Развитие научных основ и практические решения совершенствования технологий, повышения качества и расширения ассортимента молочных консервов

На правах рукописи

Галстян Арам Генрихович РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ ОСНОВ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ, ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА И РАСШИРЕНИЯ АССОРТИМЕНТА МОЛОЧНЫХ КОНСЕРВОВ Специальность 05.18.04 – технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА 2009

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии)

Научный консультант: Академик РАСХН, доктор технических наук, профессор Харитонов В.Д.

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор Тарасов К.И.

Доктор технических наук, профессор Тихомирова Н.А.

Доктор технических наук, профессор Гнездилова А.И.

Ведущая организация: Северо-Кавказский государственный техни ческий университет (СевКавГТУ)

Защита состоится «_» _ 2009г. в _ ч. на заседании диссертаци онного совета ДМ 006.021.01 при Государственном научном учреждении Все российский научно-исследовательский институт мясной промышленности им. В.М. Горбатова Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИМП) по адресу: 109316, Москва, ул. Талалихина, д. 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИМП.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организа ции, просим направлять в адрес ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан «_» 2009г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, старший научный сотрудник А.Н. Захаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Улучшение структуры питания и обеспечение дос тупности продуктов для населения являются актуальными проблемами во всем мире и стратегически регулируются на правительственном уровне. Государст венная политика России в этой области представлена нормативной базой в сфе ре производства и потребления пищевых продуктов на основе Федерального закона РФ от 02.01.2000г. №29-ФЗ «О качестве и безопасности пищевых про дуктов», ряда президентских и федеральных программ, сопутствующих регио нальных и областных постановлений и др.

В формировании государственной политики значительная роль отводится научным исследованиям, предполагающим постоянный анализ проблемы на всех уровнях и генерирование соответствующих решений, прикладное ком плексное назначение которых направленно, в первую очередь, на развитие по ложительных тенденций в характере питания населения.

Практическое достижение декларируемых государственной политикой целей в области производства и потребления пищевых продуктов непосредственно связано с технологиями переработки молока, как важного компонента в пита нии человека на протяжении всей его жизни. С целью обеспечения защиты жизни и здоровья граждан, предупреждения действий, вводящих в заблуждение потребителей, обеспечения достоверности информации о наименовании, соста ве и свойствах молочной продукции, впервые в рамках пищевой промышленно сти России был разработан Федеральный закон РФ от 12.06.2008г. №88-ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» (ТР).

С учетом географических особенностей и климатических условий России, стратегических и политических соображений, сложившейся фрагментации по требительского рынка и экономических факторов особое значение приобретают исследования, направленные на совершенствование традиционных и создание новых технологий молочных консервов, как высокопитательных продуктов с выраженным приоритетом повышенной хранимоустойчивости.

Ситуационный анализ отечественной молочноконсервной отрасли показыва ет, что последние 10-15 лет в России происходит переориентация производст ва – развиваются альтернативные технологии, предусматривающие применение новых видов сырья и принципиально иных технологических решений. Детали зация проблемы показывает, что масштабное развитие альтернативных техно логий свойственно всем регионам России. В целом для отрасли эта тенденция позитивна, так как направлена на увеличение объемов производства. Однако, продукция альтернативных технологий, большинство которых получены эмпи рически, недостаточно исследована.

Глобальный анализ мировых тенденций развития консервирования показы вает, что резервы совершенствования традиционных и альтернативных техно логий молочных консервов, повышения их качества далеко не исчерпаны. Зна чительный потенциал заложен в исследованиях термодинамических характери стик, функционально-технологических показателей молочных продуктов и дальнейшей реализации полученных данных в качестве системных критериев дефиниции рациональности технологических операций, обоснованности произ водственных схем, а также оценки качества продукции. Полученные за послед ние десятилетия данные по показателю «активность воды», торможению про цессов абиогенной и биогенной деградации микро- и макрокомпонентов, «барьерным» технологиям консервирования, научно-прикладным методам про ектирования продуктов функционального назначения и многим другим направ лениям в различных пищевых системах позволяют предполагать возможность опосредованной адаптации большинства методологических подходов примени тельно к технологиям молочных консервов, прогнозировать стратегическую, экономическую и социальную значимости разработок и, следовательно, декла рировать актуальность данных работ.

Соответственно в основу диссертационного исследования положена концеп ция, согласно которой одно из перспективных направлений совершенствования традиционных и разработки новых технологий, а также повышения качества молочных консервов заключается в развитии методологических принципов и приемов внедрения термодинамических и функционально-технологических по казателей в качестве инструментов направленного регулирования процессов и мониторинга продукции, гармонизированных с современными характеристика ми безопасности/хранимоустойчивости и международной практикой градации продуктов по параметрам влагосодержание/«активность воды».

