Научное обеспечение технологии напитков на основе яблочного сока с использованием баромембранных методов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.01, кандидат наук Корышева Надежда Николаевна

• Корышева Надежда Николаевна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Корышева Надежда Николаевна

Содержание

Введение

Глава 1 Обзор литературы

1.1 Технологические возможности применения баромембран- 10 ных процессов при изготовлении яблочного сока, переработке сыворотки. Напитки на основе соков и сыворотки.

1.2 Методы оптимизации баромембранных технологических 20 процессов

1.3 Математическое моделирование микрофильтрации

Глава 2 Организация работы, объекты и методология исследо- 45 ваний

2.1 Объекты и методы исследований

2.2 Общий подход к разработке технологии яблочно- 48 сывороточных напитков. Схема экспериментальных и теоретических исследований Глава 3 Исследование отдельных технологических этапов про- 61 изводства яблочно-сывороточных напитков

3.1 Микрофильтрация яблочного сока

3.2 Микрофильтрация творожной сыворотки

3.3 Ультрафильтрация творожной сыворотки

3.4 Сушка яблочных выжимок 89 Глава 4 Методики контроля функционально-технологических

свойств и показателей качества сырья, полупродуктов и продуктов

4.1 Система для определения внутреннего трения

4.2 Контроль предельного напряжения сдвига

4.3 Контроль дисперсного распределения частиц суспензии

Глава 5 Функционально-технологические свойства и показате- 102 ли качества сырья, полупродуктов и продуктов на различных этапах технологического процесса

5.1 Определение качественных показателей яблочного сырья и 102 полупродуктов

5.2 Исследование состава, структурных и реологических 109 свойств пищевых волокон, используемых для динамической микрофильтрации

5.3 Определение показателей качества сыворотки, обработан- 124 ной баромембранными методами

5.4 Массовая доля пектина и протопектина в яблочных вы- 130 жимках после различных способов их обезвоживания

5.5. Состав, органолептические свойства и микробиология го- 134 тового продукта - яблочно-сывороточных напитков Глава 6 Модельные представления о разрушении динамической

мембраны

6. 1 Постановка задачи

6.2 Исходные уравнения, допущения и упрощения

6.3 Решение исходных уравнений

6.4 Проверка адекватности модели 154 Глава 7. Техническая реализация научных исследований

7.1 Мембранный аппарат с надувными рукавами

7.2 Мембранный аппарат с турбулизатором двойного действия 159 Заключение 165 Список литературы 167 Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Научное обеспечение технологии напитков на основе яблочного сока с использованием баромембранных методов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность диссертационной работы обусловлена необходимостью обеспечить население полноценным здоровым питанием, продуктами, производимыми на высокоэффективном оборудовании с низким энерго потреблением, Такие задачи были поставлены в Стратегии повышения качества пищевой продукции Российской Федерации до 2030 г., Государственной программе развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия до 2025 г, Долгосрочном прогнозе социально-экономического развития сельского хозяйства Российской Федерации на период до 2036 года.

Для нормального функционирования человеческого организма необходимы биологически активные вещества - микро и макроэлементы, антиоксидан-ты и витамины, одним из главных источников которых издавна были овощи и фрукты, а также соки и напитки на их основе. Однако существующие технологии получения соков и напитков не всегда обеспечивают сохранность биологически активных веществ. Одним из способов сохранения полезных веществ при изготовлении соков и напитков является применение баромембранных методов переработки, при проведении которых не требуется нагревать используемые сырьё. Следует отметить, что такие методы стали применять сравнительно недавно и технологии с их использованием не имеют ещё твёрдых научных основ из-за того, что протекающие в ходе переработки явления изучены недостаточно. Поэтому разработка технологий яблочно-сывороточных напитков с максимальным сохранением биологически активных компонентов путём применения баромем-бранных методов переработки требует научного обоснования.

Исследования в области получения напитков на основе фруктовых соков, а также баромембранной обработки сырья для таких напитков проводились рядом отечественных и зарубежных ученых: Мараевой О.Б., Бахаровым В.В., Макаровой Н.В., Перфиловой О.В., Храмцовым А.Г., Евдокимовым И.А, Рябцевой С.А., Серовым А.В., Лазаревым С.И., Гавриловым Г.Б., V. Aguirre Montesdeoca, Smith K., Simona M. Miron, Rocha-Mendoza D., R. Chan.

Несмотря на накопление достаточно большого объема экспериментальных и теоретических исследований по технологии соков и напитков, ба-ромембранным методам переработки пищевого сырья, технологические и физические аспекты производства яблочно-сывороточных напитков с применением микро- и ультрафильтрации остаются малоизученной областью. Работа проведена в рамках НОЦ «Живые системы» ФГБОУ ВО ВГУИТ «Живые системы в технологиях переработки сельскохозяйственного сырья и обеспечения здорового питания».

