Теоретические и практические аспекты синтеза технологических потоков производства многокомпонентных гранулированных концентратов напитков с использованием молочной сыворотки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.12, доктор наук Майтаков Анатолий Леонидович

• Майтаков Анатолий Леонидович
• доктор наук
• 2021

Оглавление диссертации доктор наук Майтаков Анатолий Леонидович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Анализ использования молочной сыворотки как белково-углеводного сырья

1.2 Основные направления переработки молочной сыворотки

1.3 Особенности технологий гранулирования молочной сыворотки

1.4 Системный анализ технологических процессов производства гранулированных продуктов: механизм и основные закономерности

1.5 Метод и методика системного анализа

1.6 Эволюция представлений о моделировании в производстве многокомпонентных полидисперсных пищеконцентратов

1.6.1 Требования к математическим моделям синтеза технологических потоков многокомпонентных гранулированных пищеконцентратов

1.6.2 Моделирование физических и технологических процессов

синтеза

1.6.3 Современное состояние моделирования технологий и системно-информационный подход при разработке новых

и совершенствовании существующих технологий в условиях информационной неопределённости

1.6.4 Реализация модульного принципа в производстве гранулированных продуктов на основе молочной сыворотки

с позиций системного подхода

1.7 Особенности технологий и процессов многокомпонентных гранулированных пищеконцентратов с сухой молочной сывороткой

и их классификация

1.8 Классификация полидисперсных многокомпонентных сред и

уровни рассмотрения их как объектов

1.9 Заключение по аналитическому обзору, обоснование основных

направлений исследований, цели и задачи

Глава 2. МЕТОДОЛОГИЯ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОТОКОВ ПРОИЗВОДСТВА МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ПОЛИДИСПЕРСНЫХ ГРАНУЛИРОВАННЫХ КОНЦЕНТРАТОВ НАПИТКОВ

2.1 Понятия и определения системологии

2.2 Системность производства быстрорастворимых гранулированных напитков

2.3 Строение технологической системы

2.4 Строение физико-химической системы

2.5 Организация, схема и методы исследований

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ ГРАНУЛ СЫВОРОТКОСОДЕРЖАЩИХ КОМПОЗИЦИЙ

3.1 Исследование влияния технологических факторов на процесс формирования полидисперсных гранулированных продуктов на основе молочной сыворотки

3.2 Исследование процесса структурообразования многокомпонентных сывороткосодержащих гранулированных продуктов

3.3 Особенности структурообразования гранул, содержащих сыворотку

3.4 Исследование структурно-механических свойств гранулированной сыворотки и сывороткосодержащих композиций

3.5 Формирование структуры гранулы при сушке

Глава 4. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ГРАНУЛИРОВАНИЯ СЫВОРОТКОСОДЕРЖАЩИХ НАПИТКОВ

4.1 Технология гранулирования сыворотки и сывороткосодержащих композиций

4.2 Диагностирование технологии через параметр качества -восстанавливаемость

4.3 Изучение состава, свойств, пищевой ценности сухой

гранулированной сыворотки

4.4 Исследование структурно-механических свойств

гранулированной сыворотки и сывороткосодержащих композиций

Глава 5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПОТОКА ПРОИЗВОДСТВА СЫВОРОТКОСОДЕРЖАЩИХ ГРАНУЛИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ

5.1 Синтез технологического потока производства сухих

структурированных продуктов

5.2 Разработка математической модели процесса в подсистеме «С»

5.3 Результаты идентификационных экспериментальных исследований

5.4 Алгоритмы параметрической идентификации процесса гранулирования полидисперсных продуктов

Глава 6. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ БЛОКОВ ПРОИЗВОДСТВА ГРАНУЛИРОВАННЫХ СЫВОРОТКОСОДЕРЖАЩИХ НАПИТКОВ

6.1 Разработка структуры технологического блока

6.2 Формирование и оптимизация виртуальной информационной модели технологического блока формообразования гранул сывороткосодержащих пищеконцентратов

