close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

122

код для вставкиСкачать
1
На правах рукописи
КАРИКУРУБУ Жан-Феликс
РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ
РАСТИТЕЛЬНО-МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ
ИЗ СЫРЬЯ РЕСПУБЛИКИ БУРУНДИ
05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки
злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов,
плодоовощной
продукции
и
виноградарства
05.18.04 – Технология мясных, молочных, рыбных продуктов
и холодильных производств
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени
кандидата технических наук
Краснодар – 2015
2
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном
образовательном учреждении высшего профессионального образования
«Кубанский государственный технологический университет»
(ФГБОУ ВПО «КубГТУ»)
Научный руководитель:
доктор технических наук, профессор
Касьянов Геннадий Иванович
Официальные оппоненты:
Ильина Ирина Анатольевна
доктор технических наук, профессор,
ФГБНУ «Северо-Кавказский зональный
научно-исследовательский институт
садоводства и виноградарства»,
заместитель директора по научной работе
Шипулин Валентин Иванович
доктор технических наук, профессор,
ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский
федеральный университет»,
проректор по учебной работе
Ведущая организация:
ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный
аграрный университет»
Защита состоится 11 февраля 2016 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» и на сайте
ФГБОУ ВПО “КубГТУ” (http ://www.kubstu.ru)
Автореферат разослан 10 декабря 2015 года.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
канд. техн. наук, доцент
В.В. Гончар
3
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1.1 Актуальность работы. В Республике Бурунди отсутствуют технологии получения продуктов питания с длительным периодом хранения из-за отсутствия достаточного количества энергии, необходимой для их производства;
поэтому выращиваемое и заготавливаемое сырье потребляется в натуральном
виде. Технология и тепловая энергия – основные факторы, способствующие
эффективной промышленной переработке сырья для производства пищевых
продуктов. Для африканских стран, особенно для Республики Бурунди, нехватка электроэнергии – одна из актуальных проблем при переработке пищевого
сырья.
Расположенная в самом центре Африканского континента Республика Бурунди имеет уникальные природные и климатические условия. Здесь можно
снимать несколько урожаев в год, так как зимнего периода не бывает. Однако
перерабатывающая промышленность не развита и период хранения растительного и животного сырья в условиях тропических температур короток.
Среди плодовых культур, выращиваемых в Республике Бурунди, особое
место занимают плоды манго и папайя благодаря высоким органолептическим
показателям и химическому составу (высокое содержание водо-, жирорастворимых витаминов и минеральных веществ).
Биологическая ценность плодов манго и папайя, выращиваемых в Республике Бурунди, обусловлено местными геолого-климатическими условиями.
Существующие технологии переработки плодов манго и папайя в Республике Бурунди ограничиваются производством пюре и соков, а вторичные продукты переработки – косточки плодов манго и семена плодов папайя, обладающие высокими показателями жирно-кислотного состава, утилизируются.
Основное количество местного коровьего молока до сих пор употребляется
в сыром виде, в связи с чем в стране отсутствуют молочные пищевые продукты.
Решение данной проблемы может быть достигнуто путем разработки энергосберегающих технологических способов переработки растительного и животного сырья в Республике Бурунди.
Диссертационная работа направлена на разработку энергосберегающих
технологий растительно-молочных продуктов питания из сырья Республики
Бурунди в соответствии с программой развития Республики Бурунди до 20202025 г., которая предусматривает разработку и внедрение энергосберегающих
технологий переработки растительного и молочного сырья.
1.2. Цель и задачи работы. Цель настоящей диссертационной работы –
разработка энергосберегающих технологий растительно-молочных продуктов
питания из сырья Республики Бурунди. Для достижения поставленной цели
решались следующие задачи:
4
– обоснование выбора и исследование химического состава плодов манго и
папайя, выращиваемых в Республике Бурунди, и молока, получаемого от местных коров Республики Бурунди;
– разработка энергосберегающей технологии сушки плодов манго и папайя;
– теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение технологии получения СО2-экстракта из семян плодов папайя и исследование его химического состава;
– разработка энергосберегающей технологии производства молочных йогуртов, обогащенных пищевыми порошками, получаемыми из плодов манго и
папайя;
– разработка рецептуры молочных йогуртов, обогащенных пищевыми порошками, получаемыми из плодов манго и папайя;
– разработка рецептуры молочного мороженого, обогащенного пищевыми
порошками, получаемыми из плодов манго и папайя;
– разработка проекта технической документации ТУ и ТИ на пищевые порошки из плодов манго и папайя, и на молочные йогурты, обогащаемые пищевыми порошками из плодов манго и папайя;
– проведение опытно-промышленной апробации производства молочных
йогуртов, обогащенных пищевыми порошками, получаемыми из плодов манго
и папайя;
– расчет ожидаемого экономического эффекта от использования разработанных энергосберегающих технологий растительно-молочных пищевых продуктов из сырья Республики Бурунди.
1.3 Научная новизна. Научная новизна работы заключается в разработке
энергосберегающих технологий сушки плодов манго и папайя, технологии получения продуктов переработки коровьего молока, теоретическом обосновании
и экспериментальном подтверждении технологии получения СО2-экстрактов из
семян плодов папайя.