Цель диссертационной работы:

Исследование и моделирование баромембранных технологических процессов при производстве яблочно-сывороточных напитков на основе комплексного анализа основных закономерностей этих процессов и физико-химических характеристик используемого сырья, разработка рекомендаций по совершенствованию технологий производства таких напитков, разработка конструкций баромембранных установок, минимизирующих загрязнение мембран Задачи: 1. Провести анализ литературных источников, обосновать выбранный технологическую схему производства яблочно-сывороточных напитков с применением баромембранных процессов

2.Провести исследование, моделирование и оптимизацию баромембранных процессов микро- и ультрафильтрации творожной сыворотки и яблочного сока, а также процесса сушки яблочных выжимок

3. Разработать методики экспресс-контроля дисперсного распределения и структурно-механических характеристик суспензии пищевых волокон, а также пектиновых веществ яблочного сырья

4. Исследовать функционально-технологические свойства и показатели качества сырья, продуктов и полупродуктов на различных стадиях технологического процесса получения яблочно-сывороточных напитков

5. Создать математическую модель функционирования и разрушения динамической мембраны из пищевых волокон в ходе мембранных процессов переработки пищевого сырья

6. Разработать мембранные аппараты для снижения влияния концентрационной поляризации на производительность фильтрации

7. Разработать технические условия на технологию яблочно-сывороточных напитков с применением баромембранных процессов, провести апробацию технологии в производственных условиях

Научная новизна:

1. Впервые при исследовании функционально-технологических свойств пищевого пищевых волокон использовали используемых для баромембран-ных процессов переработки был применён метод корреляционной спектроскопии, позволивший определить гидродинамический радиус частиц а также их распределение по размерам.

2. Установлено, что дисперсное распределение и структурно-механические характеристики гомогенизированной цитрусовых пищевых волокон позволяют использовать её для формирования динамических мембран при фильтрации творожной сыворотки

3. Показано что динамические мембраны на основе цитрусовых волокон достаточно проницаемые, устойчивы к механическим воздействиям в диапазоне скоростей нормального потока 2-4 м/с и разрушается совместным действием тангенциального потока со скоростью 7 м/с и противотока

4. Создана физико-математическая модель разрушения динамической мембраны на основе цитрусовых пищевых волокон совместным действием тангенциального потока и противотока, позволяющая определить проницаемость мембраны в зависимости от скорости тангенциального потока

5. Найдено, что в ходе микрофильтрации суспензии цитрусовых волокон творожный сыворотки при концентрации волокон 2 г на литр образуется динамической мембрана, формирование и разрушение которой обеспечивает циклический режим работы без существенного снижения производительности и блокирования пор керамической мембраны частицами белка

6. Разработанная технология яблочно-сывороточных напитков направлена на снижение количества микроорганизмов в напитках, исключение термообработки сырья, что позволяет максимально сохранять биологическую ценность продукта

Теоретическая и практическая значимость:

Получены новые и расширены существующие знания о решении проблемы потерь биологически активных компонентов яблочно-сывороточных напитков и вторичных продуктов переработки яблочного сырья на различных этапах технологического процесса получения напитков. Разработаны способы снижения влияния отложений на поверхности мембран на производительность баро-мембранных процессов переработки сырья для яблочно-сывороточных напитков.

Экспериментально получены закономерности изменения свойств динамических мембран на основе пищевых волокон в зависимости от параметров процесса фильтрации. Показано, что при динамической фильтрации яблочного сока и творожной сыворотки с использованием цикла фильтрация через слой волокон - противоток-пропускание над мембраной тангенциального потока с повышенной скоростью не происходит существенного снижения производительности фильтрации во времени.

Результаты научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ создания сывороточно-соковых напитков на основе мембранных методов обработки сырья с использованием динамических мембран в составе опытно-экспериментальной установки для микрофильтрации жидких сред внедрены на производственной площадке ООО «Русский Урожай».

Разработан комплект технической документации на производство безалкогольного напитка «Надежда» на основе яблочного сока с использованием ба-ромембранных методов (ТУ 11.07.19-02068108-2022)

Полученные результаты экспериментальных и теоретических исследований используются в образовательном процессе при подготовке бакалавров и магистров по направлениям 19.03.03 «Технология продуктов питания животного происхождения», 15.03.02 «Технологические машины и оборудование», а также при подготовке кадров высшей квалификации в аспирантуре по направлению 05.18.07 «Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ», 15.00.00 «Машины, агрегаты и процессы». Объекты и методы исследования Объектами исследований явились: -цитрусовые пищевые волокна ГОСТ 26633-2012

-пектин яблочный по ГОСТ 26574 - 2017,

-пектин цитрусовый по ГОСТ 0353-2016,

-глюкозо-фруктозный сироп по ГОСТ 2081-2010

-яблоки сортов Лиголь, Голден, Призовое, Гранни (Острогожский плодопитомник)

-творожная сыворотка, произведенная ОАО фирмой «Молоко» г. Рос-сошь в соответствие с ТУ9229 - 110 - 04610209 - 2002 .

