авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Совершенствование технологий криоконсервирования и криосепарации субтропического сырья

1

На правах рукописи

СЯЗИН Иван Евгеньевич СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ КРИОКОНСЕРВИРОВАНИЯ И КРИОСЕПАРАЦИИ СУБТРОПИЧЕСКОГО СЫРЬЯ 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Краснодар, 2013 г.

2

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» (ФГБОУ ВПО «КубГТУ»)

Научный консультант: Касьянов Геннадий Иванович доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Донченко Людмила Владимировна доктор технических наук, профессор, директор НИИ биотехнологии и сертификации пищевой продукции ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» Кожухова Марина Александровна кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологии молочных и консервированных продуктов ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» ГНУ Всероссийский НИИ

Ведущая организация:

консервной и овощесушильной промышленности Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится 23 мая 2013 г. в 13.00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-248.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет».

Автореферат разослан 19 апреля 2013 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук, доцент В.В. Гончар 1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1 Актуальность темы. Известно, что до 50 % урожая плодов субтропи ческих культур не используется в свежем виде из-за непродолжительности хра нения и невозможности отправки в отдаленные регионы страны. Существую щие в настоящее время технологии основаны на сборе недозрелых плодов суб тропических культур с последующим дозреванием перед продажей населению.

При этом качество таких плодов не соответствует показателям технической стадии зрелости. Плоды таких ценных субтропических культур как фейхоа и хурма имеют короткий срок хранения и реализации в свежем виде. В настоящее время в ряде стран, включая Россию, используется изготовление из этих плодов криопорошков, имеющих высокую биологическую ценность, органолептиче ские достоинства и длительный срок хранения.

Определяющими этапами технологии получения криопорошков являются криоконсервирование, криоизмельчение и криосепарация. Недостатком суще ствующей технологии криоконсервирования является происходящий при этом плазмолиз плодовой клетки, нарушение целостности клеточных мембран, сли пание коллоидных мицелл и их коагуляция.

Применяемая технология криоизмельчения не позволяет получить криопо рошки с однородными тонкодисперсными частицами. Пробелом известной технологии криосепарации является отсутствие возможности получения фрак ций криопорошков с различным химическим составом.

В связи с этим совершенствование технологии криоконсервирования с применением криопротекторов для защиты криоконсервируемых плодов суб тропических культур от деструкции клеток, криоизмельчения для получения тонкодисперсных криопорошков, а также криосепарации с целью разделения криопорошков на фракции для обогащения различных пищевых продуктов, яв ляется актуальным.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с гос. заданием Ми нистерства образования и науки РФ № 4.1897.2011 «Разработка инновационной технологии продуктов питания функционального назначения на основе глубо кой и комплексной переработки растительного сырья».

1.2 Цель и задачи исследований. Цель исследований – совершенствова ние технологий криообработки субтропического сырья с целью получения вы сококачественных фракционированных тонкодисперсных криопорошков дли тельного хранения. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

– обоснование выбора и исследование химического состава свежих плодов субтропических культур для криообработки;

– теоретическое обоснование и совершенствование технологии криокон сервирования субтропического сырья с применением гидрофильных криопротекторов для предотвращения деструкции клеток плодов при криоконсервировании;

– теоретическое обоснование и разработка способа криоизмельчения пло дов субтропических культур в среде жидкого аргона;

– теоретическое обоснование и совершенствование технологии криосепарации субтропического сырья с помощью диоксида углерода для по лучения различных по химическому составу фракций криопорошков;

– получение криопорошков из плодов субтропических культур и исследо вание их химического состава;

– разработка проекта технической документации (ТУ и ТИ) на фракциони рованные тонкодисперсные криопорошки, получаемые из плодов субтропиче ских культур по усовершенствованным технологиям криообработки субтропи ческого сырья;

– проведение опытно-промышленной апробации усовершенствованных технологий криообработки субтропического сырья с целью получения фракци онированных тонкодисперсных криопорошков из плодов субтропических куль тур;

– проведение опытно-промышленной апробации применения фракциони рованных тонкодисперсных криопорошков, получаемых из плодов субтропиче ских культур, с целью обогащения различных пищевых продуктов;



– расчет ожидаемой экономической эффективности производства, реали зации и использования фракционированных тонкодисперсных криопорошков, получаемых из плодов субтропических культур.

1.3 Научная новизна. Теоретически обоснованы и усовершенствованы технологии криообработки субтропического сырья с целью получения фракци онированных тонкодисперсных криопорошков из плодов субтропических куль тур.

Впервые установлено, что обработка плодов субтропических культур гид рофильными криопротекторами (агар, агароид, каррагинан, пектин) позволяет предотвратить деструкцию клеток плодов субтропических культур при крио консервировании и защитить плоды от ухудшения органолептических показа телей и от снижения содержания в них биологически активных веществ.

Впервые разработан способ криоизмельчения плодов субтропических культур в среде жидкого аргона, позволяющий получить однородный тонко дисперсный криопорошок, что дает возможность осуществить его криосепара цию.

