Введение к работе
политики в области здог>о1гопМ (концепция государственной
период до 2005 гадаї^оТоиТ Z НаСЄЛЄНИЯ Российскй ^Дерации на
^Sh Z„ohT Л" fa""~ »«- особенТв^ре обеспеченности рациона питания эссепцишьными (не*ячеииг,^..\
элементы и ряд других биологии активне Ї^ЧХ* ^
заболеваемости и смертности ведушее место зт«Гсерд^н^уди^и
онкологические заболевания, развитие которых в определеннойГ ии
связано с нарушением структуры и качества питания. оЖїї^ ответить
снижение уровк* показателей детского здоровья. В настоящеТв^е^Г
С=0тся базовые показатели детское здоровья, в то«^сГн^аТив^
антропометрические и иные характеристики. нормативные
Среди большого и разнообразного количества проблем связанные <= ,«,„.
AvTTv!^ расшкРенИю промышленного ІпроизводсттйГАов^СХі^дуктов
исооая актуальность и значимость испол Довададад^нп* фи^ра^н*
№ Л 0 Г S>)f л
Особая актуальность и значимость использования продуктов функционального питання в повседневном рационе объясняется рядом объективных причин, среди которых можно выделить:
высокую эффективность указанных продуктов питания в системе профилактики и лечения широкого спектра заболеваний;
широкие технологические возможности в создании новых пищевых продуктов с заданными лечебно-профилактическими свойствами и функциональным составом нутриентов(втомчислеэссенциальных);
возможность их массового использования в качестве повседневных продуктов питания, что открывает широкие перспективы при проведении систематических широкомасштабных оздоровительных мероприятий среди населения;
высокие органолептические свойства указанных продуктов;
абсолютную обеспеченность региональными сырьевыми ресурсами.
. Таким образом, продукты функционального литания, приготовленные из
различных видов злаковых и бобовых культур, плодоовощного и иного
растительного сырья являются новым и крайне необходимым компонентом
. повседневного рациона питания. В пищевой отрасли объективно назрела
необходимость в создании товарного рынка указанной выше продукции.
Цель и задачи исследований
Цель работы - создание научных основ промышленного производства продуктов функционального питания из различных видов растительного сырья, включая злаки и продукты их переработки, плоды и овощи, а также лекарственные травы.
Для проведения теоретических изысканий и экспериментальных исследований, в рамка поставленной цели диссертационной работы автором были определены следующие задачи:
Разработка новой промышленной технологии производства функциональных продуктов литания из различных видов растительного сырья.
Разработка новых видов технологического оборудования для промышленного производства новых видов функциональных продуктов питания из природного растительного сырья.
Разработка научных и практических основ создания новых видов функциональных продуктов питания нз базе различных видов растительного сырья.
Обоснование нормативно-технических требований к системе контроля качества и безопасности на типовом промышленном предприятии по выпуску функциональных продуктов питания.
Научная новизна. В процессе исследований выявлены новые закономерности и установлены зависимости, определяющие качество и безопасность нового вида продуктов
питания - функциональных продуктов питания из различных.видов расти* тельного сырья. На основе полученных данных разработана новая технология промышленного изготовления ряда продуктов для функционального питания ь форме соевых продуктов, пшеничных зародышевых хлопьев, пшеничных отрубей с овощными и фруктовыми добавками, а также напитков из различных видов растительного сырья и ряда других продуктов. Впервые разработаны новые технологические методы эффективного сохранения биологически активных веществ, составляющих функциональную основу указанных выше пищевых пролуктол
Научно обоснована новая технологическая схема приготовления продуктов функционального питания из экологически чистого природного сырья, обеспечивающая кзчество н безопасность указанной продукции. Существенно усовершенствован процесс измельчения растительных субстратов. На основе использования новых математических моделей, доказано, что оптимальным способом измельчения растительного сырья является механическая резка. Впервые определены технологические параметры режимов резки для различных видов растительного сырья.
Впервые in основе экспериментальных и расчетных данных вскрыты основные закономерности по оптимальному смешиванию различных составов порошковых продуктов функционального питания. Показано, что наиболее. эффективным способом смешивания является метод лопастного роторного циркуляционного смешивания с псевдоожиженным слоем. На примере смесителя типа «ЛРС — 1М» установлены эмпирические зависимости для расчета предельной высоты насыпного слоя в смесителе ( Н „р ), в зависимости от высоты лопасти и ее угла наклона для различных видов растительного сырья. Получена эмпирическая зависимость расхода необходимой энергии ( N ), для оптимального смешивания сыпучих компонентов в зависимости от коэффициента сопротивления субстрата ( с, ), насыпной плотности смешиваемого растительного субстрата ( р „ ), угловой скорости вращения лопасти ( о ), высоты и длины лопасти ( б и Ь ), угла наклона лопасти к горизонту ( а ), высоты слоя сыпучего материала над лопастью ( И ), и коэффициенты усадки сыпучего материала ( т ).
