Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

УДК 663.865 : 663.885

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ ВИСОКОДИСПЕРСНИХ ПОРОШКІВ З РОСЛИННОЇ СИРОВИНИ ДЛЯ БЕЗАЛКОГОЛЬНИХ ТА ЛІКЕРО-ГОРІЛЧАНИХ НАПОЇВ

05.18.07 - Технологія продуктів бродіння

Романова Зоряна Миколаївна

Київ 1999

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Українському державному університеті харчових технологій Міністерства освіти України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Кисла Любов Василівна, Український державний університет харчових технологій, директор Центру оцінки якості сировини та готової продукції.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор, член кор. АТН України Маринченко Віктор Опанасович, Український державний університет харчових технологій;

кандидат технічних наук, завідувач лабораторією лікеро-горілчаного виробництва Ковальчук Володимир Петрович, Український науково-дослідний інститут спирту і біотехнології продовольчих продуктів.

Провідна установа: Інститут харчової хімії і технології НАН України та Міністерства агропромислового комплексу України.

Захист відбудеться: “13” жовтня 1999 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.26.058.04 в аудиторії А-311 Українського державного університету харчових технологій за адресою: 252033, Київ-33, вул. Володимирська, 68.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Українського державного університету харчових технологій за адресою: 252033, Київ-33, вул. Володимирська, 68.

Автореферат розісланий “8” вересня 1999 р.

Вчений секретар спеціалізованої

Вченої ради к.т.н., с.н.с. Федоренченко Л.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ

високодисперсний порошок плодоовочевий рецептура

Актуальність теми. Наше сьогодення характеризується несприятливими екологічними умовами. Екологічна ситуація на Україні погіршується наслідками Чорнобильської катастрофи.

Забруднення навколишнього середовища різноманітними токсичними хімічними речовинами, в основному промислового походження, та радіонуклідами визначає актуальність проблеми створення нових та поліпшення якості традиційних продуктів харчування з метою підвищення опірності організму до шкідливих факторів та прискорення вилучення з організму токсичних речовин, радіонуклідів, важких металів, тощо.

Це обумовлює потребу в продуктах, збагачених біологічно активними речовинами (БАР), що мають радіопротекторну дію та містять достатню кількість вітамінів. До таких речовин належать: пектин, клітковина, геміцелюлози, флавоноїди, каротиноїди, катехіни та інші. Всі ці БАР містяться у рослинній сировині, особливо в плодоовочевій. Продукти збалансованого харчування, виготовлені на основі рослинної сировини, повинні нівелювати дію негативних чинників.

Відомо, що при виробництві соків, нектарів та консервів з плодоовочевої сировини вичавки та серцевини плодів не використовують, а відправляють на годівлю худоби. При цьому разом з відходами втрачається від 5% до 30% біологічно цінних речовин.

Наявні технології отримання порошків, як напівфабрикатів для випуску продуктів харчової та консервної промисловості, передбачають багатостадійність технологічного процесу. Шкірки, серцевини і вичавки плодів та овочів в цьому випадку не використовують.

Нами запропонована і розроблена безвідходна технологія, якою передбачено використання всіх морфологічних частин рослинної сировини для отримання високодисперсних порошків (ВДП) з максимальним збереженням БАР сировини.

Появляється можливість на основі ВДП розробити збалансовані за вітамінним, амінокислотним і вуглеводним складом біодобавки та готові фітоконцентрати, сухі безалкогольні напої, а також основи для слабоалкогольних і лікеро-горілчаних напоїв, добавки та основи для хлібопекарських, кондитерських і макаронних виробів, соусів, кетчупів, киселів, кремів.

Тому розроблення безвідходної технології переробки плодоовочевої та ягідної сировини з максимальним збереженням БАР є своєчасною і актуальною проблемою.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тематика досліджень входила в план науково-дослідної роботи УДУХТ 1995 - 1996 років. Науково-дослідні роботи виконувались за темою 167/411-95 “Розробка обладнання та технології для отримання високодисперсних порошків з рослинної сировини” в проблемній науково-дослідній лабораторії та науково-дослідному інституті харчових технологій при УДУХТ.

Мета роботи полягає у тому, щоб на підставі результатів комплексних досліджень перетворень основних біокомпонентів під дією фізичних впливів розробити безвідходну технологію ВДП з плодоовочевої сировини з максимальним збереженням БАР та створити на їх основі нові напої, біодобавки і продукти харчування.

Вибір мети досліджень обумовив необхідність вирішення таких основних задач:

підбір обладнання для отримання ВДП з плодоовочевої сировини та встановлення оптимальних технологічних режимів його роботи з максимальним збереженням БАР сировини;

дослідження вмісту вологи, гранулометричного складу, фізико-хімічних показників та показників безпеки ВДП з плодоовочевої сировини;

визначення питомої поверхні та коефіцієнта поглинання вологи ВДП з різноманітної плодоовочевої сировини;

дослідження та визначення оптимальних умов екстрагування біологічно-активних речовин із ВДП;

розроблення рецептур напоїв на основі високодисперсних порошків, які б мали високі поживні, дієтичні та лікувально-профілактичні властивості;

розроблення нормативно-технічної документації на нову технологію отримання ВДП з плодоовочевої та ягідної сировини, а також впровадження результатів науково-дослідних робіт у виробництво.