В работе использовали ряд компонентов, являющихся необходимыми для рецептурной композиции: вода питьевая (СанПиН 2.1.4.1074 - 01), сахар-песок (ГОСТ 21 - 94), фруктовоягодный наполнитель. По показателям безопасности и микробиологическим показателям все сырье соответствует требованиям СанПиН 2.3.2.1078 - 2001.

В диссертационной работе использованы общенаучные и специальные методы исследования: физические, физико-химические, микробиологические, органолептические и математические. Экспериментальные результаты прошли математическую обработку.

Степень достоверности и апробация работы

Исследования проводились в сертифицированных лабораторииях ЗАО «ЭФКО-НТ», автономного научно-технического центра «Комбикорм», лабораториях НОЦ «Живые системы» при Воронежском государственном университете инженерных технологий, Центре коллективного пользования ВГУИТ «КУЭП», Центре коллективного пользования Воронежского государственного университета, научно-исследовательской лаборатории кафедры машин и аппаратов пищевых производств, кафедры физики, теплотехники и теплоэнергетики Воронежского государственного университета инженерных технологий.

Основные результаты исследований подтверждены сравнительным анализом литературных источников, использованием современных экспериментальных методов и статистической обработкой данных эксперимента.

Материалы доложены и обобщены: на I Международной научно-практической конференции "Цифровизация агропромышленного комплекса" Тамбов,2018, IV и VI Международной научно-технической конференции

«Продовольственная безопасность: научное, кадровое и информационное обеспечение» (Воронеж, 2017 г. и 2019 г.), Международной научно-практической конференции «Инновационное предпринимательство: опыт регионов» (Воронеж, 2018), International Symposium Environmental, Engineering and Legal Aspects for Sustainable Living (EURO-ECO - 2017), Germany, Hannover, 2017, LVIII отчетной научной конференции преподавателей и научных сотрудников ВГУИТ (Воронеж, 2020), международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию кафедры сельскохозяйственных машин агроинженерного факультета Воронежского государственного аграрного университета имени императора Петра I (Воронеж, 2015 г.).

Соответствие диссертации паспорту научной специальности:

Диссертационная работа соответствует пп. 1, 4, 12 паспорта специальности 05.18.01 - «Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства» и пп. 3, 4 паспорта специальности 05.18.12 - "Процессы и аппараты пищевых производств".

Публикации

По результатам исследования опубликованы 20 работ, из них 4 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК РФ, 1 статья в журнале из базы данных Scopus, 2 патента РФ.

Структура и объем работы

Диссертация включает: введение, 6 глав, выводы, библиографический список литературы, включающий 199 источников отечественных и зарубежных авторов. Работа изложена на 192 страницах текста, иллюстрирована 73 рисунками и 23 таблицами.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Технологические возможности применения баромембранных процессов при изготовлении яблочного сока, переработке сыворотки. Напитки на основе соков и сыворотки.

На сегодняшний день яблон я насчитывает 62 вида и огромное количество сортов яблони: более 20 тыс. сортов всего, произрастающих в различных климатических зонах. Плоды яблони служат одним из главных природных источников витаминов для человека.

В яблоках довольно много витаминов. Например, витамина А в яблоках на 50 % больше, чем в апельсинах. Довольно редкого в любом другом фрукте витамина О, а также витамина В2 в яблоках больше, чем во многих других фруктах.

Богаты яблоки и витамином С. В спелых сортах некоторых сортов яблок йода в 8 раз больше, чем в бананах и в 13 раз больше, чем в апельсинах. Но чем больше яблоки лежат, тем витаминов становится меньше.

Таблица 1.1 Содержание витамнов, макро- и микроэлементов в яблоках

Витамины

Витамин А 0,02 мг

Витамин В1 (тиамин) 0,01 мг

Витамин В2(рибофлавин) 0,03 мг

В]намни С 10 мг

Фол не пая кислота 1,6 мкг

Витамин РР (Н наци новый эквивалент) 0,23 мг

Мй крикнем еиты

Кальций 16 мг

Магний 9 мг

Натрий 26 мг

Калий 278 мг

Фосфор ]] мг

М н к роы ем ент ы

Железо 2,2 мг

Цинк 150 мкг

Иод 2 мкг

Медь 110 мкг

Марганец 47 мкг

Фгор А мкг

Кобальт ] мкг

Молибден 6 мкг

Яблочный сок также содержит биологически активные вещества, характерные для яблочного сырья, причём наиболее существенные из них является калий (8% от суточной потребности в 250 г) гидроксикоричные кислоты (150%) хром (12,5%). Если яблоки не подвергаются осветлению, то они содержат пектины (около 15% нормы в 250 г), 5% от суточной потребности человека в пищевых волокнах. Для увеличения стабильности соков в микробиологическом отношении, снижения массы и объёма и, следовательно, уменьшения транспортных расходов, соки обычно подвергают сушке или вакуумному выпариванию.

Для концентрирования соков могут быть применены также и баромем-бранные процессы. По сравнению с баромембранными процессами методы выпаривания и сушки не только более энергозатратны но и осуществляются при более высоких температурах, что сопровождается разрушением биологически активных веществ и ухудшением органолептики.

