Введение к работе
Основное направление и актуальность исследований. Одной из основных проблем пищевой промышленности является обеспечение населения высококачественными продуктами питания. Питание - один из важнейших факторов, определяющих здоровье человека, способствующих профилактике заболеваний, продлению жизни людей, повышению их работоспособности.
В последние годы наблюдается постепенный рост благосостояния населения России, что сопровождается повышением спроса на продукты питания. Этот факт приводит к наращиванию производителями выпуска пищевых продуктов Ввиду увеличения числа больных разных возрастов поиск новых источников полноценного сырья, обладающего лечебными и профилактическими свойствами, выдвигается в ряд наиболее важных и актуальных задач
Кроме того, нарушение экологической обстановки практически во всех регионах России выдвигает задачу создания биологически активных добавок и специальных пищевых продуктов для функционального питания Применение пищевых добавок - это наиболее эффективный и экономически выгодный способ получения продуктов, обладающих функциональными и лечебно-профилактическими свойствами
В условиях становления и стабилизации российской экономики ключевое значение приобретают вопросы качества и конкурентоспособности продукции отечественного производства Снижение качества пищевого сырья неизменно приводит к увеличению потребления различных ингредиентов и пищевых добавок, улучшающих функционально-технологические свойства (ФТС) сырья и ор-ганолептические показатели готовых продуктов Без них ассортимент вырабатываемой продукции намного беднее, а технология её изготовления более сложная и дорогостоящая
Большой теоретический и практический вклад в развитие технологии функциональных продуктов питания сделан отечественными и зарубежными учеными, работающими по направлениям прикладной биотехнологии, биохимии и нутрицевтики: И.В. Бобреневой, О В Большаковым, А М. Бражниковым, В Г Высоцким, М Н Волгаревым, И.В Глазковой, К.К. Горбатовым, А.Ф Дорониным, Н К. Журавской, А А. Кочетковой, К.С. Ладодо, Н Н Липатовым (ст), Н Н Липатовым (мл ), Л Ф. Митасевой, М.А Манвело-вой, НЮ. Позняковским, ВИ. Покровским, И А Радаевой, И А Роговым, Е И Титовым, В Б Толстогузовым, В И. Тужилки-ным, Н А. Тихомировой, Э С Токаевым, В А Тутельяном, В.Д Харитоновым, А М У голевым, А В. Устиновой, А А Шишкиной, Б А
Шендеровым, М М Шайлиевой, Н Bushkkiel, НI Fetter, L W Hand идр
В зависимости от технологических функций различают наиболее часто используемые в пищевой промышленности добавки консерванты, белковые препараты, эмульгаторы и стабилизаторы, гидроколлоиды, красители, усилители вкуса и аромата, антиоксидан-ты, восстановители и др Они могут быть использованы в виде од-нокомпонентных соединений или входить в состав разных полифункциональных (комплексных) смесей
В настоящее время приоритетным направлением в пищевой промышленности является разработка и применение комплексных добавок, улучшающих ФТС сырья и придающих готовой продукции необходимый вкус, аромат, желаемую консистенцию, лечебно-профилактические свойства и повышающих выход готового продукта
Одним из наиболее перспективных методов получения комплексных пищевых добавок признана термопластическая экструзия Она позволяет повысить степень использования сырья, снизить экономические затраты на производство, улучшить не только функциональные характеристики продукта, но и его усвояемость в организме человека, и др Становиться актуальна разработка рецептур полифункциональных добавок, обогащенных растворимыми пищевыми волокнами (гуммиарабик), на крахмалсодержащей основе с применением термопластической экструзии
Применение метода термопластической экструзии при производстве комплексных добавок является сегодня наиболее перспективным и актуальным
Цель и задачи исследования Целью данного исследования является разработка технологии полифункциональных добавок на белковой основе, обогащенных растворимыми пищевыми волокнами, с применением термопластической экструзии и исследование их функциональных свойств.