Наукова новизна одержаних результатів:

розроблено технологію ВДП з плодоовочевої сировини;

обгрунтовано застосування газоструменевого (ГС) і аеродинамічного (АД) млинів для отримання ВДП з рослиної сировини і підібрані оптимальні параметри їх роботи, вибрані ефективні режими диспергування;

встановлено математичну залежність впливу частоти обертів шнекового дозатора (швидкості подачі сировини) на продуктивність ГС млина;

запропоновано механізм формування мікроструктури порошків в процесі механохімічної деструкції сировини;

виявлено вплив механохімічних процесів на внутрішню електронну структуру отриманих ВДП;

визначено оптимальні умови екстрагування БАР із ВДП і отримана математична модель, що виражає залежність виходу екстрактивних речовин та вітаміну в залежності від міцності екстрагенту та тривалості екстрагування;

обгрунтована апаратурно-технологічна схема технології ВДП з плодоовочевої сировини;

з використанням ВДП розроблені рецептури вітамінних напоїв: фітоконцентрату, безалкогольного і слабоалкогольного напоїв та бальзаму “Вітамінний”.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблена нова безвідходна технологія одержання ВДП з метою використання їх для приготування безалкогольних, слабоалкогольних, лікеро-горілчаних напоїв, а також добавок до інших видів продуктів харчування.

Розроблена та затверджена нормативно-технічна документація (ТІ, ТУ) на виробництво високодисперсних порошків з овочевої та плодово-ягідної сировини, а саме: моркви, буряку, часнику, цибулі, яблук, гороху, горобини чорної та червоної, капусти, кабачків і гарбуза.

Запропонована технологія пройшла випробування на агропромисловому комплексі “Вересень - Холдінг” в с. Рогозів Київської області та на ЗАТ “Славянская еда”, місто Токмак Запорізької області.

Щорічний обсяг виробництва ВДП за проектом при загальному обсязі інвестицій 409 тис. грн. становить 244,8 т. Річний прибуток становить 350 тис.грн. Період окупності капітальних вкладень становить 1,16 роки. Коефіцієнт економічної ефективності 0,86.

Соціальний ефект результатів роботи полягає у використанні багатих на БАР таких морфологічних частин плодоовочевої сировини, як шкірки та серцевини і використання їх у складі ВДП для приготування нових безалкогольних, слабоалкогольних і лікеро-горілчаних напоїв, біодобавок, добавок в продукти харчування. Використання ВДП з максимальним збереженням БАР дасть можливість розширити асортимент продуктів з радіопротекторними і лікувально-профілактичними властивостями та підвищити рівень культури виробництва на підприємствах громадського харчування. Вживання напоїв та продуктів харчування на основі ВДП та з їх добавкою сприяє покращенню здоров'я громадян України.

Особистий внесок здобувача полягає у розробці методик досліджень, організації та проведенні наукових експериментів в лабораторних і виробничих умовах, обробці результатів та їх узагальненні, безпосередній участі у розробці нормативно-технічної документації, підготовці публікацій результатів теоретичних та експериментальних досліджень.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи були викладені й обговорені на науковій конференції “Наукова школа країн СНД по дрібленню та активації” /м.Київ, 1996р./, на Шостій науковій школі країн СНД “Вібротехнологія -96” по механічній обробці дисперсних матеріалів і середовищ /м.Одеса 1996/, на Другому міжнародному симпозіумі “Протирадіаційні засоби та їх застосування у зв'язку з аварією на Чорнобильській АЕС /м.Київ, 1997/, на міжнародній науково-технічній конференції “Розвиток технічної хімії в Україні” /м.Харків 1997/, на міжнародній конференції “Теория и практика процессов измельчения, разделения, смешения и уплотнения” /м. Одеса, 1998/, на Четвертому симпозіумі виставці “Засоби захисту людини за несприятливих екологічних умов” /м.Київ, 1998/, на міжнародній науковій конференції “Теория и практика процессов измельчения, разделения, смешения и уплотнения” /м. Одеса, 1999/, а також на семінарах ПНДЛ, на Всеукраїнській науково-методичній конференції (УДУХТ), /м.Київ, 1998/, на 65 науковій конференції УДУХТ /м.Київ, 1999/.

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 8 робіт, у тому числі 3 роботи у наукових виданнях, затверджених ВАК України, матеріалах науково-технічних конференцій, крім того в 1999 році подано 2 заявки на патент України.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, шести розділів, заключення, списку використанних джерел, який містить 168 найменувань, та 6 додатків. Робота викладена на 175 сторінках основного тексту, містить 57 рисунків і 68 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, визначено мету та задачі досліджень, з'ясовано наукову та практичну цінність роботи.