Улучшению эксплуатационных характеристик мембранных установок, а главное повышению выхода и прозрачности соков способствует применение ферментных препаратов. Они осуществляют гидролиз пектиновых веществ мякоти, склонных к постепенной агломерации, поэтому повышается стабильность физико-химических характеристик сока при хранении. В работе [80] представлена технологическая схема переработки яблочного сока с использованием баромембранных процессов (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Операторная модель производства высокоочищенного яблочного концентрированного сока по ГОСТу 52185-2003:

1 - соковыжималка; 2 - отстойник; 3, 4 и 5 - УФ-, НФ- и ОО-мембранные установки; 6 вакуум-выпарка; 7 - смеситель; 8 ~ шнековый пресс (фильтр-пресс центрифуга)

11

В данной технологии для концентрирования применяется ступенчатый процесс ультрафильтрация-нанофильтрация-обратный осмос. Недостатком технологии является обилие сложного и дорогостоящего оборудования.

Сыворотка - это жидкость, оставшаяся после удаления жира и казеина, которая содержит в основном растворимые компоненты, включая лактозу, растворимые соли и глобулярные белки, составляющие ~20% от общего содержания белка в молоке [118, 143, 197]. Сыворотка подразделяется на подсырную сыворотку или творожную сыворотку в зависимости от условий ее обработки. Подсырная сыворотка собирается после процесса коагуляции при производстве созревших сыров ферментативным способом [116]. Творожную (или кислую) сыворотку получают при производстве творога, кислотно-коагулированных видов сыра и греческого йогурта [143]. Наиболее важные различия между творожной и подсырной сывороткой - содержание белка (0,5-0,84 % против 0,8-1,0 % соответственно), концентрация кальция (103-140 мг/100 г против 45 мг/100 г соответственно) и pH (4,21-4,6 против 6-7 соответственно) [110, 212, 143, 199]. Из-за особенностей состава творожной сыворотки ее экономически и экологически безопасное применение по-прежнему является препятствием для молочной промышленности [235]. Более того, повышенный спрос на свежий творог создает запас кислой сыворотки, которым необходимо управлять. В Европейском Союзе самый большой рынок сыра и творога в мире и, как следствие, большое производство кислой сыворотки [143]. Творог — продукт, очень популярный в Центральной и Восточной Европе. Польша и Россия являются одними из крупнейших производителей творога. На долю творога приходится до двух третей общего потребления творожной и сырной продукции в этих странах [193]. В Германии производится кисло-молочный продукт Quark, технология которого в какой-то степени аналогична технологии творога. Однако текстура этих двух продуктов разная: Кварк имеет пастообразную текстуру, а творог более рассыпчатый и зернистый.

Подсчитано, что при производстве 1 кг творога образуется около 6-7 кг кислой сыворотки, которая должна быть либо утилизирована, либо перепрофилирована. Технология мембранной сепарации стала логичным выбором для вос-

12

становления сыворотки, поскольку многие компоненты сыворотки могут быть разделены в зависимости от их размера, а сыворотка содержит только разбавленные концентрации ценных белков и других биохимических материалов [226].

Напитки на основе молочной сыворотки могут быть получены с применением различных баромембранных процессов - обратного осмоса нано-фильтрации, ультрафильтрации, микрофильтрации.

С помощью процессов осмоса можно сконцентрировать молочную сыворотку, однако состав её при этом практически не меняется, т.к. обратноос-мотическая мембрана пропускает только воду. Поэтому обратноосмотиче-ская обработка сыворотки может быть применена как предварительная перед транспортированием сыворотки на большие расстояния во избежание высоких транспортных расходов [118]. Кроме того, её применяют для предварительного концентрирования перед сушкой [114].

Степень концентрирования молочного сырья, достигаемая с использованием баромембранных процессов, достигает 20-30%. Типичные показатели качества сырья, концентрата и фильтрата, получаемые при проведении процессов обратного осмоса приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2. Оптимальные данные для промышленного процесса обратного осмоса [72].

Показатель Творожная сыворотка Концентрат фильтрат

Массовая доля сухих веществ, % 5,69 22,7 0,2 - 0,3

В том числе

Белка 0,89 0, 8 Нет

Лактозы 17,2 - 0,13 - 0,2

Золы 0,4 - 0,5 1,2 0,1

Жира 0,1 Нет Нет

Таблица 1.2 показывает, что фильтрат представляет собой раствор лактозы и минеральных солей очень малой концентрации, что позволяет использовать его в качестве вторичного ресурса воды на предприятии. Кроме того, проблемой обратноосмотической технологии обезвоживания сыворотки, как и любой другой мембраной технологии является образование отложения белков и минеральных солей на поверхности мембраны.

