страница1/3
Дата22.02.2018
Размер377 Kb.
ТипАвтореферат

Совершенствование технологии и рецептур сокосодержащих напитков с использованием растительных пищевых волокон


  1   2   3

Н

а правах рукописи






ТРЕТЬЯКОВА Наталья Романовна


СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И РЕЦЕПТУР

СОКОСОДЕРЖАЩИХ НАПИТКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

РАСТИТЕЛЬНЫХ ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН

05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки

злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов,

плодоовощной продукции и виноградарства



АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Краснодар - 2014

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный

технологический университет» (ФГБОУ ВПО «КубГТУ»)



Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Барашкина Елена Владимировна,
Официальные оппоненты: Касьянов Геннадий Иванович,

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технологии мясных и рыбных продуктов ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»



Соболь Ирина Валерьевна,

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологии хранения и переработки растениеводческой продукции ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет»


Ведущая организация: ГНУ Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии

Защита состоится 27 февраля 2014 года в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-248.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет».
Автореферат разослан 27 января 2014 г.
Ученый секретарь

диссертационного совета,

канд. техн. наук, доцент В.В. Гончар

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1 Актуальность работы. Согласно Доктрине продовольственной безопасности РФ на период до 2020 г. охрана здоровья и повышение качества жизни населения являются приоритетными задачами государственной политики России. Недостаток в рационе растительных пищевых волокон может являться одной из причин ухудшения состояния здоровья. Обогащение продуктов питания растительными пищевыми волокнами позволит не только предотвратить ряд заболеваний, связанных с неправильным питанием, но и будет способствовать детоксикации организма.

Сегодня производство безалкогольных напитков является одним из активно развивающихся сегментов рынка. Сокосодержащие напитки пользуются стабильным и постоянно растущим массовым спросом, в связи с чем, являются перспективными объектами для обогащения растительными пищевыми волокнами с целью устранения их дефицита в рационах питания населения РФ.

Обогащение сокосодержащих напитков растительными пищевыми волокнами наиболее рационально осуществлять за счет использования пектиновых экстрактов, получаемых из вторичных продуктов переработки плодов и овощей. Содержание пектина в таких экстрактах составляет от 0,3 % до 0,5 %, в связи чем, проведение исследований, направленных на увеличение содержания в экстрактах пектина и обогащения ими сокосодержащих напитков, является актуальным.

Актуальность данной темы подтверждена финансовой поддержкой Министерства образования и науки РФ, проект № 4.1897.2011 «Разработка инновационной технологии продуктов питания функционального назначения на основе глубокой и комплексной переработки растительного сырья» (№ госрегистрации 01201274289), выполняемый в рамках госзадания и соответствием плану НИР кафедры технологии и организации питания КубГТУ «Совершенствование технологии пищевых продуктов функционального, специализированного назначения и общественного питания (№ госрегистрации 01201152072).



1.2 Цель и задачи исследований. Цель исследований – совершенствование технологии и рецептур сокосодержащих напитков путем их обогащения пектиновыми веществами, получаемыми из вторичных продуктов переработки плодоовощного сырья.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- систематизация, изучение и анализ отечественной и зарубежной научно-технической литературы и патентной информации по теме исследований;

- обоснование выбора растительного сырья – плодов сливы и яблок сортов районированных в Краснодарском крае и Республике Адыгея для получения соков;

- обоснование выбора вторичных продуктов переработки плодоовощного сырья – яблочных выжимок, жома сахарной свеклы и жома клубней топинамбура для получения пектиновых экстрактов;

- исследование возможности увеличения содержания пектиновых веществ в пектиновых экстрактах, получаемых из вторичных продуктов переработки плодоовощного сырья, за счет воздействия электромагнитного поля крайне низкочастотного диапазона (ЭМП КНЧ);

- исследование возможности использования молочной сыворотки в качестве экстрагента пектиновых веществ из вторичных продуктов переработки плодоовощного сырья для получения пектиновых экстрактов;

- оптимизация процесса получения пектиновых экстрактов с целью прогнозирования содержания пектиновых веществ и их связывающей способности по отношению к ионам Pb2+;

