WWW.DISS.SELUK.RU

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

 

Pages:   || 2 | 3 |

«ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОССТАНОВЛЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА И ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ИХ ПРОИЗВОДСТВА НА ОСНОВЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ...»

-- [ Страница 1 ] --

1

Министерство образования и наук

и Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Южно-Уральский государственный университет»

(национальный исследовательский университет)

на правах рукописи

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 и функционального и специализированного назначения и общественного питания (технические науки)

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

доктор технических наук, доцент И.Ю. Потороко Челябинск

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………. Глава 1. ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОССТАНОВЛЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА…………………………………….. 1.1 Состояние сырьевой базы молочной отрасли, пути решения проблем...... 1.2 Вода как фактор качества восстановленных продуктов переработки молока…………………………………………………………………….............. 1.2.1 Качество воды, требования для предприятий пищевых производств….. 1.2.2 Водоподготовка в технологических процессах пищевых производств, возможности модификации……………………………………………………... 1.3 Сущность ультразвуковой кавитации как физического фактора воздействия на вещество…………………………………………………........... 1.4 Технология восстановления сухого молока как фактор качества восстановленной продукции переработки молока..…………………………... Глава 2. ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ……………………………………………………………… 2.1 Организация эксперимента………………………………………………….. 2.2 Объекты исследования ……………………………………..……………….. 2.3 Методы исследования…………………………………………………..........

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ

КАВИТАЦИИ НА ПРОЦЕССЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СУХОГО МОЛОКА

И ИНТЕНСИВНОСТЬ ИХ ПРОТЕКАНИЯ….………………………………… 3.1 Изменение физико-химических свойств воды под действием ультразвука………………………………………………………………………. 3.2 Исследование качества сухого обезжиренного молока………………....... 3.3 Исследование влияния ультразвуковой кавитации на качество восстановленного молока-сырья ……………………………………………….

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КАВИТАЦИИ НА




КАЧЕСТВО ВОССТАНОВЛЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ

МОЛОКА………………………………………………………………………… 4.1 Анализ потребительских предпочтений молочной продукции…………... 4.2 Исследование качества и потребительских свойств молочного напитка... 4.3 Исследование качества и потребительских свойств кисломолочного продукта (кефира)…………………………………………………….…..………

ГЛАВА 5. ИЗМЕНЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОССТАНОВЛЕННЫХ

ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА ПРИ ХРАНЕНИИ………………..

ГЛАВА 6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА

ВОССТАНОВЛЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА НА

ОСНОВЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ…………………………...

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ………………………………………………………… БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………………... Приложение А – Заявка на способ производства молочного продукта...……. Приложение Б – Заявка на способ получения кефира………………..……….. Приложение В – Заявка на способ подготовки воды для пищевых производств………………………………………………………………………. Приложение Г – Акты внедрения…………………….………………..……….. Приложение Д – Результаты мониторинга качества питьевой воды требованиям нормативов………………………………………………………... Приложение Е – Шкалы органолептической оценки качества молочного напитка и кисломолочного продукта…………………………………………...

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Важной задачей пищевой отрасли России в настоящее время является производство социально значимых продуктов питания, отвечающих современным требованиям по качеству, пищевой полноценности и безопасности. Заинтересованность государства в решении указанной задачи подтверждается совокупностью принятых законодательных актов, среди которых: «Стратегия развития пищевой и перерабатывающей промышленности Российской Федерации на период до 2020 года», утвержденная распоряжением Правительства РФ № 559-р от 17 апреля 2012г.; «Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года», утвержденные распоряжением Правительства Российской Федерации № 1873-р от 25 октября 2010 г.; Приказ Министерства здравоохранения и социального развития РФ № 593н от 2 августа 2010г. "Об утверждении рекомендаций по рациональным нормам потребления пищевых продуктов, отвечающим современным требованиям здорового питания", а также Комплекс Технических Регламентов Таможенного Союза.

Согласно принятым документам создаются благоприятные условия для расширения и модернизации производства продуктов питания на основе внедрения новых технологий, позволяющих увеличить глубину переработки и выход готовой продукции с единицы перерабатываемого сырья. Формирование научных направлений в данной области и их развитие поддерживается исследованиями отечественных и зарубежных ученых: Остроумовой Л.А., Позняковского В.М., Липатова Н.Н., Галстяна А.Г., Шестакова С.Д., Красули О.Н., Покровского В.И., Радаевой И.А., Тихомировой Н.В., Рогова И.А., Rivas H., Fisher E., Bernard J.K., Dupont D. и др.





Наибольшую актуальность вопросы качества и безопасности приобретают для продуктов массового потребления, которые обеспечивают организм человека незаменимыми факторами питания, молоко и молочные продукты среди них являются абсолютными лидерами. Молоко и продукты, полученные на его основе – это сложные поликомпонентные биологические системы, их свойства характеризуются значительной неустойчивостью, обусловленной влиянием как внешних, так и внутренних факторов.

На сегодняшний день достаточно полно проанализированы теоретические и практические основы физических, химических, биохимических процессов, протекающих в молочных продуктах при их производстве и хранении.

Исследованию качества молока и молочных продуктов, факторов, определяющих их потребительские свойства, посвятили большое количество работ как отечественные, так и зарубежные ученые: Тарасов К.И., Алексеева Н.Ю., Забодалова Л.А., Крусь Г.Н., Горбатова К.К., Шидловская В.П., Твердохлеб Г.В., Чекулаева Л.В., Дунченко Н.И., Бредихин С.А., Тихомирова Н.А., Степанова Л.И., Полянский К.К., Тёпел А., Karel M., Fuquay J.W., Fox P.F., Bernard J.K., Boland M.J., Dekker P.J., Labuza T.P., Schuck P., Robertson G.L., McCarthy O.J., Thompson A., Singh H. и другие.

В связи с необходимостью ежедневного присутствия молочной продукции в рационах питания человека и зависимостью ее производства от объемов поступающего сырья, проблемы резервирования молочного сырья в течение длительного времени и возможности его последующего применения в технологиях молочных продуктов с минимальными потерями исходных свойств, безусловно, требуют новых подходов в решении.

Одним из широко используемых методов консервирования молока является его сушка, замедляющая протекание процессов порчи молока при хранении, что позволяет обеспечивать молочное производство сырьем в требуемых объемах.

Выработка молочных продуктов из сухого молока основывается на тех же производственных процессах, что и из сырого молока, с добавлением этапа восстановления. Вопросы улучшения качественных характеристик ведения восстановительных процессов сухого молока, технологические возможности и аппаратурное оформление глубоко рассматриваются в работах Кунижева С.М., Липатова Н.Н., Тарасова К.И., Галстяна А.Г., Петрова А.Н., Бурыкина А.И., Дворецкого Г.Б., Грановского В.Я., Шестакова С.Д., Швырева В.Ф., Панасенкова Н.С., Шуваева В.А., Prentice J.H. и др.

показывает, что большинство авторов для улучшения растворимости сухого молока предлагает изменять температурные режимы обработки и время выдержки восстановленного молока, а также аппаратурное оформление технологических линий и интенсивность механических воздействий, что в конечном итоге имеет как положительные, так и отрицательные стороны.

Успешная реализация поставленных задач в технологии производства восстановленных продуктов переработки молока, направленных на получение продукции с высокими качественными показателями и потребительскими свойствами, приближенными к нативным, возможна на основе разработки новых технологий с применением современных электрофизических способов воздействия, в том числе кавитационных ультразвуковых. Возможности ультразвука различной мощности и применимость его в технологиях различных пищевых производств изучаются Акуличевым В.А., Галстяном А.Г., Дежкуновым Н.В., Игнатенко П.В., Заяс, Ю.Ф., Шестаковым С.Д., Красулей О.Н., Зениным С.В., Кардашевым Г.А., Классен В.И., Ashokkumar M., Leighton T.G., Suslick K.S., Grieser F. и другими учеными. Вместе с тем, влияние ультразвуковой кавитации именно на интенсификацию процессов восстановления сухого молока в технологии восстановленных продуктов переработки молока и обеспечение их качества изучено недостаточно.

обеспечения качества восстановленных продуктов переработки молока и интенсификации процессов их производства, являются особо значимым вопросом, актуальность которого и определила выбор темы, цели и задач диссертационного исследования.

Цель диссертационного исследования заключается в совершенствовании технологии производства восстановленных продуктов переработки молока путем интенсификации процесса восстановления на основе ультразвуковой кавитации для повышения качества восстановленных продуктов переработки молока и обеспечения их сохраняемости.

Поставленная цель предусматривает решение следующих задач:

1. Установить факторы, обуславливающие эффективность ведения отдельных этапов в технологии производства восстановленных продуктов переработки молока и их влияние на качество готовой продукции.

2. Обосновать возможность применения ультразвукового воздействия для интенсификации технологических процессов восстановления сухого молока и выработки восстановленных продуктов переработки молока.

3. Исследовать влияние ультразвуковой кавитации на качество и технологические свойства восстановленного молока-сырья.

4. Установить оптимальные режимы ультразвукового воздействия для обеспечения качества восстановленных продуктов переработки молока, исследовать органолептические, физико-химические и микробиологические показатели.

5. Изучить влияние ультразвуковой кавитации на изменение качества восстановленных продуктов переработки молока в процессе хранения.

6. Установить наиболее эффективные режимы ультразвукового воздействия для интенсификации процессов восстановления и провести промышленную апробацию.

Научная новизна результатов диссертационного исследования заключается в следующем:

– обоснована теоретическая возможность и практическая целесообразность применения ультразвуковой кавитации в производстве восстановленных продуктов переработки молока;

– установлено влияние ультразвуковой кавитации на увеличение гидратации белков молока и изменение дисперсной системы как фактора интенсификации процесса восстановления;

– обоснован рациональный режим ультразвукового воздействия для обеспечения качества восстановленного молока-сырья и продуктов, полученных на его основе;

– показано, что ультразвуковая кавитация оказывает положительное влияние на органолептические (консистенция, вкус, запах) и физико-химические показатели качества восстановленных продуктов переработки молока и их сохраняемость;

переработки молока (молочного напитка и кисломолочного продукта) на основе встраивания ультразвукового воздействия на этапах восстановления сухого молочного сырья.