Нанофильтрация имеет несколько иные области применения, как ввиду большей производительности по сравнению с обратным осмосом, так и из-за возможностей модификации состава сыворотки. Возможность модификации основана на том, что поры мембран кроме воды пропускают ещё и ионы №, ^ О, что позволяет производить частичную деминерализацию сыворотки. Для глубокой деминерализации сыворотки совместно с нанофильтрацией применяют электродиализ, что даёт возможность получить продукты специализированного питания, в том числе и для детей раннего возраста [96].

В табл. 1.3 приведены результаты определения минерального состава в сыворотке [35], деминерализованной совместной обработкой нанофильтрацией и электродиализом при уровне деминерализации 90% .В качестве образца сравнения приведенные данные по сыворотке с уровнем деминерализациеи 50%. Таблица 1.3 Содержание минеральных компонентов в деминерализованной

сыворотке

Наименование образца Наименование показателя

Содержание Са, мг/кг Содержание №, мг/кг Содержание К, мг/кг Содержание хлоридов, мг/кг Массовая доля золы, %

СДм 90 % Образец №1 640,60+2,60 3932,79+4,4 1б64,01±2,4 36,32+1,3 1,01+0,38

СДм 90 % Образец №2 758,10+3,10 3734,63±4,1 1635,67*1,1 37,3б±1,1 1,05+0,39

СДм 90 % Образец №3 468,70+2,25 2685,32+4,5 1318,06±2,5 12,98±0,9 0,52±0,37

СДм 90 % Образец №4 526,40+2,50 3562,91+4,2 1611,50±3,2 18,19±1,0 0,89±0,46

СДм 90 % Образец №5 525,60±2,90 2884,39+3,9 1386,61±2,9 14,12±1,0 0,65±0,34

СДм 90 % Образец №6 650,40±3,50 4277,14±4,1 2078,48±2,1 78,14±2,7 1,19±0,28

СДм 50 % Образец сравнения 788,90+11,50 7546,28±4,5 6088,34+3,4 116,55±2,8 4,46+0,86

Из таблицы видно, что для производства продуктов детского питания с добавлением деминерализованной сыворотки необходимо осуществлять тщательный контроль содержания золы в продукте, т.к. с её увеличением возрастает концентрация основных минеральных веществ, например, Са на 30 %, К на 40 %.

Ультрафильтрация, благодаря достаточно малому размеру пор мембран, позволяет осуществить концентрирование белков молочной сыворотки таких как Р-латоглобулин, а-лактоальбумин, иммуноглобулины. Кроме того, поры ультрафильтрационных мембран не пропускает примерно 50% фосфора и 30% калия, 50-90% магния и хлора. Давление при проведении ультрафильтрации весьма умеренное - 0,15-0,9 мегапаскаль. В таблице приведён усреднённый состав концентрата молочных белков [72, 87]

Таблица 1.4. Состав концентрата молочных белков [72, 87].

Продукт Содержание, %

Сухих веществ Белка Лактозы Минеральных солей Молочной кислоты Воды

Исходная сыворотка 6,5 0,7 4,5 0,6 0,6 93,5

Концентрат 18 12,5 4,5 0,6 0,6 82

Состав фильтрата (табл. 1.5) определяется видом перерабатываемой сыворотки.

Таблица 1.5. Состав фильтрата [72].

Показатель Фильтрат

Подсырной сыворотки Творожной сыворотки

Сухие вещества, % 5,1 - 5,4 5,2 - 5,6

Лактоза 4,2 - 4,8 4,2 - 4,8

Белок 0,2 - 0,24 0,20 - 0,24

Зола 0,5 - 0,75 0,6 - 0,9

Макроэлементы, мг %

Кальций 55 - 70 85 - 120

Фосфор 40 - 65 65 - 80

Калий 120 - 180 150 - 280

Натрий 61 - 90 45 - 75

Микроэлементы, мг на 100 г

Медь 2,7 - 4 -

Цинк 11,5 - 20,5 -

Железо 63 - 80 -

Марганец 5,2 - 5,5 4,6 - 4,8

рН 5,2 - 5,8 4,7 - 5,1

Титруемая кислотность, °Т 8 - 18 80 - 100

Плотность, кг[м3 1012 - 1018 1016 - 1018

Вязкость, Па-с 1,135 - 1,15 1,130 - 1,155

Существуют определенные сложности проведения процесса. Процессы ультрафильтрации протекают довольно медленно, поэтому велика вероятность развития микрофлоры в сыворотке, поэтому процессы проводят при

повышенной температуре 500 С [72], что способствует еще и повышению производительности процесса из-за снижения вязкости сыворотки в объеме ретентанта и в граничащем с мембраной слое.

Если разбавить концентрат чистой водой и провести повторную ультрафильтрацию (диафильтрацию), то получаем концентрированную сыворотку с малым содержанием минеральных солей.

Для получения сбалансированного аминокислотного состава пищевой продукции, белковые концентраты, полученные с помощью ультрафильтрационного концентрирования, применяются для обогащения белком различных продуктов - сыров, кисломолочных производств, кондитерских и хлебопекарных изделий, колбасных изделий и мелких полуфабрикатов [59]. Таким образом для обогащения напитков незаменимыми кислотами к ним могут быть добавлены сывороточные белки, полученные ультрафильтрацией.