Глава 7. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПОЛИДИСПЕРСНЫХ ГРАНУЛИРОВАННЫХ ЗАВТРАКОВ НА ОСНОВЕ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ

7.1 Быстрорастворимый гранулированный завтрак на основе молочной сыворотки и экстракта аронии черноплодной

7.1.1 Научное обоснование рецептуры

7.1.2 Рецептурный состав

7.1.3. Технология производства

7.1.4 Исследование потребительских свойств. Определение регламентируемых показателей качества, сроков и режимов хранения

7.2 Быстрорастворимый гранулированный завтрак на основе молочной сыворотки и рябины обыкновенной

7.2.1 Научное обоснование рецептуры

7.2.2 Рецептурный состав

7.2.3 Технология производства

7.2.4 Исследование потребительских свойств. Определение регламентируемых показателей качества, пищевой ценности, сроков

и режимов хранения

Глава 8. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ОЦЕНКА КАЧЕСТВА

БЫСТРОРАСТВОРИМЫХ ГРАНУЛИРОВАННЫХ КИСЕЛЕЙ

НА ОСНОВЕ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ

8.1 Гранулированный кисель на основе аронии черноплодной

и молочной сыворотки

8.1.1 Технология производства

8.1.2. Исследования показателей безопасности при хранении. Определение регламентируемых показателей качества, сроков и режимов хранения

8.2 Гранулированный витаминизированный кисель с использованием овсяной муки, картофельного крахмала, яблочного, лимонникового

и облепихового соков, стевии и фруктозы

8.2.1 Разработка рецептур

8.2.2 Разработка технологии производства функциональных быстрорастворимых киселей

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

ПРИЛОЖЕНИЕ З

ПРИЛОЖЕНИЕ И

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теоретические и практические аспекты синтеза технологических потоков производства многокомпонентных гранулированных концентратов напитков с использованием молочной сыворотки»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Обеспечение продуктового (продовольственного) рынка высококачественными конкурентоспособными пищевыми продуктами функционального назначения на основе отечественного (местного) сырья является одной из приоритетных задач государственной политики в области продовольственной безопасности. Решение продовольственной проблемы в развитых странах мира неразрывно связано с развитием шестого технологического уклада, период которого приходится ориентировочно на 2025-2030 годы. Этот уклад будет характеризоваться применением новых подходов к созданию продовольственных продуктов: внедрение генной инженерии, био- и нано технологий, систем искусственного интеллекта.

Использование местного натурального растительного, а также молочной сыворотки позволяет создать широкий ассортимент напитков. Варьируя рецептурный состав можно получить продукты (напитки), обладающими функциональными и лечебно-профилактическими свойствами, что является одной из приоритетных задач нашей страны. Большой вклад в его развитие вносят ученые ведущих научных школ РФ Н. Н. Липатова, А. Г. Храмцова, В. Д. Харитонова, Л. А. Остроумова, Л. В. Донченко, В. М. Позняковского, И. С. Хамагаевой, и их учеников и других ученых и специалистов.

Важной проблемой является совершенствование процессов и технологий получения таких продуктов. Решение данной проблемы лежит в области создания многофункциональных машин и аппаратов (например, для извлечения ценных компонентов из сырья растительного происхождения) и является предпосылкой для разработки унифицированных технологических потоков. Исследования, проведенные за последниегоды, показали, что варьируя физические свойства исходного порошкообразного сырья, можно «создать» быстрорастворимые концентраты, отвечающие самым высоким требованиям качества.

Таким образом, разработку и производство таких продуктов можно без сомнений отнести к актуальным научным и практическим проблемам, которые требуют своего решения на современном этапе.

