Введение к работе
Актуальность темы диссертационного исследования. На
сегодняшний день проблема обеспечения населения безопасными и полноценными продуктами питания приобретает социальную значимость. Потребителю следует тщательно подходить к выбору продуктов, как массового потребления, так и специального назначения, т.к. от этого во многом зависит его здоровье. Известно, что основным видом сырья при производстве безалкогольных напитков является вода. От ее состава в значительной степени зависит качество выпускаемой продукции: прозрачность, вкус, стойкость и показатели безопасности.
В производстве безалкогольной продукции используется вода из системы хозяйственно-питьевого водоснабжения. Классическая технология водоподготовки не обеспечивает полную очистку воды от органических веществ. На сегодняшний день принимаются меры для ужесточения требований к качеству воды, применяемой для производства напитков, и производители сталкиваются с проблемой дополнительной очистки воды. К приоритетным загрязнителям питьевых вод относят фенолы и формальдегид. Фенолы встречаются практически во всех поверхностных и подземных водах, формальдегид образуется в качестве побочного продукта при обеззараживании воды озоном в процессе водоподготовки, а также поступает в водную среду в результате сброса промышленных сточных вод и за счет вымывания его из атмосферного воздуха. Помимо токсического действия фенола и формальдегида, существует вероятность их взаимодействия с компонентами напитка, что может привести к снижению качества продукции.
В связи с этим исследования, направленные на изучение влияния фенола и формальдегида на качество безалкогольных напитков и разработку технологии доочистки воды, используемой для их производства, являются актуальными и своевременными. К наиболее целесообразному варианту решения проблемы удаления органических компонентов можно отнести применение активных углей (АУ). Работы в этом направлении практически не проводятся и требуют своего практического решения.
Целью настоящей работы является совершенствование технологии подготовки воды и оценка ее влияния на потребительские показатели качества безалкогольных напитков на примере напитка «Тархун».
В соответствии с целью поставлены следующие задачи:
провести маркетинговые исследования по изучению потребительских предпочтений жителей г. Кемерово в отношении безалкогольных газированных напитков в т.ч. напитка «Тархун»;
исследовать влияние приоритетных загрязнителей (фенол, формальдегид), содержащихся в воде, на рецептурные компоненты напитка «Тархун»;
изучить влияние состава, структуры, пористости, удельной поверхности сорбентов на процесс адсорбции формальдегида и фенола из индивидуальных растворов и их смеси в статических условиях для получения основных параметров необходимых для инженерных расчетов; і.
исследовать кинетику процесса адсорбции формальдегида и фенола из водных растворов при совместном присутствии на сорбентах различных марок, определить лимитирующую стадию массопереноса, коэффициенты внешнего массопереноса, необходимые для инженерных расчетов;
провести оптимизацию параметров и режимов сорбционного фильтра на основе фундаментального уравнения внешнедиффузионной динамики адсорбции и экспериментально подтвердить адекватность предлагаемого метода расчета;
разработать технологию до адсорбционной очистки воды от формальдегида и фенола при их совместном присутствии;
провести сравнительные комплексные исследования товароведных свойств безалкогольного напитка «Тархун», произведенного по предлагаемой и традиционной технологии водоподготовки.
Научная новизна:
Впервые установлено влияние приоритетных загрязнителей воды (фенола и формальдегида), служащей основой напитка «Тархун» на его органолепти-ческие свойства (вкус, запах, внешний вид, стойкость цвета). Показано, что рецептурные компоненты напитка «Тархун» вступают в химическое взаимодействие с фенолом и формальдегидом, снижая качество напитка.
Установлен механизм взаимодействия фенола и формальдегида с АУ. Показано, что адсорбция смеси фенола и формальдегида, для всех изученных марок углей протекает в основном в микро- и мезопорах адсорбентов по объемному механизму заполнения пор, определяется физической природой, обусловленной неспецифическим взаимодействием фенола и формальдегида с поверхностью угля за счет Ван-дер-ваальсовых сил и специфическим взаимодействием с кислородсодержащими функциональными группами углеродных сорбентов.
Определен механизм и коэффициенты массопереноса при адсорбции фенола и формальдегида.
Предложен новый метод расчета динамики адсорбции на основе фундаментального уравнения внешнедиффузионной динамики адсорбции с использованием адсорбционных констант уравнения Дубинина-Радушкевича и кинетических зависимостей.
Проведена сравнительная товароведная оценка потребительских свойств напитка «Тархун», полученного на основе водопроводной и очищенной воды. Показано, что доочистка питьевой воды от приоритетных контаминантов повышает качество и увеличивает длительность хранения напитка «Тархун».
Практическая значимость состоит в разработке технологии адсорбционной доочистки воды, используемой для производства напитков от фенола и формальдегида. Данная технология внедрена на ООО «Хрустальное» (г. Кемерово) в производстве питьевой воды, на основе которой производится газированный напиток «Тархун». Результаты работы используются при изучении дисциплины «Экология», а так же в научных исследованиях и спецкурсах при подготовке студентов специальностей
260204 «Технология бродильных производств и виноделие» и 260501 "Технология продуктов общественного питания" Кемеровского технологического института пищевой промышленности.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследования докладывались на V Международной научно-практической конференции «Пища, Экология. Качество» (Новосибирск, 2008); XI Международной научно-практической конференции «Водоснабжение и водоотведение: качество и эффективность» (Кемерово, 2008); Международном форуме по проблемам науки, техники и образования (Москва, 2008); Международной научно-практической конференции «Безопасность пищевых продуктов и товаров народного потребления» (Алматы, 2008, 2009); Международной научно-практической конференции «Инженерные системы - 2009» (Москва, 2009); Международной научно-практической конференции «Чистая вода 2009» (Кемерово, 2009); Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой и легкой промышленности» (Алматы, 2009); Международной научно-практической конференции «Наука и ее роль в современном мире» (Караганды, 2010).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, отражающих ее основное содержание, в т.ч. 5 - в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 3-х глав, заключения, списка использованных литературных источников и приложений. Основной текст изложен на 194 страницах. Диссертация содержит 38 таблиц, 59 рисунков. Список использованных источников включает 128 наименований отечественных и зарубежных авторов.
