Введение к работе
з
Актуальность темы диссертации. Современные тенденции совершенствования ассортимента продуктов питания ориентированы на создание сбалансированной по пищевой и биологической ценности продукции, способной обеспечивать потребности различных групп населения в пищевых веществах и энергии Сущность и необходимость развития этого направления сформулированы в постановлении Правительства Российской Федерации «О Концепции государственной политики в области здорового питания населения России»
В основных направлениях государственной политики в области здорового питания особое внимание уделено процессам переработки сельскохозяйственного сырья и созданию технологий пищевых продуктов с направленным изменением химического состава, соответствующим потребностям организма человека Перспективным является направление по комбинированию молочного и растительного сырья, что обеспечивает возможность обогащения получаемых продуктов незаменимыми веществами, а также позволяет регулировать их состав в соответствии с основными положениями науки о питании
Среди различных видов сырья особое место занимает молочная сыворотка В нашей стране должное внимание к молочной сыворотке активизировалось в результате широкомасштабных исследований и публикаций академика РАСХН А Г Храмцова Он сумел доказать, что сыворотка, благодаря своему уникальному составу и свойствам, является важнейшим пищевым сырьем и может служить основой для получения самых разнообразных продуктов высокой пищевой и биологической ценности
Академиком А Г Храмцовым, а также его учениками и последователями (В А Павловым, П Г Нестеренко, И А Евдокимовым, А А Храмцовым, С А Рябцевой, В Е Жидковым, С В Василисиным, А В Серовым, Г Б Гаври-ловым, Э Ф Кравченко и другими) исследованы состав и свойства сыворотки, разработаны способы ее обогащения, рассмотрены методы мембранной обработки, а также создано множество технологий ее промышленной переработки при выработке напитков, молочного сахара, сгущенных и сухих консервов, продуктов детского питания, а также показана возможность использования молочной сыворотки в производстве хлебобулочных изделий, мясных продуктов, натуральных и плавленых сыров и других Однако молочная промышленность имеет достаточные резервы сыворотки, что указывает на актуальность поиска новых способов ее переработки Следует отметить, что по своему составу сы-
воротка может служить хорошей основой для получения различных комбинированных продуктов питания, в том числе с регулируемым составом и гелеоб-разной структурой В молочной промышленности вопросы структурообразова-ния рассмотрены в работах 3 X Диланяна, П Ф Крашенинина, Н Н Липатова, Л А Остроумова, В Д Харитонова, П Ф Дьяченко, Н Н Липатова (мл), Н И Дунченко, Л А Забодаловой, А М Майорова и других ученых
Большие резервы для комбинирования молочной сыворотки с различными ингредиентами имеются в отраслях АПК, связанных с переработкой растительного сырья (ягод, овощей, фруктов, злаковых) До настоящего времени на использование продуктов переработки растительного сырья в технологии сывороточных продуктов обращалось недостаточно внимания В этой связи развитие исследований в данном направлении весьма актуально
Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является изучение физико-химических и биотехнологических особенностей формирования гелеобразных продуктов на основе молочной сыворотки и растительного сырья Западно-Сибирского региона, а также разработка концепции, позволяющей создавать новые виды этих продуктов
Для реализации поставленной цели решали следующие задачи
исследовать физико-химические процессы, определяющие сущность ге-леобразования молочной сыворотки при участии структурирующих веществ,
установить влияние условий гелеобразования на закономерности формирования сывороточных гелей,
рассмотреть особенности старения сывороточных гелей,
изучить особенности получения ферментированных сывороточных гелей,
провести теоретическую и экспериментальную оценку состава и свойств отдельных видов растительного сырья Западно-Сибирского региона,
разработать принципы проектирования гелеобразных продуктов на основе молочной сыворотки и растительного сырья, провести анализ технологий гелеобразных сывороточных продуктов,
раскрыть концепцию гелеобразования молочной сыворотки, разработать классификацию гелеобразных систем на основе молочной сыворотки,
использовать полученные в работе результаты для создания и широкомасштабного внедрения на предприятиях молочной промышленности различных гелеобразных продуктов на основе сыворотки и растительного сырья
Научная новизна работы:
- исследованы физико-химические и коллоидные процессы при гелеобра-
