузии в растворе от температуры, размера частиц и вязкости растворителя.

где N– число Авогадро;

– вязкость среды, Па-с;

r- радиус диффундирующих молекул, м.

R – газовая постоянная;

Т – абсолютная температура, К Из приведенного уравнения видно, что происходит увеличение коэффициента диффузии с повышением температуры и уменьшение с увеличением вязкости среды и размера частиц вещества. Иначе говоря, диффузия протекает быстрее с меньшим радиусом диффундирующих частиц [3].

Экстрагент выбирают в зависимости от вида получаемого продукта и его назначения, так как экстрагент обладает избирательностью по отношению к экстрагируемому сырью. Можно получить совершенно разные экстракты из одного и того же растительного материала если учитывать свойства экстрагента.

Экстракты и концентраты содержат не только легкоусвояемые экстрактивные вещества, в том числе продукты гидролиза некрахмальных полисахаридов, вещества углеводной и белковой природы, но и моно-, ди- и трисахариды, аминокислоты, витамины, макро- и микроэлементы, флавоноиды, органические кислоты и другие биологически активные вещества.

Экстракты практически не содержат балластных веществ, что позволяет вносить их в напитки в небольшом количестве, не изменяя органолептических свойств напитка [115].

Существуют способы экстрагирования статические и динамические.

При использовании статических способов сырье настаивают определенное время, при этом периодически заливают экстрагентом. При использовании динамических способов происходит постоянная смена экстрагента или экстрагента и сырья.

Среди статических и динамических способов экстрагирования выделяют периодические, при которых экстрагирование проводится в течение определенного времени одной или несколькими порциями сырья.

К статическим периодическим способам относятся одноступенчатые (мацерация) и многоступенчатые (ремацерация и циркуляция с периодическим сливом).

Среди динамических периодических способов выделяют перколяцию и реперколяцию с законченным и незаконченным циклами.

Среди динамических способов выделяют прямоточные (экстрагент и материал в одном потоке), противоточные (активное движение навстречу экстрагента и растительного к материала) и непрерывные (с непрерывной подачей сырья) [108].

К наиболее простым способам экстрагирования относят статические, в том числе метод настаивания, используемый при производстве экстрактов и настоек.

Более сложными являются ремацерационные методы (неоднократное настаивание), а именно, метод бисмацерации, используемый при производстве густых и сухих экстрактов. Мацерация в «классическом» виде не отвечает требованиям интенсификации производства, поэтому используется только в редких случаях.

Однако, простота метода и оборудования являются достоинством данного способа.

Сейчас разрабатываются и внедряются в производства новые формы мацерации с максимальной динамизацией всех видов диффузии. К таким модификациям мацерации можно отнести:

- экстракцию с использованием ультразвука (акустическая);

- методы импульсной обработки сырья;

- вихревую экстракцию – турбоэкстрацию;

- центробежную экстракцию.

Центробежная экстракция осуществляется в фильтрующей центрифуге, где первичный сок уделяется из клеточного материала за счет центробежных сил. Заем подается свежий экстрагент, который в дальнейшем также удаляется из материала. Экстрагент сменяется на новый, после своего насыщения.

При электроимпульсном способе происходит создание в жидкости высоковольтного разряда и выделение мощного электромагнитного излучения в очень короткие промежутки времени.

При дробной мацерации за счет обновления экстрагента происходит эпизодическое изменение разности концентраций на границе раздела фаз. При этом происходит разделение экстрагента на порции и время настаивания: если экстрагирование ведется в соотношении 1:5, первые 4 суток растительный материал экстрагируется трех кратным объемом экстрагента, после прессования экстрагирование ведутв течение 2 суток 1-но кратным объемом чистого экстрагента и в течение 1-х суток – оставшимся однократный объемом экстрагента. Таким образом, в сумме время экстрагирования составляет 7 суток, количество экстрагента – 5 объемов. Если же экстракт готовится в соотношении 1:10, тогда указанные объемы экстрагента удваиваются, т.е. 6:2:2, что в итоге даст 10-кратный объем [3,141].

Из динамических (периодических) методов в производстве наиболее часто применяется перколяция.

Перколяция – это непрерывное фильтрование экстрагента через слой сырья.

Осуществляется в специальных емкостях, представляющих собой цилиндр с ложным дном и краном внизу.

Перколирование ведется до тех пор, пока в сырье не останется ничтожно малое количество действующих веществ, поскольку дальнейшее экстрагирование является экономически нецелесообразным. Полноту истощения определяют визуально по обесцвечиванию перколята (извлечения) или качественными реакциями на действующие вещества – алкалоиды, таннаты, гликозиды, кислоты и т.п.

После этого извлечение разбавляется чистым экстрагентом, если его объем получился меньше расчетного или содержание действующих веществ выше стандарта [108].

Жюзе Т.П., будучи ученым советских времен, предложил теорию об использовании в переработке сжиженных газов. И лишь современная наука позволила воплотить эту теорию в практику. Достоинства этого метода в невысоких температурах технологического процесса, что позволяет сохранить максимум полезных веществ экстрактов. К тому же сам процесс более прост за счет отсутствия такой стадии, как регенерация экстрагента. И самым распространенным в этой области переработки стала сжиженная СО2.