Впервые установлено, что обработка плодов манго и папайя электромагнитным полем с синергизмом двух низких частот (ЭМП СНЧ) 50-100 Гц позволяет ускорить процесс сушки плодов манго и папайя и максимально сохранить
значения их качественных показателей.
Впервые установлено, что предварительная активация закваски для молочного йогурта электромагнитным полем низкой частоты (ЭМП НЧ) позволяет
ускорить процесс получения молочного йогурта и снизить расход закваски в
1,5-2,0 раза.
5
Впервые разработаны рецептуры молочного йогурта и молочного мороженого из молока, получаемого от местных коров Республики Бурунди, обогащенные пищевыми порошками, получаемыми из плодов манго и папайя.
Новизна предлагаемых технических решений подтверждена 4 патентами
РФ на изобретение и патентом РФ на полезную модель.
1.4 Практическая значимость. Разработаны энергосберегающие технологии сушки плодов манго и папайя с применением ЭМП НЧ, позволяющие снизить энергозатраты, продолжительность обработки и максимально сохранить в
готовом продукте высокие показатели водо-, жирорастворимых витаминов и
минеральных веществ.
Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена технология
получения СО2-экстракта из семян плодов папайя, позволяющая получить СО2экстракт из семян плодов папайя с высокими показателями жирнокислотных
веществ. Таким образом найдено рациональное практическое применение семенам плодов папайя.
Разработана энергосберегающая технология производства молочных йогуртов, обогащенных пищевыми порошками из плодов манго и папайя. Определены оптимальные значения продолжительности, температуры и количества
закваски при получении молочного йогурта.
Разработаны рецептуры молочных йогуртов и молочного мороженого,
обогащенных пищевыми порошками, получаемыми из плодов манго и папайя.
Разработан проект технической документации на пищевые порошки, получаемые из плодов манго ТУ 9168-406-02067862-2015 и плодов папайя
ТУ 9168-407-02067862-2015, и на молочные йогурты, обогащенные пищевыми
порошками из плодов манго ТУ 9222-408-02067862-2015 и плодов папайя
ТУ 9222-412-02067862-2015. В условиях ООО «Экологические чистые пищевые
технологии» апробированы разработанные энергосберегающие технологии
производства молочных йогуртов, обогащенных пищевыми порошками, получаемыми из плодов манго и папайя.
Ожидаемый экономический эффект от производства молочных йогуртов,
обогащенных пищевыми порошками, получаемыми из плодов манго и папайя
по разработанным энергосберегающим технологиям, составляет: 15239,6 руб. –
классического молочного йогурта, полученного по разработанной технологии;
15068,4 руб. – молочного йогурта, обогащенного пищевым порошком из плодов
манго; 14968,2 руб. – молочного йогурта, обогащенного пищевым порошком из
плодов папайя.
1.5 Апробация работы. Основные результаты исследований, выполняемых в рамках диссертационной работы, доложены, обсуждены и одобрены на
6
международных научно-технических и научно-практических конференциях:
«Инновационные технологии в пищевой и перерабатывающей промышленности» (г. Краснодар, 2012 г.); «Инновационные пищевые технологии в области
хранения и переработки сельскохозяйственного сырья» (г. Краснодар, 2013 г.);
«Современные проблемы качества и безопасности продуктов питания в свете
требований технического регламента Таможенного союза» (г. Краснодар, 2014 г.); «Современные научные исследования и инновации в области
применения суб- и сверхкритических технологий» (г. Краснодар, 2014 г.).
1.6 Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано
12 научных работ, в том числе 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК
Минобрнауки РФ, получено 4 патента РФ на изобретение и патент РФ на полезную модель
1.7 Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора российской и зарубежной патентно-информационной литературы, методической части, экспериментальной части, заключения, списков
условных сокращений и обозначений, использованной литературы, иллюстративного материала и приложения. Основная часть работы изложена на
144 страницах компьютерного текста, содержит 35 таблиц и 28 рисунков. Список литературных источников включает 131 наименование, в том числе 69 – зарубежных авторов.
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Исследования (рисунок 1) проводили в научно-исследовательских
лаборатория Центра коллективного пользования Института пищевой и
перерабатывающей
промышленности
ФГБОУ
ВПО
«Кубанский
государственный технологический университет» и НИИ биотехнологии и
сертификации пищевой продукции ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный
аграрный университет».
2.1 Объекты исследований. В соответствии с поставленной целью и решаемыми задачи в качестве объектов исследований использовали плоды манго
сорта «Kent» и папайя сорта «Ранчи», выращиваемые в Республике Бурунди, и
получаемые из них пищевые порошки; закваски культур FD-DVS YF-L812
Streptoccocus thermophilus и Lactobacillus Bulgaricus; свежее коровье молоко и
полученные из него молочный йогурт и молочное мороженое, обогащенные
порошками из плодов манго и папайя.
