Введение к работе
Актуальность работы. На российском рынке молочно-фруктовые десерты находится на третьем месте по объемам потребления. По итогам 2011 г. объем российского рынка молочно-фруктовых десертов в натуральном выражении составил 1,5 млн. тонн, что на 11 % процентов превышает уровень предыдущего года. Валовой сбор сырья для молочно-фруктовых десертов в 2011 году составил: для плодов и ягод в хозяйствах всех категорий РФ 2,5 млн. т, что на 16,9 % опережает уровень предыдущего года; для зернобобовых культур 4,5 млн. т; в качестве молочного компонента на сегодняшний момент выгодно использовать вторичное молочное сырье, производство которого в 2011 г. составило 18 млн. т.
Установлено, что значительная часть молочно-фруктовых десертов производиться вакуум-выпариванием, и отличается невысоким качеством из-за использования жестких температурных режимов обработки. За последние годы в этой области работали и внесли значительный вклад в развитие технологии концентрирования: Вертяков Ф. Н., Веретенников А. Н., Синюков Д. А., Ишматов А. Н. и др.
Для производства молочно-фруктовых десертов высокого качества необходимо проведение процесса концентрирования в соответствии с основными закономерностями, выявление которых является актуальной задачей, имеющей важное теоретическое и прикладное значение.
Работа проводилась в соответствии с планом госбюджетной НИР кафедры процессов и аппаратов химических и пищевых производств (ПАХПП) ВГТА (№ гос. регистрации 01.130.2.12440) «Разработка новых и совершенствование существующих технологических процессов и аппаратов в химической и пищевой технологиях» на 2011-2015 гг.; государственного контракта № П459 «Проведение поисковых научно-исследовательских работ в целях развития общероссийской мобильности» ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы» (№ 14.740.11.0980).
Цель работы – научное обеспечение процессов экстракции зернобобовых культур вторичным молочным сырьем и вакуум-выпаривания растительно-молочных смесей на основе комплексного анализа основных закономерностей процесса совместно с их физико-химическими и структурно-механическими характеристиками, разработка рекомендаций по совершенствованию высокоэффективных технологий производства растительно-молочных десертов; создание перспективных конструкций вакуум-выпарных аппаратов.
Для достижения цели решались следующие задачи:
1. оптимизация рецептурных смесей по микро- и макроэлементному составу, содержанию витаминов и биологической ценности;
2. исследование реологических и теплофизических характеристик исходных и концентрированных молочно-растительных смесей;
3. исследование процесса экстракции зернобобовых культур вторичным молочным сырьем;
4. создание математической модели процесса концентрирования;
5. изучение основных кинетических закономерностей при вакуум-выпаривании молочно-растительных смесей;
6. определение рациональных технологических режимов двухстадийного выпаривания;
7. исследование показателей качества и безопасности, исходных и концентрированных молочно-растительных смесей;
8. разработка новых конструкций вакуум-выпарных аппаратов и способов производства молочно-растительных десертов для реализации разработанного процесса вакуум-выпаривания;
Научная новизна. Оптимизированы рецептуры растительно-молочных смесей для различных групп населения. Определены реологические и теплофизические характеристики молочно-растительных смесей.
Выявлены, сформулированы и описаны основные закономерности процесса экстракции зернобобовых культур вторичным молочным сырьем, предложена рациональная технология получения экстракта чечевицы пахтой.
Выявлены, сформулированы и описаны основные закономерности тепло- и массообмена в процессе вакуум-выпаривания растительно-молочных смесей; обоснована необходимость использования выпаривания мелкодисперсно-распыленного десерта для сохранения термолабильных питательных веществ.
Разработана математическая модель процесса испарения влаги из диспергированных капель растительно-молочных смесей при вакуум-выпаривании, позволяющая определить характер изменения температуры и влагосодержания в исследуемом десерте.
Определен химический состав, показатели качества, биологическая ценность и антиоксидантная активность исходных и концентрированных образцов смесей.
Научная новизна предложенных технических решений подтверждена 5 патентами РФ.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Разработаны способ производства растительно-молочного десерта, вакуум-выпарные аппараты для реализации разработанных технологий получения растительно-молочных десертов (пат. РФ № 2359462, 2412599, 2409960, 2428064, 2446705).
Определены и обоснованы рациональные технологические режимы процессов экстракции зернобобовых культур вторичным молочным сырьем и вакуум-выпаривания растительно-молочных десертов.
Получены новые растительно-молочные десерты, обладающие хорошими потребительскими свойствами и высокой пищевой ценностью.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных, всероссийских, научных, научно-технических и научно-практических конференциях и симпозиумах: (Воронеж, 2010 - 2012 гг.), (Красноярск 2010 г.); (Ставрополь, 2010 г.); (Махачкала, 2011 г.); (Москва, 2011 г.); отчетных научных конференциях ВГУИТ за 2010-2011 гг.
Результаты работы демонстрировались на VII Межрегиональном экономическом форуме « Воронежский Агропромышленный форум» (Воронеж 2010 г.), Конкурсе инновационных проектов Воронежской области (Воронеж 2010 г.), IV областном конкурсе на лучшую научную работу (Воронеж 2010 г.), Молодежном научно-инновационном конкурсе «У.М.Н.И.К. 2010» (Воронеж 2010 г.), Областном конкурсе на лучшую инновационную идею (Воронеж 2012 г.) и награждены 5 дипломами.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в т. ч. 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 8 тезисов докладов, получено 5 патентов РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, основных выводов и результатов, литературы из 168 наименований, в том числе 27 – на иностранных языках, объемом 181 страницу машинописного текста, приведены 57 таблиц и 70 рисунков.