Экстракция сжиженными газами – один из новейших способов экстракции сырья, содержащего фитонциды, эфирные масла, растительные гормоны, сердечные гликозиды, то есть летучие вещества.

В СНГ освоена экстракция растительного сырья жидкой СО2, при комнатной температуре (не более 28°С) и давлении 65-70 атм. Вязкость жидкой СО2 в раз меньше воды, в 65 раз - этилового спирта. Температура кипения сжиженного СО2 лежит в пределах от -55,6 до +31°С, что позволяет быстро удалять газ из вытяжки и сохранять экстрагированные вещества в вытяжке без изменений [141].

Многие ученые занимаются усовершенствованием технологий и технических аппаратов по переработки хвои, стремясь выделить отдельные группы биологически активных веществ их хвои деревьев. Уже разработан способ вывода полипренола, а также способ фракционирования хвойного эфирного масла, которое нашло свое применение во многих отраслях промышленности [93].

Благодаря разработке новейших способов переработки хвои Россия уже сейчас снижает количество отходов лесоперерабатывающей промышленности, что является первостепенной задачей при сложившейся экологической обстановке.

Таким образом, получение экстрактов из хвои является наиболее простым и доступным способом ее переработки, а полученные продукты могут быть использованы для производства пищевых продуктов.

При анализе современных литературных источников дана оценка современному состоянию пивобезалкогольной промышленности, на основании чего определена тенденция ее развития на расширение ассортимента напитков с функциональной направленностью.

Приведена характеристика хвойных лесов Амурской области, биологически активных веществ хвои сосны и продуктов ее переработки. Рассмотрены существующие способы экстрагирования растительного сырья.

На основании проведенной работы по изучению литературы можно сделать вывод о том, что в настоящее время люди стремятся к здоровому образу жизни и здоровому питанию.

Человек современного урбанизированного общества все чаще испытывает недостаток тех или иных видов пищевых незаменимых веществ. В результате чего снижается способность защитных систем организма противостоять неблагоприятным воздействиям окружающей среды, что приводит к развитию многих заболеваний.

Поэтому актуальным становится производство напитков, обогащенных витаминами, макро- и микроэлементами, благодаря чему они приобретают статус функциональных с точки зрения воздействия на различные системы и организм в целом.

В качестве источника биологически активных веществ решено использовать хвойный экстракт, полученный из сосны обыкновенной, произрастающей в Амурской области, так как имеющиеся литературные данные свидетельствуют о целесообразности применения данной добавки. Кроме того, остается не исследованным направление использования препаратов из хвои как источника биологически активных веществ. Такое положение вещей требует расширения действующих и поиска новых, научно обоснованных путей по рациональному использованию данного экстракта.

В этой связи целью работы является разработка технологии и оценка потребительских свойств напитков брожения, полученных с добавлением экстракта хвои сосны обыкновенной.

В связи с поставленной целью определены основные задачи работы:

1. Изучить потребительские предпочтения населения г. Благовещенска в отношении функциональных напитков.

2. Дать характеристику хвойных лесов Амурской области с целью обоснования целесообразности организации переработки хвои сосны и использования продуктов переработки при производстве напитков.

3. На основе сравнительного анализа способов получения экстрактов из хвои сосны обыкновенной разработать технологию его производства.

4. Изучить показатели качества полученного хвойного экстракта, в том числе содержание биологически активных веществ.

5. Разработать научно обоснованные рецептуры и биотехнологии кваса и напитка брожения, полученных с добавлением экстракта хвои сосны обыкновенной.

6. Изучить сохранность биологически активных веществ вносимого хвойного экстракта в процессе производства и хранения напитков. Определить показатели пищевой и энергетической ценности.

7. Определить экономическую целесообразность производства разработанных напитков и провести производственную апробацию разработанных напитков функционального назначения. Разработать и утвердить техническую документацию.

ГЛАВА 2 ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальные и теоретические исследования выполнены на базе кафедры технология переработки продукции растениеводства ФГБОУ ВПО «Дальневосточного государственного аграрного университета», отдельные исследования выполнены в ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности», ряд анализов выполнялись на базе производственнотехнологической лаборатории ОАО «Благовещенский спиртзавод», производственно-технологической лаборатории ИП Корнеев, в центральной аналитической аккредитованной лаборатории ОАО «Амургеология».

Эксперимент разделен на пять основных этапов, на рисунке 2.1 представлена схема проведения диссертационных исследований.

На первом этапе работы проведен анализ современных источников литературы, в которых отражено современное состояние производства хлебного кваса и пива. Систематизированы данные о пищевых добавках, применяемых в производстве напитков, изучены биологически активные вещества растений хвойных пород и сделан вывод о целесообразности их применения для обогащения напитков брожения.

На втором этапе выполнен анализ качества и безопасности растительного сырья, используемого для приготовления функциональных напитков, определены оптимальные технологические параметры производства водно-спиртового экстракта из хвои сосны обыкновенной, произрастающей на территории Амурской области. Определены показатели качества и безопасности, содержание биологически активных веществ экстракта, подтверждающие возможность его использования для обогащения напитков.

