Введение к работе
Актуальность работы. В целях обеспечения населения высококачественными молочными продуктами необходимо научное обеспечение по созданию новых видов продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности, высокого потребительского качества и достаточно длительных сроков хранения. Одним из реальных путей решения поставленной народнохозяйственной задачи является разработка и широкое использование технологий интенсивного охлаждения и замораживания молочных продуктов, получения на их основе широкого ассортимента полуфабрикатов и готовых изделий.
Международный институт холода рассматривает расширение производства быстрозамороженных пищевых продуктов как перспективное направление в технологии сохранения пищи в XXI веке.
Несмотря на более высокие затраты на холодильную обработку и хранение, они окупаются за счет резкого сокращения потерь продуктов и сглаживания сезонности их потребления, а также получения перед употреблением продуктов и полуфабрикатов более высокого качества в сравнении с продуктами, подвергнутыми, например, тепловой обработке.
Молоко и ряд других молочных продуктов относятся к особенно скоропортящимся. Поэтому широкое применение технологии замораживания и холодильного хранения могли бы значительно способствовать сглаживанию сезонности потребления таких продуктов и гарантированию их высокого качества.
Проблемы замораживания и увеличения объемов молочных продуктов в замороженном виде тесно связаны с разработкой ресурсосберегающих технологий.
Большинство молочных продуктов агрегативно неустойчивы к замораживанию. Этим, в частности, объясняется ограниченное применение холодильной технологии в молочной промышленности.
Для предотвращения пороков качества молочных продуктов, связанных с изменением их структуры при замораживании, используют различные стабилизирующие вещества.
Однако, из-за отсутствия научной основы стабилизации замороженных дисперсных систем стабилизирующие вещества подбирают часто эмпирически. Это требует болышгх затрат труда, связанных с их подбором на основе изучения качества пищевых продуктов в процессе производства и холодильного хранения, и не всегда позволяет добиться желаемых результатов. Особую актуальность приобретают вопросы стабилизации структуры в связи с расширением ассортимента и необходимости создания новых структурированных продуктов питания высокого качества.
При решении проблемы повышения качества замороженных молочных продуктов важно выявить общие факторы, влияющие на растворы пи-
щевых дисперсных систем, и найти единый подход к их структурообразо-ванию и стабилизации в замороженном состоянии.
В связи с этим возникает необходимость в углубленном изучении свойств стабилизирующих веществ и их влиянии на молочные продукты при хранении в замороженном состоянии.
При решении поставленных задач исходили из теоретических основ физики растворов, физико-химической механики дисперсных систем, физ-химии, биохимии пищевых систем и технологии производства молочных продуктов, выполненных Воюцким С.С., Дерягиным Б.В., Грищенко А.Д., Липатовым Ю.С., Липатовым Н.Н., Радаевой Й.А., Оленевым Ю.А., Та-лейсником М.А., Тихомировым В.К., Толостогузовым В.Б, Урьевым Н.Б., Arbucle W.S., Fennema О., Kalab М., Keeney P.G., Kinsella J. E., Mann E.J., Mulviliill D.M., Fox P.F., Reid T.F., ShemianP., Sommer H. и др..
Работа проводилась в соответствии с целевой комплексной научно-технической программой ПШТ СССР ОЦ.ОЗО «Развитие производства биологически полноценных продуктов на основе комплексного использования сырья», а также в рамках научно-технических программ «Молоко», «Творог», «Холод» и направлена на решение проблем увеличения объемов продовольственных продуктов, повышения их качества и снижения потерь при производстве и хранении.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является разработка теоретических основ стабилизации структуры молочных продуктов, подвергаемых замораживанию, для создания принщшиально новых технологий холодильной обработки молочных продуктов, увеличения сроков хранения и снижения потерь, производства биологически полноценных продуктов питания повышенного потребительского качества и внедрения результатов исследований в практику.
Для выполнения поставленной цели определены следующие задачи:
изучить влияние структуры на качество замороженных продуктов;
исследовать и обосновать роль стабилизирующих веществ в формировании и стабилизации структуры замороженных молочных продуктов;
исследовать физико-химические процессы в замороженных продуктах в зависимости от режимов холодильной обработки и введения стабилизирующих смесей;
исследовать и обосновать пути направленного регулирования качества замороженных продуктов путем использования эффективных стабилизирующих веществ и их смесей;
разработать научно-обоснованные ресурсосберегающие технологии холодильной обработки и хранения молочных продуктов, создать высококачественные продукты питания с использованием отрицательных температур.
Научная новизна работы. Разработаны научные основы получения замороженных молочных продуктов высокого качества при комплексном использовании холодильной обработки и созданных эффективных стабили-зирующігх смесей.
