Введение к работе
Актуальность темы. Проблема водоподготовки в пищевой промышленности становится все значимее по мере увеличения объемов пищевого сырья, которые необходимо хранить в высушенном виде. Молочная промышленность находится в числе лидеров, по использованию воды, как компонента пищевых продуктов, производя их путем восстановления из сухого цельного, сухого обезжиренного молока, молочной сыворотки и воды. Производство таких продуктов регламентировано новым Федеральным законом №88-ФЗ и №163-Ф3 «Технический регламент на молоко и молочную продукцию», однако требований к используемой воде не приведен; констатируется, что она должна быть питьевой.
Известно, что химически чистый белок в результате реакции гидратации теоретически может связать до 40% воды по массе. Гидратные оболочки белка увеличивают его гидрофильность в водных коллоидных системах, что повышает качество молочных продуктов, получаемых восстановлением, приближая их к натуральным. Энергия связи воды с белком, принимает наибольшее значение, когда гидратная оболочка белка строится из отдельных молекул воды, не связанных до этого между собой в надмолекулярную структуру. Но в обычном состоянии вода, также как и белок, имеет собственную структуру, образованную водородными связями между молекулами. Эта структура разрушается за счет теплового движения молекул при достижении температуры среды около 70 С.
Для разделения воды на отдельные молекулы одним из наиболее эффективных является сонохимический метод, относящийся к методам химии высоких энергий. Его действие основано на распространении в воде периодических импульсов давления, которые под воздействием переменного давления в упругой ультразвуковой волне испускают кавитационные пузырьки.
Ультразвуковая сонохимия - достаточно молодая область знаний, которая официально стала самостоятельной наукой чуть более полувека назад. Значительный вклад в развитие направления использования ультразвуковой сонохимии, при производстве пищевых продуктов внесли Акопян В.Б., Большаков О.В., Красуля О.Н., Панфилов В.А., Поландова Р.Д., Рогов И.А., Тихомирова Н.А., Цыганова Т.Б., Шестаков С.Д., Шлёнская Т.В., Юдаев В.Ф., и др. Наиболее известными зарубежными учеными в области пищевой сонохимии являются T.J. Maison и L. Paniwnyk из Великобритании, М. Ashokkumar из Австралии., Z.Heved из Хорватии, Е. Rieva из Испании и др.
Учитывая вышеизложенное, можно утверждать, что применение технологии сонохимической обработки воды и водных растворов при производстве молочных продуктов является актуальным научным направлением.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явилась разработка технологии и товароведная оценка качества молочных напитков на основе регулирования свойств воды.
Для реализации поставленной цели были решены следующие задачи:
- изучить влияние сонохимических воздействий на качество воды, используемой при
производстве восстановленных молочных напитков;
- создать лабораторный стенд для сонохимической обработки воды и получения
восстановленных молочных напитков;
разработать технологию приготовления молочных напитков из сухого цельного молока (СЦМ) и сухой молочной сыворотки (CMC). Оценить их физико-химические, органолептические показатели и биологическую ценность и провести исследования по изучению влияния продолжительности сонохимической обработки воды на показатели качества напитков;
сформировать и математически обработать массивы данных о характере временных трендов удельной электрической проводимости (УЭП) образцов, полученных при различных режимах сонохимической водоподготовки. Установить зависимость временных функций трендов УЭП от роста в экспоненциальной фазе общего числа микроорганизмов в молочных напитках, приготовленных с применением сонохимической водоподготовки;
разработать метод контроля содержания микроорганизмов в молочных напитках по показателю УЭП и прогнозирования сроков годности этих продуктов в зависимости от продолжительности обработки с применением сонохимических воздействий;
сформулировать требования к организации промышленного процесса приготовления восстановленных молочных напитков с применением сонохимической водоподготовки;
- разработать технологию промышленного производства молочных напитков,
полученных с применением сонохимической водоподготовки, и осуществить
товароведную оценку их качества.
Научная новизна работы. На основании результатов проведенных комплексных исследований установлено, что при сонохимической обработке воды происходит изменение ее физико-химических структурно-динамических и микробиологических характеристик: разрушается ее структура, увеличивается растворяющая и экстрагирующая способности, улучшается микробиологическая чистота и показатели безопасности.
Установлен ранее неизвестный факт зависимости повышения растворяющей способности воды от продолжительности ее сонохимической обработки, который имеет асимптотически насыщаемый характер. Это позволяет управлять процессом сонохимической водоподготовки путем изменения длительности ее воздействия при фиксированной интенсивности ультразвука. Установлено, что удельная энергоемкость процесса должна составлять 1,9 КВт-ч/м .
Выдвинута и подтверждена гипотеза о линейности роста логарифма общего числа микроорганизмов в молочных напитках, приготовленных из сухого молочного сырья с использованием сонохимической водоподготовки.
Предположено и экспериментально доказано, что от количества использованной при водоподготовке акустической энергии меняется только время, за которое число бактерий удваивается. Установлено, что от количества используемой акустической энергии зависит величина второго коэффициента линейной регрессии, описывающей логарифмическую функцию роста микроорганизмов. Определены значения коэффициентов линейной регрессии.
Обоснован новый метод контроля общего числа микроорганизмов в восстановленных молочных напитках, полученных с использованием сонохимической водоподготовки, по их удельной электрической проводимости.
Предложена методика прогнозирования сроков годности молочных напитков в зависимости от степени использования сонохимических воздействий.
Практическая значимость. Выбран технологический режим сонохимической водоподготовки с целью его использования в технологии производства молочных напитков из сухого цельного молока и сухой молочной сыворотки.
Разработан метод контроля содержания микроорганизмов в молочных напитках по показателю УЭП, который позволяет прогнозировать сроки годности этих продуктов в зависимости от температуры хранения и степени использования сонохимических воздействий при их производстве.
Сформулированы требования к организации промышленного производства восстановленных молочных напитков с применением сонохимической водоподготовки на молочных комбинатах, позволяющего применять разработанный метод микробиологического контроля и товароведной оценки качества в лабораториях санитарно-технологических служб предприятий.
Материалы научных исследований включены в учебные программы и курсы лекций по специальности «Товароведение и экспертиза однородных групп продовольственных товаров» (МГУТУ) и «Технология молока и молочных продуктов» (МГУПП)
В условиях ООО «Л.Е.В.» г. Домодедово, проведена промышленная апробация разработанной технологии восстановленных молочных напитков, полученных с применением сонохимической водоподготовки (акт производственных испытаний от 22.04.2011г.)
Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации были доложены на III Межведомственной научно-практической конференции с международным участием «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров -Товаровед 2010» (Москва, 2010), Международной научно-практической конференции «Прикладные научные разработки - 2011» (София, 2011), XXIV Сессии РАО, совмещенную с сессией Научного Совета РАН по акустике, (12-15 сентября 2011, Саратов), Четвертой международной научно-практической конференции «Перспективы производства продуктов питания нового поколения» (Омск, 2011)
Публикации. По результатам диссертационных исследований опубликовано 9 печатных работ (из них рекомендованных ВАК - 2), получен патент РФ №2402909 и подано в Роспатент две заявки на изобретения №2010126334 и №2010144303. По заявке №2010144303 получено решение РОСПАТЕНТа о выдаче патента на изобретение от 07.09.2011г.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, а также списка литературы и приложения. Текст диссертации изложен на 106 страницах, содержит 27 рисунков и 16 таблиц. Список используемой литературы включает 170 наименований, в том числе 19 публикаций иностранных авторов.
Похожие диссертации на Разработка технологии и товароведная оценка качества молочных напитков, полученных с применением сонохимической водоподготовки