литературных I этап Анализ источников зация экспемого при производстве набор методов добавлением хвойноIII этап Разработка технологии кваса с го экстракта технологии напитка брожения с добавлеIV этап Разработка нием хвойного эксВыбор и обоснование технологических параметров производства V этап Практическая реазультатов рализация реботы На третьем этапе диссертационного исследования обоснованы оптимальные технологические параметры производства хлебного кваса с добавлением хвойного экстракта. Исследовано влияние экстракта на процесс брожения квасного сусла.

Определены показатели качества и безопасности, сроки годности напитка. Для подтверждения функциональности напитка проведена медико-биологическая эффективность разработанной рецептуры.

Четвертый этап работы посвящен выбору технологических параметров производства слабоалкогольного напитка на пивном и квасном сусле с добавлением хвойного экстракта. Проведена товароведная оценка его качества. Изучена динамика показателей качества и содержания биологически активных веществ напитка в процессе хранения.

На пятом этапе разработана и утверждена техническая документация на новые виды напитков функционального назначения. Произведен выпуск опытной партии напитков на предприятии пивобезалкогольной промышленности.

Объектами исследования являлись:

- анкеты потребителей (население г. Благовещенска);

- хвоя сосны обыкновенной (PinusSylvestris), произрастающей на территории Амурской области. Для проведения эксперимента образы растительного сырья были собраны в 2010 году в ранний зимний период, поскольку в это время происходит максимальное накопление в них биологически активных веществ.

Место заготовки было выбрано учитывая благополучие в экологическом отношении и удаленность от промышленных центров. Использовалась быстрозамороженная хвоя, хранившаяся при температуре минус 18 оС;

- водно-спиртовый хвойный экстракт, применяемый при производстве напитков брожения;

- дрожжи пивные и хлебопекарные;

- лабораторные образцы новых сортов напитков;

- экспериментальные животные: 80 крыс – самцов;

Все применяемые в научно-исследовательской работе объекты и материалы соответствовали требованиям действующей нормативной документации.

Анализ сырья и готовых образцов напитков проводили согласно действующей нормативной документации:

- определение содержания сухих веществ рефрактометрическим методом, в квасе - по ГОСТ 6687.2-90, в экстракте - ГОСТ 51135-10, в напитке - ГОСТ 12787-81 [54,52,44];

- содержание этилового спирта дистилляционным методом: в квасе и в слабоалкогольном напитке – по ГОСТ 6687.7-88, в экстракт - ГОСТ 51135-10 [59,52];

- определение титруемой кислотности: в квасе – по ГОСТ 6687.4-86, в напитке - ГОСТ 12788-87 [55, 45];

- количественное определение суммы флавоноидов в водно-спиртовом хвойном экстракте - по ГОСТ 21908-93. Порядок проведения анализа: 1 см3 экстракта помещают в мерную колбу вместимостью 50см3, прибавляют 4 см3 раствора хлорида алюминия массовой долей 2% в этиловом спирте с объемной долей 95%. Доводят до метки объем раствора тем же спиртом и перемешивают. Измеряют оптическую плотность раствора через 30 минут на спектрофотометре при длине волны 400 нм в кювете толщиной 1 см. В качестве контрольного раствора используются раствор, состоящий из 1 см3 экстракта и 0,1 см3 уксусной концентрированной кислоты, доведенный этиловым спиртом (95%) до метки в мерной колбе 50 см3 [49];

- определение массовой концентрации органических кислот по методике М 04-47-2007 методом капиллярного электрофореза «КАПЕЛЬ» [109];

определение минерального состава методом приближенноколичественного спектрального анализа [119];

-содержание пектиновых веществ, фенольных соединений определяли по общепринятым методикам [126,147];

- определение содержания белков в исходном сырье осуществляли фотоколориметрическим методом [155].

- содержание витаминов С, -каротин определяли по методикам, описанным - морфологическое исследование экспериментальных животных проводили гистологическим методом путем микроскопирования. Забор материала для микроскопического исследования проводился путем иссечения ткани органов через всю их толщину, объемом 0,5 см3. Из краевой области иссекались кусочки и не позднее 30 минут после забоя помещались во флакон, заполненный на 2/3 10 %ым раствором нейтрального формалина.

До момента исследования материал хранился при t +4 +80 С. По общепринятой методике заливки материла в парафин проводилось изготовление блоков:

после обезвоживания в батарее восходящей концентрации этилового спирта и пропитки маслом материал помещается в парафин-восковую смесь (20:1) при температуре + 560С, затем охлаждается до застывания. Затем полученные блоки использовались для изготовления продольных срезов 5-6 мкм, которые после депарафинизации окрашивались гематоксилином Бемера - эозином.

Микроскопирование осуществлялось на фотомикроскопе Microphot-FXA (фирма NIKON- Япония) при увеличениях Х 25, 50, 150, 250 (иммерсия).

Готовые напитки исследовались по микробиологическим показателя по стандартным методикам согласно ТР ТС 021/2011 [160]. Определение содержания КМАФАнМ– по методике, описанной в ГОСТ 10444.15-94; БГКП - по ГОСТ Р 50474-93; патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы - по ГОСТ Р 50480-93 [41, 42].

Морфолого-физиологические свойства дрожжевых клеток исследовали с помощью микроскопа марки МИКМЕД (Россия) по бродильной активности, морфологическому состоянию, числу мертвых клеток и способности дрожжей к размножению. Определение количества дрожжевых клеток производили с помощью счетной камеры Горяева [154].