Предмет исследования. Предметом исследования является качество и технологии производства восстановленных продуктов переработки молока на основе использовании ультразвукового воздействия.

Теоретическая и практическая значимость результатов работы. На основании проведенных исследований предложена усовершенствованная технология производства восстановленных продуктов переработки молока путем осуществления на этапе восстановления ультразвукового воздействия, способствующего эффективному переходу биологически важных компонентов из сырья в дисперсную систему продукта, увеличению выхода готовой продукции с единицы перерабатываемого сырья и обеспечению качества.

Научно-техническое решение оформлено заявками на получение патентов Российской Федерации: «Способ производства молочного продукта»

(№2013124181 с приоритетом от 27.05.2013), «Способ получения кефира»

(№2013123708 с приоритетом от 23.05.2013) и «Способ подготовки воды для пищевых производств» (№2013123709 с приоритетом от 23.05.2013) (Приложения А, Б, В). Разработанные технологии восстановления сухого молока и технологии производства восстановленных продуктов переработки молока апробированы на предприятиях ООО «УралМолоко» и ООО «Златмолокомбинат» (Приложение Г).

Материалы исследования используются в учебном процессе для студентов, обучающихся по направлению 100800.62 «Товароведение», а также магистрантов 221400.68 «Управление качеством» ФГБОУ ВПО «ЮУрГУ» (НИУ).

Работа является составной частью научных исследований в рамках реализации программы развития Южно-Уральского государственного университета на 2010-2019 гг. по приоритетному направлению развития «Суперкомпьютерные и грид-технологии в решении проблем энерго- и ресурсосбережения» по теме «Моделирование экспертного ситуационного управления ресурсоэффективностью производства продукции» кафедры «Товароведение и экспертиза потребительских товаров».

Методология и методы исследования. При организации и проведении диссертационных исследований использовались общепринятые, стандартные и оригинальные методы в определении органолептических, физико-химических, реологических, микробиологических показателей, а также математические методы статистической обработки результатов исследования.

Положения, выносимые на защиту:

1. Исследование качества сырья для производства восстановленных продуктов переработки молока.

водоподготовки и восстановления сухого молока.

восстановленного с применением ультразвуковой обработки.

4. Результаты товароведной оценки качества и хранимоспособности восстановленных продуктов переработки молока, полученных по предлагаемым технологиям, в сравнении с традиционными продуктами.

Степень достоверности и апробация результатов. Степень достоверности экспериментальных данных оценивали методами математической статистики с привлечением современных программных средств MICROSOFT Offiсе, MatCad.

Экспериментальные исследования проводились в трех-пяти кратных повторностях для каждого из вариантов опыта и контроля с доверительной вероятностью 0,95.

симпозиумах, конгрессах, конференциях различного уровня, в том числе:

Международной научно-практической конференции «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства» (Челябинск, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012), конференции с элементами научной школы «Инструментальные методы для исследования живых систем в пищевых производствах» в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (Кемерово, 2009, 2011), Международной научнопрактической конференции «Безопасность и качество продуктов питания и товаров народного потребления» (Алматы, Республика Казахстан, 2009), Международной научно-практической конференции «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств СПТ и ТПП-2009 (Барнаул, 2009), V Международной научно-практической конференции «Потребительский рынок:

качество и безопасность товаров и услуг» (Орел, 2009), Международной научнопрактической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований» (Одесса, 2011), Международной научно-практической конференции студентов и аспирантов «Экономика и бизнес: взгляд молодых»

(Челябинск, 2010, 2011), Международной научно-практической конференции (УРГАУ, 2011), Международной научно-практической конференции (Челябинск, 2012, 2013).

Публикации: По материалам диссертации опубликованы 18 печатных работ, в том числе 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, а также ряд статей в материалах конференций, симпозиумов, форумов, научных трудах институтов.

Глава 1. ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОССТАНОВЛЕННЫХ

ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА

1.1 Состояние сырьевой базы молочной отрасли, пути решения проблем безопасность России. По данным Федеральной службы государственной статистики, производство молочной продукции в стране осуществляют более 1500 организаций различной формы собственности, из них 500 крупных и средних. Тенденции производства молока в период 2010 – 2012 годы по различным федеральным округам Российской Федерации неоднозначны и имеют как положительную (Центральный, Северо-Западный, Южный, СевероКавказский, Приволжский и Дальневосточный ФО), так и отрицательную динамику (Уральский и Сибирский ФО) (рисунок 1.1), о чем свидетельствуют данные отчета Федеральной службы государственной статистики.

тыс. тонн Рисунок 1.1 – Динамика производства молока по федеральным округам РФ (по данным Федеральной службы государственной статистики) Производство молока во всех категориях хозяйств за январь – июнь 2013 г.

уменьшилось на 4,2 % к уровню соответствующего периода 2012 г. и составило 15,3 млн. тонн. В крестьянских (фермерских) хозяйствах производство молока увеличилось на 6,1 %, в сельскохозяйственных организациях уменьшилось на 5, %, а в хозяйствах населения – на 3,6 процента.

Современная молочная промышленность характеризуется существенными изменениями в сторону сглаживания сезонности молочного производства и активизации процессов по созданию крупных молочных хозяйств, в которых реализованы современные технологические решения по заготовке кормов, кормлению, содержанию и доению. Молочное стадо насчитывает около голов, средний надой молока от коровы за сутки составляет 10,4 кг, а сельскохозяйственных организациях за 6 месяцев 2013 г. уменьшился на 35 кг или на 1,4 % к уровню соответствующего периода 2012 г. и составил 2546 килограммов.

В то время как в развитых странах Европы и мира продуктивность коров составляет более 6 тыс. кг в год, в Великобритании и Японии более 7 тыс. кг, в Канаде – более 8 тыс. кг, в США – 9 тыс. кг (по данным Intesco Research Group).

Также отрицательным фактором, сдерживающим расширение ассортимента и объемов производства молочной продукции, является зачастую низкое качество сырого молока, поступающего на переработку, несоответствие его требованиям нормативных документов. Данный факт обуславливает необходимость применения дополнительных мер в ведении процессов переработки молока.

предполагает необходимость дополнительных затрат на очистку сырья молочного производства. Для производства многих молочных продуктов большую роль играет показатель содержания белка в молоке, этот показатель остается на крайне низком уровне для молока, поступающего на переработку [56, 59].

перерабатывающих предприятий осложняется высокой долей производства молока в хозяйствах населения, которое плохо поддается контролю [95, 103].

Отсутствие налаженной системы сбыта молочного сырья, произведенного, прежде всего, в хозяйствах населения, еще больше усугубляет проблему дефицита сырья для перерабатывающей промышленности.

Вместе с тем, рынок цельномолочных продуктов полностью обеспечивается внутренним производством, но собственное производство сливочного масла и сыров недостаточно для удовлетворения внутреннего спроса. Необходимо отметить тенденции к увеличению производства по различным группам молочной продукции (рисунок 1.2).

тыс.т.

Рисунок 1.2 – Динамика производства молочной продукции по годам (по данным Российского статистического ежегодника/ 2013) [102] По данным Росстата, снижение производства сырого молока привело к уменьшению за январь – июнь 2013 г. по сравнению с аналогичным периодом 2012 г. производства молокоемких продуктов, а именно молока и сливок в твердых формах – на 17,8 % (до 57,3 тыс. тонн), сыра и творога – на 4,6 % (до 568,8 тыс. тонн), масла сливочного – на 4,6 % (до 103,2 тыс. тонн), сыворотки – на 18,8 % (до 228,1 тыс. тонн).

Одновременно в связи со стабильным спросом увеличилось производство следующих видов молочной продукции: сливок – на 10,2 % или до 49,6 тыс. тонн, кисломолочных продуктов (кроме сметаны и творога) – на 5,4 % или до 1 312, тыс. тонн, йогурта – на 4,5 % или до 1 605,7 тыс. тонн, цельномолочной продукции – на 4,1 % или до 5 940,7 тыс. тонн, молока жидкого обработанного – на 2,4 % или до 2 710,1 тыс. тонн.

Снижение производства и необходимость удовлетворения внутренних потребностей в молоке и молочной продукции компенсируется за счет ее импорта. По оперативным данным ФТС России, в I полугодии 2013 г. по сравнению с аналогичным периодом 2012 г. импорт в Россию основных видов молочной продукции в пересчете на молоко (без учета торговли с Республикой Беларусь и Республикой Казахстан) увеличился на 23,6 % или с 1 788,6 тыс. тонн до 2 210,7 тыс. тонн.

С момента вступления России в ВТО (сентябрь 2012 г. – май 2013 г.) наблюдается увеличение импорта основных видов молочной продукции (без учета торговли с Республикой Беларусь и Республикой Казахстан) в диапазоне от 9,5% (сыры и творог ТН ВЭД 0406) до 1,6 раза (сливочное масло ТН ВЭД 0405), за исключением молочной сыворотки (ТН ВЭД 0404), объем импорта которой снизился в натуральном выражении на 7,9 процента, а импорт сухого молока в сентябре – ноябре 2012 года вырос по сравнению с прошлым годом на 210 процентов – до 7,8 тысячи тонн.

В России ежегодно потребляется примерно 150 тысяч тонн сухого обезжиренного молока (СОМ), при этом собственное производство составляет примерно 105…110 тысяч тонн, а около 40 тысяч тонн СОМ, то есть почти четвертая часть, ввозится из Белоруссии (по данным департамента регулирования агропродовольственного рынка Минсельхоза).

По данным USDA, объём мирового производства сухого молока с 2009 года продолжает увеличиваться. Общее мировое производство сухого молока в 2013 году составило 4,5 млн. тонн (+1,2 % к 2012 году). Растущее производство сухого молока в Бразилии, Китае и Новой Зеландии в 2013 году компенсируется низкими объёмами производства в РФ (производство снизилось до 65 тыс. тонн, минус 3 % к 2012 году) и ЕС (производство снизилось до 620 тыс. тонн, минус 6,1 % к 2012 году).

Потребление сухого молока, по прогнозам, составило 3,4 млн. тонн. Потребление сухого молока в РФ в 2013 году осталось на уровне 2012 года – 93 тыс. тонн.