Целью настоящей работы является совершенствование технологий, повыше ние качества и расширение ассортимента молочных консервов путем адаптаци онной интеграции термодинамических характеристик и функционально-техно логических показателей в систему диагностики рациональности процессов, производственных схем, их обоснованности и мониторинга продукции.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и последователь но реализованы следующие задачи:

- обосновать выбор термодинамических характеристик и функционально технологических показателей для направленного регулирования процессов производства консервов и их качества в соответствии с выявленными в резуль тате информационно-аналитического прогноза перспективными направлениями развития технологий консервирования молочных продуктов;

- разработать прогностическую модель предельных сроков сохранности молока в фазе биоза, определить приоритетные признаки принадлежности молочных продуктов к группе консервов, предложить принципы идентификационной классификации молочных консервов;

- исследовать влияние свойств питьевой воды1) на эффективность восстановле ния сухих молочных продуктов и формирование/кинетику термодинамических и функционально-технологических показателей восстановленных композиций, разработать технологические способы водоподготовки;

- усовершенствовать технологии сухих молочных продуктов путем направлен ного формирования функционально-технологических показателей с учетом процессов дальнейшей переработки;

- разработать методику определения показателя «активность воды», экспери ментально получить и систематизировать материал по значениям показателя в молочных продуктах;

- выявить закономерности формирования/кинетики показателя «активность во ды» в молочных продуктах;

- определить функционально-технологическую значимость показателя «актив ность воды» в оценке рациональности и обоснованности производственных процессов и схем, а также мониторинга продукции;

- усовершенствовать традиционные и разработать новые технологии молочных консервов и продуктов с длительным сроком хранения, в том числе функцио нального назначения, провести их промышленную апробацию и реализацию.

Научная новизна:

- предложена методология идентификации принадлежности молочных продук тов к консервам по приоритетным признакам срок годности/температура хра нения с оценкой «уровня» консервирования, разработана новая классификация молочных консервов, гармонизированная с международными схемами фраг ментации продуктов питания по объединенной характеристике - влагосодержа ние/«активность воды»;

- установлены закономерности влияния свойств питьевой воды (общая жест кость, рН, буферная емкость) и способов её предварительной обработки (тепло вая, магнитная, акустическая, ионообменная и обратноосмотическая) на эффек тивность процесса растворения сухих молочных продуктов и формирова ние/кинетику функционально-технологических и термодинамических показате лей восстановленных систем различной композиционной концентрации;

- получены новые данные по закономерностям формирования/кинетики функ ционально-технологических показателей и термодинамических характеристик молочных консервов от вида, дозировки, момента внесения солей-стабилизато ров и/или ряда тепловых и механических технологических воздействий в про цессе производства;

- систематизированы экспериментальные данные по значению показателя «ак тивность воды» для основных видов молочных консервов и их промежуточных композиционных систем в зависимости от влагосодержания и температуры;

- доказана целесообразность применения показателя «активность воды» в каче стве индикатора завершенности процесса влагосвязывания при восстановлении сухих молочных продуктов;

- установлена значимость показателя «активность воды» в прогнозировании ка чества продукта, регулировании последовательности и интенсивности техноло гических операций и определении обоснованности технологических схем;

- получены новые данные по ряду малоисследованных показателей воздушно газовой среды молочных консервов, обоснованы перспективы использования показателя «точка росы» в оценке рисков хранимоустойчивости продукции;

- выявлены новые физико-химические и технологические закономерности соз дания консервов на молочной основе, предложены принципы формирования их качества, во взаимосвязи позволяющие проектировать новые и совершенство вать традиционные технологии этой продукции с учетом термодинамических характеристик и функционально-технологических показателей.

Практическая значимость и реализация результатов:

- разработаны и реализованы технологические способы водоподготовки для эффективного растворения сухих молочных продуктов, обосновано отсутствие необходимости экспозиции восстановленных композиций;

- обоснована экономическая эффективность производства и переработки сухих молочных продуктов за счет применения солей-стабилизаторов в технологии сухих молочных продуктов и водоподготовки на этапе их восстановления;

- разработаны технологические принципы и приемы повышения качества и ра ционализированы производственные схемы молочных консервов в диапазоне низкой, промежуточной и высокой влажности путем интеграции, анализа и формирования во взаимосвязи термодинамических и функционально технологических показателей;

- разработаны и реализованы в производство 26 технологий молочных консер вов и продуктов с длительным сроком годности, в том числе 10 функциональ ного назначения;

- разработаны и в установленном порядке аттестованы методики выполнения измерений (МВИ) показателя «активность воды» в молочных продуктах сорб ционно-емкостным методом – Свидетельство об аттестации МВИ № 241.224/2008 от 05.03.2008г. и методика выполнения измерений массовой доли влаги в молочных продуктах с помощью влагомера термогравиметриче ского инфракрасного MA-50 фирмы «Sartorius» – Свидетельство об аттестации МВИ № 241.186/2006 от 25.10.2006г., выданные ФГУП «Уральский научно исследовательский институт метрологии».