Экономические расчеты проводили по методике определения экономической эффективности производства.

Маркетинговые исследования проводили путем социологического опроса методом анкетирования. Форма анкет представлена в приложении № 1.

При органолептическом анализе показателей качества экстракта и напитков исследовали следующие показатели: вкус, аромат, внешний вид, цвет, которые определяли методом дегустации по ГОСТ 6687.5-86, ГОСТ 30060-93, ГОСТ 52522 [57,53,66].

Определение посторонних примесей в исследуемых образцах проводили визуально.

Для объективной оценки полученных экспериментальных данных все исследования проводились в 3-4 кратной повторности и обрабатывались с помощью программного обеспечения Microsoft Excel 2007.

ГЛАВА 3 АНАЛИЗ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ ПРЕДПОЧТЕНИЙ В

ОТНОШЕНИИ НАПИТКОВ, ОБОГАЩЕННЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ

АКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Для обоснования целесообразности производства продуктов функционального назначения с высоким уровнем конкурентоспособности на рынке был проведен социальный опрос населения методом анкетирования по выявлению наиболее популярных напитков функционального назначения.

В условиях жесткой конкуренции успех производителей во многом зависит от способности быстро разрабатывать и выпускать продукты, удовлетворяющие потребностям покупателей. Сегодня для успеха товар должен обладать высоким качеством, сбалансированной пищевой ценностью и быть безопасным по микробиологическим показателям, содержанию тяжелых металлов и радионуклидов.

При разработке продуктов, удовлетворяющих спрос потребителей, в первую очередь прежде нужно ответить на ряд вопросов: кто, когда и где покупает товар, для удовлетворения каких потребностей и с какой целью [8].

На данном этапе диссертационного исследования были изучены потребительские предпочтения жителей г. Благовещенска в отношении напитков функционального назначения путем социологического опроса.

Социально-демографический портрет респондентов: опрошено 350 респондентов. Анкета (приложение 1) включала закрытые (из всех возможных вариантов ответа опрашиваемый выбирает один) и открытые (опрашиваемый отвечает своими словами) вопросы. На этапе обработки собранной информации ответы на открытые вопросы были сгруппированы для облегчения обработки и анализа полученных данных.

Выборка будет контролироваться по двум признакам – пол и образование, которые были отобраны путем квотного отбора. Количество единиц в выборке должно быть прямо пропорционально количеству таких единиц генеральной совокупности.

Генеральная совокупность - это множество элементов, составляющих объект исследований. Генеральной совокупностью является население города Благовещенска.

В таблице 3.1 представлено соотношение генеральной и выборочной совокупности по половому признаку.

Таблица 3.1 - Соотношение генеральной и выборочной совокупности по полу По возрастному признаку на каждую возрастную группу было опрошено практически одинаковое количество респондентов.

В качестве объектов исследования были выбраны следующие возрастные группы потребителей: от 18-25 лет, от 26 до 35 лет, от 36 до 50 лет, от 51 до лет, свыше 60. Результаты исследования потребителей продуктов функционального назначения по возрастным признакам приведены на рисунке 3.1.

Количество опрошенных, Из проведенных исследований следует, что употребляют продукты функционального назначения в большей степени потребители двух возрастных групп – 26-35 лет и старше 60лет, немного меньше потребители 51-60 лет.

По образовательному уровню респонденты разделились следующим образом (рисунок 3.2):

высшее – 50,6 % (из которых 40,0 % мужчин и 60,0 % женщин);

среднеспециальное – 31,6 % (из которых30,6 % мужчин и 69,4 % женщин);

начальное – 17,8 % (из которых 60,7 % мужчин и 39,3 % женщин) Количество опрошенных, Анализируя проведенные исследования можно сделать вывод о том, что на вопрос «Знаете ли Вы напитки функционального назначения?» большинство (68, %) респондентов ответили, что никогда не слышали о подобных и лишь 31,9 % респондентов ответили, что знают данные напитки.

На рисунке 3.3 представлено распределение респондентов по возрасту при ответе на этот же вопрос.

Количество опрошенных, % Из представленных на рисунке данных, следует, что из опрошенных респондентов, имеющих представление о напитках функционального назначения – люди, в возрасте от 26 до 50 лет (12,9 % и 7,8 % соответственно). Кроме того, более 50 % респондентов, не знающих о таких напитках, хотели бы их попробовать.

Это говорит о востребованности напитков функционального назначения на рынке пивобезалкогольных напитков.

На вопрос «как часто Вы приобретаете напитки функционального назначения?» большинство респондентов (35,8 %) покупают продукты функционального хотя бы раз в неделю, 18,8 % 2 – 3 раза в неделю, а 25,7 % из числа опрошенных никогда не покупают напитки функционального назначения. (рисунок 3.4).

Могу предположить, что основной из причин данного явления служит увеличение стоимости напитков в результате удорожания сырья, применяемого при производстве напитков функционального назначения. В связи, с чем необходимо доносить до потребителя социально-значимые свойства этих напитков.

от возраста респондентов представлена на рисунке 3.5.