У першому розділі “Характеристика плодоовочевої сировини та технологій для отримання порошків з рослинної сировини” наведена класифікація плодоовочевої сировини за морфологічними властивостями, а також характеристика її біологічних особливостей та хімічного складу.

Проаналізовано методи переробки і зберігання плодоовочевої сировини. Розглянуті технології переробки плодоовочевої сировини з метою отримання порошків. Зроблено аналіз подрібнювачів та процесів, які проходять при механо-хімічній деструкції рослинної сировини.

Вибрані основні напрямки та сформульовані конкретні задачі досліджень для розробки технології високодисперсних порошків з рослинної сировини та використання їх для одержання нових вітамінізованих і збалансованих напоїв профілактичного призначення.

У другому розділі “Об'єкти та методи досліджень” приведена характеристика об'єктів та методів дослідження.

Об'єктами досліджень були: буряки столові, морква, цибуля, гарбузи, кабачки, капуста, яблука, горобина червона і чорноплідна та ВДП з них.

При проведенні лабораторних і промислових досліджень використовували установки для грубого подрібнення (тертушкова дробарка та овочерізна машина МШ-10000) і диспергування плодоовочевої сировини (газостуменевий та аеродинамічний млини). Підсушування проводили на сушарках типу “Суховій-3” з інфрачервоними випромінювачами.

Гранулометричний склад ВДП визначали ситовим та седиментаційним (розміри часток менші 100 мкм) методами, а також за допомогою поляризаційного мікроскопу МІН-8. Для визначення хімічного складу вихідної сировини, високодисперсних порошків, водно-спиртових настоїв та готової продукції використовували загальноприйняті методи досліджень, наведені в спеціальній літературі. Деякі методики були модифіковані з урахуванням об'єктів та умов досліджень.

Структурні зміни рослинної клітини в процесі диспергування та екстрагування досліджували за допомогою поляризаційного мікроскопу. Зміни в міжмолекулярних зв'язках визначали методом електронно-позитронної анігіляції (ЕПА).

Математичні залежності встановлення максимальної продуктивності ГСМ від частоти обертів основних його елементів та визначення терміну екстрагування екстрактивних та біологічно-активних речовин від міцності водно-спиртових екстрагентів та терміну екстрагування отримували за допомогою ПЕОМ (Excel 7.0 for Windows 98, MathCad).

В промислових умовах дослідження проведені відповідно з розробленою програмою дослідно-промислових робіт.

У третьому розділі “Використання газоструменевого млина для одержання високодисперсних порошків з рослинної сировини” наведені результати розробки технології високодисперсних порошків з використанням газоструменевого млина.

Проведені нами дослідження показали, що газоструменеві млини, які раніше використовували для диспергування мінеральної сировини, можна використовувати для отримання ВДП з рослинної сировини.

Оптимальні параметри роботи дослідно-промислового газоструменевого млина для отримання високодисперсних порошків: температура сушильного агенту 120…150, частота обертів класифікатора 1,6…2,5 с, частота обертів шнекового дозатора 0,5…0,7 с, тиск у форсунках при виході млина в стаціонарний режим роботи становить 2,9…3,3 мПа.

Залежність потужності ГС млина при диспергуванні плодоовочевої сировини від швидкості її подачі в млин описується емпіричною формулою , де і вираховуються методом найменших квадратів (МНК) і становлять: ; ; , відносна похибка становить . Статистичні математичні дослідження визначення продуктивності ГС млина при роботі в різних режимах подачі сировини в млин дали можливість отримати стандартне відхилення середньої величини результату продуктивності ГСМ, яке становить 7,35 0,73. Відносна похибка при цьому становить 4,1%. Процес диспергування плодоовочевої сировини залежить від характеру попереднього подрібнення. Доцільно грубе подрібнення сировини проводити у вигляді стружки на машині типу МШ-10000. В газоструменевому млині проходить одночасне диспергування та висушування рослинної сировини до вмісту вологи 6…8%.

ВДП, отримані на газоструменевому млині, складались на 98…99% з часток розміром менше 250 мкм: 40…86% часток менше 120 мкм і на 16…60% часток менше 50 мкм.

Встановлена перспективність диспергування вичавок з плодоовочевої сировини, що залишаються після приготування соку. Отримані порошки із вичавок містили до 50% вуглеводів та до 10% вітамінів, вміст пектину і клітковини у 2 рази перевищував вміст цих речовин у ВДП, отриманих з цільної сировини. В процесі диспергування сировини в газоструменевому млині відбувається збільшення вмісту моноцукрів, амінокислот, - каротину, органічних кислот, розчинного пектину та зменшення клітковини, крохмалю, протопектину за рахунок механохімічної деструкції складних органічних сполук до більш простих та за рахунок вивільнення їх із міжклітинного простору (табл.1). Термін зберігання ВДП, запакованих у герметичну тару, складає 1…2 роки, в залежності від виду сировини.