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и получили одобрение на симпозиумах, конференциях, семинарах различного уровня: Ме ждународная научно-практическая конференция «Биотехнология. Вода и пище вые продукты» (Москва, 2008г.);

Симпозиум Международной Молочной Феде рации «Лактоза и ее производные» (Москва, 2007г.), Международная конфе ренция «Неделя молочной промышленности» (Ереван, 2007г.);

Научно практический семинар «Вопросы производства молочной продукции» (Стерли тамак, 2006г.);

Научно-практическая конференция «Наукоемкие и конкуренто способные технологии продуктов питания со специальными свойствами» (Уг лич, 2003г.);

II Международная научно-практическая конференция «Пища. Эко логия. Качество» (Новосибирск, 2002г.);

Международный семинар «Молочные консервы» (Москва, 2001г.) и др., а также на Ученых Советах ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии в рамках отчетов по бюджетным и хоздоговорным темам ежегодно с 2000 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 103 печатные рабо ты, в том числе: 3 монографии, 1 лабораторный практикум, 25 статей в журна лах, рекомендованных ВАК, и 64 в научных трудах институтов, материалах научных чтений, семинаров, конференций и симпозиумов;

получено 7 патентов и зарегистрированы 3 заявки на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, аналитиче ского обзора, методической части, результатов собственных исследований и их анализа (6 глав), а также выводов, списка использованных источников литера туры и приложений. Основной текст работы изложен на 312 страницах маши нописного текста, содержит 56 таблиц, 72 рисунка, 409 литературных и 35 Inter net источников.

Основные положения, выносимые на защиту:

- методология идентификации принадлежности молочных продуктов к консер вам, оценка уровня их консервирования и новый принцип классификации мо лочных консервов;

- современные технологии водоподготовки для повышения эффективности процесса растворения сухих молочных продуктов и прогнозируемого формиро вания функционально-технологических и термодинамических показателей вос становленных систем различных композиционных концентраций;

- научно-обоснованные способы повышения качества молочных консервов на весь период длительного хранения;

- методика выполнения измерений показателя «активность воды» и новые экс периментальные данные и закономерности формирования его значения для ос новных видов молочных консервов и их промежуточных композиций в зависи мости от влагосодержания и температуры;

- методологические принципы и способы применения показателя «активность воды» в совершенствовании традиционных и разработке новых технологий мо лочных консервов во всем диапазоне влажности;

- усовершенствованные и новые технологии производства и переработки мо лочных консервов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении диссертационной работы обоснована актуальность выбранной темы;

сформулированы концепция, цель и задачи исследований;

представлена научная новизна и практическая значимость работы;

акцентировано внимание на апробации, реализации и публикации полученных результатов;

показана структура диссертации и изложены положения, выносимые на защиту.

Глава 1 «Анализ состояния проблемы». Обобщены литературные сведения отечественных и зарубежных авторов в области технологий консервирования пищевых продуктов в соответствии с биологическими принципами биоз, ана биоз и абиоз во взаимосвязи с технологическими методами их достижения. Вы явлено наличие несоответствий классических логико-понятийных систем консер вирования с фактическим уровнем развития технологий переработки. Показано сродство биологических и технологических принципов консервирования, а также реакций биогенной и абиогенной потери качества при хранении продук тов консервирования различного сырья, а, следовательно, допускается возмож ность проецирования множества современных решений в различных отраслях пищевой промышленности в сферу молочной продукции. Отмечен незадейство ванный потенциал от возможной интеграции современных оценочных критериев в системообразующие процессы технологий и мониторинг продукции. Последние, для более полной оценки эффективности технологий консервирования, расши рены до термодинамических характеристик и функционально-технологических показателей. Приведены современные данные о первостепенной значимости свойств воды в технологиях консервирования с позиций фундаментальных зна ний и практических аспектов. Показана значимость показателя «активность во ды» (Aw) как параметра критической оценки качества продукции и рациональ ности технологий. Осуществлен анализ молочных консервов с позиции между народной схемы фрагментации консервированных пищевых продуктов по ха рактеристикам влагосодержание/Aw. Рассмотрены научные и практические ос новы разработок технологий молочных консервов функционального назначе ния. На базе совокупной информации определены цель и задачи исследований.

Анализ теоретических и экспериментальных исследований основывался на результатах фундаментальных и прикладных исследований отечественных и за рубежных ученых: Бражникова А.М., Волгарева М.Н., Гинзбурга А.С., Гнездиловой А.И., Думанского А.В., Дьяченко П.Ф., Егорова Г.А., Козакова Е.Д., Липатова Николай Н., Липатова Никиты Н., Лисицына А.Б., Лыкова А.В., Остроумова Л.А., Покровского В.И., Радаевой И.А, Ребиндера П.А., Рогова И.А., Семенихи ной В.Ф., Тарасова К.И., Тихомировой Н.А., Устиновой А.В., Харитонова В.Д., Храмцова А.Г., Чекулаевой Л.В., Чоманова У., Brunauer S., Cherife J., Duckworth R.B., Fisher E., Karel M., Labuza T.P., Leistner L., Rivas H., Scott W.J. и др.

Глава 2 «Методология исследований». Работа выполнена в ГНУ Всерос сийский научно-исследовательский институт молочной промышленности Рос сельхозакадемии в период 1999-2008гг в рамках тематик Россельхозакадемии, а также бюджетных и хоздоговорных работ. Часть исследований проводилась в Институте проблем экологии и эволюции имени А.Н.Северцова РАН, Институ те элементоорганических соединений им. А.Н.Несмеянова РАН, ФГУП НИИ «Мир-Продмаш» и др. организациях с четким разделением объектов интеллек туальной собственности. Апробация технологических решений осуществлялась на базе ряда производственных организаций России и стран ближнего зарубе жья. Общая схема исследований диссертационной работы представлена на рис.1.