возраст респондентов, лет Из данных, представленных на рисунке 3.5 видно, что большинство респондентов, приобретающих обогащенные напитки 1 раз в неделю – люди в возрасте от 26 до 50 лет.

Исследовали и частоту потребления напитков функционального назначения в зависимости от пола респондентов, которая представлена на рисунке 3.6.

Количество респондентов, Рисунок 3.6 Частота потребления напитков функционального назначения в Проведя анализ рисунка 3.6, делаем вывод о том, что большинство из мужчин (19,0 %) приобретают напитки функционального назначения 2-3 раза в неделю. Однако из опрошенных респондентов женщин большинство (19,1 %) приобретают напитки функционального назначения каждый день, 16,0 % хотя бы раз в неделю и 15,2 % 2 – 3 раза в неделю.

При выявлении причин покупок напитков брожения с различными функциональными добавками респондентам были предложены варианты ответа, представленные на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 Причины покупок напитков брожения с различными функциональными добавками Результаты опроса показали что, большую часть респондентов интересует состав продукта (36 %) и полезные свойства (34 %), подразумевающих пищевую и энергетическую ценность продукта. Вместе с тем 18,5 % опрошенных респондентов покупают такие напитки из-за любопытства попробовать новинку.

Рисунок 3.8 Изучение мест покупок напитков брожения приобретают напитки в супермаркетах, 23,7 % - в небольших продовольственных магазинах у дома, а 17,6 % покупают на рынках.

Выявлена зависимость мест покупок напитков от пола и возраста респондентов, которая изображена на рисунках 3.9 и 3.10.

Количество опрошенных, % Рисунок 3.10 Изучение мест покупок напитков брожения в зависимости от возраста респондентов Из представленных данных видно что, основным местом покупок как для мужчин (14,1 %), так и для женщин (35,9 %) независимо от возраста являются супермаркеты. Люди в возрасте 51 – 60 лет и старше предпочитают приобретать напитки на рынке, к основным причинам такого выбора можно отнести разницу в цене и старый уклад жизни. При исследовании зависимости мест приобретения от пола и возраста респондентов существенных отличий не наблюдается.

На основании результатов анализа потребительского предпочтения, можно сделать вывод, что напитки брожения в различными функциональными добавками, представлены в недостаточном количестве на рынке г. Благовещенска. Однако потребители проявляют большой интерес к таким напиткам. В основном это люди молодые и преклонного возраста, высокообразованные, которые заботятся о состоянии своего здоровья. Люди недостаточно осведомлены о подобных напитках, поэтому необходимо проводить работу в области информирования о пользе напитков функционального назначения через средства массовой информации, телевидение, интернет и др. Необходимо продолжать исследования в одном из важнейших направлений пищевой промышленности – конструирование функциональных и специализированных пищевых систем с использованием местного для каждого региона растительного сырья.

В связи с этим, в очередной раз подтверждает актуальность и целесообразность проведения исследований в области разработки напитков брожения с добавлением экстракта из хвои сосны обыкновенной, произрастающей на территории Амурской области.

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ

ЭКСТРАКТА ИЗ ХВОИ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ

4.1 Исследование химического состава и безопасности В производстве продуктов и напитков функционального назначения все чаще используют водные, водно-спиртовые или спиртовые экстракты лекарственно-технического сырья.

Для обогащения напитков брожения использовали экстракт из хвои сосны обыкновенной, содержащей биологически активные вещества, обладающие как стимулирующим, так и лечебным действием. Хвоя таит в себе неисчерпаемые силы. В ней гармонично сочетаются хлорофилл и витамины, фитонциды и фитогормоны, макро- и микроэлементы, эфирные масла. Использование продуктов переработки хвои помогает бороться с заболеваниями органов дыхания, артритом, радикулитом, остеохондрозом и с другими болезнями суставов и позвоночника.

Способствует укреплению иммунитета и выведению из организма радионуклидов, повышению адаптационных возможностей организма [30,93,114].

При выборе растительного сырья мы учитывали то, что оно должно быть экономически обоснованным, занимать достаточные для производства площади.

Химический состав хвои и экстрактов, получаемых из хвои сосны обыкновенной, в значительной степени зависит от региона и почвенно-климатических условий ее произрастания, а также от способа получения экстрактов. Поэтому появилась необходимость исследовать химический состав хвои сосны обыкновенной, произрастающей на территории Амурской области. Полученные данные представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Химический состав хвои сосны обыкновенной произрастающей на территории Амурской области Наименование компонентов Ед. изм. Количественное содержание компонентов Важным компонентом хвои сосны обыкновенной является аскорбиновая кислота, содержание которой составило 202,15 мг %. Таким образом, хвою сосны обыкновенной целесообразно использовать в качестве дополнительного естественного источника аскорбиновой кислоты в производстве продуктов питания.

Известно, что минеральный состав сырья зависит от таких факторов как место произрастания, погодно-климатические условия и варьируется в широких пределах [91,159]. Поэтому необходимым становится проведение исследований минерального состава хвои, в связи с использованием ее в работе для обогащения напитков брожения. Результаты исследований приведены в приложении № 2 в таблице 4.2.

Таблица 4.2 – Минеральный состав хвои сосны обыкновенной Как видно из таблицы 4.2, в хвое сосны обыкновенной в большом количестве содержатся ценные для организма человека макро- и микроэлементы.