За показниками безпеки ВДП відповідали медико-біологічним вимогам. Вміст кадмію, цинку і свинцю на 0,01% перевищував допустимі норми, за рахунок продуктів згорання при підігріванні сушильного агенту мазутом чи газом (по принципу підготовки повітря-теплоносія в гірничій промисловості). Тому підготовку повітря-теплоносія потрібно переглянути при подальшому використанні ГСМ для приготування ВДП з рослинної сировини.

Продуктивність газоструменевого млина по ВДП при диспергуванні рослинної сировини з великим вмістом вологи становить 7…10 кг/год. При вичавлюванні соку з рослинної сировини перед подачею її в ГСМ до вмісту вологи 25…45% продуктивність зростає і становить 10…12 кг/год. по готовому ВДП.

Для промислового випуску ВДП із рослинної сировини необхідно розробити новий диспергатор з урахуванням тих недоліків, які виявлені при використанні газоструменевого млина.

Таблиця 1

Хімічний склад рослинної сировини грубо подрібненої та після диспергування

Найменування сировини	Вміст поліцукридів, г/100г	Вміст органічних кислот, мг/100г
	Розчинного пектину	Клітковини
	Грубе подрібнення	Диспергування	Грубе подрібнення	Дисперування	Грубе подрібнення	Диспергування
Буряк столовий	3,36	10,34	4,15	2,96	1,2	1,7
Морква	3,76	11,04	4,54	3,21	2,0	2,7
Горобина чорноплідна	1,71	8,87	5,98	2,26	2,4	3,6
Горобина червона	1,23	7,98	5,96	2,26	2,7	3,8
Капуста	1,28	3,61	4,21	2,38	1,3	2,21

В четвертому розділі “Удосконалення технології виробництва високодисперсних порошків з плодоовочевої сировини з використанням аеродинамічного млина” були проведені дослідження технології ВДП з використанням АД млина (рис.1)

	Сировина
	Приймання сировини
	Зважування
Вода		Перше миття овочів та фруктів		Забруднені води
Вода		Друге миття сировини		Забруднені води
Пара		Бланшування корнеплодів та їх миття		Забруднені води
	Інспекція	Зіпсована сировина
	Грубе подрібнення сировини
	Вичавлювання соку
Пара	Стерилізація соку чи гарячий розлив		Вичавки		Підсушування до 25…40% вологи	ІЧ промені
			Диспергування та досушування сировини до 7…8% вологи	Теплота
		Тара	Пакування ВДП
	На реалізацію		На реалізацію

Рис.1. Принципова технологічна схема одержання високодисперсних порошків.

Для підвищення продуктивності АД млина, рослинну сировину перед подачею в АД млин підсушували на сушарці “Суховій-3” з інфрачервоними випромінювачами. Потужність диспергатора УПРС-012 по ВДП становить 80…120 кг/год, витрати електроенергії - 0,02кВт ^. год/кг. ВДП, отримані в АД млині, мали на 16% вищу дисперсність ніж ВДП, отримані в ГС млині, а частки з розміром менше 120 мкм складали 95…98% (рис.2).

ВДП, отримані в АД млині, мали світлий колір, приємний запах, при розведенні водою відновлювальність їх складала 2…3 хвилини, а смак, запах і колір відповідав вихідній сировині.В отриманих ВДП, у порівнянні з грубо подрібненою сировиною, вміст моноцукрів зростав в 1,5…2,0 рази, розчинного пектину - в 2…6 разів, органічних кислот - в 2,0…2,5 рази, вміст вітамінів зростав від 10% (вітаміну ) до 100% (-каротину). Вміст амінокислот збільшувався в 1,1…4,5 разів в порівнянні з їх вмістом в підсушеній сировині.

Це зростання вмісту компонентів відбувається за рахунок деструкції складних поліцукрів та білків до моноцукрів та амінокислот, а також вивільнення компонентів з міжклітинного простору під час диспергування сировини.

У високодисперсних порошках, отриманих на АД млині, досліджували показники безпеки (вміст нітратів, токсичних елементів, мікотоксинів та мікробіологічні показники). Вони знаходяться в межах граничнодопустимих норм і відповідають медико-біологічним вимогам згідно МБТ № 5061-89 і СанПін 42-123-4089.

В процесі механохімічної деструкції плодів і овочів проходить руйнування рослинної тканини та утворюються дефекти в клітинній структурі, що підтвердилось методом мікроскопії (поляризаційної та електронної). За рахунок цього збільшується вміст біологічно активних речовин у ВДП.

Оскільки нами виявлені дефекти в рослинній тканині за рахунок механодеструкції, важливим було отримати інформацію про внутрішню електронну структуру дефектів різноманітної атомної конфігурації. Таку унікальну інформацію можливо отримати шляхом локалізації позитронів в дефектах методом ЕПА. Спектри кутового розподілу анігіляційних фотонів (КРАФ) вимірювали на стандартному довгощілинному спектрометрі з кутовим проходженням 1 мрад. На рис. 3. наведений загальний вигляд спектру КРАФ порошку буряка.