Научная концепция Анализ научно-технического материала по проблеме Цель работы Постановка задач исследований Разработка принципов идентификации мо- Анализ молочных консервов на соответствие лочных консервов, математических критериев международным схемам фрагментации про их оценки и соответствующей классификации дуктов по параметрам влажность/Aw Теоретический Выбор инструмента совершенст- Разработка алгоритмов про вования технологий граммного обеспечения этап Разработка информационно-аналитического Формализация требований геродиетики к мо прогноза перспектив развития технологий дели эталона сбалансированности белковых и консервирования молочных продуктов липидных композиций Экспериментальный этап Разработка рабочей гипотезы Анализ виртуальных онная база Информаци и методологических подходов моделей Объекты исследований Формирование пакета возмож- Анализ натурных ных инновационных решений моделей Элементы аппаратур- Система мониторин- Определение техноло- Механизм ного оформления га качества гического решения явления Анализ результатов с позиции совершенствования и совместимости Реализация моделей в комплексную технологию Опытная выработка и анализ продукта с позиции совершенствования Разработка и освоение новых технологий Молочные консервы с Молочные консервы с промежу- Молочные консервы с низкой влажностью точной влажностью высокой влажностью Рис. 1 Общая схема исследований Объектами исследований на различных этапах работы служили: натуральное коровье молоко;

молоко пастеризованное и стерилизованное;

сухое цельное (СЦМ) и обезжиренное (СОМ) молоко и их восстановленные образцы (ВО);

во да питьевая, дистиллированная и обработанная;

жир молочный, растительные масла и их композиции;

изоляты соевых белков;

соли-корректоры;

диоксиды титана и кремния;

карбонат кальция;

фруктоза;

ликопин и др., а также молоч ные и молокосодержащие продукты разработанных технологий. Все применяе мые в ходе работ объекты соответствовали требованиям действующей на них нормативно-технической документации и имели сертификаты. Также в работе задействованы виртуальные и реальные объекты-модели, в т.ч. логико понятийные системы, квазимодели и др.

При выполнении работы использовалось 36 стандартизованных и 11 приве денных в специальной литературе методов, принятых в химико-технологичес ком и микробиологическом контроле молочных продуктов и воды. Также при менялся ряд оригинальных методов и современных аналитических приборов.

Показатель Aw - сорбционно-емкостным методом на приборе «Hygrolab-3» компании ROTRONIC с цифровой вентилируемой станцией «AwVС-DIO» и обработкой результатов программным обеспечением «HW3» по аттестованной методике, разработанной автором (МВИ № 241.224/2008). Массовая доля влаги с помощью влагомера термогравиметрического инфракрасного MA-50 фирмы «Sartorius» по аттестованной методике, разработанной при участии автора (МВИ № 241.186/2006). Массовая доля белка по Къельдалю на Kjeltek-2300.

Аминокислотный состав белковых композиций методом ионообменной хрома тографии, массовая доля триптофана спектрофотометрически. Эффективность диспергирования жира методом определения «коэффициента устойчивости» жировой фазы по Петрову А.Н. (А.с. СССР №1206688). Жирнокислотный со став газожидкостной хроматографией. Аминокислотную и жирнокислотную сбалансированность по методике математического моделирования акад. Липа това Никиты Н.. Массовая доля ликопина хроматографически и спектрофото метрически. Микроструктура сухого молока и солей-стабилизаторов на скани рующем электронном микроскопе JSM марки «Jeol - 840 А» при общем инст рументальном увеличении (110)х103. Гранулометрический состав на аналити ческой просеивающей установке RETSCH серия AS200 Control, оснащенной микропроцессорной системой управления анализом Amplimatic и программой обработки результатов Easysievet. Для разработки прогностических моделей применялась «функция желательности» Харрингтона с соответствующей лин гвистическо-числовой шкалой оценки: идеально – 1,00;

очень хорошо – 1,00 0,80;

хорошо – 0,80-0,63;

удовлетворительно – 0,63-0,37;

плохо 0,37-0,20;

очень плохо – 0,20-0,00. Повторность опытов на всех этапах работы не менее трех.

Результаты экспериментальных исследований обрабатывались методами мате матической статистики. Доверительная вероятность результатов математиче ской обработки не ниже: физико-химического анализа 0,95;

технологического и микробиологического экспериментов 0,90 и 0,80 соответственно. Статистиче ская обработка и визуализация экспериментальных данных проводилась с при менением методов матричной алгебры с помощью программ «Мicrosoft Exel», «StatGraphics», «MatCad», «CurveExpert», «MatLab» и др.