Качество исходного сырья определяет гигиеническую безопасность продуктов питания. Учитывая сложившуюся неблагоприятную экологическую обстановку и рассматривая перспективу производства продуктов питания в условиях радиоактивного загрязнения, следует отметить усугубление проблемы здорового питания. Соединения тяжелых металлов представляют наибольшую опасность, поскольку являются сильнейшим ядом и накапливаясь в организме, вызывают различные заболевания и мутации [159].

В таблице 4.3 представлены данные по содержанию токсичных элементов и радионуклидов в хвое сосны обыкновенной Таблица 4.3 - Содержание токсичных элементов и радионуклидов в хвое сосны обыкновенной Как следует из таблицы, количество токсичных элементов и радионуклидов в хвое на один-два порядка ниже допустимых уровней.

Таким образом, хвоя сосны обыкновенной, произрастающей на территории Амурской области по минеральному составу и показателям безопасности соответствует требованиям, предъявляемым к сырью для производства пищевых продуктов.

4.2 Исследование процесса экстрагирования водно-этанольными Для обогащения и придания лечебно-профилактических свойств напитков брожения предлагаем использовать растительный экстракт.

Для проведения исследований использовали хвою сосны обыкновенной, собранную в 2010 году в Зейском, Архаринском и Благовещенском районах Амурской области. Выбирали места заготовки исходя из его удаленности от промышленных центров и, соответственно, благополучия в экологическом отношении. Заготавливали хвою молодых растений в зимнее время года. Для сохранения витаминов в хвое подвергали ее замораживанию.

Известно, что степень измельчения растительного сырья способствует ускорению проникновения экстрагента и растворению веществ, эффективному выходу веществ из растительной клетки и увеличению площади поверхности соприкосновения фаз. При определении размера частиц сосновой хвои основывались на том, что при размере частиц свыше 10 мм переход биологически активных веществ будет недостаточным. При измельчении сырья менее 1 мм в экстракт переходит большое количество балластных веществ и нерастворимых частиц, от которых трудно очистить полученный экстракт. Таким образом, для исследования хвою измельчали до размера 7,0 – 8,0 мм который является достаточным, согласно литературным данным, для наибольшего выхода биологически активных веществ.

В технологии приготовления экстрактов из хвои сосны обыкновенной выбрали способ - простой и часто применяемый метод дробной мацерации или ремацерации. Данный способ предусматривает эпизодическое изменение разности концентраций на границе раздела фаз за счет обновления экстрагента. При этом экстрагент разделяется на порции и время настаивания. Время экстракции составляет 7 суток, соотношение растительного материала и экстрагента 1:10.

В качестве экстрагента использовали воду, 40%, 60% и 75%-ый этиловый спирт.

Одним из широко применяемых экстрагентов является вода, которая имеет ряд преимуществ: быстро проникает в клетку через стенки; растворяет многие лекарственные вещества; является фармакологически индифферентной; является дешевым и удобным, с точки зрения безопасности, растворителем. Однако проведенные исследования позволяют сделать вывод о не возможности использования воды в качестве экстрагента при использовании данного способа экстрагирования. Так как уже на вторые сутки на поверхности экстракта наблюдалось образование плесени, характеризующей порчу продукта. Кроме того, низким оставалось и содержание экстрактивных веществ в экстракте.

На основании этого в качестве экстрагента решено использовать этиловый спирт. Поскольку спирт хорошо растворяет многие алкалоиды, гликозиды, эфирные масла, смолы и другие вещества, которые водой растворяются в незначительных количествах. Спирт является бактерицидной средой. В извлечениях, содержащих не менее 20 % спирта, не развиваются ни микроорганизмы, ни плесени.

Поскольку спирт относится к летучим веществам, то и спиртовые извлечения легко сгущаются до густых жидкостей и порошкообразных веществ. Для обеспечения сохранности термолабильных веществ выпаривание и сушка проводятся под вакуумом. Спирт огнеопасен, потому при работе с ним должны соблюдаться установленные требования противопожарной безопасности.

Итак, спирт - экстрагент с еще более широким диапазоном, чем вода, причем его извлекающие способности зависят от его концентрации.

Приготовили 9 модельных образцов экстрактов для изучения влияния района сбора хвои и концентрации этилового спирта на процесс экстрагирования.

Продолжительность экстракции устанавливали путем определения выхода сухих веществ сырья. С помощью рефрактометрического метода во всех образцах определили содержание сухих веществ на вторые, четвертые и седьмые сутки от начала процесса экстрагирования. По максимальному выходу сухих веществ устанавливали оптимальное время экстрагирования. Полученные данные приведены в таблице 4.4 и на рисунке 4.1.

Таблица 4.4 – Массовая доля экстрактивных веществ хвойных экстрактов Район сбора хвои Массовая доля экстрактивных веществ, % Рисунок 4.1 Зависимость массовой доли экстрактивных веществ от концентрации этанола в экстракте из хвои, собранной в различных районах В результате проведенных исследований установили, что с увеличением концентрации этилового спирта в экстрагенте происходит увеличение содержания экстрактивных веществ в экстракте. Район произрастания сосны оказывает незначительное влияние на содержание экстрактивных веществ. В связи с чем, для дальнейших исследований решено использовать хвою сосны обыкновенной, произрастающей на территории Архаринского района.

