Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время технологии производства напитков брожения - пива и кваса, относящихся к популярным продуктам массового потребления, широко распространены на предприятиях малой производительности. Качество воды, применяемой в бродильных производствах, должно отвечать особым требованиям, обеспечивать при сбалансированном составе макро- и микроэлементов отсутствие микроорганизмов, хлора, тяжелых металлов и других токсических элементов, органических контаминантов.
Большое значение качество и физико-химические свойства воды имеют для сравнительно нового сегмента рынка напитков - напитков функционального назначения, содержащих функциональные ингредиенты, способные при регулярном потреблении улучшать состояние здоровья и, тем самым, помогающие устранению микронутриентной недостаточности в пищевых рационах различных групп населения. Перспективность этой группы напитков определяется постоянством физиологических норм потребления воды в отличие от норм потребления белков, жиров и углеводов, которые периодически пересматриваются в связи с изменением образа жизни и питания человека.
При создании функциональных напитков основное внимание уделяется их ингредиентному составу, который формируется путем обогащения, комбинирования жидких основ или модификации водной фазы. Одним из перспективных компонентов для получения комбинированных напитков, обогащенных функциональными ингредиентами, является квас.
Как правило, состав и свойства воды, используемой в качестве основы функционального напитка, специально не корректируются. В то же время сегодня существуют способы и устройства, позволяющие изменять состав и свойства воды в широких пределах. Таким современным и актуальным способом является электрохимическая активация (ЭХА), позволяющая направленно регулировать физико-химические свойства воды и водных растворов без введения каких-либо химических реагентов. Изменение состава и свойств жидкой основы напитков может изменять стабильность и эффективность функциональных ингредиентов в их составе, влиять на процесс производства напитков. В то же время, направленное изменение состава и свойств исходной воды является способом формирования заданных свойств функционального напитка.
Актуальность данной работы определяется использованием при разработке напитков воды, активированной в современных электрохимических установках ИЗУМРУД, обеспечивающих направленное изменение свойств воды, в т.ч. значения рН и окислительно-восстановительного потенциала. Отличительной особенностью и преимуществом таких установок является их эффективность при уничтожении микроорганизмов всех видов и форм и разрушении микробных токсинов. Процесс очистки и кондиционирования воды в установках/
3 /Л О
ИЗУМРУД сопровождается удалением ионов тяжелых металлов и разрушением загрязняющих воду фенолов, гербицидов, пестицидов.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы являлась разработка способа применения электрохимически активированной воды (ЭХА-воды) в технологии пива и безалкогольных напитков. Поставленная цель предусматривала решение следующих задач:
выбор системы электрохимической активации (ЭХА-системы) для применения на стадии водоподготовки;
исследование режимов работы ЭХА-системы, обеспечивающих получение необходимых параметров;
выбор и обоснование видов напитков для исследования;
исследование влияния ЭХА-воды на процессы брожения при изготовлении кваса и пива из концентратов сусла;
разработка способа получения кваса из концентрата квасного сусла с применением ЭХА-воды;
выбор и обоснование функциональных ингредиентов для обогащения напитков на основе ЭХА-воды;
исследование влияния ЭХА-воды на функциональные ингредиенты в модельных напитках;
разработка рецептур и технологий напитков на основе ЭХА-воды, обогащенных физиологически функциональными ингредиентами - пищевьми волокнами и антиоксидантом эпигаллокатехингаллатом;
разработка технологической документации на функциональные напитки, полученные на основе ЭХА-воды.
Научная новизна.
Впервые установлены различия спектральных характеристик воды, полученной при разных режимах электрохимической обработки, свидетельствующие о снижении содержания активного хлора в исследованных образцах ЭХА-воды.
Выявлены особенности реологических свойств растворов гидроколлоидов в ЭХА-воде, установлена неизменность вязкости растворов гуммиарабика по сравнению с контрольными образцами, что позволяет прогнозировать формирование заданной консистенции напитков.
На примере гуммиарабика впервые показано, что электрохимическая обработка воды обеспечивает стабилизацию растворенного кислорода в растворах гидроколлоида разной концентрации.
Впервые установлено, что независимо от концентрации, растворы антиок-сиданта эпигаллокатехингаллата в воде, обработанной электрохимическим способом, проявляют большую устойчивость по сравнению с растворами того же вещества в дистиллированной воде.
Установлено, что в модельных напитках, приготовленных из концентрата квасного и пивного сусла, разбавленного ЭХА-водой, процесс брожения идёт более интенсивно, наблюдается значительный рост общего числа дрожжевых клеток, улучшается их жизнеспособность и бродильная активность.
Практическая значимость. Научно обоснован, выбран и усовершенствован тип установок ИЗУМРУД для электрохимической активации воды; разработаны режимы и условия обработки воды, предназначенной для использования в составе напитков.
Научно обоснована и экспериментально доказана эффективность применения метода электрохимической активации в технологии производства напитков брожения - пива и кваса.
Разработаны рецептура и технология получения., кваса из концентрата сусла с применением в качестве системы водоподготовки установок электрохимической активации.
Разработаны рецептура и технология получения комбинированного напитка на ЭХА-воде, включающего квас и соковую основу, обогащенного гуммиарабиком и эпигаллокатехингаллатом зеленого чая.
Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации доложены на V международной конференции «Высокоэффективные пищевые технологии» (Москва, 12-19 ноября 2007г.), VI международной научно-практической конференции и выставке «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты» (Москва, 7-Ю октября 2008 г.), на конкурсе молодых учёных в рамках X Всероссийского конгресса диетологов и нутрициологов «Питание и здоровье» (Москва, 1-3 декабря 2008 г.), на VII Международной научно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств» (Могилёв, 21-22 мая 2009 г.), VII Международной научно-практической конференции и выставке «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты» (Москва, 7-8 октября 2009 г.)
Публикации. Основное содержание диссертационного исследования опубликовано в 6 работах, в том числе, 2 из них - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 152 страницах основного текста, в том числе, содержит 39 рисунков и 21 таблицу. Список литературы включает 147 источников информации.
Исследования проводились в лабораториях кафедры «Органическая и пищевая химия» и кафедры «Процессы ферментации и промышленного биокатализа» ГОУ ВПО «МГУПП», в лаборатории электротехнологий ВНИИИМТ.
Автор выражает глубокую признательность зав. кафедрой ««Процессы ферментации и промышленного биокатализа» МГУПП д.т.н., профессору М.В. Гернет за ценные советы и оказанную помощь при выполнении работы.
