Содержание к диссертации
Введение 4
1 Современные технологии получения пектиновых веществ из различного растительного сырья 10
1.1 Основные представления о строении и свойствах пектиновых веществ 10
1.2 Особенности столового и кормового арбуза как пектиносодержащего сырья 20
1.3 Способы производства пектина 24
1.4 Основные положения профилактики населения с использованием пектина и пектинопродуктов 30
2 Объекты и методы исследования 35
2.1 Объекты и методика исследования 35
2.2 Основные методы оценки органолептических и физико-химических показателей пектина 39
2.3 Методика извлечения пектиновых веществ из растительного сырья 41
3 Исследование кинетики изменения пектиновых веществ в процессе хранения кормового арбуза 45
3.1 Влияние почвенно-климатических условий и сортовых особенностей сырья на содержание пектиновых веществ 45
3.2 Изменение содержания и физико-химических свойств пектиновых веществ в процессе хранения исследуемых сортов 51
3.3 Определение оптимальных сроков промышленной переработки кормового арбуза для производства пектинопродуктов
3.4 Влияние способов консервирования кормового арбуза на выход и качество пектина 71
4 Исследование кинетики процесса извлечения пектиновых веществ из кормового арбуза 84
4.1 Влияние вида гидролизующего агента и рН среды на выход пектиновых веществ 84
4.2 Влияние температуры на выход пектиновых веществ 93
4.3 Изменение выхода пектиновых веществ в зависимости от продолжительности процесса извлечения и соотношения расхода фаз 101
4.4 Комплексное влияние технологических факторов процесса на качество пектиновых веществ 108
4.5 Математическое моделирование процесса извлечения пектина из кормового арбуза 119
5 Разработка технологии пектина и пектинопродуктов из кормового арбуза 127
5.1 Разработка технологии пектинового экстракта 127
5.2 Совершенствование технологии пектина с высокими качественными показателями 133
5.3 Технология производства пектиносодержащих напитков 141
5.4 Рекомендации по организации пектинопрофилактики с использованием пектинопродуктов из кормового арбуза 144
Выводы и рекомендации 146
Литература 148
Приложения 1
Введение к работе
Актуальность темы. Диссертационная работа посвящена решению технологических задач производства пектиновых веществ и пектиносо-держащих пищевых продуктов высокого качества из кормового арбуза.
Одним из важнейших направлений повышения эффективности производства является создание малоотходных и безотходных технологий. В наибольшей степени этим требованиям отвечает производство пектина и пектинопродуктов, предусматривающее выработку биологически ценного комплексообразователя или студнеобразователя из плодов кормового арбуза. Следует отметить, что уровень использования кормовых арбузов, как ценного источника пектиновых веществ, составляет 1...5 % от общего количества выращенного сырья.
Потребность в пектинопродуктах значительно превышает объёмы их отечественного производства и закупок за рубежом.
Резкое ухудшение экологической обстановки во многих регионах (особенно после Чернобыльской катастрофы), сопровождающееся загрязнением окружающей среды и пищевых продуктов токсическими веществами и радионуклидами, требует обеспечения безопасности продуктов питания и проведения профилактических мероприятий, что, в свою очередь, обуславливает расширение производства пектина и пектинопродуктов как природного детоксиканта.
Способность пектинов связывать и выводить из организма тяжёлые и радиоактивные металлы общепризнана [6, 31, 58].
Пектины также обладают способностью пролонгировать и потен-циировать действие некоторых лекарственных веществ, снижать их токсичность и устранять побочное действие.
Способность пектиновых веществ образовывать студни определяет широкое использование их в пищевой промышленности в качестве студнеобразователя.
Учитывая эти физико-химические свойства природного полисахарида - пектина и имеющийся опыт его применения в отечественной и зарубежной практике, следовало бы ожидать, что население экологически загрязнённых регионов будет обеспечено пектином и пектиносодер-жащими продуктами. Однако продолжительная ориентация на импортные поставки пектина и пектинопродуктов затормозила рост пектинового производства в России. Совершенствование техники и технологии производства, углубление научных исследований развивались на недостаточно высоком уровне.
С 1991 г. государственные закупки пектина и пектинопродуктов за рубежом прекращены ввиду отсутствия валютных средств.
При разработке технологии пектина и пектинопродуктов необходимо учитывать сложившуюся сложную экономическую обстановку в стране, стараться добиваться лучшего качества готового продукта при наименьших затратах. Именно таким требованиям отвечает производство пектинопродуктов.
В настоящее время на территории России предприятий по производству пектина и пектинопродуктов нет. Единственный пектиновый завод в г.Краснодаре из-за морального и физического износа оборудования, несовершенства технологии, отсутствия средств на реконструкцию остановлен в 1991 г.
Имеющийся потенциал науки и производственный опыт позволяют более глубоко рассмотреть физико-химические свойства пектиновых веществ, наметить пути совершенствования технологии пектина и пектинопродуктов .
В связи с вышеизложенным разработка технологии пектина и пектинопродуктов из кормового арбуза, - сырья, в ареал возделывания которого входит и Краснодарский край, является актуальной задачей для пектинового производства пищевой и фармацевтической отраслей промышленности.