Недостатками выбранного способа экстрагирования считают неполноту экстракции действующих веществ и большую длительность процесса. В связи с чем, предлагаем использовать способ экстрагирования с применением обработки в конвекционной установке. Конвекционная установка – это духовой шкаф с функцией конвекции горячего или холодного воздуха. Конвекция - равномерное распределение горячего (холодного) воздуха – происходит благодаря работе встроенного вентилятора. Для интенсификации процесса экстрагирования после внесения новой порции экстрагента помещали экстракт в конвекционную установку на 60 минут при температуре 28-30 0С.

Для определения времени экстрагирования хвои и влияния процесса конвекции определяли выход сухих веществ рефрактометрическим методом на вторые, третьи, четвертые, шестые и седьмые сутки. Полученные данные приведены в таблице 4.5.

Таблица 4.5 – Влияние процесса конвекции на содержание экстрактивных веществ в экстрактах ределе- Экстрагирование методом Экстрагирование методом ния, сут дробной мацерации дробной мацерации с применением конвекционной обработки На рисунке 4.2 приведена динамика экстрактивных веществ.

Анализируя полученные данные, определили, что массовая доля экстрактивных веществ увеличивается с увеличением времени экстрагирования, достигает максимального значения на четвертые сутки, а затем остается неизменной во всех образцах. В образцах с использованием конвекции экстрактивных веществ больше, чем в образцах без конвекции.

Рисунок 4.2 Динамика экстрактивных веществ 40%, 60% и 75% этиловым спиртом из хвои сосны обыкновенной № 1 – без конвекционной обработки; № 2 – Для определения оптимальных технологических параметров получения экстракта из хвои сосны обыкновенной произвели корреляционно-регрессионный анализ полученных данных, приведенных в таблице 4.6.

Таблица 4.6 – Исходные данные для корреляционно-регрессионного анализа В результате чего имеем следующие уравнения регрессии:

- для экстракта, полученного без применения конвекционной обработки:

- для экстракта, полученного с применения конвекционной обработки:

где у – экстрактивные вещества, х1- концентрация этилового спирта, х2 – время экстрагирования.

Уравнение регрессии 3 показывает, при увеличении концентрации этилового спирта на 1 % об (при неизменном времени экстрагирования) происходит увеличение содержания сухих веществ в экстракте на 0,2188 %, а при увеличении времени экстрагирования на 1 сутки (при неизменной концентрации этанола) массовая доля экстрактивных веществ увеличится в среднем на 0,3721 %.

Уравнение регрессии 4 показывает, при увеличении концентрации этилового спирта на 1 % об. (при неизменном времени экстрагирования) происходит увеличение содержания сухих веществ в экстракте на 0,1209 %, а при увеличении времени экстрагирования на 1 сутки (при неизменной концентрации этанола) массовая доля экстрактивных веществ увеличится в среднем на 0,5267 %.

Парные коэффициенты корреляции для экстракта, полученного без применения конвекционной обработки: ryx1 =0,9372, ryx2 = 0,2062, rx1x2 = 1,78*10-17 и для экстракта, полученного с применением конвекционной обработки: ryx1 =0,8173, ryx2 = 0,4796 указывают на весьма сильную связь содержания сухих веществ с концентрацией этанола и на слабую связь содержания сухих веществ со временем экстрагирования.

В таблице 4.7 приведены результаты проведенного анализа.

Таблица 4.7 – Сводная таблица результатов анализа полученных данных Результаты множественной Способ экстрагирования ент корреляции фициент детерминации критерия Фишера Доверительные интервалы 0,1775=b1=0,2601 0,0867=b1=0, для параметров регрессии 0,0530=b2=0,6912 0,2620=b2=0, Из таблицы 4.7 следует, что доля дисперсии результата составляет больше 90 % и указывает на весьма высокую степень обусловленности вариации результата вариацией факторов, иными словами – на весьма тесную связь факторов с результатом.

Фактические значения F-критерия Фишера 3,59, следовательно, полученные значения не случайны, они сформировались под влиянием существенных факторов, т.е подтверждается статистическая значимость всего уравнения.

Частные критерии Фишера 4,45, причем х1 х2, следовательно для увеличения содержания сухих веществ экстракта целесообразно сначала увеличение концентрации этанола, а затем времени экстрагирования.

Общий вывод состоит в том, что наибольшее влияние на содержание сухих веществ оказывает концентрация экстрагента.

Для наглядного представления данных приведена зависимость на графиках (рисунок 4.3).

Рисунок 4.3 Зависимость массовой доли экстрактивных веществ от времени и концентрации этанола в хвойных экстрактах: № 1 – экстрагирование растительного сырья без применения конвекционной обработки, № 2 - экстрагирование растительного сырья с применением обработки в конвекционной установке В готовых экстрактах определили органолептические показатели качества, приведенные в таблице 4.8.

Таблица 4.8 – Органолептические показатели качества хвойных экстрактов 60%-ый эти- Прозрачная жидкость Ярко выраженный Без осадка На рисунке 4.4 представлено фото хвойных экстрактов.