Анализ сравнительной динамики объемов производства сухих сливок и сухого молока показывает общее снижение более чем на 13 тысяч тонн (минус 12,2 % к 9 месяцам 2012 года). Причем, объем сухого цельного молока снизился почти на 12500 тонн (минус 35,6 %) за 9 месяцев 2013 года по отношению к тому же периоду 2012 года (по данным аналитического портала – www. dairynews.ru) (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 – Сравнительная динамика объемов производства сухих За период с начала года по октябрь 2013 года объем импорта 25 странимпортеров в Россию данной группы молочных товаров зафиксирован на уровне 29147 тонн (плюс 41,8 % к январю – сентябрю 2012 года). Большую часть из ввезенного объема (более 25 тысяч тонн) составляет сухое обезжиренное молоко.

Объем сухого цельного молока зафиксирован на уровне около 1800 тонн, сливок – чуть более 1800 тонн. В 2012 году за 9 месяцев лидером поставок была Украина 9437 тонн (45,9 % от всего объема 9 месяцев прошлого года). В 2013 году за месяцев по данной позиции объем импорта Украины снизился почти в 3 раза.

Сразу же появились новые поставщики: Уругвай – за 9 месяцев 3250 тонн ( тонн в 3 квартале 2013 года); Франция, увеличившая объемы с 1487 до 4840 тонн (больше в 3,3 раза); Польша, объемы поставок которой возросли с 856 до тонн (больше в 4,6 раза); Аргентина – с 504 до 2861 тонны (больше в 5,7 раз) и Бельгия – с 569 до 2555 тонн (больше в 4,5 раза).

Структура распределения объемов импорта крупнейших стран-импортеров молока и сливок (сухих или сгущенных) в Россию в январе – сентябре 2013 года (около 80 % от общего импорта в Россию) представлена на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 – Структура распределения объемов импорта крупнейших странимпортеров в Россию, по состоянию на сентябрь 2013 г. (за 9 месяцев) Можно отметить, что объемы переработки сухого молока в России велики, однако официальные данные по видам и объемам молочной продукции, вырабатываемой на основе сухого молока, отсутствуют, что затрудняет контроль за качеством восстановленных продуктов переработки молока.

Таким образом:

недостаточности молока-сырья, что обусловливает необходимость создания сырьевых резервов производства.

2. Объемы собственного производства сухого молока как резерва отрасли не импортозависимой.

3. Увеличение производства молочного сырья и повышение его качества, а также расширение ассортимента выпускаемой молочной продукции возможно за счет внедрения в технологии производства новых подходов, повышающих пищевую и биологическую ценность продуктов.

4. Все вышеизложенное обусловливает необходимость создания условий технологических циклов, степень влияния которых на потребительские свойства и качество молочных продуктов достаточно велика.

1.2 Вода как фактор качества восстановленных продуктов Как указывалось в пункте 1.1, молочная отрасль в качестве сырья в больших объемах использует сухое молоко, для восстановления которого и доведения его до характеристик натурального используется вторая сырьевая составляющая вода. Занимая в итоге большую долю (до 88 %) в восстановленном продукте переработки молока, вода оказывает влияние на качество и потребительские свойства вырабатываемого продукта, что и предполагает необходимость исследования вопросов качества воды.

1.2.1 Качество воды, требования для предприятий пищевых жизнеобеспечения и играющей значительную роль в технологии пищевых производств, строго регламентируется по санитарно-эпидемиологическим органолептическим свойствам. Под качеством воды понимают характеристики состава и свойств воды, определяющих пригодность ее для конкретных видов водопользования (ГОСТ 17.1.1.01.77).

Анализ данных отчетов о состоянии водопользования в Российской Федерации показал, что в 2012 г. доброкачественной питьевой водой было обеспечено 60,6 % населения Российской Федерации или 86719879 человек, что выше уровня 2010 г. на 1,9 %. В 2011 году по сравнению с 2010 г. состояние микробиологическим показателям отмечается ухудшение на 0,1 % [18, 47]. Доля водопроводов, не отвечающих санитарно-эпидемиологическим требованиям, в 2012 г. уменьшилась и составила 18,4 % (2010 г. – 19,4 %).

централизованного водоснабжения находилось на стабильном уровне (таблица 1.1).

Таблица 1.1 – Показатели проб питьевой воды из распределительной сети централизованного водоснабжения, не соответствующие гигиеническим нормативам химические общероссийского значения проб, не соответствующих гигиеническим нормативам по санитарно-химическим показателям: это Северо-Западный, Уральский, Приволжский, Центральный, Сибирский и Дальневосточный.

Согласно данным, низкое качество воды характерно для Северо-Западного, неудовлетворительного качества превысила общероссийский показатель в субъектах РФ, наихудшими показателями характеризуются Ханты-мансийский АО (100 %), Ямало-Ненецкий АО (88,2 %), Мурманская (82,1 %) и Новгородская (58,7 %) области и другие, по Челябинской области процент проб воды не среднероссийское значение на 0,6 % [47].

По количеству проб воды, не соответствующей гигиеническим нормативам по микробиологическим показателям также ситуация не стабильна, превышение по показателю относительно общероссийского значения отмечается в четырех федеральных округах: Северо-Кавказском, Центральном, Сибирском и СевероЗападном.

В 2012 году доля проб питьевой воды, не соответствующих гигиеническим нормативам по санитарно-химическим показателям, в среднем по Российской Федерации составляет 16,7 %, по микробиологическим – 4,5 % и по паразитологическим – 0,1 % (приложение Д, рисунки П.1 и П.2). К территориям с самыми низкими показателями состояния питьевой воды в распределительной сети по санитарно-химическим показателям относятся Чукотский АО, Новгородская, Томская, Ростовская области, Республика Карелия; по микробиологическим показателям – Ингушетия, Дагестан, Калмыкия, Чеченская и Карачаево-Черкесская республики.

По сумме рангов с учетом долей проб, превышающих ПДК по санитарнохимическим, микробиологическим и паразитарным показателям в распределительной сети централизованного водоснабжения, первые позиции (наибольшее количество проб несоответствующего качества) занимают Архангельская область, республики Карелия, Ингушетия и Калмыкия, Смоленская область. Челябинская область в этом перечне занимает 32 место (из 83 субъектов РФ) [48].

Уральский округ имеет наименьшее количество проб, не соответствующих гигиеническим нормативам по микробиологическим показателям, так же отмечается тенденция к снижению доли к 2011 году.

Основными причинами неудовлетворительного качества воды являются:

факторы природного характера (повышенное содержание в воде соединений железа и марганца); антропогенное загрязнение поверхностных и подземных вод;

отсутствие или ненадлежащее состояние зон санитарной охраны водоисточников;

использование старых технологических решений водоподготовки в условиях ухудшения качества воды; низкое санитарно-техническое состояние существующих водопроводных сетей и сооружений; осуществление производственного контроля в сокращенном объеме; нестабильная подача воды [18, 47, 48].

За последние три года ситуация с состоянием как подземных, так и поверхностных источников централизованного питьевого водоснабжения и качеством воды в местах водозабора во многих регионах Российской Федерации существенно не изменилась и остается неудовлетворительной.

Во многих субъектах РФ основными санитарно-химическими показателями, по которым отмечается несоответствие воды гигиеническим нормативам, являются железо, марганец и соли жесткости, однако станции обезжелезивания и установки по умягчению воды имеются только на крупных водозаборных сооружениях.

По качеству вода источников Челябинской области относится к классам – «сильно загрязненная» и «грязная». В 2011 году на контроле Управления Роспотребнадзора по Челябинской области находилось 26 поверхностных источников централизованного водоснабжения, обеспечивающих около 57 % населения области [93].

Для предприятий пищевой промышленности качество воды, используемой в технологических процессах, регламентируется разными нормативными документами. Так, требования к воде, используемой в производстве пива и безалкогольной продукции, регламентируется технологической инструкцией ТИ 10-5031536-73-10, в производстве водочных изделий ТИ 10-04-03-09-88, в производстве питьевой воды, расфасованной в емкости действуют санитарные нормы и правила (СанПиН) 2.4.1116-02. Но наряду с этим часто отсутствуют требования к качеству воды, применяемой в производстве других различных продуктов пищевой промышленности, или эти требования сводятся к применению общих нормативов к питьевой воде, регламентируемых СанПиН 2.1.4.1074-01.

устанавливаются по СанПиН 2.1.4.1074-01. «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения.

Контроль качества», но с ограничением по содержанию взвесей, железа, марганца, солей жесткости и часто по биозагрязнениям [105]. Нормативны по обобщенным показателям и содержанию вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах на территории Российской Федерации, а также веществ антропогенного происхождения, получивших глобальное распространение, приведены в таблице 1.2. Величина, указанная в скобках, может быть установлена по постановлению Главного государственного санитарного врача по соответствующей территории для конкретной системы.

промышленности, и в частности в молочном производстве, воду используют в качестве сырья для производства продукции, сырья для теплообменников, мойки и транспортировки сырья, для санитарно-бытовых нужд [12, 20, 21, 23, 52, 56].

Таблица 1.2 – Нормативы безвредности питьевой воды (по СанПиН 2.1.4.1074-01) анионактивные, мг/л водопотребление в большой степени зависит от типа производства и его мощности. К воде для производственных нужд устанавливаются требования по технологических нужд должна отвечать требованиям нормативных документов по содержанию химических и механических загрязнений, а также по биологической стерильности и т.п. [99, 108, 111].

Применительно к молочной отрасли, очевидно, что качество воды в первую очередь играет роль в производстве восстановленной молочной продукции, предопределяя органолептические, физико-химические, микробиологические и реологические показатели продуктов. Для воды, используемой в технологии восстановления, должны быть жестко регламентированы следующие показатели:

1. Содержание взвешенных частиц (прозрачность) – характеризует загрязненность воды твердыми микро- и макрочастицами.

2. Солесодержание (сухой остаток, общая минерализация) – сумма концентраций растворенных минеральных солей и органических веществ. Влияет на органолептические параметры и растворимость сухих веществ.