Молочные продукты, подвергаемые замораживанию, претерпевают структурные и биохимические изменения. Создание в растворе биополимерных комплексов устойчивых к замораживанию путем введения эффективных стабилизаторов, а также направленной модификации белкового комплекса молока и вводимых стабилизаторов в ходе технологических процессов производства позволяют получать качественные замороженные продукты длительного хранения.
Впервые выявлено свойство стабилизирующих веществ образовывать в растворе биополимерные пленки с последующим их взаимодействием со структурными элементами пищевых систем. Разработана методология оценки структуры стабилизаторов и состояния структуры продукта, а также взаимосвязь и стабилизация структурных элементов в комплексе всей системы. Сформулированы требования к стабилизирующим веществам для замороженных молочных продуктов. Выявленный новый механизм действия стабилизирующих веществ позволяет прогнозировать качество замороженных продуктов. Обосновано создание стабилизирующих смесей с направленными свойствами для получения замороженных продуктов питания.
Впервые установлено, что формирование воздушной дисперсной фазы мороженого во фризере происходит в струйных потоках, обусловленных гидродинамической обстановкой во фризере, а также структурой и составом исходного раствора смеси. Для исследования формирования структуры мороженого в динамике разработан микроскопический метод определения дисперсности воздуха в мороженом.
Практическая значимость работы. Предложенные технологические решения научно обоснованы и проверены на практике. Результаты комплексных исследований реализованы в конкретных технологиях по интенсификации холодильной обработки и хранения творога и сыра, производства мороженого и сухих смесей для мороженого, быстрозамороженных полуфабрикатов на основе творога и сыра. Практическая значимость подтверждена актами предприятий по внедрению на Макеевском ГМЗ, Воронежском ГМЗ, Краснодарском заводе плавленых сыров, на Невельском молочно-консервном комбинате, на предприятиях по выпуску мороженого Воронежского, Владимирского и Московского областных объединений, на заводах быстрозамороженных продуктов в г. Москве и г. Гаграх, на Шатурском, Дмитровском и Белгородском мясокомбинатах.
Технические решения по интенсификации холодильной обработки
молочных продуктов, новые способы производства быстрозамороженных продуктов и мороженого защищены авторскими свидетельствами на изобретения и патентами. Полученные экспериментальные данные являются предпосылкой для более широкого использования принципа стабилизации сложных пищевых дисперсных систем подвергаемых замораживанию. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы в монографиях, научных обзорах и статьях других авторов.
Апробация работы. Основные теоретические положения и результаты работы доложены на заседаниях Международного конгресса по Холоду (Италия 1974 и 1979 г., Франция 1983 г., Австрия 1987 г.), Международной конференции по сканирующей электронной микроскопии (США, 1989 г.), Всесоюзной конференции по сыроделию (г. Ереван, 1977 г.), Всесоюзного семинара «Пути повышения эффективности и использования искусственного холода» (г. Баку, 1978 г.), I зональной Северо-Кавказской научно-технической конференции (г. Краснодар, 1979 г.), Всесоюзной научно-технической конференции «Повышение эффективности процессов и оборудования холодильной и криогенной техники» (г. Ленинград, 1981 г.), Всесоюзного семинара «Использование искусственного холода для сокращения потерь пищевых продуктов - важное средство в решении продовольственной программы страны» (г. Калининград, 1983 г.), Всесоюзной конференции «Пути увеличения выпуска и сохранения качества пищевых продуктов, внедрение безотходных и малоотходных технологий на основе использования искусственного холода» (г. Тбилиси, 1984 г.), Всесоюзной конференции «Пути интенсификации производства и применение искусственного холода в отраслях АПК» (г. Ташкент, 1985 г.), Всесоюзной научно-практической конференции «Производство и применение искусственного холода» (г. Ленинград, 1986 г.), Всесоюзной научно-практической конференции «Искусственный холод в отраслях агропромышленного комплекса» (г. Кишинев, 1987 г.), Всесоюзной научно-практической конференции «Пути интенсификации производства с применением искусственного холода в отраслях АПК, торговле и на транспорте (г. Одесса, 1989 г.), Всесоюзных семинарах работников мясной, молочной и рыбной промышленности (г. Москва 1985, 1986, 1987 гг.), Всесоюзных семинарах по молочной промышленности (г. Москва 1985, 1986, 1987 гг., г. Новочеркасск 1987 г.), организационно-тематических семинарах и секции «Техника и техіюлогия пищевых производств» Московского отделения Международной Академии Холода (г. Москва 1995,1996,1997,1998 гг.).
Разработанные технологии экспонировались на международных и региональных выставках.
Публикации. По- материалам диссертации опубликовано 68 печатных работ и получены 18 авторских свидетельств и патентов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,
семи глав, выводов, списка литературы, приложений. Материал изложен на 215 страницах машинописного текста, содержит 13 таблиц, 46 рисунков. Список литературы включает 467 наименования, в том числе 188 зарубежных авторов.
