Применение физических и электрохимических воздействий при разработке интенсивных способов модификации пищевого сырья и производстве мясопродуктов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.04, кандидат технических наук Зорин, Алексей Владимирович

• Зорин, Алексей Владимирович
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Зорин, Алексей Владимирович

Введение.

Глава 1 Обзор литературы.

1.1 Влияние физических и электрохимических воздействий на пищевые жидкие среды.

1.1.1 Кавитационная дезинтеграция и её применение в пищевой промышленности.

1.1.2 Сущность процесса электрохимической активации и её практическое использование.

1.1.3 Использование жидких сред, прошедших магнитную обработку.

1.2 Обоснование выбранного направления, цель и задачи исследований.

Глава 2 Организация проведения экспериментов и методы исследований.

2.1 Организация работы, схема проведения экспериментов, объекты исследований и используемое оборудование.

2.2 Методы исследований.

2.3 Математическое планирование и обработка экспериментальных данных.

Глава 3 Влияние процессов активации на физико-химические и электрофизические показатели пищевых жидких сред.

3.1 Исследование влияния кавитационной дезинтеграции на физико-химические и электрофизические показатели питьевой воды и рассолов.

3.2 Нейросетевое моделирование процесса кавитационной обработки водных растворов NaCl.

3.3" Исследование влияния магнитной обработки на физико-химические-показатели пищевых жидкостей.

3.4 Классификация аппаратов и разработка устройств для омагничивания жидких сред.

Глава 4 Исследование влияния активированных жидких сред на качественные показатели модельных фаршевых систем.

4.1 Оценка влияния процесса кавитационной дезинтеграции на эмульгирующую способность белоксодержащих препаратов.

4.2 Исследование качественных характеристик модельных фаршевых систем с использованием активированных жидких сред.

4.3 Молекулярное моделирование процесса модификации коллагена в нейтральной и активированной водных средах.

4.4 Исследование процесса модификации коллагенсодержащего сырья

4.5 Исследование функционально-технологических свойств фаршей вареных колбас на основе эмульсий говяжьей жилки.

Глава 5 Разработка технологии новых видов мясорастительных полуфабрикатов, интенсивных способов и оборудования для модификации растительного сырья.

5.1 Компьютерное проектирование рецептур мясорастительных полуфабрикатов, сбалансированных по аминокислотному составу.

5.2 Оптимизация полуфабрикатов по жирнокислотному составу.

5.3 Исследование качественных показателей рубленых мясорастительных полуфабрикатов в процессе хранения.

5.4 Модификация растительного' сырья активированными средами и оборудование для её осуществления.

5.4.1 Оценка интенсивности биохимических превращений растительного сырья при его модификации активированными средами.

5.4.2 Разработка установки-для модификации растительного сырья.

5.5 Разработка технологии мясорастительных полуфабрикатов.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Применение физических и электрохимических воздействий при разработке интенсивных способов модификации пищевого сырья и производстве мясопродуктов»

Актуальность работы. В числе определяющих задач научно-технической политики России, в соответствии с основными направлениями развития современного производства пищевых продуктов, является разработка новых научных направлений и подходов, которые, наряду с совершенствованием традиционных, обеспечили бы создание принципиально новых технологий, позволяющих повысить качество готовых продуктов питания.

Развитие перерабатывающей промышленности должно быть направлено на создание безотходных и ресурсосберегающих технологий и процессов комплексной переработки сельскохозяйственного сырья для получения качественных и безопасных пищевых продуктов.

Для повышения безвредности и безопасности пищевых продуктов требуется совершенствование основных технологических процессов их производства с использованием экономически выгодных, интенсивных способов воздействия на перерабатываемое сырье.

Использование безреагентных способов обработки воды, её растворов и пищевых жидких сред открывает широкие возможности для совершенствования технологических процессов, сокращения их продолжительности и повышения-качества продукции, что ведёт, в своей совокупности, к созданию прогрессивных и конкурентоспособных рецептур и технологий, соответствующих концепции государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации.

Наиболее известными способами активации жидких сред, используемых для формирования технологически значимых свойств, являются кавитационная дезинтеграция, электрохимическая обработка, а так же омагничивание.