Впервые вскрыты основные закономерности технологических режимом сушки растительного сырья при производстве продуктов функционального питания. При математическом описании кинетики сушки учтены основные эмпирические параметры, характеризующие свойства конкретных растительных субстратов. Полученные эмпирические зависимости учитывали влияние следующих параметров на скорость сушки ( N ) растительных субстратов: температуры н скорости воздушного потока в сушилке ( t, V ), степени се наполнения ( ^ ), а также числа оборотов барабана ( п ). Экспериментально установлено, что для большинства видов растительного сырья оптимальными являются следующие параметры процесса сушкн: t « 35 - 45С V » 3.5 м/с, % = 0.5, п = ..
Впервые изучен ряд новых биохимических характеристик и систематизированы лечебно-оздоровительные свойства большого количества растении, перспективных для создания на их основе новых продуктов функционального питания. В качестве типовых растений для биохимических исследований выбраны: рябина обыкновенная - Sorbus aucuparia; боярышник однопес-тичный - Crataegus monogyna; хвощ полевой — Equisetutn arrense; донник лекарственный — Melilotus officinalis; кора крушины — Frangula alnus и ряд других растений. Так, например, с помощью ВЭЖХ на двух соединенных последовательно колонках (0.3x15 см), содержащих «Seraton SGX-NH3» 5 мкм, был впервые детально изучен моносахаридный к полисахариды ый состав выше указанных растений. Выявлены закономерности содержания указанных веществ в исследуемых растениях, что было использовано, наряду с другими биохимическими характерне гикам и растений для объективного составления рецептур продуктов функционального питания.
Создан математический аппарат ятя изучения -закономерностей процесса диффузии экстрактивных веществ в водных растворах при изіх>товлснин продуктов функционального питания в форме налитков. В качестве базовой математической модели была принята модель кинетики экстрагирования из слоя растительного сырья. Для описания переноса экстрактивных веществ в растительном сырье использовано решение задачи нестационарного переноса вещества в твердом теле пластинчатой формы с граничными условиями 3-го рода. Модель устанавливает зависимость динамики процесса диффузии от ел едующих параметров: Т -время в сек; <)С/п„ал~ градиент концентрации экстрактивных веществ на поверхности частицы, кг/м /м; DT - коэффициент молекулярной диффузии экстрактивных веществ в частицах сырья, м/с; Сж .w>. - концентрацию экстрактивных веществ в экстрагенте у поверхности твердой фазы, кг / м1; С» - начальную концентрацию экстрактивных веществ в растительном сырье, кг/м}; р - коэффициент массоотдачи, м/с. Указанная математическая модель адаптирована к результатам многочисленных экспериментов и позволяет осуществлять количественные расчеты.численных значений концентрации различных веществ в процессе их водной экстракции.
На основе выявленных закономерностей и установленных зависимостей, учета положений и требований Международного стандарта ИСО-9000, а также на основе анализа промышленной эксплуатации вновь созданного предприятия (ЗЛО «АВЕНТИН») по выпуску указанной выше продукции, впервые разработаны основные нормативно-технические требования к системе контроля качества и безопасности на типовом производстве продуктов функционального питания.
Практическая значимость. Разработана новая, защищенная многочисленными патентами РФ, промышленная технология производства нового вида продуктов питания - продуктов функционального питания из растительного сырья, в том числе: овощей, фруктов, зернопродуктов и лекарственных растений. Технология обеспечивает
получение качественной it безопасной пищевой продукции, необходимой для нормализации структуры питания широких слоев населения. Преимуществом технологам является: высокая эффективность, относительная простота, использование отечестве иного оборудования, а также обеспеченность отечественными сырьевыми ресурсами.
Новая технология внедрена для практической реализации в типовом Проекте (Объект 27-1-Г.ГО, ГнпроШШмедгтром МЗ РФ, 1995г) мини-завода по выпуску продуктов функционального питания на основе натурального растительного сырья, что позволяет осуществлять строительство аналогичных предприятий практически на осей территории Российской Федерации, учитывая-- их региональную обеспеченность растительным сырьем. Строительство сети предприятий указанного выше профиля позволит в сжатые сроки (2-3 года) и с минимальными затратами начать проведение систематических и целенаправленных мероприятий по созданию одного из важнейших элементов профилактического здравоохранения - нормализации структуры питания широких слоев населения.
Разработано новое технологическое оборудование: «Дробилка растительного сырья» ДРС - t, «Устройство для резки стеблей растений» УРС - і, «Дробилка для измельчения растительного сырья» «Комбайн - ІмЛРС» и «Смеситель растительного сырья» ЛРС - !М. Указанное оборудование позволяет перерабатывать по разработанной технологической схеме любой вид растительного сырья (корневища, листья, плоды, цветки).
Большинство разработанных рецептур продуктов функционального питания из растительного сырья (Патент P
Для организации промышленного производства продуктов функционального питания из растительного сырья разработана и утверждена в установленном порядке комплексная нормативно-техническая документация, включающая: ТУ 9198-358-04605473-99 и ТУ 9198-002-42303097-0 і на серию напитков; ТУ 9295-003-42303097-01 на отруби пшеничные с растительными добавками и др.
Работа является обобщением научных исследований, выполненных лично автором. Основная часть теоретических н экспериментальных исследований по разработке нового технологического оборудования и созданию новых
промышленных технологий производства продуктов функционального питания осуществлена в рамках тематических НИР и НИОКР на научно-производственной базе Организаций п/я Г - 4896 (г. Москва) и п/я В — 8036 {г, Новосибирск). Исследования по разработке новых рецептур продуктов функционального питания выполнены на базе ГНУ НИИ и СПГ (г. Москва) и ЗЛО НПО «БИОМАШ» (г. Москва). Большинство лабораторных исследований проведены на базе МСХЛ им, К. Л.Ти миря зева (г. Москва) и Военной Академии химической защиты {г. Москва). Основная часть работ по статистической обработке экс л ери ментальных данных и их обобщению выполнена в МГТА (г. Москва),
Теоретические аспекты работы включены в учебный процесс при чтении лекций и проведении лабораторных работ по курсу «Технология промышленной переработки лекарственного растительного сырья» для спудентоа старших курсов Плодоовощного факультета МСХА им. К.А.Тимирязева.
Большинство практических результатов работы внедрены на одном из предприятий пищевой отрасли ( ЗЛО « Л 1J Б Н Т И И », Красногорского района, Московской области). Предприятие по своим техническим характеристикам является типовым мини-заводом по выпуску широкого ассортимента продуктов функционального питания из различных видов растительного сырья, в том числе: плодоовощной продукции, зернопредукции и иных видов растительного сырья, включая лекарственное растительное сырье.
Большинство приведенных в диссертационной работе новых продуктов, товарных знаков и промышленных образцов продукции защищены Патентами Российской Федерации, а также многочисленными публикациями в научной литературе.
Автор защищает:
-
Принципиально новый подход к созданию промышленного производства продуктов функционального питания из различных видов растительного сырья для нужд профилактического здравоохранения, который позволяет осуществлять выпуск широкого ассортимента указанной пищевой продукции на местных (региональных) сырьевых ресурсах, с гарантированным качеством н безопасностью.
-
Теоретические основы и преимущества новой промышленной технологии производства продуктов функционального питания из растительного сырья, в том числе: технологическую и аппаратную схемы производства; новые требования к качеству к безопасности природного растительною сырья; новые подходы к системе охраны окружающей среды при opj-анизации указанных производств,
3. Научно-теоретическое обоснование и разработку новых видов техноло
гического оборудования для промышленного производства продуктов функци
онального питания. Конструктивные и технические особенности этого обору
дования. Результаты теоретических и экспериментальных исследований по
обоснованию технических параметров опытно-промышленных образцов ново-
го технологического оборудования, в том числе: измельчителей и смесителей растительных субстратов. Результаты теоретических и экспериментальных исследований по оптимизации процесса сушки растительного сырья.
1 -4. Теоретические основы и технологическую документацию на промышленное производство серии новых продуктов функционального питания из различных видов растительного сырья, в том числе: серии напитков торговой марки «Знаки Зодиака», «Наши старые друзья» и «Славянские мотивы».
-
Научно-теоретическое обоснование, технологические способы получения и технологическую документацию на промышленное производство серии новых продуктов функционального питання из пшеничных отрубей с добавками овощей, фруктов и других растений.
-
Нормативно-технические требования к системе контроля качества и безопасности на типовом промышленном предприятии, выпускающем продукты функционального питания из растительного сырья, в том числе: базовые основы комплексной системы управления качеством; нормативные требования к технологическому и вспомогательному оборудованию; нормативно-технические требования по организации процесса производств; систему валидацин и др.
Апробация работы н публикации. Результаты работы докладывались на расширенном заседании Ученого совета Организации п/я Г - 4896 (Москва, 1980);- расширенном заседании ученого совета Организации л/я В - 8036 (Новосибирск, 1989); заседаниях кафедры «Виноградарства и виноделия» плодоовощного факультета МСХА им. К.А.Тимирязева (Москва, 2001-02 г.г.); заседании кафедры «Технологии продуктов длительного ' хранения» и «Технологиии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производства» МГТА (Москва, 2002); на VIII Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития пищевой промышленности и стандартизации пищевых продуктов» (Москва, 23 -24 апреля, 2002 г.).
По материалам диссертации опубликованы 44 печатные работы, в том числе получено 20 Патентов Российской Федерации.
Личное участие автора являлось основополагающим на всех стадиях работы и состояло в формировании научных направлений, постановке задач и цели исследований, разработке экспериментальных и'теоретических подходов к проведению работ и исследований, проведению самостоятельных экспериментов'и опытов, а также в формулировании выводов.
Структур» и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов и пяти приложений, общих выводов и рекомендаций, а также
литератры. Она изложена на стр., содержит таблиц, ___
рисунков и приложения.