- получение сухих пектинов и исследование их основных характеристик, наличия функциональных групп в молекулах методами ИК-спектроскопии;

- совершенствование технологии и рецептур сокосодержащих напитков с использованием пектиновых экстрактов, получаемых из вторичных продуктов переработки плодоовощного сырья;

- исследование показателей качества и безопасности, установление сроков хранения сокосодержащих напитков, полученных по усовершенствованной технологии;

- промышленная апробация усовершенствованной технологии и рецептур сокосодержащих напитков;

- разработка проектов технической документации пектиновых экстрактов и сокосодержащих напитков, полученных по усовершенствованной технологии;

- расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения усовершенствованной технологии.



1.3 Научная новизна. Научная новизна работы заключается в теоретическом обосновании совершенствования технологии получения растительных пищевых волокон и обогащения ими сокосодержащих напитков.

Установлено, что воздействие ЭМП КНЧ позволяет интенсифицировать процесс экстрагирования и увеличить содержание пектиновых веществ в пектиновых экстрактах на 15 – 20 %.

Исследована возможность использования молочной сыворотки в качестве экстрагента пектиновых веществ для получения пектиновых экстрактов.

Получены новые данные, свидетельствующие об увеличении содержания пектиновых веществ в пектиновых экстрактах, получаемых из вторичных продуктов переработки плодоовощного сырья, при воздействии ЭМП КНЧ и использовании молочной сыворотки в качестве экстрагента.

Выявлена возможность использования жома клубней топинамбура, образующегося после экстракции инулина, для получения пектиновых экстрактов.

Количественно оценено влияние технологических параметров гидролиза-экстрагирования пектиновых веществ, позволяющих прогнозировать содержание пектиновых веществ в пектиновых экстрактах и их связывающую способность по отношению к ионам Pb2+.

Впервые с применением метода ИК-спектроскопии получены данные о функциональных группах молекул пектиновых веществ, экстрагированных из вторичных продуктов переработки плодоовощного сырья по усовершенствованной технологии.

Усовершенствована технология и рецептуры сокосодержащих напитков обогащенных растительными пищевыми волокнами – пектиновыми веществами, полученными из вторичных продуктов переработки плодоовощного сырья.

Научная новизна технологических и технических решений подтверждена патентом РФ на изобретение «Способ получения пектина» № 2495051 от 10.10.2013 г. и двумя патентами РФ на полезные модели «Технологическая линия для производства функциональных сокосодержащих напитков из косточковых плодов с добавлением молочной сыворотки» № 84679 от 20.09.2009 г. и «Технологическая линия для получения сухого порошка пектина» № 119342 от 04.05.2012 г

1.4 Практическая значимость. Усовершенствована технология и рецептуры сокосодержащих напитков путем их обогащения растворимыми пищевыми волокнами – пектиновыми веществами, полученными из вторичных продуктов переработки плодоовощного сырья.

Определены показатели безопасности и сроки хранения сокосодержащих напитков, обогащенных растворимыми пищевыми волокнами.

Разработаны проекты технических условий на производство пектиновых экстрактов ТУ 9168-365-02067862-2013 и сокосодержащих напитков ТУ 9168-366-02067862-2013, ТУ 9168-367-02067862-2013 и ТУ 9168-368-02067862-2013.

Проведена производственная апробация усовершенствованной технологии и рецептур, выработаны опытные партии сокосодержащих напитков в условиях ООО «Медведовский завод плодопереработки» (ст. Медведовская, Краснодарский край).

Ожидаемый экономический эффект от внедрения усовершенствованной технологии составляет от 6064 руб. до 6857 руб. на 1 т сокосодержащих напитков, в зависимости от вида сырья.