Впервые с помощью новой технологии криосепарации субтропического сырья диоксидом углерода получены фракционированные тонкодисперсные криопорошки из плодов субтропических культур, различающиеся по химическому составу на: белково-липидную фракцию, фракцию пищевых во локон и углеводную фракцию.

Новизна предлагаемых технических решений подтверждена двумя патен тами РФ на полезные модели.

1.4 Практическая значимость. Усовершенствована технология криокон сервирования субтропического сырья с использованием гидрофильных крио протекторов, позволяющих предотвратить деструкцию клеток плодов субтро пических культур при криоконсервировании.

Разработан способ криоизмельчения плодов субтропических культур в среде жидкого аргона, позволяющий получить из плодов однородный тонко дисперсный криопорошок для криосепарации.

Усовершенствована технология криосепарации субтропического сырья с помощью диоксида углерода, позволяющая получить различные по химиче скому составу фракции криопорошков из плодов субтропических культур.

Разработан проект технической документации на фракционированные тон кодисперсные криопорошки, получаемые из плодов субтропических культур ТУ 9223-333-02067862-2012. Производство фракционированных тонкодисперс ных криопорошков, получаемых из плодов субтропических культур по техно логиям криообработки субтропического сырья, апробировано в условиях пред приятия ООО «Холодильные технологии». Проведена апробация использова ния фракционированных тонкодисперсных криопорошков с целью обогащения различных пищевых продуктов в условиях предприятий ОАО «Краснодарский хлебозавод № 6» и ООО «Экологически чистые пищевые технологии».

Ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство криопо рошков, получаемых из плодов субтропических культур по технологиям крио обработки субтропического сырья, составляет 5,8…6,4 тыс. руб. на 1 т криопо рошка в зависимости от используемого сырья и полученной фракции.

1.5 Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, выполняемых в рамках диссертационной работы, доложены, об суждены и одобрены на международных научно-технических и научно практических конференциях: «Теоретическое и экспериментальное обоснова ние суб- и сверхкритической СО2-обработки сельскохозяйственного сырья» (г. Краснодар, 15-16 октября 2010 г);

«Инновационные технологии в пищевой промышленности» (г. Краснодар, 1-15 июня 2011 г);

«Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» (г. Санкт-Петербург, 22-24 ноября 2011 г);

«Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сель скохозяйственного сырья: фундаментальные и прикладные аспекты» (г. Гелен джик, 24-25 мая 2012 г).

По результатам конкурса на лучшую научную и творческую работу среди аспирантов и соискателей высших учебных заведений Краснодарского края за 2011 год научная работа «Технология криоконсервирования, криоизмельчения и криосепарации субтропического пищевого сырья Краснодарского края» награждена золотой медалью и дипломом 1-й степени Департамента образова ния и науки Краснодарского края. По результатам конкурса молодежных науч ных и инновационных проектов «InnoTech-2012» научная работа «Совершен ствование технологий криоконсервирования, криоизмельчения и криосепара ции субтропического сырья» награждена дипломом 2-й степени ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет».

1.6 Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 14 научных работ, в том числе 2 монографии, 4 статьи в научных журналах, ре комендованных ВАК Минобрнауки РФ, получено 2 патента РФ на полезные модели.





1.7 Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора отечественной и зарубежной патентно информационной литературы, методической части, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложения. Основная часть работы изложена на 125 страницах компьютерного текста, включает 28 таблиц и 33 рисунка. Список литературных источников включает 120 наименований, в том числе 10 – зарубежных авторов.

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Исследования проводили в научно-исследовательских лабораториях ин ститута пищевой и перерабатывающей промышленности ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет».

2.1 Объекты исследований. В соответствии с поставленной целью и ре шаемыми задачами в качестве объектов исследований использовали плоды субтропических культур, выращенные в 2010-2012 гг. в условиях субтропиче ского климата России в районах г. Сочи, Республики Дагестан и Республики Абхазия, исходные и фракционированные тонкодисперсные криопорошки, по лучаемые из плодов субтропических культур – фейхоа сорта «Крымский ранний», хурмы сортов «Яблочный» и «Шоколадный королек», а также обога щенные криопорошками пищевые продукты.

2.2 Методы исследований. В работе использовали общепринятые и спе циальные химические, физические, реологические, оптические, органолептиче ские методы исследований сырья и целевых продуктов. Химический состав сырья и готовой продукции определяли традиционными методами, с помощью системы капиллярного электрофореза «Капель-105», атомно-абсорбционного спектрометра «КВАНТ-АФА» и спектрофотометра «СФ-102», влагомера «AND MR-50». Гранулометрический состав (дисперсность криопорошков) определяли с помощью микроскопа «Leica CME» со встроенным фотообъективом «Leica EC3» и специальной компьютерной программой для анализа изображений.

