Введение к работе
Актуальность проблемы. На современном этапе особо остро стоит проблема обеспечения качества продуктов питания, особенно консервов, назначение которых как раз и состоит в сохранении своих пищевых свойств в течение длительного времени. Она усугубляется еще и тем, что в условиях загрязнения окружающей среды, вызванного расширяющимся производством и применением многочисленных химических препаратов для обработки сельскохозяйственного сырья, возможно попадание в продукты различных токсических веществ.
В связи с этим представляется актуальной разработка комплексного научно обоснованного подхода к обеспечению качества консервированных продуктов, предусматривающего создание нормативно-технической документации, оптимизацию тех наиболее важных технологических процессов, где возможно образование нежелательных химических соединений и ухудшение качества, и внедрение системы и средств входного, технологического и приемочного контроля, основанного на современных аналитических и статистических методах, обеспечивающего гарантию полноценности и безопасности выпускаемой продукции.
Создание четкой системы показателей качества, методов их определения и соответствующей нормативной базы необходимо и при осуществлении обязательной сертификации консервированных продуктов, предусмотренной законом РФ "О сертификации продукции".
Все это убедительно свидетельствует о том, что теоретические и экспериментальные исследования вопросов обеспечения и контроля качества консервов являются важной народнохозяйственной проблемой, решению которой и посвящена настоящая диссертация. В ней обобщены результаты законченных работ за период 1967-1994 г.г., выполненных под руководством и при непосредственном участии автора.
Исследования выполнялись в соответствии с государственными целевыми комплексными научно-техническими программами, координационным планом НИР Российской Академии сельскохозяйственных наук "Научное обеспечение отраслей АПК" и отраслевыми планами НИР и ОКР по консервной промышленности.
Цель и задачи работы.Целью изложенных в диссертации исследований являлось создание научно обоснованной целостной системы регулирования качества консервированных продуктов на основных стадиях их разработки и производства.
Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- разработать оптимальную номенклатуру контролируемых
показателей качества консервированных продуктов, включаемых
в нормативно-техническую документацию, и способы
установления норм, допусков и границ между сортами по этим
показателям;
-теоретически обосновать и создать методику для расчета объема опытных партий новых видов продукции, необходимых для объективной оценки уровня их качества;
- разработать основы оптимизации тепловых процессов,
вызывающих при консервировании наибольшие изменения
качества продукта (концентрирование, стерилизация), исходя из
кинетических закономерностей превращения отдельных
компонентов;
- исследовать и разработать радиационный способ
консервирования продуктов, позволяющий проводить
инактивацию микрофлоры без нагревания;
- провести исследования по созданию эффективной системы
контроля качества и сертификации консервированных продуктов;
определить пищевую ценность консервированных продуктов и рационов, в том числе для спецконтингентов, с позиций сбалансированного питания.
Научная новизна. Предложены основные принципы регулирования качества и контроля консервированных продуктов, предусматривающие установление качественных параметров, обоснование их норм и допусков, оптимизацию тепловых процессов при производстве, использование статистически достоверной органолептической оценки и новых физико-химических методов испытаний качества и гигиенической безопасности готовой продукции.
Создана система контроля консервированных продуктов,
включающая научно обоснованные методы приемочного
контроля, способы обеспечения объективности и
воспроизводимости результатов органолептических испытаний. Для количественной оценки правильности работы дегустаторов применены коэффициенты ранговой корреляции и конкордации. На основе многофакторного корреляционного анализа и ранговой статистики разработаны методики выбора оптимальной
номенклатуры органолептических показателей и нахождения
коэффициентов весомости их в комплексной органолептической
оценке. Разработаны колориметрический экспресс-метод
контроля цвета томатопродуктов, ускоренный парофазный
анализ этилового спирта в плодово-ягодных соках и напитках, а
также методы определения ОМФ, основанные на использовании
нормально-фазовой ВЭЖХ и колориметрии с п-толуидином и
барбитуровой кислотой. Предложен и реализован способ
безэкстракционного хроматографического определения
фосфорорганических пестицидов. Модифицирован
хроматографический метод определения патулина, в результате чего достигнута практически полная его открываемость, значительно снижен предел обнаружения и уменьшена величина случайной погрешности.
С применением теории распознавания образов решена проблема определения границ между сортами консервов. Теоретически обоснованы необходимые объемы испытаний опытных- партий, исходя из использования законов распределения: нормального в случае измеряемых показателей качества, биномиального и пуассоновского - при проверке показателей качества, определяемых подсчетом.
Экспериментально доказана тесная корреляционная связь
образования 5-оксиметилфурфурола (ОМФ) в результате
дегидратации фруктозы со_ степенью воздействия тепловой
обработки на органолептические свойства продукта. Скорость
накопления ОМФ зависит от концентрации фруктозы,
органических кислот (яблочной, лимонной и др.),
присутствующих в соках, а также от содержания влаги и
температуры. При этом установлен "общий" характер кислотного
катализа, означающий принципиальную возможность его
осуществления любыми соединениями, способными
продуцировать (донировать) протон. Сформулирована
кинетическая модель дегидратации фруктозы в ОМФ, которая, с одной стороны, содержит принципиально новую информацию о закономерностях превращений углеводов, а с другой позволила создать модель "тонкопленочного" выпарного аппарата, функционирующего в условиях стационарного состояния по температуре. Указанная модель использована для выявления оптимального ведения процесса концентрирования яблочного сока.