3. Концентрация водородных ионов. Величина рН определяет скорость протекания химических реакций, степень коррозионной агрессивности воды, токсичность и т.д. Помимо влияния рН на запах, привкус и внешний вид воды, этот параметр влияет и на эффективность мероприятий по водоподготовке.

4. Общая жесткость и ее составляющие. По значению жесткости вода подразделяется на: очень мягкую – жесткость до 1,5; мягкую – 1,5…3; умеренно жесткую – 3…6; жесткую – 6…9 и очень жесткую – более 9. Повышение жесткости воды способствует снижению скорости растворения сухих молочных продуктов, а в восстановленном продукте переработки молока – понижению устойчивости белковой фазы с повышением риска преждевременной коагуляции, а также термостойкости восстановленных продуктов. Предотвратить эти процессы можно умягчением воды [20, 21, 22, 25, 26].

5. Окисляемость (содержание органических веществ).

6. Общая щелочность и ее составляющие. Щелочность показывает суммарное содержание в воде слабых кислот и гидроксильных ионов.

Проблема взаимосвязи компонентов молочных продуктов с водой усугубляется наличием в ней множества примесей, которые оказывают воздействие на процесс растворения и влияют на качество готовой продукции. В частности, вода влияет на термостабильность, образование осадка, вязкость и загустевание в процессе производства и хранения, запах и вкус восстановленного молока и вырабатываемой из него в дальнейшем молочной продукции [13, 20 – 23, 26].

Таким образом:

– качество воды в различных регионах России нестабильно, варьирует по времени с учетом регионального признака;

– для воды, используемой в производстве восстановленной продукции переработки молока, определяющими показателями являются: содержание взвешенных частиц, солесодержание, концентрация водородных ионов, общая жесткость, окисляемость и общая щелочность;

– результаты анализа качества воды, как в местах водозабора, так и в водопроводной сети, достаточно критичны, что свидетельствует о низкой эффективности применяемых очистных систем воды и предполагает необходимость дополнительной водоподготовки при условии ее использования в технологиях пищевых производств.

1.2.2 Водоподготовка в технологических процессах пищевых Вследствие сложного дисперсного состава воды и возможного наличия в ней разнообразных минеральных и органических примесей, требуется осуществление серьезной водоподготовки перед ее использованием в пищевых производствах.

Известны физико-химические и химические методы водоподготовки, которые основаны либо на введении химических реагентов, либо на протекании химических процессов. Такие методы водоподготовки требуют последующей очистки с целью удаления использованных реагентов (что удлиняет технологический процесс), а также не гарантируют быструю остановку химических процессов очистки и, как следствие, не обеспечивают стабильности свойств воды при производстве пищевых продуктов [19, 20, 52, 53, 57, 67, 82, 124].

При выборе стадий очистки и набора оборудования руководствуются дополнительными требованиями к воде, тип и расположение источника воды определяет возможные загрязнения:

вода из скважин может характеризоваться повышенным содержанием железа, марганца, высокой жесткостью, щелочностью, минерализацией, в ней может присутствовать сероводород, аммиак, нитраты, бор и др.;

вода из водопровода из-за изношенности водоводных сетей может содержать значительное количество механических примесей, железа, обладать жизнедеятельности бактерий в застойных участках сети;

вода из поверхностного источника часто имеет повышенное содержание механических примесей, высокую окисляемость, невысокую жесткость и солесодержание, качество сильно подвержено сезонным изменениям [52, 81, 82, 108].

Выбор и комбинация метода водоподготовки определяется как видом и типом пищевого производства, так и свойствами и качеством поступающей воды.

Анализ предложенных в литературе методов водоподготовки позволил их систематизировать с учетом выполняемых целей (рисунок 1.5).

В практике зачастую происходит совмещение физических факторов воздействия, что ускоряет процессы очистки воды. В частности, наложение электрического поля ускоряет процессы хлопьеобразования и осаждения коагулированной взвеси, повышает степень очистки воды от органических и неорганических примесей фильтрованием; улучшается отделение водорослей.

физические (безреагентные) методы водоподготовки, именно их мы будем рассматривать в рамках нашей работы. Действие магнитного поля способствует уменьшению структурно-механической гидратации и g-потенциала частиц.

характеризуется протеканием процессов, связанных с:

1) корректированием физических и химических свойств воды;

2) обеззараживанием воды.

Физические методы:

1) отстаивание;

2) фильтрование;

3) различные излучения;

4) ультразвуковое воздействие;

5) воздействие магнитными полями;

6) воздействие электрическим полем.

Рисунок 1.5 – Классификация методов водоподготовки, используемых в Магнитная обработка цветной и железосодержащей воды увеличивает плотность скоагулированной взвеси и снижает в 2 – 8 раз остаточные концентрации примесей. По данным Алексеева Л.С., Гладкова В.А., Вейцера Ю.

М. улучшить ход коагуляции можно также магнитной обработкой раствора коагулянта. При этом эффект активации раствора зависит от напряженности магнитного поля [3, 16, 72, 73].

Коагуляцию примесей воды улучшает обработка ее ультразвуком. Однако, происходящее при этом разрушение механических примесей, уменьшающее степень полидисперсности суспензии, иногда сказывается отрицательно.

Результаты исследований по ультразвуковой коагуляции, проведенные В.Б.

Викулиной, показывают, что оптимальные результаты достигаются при относительно низких частотах ультразвука – 8 – 18 кГц при продолжительности озвучивания 1 – 3 мин. С увеличением интенсивности ультразвука возрастает скорость коагуляции.

Воздействие ионизирующих у-, р- и рентгеновских лучей проявляется в ускорении окисления органических и минеральных примесей растворенным в воде кислородом, в результате чего вода обесцвечивается, обеззараживается, дезодорируется, ускоряется осаждение взвешенных примесей.

Обеззараживание ультрафиолетовыми лучами обусловлено действием их на клеточный обмен и, особенно, на ферментные системы бактериальной клетки.

Ультрафиолетовые лучи уничтожают не только вегетативные, но и споровые Ультразвуковое воздействие вследствие способности вызывать кавитацию с большой разностью давления в пустотах ведёт к разрыву клеточной оболочки и гибели бактериальной клетки. Бактерицидное действие ультразвука разной частоты весьма значительно и зависит от интенсивности звуковых колебаний [58, 60, 65, 67, 86].

Исследования Алексеева Л.С., Гладкова В.А., Вострикова С.В., Галстяна А.Г. обуславливают применимость для молочного производства мягких вод, умягчение воды предполагает процесс удаления из нее катионов жесткости, т.е.

кальция и магния [3, 19 – 22, 60]. В последнее время получил распространение новый метод, заключающийся в пропускании подлежащей умягчению воды через магнитные или электромагнитные приборы. В результате такой обработки жесткость воды не изменяется, но осадки выпадают в виде мелких кристалликов подвижного шлама, который не прилипает к поверхности нагрева и легко удаляется при продувании. Выбор метода умягчения воды определяется ее качеством, необходимой глубиной умягчения и технико-экономическими соображениями [64, 67, 82, 100].

В целях усовершенствования схемы промышленного восстановления сухих молочных продуктов авторами А.Г. Галстяном, В.В. Червецовым, С.Н. Туровской и А.Н. Шкловец применены ионообменная фильтрация, обратноосмотическая фильтрация, магнитная обработка, акустического воздействие и доказано положительное воздействие использованных методов на растворимость сухого продукта, что позволило, по данным авторов, существенно повысить эффективность процесса восстановления и улучшить качественные характеристики восстановленных композиций [20 – 23].

Авторами Ким А.Н., Колодкиным И.В. и др. запатентован способ очистки воды, заключающийся в механической фильтрации воды, ее обработке в бакеаэраторе с последующей повторной механической фильтрацией в напорном осветительном фильтре, предварительно заполненном инертным материалом зернистой структуры (цеолит Холинского месторождения). Результатом такой водоподготовки является повышение эффективности удаления из воды солей бария при одновременном снижении расходов на реализацию способа очистки воды, а также снижение перманганатной окисляемости (уменьшение содержания окисляемых органических загрязнений), цветности, мутности, улучшение (патент RU 2377194 С1).

Для ликероводочного производства авторами Б.Е. Рябчиковым, М.Р.

Петровым и В.В. Туголуковым была разработана установка для водоподготовки, состоящая из узлов обезжелезивания, умягчения воды и корректировки щелочности с использованием высокоэффективных современных загрузок [104]. Качество воды соответствовало требованиям технических инструкций, по жесткости не более 0, мг·экв/л, содержанию железа – 0,1 мг/л. Последующее внедрение в технологию обратного осмоса способствовало снижению солесодержания, что обеспечивает выпуск высококачественных напитков. Для безалкогольных напитков с низким содержанием натрия или его отсутствием в качестве водоподготовки используют методы деминерализации, оптимальным является обратный осмос, как с технологической, так и с экономической точек зрения.

В соответствии с современными требованиями к пищевым производствам и развитием науки водоподготовка заключается как в очистке от различных загрязняющих факторов, так и в улучшении свойств питьевых вод без изменения их качественного состава.

Магнитные поля способны ускорят протекание различных физикохимических процессов, что обосновывает в своих исследованиях Н.И. Лычагин.

Н. Непримеров, У. Ахмеров и А. Бильдюкевич высказали предположение, что после магнитной обработки изменяются ориентации ядерных спинов водорода в молекуле воды, что вызывает усиление межмолекулярных взаимодействий и ускоряет процессы внутри водных растворов. Влияние магнитной и систематизировано и обосновано В.И. Классеном, П.А. Ребиндером, А.Н.

Фрумкиным и другими авторами [9, 10, 19, 72, 89, 92, 101].

Ультразвуковые колебания (частота выше 20 кГц) приводят к образованию в водной среде зон повышенного и пониженного давления, причем расстояние между соседними областями сжатия (или растяжения) равно длине волны. Это мгновенное состояние перемещается в среде со скоростью звука [62 – 64, 100, 131], что не может не влиять на компонентный состав и структуру воды. Глубокие исследования ультразвука, приведенные в работах И.Е. Эльпинера, Л. Бергмана, свидетельствуют о способности его концентрировать звуковую энергию, вызывая ряд специфических эффектов [75, 97, 107, 118, 121, 131, 157].