Реологические показатели свежих и криоконсервированных плодов субтропических культур определяли с помощью аппарата «Структурометр СТ-2». Для определения среднестатистических результатов органолептических показателей сырья и готовой продукции использовали средний балл экспертных оценок (с учетом требований нормативной документации).

Оценку результатов экспериментов и их статистической достоверности проводили с использованием современных методов расчета статистической до стоверности результатов измерений с помощью пакетов прикладных программ Microsoft Office Excel 2010 и Statistica 6.0 for Windows.

Для проведения опытов по криоконсервированию, криоизмельчению и криосепарации плодов субтропических культур нами разработаны и изготовле ны экспериментальные установки, представленные на рисунках 1, 2 и 3.

Рисунок 2 – Экспериментальная Рисунок 1 – Экспериментальная установка для криоизмельчения установка для криоконсервирования плодов субтропических культур плодов субтропических культур 4 2 7 СО 1 – баллон с диоксидом углерода;

2 – вентиль;

3 – трубка;

4 – корпус криосепаратора;

5 – загрузочное отверстие со шнеком;

6 – сопло;

7 – приемная емкость для первой фракции;

8 – заслонка;

9 – приемная емкость для второй фракции;

10 – приемная емкость для третьей фракции Рисунок 3 – Экспериментальная установка для криосепарации криопорошков, получаемых из плодов субтропических культур На рисунке 4 представлена структурная схема исследований.

I Теоретическая часть Аналитический обзор патентно-информационной литературы по проблеме технологий криообработки субтропического сырья Обоснование выбора и исследование химического состава свежих плодов субтропических культур для криообработки Теоретическое обоснование технологии криоконсервирования субтропического сырья с применением гидрофильных криопротекторов для предотвращения деструкции клеток плодов при криоконсервировании Теоретическое обоснование и разработка способа криоизмельчения плодов субтропических культур в среде жидкого аргона Теоретическое обоснование технологии криосепарации субтропического сырья с помощью диоксида углерода для получения различных по химическому составу фракций криопорошков II Экспериментальная часть Совершенствование технологии криоконсервирования субтропического сырья с применением гидрофильных криопротекторов для предотвращения деструкции клеток плодов при криоконсервировании Разработка способа криоизмельчения плодов субтропических культур в среде жидкого аргона Совершенствование технологии криосепарации субтропического сырья с помощью диоксида углерода для получения различных по химическому составу фракций криопорошков Получение криопорошков из плодов субтропических культур и исследование их химического состава III Опытно-промышленная апробация Разработка проекта технической документации (ТУ и ТИ) на фракционированные тонкодисперсные криопорошки, получаемые из плодов субтропических культур по усовершенствованным технологиям криообработки субтропического сырья Проведение опытно-промышленной апробации усовершенствованных технологий криообработки субтропического сырья с целью получения фракционированных тонкодисперсных криопорошков из плодов субтропических культур Проведение опытно-промышленной апробации применения фракционированных тонкодисперсных криопорошков, получаемых из плодов субтропических культур, с целью обогащения различных пищевых продуктов Расчет ожидаемой экономической эффективности от производства, реализации и использования фракционированных тонкодисперсных криопорошков, получаемых из плодов субтропических культур Рисунок 4 – Структурная схема исследований 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 3.1 Обоснование выбора и исследование химического состава свежих плодов субтропических культур для криообработки. Продолжительность сбора урожая плодов субтропических культур, выращиваемых на плантациях района г. Сочи Краснодарского края, Республики Дагестан, Республики Абха зия, составляет не более 2-3 месяцев. Согласно данным ВНИИ цветоводства и субтропических культур и СКЗНИИ садоводства и виноградарства одними из наилучших органолептических показателей, ареалом распространения на тер ритории России и минимальным сроком хранения обладают такие плоды суб тропических культур, как фейхоа сорта «Крымский ранний», хурма сортов «Яблочный» и «Шоколадный королек». В таблице 1 представлен химический состав свежих плодов фейхоа и хурмы.

Таблица 1 – Химический состав свежих плодов фейхоа и хурмы Фейхоа сорта «Крым- Хурма сорта Хурма сорта «Шоко Наименование ский ранний» «Яблочный» ладный королек» показателей Значение показателей, г на 100 г плодов Вода 84,9 81,00 81, Белки 0,93 0,64 0, Жиры 0,6 0,30 0, Углеводы 6,85 16,00 15, Пищевые волокна 6,21 1,50 1, Витамины, мг на 100 г плодов -каротин 0,20 1,60 1, Витамин В1 0,01 0,02 0, Витамин В2 0,02 0,03 0, Витамин С 28,80 16,00 15, Минеральные вещества, мг на 100 г плодов Железо Fe 0,14 0,40 0, Кальций Ca 17,00 8,00 9, Магний Mg 9,00 8,00 8, Фосфор P 19,00 25,00 24, Из-за высокого содержания влаги данные плоды в течение 1,5-2,5 недель со дня технического созревания портятся и теряют свои потребительские свойства. В представленной таблице показано, что плоды фейхоа и хурмы име ют высокую биологическую ценность, поэтому для рационального использова ния плодов фейхоа и хурмы необходимо применять современные методы обра ботки, позволяющие получать продукт с длительным сроком хранения и мак симальным сохранением биологически активных веществ как на стадии изго товления, так и на стадии хранения. Всем этим требованиям отвечают криопо рошки, производство которых основано на технологиях криоконсервирования, криоизмельчения и криосепарации.