Спектри ВДП буряка та сировини, з якої готувався порошок апроксимувались сумою двох гаусіан, широкою (ШГ) та вузькою (ВГ), вклад в які дають позитрони, які анігілювали відповідно з електронами, локалізованими в міжмолекулярному просторі (е-) і на іонах кисню ().

За результатами розрахунків для ВДП і порівнюючи їх з даними для рідкого гліцерину, молочного жиру, охолодженого та витриманого при кімнатній температурі, а також для оксиду УBa₂Cu₃O₇ з вакансіями і без вакансій в решітці кисню, взятими з літературних джерел, прийшли до висновку, що після диспергування буряка, середній радіус локалізації електрона на іонах кисню і радіус локалізації електрона на центрах анігіляції, що мають менший розмір і є F-центрами практично не змінюється і становить 0,062 нм і 0,064 нм відповідно. Це свідчить про те, що диспергування буряка столового шляхом механохімічної деструкції не призводить до змін концентрацій структурних вакансій і їх розмірів. Центри забарвлення (F-центри) залежать від сили зв'язку електрону з оточуючими іонами кисню. Коли відбувається процес механохімічної деструкції, зменшується конценрація іонів кисню і радіус локалізації елекрона в F-центрах збільшується. Це призводить до покращення смакових властивостей і збереження барвних речовин ВДП. Методом ЕПА встановлено, що для двох зразків: буряка підсушеного і ВДП з буряку пори розміру більшого за 0,2…0,5 нм не визначаються. Отже, дефекти в клітинній структурі ВДП визначаються до структурних вакансій що є F-центрами і визначають забарвлення порошку.

За рахунок високої дисперсності ВДП швидше і більше поглинають вологи. Встановлено, що грубі помели буряка столового поглинають воду довше (0,85 мл/г), ніж ВДП буряка (1,0 мл/г) за 3000 с. Встановлено також, що чим більша питома поверхня ВДП, тим більший коефіцієнт швидкості поглинання вологи. Величина коефіцієнта швидкості поглинання найбільша у ВДП з моркви і становить 0,0029, а найменша у ВДП з горобини чорноплідної і становить 0,0001. Величина питомої поверхні найбільша у ВДП з моркви (29,23 м²/г), а найменша у ВДП з чорноплідної горобини (20,61 м²/г).

Екстрагування БАР із ВДП зі збереженням вітамінного комплексу необхідно проводити водно-спиртовими розчинами міцністю 30…40%. Рівноважний стан при екстрагуванні наступає через 1,0…2,0 години екстрагентами залежно від міцності екстрагенту (рис. 4). Встановлені оптимальні умови екстрагування БАР, які становлять для вилучення розчинних цукрів, вітамінів, дубильних речовин - 1…2 год, для всіх інших (антоціанів, фенольних сполук) - 5 год.

В результаті обробки експериментальних даних з допомогою методу математичного планування експерименту отримана емпірична функція, що описує процес залежності виходу екстрактивних речовин з високодисперсного порошку чорноплідної горобини від міцності екстрагенту і тривалості екстрагування:

, де -

коефіцієнти, отримані МНК і становлять:

Відносна похибка становить Враховуючи невелику відносну похибку, можна стверджувати, що емпірична функція, в якій коефіцієнти задаються значеннями , добре описує експериментальні дані (рис. 5).

В п'ятому розділі “Розробка та дослідження нових напоїв та продуктів харчування на основі високодисперсних порошків з рослинної сировини” розглянуті можливості перспективного використання ВДП в харчовій та переробній промисловості з урахуванням харчової цінності у відповідності з формулою збалансованого харчування.

На основі ВДП розроблена технологія та рецептура вітамінізованого фітоконцентрату “Горобиновий”: 20…25г порошкового фітоконцентрату розчиняють в 200 мл холодної води, або газують у сифоні. Відновлені з порошкових сумішей напої мають приємний колір, смак та аромат, однорідну структуру, гармонічні і корисні з ВДП яблук та моркви, користуючись формулою збалансованого харчування, розроблено концентрати плодоовочевого соку з м'якоттю та пюре.

З використанням плодоовочевих ВДП розроблена технологія і рецептури безалкогольного та слабоалкогольного напоїв з мякоттю “Вітамінний”.

Встановлені оптимальні умови екстрагування біологічно активних речовин із ВДП водно-спиртовим розчином, міцністю 30%…40% дозволили обгрунтувати і розробити технологію та рецептуру бальзаму “Вітамінний”, до складу якого ввійшли настої першого та другого заливу ВДП горобини червоної, чорної і яблук, настої трав та коріння, солодки голої і аралії, плодів шипшини, квітів липи, акації, матері-й-мачухи, трави дев'ятисилу; настої пилку квіткового та прополісу, сік вишневий, мед, цукор, колер та олія лимонна.