Таким образом:

– методы водоподготовки, применяющиеся в настоящее время, должны включать уже не только физико-химическую очистку и умягчение воды, но и модифицирование ее структурных свойств с целью активизации технологических процессов производства, а также придания воде способности влиять на качество и потребительские свойства пищевого продукта уже на начальных стадиях его производства. Это предполагает либо комбинирование нескольких уже известных методов водоподготовки либо разработку и внедрение новых методов подготовки воды в пищевых производствах;

– среди методов водоподготовки, применительно к технологии производства восстановленных молочных продуктов, весьма перспективным является ультразвуковая кавитация.

1.3 Сущность ультразвуковой кавитации как физического фактора Ультразвуковое воздействие характеризуется наличием упругих колебаний и волн частотой выше 15 – 20 кГц, которые и определяют его специфические особенности в различных средах. Особенности протекания кавитационных процессов в различных средах и их результаты активно изучаются О.Н. Красулей, С.Д. Шестаковым, Ю.Ф. Заяс, Н.В. Дежкуновым, П.В. Игнатенко, А.Г. Галстяном, M. Ashokkumar, D. Knorr, K.S. Suslick и другими авторами [22, 23, 55, 128, 130, 131,134, 154, 155, 182].

Важнейшим нелинейным эффектом в ультразвуковом поле является кавитация – возникновение в жидкости массы пульсирующих пузырьков, заполненных паром, газом или их смесью. Движение пузырьков в различных направлениях, их схлопывание, слияние друг с другом и т.д. порождают в жидкости импульсы сжатия (микроударные волны) и микропотоки, что способствует локальному нагреванию среды, возникновению ионизации. В результате указанных эффектов происходит разрушение находящихся в жидкости твердых тел (кавитационная эрозия), жидкость перемешивается, инициируются или ускоряются различные физические и химические процессы. Степень и глубина кавитационных процессов определяются условиями ультразвукового воздействия.

Многими авторами установлено [55, 62, 63, 75, 97, 159, 160], что для кавитации характерно понятие порога, под которым понимается интенсивность ультразвука, ниже которой не наблюдаются кавитационные явления. Для воды и водных растворов пороги кавитации возрастают с увеличением частоты ультразвука и уменьшением времени воздействия.

Накопление газа в пузырьке, ведущее к увеличению его среднего размера, называется направленной диффузией. Исследованиями [86, 87, 92] установлено, что диффузионный механизм обеспечивает сравнительно медленный рост зародышей, что обеспечивает значительное количество пульсаций пузырьков при высокой частоте ультразвука, причем амплитуда пульсации пузырька для данной определенной частоты ультразвука будет максимальной. Данное явление называют стабильной кавитацией. Кавитационные пузырьки, захлопываясь, порождают в жидкости мощные импульсы давления и ударные волны [97, 121, 159, 162, 187, 188].

Авторами D. Knorr, V.S. Mohotkar, S. Muthukumaran и другими выявлено, что повышение интенсивности ультразвука приводит к нестабильной кавитации:

пузырьки очень быстро достигают своих резонансных размеров, затем резко расширяются и захлопываются, в результате чего газ внутри пузырька сжимается и нагревается до очень высоких температур. Высокие температуры вызывают диссоциацию молекул воды на водородные и гидроксильные свободные радикалы, которые рекомбинируют с образованием электронно-возбужденных состояний молекул H2O: переход молекул H2O из электронно-возбужденного состояния вызывает сонолюминесценцию [97, 100, 154, 165, 167, 168]. Свободные радикалы Н и ОН могут вступать в реакции как с растворенными веществами, так и с растворителем, вызывая протекание новых химических реакций.

В результате кавитационных процессов внутри жидкости возникают определенные эффекты:

– сильные акустические сигналы на частоте, равной половине частоты ультразвука, вызвавшего кавитацию;

– ускорение протекающих химических реакций либо инициирование новых;

– интенсивные микропотоки и ударные волны, которые ведут к механическим перемешиваниям внутренних слоев жидкости;

– разрыв химических связей макромолекул;

– ультразвуковое свечение и различные биологические эффекты.

механических воздействий, сопоставимых с прочностью клеточных оболочек, начинается процесс разрушения клеток. Зачастую возникновение сильных механических явлений основывается на возникновении в жидкости, при превышении порога кавитации, газовых пузырьков стабильного и нестабильного характера. Пороговая интенсивность ультразвука, вызывающего гибель клеток, определяется как частотой ультразвука, так и типом клеток [55]. В работе Lorimer и Mason [163] установлено, что частота обратно пропорциональна размеру пузырька, таким образом, низкие частоты ультразвука генерируют большее количество кавитационных пузырьков, что повышает давление в зоне кавитации.

Ультразвуковые волны при распространении в жидкости образуют участки с высоким и низким давлением, которые, в свою очередь, обусловливают формирование в среде зон высоких сжатий и зон разрежений.

Возможности кавитационного воздействия широко используются в различных процессах пищевых технологий, в частности: эмульгирование (за счет высокой скорости сдвига микропотоков); фильтрация (нарушение пограничного слоя); изменение вязкости; экструзия (механические вибрации, снижение трения);

ферментная и микробная инактивация (высокая скорость сдвига, прямое кавитационное повреждение мембраны микробной клетки); ферментация (ускорение ферментных процессов); ускорение процессов теплопередачи и др.

[69, 70, 74, 114, 153].

В качестве примеров эффективного использования ультразвуковой кавитации в пищевых производствах, отметим, технологию переработки сельскохозяйственного сырья, разработанную Российской академией естественных наук ООО «Астор-С». Введение в технологию ультразвуковой обработки способствует сокращению использования химических пищевых добавок, что делает продукцию безопасной для потребителя, кроме того увеличивается выход мясной продукции. По исследованиям Шестакова С.Д.

[128], вода, применяемая в пищевых производствах, подвергнутая воздействию ультразвуковой кавитации, ускоряет внутренние физические, химические и биохимические процессы, возникающие при переработке сельскохозяйственной продукции, что, в итоге, ускоряет получение готового продукта. Внешнее проявление кавитации заключается в приобретении водой свойств кипятка без повышения температуры. Вода становится мощным растворителем и способна активнее взаимодействовать с белками и другими компонентами сырья, обеспечивая усилении их гидратации, но, оставаясь холодной, вода не вызывает разрушения и изменения натуральных свойств продукта, что очень важно для пищевой промышленности.

Работы многих авторов свидетельствуют, что воздействие кавитации на водные растворы в основном сводится к процессу расщепления молекул воды и веществ, находящихся в растворе в кавитационных пузырьках. При этом ультразвук изменяет физико-химические свойства водных растворов, независимо от природы веществ: увеличение рН, электропроводности, повышение количества свободных ионов и активных радикалов, структуризация и активация молекул [100, 130, 163, 177, 180, 181, 184, 186, 189].

Технология кавитационной обработки воды и рассолов, внедренная на Вологодском мясокомбинате, позволила отказаться от введения в продукт добавок для стабилизации цвета и повышения влагоудерживающей способности продукта. Таким образом, в мясном продукте доля использования нитрита натрия снижена на 30 %, поваренной соли – на 15 – 20 %, применение фосфатов исключено полностью. Ученые ВНИИ мясной промышленности им. В.М.

Горбатова, Московского госуниверситета прикладной биотехнологии, института технологии продуктов питания университета Хойенхайма в Германии высоко оценили инновационную технологию выработки мясных продуктов.

Кафедрой технологии молока Московского госуниверситета прикладной биотехнологии (под руководством д.т.н., профессора Н.А.Тихомировой) ведутся разработки в области модифицирования свойств цельного молока, используемого для производства кисломолочной продукции и творога. В частности установлено, что совместная кавитация цельного молока с некоторым количеством сухого способствует изменению его дисперсности и углеводного состава, гомогенизирует и стабилизирует структуру.

государственный университет), подтверждают способность кавитационной обработки некрахмалистых полисахаридов разрушать стенки растительных клеток. Это, в свою очередь, повышает доступность жира, протеина и крахмала, содержащихся в клетках для воздействия ферментов пищеварительного тракта, что определяет эффективность использования комбикормов [15].

В хлебопечении разработан способ активации прессованных и сушеных дрожжей при приготовлении дрожжевого теста с использованием ультразвуковой обработки (патент RU 2184145 C2). Способ состоит в приготовлении мучной суспензии, ультразвуковой обработке этой суспензии при постоянном перемешивании со средней объемной плотностью энергии ультразвука в ней в пределах 150 – 1200 Дж/см3, последующем внесении в нее дрожжей и их адаптации. Эффектами воздействия акустической кавитации на полисахариды является возникновение более простых сахаров (амилодекстринов, мальтозы), которые легче сбраживаются дрожжами. Диссоциация воды под действием кавитации способствует ферментному гидролизу сахаров крахмала, что благоприятствует активной жизнедеятельности дрожжей. Кальциевые соли также становятся более усвояемыми для дрожжей в результате их аморфолизации.

Ультразвуковая обработка теста также способствует повышению белизны теста.

Исследования Заяс Ю.Ф. свидетельствуют о влиянии ультразвуковой кавитации на улучшение качества мяса и рыбы, ускорение процессов из обработки. Возникающие при ультразвуковой обработке положительные эффекты связываются с частичным механическим разрушением волокон мышечной и соединительной тканей, что создает оптимальные условия для ускорения химических процессов в тканях за счет облегчения воздействия ферментов мяса.

увлажнения зерна в мукомольном производстве, сокращает время подготовки зерна к помолу. Также специалистами ВНИИ зерна и продуктов его переработки установлено, что кавитационная технология обеспечивает получение из низкосортного зерна муки с хорошими хлебопекарными свойствами, в хлебе из такой муки замедляются процессы черствения (свежесть до 72 часов).

Зарубежными авторами сонохимическая обработка исследуется и внедряется в пищевые производства не менее активно. В частности, исследования Knorr D., Zheng L., Vinatoru M, свидетельствуют, что мощная ультразвуковая энергия обеспечивает глубокое проникновение растворителя в клеточный материал и облегчает процессы выделения органических веществ из растений и семян [155, 186, 190].