Для достижения цели планируется решение следующих задач"
выбор и обоснование компонентов добавки,
отработка режимов экструзионной обработки,
исследование качественных показателей экструзионного продукта питания и его функциональных свойств,
разработка экструзионных функциональных продуктов питания на растительной основе, обогащенных гуммиарабиком,
автоматизация процесса расчета добавления в рецептуру продукта пищевой добавки на основе гуммиарабика с целью повышения ФТС готового изделия
Научная новизна.
В диссертационной работе впервые получены следующие научные результаты:
обоснована систематизация и классификация использования пищевого сырья при разработке функциональных продуктов питания методом термопластической экструзии;
определен процент введения пищевого волокна (гуммиарабика) в зкструзионно-функциональные продукты питания,
найдена модель экструзионной технологии как с помощью статистического пакета, так и на основе физики сплошных сред, два независимых исследования показали один тип зависимости параметров экструзии от скорости вращения шнека,
определена взаимосвязь объемной массы, коэффициента взрывчатости, напряжения среза и работы резания от скорости вращения шнека термопластического экструзионного аппарата,
спрогнозированы режимы экструзионной обработки для функциональных пищевых продуктов,
рассчитаны коэффициенты параметров экструзии и построены прогнозные зависимости для различных скоростей вращения шнека,
выбраны марки гуммиарабика для использования в продуктах питания
Обоснована целесообразность
прогнозирования технологических режимов экструзионной обработки при разработке функциональных пищевых продуктов с целью адаптации полученных технологических режимов на различных видах экструзионного оборудования,
создания и разработки программного обеспечения для выбора оптимального гуммиарабика для добавления в рецептуру продукта
Практическая ценность работы. На основе анализа и обобщения результатов теоретических и экспериментальных исследований предложены.
технология экструзионных функциональных продуктов питания, обогащенных гуммиарабиком, направленных на снижение содержания холестерина в плазме крови, определено влияние гуммиарабика на качественные показатели продукта,
проведено прогнозирование режимов экструзионной обработки пищевого продукта, позволяющее адаптировать разработанную технологию на различных видах экструзионного оборудования,
разработана технология выбора марки гуммиарабика для введения в пищевые системы
Апробация работы и личный вклад автора. Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих научных форумах1 XII Международной научно-методической конференции «Управление качеством обучения в системе непрерывного профессионального образования (в контексте Болонской декларации)», Москва, МГУТУ, 2006, XIII Международной научно-практической конференции «Стратегия развития пищевой промышленности», Москва, МГУТУ, 2007; VIII научно-практической конференции ВФ МГУТУ «Технологии, научно-техническое и информационное обеспечение в образовании, экономике и производстве региона», Вязьма, МГУТУ, 2008
Исследования по теме диссертационной работы выполнялись автором с 2005 г по настоящее время в Московском государственном университете технологий и управления (МГУТУ) на кафедре «Информационные технологии» Экспериментальные исследования проводились совместно с сотрудниками лаборатории лечебно-профилактического питания Московского государственного университета прикладной биотехнологии (МГУПБ), Бобреневой И В и Шайлиевой М М.
Практические результаты работы реализованы в фундаментальной и хоздоговорной ИР, выполненной МГУТУ в рамках внутреннего гранта, 2007 г
Автором лично получены следующие результаты на основе физики сплошных сред созданы модели и разработаны численные методы прогнозирования ФТС пищевых продуктов (на примере экструзионных технологий) с учетом межмолекулярного взаимодействия компонентов рецептурной смеси и параметров рабочего органа экструдера, позволяющие находить оптимальные скорости рабочего органа экструдера, определена оптимальная скорость вращения шнека экструдера; улучшены с помощью рассчитанного режима экструдирования показатели качества, произведен выбор мясной и зерновой основ экструзионных продуктов питания, разработан экструзионный функциональный продукт питания на растительной основе, обогащенный гуммиарабиком, автоматизирован процесс расчета добавления пищевой добавки в рецептуру продукта с целью повышения ФТС готового изделия.
Публикации. Результаты по теме диссертации опубликованы в 16 научных работах, которые включают в себя 8 статей, 7 тезисов и 1 свидетельство об отраслевой регистрации разработки
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц, 20 рисунков и 185 наименований литературных источников, из которых 134 отечественных и 51 зарубежных авторов