Научную основу теории по разработке и созданию быстрорастворимых (в зарубежных источниках - инстанты) продуктов составила теория физико-химической механики дисперсных систем. Автором создания данной теории, «находящейся» на стыке нескольких отдельных разделов молекулярной физики, физической и коллоидной химии, является академик П. А. Ребиндер. Работы академика П. А. Ребиндера послужили основой в области создания и практического внедрения дисперсных систем с заранее заданными параметрами качества и свойствами. Среди учёных, внёсших значительный вклад в исследования в данной области, необходимо отметить таких учёных как М. П. Воларович, А. В. Лыков, Н. В. Михайлов, В. И. Лихтман, Е. Д. Щукин, Н. Б. Урьев, Н. Н. Крутицкий, Б. В. Дерягин, А. Д. Зимон, А. А. Трапезников, И. Н. Владовеца, Ю. С. Липатов, Ф. Д. Овчаренко, И. В. Крагельский. Применение данной теории к материалам, используемым в пищевой промышленности, посвящены работы В. Д. Харитонова, Н. Н. Липатова, А. В. Горбатова, И. А. Рогова, А. Ю. Просекова, А. М. Попова.

В основу данной научной отрасли положен системный анализ, оптимизация свойств исходных компонентов смесей, влияния тепловых, физико-механических и физико-химических факторов на характер протекающих технологических процессов и их синергетического влияния на формирование качества готового продукта. Продукты питания, получаемые методом гранулипования, являются сложной системой с изменяющимися параметрами и нечеткими причинно-следственными связями.

Производство таких технологических потоков, как отмечает академик В. А. Панфилов, невозможно без организации сложных технологических систем, без их моделирования в условиях информационной неопределенности синергизма параметров процессов и компонентов.

Таким образом, насущной задачей, решение которой в условиях информационной неопределённости (несмотря на значительный объем имеющихся данных, полученных, в основном, экспериментальным путём) сможет обеспечить повышение качества выпускаемой продукции, является, разработка и применение методов системного анализа сложных объектов исследования, обработка информации, разработка программ, алгоритмов и математических моделей проектирования новых и оптимизации существующих технологий, а также совершенствование управления технологическими процессами.

В основу данной диссертационной работу легли следующие документы: «Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года» (распоряжение Правительства российской Федерации от 25 октября 2010 года N 1873-р); программа «К здоровью через питание», имеющая статус губернаторской программы (разработанная на основании вышеуказанного документа). В диссертационной работе обобщены результаты теоретических расчетов и моделирования процессов гранулирования, экспериментальных разработок, а также решения прикладных задач. Обобщение результатов исследований, выводы и заключение являются результатом работы лично автора, либо проводились под его руководством и при его участии.

Степень разработанности темы исследования. Научную основу приготовления быстрорастворимых продуктов (в зарубежной литературе -инстант- продукты) составляет физико-химическая механика дисперсных систем. Эта наука, основоположником, которой является академик П. А. Ребиндер, возникла на стыке физикохимии, механики дисперсных систем, коллоидной химии и молекулярной физики. В настоящее время она широко применяется в разных областях получения дисперсных систем с заданными свойствами и структурой. Исследованиям в этой области посвящены работы М. П. Воларовича, А. В. Лыкова, Н. В. Михайлова, В. И. Лихтмана, Е. Д. Щукина, Н. Б. Урьева, Н. Н. Крутицкого, Б. В. Дерягина, А. Д. Зимона, А. А. Трапезникова, И. Н.

Владовца, Ю. С. Липатова, А. В. Дунайского, Ф. Д. Овчаренко, И. В. Крагельского, применительно к пищевым материалам - В. Д. Харитонова, Н. Н. Липатова, А. В. Горбатова, И. А. Рогова, А. М. Попова, А.Ю. Просекова. Особенность данной отрасли науки состоит в оптимальном комплексном анализе механических воздействий, а также влиянии физико-химических и тепловых факторов на протекающие процессы.

Вместе с тем анализ опубликованных научных работ в рассматриваемых направлениях науки свидетельствует о том, что производство порошкообразных смесей в России сдерживается отсутствием эффективных технологий производств конечных форм препаратов и современного аппаратурного оформления технологических процессов. Лимитирующей стадией является получение сыпучего продукта в агломерированной форме.