В шостому розділі “Розрахунок ефективності проекту організації виробництва високодисперсних порошків” наведений проект виробництва ВДП за безвідходною технологією.

Проектом передбачено виробництво натуральних біологічно активних композицій та харчових добавок на основі ВДП з плодоовочевої сировини з метою застосування їх в безалкогольній та лікеро-горілчаній промиловості.

Запропонована безвідходна технологія забезпечує збереження максимальної кількості біологічно активних речовин сировини, оскільки в процесі переробки приймають участь всі її морфологічні частини. Це, в свою чергу, дозволяє зберегти поживні властивості сировини, а також її біологічну цінність у кінцевому продукті - ВДП.

Промислові випробування подрібнювача УПРС-012 для отримання ВДП з плодоовочевої сировини проведені в м. Токмак, Запорізької області, ЗАТ “Славянская еда”, де щорічний обсяг виробництва ВДП становив біля 250 т за умови однозмінної роботи протягом 255 днів. Випробовано технологію високодисперсних порошків з 10 видів сировини.

Загальний обсяг інвестицій, необхідних для реалізації, проекту дорівнює 409,2 тис. грн. Річний прибуток, що гарантується проектом, складатиме 534,96 тис.грн.

ВИСНОВКИ

З метою зменшення втрат плодоовочевої сировини та біологічно активних речовин при переробці і зберіганні розроблена безвідходна технологія високодисперсних порошків з використанням універсального подрібнювача - аеродинамічного млина УПРС-012, де процес диспергування рослинної сировини проходить до розмірів частинок, не більших за 200 мкм. Витрати електроенергії при переробці сировини становлять 0,023 кВт^.год на кг, а продуктивність побрібнювача по готовому продукту - 80…120 кг/год.

Дослідним шляхом встановлено, що для запобігання налипання часток сировини на внутрішні стінки корпуса газоструменевого або аеродинамічного млина, для збереження біологічно активних речовин сировини і підвищення продуктивності млинів, сировину перед диспергуванням слід грубо подрібнювати до величини часток 3…4 мм та підсушувати або вичавлювати сік до вмісту вологи 25…40%. Сік після вичавлювання сировини реалізується як готовий продукт.

В процесі дослідження встановлено наявність механохімічних процесів, що відбуваються при диспергуванні рослинної сировини. Проходить деструкція складних білків до амінокислот, поліцукридів до моно- та дицукрів. При цьому, вміст моноцукрів зростав в 1,5…2 рази, вміст амінокислот - в 1,1…4,5 разів. Збільшується вміст розчинного пектину за рахунок деструкції протопектину від 2 до 6 разів, вміст вітамінів зростав від 10% (вітаміну ) до 100% (-каротину) за рахунок вивільнення їх з міжклітинного простору. Відновлювальність порошків - 2…3 хвилини. За органолептичними показниками високодисперсні порошки відповідають вихідній сировині.

Встановлено, що в процесі механохімічної деструкції проходить порушення клітинної структури рослинної сировини. Це дозволяє прискорити процес екстрагування екстрактивних речовин із рослинної сировини. Рівноважний стан при екстрагуванні високодисперсних порошків наступає вже через 1…2 години.

Методом електронно-позитронної анігіляції встановлено, що в процесі диспергування буряку середній радіус локалізації електрона на іонах кисню і радіус локалізації електрона на центрах анігіляції практично не змінюється. Це означає, що диспергування буряку столового не призводить до змін концентрацій структурних вакансій і їх розмірів. Визначені розміри структурних вакансій, які є F-центрами і визначають забарвлення порошку. Отже диспергування проходить до F-центрів і не призводить до змін якості продукту.

Вміст пестицидів, мікотоксину, нітратів, токсичних елементів в високодисперсних порошках знаходиться в межах допустимих норм, дозволених Міністерством охорони здоров'я України. Оскільки вміст показників безпеки готового продукту залежить від їх вмісту в вихідній сировині, на переробку не слід допускати сировину, в якій їх кількість перевищує допустимі рівні.

Встановлено, що високодисперсні порошки мають тим більші водопоглинаючі властивості, чим більша їх питома поверхня. Коефіцієнт водопоглинання найбільший у високодисперсних порошках з моркви і становить 0,0029, а найменший у високодисперсних порошках з чорноплідної горобини і становить 0,0001.

Встановлено, що термін зберігання високодисперсних порошків в герметично закритій упаковці складає 1…2 роки (в залежності від виду рослинної сировини та способу пакування).

Для збереження біологічно активних речовин, особливо вітамінів, екстрагування екстрактивних речовин високодисперсних порошків необхідно проводити водно-спиртовим розчином міцністю 30%.

На основі високодисперсних порошків, отриманих з плодоовочевої сировини розроблені рецептури сухого безалкогольного напою, концентрованого соку з м'якоттю, пюре, безалкогольного і слабоалкогольного напоїв та бальзаму “Вітамінний”.