7
I Теоретическая часть
Аналитический
обзор патентноинформационной
литературы по проблеме совершенствования технологии растительномолочных продуктов питания
Обоснование выбора и исследование химического
состава плодов манго и
папайя, выращиваемых в
Республике Бурунди, и
молока, получаемого
от местных коров
Республики Бурунди
Разработка рецептуры молочного мороженого и молочных
йогуртов, обогащенных пищевыми порошками, получаемыми из плодов
манго и папайя
II Экспериментальная часть
Разработка энергосберегающей технологии сушки плодов манго и папайя
Разработка энергосберегающей технологии производства молочных
йогуртов, обогащенных пищевыми
порошками, получаемыми из плодов
манго и папайя
Теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение технологии получения СО2-экстракта из
семян плодов папайя и исследование
его химического состава
III Опытно-промышленная апробация
Разработка проекта технической документации ТУ и ТИ на пищевые порошки из плодов манго и папайя, и на молочные йогурты, обогащенные
пищевыми порошками из плодов манго и папайя
Проведение опытно-промышленной апробации производства молочных
йогуртов, обогащенных пищевыми порошками, получаемыми
из плодов манго и папайя
Расчет ожидаемого экономического эффекта от использования
разработанных энергосберегающих технологий
растительно-молочных продуктов питания
из сырья Республики Бурунди
Рисунок 1 – Структурная схема научных исследований
8
2.2 Методы исследований. В работе применяли стандартные и специализированные методы исследования сырья и готовой продукции. Микробиологические, физико-химические, органолептические показатели и показатели химического состава определяли в соответствии с требованиями действующей нормативной документации серии ГОСТ и ГОСТ Р. Разработку рецептур и обработку математических данных проводили с помощью пакетов прикладных программ «Statistica 8.0» и «Microsoft Office Excel 2013».
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Обоснование выбора и исследование химического состава плодов
манго и папайя, выращиваемых в Республике Бурунди, и молока, получаемого от местных коров Республики Бурунди. В Республике Бурунди плоды
манго и папайя выращиваются круглогодично. Исходя из данных аналитического обзора патентно-информационной литературы наилучшими органолептическими показателями и ареалом распространения на территории Республики
Бурунди обладают плоды манго сорта «Kent» и папайя сорта «Ранчи».
В таблице 1 приведен химический состав плодов манго сорта «Kent», папайя сорта «Ранчи».
Таблица 1 – Химический состав плодов манго сорта «Kent» и папайя сорта
«Ранчи»
Плоды манго
Плоды папайя
Наименование показателя
сорта «Kent»
сорта «Ранчи»
Пищевые вещества, г/100 г
Влага
81,00
86,09
Углеводы
15,20
12,32
Пищевые волокна
1,80
0,87
Белки
0,50
0,62
Липиды
0,30
0,10
Водо- и жирорастворимые витамины, мг/100 г
Витамин C
27,70
53,34
Витамин E
1,10
0,03
β-каротин
0,44
3,20
Минеральные вещества, мг/100 г
Калий K
101,2
345,5
Фосфор P
97,6
19,7
Магний Mg
75,35
41,20
Натрий Na
2,40
43,50
Кальций Ca
10,63
30,27
Железо Fe
15,05
0,28
Марганец Mn
2,10
0,05
Цинк Zn
0,62
0,11
Медь Cu
0,71
0,07
Кислотность
рH
3,90
4,81
9
Из приведенных в таблице 1 данных видно, что плоды манго сорта «Kent»
и папайя сорта «Ранчи», произрастающие в Республике Бурунди, содержат
большое количество ценных микроэлементов, включая витамины А, С, E, βкаротин и минеральные компоненты, поэтому целесообразно их использование
в производстве пищевых порошков с целью обогащения молочных продуктов
ценными водо-, жирорастворимыми витаминами и минеральными веществами.
Физико-химические показатели используемого коровьего молока сведены
в таблицу 2.
Таблица 2 – Физико-химические показатели коровьего молока из разных
районов Республики Бурунди
Жиры, %
Массовая
доля
золы, %
Массовая
доля сухих
веществ,%
Кислность,
°Т
Плотность,
кг/м3
Мумигуа
Кумосо
Бугесера
Киримиро
Мугамба
Равнина
Имбо
Белки, %
Районы
Республики
Бурунди
Влажность,
%
Наименование показателей
87,05
87,04
87,03
87,03
88,62
3,15
3,10
3,13
3,12
3,14
4,12
4,11
4,10
4,12
4,10
0,63
0,63
0,63
0,63
0,63
12,95
12,96
12,97
12,97
11,38
19
18
19
18
19
1028
1027
1027
1028
1028
89,34
3,10
4,11
0,63
10,66
18
1027
Исходя из данных таблицы 2 коровье молоко, получаемое в различных
районах Республики Бурунди, имеет приблизительно одинаковый химический
состав с высокими показателями питательных веществ, и пригодно в качестве
сырья для производства молочных йогуртов и молочного мороженого.