На рисунке 5 представлены результаты органолептической оценки свежих плодов фейхоа и хурмы.

Рисунок 5 – Результаты органолептической оценки свежих плодов фейхоа и хурмы Из рисунка 5 видно, что плоды фейхоа сорта «Крымский ранний» и хурмы сортов «Яблочный» и «Шоколадный королек» по сравнению с другими сортами плодов имеют наилучшие органолептические показатели.

Таким образом, для дальнейшего исследования выбраны плоды фейхоа сорта «Крымский ранний» и хурмы сортов «Яблочный» и «Шоколадный коро лек», поскольку они имеют наилучшие органолептические показатели, высокое содержание биологически активных веществ, ареал распространения в России и непродолжительный срок хранения.

3.2 Теоретическое обоснование и совершенствование технологии криоконсервирования субтропического сырья с применением гидрофиль ных криопротекторов. Целью обработки плодов криопротекторами является предотвращение деструкции клеток плодов субтропических культур в процессе криоконсервирования. Высокое влагосодержание является основным повре ждающим фактором при криоконсервировании субтропического сырья. Приме няемые на сегодняшний день в пищевой промышленности криопротекторы яв ляются, в основном, гидрофобными, и поэтому неприменимы для плодов суб тропических культур, имеющих высокое содержание влаги.

Наиболее перспективными криопротекторами для плодов субтропических культур с точки зрения безопасности и повышения качества целевого продукта являются гидрофильные криопротекторы: агар, агароид, каррагинан и пектин.

Благодаря своим гидрофильным свойствам эти вещества способны защитить плоды от деструкции клеток при криоконсервировании. Установлено, что наиболее оптимальными концентрациями растворов криопротекторов, при ко торых сохраняется их текучесть и способность проникать в плоды фейхоа и хурмы, являются следующие: 0,35 %-й агар, 0,35 %-й агароид, 0,35 %-й карра гинан и 1,5 %-й пектин.

Установлено положительное влияние обработки гидрофильными криопро текторами на предотвращение деструкции клеток плодов при криоконсервиро вании. Результаты измерения реологических показателей обработанных гидро фильными криопротекторами плодов фейхоа и хурмы после криоконсервиро вания представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Результаты измерения реологических показателей обработанных гидрофильными криопротекторами плодов фейхоа и хурмы после криоконсервирования Фейхоа сорта Хурма сорта «Яб- Хурма сорта «Шоко Применяемый «Крымский ранний» лочный» ладный королек» криопротектор Fпр h Fпр h Fпр h Свежий плод 390 1,55 1830 0,90 940 1, Агар 0,35 % 200 1,70 1250 1,25 870 1, Агароид 0,35 % 170 1,85 1125 1,45 835 2, Каррагинан 0,35 % 190 1,65 1080 1,75 850 2, Пектин 1,5 % 140 2,30 1020 1,85 825 2, Без криопротектора 90 5,00 400 3,10 480 3, Примечения 1 – Fпр – предельное усилие нагружения, г;

2 – h – величина деформации, мм Установлено, что наилучшие структурно-механические показатели обра батываемых плодов фейхоа и хурмы достигаются с помощью обработки крио протекторами в течение 10,0...15,0 мин при постепенном повышении давления от 0,01 до 1,3 МПа и предварительным вакуумированием 40...60 мин при дав лении 0,01...0,03 МПа. На основе реологических показателей определено опти мальное время обработки плодов фейхоа и хурмы гидрофильными криопротек торами (рисунок 6).

Рисунок 6 – Оптимальное время обработки плодов фейхоа и хурмы гидрофильными криопротекторами По защитным свойствам и времени обработки наиболее оптимальным криопротектором для плодов субтропических культур является 0,35 %-й агар, далее следуют 0,35 %-й агароид, 0,35 %-й каррагинан и 1,5 %-й пектин. Таким образом, для предотвращения деструкции клеток плодов субтропических куль тур при криоконсервировании целесообразно применять гидрофильные крио протекторы (агар, агароид, каррагинан или пектин).

3.3 Теоретическое обоснование и разработка способа криоизмельчения плодов субтропических культур в среде жидкого аргона. Из-за криоконсер вирования с применением гидрофильных криопротекторов плоды более упруги, а измельченные по принятому способу частицы имеют габариты 90…180 мкм, что делает невозможной криосепарацию с целью получения различных по хи мическому составу фракций криопорошков. Для возможности осуществления такой криосепарации плоды необходимо измельчать до более тонкой дисперс ности.

Разработан способ криоизмельчения плодов субтропических культур.

