Введение к работе
Актуальность работы. В числе определяющих задач научно-технической политики России, в соответствии с основными направлениями развития современного производства пищевых продуктов, является разработка новых научных направлений и подходов, которые, наряду с совершенствованием традиционных, обеспечили бы создание принципиально новых технологий, позволяющих повысить качество готовых продуктов питания.
Развитие перерабатывающей промышленности должно быть направлено на создание безотходных и ресурсосберегающих технологий и процессов комплексной переработки сельскохозяйственного сырья для получения качественных и безопасных пищевых продуктов.
Для повышения безвредности и безопасности пищевых продуктов требуется совершенствование основных технологических процессов их производства с использованием экономически выгодных, интенсивных способов воздействия на перерабатываемое сырье.
Использование безреагентных способов обработки воды, её растворов и пищевых жидких сред открывает широкие возможности для совершенствования технологических процессов, сокращения их продолжительности и повышения качества продукции, что ведёт, в своей совокупности, к созданию прогрессивных и конкурентоспособных рецептур и технологий, соответствующих концепции государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации.
Наиболее известными способами активации жидких сред, используемых для формирования технологически значимых свойств, являются кавита-ционная дезинтеграция, электрохимическая обработка, а так же омагничива-ние.
Существенный вклад в исследование способов активации жидких сред, их применение в мясной и других отраслях промышленности и проектирование нутриентносбалансированных пищевых продуктов внесли отечественные и зарубежные ученые: Антипова Л. В., Бахир В. М., Борисенко Л. А., Бори-сенко А. А., Бражников А. М., Горбатов В. М., Горлов И. Ф., Евдокимов И. А., Жаринов А. И., Касьянов Г. И., Кочеткова А. А., Краснов А. Е., Липатов Н. Н., Лисицын А. Б., Нелепов Ю.Н., Рогов И. А., Рябцева С. А., Тимошенко Н. В., Титов Е. И., Храмцов А. Г., Шаззо Р. И., Шестаков С.Д., De Gennaro L., Fennema О. W., Gillet T.A ., Macej O. D. и многие другие. Исследователями раскрыты сущность процессов и особенности получения активированных сред, изучены специфические свойства этих жидкостей, а также данные по их применению в технологических процессах производства пищевых продуктов. Однако, сведения об исследованиях и практическом применении жидких сред, прошедших комбинированную активацию, для модификации белоксодержащего сырья животного и растительного происхождения, отрывочны и практически отсутствуют.
Важным преимуществом использования активированных сред при производстве мясопродуктов является их повышенный энергетический уро-
вень и аномальная реакционная способность, позволяющие снизить или полностью исключить содержание традиционно используемых химических соединений, что особенно важно для повышения уровня безвредности и безопасности продуктов питания.
Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является изучение способов получения активированных жидких сред, исследование их свойств, влияющих на основные характеристики сырья и интенсифицирующих процессы при производстве полуфабрикатов и пищевых продуктов.
В соответствии с поставленной целью, при выполнении исследований, решались следующие задачи:
установить основные закономерности изменения физико-химических свойств рассолов на основе питьевой воды, полученных в результате кавита-ционной дезинтеграции. Определить оптимальные параметры кавитацион-ной обработки;
установить параметры обработки и характер изменения основных физико-химических показателей омагничиваемых пищевых жидких сред;
провести анализ особенностей существующих устройств для омагни-чивания жидких сред, разработать рекомендации по их конструктивному исполнению и расчету;
изучить способы получения стабильных белково-жировых эмульсий на основе активированных жидких сред с использованием кавитационной дезинтеграции;
исследовать процесс модификации коллагенсодержащего сырья в активированных различными способами средах и его использование при производстве вареных колбас;
разработать технологию новых видов мясорастительных полуфабрикатов, сбалансированных по нутриентному составу, с использованием активированных жидких сред;
оценить способы модификации растительного сырья активированными жидкими средами при производстве мясорастительных полуфабрикатов и предложить оборудование для её осуществления.
Научная новизна. Научно обоснована целесообразность комбинированного использования физических и электрохимических воздействий для получения экологичных и безопасных активированных жидких сред при переработке сельскохозяйственного сырья.
Разработана нейросетевая модель изменения физико-химических и электрофизических свойств водных растворов поваренной соли различной концентрации с учетом режимов их кавитационной обработки.
Изучено изменение физико-химических показателей модельных жидких сред под действием магнитного поля, разработаны конструкции устройств для омагничивания жидких сред, позволяющие эффективно обрабатывать водно-дисперсные пищевые композиции.
Получены и исследованы стойкие белково-жировые эмульсии с применением щелочной фракции электрохимически-активированной воды и процесса кавитационной дезинтеграции жидкой среды.
Проведены теоретические исследования по модификации коллагена в нейтральной и активированной водных средах с применением методов молекулярного моделирования и квантово-химических исследований.
Экспериментально определены возможности использования кавитаци-онно-дезинтегрированных и электрохимически-активированных сред при модификации коллагенсодержащего сырья и использование его при производстве вареных колбас.
На основе компьютерного моделирования разработаны рецептуры новых видов мясорастительных полуфабрикатов.
Практическая значимость. По результатам исследований рекомендованы рациональные параметры и режимы:
изменения физико-химических и электрофизических показателей пищевых жидких сред при различных способах активации;
получения белково-жировых эмульсий на основе щелочной фракции электрохимически-активированной воды, подвергнутой кавитационной дезинтеграции;
модификации коллагенсодержащего сырья в активированных средах с заменой эмульсии на его основе части мясного сырья при производстве вареных колбас;
модификации растительного сырья (зернобобовых и злаковых культур) проращиванием.
Разработана технология мясорастительных полуфабрикатов, сбалансированных по нутриентному составу.
Основные технико-технологические результаты и решения, а также рекомендации по разработке новых технологий и оборудования апробированы и приняты к внедрению на предприятиях Ставропольского края.
Апробация результатов работы. Основные результаты работы опубликованы в трудах, доложены и обсуждены на Международном симпозиуме ММФ «Лактоза и её производные» (Москва, 2007), Всероссийской конференции «Живые системы» (Киров, 2006), региональных научно-технических конференциях (Ставрополь, 2004-2008), I и II международной научной конференции «Научный потенциал студенчества - будущему России» (Ставрополь, 2007, 2008 г.), научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ (2004-2008), на Московском международном салоне инноваций и инвестиций (Москва, 2006, 2007), Всероссийской выставке «НТТМ-2006» (Москва, 2006).
Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 25 работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из вве-
дения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы из 224 источников и приложений. Работа содержит 162 страницы основного текста, 71 рисунок и 26 таблиц.
Список сокращений, приведенных в работе. ВУС - влагоудержи-вающая способность, ВСС - водосвязывающая способность; ПВ - питьевая вода; ОМВ - омагниченная вода; KB, ЩВ - кислая (анолит) и щелочная (ка-толит) фракция электрохимически-активированной воды; КДВ - кавитаци-онно-дезинтегрированная вода; ЩВ+КДВ и ККВД - щелочная и кислая фракции электрохимически-активированной воды, прошедшие кавитацион-но-дезинтеграционную обработку; ОВП - окислительно-восстановительный потенциал; КД обработка - кавитационно-дезинтеграционная обработка.