зовании молочной сыворотки, показан вклад технологических факторов в формирование гелеобразной структуры, а также разработаны теоретические положения, позволяющие управлять гелеобразованием в промышленности,
показано, что процесс образования сывороточных гелей характеризуется образованием устойчивой трехмерной пространственной структуры, которая необратимо разрушается под влиянием механических нагрузок,
выявлено, что ведущая роль в гелеобразовании сыворотки принадлежит гелеобразователям, степень участия каждого из которых, а также продолжительность процесса и характер геля зависят от их свойств, а также использованных сопутствующих веществ,
раскрыт механизм старения гелей, связанный с высвобождением из трехмерной сетки функциональных групп гелеобразователей,
исследованы технологические параметры гидролиза лактозы в сыворотке ферментным препаратом Ha-Lactase из дрожжей Kluyveromyces fragilis, доказана целесообразность использования молочной сыворотки с гидролизован-ной лактозой в технологии гелеобразных продуктов,
разработаны теоретические аспекты и методические принципы создания гелеобразных продуктов на основе расчета критериев, позволяющих объективно оценить характеристики сырья, технологических операций, готовой продукции и иных элементов, важных для прикладного использования,
научно обоснованы параметры технологического процесса, оказывающие влияние на формирование структуры гелеобразных сывороточных продуктов (ГСП), разработана схема их классификации
Практическая значимость работы. Разработаны технические условия и технологические инструкции на гелеобразные сывороточные продукты функциональные напитки, сывороточно-растительные желированные продукты, в том числе - безлактозные, зерненые сывороточные продукты, структурированные продукты из молочной сыворотки, десерты сывороточно-растительные Новизна предлагаемых решений подтверждена патентами (№№2234529, 2240014, 2246220, 2246221, 2246222, 2259004, 2259051, 2259052, 2262858) и положительными решениями на выдачу патентов Основная часть технологических разработок прошла апробацию и внедрена на предприятиях Кемеровской и Новосибирской областей, а также Алтайского края
Результаты использованы при реализации Федеральной программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (2001-2004 гг ), а также при выполнении Федеральной целевой науч-
но-технической программы «Приоритетные направления развития науки и техники» (2002-2006 гг) в рамках выполнения государственных контрактов по мероприятиям РИ-16 0/019/007 и 19 0/001/022 Материалы исследований используются в учебном процессе при чтении лекций, а также в дипломном проектировании студентов, обучающихся по специальности «Технология молока и молочных продуктов»
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и получили соответствующее одобрение на симпозиумах, конгрессах, конференциях, семинарах различного уровня, в том числе «Пищевые технологии» (Казань, 2001), «Новые технологии в научных исследованиях и образовании» (Юрга, 2001), «Пищевая промышленность - XXI век», (Тольятти, 200 L), «Пища Экология Человек» (Москва, 2001), «Федеральный и региональный аспекты государственной политики в области здорового питания» (Кемерово, 2002), «Достижения науки и практики в деятельности образовательных учреждений» (Кемерово, 2003), «Перспективы производства продуктов питания нового поколения (Омск, 2003), «Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» (Воронеж, 2003), «Технологические и экономические аспекты обеспечения качества продукции и услуг в торговле и общественном питании» (Кемерово, 2003), «Молочная индустрия» (Москва, 2004), «Наука Технология Инновации» (Новосибирск, 2003), «Пища Экология Человек» (Новосибирск, 2004), «Молочная промышленность Сибири», (Барнаул, 2004), «Научно-практическая конференция с международным участием» (Барнаул, 2004), «Теория и практика новых технологий в производстве продуктов питания» (Омск, 2005), «Современные направления переработки сыворотки» (Ставрополь, 2006)
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в двух монографиях общим объемом 9,4 и 10,5 уел п л, материалах конференций, симпозиумов, форумов, научных трудах институтов, описаниях патентов, а также журналах, в которых опубликованы основные научные результаты диссертации «Пищевая промышленность», «Успехи химии», «Известия вузов Пищевая технология», «Хранение и переработка сельхозсырья», «Сыроделие и маслоделие», «Достижения науки и техники АПК», «Молочная промышленность» (всего более тридцати статей)
Структура и объем работы. Диссертация состоит из девяти глав, в том числе введения, аналитического обзора, методической части, результатов собственных исследований, выводов, списка использованных источников литера-