Balachandran B. с коллегами (2006 г.) получил положительные результаты по выделению экстрактов из имбиря, такие же принципы массопереноса используются в технологиях посола мяса, в этой области Carcel J. (2007 г.) доказал, что солевой раствор проникает в толщу мяса активнее при использовании ультразвуковой обработки высокой интенсивности [140].

Возможности эмульгирующего действия ультразвуковой кавитации доказываются в работах Wilhelm A., & Abismail B., Canselier J., Delmas, 2002; Merkle, & Gander, Hielscher T., Freitas, 2006 – ударная волна ультразвука обеспечивает эффективное перемешивание слоев с образованием устойчивой эмульсии, что применимо в пищевых технологиях, косметической и нефтехимической областях и других [139, 149]. Также применима ультразвуковая обработка в областях, требующих контроля за размерными характеристиками и скоростью роста кристаллов, в частности, кристаллов льда при замораживании продуктов питания. Исследования Zheng & Sun (2006 г.) показали, что ультразвук обеспечивает получение мелких равномерно расположенных кристаллов при замораживании, что предохраняет клетки от повреждения и сохраняет таким образом целостность продукта [190]. В работах Seshadri, Weiss, Hulbert, & Mount (2003 г.) исследуется возможность ультразвука влиять на вязкость продукта [177], ими, в частности, доказано, что кавитация вызывает сдвиг, который в случае тиксотропной жидкости приводит к снижению вязкости, работами Recently и Bates D. (2006 г.) доказывается, что возможны и обратные процессы: в некоторых овощных пюре ультразвук обеспечивает лучшее проникновения влаги и повышение вязкости томатного пюре [135, 141].

Интересны разработки зарубежных ученых в области ферментной и микробной инактивации. Работы Villamiel & de Jong (2000 г.), Knorr (2004 г.), Sala F., Burgos J., Condon S., Lopez P., & Raso J. (1995 г.) свидетельствуют, что кавитация одновременно с повышением температуры ослабляет бактериальные мембраны и убивает клетки микроорганизмов [154, 155, 176]. Таким образом, ультразвуковая пастеризация позволяет сохранить качество пищевых продуктов с точки зрения их цвета, вкуса, физико-химических свойств. Ультразвук низкой интенсивности является фактором повышения ферментации продукта за счет улучшения массопереноса реагентов и продуктов через границы слоев и клеточные мембраны. В работах Sinisterra J. (1992 г.), Pitt & Rodd (2003 г.), Matsuura ( производстве вин, пива за счет удаления углекислого газа, препятствующего брожению [180]. Группой ученых Fuente-Blanco, Riera-Franco de Sarabia, AcostaAparicio и другими разрабатывается методика с использованием ультразвуковой кавитации, ускоряющая процесс сушки продукта при комнатной температуре. В связи с тем, что во многих пищевых продуктах, в частности фруктах и овощах, при обезвоживании при высоких температурах происходят нежелательные структурные изменения, сушка при комнатной температуре будет способствовать сохранению структуры пищевого продукта в неизменном состоянии.

Таким образом:

– ультразвуковая кавитация, за счет порождения в жидкости импульсов сжатия и микропотоков может вызывать внутренние преобразования жидкой среды, что, оказывает воздействие и на структурные компоненты жидкого раствора;

– доказанное влияние ультразвуковой кавитации на систему воды, водные растворы и пищевые вещества, предполагает возможность ее использования в молочной промышленности с целью активизации процессов восстановления сухого молока и доведения свойств восстановленной молочной продукции до нативных.

1.4 Технология восстановления сухого молока как фактор качества восстановленной продукции переработки молока В технологии производства восстановленных продуктов переработки молока наиболее значимым фактором, обуславливающим степень перехода компонентов и определяющим полноценность вырабатываемого продукта, является процесс восстановления.

По мнению авторов Л.В. Голубевой, Н.Н. Липатова, А.Н. Петрова, А.Г.

Галстяна, В.Д. Богданова, Г.Н. Крусь и других на процесс восстановления сухого молока оказывает технология его получения, так как согласно современным требованиям все сухие молочные продукты (сухое обезжиренное молоко, сухое цельное молоко, сухие жирные и высокожирные сливки, сухая пахта и др.), используемые в молочной и других производствах в качестве дополнительного сырья, должны быть, прежде всего, высшего уровня качества и получены методом распылительной сушки. Именно способ получения, по мнению А.С. Гинзбурга, Г.Б. Дворецкого, Л.В. Голубевой и других авторов влияет впоследствии на способность доведения органолептических характеристик восстановленного молока до свойств натурального [24, 26, 50].

Необходимо отметить тот факт, что изначальные пороки молока-сырья при сушке усугубляются посредством концентрации сухого вещества при удалении воды, что влияет на восстановительные процессы сухого молока, показатели качества готовой продукции и затрудняет устранение пороков молочной продукции в дальнейшем. Данные Г.Г. Догаревой, М.В. Ефимовой, С.А.

Бредихина, А.С. Гинзбурга, T. Rehman, C.J. Garforth подтверждают необходимость строгого контроля за качеством молока, идущего на сушку. Однако немалая доля в переработке импортного сухого молока затрудняет контроль за его производством и предполагает необходимость регулирования свойств сырья уже при поступлении на конкретное производство [11, 12, 13, 24, 174].

С учетом объемов переработки сухого молока актуальным является вопрос повышения эффективности процесса восстановления, который представляет собой гетерогенную химическую реакцию, протекающую между твердым веществом и жидкостью и сопровождающуюся переходом вещества в раствор.

исследована довольно глубоко, однако в многокомпонентных системах, к которым и относится изучаемый нами продукт, процесс может протекать совершенно по-разному.

Сущность процесса растворения заключается во взаимодействии сухих молочных продуктов с водой и включает несколько этапов: растворение лактозы и минеральных веществ, распределение белка и жира в растворе, гидратация дисперсной фазы, выделение из продукта избыточного воздуха. Интенсивность процесса и его эффективность, конечно же, определяется свойствами обоих компонентов. Воду в указанной системе подразделяют на растворяющую (в которой идет процесс растворения отдельных компонентов) и не растворяющую (вода, которая за счет молекулярно-поверхностных сил собирается на поверхности тех или иных компонентов (жира, белка и др.).

Требования к воде по степени ее чистоты с учетом влияния на восстановление сухих продуктов были рассмотрены в пункте 1.2. Качество сухого молока характеризуется определенными органолептическими свойствами;

физико-механическими (плотность частиц, гранулометрический состав, масса, сыпучесть, текучесть), характеризующими поверхностные явления (удельную поверхность, адгезию, когезию); теплофизическими; определяющими растворимость и др.

Свойства сухого молока, определяющие протекание поверхностных и капиллярных явлений, и как следствие растворимость продукта, в частности смачиваемость, пенетрабельность, диспергируемость, погружаемость (оседаемость) порошка, и зависимости их от внешних факторов изучены в работах В.В. Кузнецова, Г.Г. Шилера, Н.Н. Липатова, О.В. Богатовой, В.И.

Месяцева В.Ф. Швырева и других [11, 79, 85, 88, 106, 126].

являются растворение лактозы и минеральных веществ, сопровождаемое переходом жира и белка в эмульсионно-коллоидное состояние. В результате образуется дисперсионная среда, при этом дисперсность белков и жира должна соответствовать дисперсности их в натуральном молоке. В течение всего процесса восстановления из частиц продукта выделяется избыточный воздух, и скорость выделения газов влияет на интенсивность протекания других стадий восстановления [21 – 23, 116, 119, 183].

На первом этапе при контакте с водой с поверхности частицы сухого молока выщелачивается лактоза, минеральные вещества и сывороточные белки, затем вода проникает в трещины и капилляры частицы, вытесняет воздух и выщелачивает лактозу и минеральные вещества из внутренней части сухих веществ. Все это ведет к распаду частицы и нерастворимые компоненты – жир и белок – диспергируются в растворе. Однако частицы в сухом молоке могут находиться не только по отдельности, но и в виде агломератов, которые длительное время не растворяются. Установлено, что при контакте агломератов с водой на их поверхности образуется жидкостный слой, имеющий высокую концентрацию и вязкость. Этот слой образует оболочку, препятствующую проникновению воды внутрь агломерата [79, 83, 85, 125].

По данным Н.Г. Догаревой, А.Г. Галстяна, В.Я. Грановского, В.И.

Месяцева, сухое молоко, полученное низкотемпературным способом, при восстановлении растворяется лучше, чем молоко, выработанное при высоких температурах. Кроме того, свежее сухое молоко высокого качества подвергается гидратации за более короткий срок. Недостаточная продолжительность гидратации может способствовать получению молочного продукта с мучнистой консистенцией [11, 23, 49].

Лактоза и белок определяют также смачиваемость частиц сухого молока:

при производстве лактоза в меньшей степени претерпевает физико-химические изменения, поэтому при восстановлении хорошо смачивается водой и не препятствует пропитке водой слоя молочного порошка. Смачиваемость же белка зависит от степени его денатурации: чем меньше денатурирован белок, тем хуже он смачивается, но имеет высокую скорость растворения. Особенности изменения свойств компонентов молока при различных физико-химических и температурных воздействиях, что в последующем определяет способность восстанавливаться, широко исследуются в работах отечественных и зарубежных авторов [49, 54, 83, 84, 144 – 147, 150 – 152, 161].

гидродинамическим способами. Для интенсификации процесса растворения агломератов целесообразным считают поддержание высокой вязкости дисперсионной среды. С повышением интенсивности процесса перемешивания эффективность процесса растворения возрастает. При этом роль продолжительности перемешивания незначительна [116, 126]. Для общей характеристики растворимости сухого молока применяют показатели: индекс растворимости, полноту и скорость его растворения.

Количество воды, идущей на восстановление, чаще всего устанавливают, исходя из требований к продукту, т.е. к регламентированному количеству сухих веществ в нем. Это наиболее распространенный вариант восстановления. Однако известно, что наиболее эффективно процесс растворения и последующего восстановления протекает при условии первоначального смачивания продукта водой в количестве порядка 100 % к массе сухого молока, при условии интенсивного перемешивания. После чего содержание сухих веществ доводится до требуемого добавлением недостающего количества воды. Также известно, что оптимальными температурными режимами восстановления являются:

температура воды в пределах 40 – 60 С, температура сухого молока 35 – 60 С.