В связи с этим разработка научно-практического обеспечения процессов получения быстрорастворимых напитков и создание промышленного оборудования для их эффективной и экономичной реализации представляет собой крупную и актуальную проблему, имеющую важное народнохозяйственное значение в области производства пищевых продуктов общего и функционального назначения.

Цель и задачи исследований. Настоящая диссертационная работа имеет своей целью создание инновационных подходов к синтезу технологических потоков, методов моделирования, средств и методов проектирования и создания технологических процессов производства быстрорастворимых многокомпонентных полидисперсных гранулированных сывороткосодержащих напитков с заданными показателями качества. Для реализации поставленной цели решены следующие основные задачи: - по результатам литературного обзора провести экспериментальные исследования технологических свойств быстрорастворимых напитков, и на основе систематизации полученных данных сформулировать теоретические предпосылки и рабочие гипотезы по применению способов гранулирования и сушки и их оптимизации применительно к производству быстрорастворимых напитков содержащих в своем составе молочную сыворотку. Оценить степень влияния на качество напитков

дисперсного и компонентного состава смесей. Создать методологические основы исследования и совершенствования систем направленного структурирования быстрорастворимых сывороткосодержащих напитков;

- исследовать процесс влажного структурообразования многокомпонентных сывороткосодержащих полидисперсных систем, оценить изменение пластической прочности, связности гранулы в процессе её формообразования и уплотнения во взаимодействии твердой, жидкой и газообразной фаз;

- исследовать физико-химические свойства сывороткосодержащих дисперсных систем, оценить их энергетические и структурные характеристики и разработать простые, универсальные параметры и показатели для количественной оценки процессов структурообразования в динамике, в процессе формирования гранулы;

- оценить влияние концентрационного фактора на процесс структурообразования и свойства влажных дисперсных систем и установить взаимосвязь между структурно-механическими и водно-физическими свойствами;

- исследовать закономерности перевода коагуляционных структур с молочной сывороткой в конденсационные при сушке и установить взаимосвязь структурно-фазовых и теплофизических характеристик влажных материалов, в том числе с использованием влагоёмких сред;

- систематизировать полученные данные и на их основе сформулировать теоретические предпосылки и рабочие гипотезы по выбору способов гранулирования и сушки в производстве быстрорастворимых плодово-ягодных напитков, содержащих сухую молочную сыворотку;

- исследовать технологические свойства быстрорастворимых сывороткосодержащих напитков и создать методологические основы исследования и совершенствования систем направленного структурирования быстрорастворимых плодово-ягодных напитков содержащих молочную сыворотку;

- оценить этапы формирования структуры гранулы, её физико-химических и физико-механических свойств, выявить поэтапные контролируемые параметры, характеризующие качество и разработать математическую модель процесса структурообразования для оптимизации режимно-конструктивных параметров

формования многокомпонентных сывороткосодержащих полидисперсных смесей в процессе их коагуляции при гранулировании окатыванием в тарельчатых грануляторах с активатором;

- разработать логику построения информационных моделей технологических блоков на базе знания закономерностей взаимодействия трех систем - среда, технологические воздействия, процессы и сформировать виртуальную информационную модель оптимизации технологического потока формообразования гранул сывороткосодержащих напитков и определить основные принципы разработки их построения;

- разработать новую концепцию и создать алгоритм и программу работы информационной модели технологического блока (технологического потока), методологию его синтеза;

- реализовать результаты исследований в разработке технологий быстрорастворимых плодово-ягодных напитков на основе молочной сыворотки;

- определить основные направления развития моделей формирования технологических систем производства быстрорастворимых сывороткосодержащих напитков;

- апробировать, протестировать и внедрить основные результаты на предприятиях отрасли.