3.2 Разработка энергосберегающих технологий сушки плодов манго и
папайя. Исследовано влияние электромагнитного поля постоянной низкой частоты (ЭМП ПНЧ) на процесс сушки плодов манго и папайя при щадящей температуре 30-40 °С. При использовании ЭМП ПНЧ в процессе сушки плодов
манго и папайя происходит интенсивное извлечение связанной влаги в свободное межклеточное пространство, откуда влага переходит на поверхность. Зави-
10
симость содержания влаги в ломтиках плодов манго и папайя от продолжительности и частоты обработки ЭМП ПНЧ представлена на рисунках 2 и 3.
Рисунок 2 – Зависимость содержания влаги в ломтиках плодов манго от
продолжительности и частоты обработки ЭМП ПНЧ
Рисунок 3 – Зависимость содержания влаги в ломтиках плодов папайя от
продолжительности и частоты обработки ЭМП ПНЧ
Данные графиков 2 и 3 убедительно доказывают прямую зависимость
между продолжительностью сушки, количеством извлеченной влаги и частотой
обработки. Анализируя графики следует отметить, что скорость сушки минимальна при частоте ЭМП 40 Гц, интенсифицируется при частоте 50 Гц, при частотах 70 Гц и 90 Гц кинетика вновь снижается, а наибольшая скорость сушки
достигается при частоте 100 Гц. Таким образом, использование способа обработки ЭМП ПНЧ в технологии сушки плодов манго и папайя позволяет улучшить кинетику процесса сушки в 1,2 раза, т.е. на 20 %.
На втором этапе проводилось сравнение эффективности комбинирования
сушки плодов манго и папайя и обработки ЭМП СНЧ.
11
Результаты
исследования
комбинированной
сушки
в
присутствии
ЭМП СНЧ представлены на рисунках 4 и 5.
Рисунок 4 – Зависимость содержания влаги в ломтиках плодов манго от
продолжительности и частоты обработки ЭМП СНЧ
Рисунок 5 – Зависимость содержания влаги в ломтиках плодов папайя от
продолжительности и частоты обработки ЭМП СНЧ
Из графиков 4 и 5 видно, что плоды манго и папайя в процессе сушки с
применением ЭМП СНЧ теряют больше массы в единицу времени, чем при
воздействии ЭМП ПНЧ. Другими словами, дифференциал изменения массы
плода m1 при синергизме двух низких частот ЭМП больше дифференциала изменения массы плода m2 при постоянной частоте ЭМП
времени t при
в единицу
. Наибольшая скорость процесса сушки наблюдалась при
синергизме частот 50 Гц и 100 Гц. При этом скорость сушки возрастала в
1,5 раза, что позволяет сделать вывод о прямом снижении энергозатрат и улучшении качества получаемых сухих продуктов. Предположительно это достига-
12
ется за счет кратковременного наложения электромагнитных волн, находящихся в диаметрально разных фазах, либо за счет частого кратковременного постоянного во времени контакта двух фаз 50 Гц и 100 Гц при постоянной разнице
(2-кратное отношение) в периоде фаз Δ grad n/t.
На третьем этапе проводили анализ химического состава высушиваемых с
использованием ЭМП СНЧ плодов манго и папайя. Из витаминов, содержащихся в плодах манго и папайя, наиболее биологически ценными и термолабильными являются β-каротин и витамин С, поэтому для определения качества
процесса сушки с позиции химического состава взяты именно эти витамины.
Результаты исследования изменения содержания β-каротина и витамина С в
плодах манго и папайя представлены в таблице 3.
Таблица 3 – Химический состав высушенных плодов манго и папайя,
получаемых в процессе сушки с обработкой ЭМП СНЧ
Показатели
Пищевой порошок, по-
Пищевой порошок, по-
лучаемый из плодов
манго
лучаемый из плодов папайя
Контроль
Опыт
Контроль
Опыт
Влага, г/100 г
6,5
6,5
6,5
6,5
Белки, г/100 г
2,9
3,0
2,6
2,8
Жиры, г/100 г
2,85
2,87
0,99
1,10
Углеводы, г/100 г
76,5
77,0
46,1
46,6
Витамин С, мг/100 г
135
165
395,8
397,6
β-каротин, μг/100 г
5980
6544
29250
33450
2,4
2,3
2,4
2,3
Оксиметилфурфурол,
мг/100 г
Данные таблицы 3 показывают, что использование обработки ЭМП СНЧ в
технологии сушки плодов манго и папайя является эффективным способом
увеличения содержания питательных веществ и витаминов плодов, во-первых,
за счет сокращения продолжительности процесса сушки и, соответственно, сокращения продолжительности контакта термолабильных витаминов с кислородом воздуха O2 (благодаря переводу физико-химически связанной влаги в пло-
13
дах в физико-механическую при использовании ЭМП СНЧ), во-вторых, за счет
низкой температуры сушки (30-40 °С).
Исследовано влияние воздействия ЭМП НЧ на микробиологические показатели плодов манго и папайя в процессе сушки. Результаты исследования зависимости степени роста и отмирания дрожжей и плесени от частоты и продолжительности обработки представлены на рисунках 6 и 7.