При этих режимах достигаются наилучшая смачиваемость и наибольшая степень растворения. Процессы восстановления и особенности их протекания подробно рассмотрены в работах Н.Н. Липатова, Л.В. Голубевой, Н.В. Тихомировой, В.Я.

Грановского, В.В. Кузнецова, Г.Г. Шиллера и других авторов.

Завершенным процесс восстановления принято считать тогда, когда свойства восстановленного продукта будут соответствовать свойствам цельного молока-сырья. Согласно ГОСТ Р 52054 соответствие устанавливают по консистенции, цвету, вкусу и запаху, кислотность должна быть в пределах –16… 21 °Т, группа чистоты не ниже I – для высшего и первого сортов и не ниже II – для второго сорта. Также регламентируется плотность – не менее 1027,0 кг/м3 и температура замерзания – не выше минус 0,520 °С. Временной промежуток, необходимый для достижения восстановленным молоком свойств максимально приближенных к аналогичным свойствам цельного, по различным литературным источникам, составляет от 30 минут до 6 часов и более.

На основе восстановленного молока-сырья вырабатываются молочные продукты по стандартной схеме: подготовка и составление смеси, нормализация, гомогенизация, пастеризация, охлаждение, розлив, доохлаждение и хранение. При восстановлении производят расчеты по компонентному составу в соответствии с вырабатываемой молочной продукцией.

Таким образом:

продукции является определяющим, так как соблюдение условий его осуществления является основным фактором обеспечения максимального перехода компонентов сухого молока в восстановленный продукт переработки молока и формирования однородного состава молочного продукта со свойствами, приближенными к свойствам натурального молока.

2. Использование инновационных подходов в технологии восстановления позволит обеспечить корректировку недостатков сухого молока с низкими показателями качества, а, следовательно, и будет способствовать получению восстановленного молочного продукта с высокими потребительскими свойствами.

Заключение по главе 1:

1. Для молочной отрасли России актуальной в настоящее время является проблема недостаточности сырьевой базы. Объемы собственного производства сухого молока как резерва отрасли не обеспечивают потребности производителей в полной мере, что делает ее импортозависимой.

2. Увеличение производства молочного сырья и повышение его качества, а также расширение ассортимента выпускаемой молочной продукции возможно за счет внедрения в технологии производства новых подходов, повышающих пищевую и биологическую ценность продуктов.

3. Существует необходимость создания условий предварительной подготовки сырьевых ресурсов и модернизации технологических циклов, степень влияния которых на потребительские свойства и качество молочных продуктов достаточно велика.

4. Результаты анализа качества воды, как в местах водозабора, так и в водопроводной сети, достаточно критичны, что свидетельствует о низкой необходимость дополнительной водоподготовки при условии ее использования в технологиях пищевых производств.

производства восстановленных молочных продуктов, весьма перспективным является ультразвуковая кавитация, которая за счет порождения в жидкости импульсов сжатия и микропотоков может вызывать внутренние преобразования жидкой среды, что предполагает возможность ее использования в молочной промышленности с целью активизации процессов восстановления сухого молока и доведения свойств восстановленной молочной продукции до нативных.

осуществления является основным фактором обеспечения максимального перехода компонентов сухого молока в восстановленный продукт переработки молока и формирования однородного состава молочного продукта со свойствами, приближенными к свойствам натурального молока.

7. Корректировка недостатков сухого молока с низкими показателями качества, а, следовательно, и получение восстановленного продукта переработки использования инновационных подходов в технологии восстановления.

ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА, ОБЪЕКТЫ И

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Теоретические и экспериментальные исследования проводились в ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (НИУ), в лабораториях кафедры «Товароведение и экспертиза потребительских товаров» и Научнообразовательного центра (нанотехнологии) ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (НИУ), испытательной лаборатории Управления Роспотребнадзора по Челябинской области.

Работа осуществлялась в несколько этапов: на первом этапе на основе теоретических источников и патентного поиска был проведен анализ существующего опыта и подходов в производстве восстановленных продуктов переработки молока, дана оценка процессов водоподготовки в технологии пищевых производств, обоснована возможность применения ультразвуковой кавитации как физического метода обработки в технологиях производства молочной продукции.

На втором этапе диссертационного исследования были разработана научная концепция работы, определена схема эксперимента (рисунок 2.1), объекты исследования, обозначены условия проведения эксперимента, а также номенклатура показателей. Проведено исследование влияния ультразвуковой кавитации на процессы восстановления сухого молока, которые позволили установить оптимальные условия получения восстановленного молока-сырья.

Третий этап включал исследование качества восстановленных продуктов переработки молока, в частности молочного напитка и кисломолочного продукта (кефира), выработанных из восстановленного с использованием ультразвукового воздействия молока-сырья. Также проведена товароведная оценка качества восстановленных продуктов переработки молока, произведенных по предлагаемым технологиям, по органолептическим, физико-химическим, микробиологическим, структурно-механическим показателям на различных этапах товародвижения.

Анализ научно-технической информации по теме исследования Выбор режимов и условий ультразвуковой обработки объекты исследования условия эксперимента показатели качества молоко-сырье, полученное по традиционной технологии (3.1*) обработанное УЗ (3.2*) молоко-сырье, восстановленное использованием двухэтапной Исследование влияния ультразвуковой кавитации на качество восстановленных продуктов переработки молока и их хранимоспособность Практическая реализация результатов исследования коды объектов исследования (приведены в п.2.2) На четвертом этапе осуществлена промышленная апробация разработанной технологии производства восстановленных продуктов переработки молока (молочного напитка и кисломолочного продукта).

Достоверность экспериментальных данных оценивали методами математической статистики с привлечением современных программных средств.

Расчеты и графическая интерпретация результатов реализации моделей проводились с использованием визуального программирования в среде MICROSOFT Offiсе Word XP, Excel XP для Windows 2010.

Экспериментальные исследования проводились в трех-пяти кратных повторностях для каждого из вариантов опыта и контроля с доверительной вероятностью 0,95.

Для каждого этапа исследования в соответствии с поставленными целями были определены объекты исследования.

Для исследования влияния ультразвуковой кавитации на процессы восстановления сухого молока в качестве объектов исследования определены:

Объект 1 – вода, используемая для пищевых производств.

Объект 2 – сухое обезжиренное молоко.

Объект 3 – образцы восстановленного молока-сырья, полученные по традиционной и предлагаемым технологиям.

Условия эксперимента Для обработки исследуемых объектов ультразвуковым воздействием применялся ультразвуковой технологический аппарат серии «Волна-М» (модель УЗТА-04/22-ОМ), обладающий следующими характеристиками:

частота механических колебаний – 22±1,65 кГц;

интенсивность ультразвукового воздействия, не менее – 10 Вт/см время непрерывной работы – не более 60 мин;

диаметр излучающей поверхности – 25 мм.

Ультразвуковая колебательная система построена на пьезоэлектрических кольцевых элементах и изготовлена из титанового сплава ВТ5. Используемые инженерные решения защищены патентом РФ № 2141386.

Для каждого из объектов исследования были определения условия продолжительности:

Объект 1 – вода без обработки (а) и подвергнутая ультразвуковому воздействию (б): мощностью 120 Вт (30 % от максимально возможной мощности ультразвукового прибора), 180 Вт (45 %) и 240 Вт (60 % от максимально возможной для УЗ-прибора) в течение 1, 3 и 5 минут;

Объект 3.1. – восстановленное молоко-сырье, полученное по традиционной технологии (контроль) – сухое молоко вносится в воду температурой 38…45 °С в соотношении 110, активно перемешивается и выдерживается в течение 3 часов;

Объект 3.2. – восстановленное молоко-сырье, полученное посредством обработки ультразвуком мощностью 120 Вт в течение 1, 3 и 5 минут смеси воды и сухого молока сразу после его внесения, с последующей выдержкой (обозначение далее по тексту работы «молоко-сырье, обработанное УЗ»).

Особенностью выработки данных образцов являлось восстановление по традиционной технологии, но без предварительного нагревания воды, с обработкой механической смеси сухого молока и воды ультразвуком мощностью 120 Вт в течение 1, 3 и 5 минут.

Объект 3.3. – восстановленное молоко-сырье, полученное посредством восстановления сухого молока на воде, предварительно обработанной ультразвуковым воздействием мощностью 120 Вт в течение 1, 3 и 5 минут (обозначение по тексту работы «молоко-сырье, восстановленное водой УЗ»).

Особенностью выработки данных образцов являлось восстановление сухого молока водой, предварительно обработанной ультразвуковым воздействием мощностью 120 Вт в течение 1, 3 и 5 минут, без дополнительного нагревания.

Объект 3.4. – восстановленное молоко-сырье, полученное двухэтапной обработкой ультразвуком: на первом этапе обработке подвергнута вода, на втором – механическая смесь сухого молока и обработанной воды, с последующей выдержкой. В обоих случаях мощность ультразвука – 120 Вт, длительность каждого этапа обработки – 3 минуты (обозначение по тексту работы «молокосырье двухэтапной обработки УЗ»). Этап дополнительного нагревания воды в данной технологии восстановления отсутствует.

Для установления влияния ультразвуковой кавитации на качество восстановленных продуктов переработки молока (ВППМ) на основе анализа потребительских предпочтений в качестве объектов исследования были выбраны:

– молочный напиток, полученный на основе восстановленного по разработанным технологиям молока-сырья;

– кисломолочный продукт, произведенный на основе восстановленного по разработанным технологиям молока-сырья.

Для установления влияния кавитационного воздействия на способность молочных продуктов, произведенных по предложенным технологиям, сохранять потребительские свойства и качество в течение гарантированных сроков хранения (по МУК 4.2.1847-04) были определены следующие условия хранения: I режим хранения: 4±2 °С; II режим хранения: 9±1 °С. Показатели качества контролировали через 24 часа в течение всего регламентированного срока хранения.