Рисунок 4.4 Водно-спиртовые экстракты из хвои сосны обыкновенной, где 1 - 40%-ый, 2 - 60%-ый и 3 - 75%-ый водно-спиртовые экстракты Анализ результатов экспериментальных исследований позволяет сделать вывод, что оптимальными условиями экстракции являются: концентрация экстрагента - этилового спирта - 60 % об., продолжительность процесса - 4 суток.

На основании проведенных исследований предлагаем использовать способ экстрагирования растительного сырья, который осуществляется при соотношении сырья и экстрагента 1:10 в 3 этапа следующим образом: после мойки водой и сушки растительное сырье измельчают до 7-8 мм, заливают шестикратны объемом 60 % этилового спирта. Затем производят обработку в конвекционной установке в течение 60 минут и экстрагируют в течение двух суток. На втором этапе сырье прессуют, добавляют двукратный объем 60 % этилового спирта, производят обработку в конвекционной установке в течение 60 минут и экстрагируют в течение одних суток. На последнем этапе сырье прессуют, добавляют оставшийся двукратный объем 60 % этилового спирта, затем производят обработку в конвекционной установке 60 минут и экстрагируют одни сутки.

Затем готовый растительный экстракт фильтруют через фильтр-картон и упаковывают в потребительскую тару.

Таким образом, время экстракции составляет 4 суток, количество экстрагента – 10 объемов, общее время конвекционной обработки – 180 минут.



Pages:   || 2 | 3 |
 
Похожие работы:

«ШЕЛЕПИНА НАТАЛЬЯ ВЛАДИМИРОВНА НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ СПОСОБОВ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА СОВРЕМЕННЫХ СОРТОВ И ФОРМ ГОРОХА Специальность 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства Диссертация на соискание ученой степени...»

«КОРЖОВ ИГОРЬ ВАСИЛЬЕВИЧ РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ РАСТИТЕЛЬНЫХ ТЕКСТУРАТОВ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Специальности: 05.18.01-Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодовоовощной продукции и виноградарства 05.18.04-Технология мясных,...»

«ПОПОВА НАТАЛИЯ ВИКТОРОВНА ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОССТАНОВЛЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА И ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ИХ ПРОИЗВОДСТВА НА ОСНОВЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Специальность 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов...»

«ВОЛОТКА ФЁДОР БОРИСОВИЧ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РЫБНЫХ ФОРМОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ РЫБ ПРИБРЕЖНОГО ЛОВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПИВНОЙ ДРОБИНЫ Специальность 05.18.04 Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств Диссертация на...»

«Беляева Лидия Александровна ИССЛЕДОВАНИЕ СОХРАНЯЮЩИХ ФАКТОРОВ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПОДЛИННОСТИ ПРИРОДНОЙ БУТИЛИРОВАННОЙ СТОЛОВОЙ ВОДЫ Специальность 05.18.15 – технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания (технические науки) ДИССЕРТАЦИЯ На соискание ученой степени кандидата технических наук Научный...»

«Гринюк Анна Валентиновна ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКИ КРОВИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЖИДКОГО АЗОТА В КАЧЕСТВЕ АГЕНТА ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ЗАМОРАЖИВАНИЯ Специальность 05.18.04 – технология мясных, молочных и...»

«Бабич Ольга Олеговна ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ БИОТЕХНОЛОГИЙ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ L-ФЕНИЛАЛАНИН-АММОНИЙ-ЛИАЗЫ 05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных...»

«ГРАЩЕНКОВ ДМИТРИЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ РАЗРАБОТКА БЛЮД И РАЦИОНОВ ДЛЯ ДОШКОЛЬНЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ НА ОСНОВЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ РАСЧЕТОВ 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания Диссертация на соискание ученой степени кандидата...»

«КОДАЦКИЙ Юрий Анатольевич ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ СЕМЯН СОИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УЛЬТРАЗВУКА Специальность: 05.18.01 – технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук...»

«ВАГАЙЦЕВА ЕЛЕНА АЛЕКСЕЕВНА НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ ДЛЯ ДЕТСКИХ ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ УЧРЕЖДЕНИЙ Специальность: 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и...»

«ЛЕ ТХИ ДИЕУ ХУОНГ РАЗРАБОТКА И ТОВАРОВЕДНАЯ ОЦЕНКА ПРОДУКЦИИ НА МОЛОЧНОЙ ОСНОВЕ ДЛЯ ШКОЛЬНОГО ПИТАНИЯ ВО ВЬЕТНАМЕ Специальность 05.18.15 - Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания (технические наук и). ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой...»

«МАКСЮТОВ РУСЛАН РИНАТОВИЧ РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ТОВАРОВЕДНАЯ ОЦЕНКА ЙОДОБОГАЩЁННЫХ КУМЫСНЫХ НАПИТКОВ С ИНУЛИНОМ 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания (технические наук и) Диссертация на соискание...»

«АПЁНЫШЕВА ТАТЬЯНА НИКОЛАЕВНА РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЯГКИХ КИСЛОТНОСЫЧУЖНЫХ СЫРНЫХ ПРОДУКТОВ С РАСТИТЕЛЬНЫМ ЖИРОМ Специальность: 05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.