Введение к работе
Актуальность работы. Улучшение структуры питания и обеспечение доступности продуктов для населения являются актуальными проблемами во всем мире и стратегически регулируются на правительственном уровне. Государственная политика России в этой области представлена нормативной базой в сфере производства и потребления пищевых продуктов на основе Федерального закона РФ от 02.01.2000г. №29-ФЗ «О качестве и безопасности пищевых продуктов», ряда президентских и федеральных программ, сопутствующих региональных и областных постановлений и др.
В формировании государственной политики значительная роль отводится научным исследованиям, предполагающим постоянный анализ проблемы на всех уровнях и генерирование соответствующих решений, прикладное комплексное назначение которых направленно, в первую очередь, на развитие положительных тенденций в характере питания населения.
Практическое достижение декларируемых государственной политикой целей в области производства и потребления пищевых продуктов непосредственно связано с технологиями переработки молока, как важного компонента в питании человека на протяжении всей его жизни. С целью обеспечения защиты жизни и здоровья граждан, предупреждения действий, вводящих в заблуждение потребителей, обеспечения достоверности информации о наименовании, составе и свойствах молочной продукции, впервые в рамках пищевой промышленности России был разработан Федеральный закон РФ от 12.06.2008г. №88-ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» (ТР).
С учетом географических особенностей и климатических условий России, стратегических и политических соображений, сложившейся фрагментации потребительского рынка и экономических факторов особое значение приобретают исследования, направленные на совершенствование традиционных и создание новых технологий молочных консервов, как высокопитательных продуктов с выраженным приоритетом повышенной хранимоустойчивости.
Ситуационный анализ отечественной молочноконсервной отрасли показывает, что последние 10-15 лет в России происходит переориентация производства - развиваются альтернативные технологии, предусматривающие применение новых видов сырья и принципиально иных технологических решений. Детализация проблемы показывает, что масштабное развитие альтернативных технологий свойственно всем регионам России. В целом для отрасли эта тенденция позитивна, так как направлена на увеличение объемов производства. Однако, продукция альтернативных технологий, большинство которых получены эмпирически, недостаточно исследована.
Глобальный анализ мировых тенденций развития консервирования показывает, что резервы совершенствования традиционных и альтернативных технологий молочных консервов, повышения их качества далеко не исчерпаны. Значительный потенциал заложен в исследованиях термодинамических характеристик, функционально-технологических показателей молочных продуктов и дальнейшей реализации полученных данных в качестве системных критериев
дефиниции рациональности технологических операций, обоснованности производственных схем, а также оценки качества продукции. Полученные за последние десятилетия данные по показателю «активность воды», торможению процессов абиогенной и биогенной деградации микро- и макрокомпонентов, «барьерным» технологиям консервирования, научно-прикладным методам проектирования продуктов функционального назначения и многим другим направлениям в различных пищевых системах позволяют предполагать возможность опосредованной адаптации большинства методологических подходов применительно к технологиям молочных консервов, прогнозировать стратегическую, экономическую и социальную значимости разработок и, следовательно, декларировать актуальность данных работ.
Соответственно в основу диссертационного исследования положена концепция, согласно которой одно из перспективных направлений совершенствования традиционных и разработки новых технологий, а также повышения качества молочных консервов заключается в развитии методологических принципов и приемов внедрения термодинамических и функционально-технологических показателей в качестве инструментов направленного регулирования процессов и мониторинга продукции, гармонизированных с современными характеристиками безопасности/хранимоустойчивости и международной практикой градации продуктов по параметрам влагосодержание/«активность воды».
Целью настоящей работы является совершенствование технологий, повышение качества и расширение ассортимента молочных консервов путем адаптационной интеграции термодинамических характеристик и функционально-технологических показателей в систему диагностики рациональности процессов, производственных схем, их обоснованности и мониторинга продукции.
Для достижения поставленной цели были сформулированы и последовательно реализованы следующие задачи:
- обосновать выбор термодинамических характеристик и функционально-
технологических показателей для направленного регулирования процессов
производства консервов и их качества в соответствии с выявленными в резуль
тате информационно-аналитического прогноза перспективными направлениями
развития технологий консервирования молочных продуктов;
- разработать прогностическую модель предельных сроков сохранности молока в фазе биоза, определить приоритетные признаки принадлежности молочных продуктов к группе консервов, предложить принципы идентификационной классификации молочных консервов;
исследовать влияние свойств питьевой воды ) на эффективность восстановления сухих молочных продуктов и формирование/кинетику термодинамических и функционально-технологических показателей восстановленных композиций, разработать технологические способы водоподготовки;
усовершенствовать технологии сухих молочных продуктов путем направленного формирования функционально-технологических показателей с учетом процессов дальнейшей переработки;
разработать методику определения показателя «активность воды», экспериментально получить и систематизировать материал по значениям показателя в молочных продуктах;
выявить закономерности формирования/кинетики показателя «активность воды» в молочных продуктах;
определить функционально-технологическую значимость показателя «активность воды» в оценке рациональности и обоснованности производственных процессов и схем, а также мониторинга продукции;
усовершенствовать традиционные и разработать новые технологии молочных консервов и продуктов с длительным сроком хранения, в том числе функционального назначения, провести их промышленную апробацию и реализацию.