Глава 3 «Теоретические аспекты технологий консервирования молочно го сырья - термины, классификационные подходы, перспективы». На базе изучения и систематизации патентного материала сформирован информацион но-аналитический прогноз, результаты которого подтверждают значимость мо лочных консервов для России: 56 и 30 % от мировых разработок по принципам анабиоза и абиоза соответственно. Выявлены перспективные тенденции разви тия: 26,1% - создание новых технологий рекомбинированных молочных консер вов и продуктов с длительным сроком годности;

18,4% - совершенствование традиционных технологий молочных консервов;

16,7 - разработка технологий молокосодержащих консервов, в т.ч. функционального назначения;

12,5 – со вершенствование частных процессов переработки сухих молочных продуктов (СМП);

6,7 - разработка новых методов анализа и другие направления (19,6% не более 3,2% по конкретному направлению).

Анализ логико-понятийных систем области технологий молочных продуктов с позиции классических принципов консервирования выявил феномен неодно значности терминов консервы-продукт и консервирование-процесс с позиции эфемерности атрибута - длительное хранение. Проведены работы по их гармо низации: выявлены независимые идентификационные признаки молочных кон сервов, организована их иерархическая структура, введены математические критерии оценки, а также конкретизировано определение термина.

На базе выявленных идентификационных признаков – время ( х ) и температура (t х ) хранения, осуществлена дефиниция атрибута «длительное хранение» с по зиций определения минимального значения х, необходимого для обоснования статуса консервов, при t х 00С. Для этого экспериментальным путем выявлена потенциальная хранимоустойчивость молока при заданных оптимальных усло виях (t х =0,00,50С;

КМАФАнМ (24)·102КОЕ/г), с дальнейшим переносом по лученных данных в прогностическую модель. Соответственно разработаны модельные системы на базе стерилизованного молока, зараженного расчетными количествами специально высушенного сырого молока в условиях, обеспечи вающих сохранность состава и соотношения имеющейся микрофлоры.

Дестабилизация образцов зараженного стерилизованного молока оценивалась динамикой титруемой (Тк) – рис. 2, активной (рН) кислотности, удельной элек тропроводности () ежесуточно с момента заражения. В соответствии с ТР критическим ограничением принято достижение верхнего предела Тк до 210Т.

Результаты исследований динамики Тк представлены на рис. 2. Аппроксими рующее уравнение адекватно в диапазоне х=032.

Титруемая кислотность, 0Т Область погрешности метода в критической точке – 210Т Y =(17,03±0,06) +(0,055±0,015)*x +(0,0002±0,00002)*х r=0. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Периодичность анализа, сутки Рис. 2 Динамика Тк модельных образцов зараженного молока при t х (0,00,5)0С В оговоренных условиях критический срок потери качества для зараженных образцов зафиксирован на 32 сутки хранения. Изменения и рН были значи мыми на уровне 12 и 16 суток соответственно и коррелировали с динамикой Тк.

Сообщив полученному сроку, как приемлемому, значение частной функции желательности d 1 =0,63 и оперируя компилированными данными по 48 часовой бактерицидной фазе молока при 00С, как нижней границы приемлемости d 2 =0,37, моделированием перспективы получено, что идеально возможному значению – 1, соответствует гипотетически возможный срок хранения молока 180 суток, который возможен в будущем с внедрением прогрессивных техноло гий получения и первичной обработки молока.

Предложено следующее определение термина «молочные консервы» - про дукты переработки молока со сроком годности 181 сутки и более, при темпера туре хранения выше 00С, в течение которого регламентирована их безопасность и пищевая ценность.

Дальнейшая разработка принципов идентификационной классификации кон сервов и математических критериев уровня их принадлежности, осуществля лась на базе приоритетности признаков, градация значимости которых соответ ствует их последовательности в таблице 1. Кодировка приоритетного иденти фикационного признака К i – х проведена из следующих соображений: нижний приемлемый предел 0,37 - 181 сутки - из представленных аналитических дан ных, а верхний приемлемый предел 0,63 - 365 суток, априори из мирового опыта хранения и годовой кратности воспроизводства консервов. Соответственно, ис ходя из приоритетности нерегулируемого хранения, для К i – t х : 0,37 -00С и 0, - 300С. Моделируя предлагаемые диапазоны до идеальных значений 0,9999 и 1, получено, что потенциал системы составляет: по параметру время – 2920 и суток, а по параметру температура 60 и 900С соответственно.

Заложена возможность проведения частной или суммарной критериальной оценки в едином алгоритме как результатов полного распределения по единич ным факторам состава (Сi) и/или окружающей среды (Ei), так и объединенного ряда внутрифакторных признаков. Предусмотрено расширение факторного пространства. Концептуально представлены наиболее исследованные Ci факторы. Выбор Ei-факторов и систематизация оценочных критериев аналогич на системе Ci-факторов. Разработана градация (таблица 1) объединенных фак торов влагосодержания (W) и Aw в соответствии с современной мировой прак тикой фрагментации пищевых продуктов на три группы: высокой влажности (ПВВ), промежуточной влажности (ППВ) и низкой влажности (ПНВ).

В работе обоснован статистический подход к оценке хранимоустойчивости молочных консервов, путем определения предела допустимого значения нор мируемого показателя с учетом точности используемых методов анализа. Для более комплексной оценки консервов аргументирована интеграция термодина мических (Aw, точка росы) и функционально-технологических (полнота рас творимости, термоустойчивость и др.) характеристик в системообразующие процессы и мониторинг качества молочных консервов. Выбор характеристик осуществлялся на базе анализа научно-технического материала и ряда приори тетов: наличие методики, описательная информативность, современность и др.