Оценку качества исследуемых объектов проводили по номенклатуре, включающей стандартные (базовые) и дополнительные показатели (таблица 2.1), обоснование применения которых дается в соответствующих разделах работы.

Отбор проб и подготовку для лабораторных исследований проводили согласно единой методике в соответствии с требованиями ГОСТ 13928, ГОСТ 26809 [29, 33], а также с учетом специфики используемых методов и оборудования.

Распределение определяемых показателей по объектам исследования приведено в таблице 2.2.

Таблица 2.1 – Показатели качества, оцениваемые в работе 1. Органолептические 1.1. Внешний вид 2. Физико-химические 2.1. Температура, °С 3. Структурно-механические 3.1. Вязкость, МПа/с 4. Микробиологические 4.1. КОЕ молочнокислых микроорганизмов Таблица 2.2 – Номенклатура распределения показателей исследования в отношении объектов Объекты исследования Индекс определяемых показателей Сухое обезжиренное молоко 1.1 – 1.5, 2.4, 2.5, 2.2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 2.10, 2.11, 2. Восстановленное молоко-сырье 2.14, 2.16, 2. Молочный напиток 1.1 – 1.5, 2.9, 2.10, 2.11, 2.13, 2.14, 2.15, 4. Кисломолочный продукт (кефир) 1.1 – 1.5, 2.9, 2.11, 3.1, 3.2, 4.1, 4. использовалась балльная шкала с учетом коэффициентов весомости показателей на основе экспертных оценок ГОСТ 28283, ГОСТ Р 52054, ТУ 9222–001– 00430315–01, ТУ 9222–001–00434359–2000, № 88-ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию».

2.2. Определение общей жесткости воды проводилось согласно ГОСТ Р 52407-2005 (точность определения составляет ±0,05 мг·экв/л) [43].

2.3. Массовую долю кальция устанавливали комплексометрическим (трилонометрическим) методом (по А. Дуденкову). Метод основан на образовании устойчивого комплекса кальция с трилоном Б. Определение выполняется обратным и прямым титрованием.

2.4. Относительная скорость растворения 2.5. Оценку индекса растворимости сухого молока и степени его восстановления осуществляли по ГОСТ Р ИСО 8156-2010. Методика основана на измерении объема нерастворившегося осадка в восстановленной пробе сухого молочного продукта.

термогравиметрическим методом, основанным на изменении массы пробы анализируемых продуктов под воздействием температуры.

2.7. Массовая доля жира (ГОСТ 29247) определяется кислотным методом, который основан на выделении жира из молочных консервов под действием концентрированной серной кислоты и изоамилового спирта с последующим центрифугированием и измерении объема выделившегося жира в градуированной части жиромера.

2.8. Метод определения группы чистоты молочных консервов (содержание механических примесей) (ГОСТ 29245) основан на фильтровании 250 см восстановленного продукта через фильтр диаметром 30 мм и сравнении фильтра с эталоном.

2.9. Массовая доля белка по методу Кьельдаля (ГОСТ 23327) [31]. Метод основан на сжигании органических компонентов пробы молока в колбе Кьельдаля в присутствии серной кислоты и катализаторов.

2.10. Массовая доля лактозы (по ГОСТ 51259) – рефрактометрическим методом, основанном на определении показателя преломления безбелковой сыворотки.

2.11. Титруемую кислотность молочного сырья и продуктов переработки фенолфталеина по ГОСТ 3624 [38].

потенциометрически с помощью лабораторного иономера (Анион-4101). Отсчет производили по шкале, отградуированной в единицах рН.

2.13. Определение содержания сухого вещества и сухого обезжиренного вещества (СОМО) проводили по ГОСТ 3626 [40]. Для кисломолочных продуктов сухой молочный остаток (СОМО) определяли высушиванием в ИК свете.

пикнометрическим методом [39].

2.15. Температура замерзания оценивается по ГОСТ 30562. Метод основан на охлаждении пробы до заданной температуры, последующей кристаллизации и быстром повышении температуры [37].

2.16. Для оценки микроструктуры использовали анализатор Nanotrac Ultra.

Принцип действия этого прибора основан на прохождении лазерного луча через жидкость, отражении его от движущихся частиц и возвращении в камеру прибора.

В зависимости от спектрального расширения отраженного луча рассчитывается размер частиц. Метод построения распределения частиц по размерам основан на спектральном анализе доплеровских сдвигов. Образец в ячейке облучается лазером, и под углом 180° регистрируется рассеянный свет, вызванный броуновским движением частиц. Минимальный размер обнаруживаемых прибором частиц – 0,8 нм, результаты измерений имеют высокую точность и воспроизводимость.

2.17.Термогравиметрический анализ проводили масс-спектрометрическим анализом летучих продуктов термического разложения жидких материалов с помощью NetzchSTA 449 «Jupiter»при температурах от 20 °С до 400 °С, с погрешностью ±1,5 % по температуре, ±3 % по энтальпии, ±2 % по теплоемкости.

Дискретность измерения массы 0,1 мкг.

протекающих в условиях программированного воздействия температуры, и позволяет проследить за ходом превращения вещества в процессе нагревания.

В термогравиметрии регистрируются следующие показатели: изменение массы образца в зависимости от температуры или времени (кривая TG);

производная изменения массы по времени в функции температуры или времени (кривая DTG); изменение энтальпии (кривая DTA), характеризующего тепловые эффекты химического воздействия и физических превращений.

термогравиметрического анализа, был использован метод кусочно-линейной аппроксимации.

Структурно-механические характеристики кисломолочных сгустков определяли с помощью ротационного вискозиметра Brookfield DV-III Ultra.

Диапазон вязкостей от 1 сПа до 6 106 сПа, диапазон скоростей 0,01–250 об./мин, погрешность измерения вязкости ±1 %. Динамическая вязкость. Структурномеханические характеристики изучались посредством определения предельного напряжения сдвига, на вискозиметре ротационном Brookfield DV-III Ultra. Диапазон вязкостей от 1сПз до 6 106 сПз, диапазон скоростей – 0,01…250 об./мин.

3.2. Определение степени сенериза кисломолочных напитков устанавливали по количеству сыворотки, выделившейся за 3 часа свободного фильтрования через бумажный фильтр 100 см3 продукта.

модифицированному методу определения общей обсемененности вторичного молочного сырья [80].

Метод основан на восстановлении резазурина окислительновосстановительными ферментами, выделенными в стерильное молоко микроорганизмами вторичного молочного сырья. Анализу может подвергаться любое вторичное молочное сырье (свежее, пастеризованное, после длительного хранения в охлажденном и неохлажденном виде). Для определения остаточной микрофлоры в пробирки наливают по 1 см3 рабочего раствора резазурина (массовая доля резазурина в рабочем растворе 0,014 %), который готовят из резазурино-натриевой соли, и 1 см3 испытуемого образца в 10 см стерильного обезжиренного молока.

Пробирки закрывают резиновыми пробками и смешивают путем медленного трехкратного перевертывания пробирок и помещают в редуктазник с температурной воды (43 ± 1) °С. Пробирки с образцом на протяжении всего анализа должны быть защищены от света. Время погружения пробирок в редуктазник считают началом анализа. Показания снимают через 20 мин., 40 мин. (при анализе творожной сыворотки) и 1 ч. После снятия показаний пробирки с обесцвеченным образцом удаляют из редуктазника. В зависимости от продолжительности обесцвечивания или изменения цвета сыворотку определяют ориентировочное количество бактерий в см вторичного молочного сырья в соответствии с таблицей 2.3.

микробиологической обсемененности Микроскопические исследования осуществляли на просвечивающем электронном микроскопе «Jeol JEM-2100» с увеличением до 1 500 000 крат, разрешением до 0,19 нм. Толщина образца до 10 мкм, с возможностью исследования влажных, в том числе биологических объектов, в замороженном до – 160 °С состоянии с возможностью реконструкции трехмерного изображения объектов размером менее 10 мкм.

С целью анализа потребительских предпочтений и установления факторов, их формирующих нами с марта по сентябрь 2012 года был проведен опрос человек. Опрос проводился с помощью анкеты методом случайной выборки респондентов по разным возрастным категориям, респонденты заполняли анкету письменно и через Интернет.

Все респонденты разделены на пять возрастных категорий: 16…25 лет – учащиеся, студенты, активная молодежь; 26…35 лет – самостоятельная аудитория работающих, молодые семьи; 36…45 лет – люди среднего возраста; 46…60 лет – самостоятельная группа, характеризующаяся взрослыми детьми (в случае семейного статуса) и возможным наличием внуков и от 61 лет – предпенсионный и пенсионный возраст [132].

Вопрос по наличию семьи, детей, внуков способствует выявлению их влияния на формирование предпочтений в покупках молочной продукции и факторах ее выбора. Наличие открытых вопросов в анкете предполагает высказывание респондентом собственных мыслей без необходимости попадания их в рамки ответов закрытого вопроса. Этот вариант вопросов трудоемок по обработке результатов анкетирования, однако более объективен при ответах и позволяет глубже понять мотивы потребителя при выборе продукта. Часть вопросов предполагает выявления отношения к восстановленной молочной продукции и важности для потребителя определенных параметров молочной продукции. Образец анкеты, по которой проводился опрос потребителей, представлен в Приложении.

С целью получения более усредненных мнений потребителей опрос предполагал примерно равное соотношение респондентов (по 20 %) по всем возрастным категориям, указанным в анкете, что позволяет установить предпочтения на молочную продукцию вне зависимости от возраста.

Обработка материала осуществлялась с использованием пакета программ для анализа социологической информации. При обработке экспериментальных данных использовались стандартные методы корреляционного анализа.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ

КАВИТАЦИИ НА ПРОЦЕССЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СУХОГО МОЛОКА

И ИНТЕНСИВНОСТЬ ИХ ПРОТЕКАНИЯ

Качество восстановленных продуктов переработки молока во многом определяется сырьем, а также характером ведения технологических процессов, их вариациями и модификациями. В рамках данных исследований наиболее перспективным, на наш взгляд, является исследование возможности встраивания процессов ультразвуковой кавитации в технологию получения восстановленного продукта переработки молока (ВППМ).



Pages:   || 2 | 3 |
 
Похожие работы:

«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...»








 
© 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.