Научная концепция. В настоящее время сформирован определенный, достаточно высокий уровень знаний о предметной области. Однако отсутствие системного подхода к исследованию механизмов процесса структурирования дисперсной системы, а также неопределенность единых критериальных оценок, позволяющих описать свойства дисперсной системы на всех этапах технологического процесса ее производства снижает эффективность использования накопленных данных с целью управления процессами структурообразования.

Использование методологии системного подхода позволит объединить результаты исследования процессов образования дисперсных систем, полученных в теории прессования, пластического формования, сушки, запекания, гидратации

и твердения вяжущих систем. Каждая из этих теории изучает дисперсные системы обособленно, но рассматривает зависимость их структурных свойств и характеристик от геометрии частиц, опираясь на них при построении математических моделей

Научная новизна.

1. На основе проведённого комплекса теоретических и экспериментальных исследований установлены основные физико-химические закономерности в технологии производства сухих быстрорастворимых гранулированных концентратов плодово-ягодных напитков на основе молочной сыворотки. Сформулирована концепция управляемого формирования структуры быстрорастворимых полидисперсных сывороткосодержащих напитков, представляющая технологию как систему физико-химических, физико-механических процессов, обеспечивающих формирование заданных показателей качества продукта на всех этапах технологического потока.

2. Обоснован принцип и система количественной оценки непрерывного процесса формирования структуры в технологии полидисперсных гранулированных сыворотко-содержащих напитков на основе полидисперсных систем с использованием объёмных фазовых характеристик, критериев и параметров, отображающих наиболее общие признаки дисперсной системы, независимо от её разновидности, типа структуры, технологической стадии и вида энергетического воздействия.

3. Обоснован принцип оценки способности к формообразованию гранулированием дисперсных сывороткосодержащих многокомпонентных смесей на основе анализа их фильтрационных и реологических свойств.

4 Обоснован принцип управления процессами пластического формования пищевых полидисперсных масс при гранулировании и в процессе конденсационно-кристаллизационного переходов при сушке.

5. Обоснован новый методологический подход при исследовании состава и свойств дисперсных структур, учитывающий объёмный фазовый состав этих структур в начальном, текущем и конечном состояниях.

6. Синтезирована типовая технология и технологический поток производства сывороткосодержащих концентратов инстант-напитков с заданными параметрами качества.

7. Разработана математическая модель кинетики процесса структурообразования, обеспечивающая оптимальное управление процессом гранулирования методом окатывания инстантированных дисперсных смесей в тарельчатых грануляторах с активатором.

8. Обоснована методика и логика обеспечения заданных параметров качества функциональных элементов технологического потока гранулированных напитков путём построения информационных моделей технологических блоков на базе знания закономерностей взаимодействия трех систем - среда, технологические воздействия, процессы, с целью их оптимизации. Разработана информационная математическая модель технологического блока, на базе которой создана методика выбора оптимального способа гранулирования, исходя из конкретных технологий производства и аппаратурного и процессового оформления подсистем технологического потока.

Теоретическая и практическая значимость работы. В результате теоретических и экспериментальных исследований сформулированы специальные требования к процессам и оборудованию для производства быстрорастворимых напитков из плодово-ягодного сырья на основе молочной сыворотки, учитывающие физико-химические и физико-механические свойства дисперсных систем на всех стадиях их структурообразования. На этой основе разработаны:

- технология гранулирования и сушки многокомпонентных смесей быстрорастворимых структурированных концентратов напитков, являющихся базовыми для создания напитков функционального назначения;

- технические условия и технологические инструкции:

- «Завтрак гранулированный на основе молочной сыворотки». Технические условия (с изменениями и дополнениями) - ТУ 9196-001-16362254-19 (Приложение В);

- технологическая инструкция по производству завтрака гранулированного на основе молочной сыворотки (Приложение Г);

- «Кисели плодово-ягодные, быстрорастворимые, гранулированные». Технические условия (с изменениями и дополнениями) - ТУ 9195-001-1636225419 (Приложение Д);

- технологическая инструкция по производству киселей плодово-ягодных быстрорастворимых, гранулированных (Приложение Е);

Разработанные технологии апробированы, протестированы и внедрены на предприятиях: АО Финансовая агропромышленная корпорация «Туймаада» (Республика Саха (Якутия)), ООО НПО «Здоровое питание» (г. Кемерово), ООО «Химпром» (г. Кемерово), ООО «Биоцен» (г. Томск) (Приложения Б, Ж, З, И).