Таблица Принципы идентификационной классификации молочных консервов по признаку принадлежности и оценочные критерии Детализация Приори- Значение:

Регулирующий диапазон признака тет коэффициент-признак ИДЕНТИФИКАЦИОННЫЙ ПРИЗНАК / k =0.37 при t =181 сутки Время хра- k = 1 1 181 и более 1 k // =0. нения, сутки I при t =365 суток 1 2 (коди 0-10 30 k / = 0.37 при T = 0 0 C ровка Кi) Температура 10-30 = 2 k Услов- Иде- // = 0.99 при T = 30 0 C 0 хранения, С Полные k 2 ные альные ФАКТОРЫ СОСТАВА ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА c / = 0.99 при W = 0.01 % c1 = 1 W, % 0,1-99,9 // = 0.01 при W = 99.9 % c1 c / =0.99. при Aw =0.01 II c = 2 Aw 0,01-0,99 2 // c2 =0.01 при Aw2 =0. (коди- ровка С i ) c // =0.63. при рН =4 3 1 / c = c3 =0.01 при рН 2 = рН 4,0рН10,0 // c3 =0.63 при рН3 =10 Иные с4 …сn ФАКТОРЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Барьерные Примечание: газо-, водо-, све III свойства тонепроницаемость;

хим. e 1 …e n (коди ровка Еi) упаковки инертность и др.

Группа Принцип Диапазоны Сi Значение: коэффициент-признак c / = 0.99 при W1 = 0.01% c1 = Анабиоз Абиоз c1 = 0.37 при W2 = 10.0% // W10% ПНВ С 1- Aw=0,6 – 0,0 c 2 = 0.99. при Aw1 = 0. / c 2 = // c 2 = 0.37 при Aw 2 = 0. c1/ = 0.99 при W1 = 10.0% c1 = // Анабиоз Абиоз c1 = 0.37 при W2 = 40.0% W = 10…40% ППВ С 1- Aw=0,9 – 0,6 c / = 0.99. при Aw1 = 0. c2 = 2 = 0.37 при Aw 2 = 0. // c c1/ = 0.99 при W1 = 40,0% c1 = // Абиоз = 0.37 при W2 = 99.9% c W 40% ПВВ С 1- Aw=1,0 – 0,9 c / = 0.99. при Aw1 = 0. c2 = 2 c 2 = 0.37 при Aw 2 = 1. // Идентификация принадлежности и/или оценка «уровня» консервирования определяется значением обобщенной «функции желательности» D по формуле:

2 n m D = 2+ n + m Ki Ci Ei, где Ki, Ci, Ei см. таблицу 1.

i =1 i =1 i = Глава 4 «Закономерности влияния качества питьевой воды на процесс растворения сухих молочных продуктов и формирование/кинетику свойств восстановленных композиций». В соответствии с данными инфор мационно-аналитического прогноза, первый этап систематизированной инте грации показателей был приложен к процессу восстановления СМП. Априори предполагалось, что как минимум целесообразно использование воды с показа телями аналогичными испаренной, а как максимум некой модели состава, кото рая по растворяющей способности будет более эффективной. Диапазоны иссле дуемых параметров воды по СанПиН 2.1.41074-01, температура для восстановления СМП (50±0,5)0С.

Анализ научно-технического материала показал, что эффективность восста новления СЦМ и СОМ, вероятностно зависима от общей жесткости (G) воды и массовой доли (м.д.) сухих веществ (СВ) молока. Для выявления искомой зави симости был применен полный факторный план. Предполагая наличие ано мальных точек на поверхности отклика, предварительно применялся метод Га усса. Выявлено, что зависимость имеет одну экстремальную точку и описыва ется полиномом второй степени. Результаты визуализированы на рис. 3.

Координаты точек оптимума G=0,85;

C=14,41 G=0,12;

C=16, Растворимость, % Растворимость, % А Б G, моль/м3 G, моль/м С, % С, % G5 C 18.25 G 5 C 18.25 G 5 C 18. АM f ( G,C ) := 96.94 1.90 0.79 0.66 M 0.99 0.30 5 9. 5 9.25 5 9. 2 G5 C 18.25 G 5 C 18.25 G 5 C 18. Б f ( G,C ) := 95.53 2.49 1.23 1.04 1.20 0.76 5 9. 5 9.25 5 9. Рис.3 Динамика растворимости СЦМ (А) и СОМ (Б) как функция жесткости воды (G, моль/м3) и концентрации сухих веществ (С,%) Установлено понижение эффективности растворения СОМ и СЦМ при по вышении значения одного фактора варьирования и неизменном втором. Совме стное повышение G и м.д. CВ молока приводит к резкому снижению индекса растворимости (И.р.). Анализ уравнений регрессии позволил вычислить коор динаты точек оптимальных условий растворения. Различия в их значениях для СЦМ и СОМ являются следствием лучшего эмульгирования жира в воде со сравнительно большей G.