Существенный вклад в исследование способов активации жидких сред, их применение в мясной и других отраслях промышленности и проектирование нутриентносбалансированных пищевых продуктов внесли отечественные и зарубежные ученые: Антипова Л. В., Бахир В. М., Борисенко JI. А., 5

Борисенко А. А., Бражников А. М., Горбатов В. М., Горлов И. Ф., Евдокимов И. А., Жаринов А. И., Касьянов Г. И., Кочеткова А. А., Краснов А. Е., Липатов Н. Н., Лисицын А. Б., Нелепов Ю.Н., Рогов И. А., Рябцева С. А., Тимошенко Н. В., Титов Е. И., Храмцов А. Г., Шаззо Р. И., Шестаков С.Д., De Gennaro L., Fennema О. W., Gillet T.A Macej O. D. и многие другие. Исследователями раскрыты сущность процессов и особенности получения активированных сред, изучены специфические свойства этих жидкостей, а также данные по их применению в технологических процессах производства пищевых продуктов. Однако, сведения об исследованиях и практическом применении жидких сред, прошедших комбинированную активацию, для модификации белоксодержаще-го сырья животного и растительного происхождения, отрывочны и практически отсутствуют.

Важным преимуществом использования активированных сред при производстве мясопродуктов является их повышенный энергетический уровень и аномальная реакционная способность, позволяющие снизить или полностью исключить содержание традиционно используемых химических соединений, что особенно важно для повышения уровня безвредности и безопасности продуктов питания.

Научная новизна. Научно обоснована целесообразность комбинированного использования физических и электрохимических воздействий для получения экологичных и безопасных активированных жидких сред при переработке сельскохозяйственного сырья.

Разработана нейросетевая модель изменения физико-химических и электрофизических свойств водных растворов поваренной соли различной концентрации с учетом режимов их кавитационной обработки.

Изучено изменение физико-химических показателей модельных жидких сред под действием магнитного поля, разработаны конструкции устройств для омагничивания жидких сред, позволяющие эффективно обрабатывать водно-дисперсные пищевые композиции.

Получены и исследованы стойкие белково-жировые эмульсии с применением щелочной фракции электрохимически-активированной воды и процесса кавитационной дезинтеграции жидкой среды.

Проведены теоретические исследования по модификации коллагена в нейтральной и активированной водных средах с применением методов молекулярного моделирования и квантово-химических исследований.

Экспериментально определены возможности использования кавитацион-но-дезинтегрированных и электрохимически-активированных сред при модификации коллагенсодержащего сырья и использование его при производстве вареных колбас.

На основе компьютерного моделирования разработаны рецептуры новых видов мясорастительных полуфабрикатов.

Практическая значимость. По результатам исследований рекомендованы рациональные параметры и режимы:

- изменения физико-химических и электрофизических показателей пищевых жидких сред при различных способах активации;

- получения белково-жировых эмульсий на основе щелочной фракции электрохимически-активированной воды, подвергнутой кавитационной дезинтеграции;

- модификации коллагенсодержащего сырья в активированных средах с заменой эмульсии на его основе части мясного сырья при производстве вареных колбас;

- модификации растительного сырья (зернобобовых и злаковых культур) проращиванием.

Разработана технология мясорастительных полуфабрикатов, сбалансированных по нутриентному составу.

Основные технико-технологические результаты и решения, а также рекомендации по разработке новых технологий и оборудования апробированы и приняты к внедрению на предприятиях Ставропольского края.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы опубликованы в трудах, доложены и обсуждены на Международном симпозиуме

ММФ «Лактоза н её производные» (Москва, 2007), Всероссийской конференции «Живые системы» (Киров, 2006), региональных научно-технических конференциях (Ставрополь, 2004-2008), I и II международной научной конференции «Научный потенциал студенчества - будущему России» (Ставрополь, 2007, 2008 г.), научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ (2004-2008), на Московском международном салоне инноваций и инвестиций (Москва, 2006, 2007), Всероссийской выставке «НТТМ-2006» (Москва, 2006).

Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 25 работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы из 224 источников и приложений. Работа содержит 162 страницы основного текста, 71 рисунок и 26 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств», Зорин, Алексей Владимирович

выводы

1. На основе методов нейросетевого моделирования установлены основные закономерности влияния процесса кавитационной дезинтеграции на физико-химические и электрофизические свойства растворов поваренной соли на основе питьевой воды. Определены оптимальные режимы обработки: продолжительность обработки — 2,2.3,5 минуты при частоте 22 кГц и интенсивности воздействия 68. .90 %.