Криоизмельчение производится в криомельнице в среде жидкого аргона 40...55 мин при давлении 3...4 МПа. Получаемые таким образом измельченные частицы плодов имели дисперсность 40...60 мкм.

Преимущество предлагаемого способа криоизмельчения достигается бла годаря снижению сопротивления дробления частиц в среде жидкого аргона, ко торый за счет более высокой вязкости (чем у других инертных газов) продлева ет контакт с плодами и увеличивает их хрупкость, что позволяет раздробить плоды до тонкодисперсных частиц. Таким образом, криоизмельчение плодов в среде жидкого аргона позволяет получить однородный тонкодисперсный крио порошок (40…60 мкм), что дает возможность осуществить криосепарацию с целью получения различных по химическому составу фракций криопорошков.

3.4 Теоретическое обоснование и совершенствование технологии криосепарации субтропического сырья с помощью диоксида углерода.

Криосепарация с помощью диоксида углерода основана на различии скорости витания и плотности питательных веществ измельченных плодов;

отвечает условиям инертности сепарирующего вещества к продукту и низкой темпера туры на всем протяжении технологического процесса криосепарации. В каче стве разделяющего вещества служит диоксид углерода со скоростью движения 0,8...2,0 м/с.

В таблицу 3 сведен состав фракций криопорошков, получаемых из плодов субтропических культур криосепарацией с помощью диоксида углерода.

Таблица 3 – Состав фракций криопорошков, получаемых из плодов субтропических культур криосепарацией с помощью СО Основные пище- Количество основных Скорость потока Название вые вещества во пищевых веществ во газообразного СО2, фракции фракции фракции, % м/с Белково-липидная белки, липиды 85...93 до 0, пектиновые веще Пищевые волокна 79...87 0,8…0, ства, клетчатка Углеводная глюкоза, фруктоза 76...84 1,5...2, Из представленной таблицы видно, что фракции, получаемые криосепа рацией с помощью диоксида углерода, по химическому составу делятся на:

белково-липидную фракцию, фракцию пищевых волокон и углеводную фрак цию.

Таким образом, технология криосепарации позволяет получить различаю щиеся по химическому составу фракции криопорошков, получаемых из плодов субтропических культур, а также отвечает условиям инертности среды к про дукту и сохранению низкой температуры на всем протяжении технологическо го процесса криосепарации.

3.5 Получение криопорошков из плодов субтропических культур и исследование их химического состава. Криопорошки за счет низкого влагосодержания имеют продолжительный период хранения, а высокие органолептические показатели и повышенная концентрация биологически активных веществ в них позволяет обогащать пищевые продукты питательными веществами. Химический состав криопорошков, получаемых из плодов субтропических культур, представлен в таблице 4.

Определение среднего балла экспертных оценок по органолептическим показателям криопорошков, получаемых из плодов фейхоа и хурмы, показало схожесть результатов всех трех объектов исследований, поэтому на рисунке показан средний балл экспертных оценок органолептических показателей на примере криопорошка, получаемого из плодов хурмы сорта «Яблочный».

Рисунок 7 – Результаты органолептической оценки криопорошка, получаемого из плодов хурмы сорта «Яблочный» Из рисунка 7 видно, что криопорошок, получаемый из плодов хурмы сорта «Яблочный» по совершенствуемым технологиям криообработки субтропиче ского сырья, имеет более высокие органолептические показатели по сравнению с криопорошком, получаемым из плодов субтропических культур по суще ствующим технологиям. Криопорошки из плодов фейхоа сорта «Крымский ранний» и хурмы сорта «Шоколадный королек» имели аналогичные данные, что позволило сделать вывод о более высоком качестве криопорошков, получа емых из подов субтропических культур по совершенствуемым технологиям криообработки.