Результати економічних розрахунків і досвід роботи ЗАТ “Славянская еда” показують, що період окупності інвестицій у виробництво високодисперсних порошків складає 1,3 року.

Використання високодисперсних порошків, як загально-зміцнювальних препаратів, як вітамінних добавок, а також як імуномодуляторів та радіопротекторів дає високий соціально-економічний ефект.

Технологія та апаратура здані заводській і промисловій комісії на ЗАТ “Славянская еда” м. Токмак, Запорізької області.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ ВИКЛАДЕНИЙ У РОБОТАХ

Кисла Л.В, Романова З.М, Мудрак Т.О. Високодисперсні порошки // Харчова і переробна промисловість. - 1997. - № 9. - С.19.

Кисла Л.В., Сугулова Н.В, Романова З.М. Високодисперсний помел зерна на газоструменевому млині // Зерно і хліб. - 1997. - № 4. - С.21-22.

Кисла Л.В., Романова З.М., Єлисеєва О.К. Енергетична та харчова цінність високодисперсних порошків з рослинної сировини // Харчова промисловість / Міжвідомчий тематичний науковий збірник. - К.: УДУХТ, 1998. Вип.43-44. -

Нові технології переробки рослинної сировини для виготовлення продуктів харчування з протекторним впливом / Л.В. Кисла, Г.О. Сімахіна, Г.Н. Бандуренко З.М. Романова // Медичний консультант. - 1997. - № 2.

Кисла Л.В., Романова З.М., Гвоздьов Ю.О. Добавки з функціональним призначенням // Медичний консультант. - 1999. - № 3. - С. 20-24.

Кисла Л.В., Мудрак Т.Е., Романова З.Н. Высокодисперсные плодоягодные порошки в пищевой промышленности //Тезисы докладов /Шестая научная школа стран СНГ “Вибротехнология -96” по механической обработке дисперсных материалов. - Одесса.: НПО “ВОТУМ”.- 1996.

Кисла Л.В., Мудрак Т.К., Романова З.Н. Исследование различных модификаций измельчителей для получения порошков из растительного сырья //Тезисы докладов /Шестая научная школа стран СНГ “Вибротехнология -96” по механической обработке дисперсных материалов. - Одесса.: НПО “ВОТУМ”.- 1996. - С.41-42

Механохімія у виробництві високодисперсних порошків з плодовоягідної сировини / Л.В. Кисла, З.М. Романова, О.К. Єлисеєва, Т.О. Мудрак, О.М. Хмель //Сборник трудов по технической химии. - К.: Мін. пром. України. Укр.хім.товариство, 1997. - С. 239-241.

Анотація

Романова З.М. Розробка технології високодисперсних порошків з рослинної сировни для безалкогольних та лікеро-горілчаних напоїв. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.07 - технологія продуктів бродіння. Український державний університет харчових технологій, Київ, 1999.

Дисертація присвячена експериментальним та теоретичним дослідженням факторів, які впливають на процес отримання високодисперсних порошків з рослинної сировини. Для диспергування плодоовочевої сировини використовували універсальний подрібнювач - аеродинамічний (АД) млин УПРС-012. В харчовій промисловості для диспергування плодоовочевої сировини АД млин використовується вперше. Експериментально визначені оптимальні умови диспергування плодів та овочів з максимальним збереженням біологічно активних речовин рослинної сировини. Встановлені оптимальні режими роботи універсального подрібнювача УПРС-012, де сировина одночасно висушується і диспергується до високодисперсних порошків з розмірами часток, меншими 200 мкм, вологовміст становить 7…8%.

Для збереження біологічно активних речовин, особливо вітамінів, екстрагування екстрактивних речовин високодисперсних порошків необхідно проводити водно-спиртовим розчином міцністю 30...40% протягом 1..2 годин.

Отримані високодисперсні порошки відповідають вимогам до порошків, що використовують для приготування дієтичних продуктів та продуктів дитячого харчування. Отримані рецептури на безалкогольний газований напій “Горобиновий”, слабоалкогольний напій “Вітамінний” та бальзаму “Вітамінний”. Рецептури слабоалкогольного напою та бальзаму затверджені Центральною дегустаційною комісією концерну Укрспирт.

Ключові слова: сушіння, диспергування, рослинна сировина, механохімічна деструкція, високодисперсний порошок, біологічно активні речовини, екстракція, напій.

АННОТАЦИЯ

Романова З.Н. Разработка технологии высокодисперсных порошков из растительного сырья для безалкогольных и ликеро-водочных напитков. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.07 - технология продуктов брожения. Украинский государственный университет пищевых технологий, Киев, 1999.

В диссертации представлены экспериментальные и теоретические исследования факторов, влияющих на процесс получения высокодисперсных порошков (ВДП) из растительного сырья с целью получения на их основе безалкогольных, слабоалкогольных и ликеро-водочных напитков.