Параллельно выявлена зависимость термоустойчивости (Т-у) ВО СЦМ и СОМ от значения G и м.д. СВ молока. Результаты представлены на рис.4., из которых видно, что увеличение G приводит к заметному понижению термоус тойчивости ВО СЦМ и СОМ. Аппроксимирующие уравнения адекватны для x=010 при указанных м.д. СВ молока. Процесс интенсифицируется с повыше нием м.д. СВ молока в растворе. Динамика понижения показателя более выра жена в экспериментах с ВО СОМ, что связанно с концентрационными особен ностями анализируемых систем. Прогнозируется значительное снижение тер моустойчивости ВО при дальнейшем повышении м.д. СВ в системе.

0 М.д. СВ молока 9,0% термоустойчивости А 1 М.д. СВ молока 12,5% 2 y = (1,06±0,13)+(0,004±0,002)*x Группа r=0, 2 y = (1,04±0,19)-(0,25±0,18)*x+(0,12±0,04)*x -(0,006±0,003)*x r = 0,99 Не термоустойчиво 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Общая жесткость воды, моль/м 0 М.д. СВ молока 9,0% термоустойчивости Б 1 М.д. СВ молока, 12,5% y = (0,99±0,19)-(0,15±0,08)*х+ Группа 2 (0,10±0,04)*х -(0,005±0,003)*х 3 r=0, y = 0,77+0,5*x 5 r=0,99 Не термоустойчиво 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Общая жесткость воды, моль/м Рис. 4 Влияние G и м.д. СВ молока в растворе на Т-у ВО СЦМ (А) и СОМ (Б) Экспериментально подтверждено отсутствие значимого влияния фактора рН воды в диапазоне 69 ед.рН на эффективность восстановления СМП, что обос новано буферной емкостью молочных компонентов. Доказано, что вода, соот ветствующая требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01, не может обладать значимой буферной емкостью в нормируемом диапазоне рН. Установлено, что критиче ские значения рН воды для кислой и щелочной сред приходятся на 3,1 и 10,7 ед.

рН соответственно, что существенно вне рамок разрешенного диапазона.

Обоснована целесообразность предварительной водоподготовки. Предвари тельно определена возможность коррекции свойств воды с применением спе цифичных для молочных и их вспомогательных производств процессов и обо рудования, в частности предварительной обработки воды тепловым, магнитным и акустическим воздействиями.

Результаты исследований предварительно термически обработанной воды представлены на рисунке 5. Нагрев водопроводной воды осуществляли до раз личных температур в диапазоне (5095 (±0,5))0С в течение (30±2) минут. Непо средственно перед восстановлением фиксировалась G воды.

м.д. СВ 12.5% м.д. СВ 9,0% 99,0 98, м.д. СВ 20,0% м.д. СВ 17,5% Растворимость, % 98,8 97, Растворимость, % м.д. СВ 27,5% м.д. СВ 25,0% 98,5 97, 98,3 96, 98,0 96, 97,8 95, 97,5 95, 97,3 94, 97,0 94, 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 А Б Режим обработки воды Режимы обработки воды Где: 1 – контроль;

2 –950С;

3 –850С;

4 –750С;

5 –650С;

6 –500С.

Рис.5 Влияние предварительной тепловой обработки воды на эффективность восстановления СЦМ (А) и СОМ (Б) Установлено, что наибольшая эффективность достигнута при растворении СМП в дистиллированной воде (контроль), а минимальная на водопроводной воде, нагретой до 500С. Определена эффективность процесса восстановления от предварительного нагрева водопроводной воды до температур 75, 85 и (±0,5)0С, сопровождающегося понижением G воды от начальных 4,3 до 3,6, 2, и 1,8 (±0,1) моль/м3 соответственно.

Предварительная магнитная обработка воды в потоке постоянным магнит ным полем осуществлялась на установке MWS с последующим фильтрованием на фильтрах из пористой керамики «Aquasystems» (5 мкм) представлены на ри сунке 6. Сущность метода в том, что при пересечении водой магнитных сило вых линий, тонкодисперсный осадок образуется в массе воды, откуда и удаля ется. Метод эффективен при обработке вод кальциево-карбонатного класса, ко торые составляют около 80% вод всех водоемов РФ на 85% ее территории.

99,0 99, Растворимость, % Растворимость, % 98,5 98, 98,0 98, 97,5 97, 97,0 97, 96,5 96, 96,0 96, 12,5 20,0 27,5 9,0 17,5 25, А Б М.д. СВ образца, % М.д. СВ образца, % - омагниченная вода;

- водопроводная вода Рис.6 Эффективность восстановления СЦМ (А) и СОМ (Б) омагниченной водой Установлен положительный эффект в области традиционных концентраций ВО 12,5 и 9,0 % для СЦМ и СОМ соответственно на 0,9 и 0,6 % соответственно.

Отмечено понижение G от магнитного воздействия на 36-64%. Повышение м.д.

СВ молока в ВО негативно сказывается на эффективности растворения.

Результаты предварительного акустического воздействия на воду представ лены на рис.7. Механизм явления заключается в создании кавитации, способст вующей изменению структуры коллоидных примесей. Исследования проводили на «S-эмульгаторе» с уровнем механико-акустической обработки (75±2) кГц.