Рисунок 6 – Зависимость степени роста и отмирания дрожжей от частоты и
продолжительности обработки ЭМН НЧ
Рисунок 7 – Зависимость степени роста и отмирания плесени от частоты
и продолжительности обработки ЭМП НЧ
Как видно из рисунков 6 и 7 в процессе сушки плодов манго и папайя
в ЭМП с частотой 20-30 Гц рост плесени и дрожжей резко возрастает. При
увеличении частоты обработки количество микроорганизмов снизилось и
достигло минимума при 100 Гц. На рисунке 8 показана зависимость степени роста и отмирания дрожжей и плесени от частоты и продолжительности
обработки ЭМП СНЧ.
14
Рисунок 8 – Зависимость степени роста и отмирания дрожжи плесени о
частоты и продолжительности обработки ЭМП СНЧ
Из приведенных данных, представленных на рисунках 6-8, можно сделать
вывод, что эффект влияния обработки ЭМП одной фиксированной частоты на
снижение микрофлоры в плодах манго и папайя во время сушки очень мал, а
при синергизме двух частот ЭМП происходит интенсивное влияние. Максимальное снижение микрофлоры наблюдается при синергизме частот 50-100 Гц.
В таблице 4 приведены микробиологические показатели пищевых порошков, получаемых из плодов манго и папайя.
Таблица 4 – Микробиологические показатели пищевых порошков, получаемых
из плодов манго и папайя
Показатели
КМАФАнМ
Дрожжи
Плесни
Количество допустимых клеток, КОЕ/г
5х104
102
102
Контроль,
КОЕ/г
103
2.102
1.103
Опыт,
КОЕ/г
10
0
0
Таким образом, разработанные энергосберегающие технологии сушки с
применением ЭМП СНЧ позволяет получить пищевой порошок из плодов манго и папайя с высокими показателями жиро-, водорастворимых витаминов и
минеральных веществ, а также разрушить содержащиеся в пищевых порошках
КМАФАнМ, дрожжи и плесени.
3.3 Теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение
технологии получения СО2-экстракта из семян плодов папайя и исследование его химического состава. Полученные семена плодов папайя очищали,
подвергали мойке, высушивали по разработанной нами технологии до содержания в семенах сухих веществ менее 10 %, измельчали в молотковой мельни-
15
це, лепестковали на вальцевом станке и подвергали непосредственно самой
сверхкритической СО2-экстракции. Извлечение СО2-экстракта из семян папайя
производилось при температуре 45 °С, давлении 24 МПа, продолжительности
процесса экстрагирования 120 мин на экспериментальном оборудовании цеха
СО2-экстракции ООО «Компания Караван» (рисунок 9).
Наиболее ценными компонентами СО2-экстракта являются соединения
жирных кислот (эфирное мало, воски, жиры). Химический (жирнокислотный)
состав
СО2-экстракта,
полученного
из
семян плодов папайя, приведен в
таблице 5.
1 – испаритель, 2 – конденсатор, 3 – сборник жидкого СО2, 4 – экстрактор, 5 – сепаратор,
6 – баллон с СО2, 7 – сборники СО2-экстракта, В1-В10 – вентили
Рисунок 9 – Схема установки для СО2-экстракции ценных компонентов из
семян плодов папайя
Таблица 5 – Содержание жирных кислот в СО2-экстракте, полученного из
семян плодов папайя
Наименование основных жирных кислот, содержащихся в СО2-экстракте, полученном из
Содержание, %,
семян плодов папайя
Линолевая кислота (ω-6)
4,5
Линоленовая кислота
0,3
Олеиновая кислота (ω-9)
6,4
Пальмитиновая кислота
1,4
Стеариновая кислота
6,0
Лауриновая кислота
0,4
Миристиновая кислота
0,4
16
Анализ полученных табличных данных показывает, что СО2-экстракт из
семян плодов папайя содержит в большом количестве стеариновую кислоту. По
органолептическим свойствам полученный продукт представлял собой вязкую
легкоплавкую маслянистую жидкость светло-желтого цвета с характерным
фруктовым запахом. Его плотность составляла 0,927кг/м3.
3.4 Разработка энергосберегающей технологии производства молочных йогуртов, обогащенных пищевыми порошками, получаемыми из плодов манго и папайя. Факторами, влияющими на технологию сквашивания коровьего молока при получении молочного йогурта, являются температура и
продолжительность сквашивания, количество и качество используемых заквасок. Для интенсификации процесса сквашивания коровьего молока закваску
предварительно активировали ЭМП НЧ (75 Гц). Изменение кислотности молочного йогурта в процессе сквашивания при t = 37 °C показано на рисунке 10.
Рисунок 10 – Динамика кислотообразования молочного йогурта при
температуре 37 °С
Анализ полученных аналитических зависимостей показал, что предварительная обработка закваски ЭМП НЧ частотой 75 Гц интенсифицирует процесс
образования молочной кислоты, что приводит к сокращению продолжительности процесса сквашивания. Кроме того, происходит ускоренный процесс ре-
17
продукции заквасочных микроорганизмов, что позволяет снизить расход закваски в 2 раза.