Микрофильтрационная обработка сыворотки значительно меньше изменяет её состав по сравнению с нанофильтрацией и ультрафильтрацией, т.к. в процессе этой обработки выделяются относительно крупные частицы - капельки жиров, белковые агломераты, макрочастицы.

Поэтому она может быть применена в тех случаях, когда необходимо использовать все ценные для организма вещества сыворотки - как белковые, так и минеральные.

Это делает микрофильтрацию очень полезной для производства прозрачных напитков с добавлением молочной сыворотки, обогащенных содержащимися в ней ценными для организма веществами. Однако значительного повышения качества белков в таких напитках достичь не удастся, т.к. в сыворотке содержится не более 0,8 - 1% белков и при микрофильтрации они не концентрируются.

Одно из основных преимуществ микрофильтрации - очистка жидкостей от вредоносных микроорганизмов.

Процессы мойки ультра- и микрофильтрационных мембранах обязательно необходимо проводить с использованием дезинфицирующих веществ,

16

т.к. обычно применяемая однократная мойка и чистка мембраны раствором щёлочи и гипохлорида натрия не приводит к желательному снижению об-семененности зоны концентрата, хотя производительность по воде восстанавливается полностью [81]. Наиболее эффективными оказываются 0,05-процентные растворы хлоргексидина или 1- процентный раствор препарата «Виркон» (табл. 1.6).

Табл.1.6. Микробиологический контроль установки УФ после мойки, регенерации и простаивания

Номер опыта Молоко исходное После мойки и реген-ни Через 2 дня Через 4 дня

Зонакок-центрата Зона фильтрата Зона концентрата Зона фильтрата Зона концентрата Зона фильтрата

1 7,1 Ш 4.6 10? 70 4,33 1С5 2.54 10" _ _

2 4,0 10? О 3*) 1.42 10* 1.22 10* 1,27 105 0,87 10|

3 т 1.14 103 14 1.06 10* 1.49 1(| - -

4 3,58 1С3 2,2 104 0 - - - -

В последнее время особой популярностью среди потребителей приобретают напитки на основе молочной сыворотки, содержащие в своем составе фруктовые соки, такие как «Мажетель», «Актимель» и другие. При этом технология их производства включает стадии: пастеризацию или стерилизацию сыворотки, фильтрование, охлаждение, внесение фруктовых или ягодных наполнителей, загустителей, стабилизаторов, ароматизаторов, перемешивание и розлив [120].

В работе [17] приводятся результаты исследований технологических возможностей применения различных растительных компонентов для получения напитков из молочной сыворотки функционального назначения.

Содержание биологически-активных веществ в сырье и готовых напитков определяли методом капиллярного электрофореза [19, 115], характеризующимся высокой эффективностью разделения. Кроме того, к достоинствам метода можно отнести следующие, за один анализ определяется несколько компонентов пробы одновременно, дозируется минимальный объем анализи-

17

руемой пробы. Разработана рецептура напитков, в которую входит творожная сыворотка и наполнители, такие как экстракты лекарственных растений, фруктовый сок, 0,3% раствор пектина в сахарном сиропе, раствор лимонной кислоты. Исследование методом капиллярного электрофореза показали, что они характеризуются высоким содержанием сухих веществ, содержит гид-роксикоричные кислоты, являющиеся природными антиоксидантами, а также полифенольный комплекс флавоноидной природы, органические кислоты, витамины, аминокислоты и углеводы. Энергетическая ценность полученных напитков находится в пределах 46-48 ккал на 100 г продукта, что позволяет отнести их малокалорийным продуктам. Технология производства напитков включает приемку, подготовку молочной сыворотки, очистку её от казеиновой пыли, пастеризацию, охлаждение, внесение наполнителей, перемешивание, пастеризацию, охлаждение, розлив, упаковку, маркировку. Пищевые добавки растительного происхождения одновременно улучшающие органолеп-тические свойства сывороточных напитков и обеспечивающих функциональные свойства готовому пищевому продукту применялись также в работах [113, 99]. В исследовании [120] изучали характеристики ферментированных напитков на основе молочной сыворотки и фруктового сока. В данной работе для создания напитков выбрана подсырная сыворотка, а также нектар банановый с мякотью, выбор которого продиктован его сходством с сывороткой по консистенции и вкусоароматическим характеристикам. Особенностью работы [18] является введение в технологический процесс производства сыво-роточно-фруктовых напитков в стадии ферментации пробиотическими микроорганизмами, ацидофильными бактериями Lactobacillus и Acidophilus. Какого-либо дополнительного оборудования при этом не требуется, так как применяется резервуар для сквашивания кисломолочных напитков. Когда в подготовленые с использованием предварительной стерилизации сывороточной смеси носили закваску ацидофильной палочки в количестве 2% от её объема, затем подвергали термостатированною при температуре 37°С. Определяли титруемую кислотность во время ферментации.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Корышева Надежда Николаевна, 2022 год

Библиография

1. СанПиН 2.3.2.1078 - 2001. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов.