ВДП с растительного сырья получали на универсальном измельчителе - аэродинамической (АД) мельнице УИРС-012. В пищевой промышленности для диспергирования плодоовощного сырья такой вид измельчителя применяется впервые.

В лабораторных и производственных условиях на основании экспериментальных данных подобраны оптимальные условия диспергирования плодов, ягод и овощей с максимальным сохранением биологически активных веществ (БАР) растительного сырья. Сырье диспергируется до размеров частиц, меньших 200 мкм вследствие соударений частиц между собой и с ударными элементами АД мельницы. Полученные ВДП имели влажность 7…8%, размеры их частиц не превышали 200 мкм. По гранулометрическому составу они отвечали требованиям, предъявляемым к ВДП, которые используются для приготовления продуктов диетического и детского питания.

После диспергирования исследовали химический состав полученных ВДП. Было установлено, что в процессе диспергирования возрастает количество моносахаридов и аминокислот за счет механохимической деструкции полисахаридов и структурных белков. В результате микроскопических исследований выявлены дефекты в структуре растительной ткани после диспергирования, что способствовало увеличению водопоглощения ВДП в сравнении с величиной водопоглощения сырья с большими размерами частиц.

Методом электронно-позитронной аннигиляции (ЭПА) установлено, что после механохимической деструкции свеклы, средний радиус локализации электрона на ионах кислорода и радиус локализации электрона на центрах аннигиляции, которые представляют собой F-центры, определяющие окрашивание порошков, практически не изменяются. Это свидетельствует о том, что диспергирование свеклы не приводит к изменению концентраций структурных вакансий и их размеров. Диспергирование идет к образованию F-центров, которые влияют на окрашивание порошка. Методом ЭПА установлено, что для двух образцов: свеклы подсушенной и ВДП из свеклы поры с размерами больше 0,2…0,5 нм не определяются. Центры окрашивания (F-центры) зависят от силы связи электронов с окружающими ионами кислорода. Когда происходит процесс окисления, количество ионов кислорода в ближнем окружении возле вакансии возрастает, увеличивается энергия связи электрона в F-центре с ионами кислорода, а степень локализации электрона в F-центре уменьшается. В этом случае ухудшаются вкусовые качества продукта и, наоборот, если технологический процесс (приготовление ВДП) приводит к уменьшению концентрации ионов кислорода, то радиус локализации электрона в F-центре увеличивается. Это приводит к улучшению вкусовых качеств продукта. Таким образом, F-центры, которые представляют собой электрон захваченный вакансией, влияют на вкусовые качества ВДП. Эта гипотеза требует глубоких дальнейших исследований.

Оптимальные условия экстрагирования БАР из ВДП составляют 1…2 часа при крепости экстрагента не более 30...40%. С помощью математического планирования эксперимента получена эмпирическая функция, описывающая зависимость выхода экстрактивных веществ от крепости экстрагента и времени экстрагирования.

Использование ВДП в качестве витаминных добавок, иммуномодуляторов и радиопротекторов дает высокий социально-экономический эффект.

На основании ВДП разработана технология и рецептура витаминизованого фитоконцентрата “Горобиновий”, концентрат плодоовощного сока с мякотью, витаминизированные безалкогольный и слабоалкогольный напитки и бальзам “Витаминный”.

Ключевые слова: высокодисперсный порошок, сушка, диспергирование, растительное сирье, плодоовощное сырье, биологически активные вещества, механохимическая деструкция, F-центры, экстракция, напиток, бальзам.

ANNOTATION

Romanova Z.M. Development of a technology of highly disperse powders of vegetable raw materials for alcohol free and liquor beverages.

Dissertation submitted for the competition for a science degree of Cndidate of Technical Science on specialty 05.18.07 - technology of fermentation products. Ukrainian State University of Food technologies, Kyiv, 1999.

Dissertation is dedicated to the analytical and experimental study of factors affecting the process of obtaining highly disperse powders of vegetable raw materials. Aiming at the dispersing fruit and vegetable taw materials, a universal powder dispenser - aerodynamic mill УПРС-12 has been applied. In food processing for the purpose of fruit and vegetable raw material dispersion, this aerodynamic mill has been used for the first time. The optimal conditions of fruit and vegetable disperse with the maximum sparing of their biologically active substances have been experimentally determined. The optimal regimes of a universal powder dispenser mill УПРС-12 were determined, in which a raw material simultaneously is being dried and dispersed up to the particle size lesser than 200 mkm. As a result powder can be obtained with the final moisture content 7…8%. Highly disperse powders can be used as admixtures and bases in the process of production of alcohol free and liquor beverages. The production recipes for the alcohol free aerated refresher “Gorbynovy”, slightly alcoholic beverage “Vitaminny” and balsam “Vitaminny' were developed. The recipes of the refresher and slightly alcoholic beverage were approved by the Central testing commission of the Concern Ukrspirt.

Key words: drying, dispersing, vegetable raw materials, mechanochemical destruction, highly disperse powder, biologically active substance, extraction, beverage.

Размещено на Allbest.ru

...