Результаты исследования динамики микрофлоры и физико-химических
показателей (титрируемой и активной кислотности) молочного йогурта, полученного по разработанной технологии, в процессе его хранения, сведены в таблицы 6 и 7.
Таблица 6 – Динамика микрофлоры молочного йогурта, полученного по
разработанной технологии, в процессе его хранения
Рабочая чаХранение (при температуре
стота обра4 °С), дней
Температура
Норма
ботки ЭМП в
1
7
14
сквашивания,
внесения
процессе
°С
заквасок, %
получения
КОЕ/см3(г)
закваски, Гц
Контроль
2,5.109
1,1.1010
1,3.109
3%
2,5.109
7,0.109
6,0.108
37
2%
75
2,0.109
7,0.109
6,0.108
1,5%
2,5.109
1,1.1010
2,5.108
Норма
внесения
заквасок
Температура
сквашивания,
°С
Таблица 7 – Динамика физико-химических показателей молочного йогурта,
полученного по разработанной технологии, в процессе его
хранения
Хранение при температуре 4 °С
Частота
Количество дней
обработки
ЭМП в проПоказатель
цессе
кислотности
1
7
14
получения
закваски, Гц
Контроль
3%
37
о
-
3%
2%
1,5 %
75
Т
рН
о
Т
рН
о
Т
рН
о
Т
рН
86
4,53
86
4,53
86
4,53
86
4,53
86
4,53
86
4,53
86
4,53
86
4,53
87
4,53
86
4,42
87
4,53
87
4,53
Полученные результаты исследования позволяют сделать вывод, что оптимальная температура сквашивания молока при получении молочного йогурта
18
с помощью культур FD-DVS YF-L812 Streptococcus thermophilus и Lactobacillus
Bulgaricus составляет 37 °С, продолжительность сквашивания – 3 часа, количество закваски – 1,5 %, параметры ЭМП при обработке закваски: частота –
75 Гц, продолжительность – 30 мин. Полученный молочный йогурт хранится
при 4 °С в течение 14 дней. Использование ЭМП НЧ в технологии производства молочного йогурта позволяет снизить сырьевые и энергозатраты. Особенностью активирования закваски перед сквашиванием коровьего молока, является отсутствие переокисления молочного йогурта при хранении. Органолептические показатели
молочного йогурта, обогащенного пищевым порошком из плодов манго и плодов папайя приведены на рисунках 11 и 12.
Рисунок 11 – Органолептические показатели молочного йогурта,
обогащенного пищевым порошком из плодов манго
Рисунок 12 – Органолептические показатели молочного йогурта,
обогащенного пищевым порошком из плодов папайя
Для оптимизации соотношения сырья, выявления влияния отдельных компонентов рецептуры на органолептические показатели молочного йогурта ис-
19
пользовался метод Бокса. Использование статистических методов планирования экспериментов позволило на основе предварительного математического
анализа сократить число опытов до минимально необходимого.
В таблице 8 представлена рецептура молочных йогуртов, обогащенных
пищевыми порошками из плодов манго и папайя.
Таблица 8 – Рецептура молочных йогуртов, обогащенных пищевыми
порошками из плодов манго и папайя
Наименование сырья
Молоко жирностью 2,5 %
Закваска
Пищевой порошок
ИТОГО
Молочный йогурт, обо- Молочный йогурт, обогащенный пищевым
гащенный пищевым
порошком из плодов
порошком из плодов
папайя
манго
Объемная доля, %
91,0-93,0
92,0-93,5
1,5
1,5
5,5-7,5
5,0-6,5
100,0
100,0
В таблице 9 представлены физико-химические показатели молочного йогурта в конце периода его хранения.
Таблица 9 – Физико-химические показатели молочных йогуртов обогащенных
пищевыми порошками из плодов манго/папайя
Наименование
показателя
Кислотность, °Т
Массовая доля
жира, г
Массовая доля
белка, г
СОМО, %
Витамин С, мг/100 г
β-каротин, мг/100 г
Молочный
йогурт
классический
из молока республики Бурунди
85-90
2,5
110-115
2,5
Молочный йогурт, обогащенный пищевым порошком
из плодов манго
115-120
2,5
2,8
3,14
3,15
7,0
0,850
0,008
8,3
2,3
0,059
8,3
2,6
0,088
Молочный йогурт,
обогащенный пищевым порошком
из плодов папайя
20
3.5 Разработка рецептур молочного мороженого, обогащенного пищевыми порошками, получаемыми из плодов манго и папайя. Разработаны
рецептуры молочного мороженого (таблица 10), обогащенного пищевыми порошками из плодов манго и папайя, высушенных конвективным способом до
влажности 6,5 %.
Таблица 10 – Рецептура молочного мороженого, обогащенного пищевым
порошком из плодов манго/папайя
Молочное мороженое,
Молочное мороженое, обогаобогащенное пищевым
щенное пищевым порошком из
Наименование
порошком из плодов
плодов папайя
сырья
манго
и материалов
Содержание сырья и материалов в рецептуре, %
Рецептура 1 Рецептура 2 Рецептура 3 Рецептура 4
Молоко жирно630
630
630
620
стью 3,2, %
Масло сливочное
Сахарный песок
Молоко
сухое
обезжиренное
Картофельный
крахмал
Вафельные отходы
Казеинат натрия
Ванилин
Пищ.