Научная новизна:
предложена методология идентификации принадлежности молочных продуктов к консервам по приоритетным признакам срок годности/температура хранения с оценкой «уровня» консервирования, разработана новая классификация молочных консервов, гармонизированная с международными схемами фрагментации продуктов питания по объединенной характеристике - влагосодержа-ние/«активность воды»;
установлены закономерности влияния свойств питьевой воды (общая жесткость, рН, буферная емкость) и способов её предварительной обработки (тепловая, магнитная, акустическая, ионообменная и обратноосмотическая) на эффективность процесса растворения сухих молочных продуктов и формирование/кинетику функционально-технологических и термодинамических показателей восстановленных систем различной композиционной концентрации;
получены новые данные по закономерностям формирования/кинетики функционально-технологических показателей и термодинамических характеристик молочных консервов от вида, дозировки, момента внесения солей-стабилизаторов и/или ряда тепловых и механических технологических воздействий в процессе производства;
систематизированы экспериментальные данные по значению показателя «активность воды» для основных видов молочных консервов и их промежуточных композиционных систем в зависимости от влагосодержания и температуры;
доказана целесообразность применения показателя «активность воды» в качестве индикатора завершенности процесса влагосвязывания при восстановлении сухих молочных продуктов;
установлена значимость показателя «активность воды» в прогнозировании качества продукта, регулировании последовательности и интенсивности технологических операций и определении обоснованности технологических схем;
получены новые данные по ряду малоисследованных показателей воздушно-газовой среды молочных консервов, обоснованы перспективы использования показателя «точка росы» в оценке рисков хранимоустойчивости продукции;
выявлены новые физико-химические и технологические закономерности создания консервов на молочной основе, предложены принципы формирования их качества, во взаимосвязи позволяющие проектировать новые и совершенство-
вать традиционные технологии этой продукции с учетом термодинамических характеристик и функционально-технологических показателей. Практическая значимость и реализация результатов:
разработаны и реализованы технологические способы водоподготовки для эффективного растворения сухих молочных продуктов, обосновано отсутствие необходимости экспозиции восстановленных композиций;
обоснована экономическая эффективность производства и переработки сухих молочных продуктов за счет применения солей-стабилизаторов в технологии сухих молочных продуктов и водоподготовки на этапе их восстановления;
разработаны технологические принципы и приемы повышения качества и рационализированы производственные схемы молочных консервов в диапазоне низкой, промежуточной и высокой влажности путем интеграции, анализа и формирования во взаимосвязи термодинамических и функционально-технологических показателей;
разработаны и реализованы в производство 26 технологий молочных консервов и продуктов с длительным сроком годности, в том числе 10 функционального назначения;
разработаны и в установленном порядке аттестованы методики выполнения измерений (МВИ) показателя «активность воды» в молочных продуктах сорб-ционно-емкостным методом - Свидетельство об аттестации МВИ № 241.224/2008 от 05.03.2008г. и методика выполнения измерений массовой доли влаги в молочных продуктах с помощью влагомера термогравиметрического инфракрасного МА-50 фирмы «Sartorius» - Свидетельство об аттестации МВИ № 241.186/2006 от 25.10.2006г., выданные ФГУП «Уральский научно-исследовательский институт метрологии».
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и получили одобрение на симпозиумах, конференциях, семинарах различного уровня: Международная научно-практическая конференция «Биотехнология. Вода и пищевые продукты» (Москва, 2008г.); Симпозиум Международной Молочной Федерации «Лактоза и ее производные» (Москва, 2007г.), Международная конференция «Неделя молочной промышленности» (Ереван, 2007г.); Научно-практический семинар «Вопросы производства молочной продукции» (Стерли-тамак, 2006г.); Научно-практическая конференция «Наукоемкие и конкурентоспособные технологии продуктов питания со специальными свойствами» (Углич, 2003г.); II Международная научно-практическая конференция «Пища. Экология. Качество» (Новосибирск, 2002г.); Международный семинар «Молочные консервы» (Москва, 2001г.) и др., а также на Ученых Советах ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии в рамках отчетов по бюджетным и хоздоговорным темам ежегодно с 2000 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 103 печатные работы, в том числе: 3 монографии, 1 лабораторный практикум, 25 статей в журналах, рекомендованных ВАК, и 64 в научных трудах институтов, материалах научных чтений, семинаров, конференций и симпозиумов; получено 7 патентов и зарегистрированы 3 заявки на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора, методической части, результатов собственных исследований и их анализа (6 глав), а также выводов, списка использованных источников литературы и приложений. Основной текст работы изложен на 312 страницах машинописного текста, содержит 56 таблиц, 72 рисунка, 409 литературных и 35 Internet источников.