Таблица 4 – Химический состав криопорошков, получаемых из плодов субтропических культур Криопорошки, полу чаемые из плодов суб Криопорошки, получаемые из плодов субтропических культур по совершенствуемым тропических культур Наименование показателей технологиям криообработки по существующим технологиям Криопорошок, получаемый Криопорошок, получаемый Криопорошок, получаемый Криопорошок, получаемый из Криопорошок, получаемый из Криопорошок, получаемый из «Шоколадный королек» из плодов фейхоа сорта из плодов хурмы сорта из плодов хурмы сорта плодов фейхоа сорта плодов хурмы сорта плодов хурмы сорта «Крымский ранний» «Крымский ранний» «Яблочный» «Шоколадный королек» «Яблочный» Фракции Фракции Фракции показателей показателей показателей фракций фракций фракций Углеводная Углеводная Углеводная сумма сумма сумма Пищевые Пищевые Пищевые липидная липидная липидная Белково Белково Белково волокна волокна волокна Значение показателей, г на 100 г плодов Вода 7,70 7,35 7,40 7,10 7,00 6,90 7,00 6,80 6,75 6,70 6,75 6,85 6,80 6,75 6, Белки 10,20 7,02 5,49 9,92 0,78 0,56 11,26 6,83 0,54 0,38 7,75 5,33 0,42 0,30 6, Жиры 6,55 3,28 4,37 6,39 0,50 0,36 7,25 3,19 0,25 0,18 3,62 4,26 0,33 0,24 4, Углеводы 69,06 159,08 153,16 3,21 8,03 64,42 75,66 7,44 18,61 148,85 174,90 7,16 17,90 143,18 168, Пищевые во 67,95 16,43 16,43 4,96 58,76 10,62 74,33 1,20 14,19 2,57 17,96 1,28 15,14 2,74 19, локна Витамины, мг на 100 г плодов -каротин 1,87 13,35 16,72 1,55 0,44 0,22 2,21 11,73 3,35 1,68 16,76 13,43 3,84 1,92 19, Витамин В1 0,07 0,15 0,15 0,02 0,03 0,04 0,09 0,04 0,07 0,08 0,19 0,04 0,07 0,08 0, Витамин В2 0,15 0,24 0,27 0,04 0,04 0,09 0,17 0,06 0,12 0,13 0,30 0,06 0,12 0,13 0, Витамин С 212,97 128,37 105,70 66,10 83,24 95,48 244,82 39,47 49,70 57,01 146,19 34,62 43,59 50,01 128, Минеральные вещества, мг на 100 г плодов Железо Fe 1,28 3,66 4,97 0,42 0,45 0,63 1,51 1,21 1,30 1,82 4,33 1,58 1,69 2,37 5, Кальций Ca 165,89 73,88 89,14 61,10 63,01 64,92 189,03 28,34 29,23 30,11 87,68 32,91 33,93 34,96 101, Магний Mg 86,99 73,34 86,17 33,22 33,22 33,22 99,67 29,26 29,26 29,26 87,77 32,64 32,64 32,64 97, Фосфор P 185,61 233,51 226,77 87,05 61,57 63,69 212,31 113,12 80,01 82,77 275,90 108,68 76,87 79,52 265, Из таблицы 4 видно, что криопорошки, получаемые из плодов субтропиче ских культур по совершенствуемым технологиям криообработки субтропиче ского сырья, благодаря применению гидрофильных криопротекторов имеют большее содержание биологически активных веществ, чем криопорошки, полу чаемые из плодов субтропических культур по существующим технологиям.

Например, содержание витамина С в сумме фракций криопорошков, в среднем, больше на 16,1 %, витамина B1 – на 24,4 %, -каротина – на 19,4 %. Установле но, что фракции криопорошков (белково-липидная, фракция пищевых волокон и углеводная), получаемых из плодов субтропических культур по совершен ствуемым технологиям криообработки субтропического сырья, различаются по химическому составу.

3.6 Опытно-промышленная апробация. Структурная схема производ ства фракционированных тонкодисперсных криопорошков из плодов фейхоа сорта «Крымский ранний» представлена на рисунке 8.

Для расфасовки фракционированных тонкодисперсных криопорошков ис пользуются пакеты из биоразлагаемого упаковочного материала, помещаемые в пластиковые банки, рассчитанные на 60...150 г криопорошка.

Таким образом, фракции тонкодисперсных криопорошков, получаемых из плодов субтропических культур по технологиям криоконсервирования, крио измельчения и криосепарации субтропического сырья, имеют повышенное со держание биологически активных веществ, лучшие органолептические показа тели и различаются по химическому составу. Повышенное содержание биоло гически активных веществ и лучшие органолептические показатели плодов субтропических культур достигаются за счет применения гидрофильных крио протекторов (0,35 %-й агар, 0,35 %-й агароид, 0,35 %-й каррагинан или 1,5 %-й пектин). Получение различающихся по химическому составу фракций удается достичь за счет использования криоизмельчения в среде жидкого аргона, и криосепарации с помощью диоксида углерода.

На основании теоретических и экспериментальных исследований разрабо тан проект технической документации на фракционированные тонкодисперс ные криопорошки, получаемые из плодов субтропических культур ТУ 9223 333-02067862-2012.

Плоды Доставка Приемка Хранение Мойка Инспекция Ополаскивание Вакуумирование 40...60 мин при P = 0,01...0,03 МПа Дозирование криопротектора 10…15 мин при повышении давления 0,01 МПа до 1,3 МПа Охлаждение парами СО2 или N2 до t = 0…2 °С при P = 0,1...0,3 МПа Криоконсервирование жидким СО2 или N Криоизмельчение 40...55 мин в среде жидкого Ar при P = 3...4 МПа Криосепарация газообразным СО Белково-липидная Фракция пище- Углеводная фракция фракция вых волокон Вакуумирование 60...90 мин при P = 0,01...0,03 МПа Удаление ферропримесей Фасовка в пакеты из биоразлагаемого упаковочного материала Маркировка Хранение при t = 20 °С, = 70…75 % Рисунок 8 – Структурная схема производства фракционированных тонкодисперсных криопорошков из плодов фейхоа сорта «Крымский ранний» по усовершенствованным технологиям криообработки Производство фракционированных тонкодисперсных криопорошков, по лучаемых из плодов субтропических культур по усовершенствованным техно логиям криообработки субтропического сырья, апробированы в условиях пред приятия ООО «Холодильные технологии».