порошок
плодов манго
Пищ.
порошок
плодов папайя
Сахар
19
135
35
18,5
134,5
31
18,5
134,5
31,5
16,5
150
36,5
8
8,5
8
10
5
4,9
4,9
-
9
0,1
-
9
0,1
-
9
0,1
55
9
0,1
55
60
50
-
-
60
50
55
50
Получено 4 патента на способы производства молочного и молочношоколадного мороженого; запатентовано устройство для сушки молочнорастительных продуктов.
Благодаря введенному в состав получаемого молочного мороженого пищевых порошков из плодов манго/папайя, оно обогащено биологически активными веществами и имеет уникальные органолептические свойства.
На основании теоретических и экспериментальных исследований разработан проект технической документации на пищевой порошок из плодов папайя
ТУ 9168-407-02067862-2015, пищевой порошок из плодов манго ТУ 9168-40602067862-2015, и на молочные йогурты, обогащенные пищевыми порошками из
21
плодов манго ТУ 9222-408-02067862-2015 и плодов папайя ТУ 9222-41202067862-2015.
Проведена апробация предлагаемых технологических приемов производства по разработанным технологиям молочных йогуртов, обогащенных пищевыми порошками из плодов манго и папайя, для увеличения содержания в них
водо-, жирорастворимых витаминов, минеральных веществ и улучшения органолептических показателей. В условиях ООО «Экологически чистые пищевые
технологии» получали молочные йогурты, обогащенные пищевыми порошками
из плодов манго и папайя. Благодаря применению пищевых порошков, получаемых из плодов манго и папайя, молочные йогурты отличались лучшими органолептическими показателями и повышенным содержанием биологически активных веществ.
Ожидаемый экономический эффект от производства молочных йогуртов,
обогащенных пищевыми порошками, получаемыми из плодов манго и папайя
по разработанным энергосберегающим технологиям, составляет: 15239,6 руб. –
классического молочного йогурта, полученного по разработанной технологии;
15068,4 руб. – молочного йогурта, обогащенного пищевым порошком из плодов
манго; 14968,2 руб. – молочного йогурта, обогащенного пищевым порошком из
плодов папайя.
ВЫВОДЫ
1. Обоснован выбор и исследован химический состав плодов манго и
папайя, выращиваемых в Республике Бурунди, и молока, получаемого от
местных коров Республики Бурунди. Показано, что плоды манго сорта «Kent» и
папайя сорта «Ранчи», произрастающие в Республике Бурунди, содержат
большое количество ценных микроэлементов, включая витамины А, С, E, βкаротин и минеральные компоненты, поэтому целесообразно их использование
в производстве пищевых порошков с целью обогащения молочных продуктов
ценными микроэлементами. Коровье молоко, получаемое в различных районах
Республики Бурунди, имеет приблизительно одинаковый химический состав с
высокими показателями питательных веществ, и пригодно в качестве сырья для
производства молочных йогуртов и молочного мороженого.
2. Разработаны энергосберегающие технологии сушки плодов манго и
папайя с применением ЭМП НЧ, позволяющие снизить энергозатраты,
продолжительность обработки и максимально сохранить в готовом продукте
22
высокие показатели водо-, жирорастворимых витаминов и минеральных
веществ. Установлено, что обработка плодов манго и папайя электромагнитным
полем с синергизмом двух низких частот (ЭМП СНЧ) 50-100 Гц позволяет
ускорить процесс сушки плодов манго и папайя и максимально сохранить
значения их качественных показателей.
3. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена
технология получения СО2-экстракта из семян плодов папайя, позволяющая
получить СО2-экстракт из семян плодов папайя с высокими показателями
жирнокислотных веществ. Таким образом найдено рациональное практическое
применение семенам плодов папайя.
4. Разработана энергосберегающая технология производства молочных
йогуртов, обогащенных пищевыми порошками из плодов манго и папайя.
Определены оптимальные значения продолжительности, температуры и
количества закваски при получении молочного йогурта. Установлено, что
предварительная активация закваски для молочного йогурта электромагнитным
полем низкой частоты (ЭМП НЧ) позволяет ускорить процесс получения
молочного йогурта и снизить расход закваски в 1,5-2,0 раза.
5. Разработаны рецептуры молочного йогурта из молока, получаемого от
местных коров Республики Бурунди, обогащенные пищевыми порошками из
плодов манго и папайя.
6. Разработаны рецептуры молочного мороженого из молока, получаемого
от местных коров Республики Бурунди, обогащенные порошками,
получаемыми из плодов манго и папайя.
7. Разработан проект технической документации на пищевые порошки,
получаемые из плодов манго ТУ 9168-406-02067862-2015 и плодов папайя
ТУ 9168-407-02067862-2015, и на молочные йогурты, обогащенные пищевыми
порошками из плодов манго ТУ 9222-408-02067862-2015 и плодов папайя
ТУ 9222-412-02067862-2015.