Методология и методы исследования. Методологической основой проводимых в диссертации исследований, является математическое моделирование, основанное на принципах и методологии системного анализа, системном, энергетическом и информационно-алгоритмическом причинно-следственном подходах; комплексные исследования, сочетающие моделирование, теоретические и экспериментальные исследования.

Результаты экспериментальных исследований получены с применением современных лабораторных методов (физико-механических, физико-химических, технологических, микробиологических, химических) с накоплением статистической информации и ее последующей обработкой с использованием проверенных методик и современного программного обеспечения

При проведении экспериментальных исследований было учтено, что свойства изучаемых систем находятся под влиянием внешних факторов. Поэтому особое внимание уделено исследованиям динамики физико-механических и физико-химических свойств исследуемого продукта на протяжении всего технологического процесса.

Положения, выносимые на защиту 1. Методология интегрированного проектирования гибких технологических потоков производства быстрорастворимых гранулированных продуктов на основе информационных моделей модулей (подсистем) с учетом взаимодействия среды, технологических воздействий и технологических операций.

2. Результаты экспериментальных исследований:

- влияния технологических факторов на процесс формирования полидисперсных гранулированных продуктов на основе молочной сыворотки

- процесса структурообразования многокомпонентных сывороткосодержащих гранулированных продуктов;

- особенностей структурообразования гранул, содержащих сыворотку;

- структурно-механических свойств гранулированной сыворотки и сывороткосодержащих композиций;

- структуры гранулы при сушке;

- диагностирования технологии через параметр качества-восстанавливаемость;

- состава, свойств, пищевой ценности сухой гранулированной сыворотки.

3. Математическая модель процесса синтеза технологического потока производства сухих структурированных сывороткосодержащих продуктов и её параметрическая идентификация.

4. Результаты исследования допустимых областей изменения параметров сырья, технологических переменных и коэффициентов математических моделей технологических потоков, математического моделирования и синтеза технологических потоков в условиях неопределенности исходных данных.

5. Перспективные методологии проектирования гибких технологических потоков на основе информационных моделей технологических блоков.

Степень достоверности результатов работы подтверждается 3-5-кратной повторностью экспериментов с применением стандартных методов исследований; использованием современных поверенных приборов и оборудования, имеющих установленные пределы отклонений; полученными данными со статистически достоверными различиями (р < 0,05), применением оригинальных и стандартных программ и современного программного обеспечения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении» (Брянск, 2007), 10-й Международной научно-практической конференции «Технологии

ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструментов и технологической оснастки» (Санкт-Петербург.

2008), Международной научно - практической конференции «Чистая вода - 2009» (Кемерово, 2009), IV Международной научно-технической конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке». (Санкт-Петербург,

2009), 8-й Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы повышения эффективности металлообработки в промышленности на современном этапе» (Новосибирск, 2010), VIII Международной научно-практической конференции «Predny vedecke novinky - 2012» (Praha. 2012), VIII Международной научно-практической конференции Wschodnie partnerstwo -2012» (Przemysl, 2012), (Przemysl, 2012), Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности и общественном питании» (Екатеринбург, 2017), XVI международной научно-практической конференции «Topical areas of fondamental and applied research» (North Charleston, 2018), Национальной конференции «Современные тенденции развития науки» (Кемерово, 2018), IX международной научно-технической конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» (Санкт-Петербург, 2019), International Conference Communicative Strategies of Information Society «Advances in Social Science, Education and Humanities Research» (Санкт-Петербург, 2018), 1-й национальной конференции «Холодильная техника и технологии» (Кемерово, 2019), Национальной (Всероссийской) конференции «Актуальные направления научных исследований: технологии, качество и безопасность» (Кемерово, 2020).