Установлено, что энергия активации, константа скорости реакции, величины термоустойчивости Dt и Z0 изменения цвета при нагревании томатной пасты в значительной мере
отличаются от аналогичных кинетических параметров инактивации микрофлоры. Это послужило основой для оптимизации процесса стерилизации пасты в аппаратах различной конструкции. Одновременно предложен новый комбинированный принцип достижения требуемой летальности (12D) процесса стерилизации, включающий предварительную обработку инфракрасным излучением при избыточном давлении, упаковку под вакуумом и последующее гамма-облучение дозой 8 кГр.
Получены и систематизированы данные по пищевой и биологической ценности консервированных продуктов и рационов, позволившие сбалансировать их по основным незаменимым факторам питания в условиях длительных полетов космонавтов и лиц, находящихся в экстремальных условиях.
Практическая ценность работы. Разработаны и внедрены в практику работы предприятий консервной промышленности, государственных органов надзора и контроля, центров по сертификации государственные стандарты на номенклатуру показателей качества плодоовощных консервов (ГОСТ 4.458-86); правила приемки, методы отбора проб (ГОСТ 26313-84 и др.); методы определения органолептических показателей (ГОСТ 8756.1-79); 12 стандартов на методы испытаний физико-химических показателей (растворимые сухие вещества, жир ОМФ, этиловый спирт, цвет-томатной пасты и др.); 14 стандартов на методы определения показателей безопасности (тяжелые металлы, патулин, нитраты, консерванты).
В ГОСТ 3343-71 внесены граничные значения показателя цвета на приборе "Томаколор" для томатопродуктов высшего и первого сорта.
В исходные требования на создание линии концентрирования соков внесены режимы работы выпарных установок, обеспечивающие минимальное накопление ОМФ.
Разработаны, утверждены и испытаны в производственных условиях режимы стерилизации томатной пасты в автоклавах, стерилизаторах непрерывного действия и в установках асептического консервирования, значительно сокращающие продолжительность теплового воздействия за счет повышения температуры и способствующие улучшению качества продукта. Для оптимизации режимов стерилизации с позиций максимального сохранения нативных свойств продукта впервые систематизированы и представлены в виде, удобном для проведения инженерных расчетов, кинетические параметры химических изменений основных компонентов пищевых
продуктов.
Разработана система контроля за содержанием остаточных количеств пестицидов в сырье и готовой консервной продукции. С учетом особенностей состава консервов модифицированы и рекомендованы к применению методы определения более чем 25 пестицидов, наиболее распространенных в плодоводстве и овощеводстве.
Предложены порядок и критерии контроля за содержанием токсичных веществ в консервах, основанные на применении нормального, усиленного и облегченного приемочного контроля, которые включены в "Инструкцию о порядке санитарно-технического контроля консервов...", утвержденную Госкомитетом РФ по санитарно-эпидемиологическому надзору.
Разработана и утверждена Госстандартом РФ нормативная и методическая документация, необходимая для проведения сертификации плодоовощной продукции. На базе ВНИИКОП под руководством и при непосредственном участии автора организованы и аккредитованы Госстандартом РФ Центр по испытаниям качества и безопасности продуктов переработки плодов и овощей и Орган по сертификации продовольственного сырья и пищевой продукции.
Полученные научные данные и разработанная нормативно-техническая документация включены в учебные программы по технологии консервирования для студентов ВУЗов, техникумов, курсов повышения квалификации инженерно-технических работников, используются проектными организациями.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались: на секции "Разработка новых методов консервирования пищевых продуктов" Научного Совета по проблеме пищевой промышленности ГКНТ СССР (1968-1974); заседаниях Ученого совета Всероссийского НИИ консервной и овощесушильнои промышленности (1968-1993); международных симпозиумах и семинарах (Будапешт, 1972; Москва, 1986; Брно, 1988); конференциях Европейской организации по контролю качества (Лиссабон, 1985; Москва, 1988); международных симпозиумах и консультациях (Москва, 1973, 1987; Бухарест, 1968; Берлин, 1986, 1988); Всесоюзных научных конференциях, семинарах и совещаниях (Минск, 1968; Одесса, 1969; Москва, 1974, 1976, 1983, 1984; Алма-Ата, 1974; Бендеры, 1975; Измаил, 1979; Махачкала, 1981; Эчмиадзин, 1984; Фрунзе, 1985; Калининград, 1986; Тула, 1988; Юрмала, 1990; Киев, 1991); Республиканской научно-технической конференции .(Москва, 1994); II Сибирской конференции по метрологическому
обеспечению аналитических методов в сельском хозяйстве (Новосибирск, 1990).
Отдельные разработки демонстрировались на ВДНХ СССР, и автор отмечен серебряной и бронзовой медалями.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 106 работах, в том числе в 4 монографиях, 4 справочниках, учебнике (по контролю качества), 3 авторских свидетельствах, патенте, положительном решении на выдачу патента; 30 государственных стандартах.