1.5 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на российских и международных конференциях: IX Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Казань, 2008 г.); Одиннадцатой международной научно-практической конференции «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств» (г. Барнаул, 2008 г.); Международной научно-практической конференции «Олимпиада 2014: Технологические и экологические аспекты производства продуктов здорового питания» (г. Краснодар, 2009 г.); XI Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Казань, 2010 г.); 61-я Международной научно-практическая конференции Астраханского государственного технического университета (г. Астрахань, 2011 г.); V Международной научно-практическая конференции «Инновационные направления в пищевых технологиях» (г. Пятигорск, 2012 г.); VIII Международной научной конференции «Техника и технология пищевых производств» (г. Могилев, 2012 г.); XI Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности» (г. Минск, 2012 г.); I Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой и перерабатывающей промышленности» (г. Краснодар, 2012 г.); VI Международной научно-практической конференции «Наука, образование и инновации для АПК: состояние и перспективы» (г. Майкоп, 2012 г.).

Научные разработки отмечены бронзовой медалью XVI Московского международного Салона изобретений и инновационных технологий «Архимед-2013», Дипломом II степени Министерства образования и науки Краснодарского края по итогам краевого конкурса «Лучшая научная и творческая работа преподавателей, аспирантов, соискателей, студентов высших учебных заведений Краснодарского края за 2012 год», Дипломом Министерства образования и науки РФ по итогам «Открытого конкурса на лучшую работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах Российской Федерации» (2010 г.).



1.6 Публикации. По материалам исследований опубликовано 20 научных работ, в том числе три статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, получены: патент РФ на изобретение, два патента РФ на полезные модели и свидетельство о государственной регистрации базы данных.

1.7 Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора отечественной и зарубежной научно-технической литературы и патентной информации, методической части, экспериментальной части, технологической части, выводов, списка использованных литературных источников. Основная часть работы изложена на 116 страницах компьютерного текста, включает 17 таблиц и 23 рисунка. Список литературных источников включает 199 наименований, в том числе 21 – зарубежных авторов.
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследований использовали плодовое и овощное сырье, возделываемое в Краснодарском крае и Республике Адыгея: яблоки сортов Голден Делишес, Ренет Симиренко; сливу сортов Болховчанка, Волжская ранняя, Золотистая ранняя, Стартовая; свеклу сахарную сорта Первомайская; клубни топинамбура сортов Егерский, Скороспелка, Интерес; вторичное сырье плодоовощного производства: яблочные выжимки, жом сахарной свеклы, жом клубней топинамбура; молочную сыворотку по ГОСТ 53438-2009; кислоту лимонную по ГОСТ 908-2004; сахар-песок по ГОСТ 21-94; пектиновые экстракты; сухой пектин; сокосодержащие напитки, обогащенные растительными пищевыми волокнами.

2.2 Методы исследований. В работе использовали как общепринятые, так и специальные методы исследований исходного сырья и готовой продукции. Массовую долю сухих веществ определяли по общепринятой методике. Активную кислотность (рН) определяли на приборе «HANNA Instruments HI2210, HI2211». Содержание пектиновых веществ определяли Са-пектатным методом. Влажность определяли с помощью анализатора влажности «Элвиз-2C». Связывающую способность пектиновых веществ определяли титриметрически. Качественные и количественные характеристики пектиновых веществ определяли методами, описанными В.В. Арасимович. Изучение содержания функциональных групп молекул пектина проводили методом ИК-спектроскопии на приборе «PerkinElmer FT-IR». Органолептические показатели пектина определяли по ГОСТ 29186-91, сокосодержащих напитков – дегустационной оценкой.

Воздействие ЭМП КНЧ на исследуемые объекты осуществляли с помощью установки, разработанной на кафедре радиофизики и радиоэлектроники «КубГУ», состоящей из генератора электромагнитных колебаний, частометра, емкости для загрузки образцов, излучателя, осциллографа, экранированной камеры.

Статистическую достоверность результатов исследований оценивали по известным методикам с использованием пакетов прикладных программ Statistica 8.0 и MathCad 14.0. Структурная схема исследований представлена на рисунке 1.
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Обоснование выбора растительного сырья – плодов сливы и яблок сортов районированных в Краснодарском крае и Республике Адыгея для получения соков. Для обоснования выбора растительного сырья для получения соков и их использования в производстве сокосодержащих напитков был исследован химический состав и выход сока плодов сливы и яблок сортов районированных в Краснодарском крае и Республике Адыгея. Определение химического состава исследуемых сортов плодов сливы и яблок проводили по следующим показателям: массовая доля сухих веществ, массовая доля пектиновых веществ и сахаров, титруемая кислотность, содержание витамина С.