2. СанПиН 2.1.3684-21 Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий городских и сельских поселений, к водным объектам, питьевой воде и питьевому водоснабжению, атмосферному воздуху, почвам, жилым помещениям, эксплуатации производственных, общественных помещений, организации и проведению санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий.

3. МУК 4.1.98 - 2000. Методика выполнения измерений массовой доли свинца и кадмия в пищевых продуктах и продовольственном сырье методом электротермической атомно-адсорбционной спектрометрии.

4. МУ 5178 - 90. Методические указания по обнаружению и определению общей ртути в пищевых продуктах методом беспламенной атомной абсорбции.

5. МУК 2.6.1.1194 - 2003. Радиационный контроль. Стронций-90 и цезий-137. Пищевые продукты. Отбор проб, анализ и гигиеническая оценка.

Ссылочные нормативно-технические документы

ГОСТ Р 28188-2014 Напитки безалкогольные. Общие технические условия.

ГОСТ Р 5107 - 2003 Продукты пищевые. Информация для потребителя. Общие требования.

ГОСТ 31659-2012Продукты пищевые. Метод выявления бактерий рода Salmonella.

ГОСТ 31747-2012Продукты пищевые.Методы выявления и определения количества бактерий группы кишечных палочек (колиформных бактерий).

ГОСТ 32095-2013 Продукция безалкогольная и сырье для ее производства. Метод определения объемной доли этилового спирта.

ГОСТ 32114-2013 Продукция безалкогольная и сырье для ее производства. Методы определения массовой концентрации титруемых кислот.

ГОСТ 32000-2012 Продукция безалкогольная и сырье для ее производства. Метод определения массовой концентрации приведенного экстракта.

ГОСТ 30060-93 Напиток. Методы определения органолептических показателей и объема продукции.

Настоящая технологическая инструкция /ТИ/ устанавливает технологическую схему, правила и нормы приготовления безалкогольного напитка «Надежда» (далее по тексту - напиток), выпускаемый по ГОСТ Р 28188-2014, ТУ 11.07.19-576-02068108-2022, с соблюдением требований, установленных нормативными правовыми актами Российской Федерации.

Настоящая ТИ совместно с ТУ 11.07.19-576-02068108-2022 является нормативно-технической документацией на безалкогольный напиток «Надежда».

1 ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ И МАТЕРИАЛОВ

1.1 При производстве безалкогольных напитков применяют:

- яблочный сок по ГОСТ 32876-2014;

-творожную сыворотку [3];

- воду питьевую по [1],[2].

1.2 Сырье, применяемое для производства напитка, должно обеспечивать качество и безопасность напитка в соответствии с требованиями нормативных правовых актов Российской Федерации.

1.3 При производстве напитка «Надежда», допускается использование вспомогательных средств, предусмотренных рецептурой по изготовлению напитков, в соответствии с требованиями нормативных правовых актов Российской Федерации.

2 РЕЦЕПТУРА

Рецептура безалкогольного напитка «Надежда» является коммерческой тайной изготовителя и представлена в приложении 1 к настоящей ТИ.

3 ХАРАКТЕРИСТИКА НАПИТКА

3.1. По органолептическим показателям безалкогольный напиток «Надежда» должен соответствовать требованиям, указанным в таблице П. 5.1.

ТИ 11.07.19-576-02068108-2022 Таблица П. 5.1

Органолептические показатели безалкогольного напитка «Надежда»

Наименование показателя Характеристика

Внешний вид Прозрачная жидкость без осадка и посторонних включений. Допускается опалесценция, обусловленная особенностями используемого сырья. Прозрачная пенящаяся жидкость

Цвет, вкус, аромат Гармоничный сладко-кислый вкус и характерный аромат напитка с яблочным тоном. Светло-желтый с янтарным оттенком

3.2 По физико-химическим показателям безалкогольный напиток «Надежда» должен соответствовать требованиям, указанным в таблице П. 5.2.

Таблица П. 5.2

Физико-химические показатели безалкогольного напитка «Надежда»

Наименование показателя Значение показателя

Массовая доля сухих веществ, % 4,7

Кислотность, к. ед. не более 2,8

Объемная доля спирта, % не более 1,2

Массовая доля диоксида углерода, % не менее 0,4

3.3 Органолептические, физико-химические показатели безалкогольного напитка «Надежда», установлены в рецептуре, являющейся неотъемлемой частью настоящего ТИ.

3.4 В процессе хранения безалкогольного напитка «Надежда» допускаются отклонения показателей от норм напитка конкретного наименования:

а) по массовой доле сухих веществ, %:

- осветленного - до минус 0,3 %;

б) по объемной доле спирта:

- осветленного - до плюс 0,2 %;

4 УПАКОВКА

4.1. Безалкогольный напиток «Надежда» разливают в металлические бочки (кеги) любой вместимости по ГОСТ Р33810, бутылки ПЭТ по ГОСТ Р 32686.