2. Получены зависимости показателей активной кислотности (рН), окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) растворов NaCl, а также пищевых жидких сред (нефильтрованного пива, сусла) и их плотности, коэффициента разделения после фильтрования и центрифугирования от величины магнитной индукции магнитного поля.

3. На основе анализа литературных и патентных источников информации проведен анализ, существующих устройств для омагничивания жидких сред, составлена классификация таких устройств, разработаны конструкции и рекомендации по их расчету.

4. Экспериментально обоснована целесообразность получения на кавита-ционном дезинтеграторе белково-жировых эмульсий с массовой долей жировой фазы до 60.70 %, на основе кавитационно-обработанной электрохимически-активированной воды, обладающих высокой стабильностью и наилучшими функционально-технологическими свойствами. Показано, что применение комбинированной обработки жидких сред при производстве эмульгированных мясопродуктов, позволяет улучшить качественные показатели сырых модельных фаршевых систем и увеличить выход готовых вареных мясопродуктов< на 8,6%.

5. Методом компьютерного моделирования и квантово-химических расчетов молекулы тропоколлагена в нейтральных водных средах и кислой фракции электрохимически-активированной воды проведен теоретический анализ химической активности белка, обоснована возможность применения коллагенсодержащего сырья при получении эмульсий на его основе. Экспериментально показано, что применение таких эмульсий при производстве вареных колбас увеличивает выход до 119,8 %, улучшает их структурно-механические свойства.

6. На основе компьютерного проектирования и экспериментальных исследований с использованием активированных сред разработаны рецептуры, технология, аппаратурно-процессовое обеспечение и техническая документация на производство мясорастительных полуфабрикатов, сбалансированных по аминокислотному и жирнокислотному составу. Обоснован срок их хранения (15 суток при температуре - минус 12 °С).

7. Оценены способы модификации зерен зернобобовых и злаковых культур активированными средами. Установлены оптимальные условия интенсификации процесса для каждой исследуемой культуры. Показана возможность сокращения продолжительности процесса проращивания с 72 часов до 42.43 часов в зависимости от вида культуры. Разработана конструкция установки для проращивания и рекомендации по основным расчетам оборудования для модификации растительного сырья.

8. Расчетный экономический эффект предлагаемых технологий рубленых мясорастительных полуфабрикатов составляет: «Сытные» — 1,6 тыс. рублей, «Классные» — 1,7 тыс. рублей на 1 тонну готовой продукции.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Зорин, Алексей Владимирович, 2009 год

1. А. С. 990165 СССР. МКИ А 23 В 4/02. Способ посола мяса при производстве копченостей Текст. / А. А. Кийс, М. К. Рей, В. В. Кирикал заявлено 13.06.89, опубликовано 23.09.90

2. Активированные вещества. Некоторые вопросы теории и практики Текст. / В. М. Бахир, А. Р. Атаджанов, С. А. Алёхин [и др.] // Изв. АН Уз.ССР, серия технических наук. 1981, № 5. — 68 с.

3. Акуличев, В. А. Пульсации кавитационных полостей Текст. / В. А. Акуличев. // Физика и техника мощного ультразвука. Мощные ультразвуковые поля. М.: Наука, 1968. - 265 с.

4. Алехин, С. А. Новые технологии на основе ЭХА Электронный ресурс. / С. А. Алехин. М. : МИС-РТ. - 1998. - №3. - www misrt. ru.

5. Алешин, А. Д. Совершенствование процесса подготовки коллагеносо-держащего сырья к экстракции желатина Текс. / А. Д. Алешин, Н. Н. Мизерецкий // Журнал «Мясная индустрия». 2004. - № 3. - С. 35 - 36.

6. Антипова, Л. В. Методы исследования мяса и мясных продуктов Текст.

7. J / Л. В. Антипова, И. А. Глотова // Учебники и учебные пособия для сту1.дентов высш. учеб. заведений. М.: Колос, 2001. - 376 с.

8. Антипова, Л. В. Основы рационального использования вторичного коллагеносодержащего сырья мясной промышленности Текст. / Л. В. Анt t