Соответствие темы паспорту научной специальности. Диссертационные исследования соответствуют пунктам 1, 2, 3.3, 3.4, 4 паспорта специальности 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производств и пунктам 2, 6, 9 паспорта специальности 05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликованы 53 печатных работы, в том числе 5 статей - в международных

изданиях, входящих в наукометрические базы данных Scopus и Web of Science, 15 статей - в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ; 3 монографии. Получены 2 патента РФ на изобретение; зарегистрированы 2 программы для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, восьми глав, заключения, выводов, списка литературы и 6 приложений, изложена на 438 страницах основного текста, содержит 106 таблиц, 74 рисунка, 87 формул. Список использованной литературы включает 381 наименование, в том числе 97 зарубежных источников.

Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Анализ использования молочной сыворотки как белково-углеводного сырья

Молочная сыворотка является побочным продуктом переработки молока при производстве творога, сыров, казеина. В результате такой переработки молока, связанной с извлечением белковых веществ, большая часть перерабатываемого сырья переходит в сыворотку. Так, теоретический выход составляет до 90%, на практике - от 65% до 80% в зависимости от конечного продукта (таблица 1.1) [276,286].

Таблица 1.1— Выход сыворотки в зависимости от вырабатываемого продукта

Вырабатываемый продукт Выход сыворотки, % от перерабатываемого сырья

Сыры натуральные 80

низко жирные и обезжиренные 65

Брынзы 65

Творог 80

Казеин 75

Физические свойства сыворотки, ее пищевая ценность (в том числе энергетическая) и состав напрямую определяются способом производства конечного продукта. Так, свойства творожной сыворотки зависят от способа выработки творога - кислотный или сычужный, с отвариванием или без него. В любом случае в сыворотку перейдет до 50% сухих веществ молока (таблице 1.2) [272,328].

Состав молочной сыворотки включает почти все вещества и соединения, присутствующие в исходном сырье - молоке, а их насчитывается около 250 [274] (рисунок 1.1).

Свойства и состав молочной сыворотки зависят от сезона сбора молока, поэтому, как правило, во внимание принимают так называемый его средний состав (таблица 1.3).

Таблица 1.2- Степень перехода ряда веществ молока в сыворотку

Компонент молока Степень перехода в сыворотку, %

Молочный жир 7,7

Белки казеин 22,5

сывороточные белки 95,0

Лактоза 96,2

Минеральные соли 81,1

Сухие вещества всего 49,9

Таблица 1.3 - Средний состав молочной сыворотки

Компонент сыворотки Содержание сухих веществ

г., на 100мл сыворотки %

Лактоза 4,66 71,1

Белковые вещества 0,91 14,0

Минеральные вещества 0,50 7,7

Жир 0,37 5,7

Прочие 0,06 0,9

Итого 6,5 100

Анализ данных, представленных в таблице 1.3, говорит о том, что белковый состав включает следующие сывороточные белки: альбумин, лактоальбумин (а-форма, Р-форма), иммуноглобулин, протеозопептон Первые три белковые фракции из указанных чувствительны к высоким температурам, т.е. являются термолабильными. Последняя из указанных белковых фракций термоустройчива. Термолабильные белковые вещества начинают денатурировать при температурах выше 60оС (лактоальбумин). Температуры денатурации альбумина и иммуноглобулина начинаются от 75оС. Протеозопентонные белковые вещества начинают денатурировать от 95оС.

Также на основе анализа данных таблицы 1.3 можно заключить, что основную часть сухого вещества сыворотки (более 70%) составляет лактоза.

Рисунок 1.1 - Химический состав молочной сыворотки

Для молочной сыворотки характерно высокое содержание аминокислот. Из двадцати существующих аминокислот сыворотка не содержит только глутамин и аспарагин. В число аминокислот сыворотки входят десять незаменимых.