В таблице 1 приведены средние данные по изучению химического состава плодов сливы и яблок за 2011-2013 годы наблюдений.



Установлен наибольший выход сока, а также высокое содержание пектиновых веществ для яблок сорта Ренет Симиренко и Голден Делишес, плодов сливы сортов Волховчанка и Волжская ранняя, в связи с чем, целесообразно использовать данные сорта для получения соков – рецептурных компонентов сокосодержащих напитков.

Систематизация, изучение и анализ отечественной и зарубежной научно-технической литературы и патентной информации




Обоснование выбора растительного сырья для получения соков; обоснование выбора вторичных продуктов переработки плодоовощного сырья для получения пектиновых экстрактов и сокосодержащих напитков

Исследование химического состава и выхода сока из плодов сливы и яблок сортов районированных в Краснодарском крае и Республике Адыгея



Исследование содержания пектиновых веществ во вторичных продуктах переработки плодоовощного сырья




Исследование воздействия ЭМП КНЧ и возможности использования молочной сыворотки в качестве экстрагента для получения пектиновых экстрактов






Оптимизация процесса получения пектиновых экстрактов с целью увеличения содержания и связывающей способности пектиновых веществ по отношению к ионам Pb2+



Получение образцов пектиновых экстрактов



Получение образцов

сухого пектина









Исследование структуры и функциональных групп молекул образцов пектиновых веществ методами ИК-спектроскопии

Исследование физико-химических свойств



Исследование основных характеристик пектиновых веществ





Совершенствование технологии и рецептур сокосодержащих напитков с использованием пектиновых экстрактов, полученных из вторичных продуктов переработки плодоовощного сырья







Определение

показателей качества и безопасности сокосодержащих напитков



Разработка

проекта


технической

документации



Определение

сроков


хранения

сокосодержащих напитков



Определение

пищевой ценности сокосодержащих напитков



Расчет ожидаемого

экономического

эффекта

Рисунок 1 – Структурная схема исследований

Таблица 1 – Химический состав плодов сливы и яблок исследуемых сортов

Наименование сырья, сорт

Показатели

сухие вещества, %

пектиновые вещества, %

общие сахара, %

титруемая кислотность %

витамин С, мг%

1

2

3

4

5

6

Яблоки

Голден

делишес


15,06

0,65

11,64

0,40

7,36

Память есаулу

16,78

0,61

10,57

0,51

7,83

Ренет

Симиренко



16,14

0,70

10,32

0,60

8,00

Айдаред

15,45

0,63

11,05

0,50

7,42

Плоды сливы

Волховчанка

12,80

0,90

7,40

1,83

5,71

Золотистая ранняя

16,00

1,00

9,70

1,70

6,14

Волжская ранняя

13,90

1,12

9,50

1,63

5,53

Стартовая

16,23

0,80

8,52

2,45

6,32


3.2 Исследование содержания пектиновых веществ во вторичных продуктах переработки плодоовощного сырья. Поскольку для получения пищевых волокон традиционно используют вторичные продукты переработки плодов и овощей, следующим этапом исследований являлось определение содержания пектиновых веществ в яблочных выжимках, жоме сахарной свеклы и жоме клубней топинамбура (рисунок 2). Яблочные выжимки были получены после извлечения сока из яблок исследуемых сортов, жом сахарной свеклы после извлечения сахарозы, жом клубней топинамбура после экстракции инулина.


Как видно из данных рисунка 2, вторичные продукты содержат достаточное количество пектиновых веществ, что позволяет использовать их в качестве сырья для получения пектиновых экстрактов и расширения ассортимента сокосодержащих напитков.


  1   2   3

Главная страница
Контакты

    Главная страница



Совершенствование технологии и рецептур сокосодержащих напитков с использованием растительных пищевых волокон