4.2. Объем продукции в единице потребительской тары должен соответствовать номинальному количеству, указанному в маркировке продукции на потребительской таре, с учетом допустимых отклонений.

Пределы допустимых отрицательных отклонений объема продукции в единице потребительской тары от номинального количества - по ГОСТ 8.579.

4.3. Потребительская тара, укупорочные средства, транспортная тара, контактирующая с продукцией, должны быть изготовлены из материалов, использование которых в контакте с напитком обеспечивает качество и безопасность пивного напитка.

5 МАРКИРОВКА

5.1 Маркировка потребительской тары с напитком - по ГОСТ Р 51074 с нанесением следующей информации:

- наименования напитка с указанием: «осветленный»;

- наименования и местонахождения изготовителя (юридический адрес, включая страну);

- товарного знака изготовителя (при его наличии);

- объема, л;

- даты розлива;

- срока годности;

- условий хранения;

- содержания спирта;

- перечня сырья, используемого при изготовлении напитка, в том числе пищевых добавок и ингредиентов продуктов нетрадиционного состава;

- пищевой ценности;

- информации о подтверждении соответствия;

- обозначения настоящего ТУ.

Допускается нанесение другой информации, в том числе рекламной, относящейся к данному продукту.

5.2 Маркировка транспортной тары - по ГОСТ 14192 с нанесением манипуляционных знаков «Хрупкое. Осторожно», «Беречь от влаги», «Верх».

При маркировании транспортной тары дополнительно указывают:

- наименование и местонахождение изготовителя (юридический адрес, включая страну;

- наименование безалкогольного напитка;

- число единиц потребительской тары;

- номинальную вместимость единиц потребительской тары.

6 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

6.1 Отбор проб - по ГОСТ 30060.

6.2 Определение органолептических показателей - по ГОСТ 30060.

6.3 Определение массовой доли действительного экстракта - по ГОСТ 32000.

6.4 Определение кислотности - по ГОСТ 32114.

6.5 Определение спирта - по ГОСТ 32095.

6.6 Определение полноты налива - по ГОСТ 30060.

6.7 Определение токсичных элементов - по [3], [4].

6.8 Определение радионуклидов - по [5].

- в фильтрованных осветленных напитках - по ГОСТ 55292. 6.10 Определение бактерий группы кишечных палочек (БГКП), количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ), суммы дрожжей и плесеней - по ГОСТ 31747.

6.11 Определение патогенных микроорганизмов, в том числе сальмонелл - по ГОСТ Р31659.

ТИ 11.07.19-576-02068108-2022 БИБЛИОГРАФИЯ

1. СанПиН 2.3.2.1078 - 2001. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов.

2. СанПиН 2.1.4.1074 - 2001. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.

3. МУК 4.1.986 - 2000. Методика выполнения измерений массовой доли свинца и кадмия в пищевых продуктах и продовольственном сырье методом электротермической атомно-адсорбционной спектрометрии.

4. МУ 5178 - 90. Методические указания по обнаружению и определению общей ртути в пищевых продуктах методом беспламенной атомной абсорбции.

5. МУК 2.6.1.1194 - 2003. Радиационный контроль. Стронций-90 и цезий-137. Пищевые продукты. Отбор проб, анализ и гигиеническая оценка.

ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

ГОСТ Р 28188-2014 Напитки безалкогольные. Общие технические условия.

ГОСТ Р 5107 - 2003 Продукты пищевые. Информация для потребителя. Общие требования.

ГОСТ 31659-2012Продукты пищевые. Метод выявления бактерий рода Salmonella.

ГОСТ 31747-2012Продукты пищевые.Методы выявления и определения количества бактерий группы кишечных палочек (колиформных бактерий).

ГОСТ 32095-2013 Продукция безалкогольная и сырье для ее производства. Метод определения объемной доли этилового спирта.

ГОСТ 32114-2013 Продукция безалкогольная и сырье для ее производ-ства.Методы определения массовой концентрации титруемых кислот.

ГОСТ 32000-2012 Продукция безалкогольная и сырье для ее производ-ства.Метод определения массовой концентрации приведенного экстракта.

ГОСТ 30060-93 Напиток. Методы определения органолептических показателей и объема продукции.

Рецептура на безалкогольный напиток «Надежда».

Рецептура на 1000,00 дм готового напитка

Таблица П. 1.1

Наименование сырья Содержание сырья в готовом напитке

Единица измерения количество

Сыворотка творожная кг 232,8

.Яблочный сок 3 дм 250

Таблица П. 1.3

Органолептические показатели безалкогольного напитка «Надежда»

Наименование показателя Характеристика

Внешний вид Прозрачная жидкость без осадка и посторонних включений. Допускается опалесценция, обусловленная особенностями используемого сырья. Прозрачная жидкость

Цвет, вкус и аромат Гармоничный сладко-кислый вкус и характерный аромат напитка с яблочным тоном. Светло-желтый с янтарным оттенком