Направления применения фракционированных тонкодисперсных криопо рошков, получаемых из плодов субтропических культур, представлены на ри сунке 9.

Плоды субтропических культур Криоконсервирование Криоизмельчение Криосепарация Фракционированный тонкодисперсный криопорошок Белково-липидная Фракция пище- Углеводная фракция фракция вых волокон Хлебобулочные Напитки Мясные паштеты Рыбный фарш изделия сдобные Рисунок 9 – Направления применения фракционированных тонкодисперсных криопорошков, получаемых из плодов субтропических культур Проведена апробация предлагаемых технологических приемов использо вания фракционированных тонкодисперсных криопорошков с целью обогаще ния различных пищевых продуктов питательными веществами. В условиях предприятий ОАО «Краснодарский хлебозавод № 6» получали хлебобулочные изделия сдобные с использованием углеводной фракции. В условиях ООО «Экологически чистые пищевые технологии» получали рыбные фарши с при менением белково-липидной фракции, мясные паштеты с использованием фракции пищевых волокон, напитки с использованием углеводной фракции.

Благодаря применению фракций криопорошков, получаемых из плодов субтро пических культур, пищевые продукты отличались лучшими органолептически ми показателями и повышенным содержанием биологически активных ве ществ.

Ожидаемый экономический эффект от производства, реализации и исполь зования фракционированных тонкодисперсных криопорошков, получаемых из плодов субтропических культур по усовершенствованным технологиям крио обработки субтропического сырья, составляет 5,8…6,4 тыс. руб. на 1 т криопо рошка в зависимости от используемого сырья и полученной фракции.

ВЫВОДЫ 1. Обоснован выбор и исследован химический состав свежих плодов суб тропических культур (фейхоа и хурмы) для криообработки. Показано, что пло ды фейхоа сорта «Крымский ранний», хурмы сортов «Яблочный» и «Шоколад ный королек» имеют высокую биологическую ценность и органолептические показатели, ареал распространения в России, но непродолжительный период хранения, поэтому целесообразно их использование для производства криопо рошков, основанных на технологиях криоконсервирования, криоизмельчения и криосепарации.

2. Теоретически обоснована и усовершенствована технология криоконсер вирования субтропического сырья с применением гидрофильных криопротекторов для предотвращения деструкции клеток плодов при криоконсервировании. Установлено, что наиболее оптимальные концентрации криопротекторов, при которых сохраняется их текучесть, способность проникать в плоды фейхоа и хурмы, а также по защитным свойствам и времени обработки, следующие в порядке предпочтения: 0,35 %-й агар, 0,35 %-й агароид, 0,35 %-й каррагинан, 1,5 %-й пектин. Установлено, что наилучшие структурно-механические показатели обрабатываемых плодов фейхоа и хурмы достигаются при обработке криопротекторами в течение 10,0...15,0 мин при по степенном повышении давления от 0,01 до 1,3 МПа и предварительным вакуу мированием 40...60 мин при давлении 0,01...0,03 МПа.

3. Теоретически обоснован и разработан способ криоизмельчения плодов субтропических культур в среде жидкого аргона. Криоизмельчение плодов в среде жидкого аргона в течение 40...55 минут при давлении 3...4 МПа позволяет получить криопорошок с дисперсностью 40...60 мкм, что дает возможность осуществить криосепарацию с целью получения различных по химическому составу фракций криопорошков.

4. Теоретически обоснована и усовершенствована технология криосепара ции криопорошков, получаемых из плодов субтропических культур. Криосепа рация диоксидом углерода основана на различии скорости витания и плотности питательных веществ измельченных плодов. В качестве разделяющего вещества применяется диоксид углерода со скоростью потока 0,8...2,0 м/с.

Криосепарация с помощью диоксида углерода позволяет получить различаю щиеся по химическому составу фракции тонкодисперсных криопорошков, по лучаемых из плодов субтропических культур (белково-липидная фракция, фракция пищевых волокон, углеводная фракция), а также отвечает условию инертности сепарирующего вещества к продукту и сохранению низкой темпе ратуры на всем протяжении технологического процесса криосепарации.

5. Исследован химический состав криопорошков, получаемых из плодов субтропических культур. Установлено, что криопорошки, получаемые из плодов субтропических культур по совершенствуемым технологиям криообра ботки, имеют более высокие органолептические показатели и большее содер жание биологически активных веществ, чем криопорошки, получаемые из плодов субтропических культур по существующим технологиям. Например, содержание витамина С в сумме фракций криопорошков, в среднем, больше на 16,1 %, витамина B1 – на 24,4 %, -каротина – на 19,4 %.