Белковые соединения в составе молочной сыворотки необходимы организму для полноценного обмена веществ. Белки молочной сыворотки содержатся как в форме белковых соединений, так и в свободной форме. Их соотношение в зависимости от вида сыворотки (подсырная или творожная) меняется. Содержание свободных аминокислот в подсырной сыворотке составляет 133 мл/л, в творожной - 450 мл/л.

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Майтаков Анатолий Леонидович, 2021 год

Были использованы:

1. Технические условия «Кисели плодово-ягодные, быстрорастворимые, гранулированные» - ТУ 9195-001-16362254-19;

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ

«ХИМПРОМ»

650021 Кемеровская область-Кузбасс, г. Кемерово, ул. 1-я Стахановская, 35, офис 215. ИНН/КПП 4205072099/420501001 р/счет 40702810726020103367 в Кемеровском отделении № 8615 ПАО Сбербанк, г. Кемерово

к/счет 30101810200000000612 БИК 043207612 F-mi.il: [e-mail] Сайт: http://www.himprom42.ru

Тел./факс [phone]

№

144-ИД

от

15.05.2020.

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы на соискание ученой степени доктора технических наук Майтакова Анатолия Леонидовича

Настоящим актом подтверждаем, что результаты диссертационной работы «Теоретические и практические аспекты синтеза технологических потоков производства многокомпонентных гранулированных

пищеконцентратов с использованием молочной сыворотки», представленной на соискание ученой степени доктора технических наук, внедрены и используются

на ООО «Химпром».

Кемеровский «Химпром» является динамично развивающимся предприятием, деятельность которого направлена на увеличение номенклатуры выпускаемой продукции, повышение ее качества, удовлетворение потребности покупателей в химической продукции. Внедрение передовых технологий, техники, разработка и освоение производства новых продуктов, развитие межпроизводственных и межрегиональных связей, постоянное совершенствование структуры управления обеспечивает высокую конкурентоспособность продукции на внутреннем и внешнем рынке

химической продукции

К внедрению приняты (и в большей части внедрены) результаты диссертационного исследования, посвященные вопросам гранулирования полидисперсных смесей (и, в частности, при производстве минеральных солей), а также аппаратурного оформления технологического процесса.

Внедрение данной технологии позволяет:

- расширить ассортимент выпускаемой продукции;

- производить высококачественный, востребованный на рынке продукт;

- определить для предприятия новое перспективное направление.

Основные выводы и рекомендации учтены при осуществлении научно-исследовательских и опытно-конщукторских работ на предприятии

Исполнительный д:

Чернышев А.В.

ООО «Биоцен»

634021, Томская область, г. Томск, ул. Елизаровых, д. 79/1, стр. 40

АКТ

Внедрения технологии производства «Сухих гранулированных концентратов напитков с ягодным

наполнителем».

28 апреля 2012г.

г. Томск

Томское производственное предприятие ООО «Биоцен» ввело в эксплуатацию технологическую линию по производству «Сухих гранулированных концентратов напитков с ягодным наполнителем».

по технологии разработанной авторским коллективом под руководством Майтакова А.Л. (Кемеровский технологический институт пищевой промышленности)

Достигнутая производительность технологической линии составила 200 кг в смену по конечному продукту ( 4000 шт. упаковок при производстве продукта одного наименования).

Эксплуатация технологической линии показала:

1. Продуманность, подбора и проектирования оборудования и согласованность процессов производства в целом.

2. Простоту обслуживания оборудования в сочетании с высоким качеством производимого продукта.

3. Возможность быстрого обучения ОПП, даже с низкой начальной квалификацией, по обслуживанию технологической цепочки.

Внедрение данной технологии позволило предприятию ООО «Биоцен»:

1. Расширить ассортимент производимой продукции.

2. Производить высококачественный, востребованный на рынке продукт из побочной продукции предприятия (фактически из «отходов» производства соков) с хорошим экономическим эффектом.

Определить для предприятия новое перспективное развития.