8. В условиях ООО «Экологические чистые пищевые технологии»
апробированы разработанные энергосберегающие технологии производства
молочных йогуртов, обогащенных пищевыми порошками из плодов манго и
папайя.
9. Ожидаемый экономический эффект от производства молочных
йогуртов, обогащенных пищевыми порошками, получаемыми из плодов манго
и папайя по разработанным энергосберегающим технологиям, составляет:
15239,6 руб. – классического молочного йогурта, полученного по разработанной
технологии; 15068,4 руб. – молочного йогурта, обогащенного пищевым
23
порошком из плодов манго; 14968,2 руб. – молочного йогурта, обогащенного
пищевым порошком из плодов папайя.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
Научные статьи в журналах, рекомендованных
ВАК при Минобрнауки России
1. Карикурубу Ж.-Ф. Интенсификация технологии производства йогурта с
предварительным активированием закваски электромагнитным полем крайне
низкой частоты / Ж.-Ф. Карикурубу, Г.И. Касьянов // Политематический сетевой
электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного
университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. – Краснодар:
КубГАУ, 2015. – № 04(108). – С. 45-55. – Режим доступа:
http://ej.kubagro.ru/2015/04/pdf /03.pdf.
2. Карикурубу Ж.-Ф. Эффект электромагнитного поля низкой частоты в
технологии сушки плодов манго и папайи / Ж.-Ф. Карикурубу //
Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского
государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ)
[Электронный ресурс]. – 2015. – № 06(110). – С. 982-994. – Режим доступа:
http://ej.kubagro.ru/2015/06/p df/65.pdf.
3. Карикурубу Ж.-Ф. Перспективы развития технологии переработки
тропических плодов в Республике Бурунди / Ж.-Ф. Карикурубу, Г.И. Касьянов //
Труды Кубанского государственного аграрного университета. – 2014. – №3(48).
– С. 154-157.
4. Карикурубу Ж.-Ф. Интенсификация процесса сушки плодов и семян
папайя при комбинировании СВЧ и солнечной энергии / Ж.-Ф. Карикурубу //
Известия вузов. Пищевая технология. – 2014. – № 5-6. – С. 39-40.
5. Установка для сушки сельскохозяйственного сырья / Ж.-Ф. Карикурубу,
Г.И. Касьянов, И.Е. Сязин, E.И. Мякинникова // Техника и технология пищевых
производств. – 2014. – № 2. – С. 10-14.
Материалы конференции:
6. Карикурубу Ж.-Ф. Комплексная переработка семян папайя / Ж.-Ф.
Карикурубу // Современные проблемы качества и безопасности продуктов
питания в свете требований технического регламента Таможенного союза: сб.
матер. межд. науч.-практич. интернет-конф.– Краснодар: Изд. КубГТУ, 2014. –
С. 181-183.
24
7. Карикурубу Ж.-Ф. Способ увеличения выхода СО2-экстракта из семян
папайя
/
Ж.-Ф. Карикурубу,
Г.И.
Касьянов
//
Современные
научные
исследования и инновации в области применения суб- и сверхкритических
технологий: сб. матер. межд. интернет-конф.– Краснодар: Изд. КубГТУ, 2014. –
С. 127-129.
Патенты РФ:
8. Патент РФ на изобретение № 2550010 МПК A23G9/42. Способ производства молочного мороженого / Ж.-Ф. Карикурубу, Л.А. Рыльская, Г.И. Касьянов, О.И. Квасенков, О.В. Косенко. Заявка № 2014101448/13, заявлено
20.01.2014, опубликовано 10.05.2015.
9. Патент РФ на изобретение № 2550013 МПК A23G9/42. Способ производства молочно-шоколадного мороженого / Ж.-Ф. Карикурубу, Т.В. Бархатова, О.И. Квасенков, О.В. Косенко. Заявка № 2014101432/13, заявлено
20.01.2014, опубликовано 10.05.2015.
10. Патент РФ на изобретение № 2550022 МПК A 23 G9/42. Способ
производства молочного мороженого / Ж.-Ф. Карикурубу, О.И. Квасенков, Г.И.
Касьянов, М.А. Кожухова, О.В. Косенко. Заявка № 2014101444/13, заявлено
20.01.2014, опубликовано 10.05.2015.
11. Патент РФ на изобретение № 2550018 МПК A23G9/42. Способ
производства молочно-шоколадного мороженого / Ж.-Ф. Карикурубу, О.И.
Квасенков, Г.И. Касьянов, Н.В. Гаврилина, О.И. Косенко. Заявка
№ 2014101433/13, заявлено 20.01.2014, опубликовано 10.05.2015.
12. Патент РФ на полезную модель № 150775 МПК A 23 C 1/00 Устройство
для сушки молочно-растительных продуктов / Ж.-Ф. Карикурубу, Г.И. Касьянов,
Ю.Ф. Мишанин. Заявка № 2014139907/13, заявлено 01.10.2014, опубликовано
27.02.2015.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
1 186 Кб
Теги
122
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа