Введение к работе
Актуальность работы. Качеству продуктов питания во всем мире уделяется пристальное внимание, так как от правильного питания зависит здоровье нации, способность организма противостоять негативным экологическим изменениям в окружающей среде. Актуальным направлением в настоящее время является создание полноценных полифункциональных продуктов питания, удовлетворяющих потребностям организма человека в биологически-активных веществах, свободных от балластных веществ и органолепти-чески привлекательных. Продукты питания с ароматом копчения всегда пользовались особой популярностью у населения, так как обладают не только приятным ароматом и вкусом, но и стойкостью при хранении.
Создание таких продуктов питания должно сопровождаться внедрением ресурсосберегающих технологий, позволяющих извлекать из сырья максимум ценных компонентов Одним из способов их извлечения является экстракция Качество и свойства экстрактов зависят от экстрагента и условий проведения процесса Лучшими по качеству экстрактами признаны те, при экстракции которых используют в качестве экстрагентов сжиженные и сжатые газы с неполярными и слабополярными свойствами.
Значительный вклад в развитие теоретических и практических основ экстракции диоксидом углерода в критических и сверхкритических условиях внесли ученые: Алаев Б.С, Александров А Г, Банашек В Э, Касьянов Г И, Кошевой Е.П, Леончик Б И, Ломачинский В А , Пехов А.В , Рослякова Т К, Тарасов В.Е, Шаззо Р.И, Djarmati Z., Gerard D., Stahl E
В нашей стране и за рубежом накоплен положительный опыт производства и применения С02-экстрактов, получаемых из растительного сырья, но практически отсутствуют технологии получения коптильных экстрактов из вторичных ресурсов пищевых производств
Недостаточно изучены основы сорбции и десорбции коптильных компонентов растительными сорбентами, не выявлена взаимосвязь физико-
химических свойств коптильных экстрактов с их функциональными и поверхностно-активными особенностями, не установлены закономерности влияния коптильных экстрактов на вкусовые качества пищевых продуктов
Одним из главных направлений государственной политики в области здорового питания населения нашей страны остается проблема создания комбинированных продуктов питания функционального назначения с прогнозируемым химическим составом и свойствами, повышающими защитные функции организма Актуальными остаются системные разработки по созданию и применению композиционных добавок полифункционального действия, обладающих не только способностью улучшать технологические свойства продуктов питания, но и создавать барьеры на пути окислительных и микробиологических процессов.
Решение этих проблем нашло отражение в работах отечественных и зарубежных ученых, которые теоретически обосновали и экспериментально подтвердили предложенные ими технологии производства продуктов питания с заданными свойствами и составом. Антипова Л В, Борисенко Л.А, Серпунина Л.Т, Зайко Г М, Касьянов Г.И., Липатов Н.Н, Мезенова О Я, Нелепов Ю Н, Петриченко Л К, Рогов И А, Тутельян В А , Храмцов А.Г, Шамханов ЧЮ., Шендерюк В.И, Foster WW, Simpson Т.Н., Olsen С, RuiterA и другие
Но мало разработок по изучению на молекулярном уровне факторов, влияющих на качество продуктов питания. При моделировании рецептурного состава готовых изделий, сбалансированных по химическому составу, по совместимости продуктов, сочетанию функционально-технологических свойств, необходимо особое внимание уделить улучшению их вкуса и аромата
Таким образом, для дальнейшего развития отечественной науки актуальной является разработка современных ресурсосберегающих технологий получения и применения экологически чистых коптильных экстрактов
с заданными свойствами, позволяющими улучшить вкус и аромат продуктов питания, а также повысить их устойчивость при хранении
Работа выполнена в соответствии с отраслевой целевой программой «Государственная поддержка малого предпринимательства в Астраханской области на 2006-2008 годы» и госбюджетной тематикой кафедры инженерной экологии АГТУ (г р 65 55.37 «Производство и применение пищевых добавок») Диссертационная работа соответствует «Концепции государственной политики в области здорового питания населения РФ на период до 2005 года» и позволяет внести реальный вклад в решение задач поставленных в рамках научного обеспечения и практической реализации «Концепции развития рыбного хозяйства Российской Федерации в период до 2020г»
Цели и задачи исследований. Целью исследований являлось теоретическое обоснование и разработка комплекса ресурсосберегающих технологий получения коптильных и пряно-коптильных экстрактов на основе рационального использования вторичных ресурсов крупяного, коптильного и экстракционного производств и создание научно-практических принципов эффективного их применения при производстве продуктов питания с заданными функционально-технологическими и вкусоароматическими свойствами
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- теоретическое обоснование получения коптильных и пряно-
коптильных экстрактов из вторичных ресурсов крупяного, коптильного и
экстракционного производств,
теоретическое обоснование применения нетрадиционного растительного сырья, лузги и шрота пряностей для улавливания коптильных выбросов с последующей десорбцией адсорбированных компонентов экстракционными методами,
разработка оптимальных технологических режимов экстракции
коптильных компонентов из вторичных ресурсов пряно-ароматического сырья, коптильного и зернового производств неполярными и слабополярными экстрагентами,
- проведение комплексного анализа полученных гидрофобных и гид
рофильных коптильных и пряно-коптильных экстрактов и установление
зависимости их функциональных и поверхностно-активных свойств от хи
мического, биохимического состава сырья,
-оптимизация состава коптильных и пряно-коптильных С02-экстрактов для получения поликомпонентных гетерогенных пищевых изделий повышенной биологической ценности с заданными вкусо-ароматическими свойствами,
-теоретическое обоснование и разработка новых способов применения гидрофобных и гидрофильных коптильных и пряно-коптильных С02-экстрактов в пищевой промышленности с учетом современных тенденций науки о питании,
исследование возможности применения ферментированного сырья, интродуцированного различными растениями, для улучшения качества ры-борастительных фаршевых продуктов питания с ароматом копчения,
разработка методами компьютерного моделирования рецептур новых видов пищевых продуктов, ароматизированных полученными гидрофобными и гидрофильными коптильными и пряно-коптильными С02-экстрактами,
проведение комплексных исследований разработанных новых продуктов питания по органолептическим, физико-химическим, токсикологическим и микробиологическим показателям,
разработка эффективной аппаратурно-технологической схемы производства поликомпонентных гетерогенных пищевых продуктов повышенной биологической ценности из рыборастительного сырья, ароматизированных полученными гидрофобными и гидрофильными коптильными и
пряно-коптильными С02-экстрактами;
опытно-промышленная апробация новых ресурсосберегающих технологий получения и применения коптильных и пряно-коптильных С02-экстрактов;
разработка комплекта технической документации на получение и применение коптильных и пряно-коптильных С02-экстрактов,
расчет экономической эффективности применения разработанных технологий
Научная концепция. Научная концепция заключается в интегрированном подходе к формированию потребительских свойств коптильных экстрактов на основе комплексного регулирования их компонентного состава и технологических факторов с использованием вторичных материальных ресурсов коптильных, экстракционных и крупяных производств.
Научная новизна. Разработаны теоретические и технологические аспекты получения и применения коптильных гидрофильных и гидрофобных коптильных и пряно-коптильных С02-экстрактов полифункционального назначения для регулирования технологических и потребительских показателей качества, улучшения пищевой ценности и расширения ассортимента продуктов питания.
Научно обоснованы и экспериментально установлены закономерности применения капиллярно-пористого растительного сырья в качестве сорбентов коптильных ингредиентов
Доказана возможность получения коптильных и пряно-коптильных С02-экстрактов из вторичных ресурсов крупяного, коптильного и экстракционного производств
На основе изучения физико-химических, поверхностно-активных, антиоксидантних, микробиологических характеристик коптильных, пряно-коптильных гидрофильных и гидрофобных С02-экстрактов подобраны оптимальные технологические параметры их получения и применения
Впервые определены термодинамические характеристики и гидро-фильно-липофильный баланс химических соединений, входящих в состав коптильных и пряно-коптильных СОг-экстрактов
Расширены и углублены представления о механизме антиоксидант-ной и микробиологической активности компонентов коптильных и пряно-коптильных С02- экстрактов.
Научно обоснованы направления для применения и целевого использования пряно-коптильных С02-экстрактов в качестве стабилизаторов гетерогенных частиц полидисперсных пищевых продуктов с учетом их гидро-фильно-липофильных и функциональных свойств
Разработаны теоретические основы обоснования технологии фарше-вых рыборастительных продуктов, включающих нетрадиционное растительное сырье и пряно-коптильные С02-экстракты.
Получены новые данные о высокой пищевой и биологической ценности рыборастительных продуктов с ароматом копчения, содержащих предварительно ферментированный рыбный фарш. На основании теоретических и практических разработок обоснованы оптимальные сроки хранения рыборастительных продуктов нового поколения
Изучено влияние технологических факторов и рецептурных компонентов на функциональные свойства рыборастительных ароматизированных пищевых продуктов
Новизна работы подтверждается выдачей 6 патентов РФ
Практическая значимость и реализация результатов работы.
Разработана новая ресурсосберегающая технология переработки вторичных ресурсов пряно-ароматического сырья, крупяного и коптильного производств, которая обеспечивает получение качественных коптильных и пряно-коптильных С02-экстрактов. Преимуществом технологии является простота, низкотемпературные режимы, позволяющие сохранять нативные свойства экстрагируемых компонентов и получать полный спектр коптиль-
ных и пряно-коптильных диоксидных экстрактов с высокими вкусо-ароматическими свойствами.