6. Разработан проект технической документации на фракционированные тонкодисперсные криопорошки, получаемые из плодов субтропических культур ТУ 9223-333-02067862-2012 по усовершенствованным технологиям криообработки субтропического сырья.

7. Производство фракционированных тонкодисперсных криопорошков, получаемых из плодов субтропических культур по усовершенствованным технологиям криообработки субтропического сырья, апробировано в условиях предприятия ООО «Холодильные технологии».

8. Проведена апробация предлагаемых технологических приемов использования фракционированных тонкодисперсных криопорошков с целью обогащения различных пищевых продуктов в условиях предприятий ОАО «Краснодарский хлебозавод № 6» и ООО «Экологически чистые пищевые технологии».

9. Ожидаемый экономический эффект от производства, реализации и ис пользования фракционированных тонкодисперсных криопорошков, получае мых из плодов субтропических культур по усовершенствованным технологиям криообработки субтропического сырья, составляет 5,8…6,4 тыс. руб. на 1 т криопорошка в зависимости от используемого сырья и полученной фракции.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации 1. Сязин И.Е., Касьянов Г.И. Феномен криообработки продуктов. – Моно графия. – Саарбрюккен, Германия, 2012. – 296 с.

2. Сязин И.Е., Мякинникова Е.И., Касьянов Г.И. Теоретическое и экспе риментальное обоснование технологии выращивания и переработки субтропи ческого сырья. – Монография. – Краснодар: Экоинвест, 2012. – 160 с.

3. Патент на полезную модель РФ 110234. Технологическая линия произ водства замороженных полуфабрикатов / И.Е. Сязин, Г.И. Касьянов, М.И. Лугинин, В.А. Коноплева. Заявка № 2011121990 от 31.05.2011. Опубл.

20.11.2011.

4. Патент на полезную модель РФ 117352. Установка для производства биоразлагаемой упаковочной пленки из вторичного сырья / И.Е. Сязин, В.А. Бирбасов, Д.Г. Касьянов, А.А. Запорожский, С.В. Алтуньян. Заявка № 2012108285 от 05.03.2012. Опубл. 27.06.2012.

5. Сязин И.Е. Особенности криоконсервирования и криосепарации пище вого сырья // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубан ского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. – Краснодар: КубГАУ, 2011. – № 2. – С. 572-583. – Ре жим доступа: http://ej.kubagro.ru/2011/02/pdf/47.pdf.

6. Сязин И.Е., Касьянов Г.И., Лугинин М.И. Современные способы крио консервирования и криосепарации растительного сырья // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. – Краснодар:

КубГАУ, 2011. – № 4. – С. 465-474. – Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2011/ /pdf/42.pdf.

7. Сязин И.Е. Пищевое сырье как объект технологии криоконсервирова ния и криосепарации / И.Е. Сязин, Г.И. Касьянов, М.И. Лугинин, А.В. Моргунова // Известия вузов. Пищевая технология. – № 2-3. – 2011. – С. 40-43.

8. Сязин И.Е., Касьянов Г.И. Разработка нового метода криосепарации пищевых продуктов // Известия вузов. Пищевая технология. – № 4. – 2012. – С. 123-124.

9. Сязин И.Е., Касьянов Г.И. Технологические линии по криоконсервиро ванию и криосепарации криолабильного растительного сырья // Консервная промышленность сегодня: технологии, маркетинг, финансы. – № 12. – 2011. – С. 19-22.

10. Сязин И.Е. Совершенствование технологии криоконсервирования и криосепарации растительного сырья / Теоретическое и экспериментальное обоснование суб- и сверхкритической СО2-обработки сельскохозяйственного сырья // Сб. матер. межд. науч.-практич. конф. – Краснодар: Экоинвест, 2010. – С. 141-143.

11. Сязин И.Е., Касьянов Г.И., Лугинин М.И. Криоконсервирование и криосепарация пищевого растительного сырья / Низкотемпературные и пище вые технологии в XXI веке // Сб. матер. V межд. науч.-технич. конф. – СПб:

СПбГУНиПТ, 2011. – С. 346-347.

12. Касьянов Г.И., Сязин И.Е. Методика по определению реологических характеристик замороженных растительных продуктов / Инновационные пище вые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сы рья: фундаментальные и прикладные аспекты // Сб. матер. межд. науч.-практич.

конф. – Краснодар: Издательский Дом Юг, 2012. – С. 181-185.

13. Касьянов Г.И., Сязин И.Е. Технология низкотемпературного консерви рования и разделения на фракции пищевого субтропического сырья // Совре менная техника и технологии [Электронный ресурс]. – № 4. – 2012. – Режим доступа: http://technology.snauka.ru/2012/04/494.

14. Касьянов Г.И., Сязин И.Е. Реологические характеристики криолабиль ных субтропических фруктов // Электронный научный журнал Физико химический анализ свойств многокомпонентных систем [Электронный ресурс].

– Краснодар: КубГТУ, 2011. – № IX. – Режим доступа: http://fh.kubstu.ru/fams /issues/issue09/st0903.pdf.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.