Цель и задачи исследования. Цель данной работы состоит в совершенствовании уже существующей и разработке технологии производства пектина и пектинопродуктов из кормового арбуза, практической реализации предложенных способов для производства пищевых изделий, отвечающих современным требованиям науки о питании.
В соответствии с целью определены следующие задачи:
- исследовать изменение содержания и физико-химических свойств пектиновых веществ в зависимости от почвенно-климатических и биологических особенностей в процессе хранения исследуемых сортов кормового арбуза;
- изучить влияние способов консервирования кормового арбуза на выход и качество пектиновых веществ;
- определить оптимальные сроки промышленной переработки кормового арбуза для производства пектина и пектинопродуктов;
- исследовать кинетику процесса извлечения пектиновых веществ из кормового арбуза;
- исследовать комплексное влияние основных технологических факторов (температуры, рН среды, соотношения расхода фаз и продолжительности процесса) на выход и качество пектиновых веществ;
- разработать математическую модель процесса извлечения пектиновых веществ из кормового арбуза;
- биохимически обосновать технологию получения пектинопродуктов из кормового арбуза;
- усовершенствовать технологию пектина с высокими качественными показателями.
Научная новизна работы. Впервые исследовано изменение содержания и физико-химических свойств пектиновых веществ в процессе хранения кормового арбуза в зависимости от почвенно-климатических условий и сортовых особенностей сырья, что позволяет определить оптимальные сроки промышленной переработки кормового арбуза для производства пектина и пектинопродуктов. Проведено комплексное исследование влияния технологических факторов на кинетику извлечения пектиновых веществ, что стало основой для совершенствования и разработки процессов получения пектина и пектинопродуктов.
Разработана математическая модель извлечения процесса получения пектина и пектинопродуктов из кормового арбуза.
Разработаны технологии получения пектинового экстракта и пек-тиносодержащего напитка из кормового арбуза.
Практическая ценность работы. Решения, выводы и предложения диссертационной работы нашли практическое применение для:
- определения оптимальных сроков промышленной переработки кормового арбуза с целью получения пектина и пектинопродуктов;
- выбора оптимальных технологических параметров выделения пектина из кормового арбуза при использовании различных гидроли-зующих агентов;
- получения пектиносодержащих продуктов с заданными свойствами;
- расширения области применения пектина и пектинопродуктов в качестве диетических продуктов лечебного и детского питания.
Достоверность работы. Достоверность полученных результатов, научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается применением современных методов теоретических и экспериментальных исследований, математических методов планирования и обработки экспериментальных данных, современных измерительных приборов и подтверждается совпадением результатов лабораторных и промышленных испытаний; базируется на критериях практической ценности и применимости целевого продукта.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований использованы при разработке технологической документации и выработке опытно-промышленных партий пектина и пектинопродуктов из кормового арбуза:
- на АНПО «Украинская Нива» Ассоциации «Пектин» (приложение 4);
- на Адлерской кондитерской фабрике (приложение 4);
- для медико-биологической оценки пектинового экстракта как пищевой лечебной добавки на базе санатория-профилактория «Нива», г.Краснодар (приложение 4);
- при разработке новых методик, используемых в процессе обучения студентов и проведения научно-исследовательской работы студентов факультета плодоовощеводства и виноградарства
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научной конференции «Научное обеспечение сельскохозяйственного производства», проводимой краевой школой-семинаром молодых учёных Кубани (г.Краснодар, апрель 1997 г.); региональной научной конференции «Современные проблемы экологии» (гг.Краснодар-Анапа, 1996 г.); Всероссийской научной конференции «Проблемы холода и пищевых технологий» (г.Санкт-Петербург, 1998 г.); научно-практической конференции МГТИ (г.Майкоп, 1997 г.); Всероссийской студенческой научной конференции с международным участием (г.Краснодар, 1998 г.); II Кубанской конференции общественных экологических организаций (г.Краснодар, 1996 г.); Кубанской научной конференции «Научное обеспечение сельскохозяйственного производства» (г.Краснодар, 1996 г.); II межрегиональной научно-практической конференции «Пищевая промышленность-2000» (г.Казань, 1998 г.), научной конференции «Биотехнические процессы переработки сельскохозяйственного сырья для получения экологически чистых продуктов (г.Одесса, 1997 г.).
Тематика исследований входила в планы важнейших научно-исследовательских работ Кубанского государственного аграрного университета, являющихся составной частью инновационной НТП «Созда -9 ние современных технологических систем для производства пищевых продуктов» (1996-1999 гг.); краевой КТП «Высокие технологии для АПК»(1997-І998гг.).
Диссертационная работа выполнялась на кафедре технологии хранения и переработки продукции растениеводства КубГАУ.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, подана заявка на изобретение.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов и рекомендаций, списка библиографических ссылок и приложений. Работа изложена на 121 страницах основного машинописного текста, содержит 47 рисунков , 12 таблиц, включает библиографические ссылки на 133 отечественных и 17 иностранных источников. Приложения даны на 33 страницах.