Технология получения коптильных и пряно-коптильных С02-экстрактов, способы и рецептуры новых пищевых изделий с их применением апробированы в опытных и опытно-промышленных условиях в Краснодарском НИИ хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии, «Переправненском экспериментальном цехе по переработке мясного сырья и сельхозпродукции» (ст Переправная Мостовского района Краснодарского края), в ООО «Море Продуктов» (г Волгоград), ЗАО СХП «Восточное» (г Астрахань)
Для разработанной ресурсосберегающей технологии получения и применения коптильных и пряно-коптильных С02-экстрактов составлена и утверждена нормативно-техническая документация, включающая ТУ на коптильные и пряно-коптильные С02-экстракты (ТУ 9163-187-02067862-2007), на рыборастительные паштеты (ТУ 9163-185-02067862-2007), ры-борастительные колбаски (ТУ 9163-186-02067862-2007).
Теоретические аспекты работы включены в учебный процесс при чтении лекций и проведении лабораторных работ по курсу «Технология мясных и рыбных продуктов», «Рациональное природопользование», «Охрана природы» а также курсовых и дипломных работ на кафедрах «Технология мясных и рыбных продуктов» Кубанского государственного технологического университета, «Инженерная экология и природообустройство» Астраханского государственного технического университета
Автор выносит на защиту:
принципиально новый комплексный подход к использованию различных видов вторичных ресурсов крупяного, коптильного и экстракционного производства для получения коптильных экстрактов,
теоретические основы и преимущества новых ресурсосберегающих технологий получения коптильных и пряно-коптильных СОг-экстрактов
полифункционального назначения;
- научно-теоретическое обоснование практических рекомендаций по
применению коптильных С02-экстрактов при производстве поликомпо
нентных гетерогенных пищевых продуктов,
- теоретические основы использования новых коптильных С02-
экстрактов в качестве стабилизаторов полидисперсных пищевых изделий,
- технологические способы получения и техническую документацию
на новые виды коптильных и пряно-коптильных СОг-экстрактов и фарше-
вых рыборастительных продуктов повышенной биологической ценности с
ароматом копчения.
Апробация работ Основные результаты работы доложены и обсуждены на Международной конференции «Экология человека и проблемы воспитания молодых ученых» (г Одесса, 1998г.), Всероссийской научно-практической конференции «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности» (г Санкт-Петербург, 1999г), Международной научно-технической конференции «Пищевой белок и экология» (г Москва, 2000г ), Международной научно-практической конференции «Прогрессивные технологии — третьему тысячелетию» (г Краснодар, 2000г), научно-практической конференции «Техника и технология пищевых производств на рубеже 21 века» (г Мурманск, 2000г), Международной научно-технической конференции «Пищевой белок и экология» (г Москва, 2000г), научно-практической конференции «Экологически безопасные энергосберегающие технологии хранения и переработки сырья растительного и животного происхождения» (г Краснодар, 2000г), Международном экологическом конгрессе «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности « (г Санкт-Петербург, 2000г), межрегиональной научно-практической конференции «Научные разработки ученых - решению социально-экономических задач Астраханской области» (г Астрахань, 2001г.) 2-й Всероссийской научно-технической конференции «Современные достижения
биотехнологии» (г.Ставрополь, 2002г.), научно-технической конференции «Совершенствование технологии переработки сырья животного и растительного происхождения» (г Краснодар, 2002г.), Международной научно-практической конференции «Геополитика и Прикаспийский регион взгляд в 21 век» (г.Астрахань, 2002г), Международной научно-практической конференции «Стратегия и тактика социально-экономического развития общества» (г.Астрахань, 2003- 2004г ), на международной научно-практической конференции «Взаимодействие банковской системы и реального сектора экономики» (г Астрахань, 2005 г.), на областной научно-практической конференции «Современные проблемы социально-экономического развития», (г.Астрахань, 2005 г ), на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Пищевая промышленность интеграция науки, образования и производства» (г Краснодар, 2005г.), на международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы качества и безопасности продовольственного сырья и пищевой продукции» (г. Краснодар, 2005 г ), на областной научной конференции «Вопросы управления в социально-экономических процессах и информационной среде» (г Астрахань, 2006г), Международной научно-практической конференции «Технологические и микробиологические проблемы консервирования и хранения плодов и овощей» (г Видное, 2007), научных конференциях профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета (г. Астрахань, 1995-2007г.).
Публикации По теме диссертационной работы имеется 68 научных публикаций, в том числе 3 монографии, 3 учебных пособия, 8 научных статей, опубликованных в периодических изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 6 патентов РФ на изобретения Публикации имеются в трудах Международных, Всероссийских, региональных конференций, конгрессов, симпозиумов, в журналах «Известия вузов. Пищевая технология», «Пищевая промышленность», «Химическое и нефтегазовое машиностроение»
«Chemical and petroleum engineering», «Вестник АГТУ».
Под научным руководством диссертанта выполнены и защищены кандидатские диссертации Доссу-Йово П (2002 г.) и Авдеевой Т.В.(2004 г.).
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, аналитического обзора патентно-информационной литературы, методической части, экспериментальной части, практической реализации результатов эксперимента, выводов, библиографического списка литературы, включающего 272 наименования, в том числе 63 иностранных авторов. Основная часть работы изложена на 322 страницах компьютерного текста, включает 84 таблицы и 58 рисунков