99,0 99, Растворимость, % Растворимость, % 98,5 98, 98,0 98, 97,5 97, 97,0 97, 96,5 96, 96,0 96, 12,5 20,0 27,5 9,0 17,5 25, А Б М.д. СВ образца, % М.д. СВ образца, % - акустически обработанная вода;

- водопроводная вода Рис.7 Эффективность восстановления СЦМ (А) и СОМ (Б) акустически обработанной водой Выявлено, что акустическое воздействие оказывает положительный эффект на растворимость СМП увеличивая в области традиционных концентраций ВО 12,5 и 9,0 % для СЦМ и СОМ соответственно на 0,7 и 0,5 % соответственно.

Дальнейшее повышение м.д. СВ молока в ВО понижает эффективность воздей ствия. Существенного изменения G в ходе обработки не отмечено.

Также, применительно к процессу восстановления СМП апробированы пере довые методы водоподготовки, используемые в пищевой промышленности, по схемам А, В и С рис. 8.

Процессы технологий 6 А 1 2 В 7 С 5 Где: 1 – фильтр грубой очистки;

2 – угольный фильтр;

3 – многофункциональный ионооб менный фильтр;

4 - обратноосмотический фильтр;

5 – блок реагентной обработки;

6 – ультра фиолетовый стерилизатор;

7 – фильтр тонкой очистки;

8 – накопительная емкость, 9 - насос.

Рис.8 Принципиальные схемы водоподготовки Предлагаемые варианты водоподготовки отличаются механизмом и степенью очистки воды, энергозатратами, занимаемой площадью и др. Выбор метода во доподготовки определяется исходя из данных необходимого количества и каче ства воды с аналогичными параметрами имеющегося водозабора.

Экспериментальные данные химического состава воды (на уровне следов) по схемами В и С, позволяют проецировать оптимумы значений эффективности растворения СЦМ и СОМ, а также Т-у их ВО по результатам, полученным на дистиллированной воде. Основные параметры водопроводной воды до и после ее обработки по схеме А (ионообменная обработка) представлены в таблице 2.

Таблица Основные параметры воды до и после ионообменной обработки Ед. изм.

СанПиН Водопровод- Обработанная Показатель 2.1.4.1074-01 ная вода вода Водородный показатель ед. рН 7,22 6, Минерализация, не более мг/л 1000 (1500)* 214,0 229, Жесткость общая, не более моль/м 7,0 (10,0)* 4,80 Следы Железо общее, не более мг/л 0,3 (1,0)* 0,12 Менее 0, Хлориды, не более мг/л 350 16,0 1, Щелочность мг-экв/л - 2,9 1, *- допускается по разрешению органов СЭС Данные по кинетики И.р. и Т-у восстановленных водопроводной и обрабо танной по схеме А водой СЦМ и СОМ с м.д. СВ 12,5 и 9,0% соответственно представлены на рис. 9. На водопроводной воде Т-у СМП: y 1 =6 – x.

y3= 0,1x3 - 0,8x2 + 2,1x + 3,7 (СЦМ) СЦМ(в) СЦМ(о) 6 0, Термоустойчивость, группа СОМ(в) СОМ(о) Индекс3растворимости, И. р., см сырого осадка 5 y2 = -0,1x3 + 0,8x2 - 2,5x + 6,7 (СОМ) см3 сырого осадка 0, 3 0, 0, 5 y1 = 6 - x 0 0, 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 А Б Номер образца Номер образца Рис.9 Кинетика термоустойчивости (А) и растворимости (Б) восстановленных водопроводной (в) и обработанной (о) водой образцов СЦМ и СОМ Установлены положительные закономерности формирования Т-у ВО СЦМ и СОМ обработанной водой по сравнению с водопроводной в диапазоне с I по V группу. Выявлено существенное улучшение растворимости СЦМ и СОМ. Оп ределено, что при изначально низких значениях И.р. в ВО СМП - до 0,1см3 сы рого осадка, применение обработанной воды доводит его до следовых коли честв. С его увеличением выше указанного предела эффект от обработки воды снижается, оставаясь положительным.

Дальнейшие исследования были направлены на применение обработанной воды в технологиях рекомбинированных концентрированных (сгущенных) кон сервов промежуточной и высокой влажности: сгущенного цельного (СЦМсС) и обезжиренного (СОМсС) молока с сахаром;

сгущенного стерилизованного мо лока (ССМ). Выявлено, что применение обработанной воды значительно улуч шает физико-химические и органолептические показатели рекомбинированных консервов, увеличивает экономическую эффективность технологий. После го дичного хранения установлено, что контролируемые показатели имели лучший результат. Так, например, при хранении консервов в течение 12 мес., нараста ние Тк и вязкости на водопроводной (в) и обработанной (о) воде составили от начальной: для СЦМсС(в) 38,445,20Т и 3,78,6 Па*с, СЦМсС(о) 39, 43,80Т и 3,16,9 Па*с;

для ССМ(в) 38,851,00Т и 8,818,5 мПа*с, ССМ(о) 39,149,10Т и 8,217,6 мПа*с. Отмечено повышение Т-у (тепловая проба) концентрированных до м.д. СВ (25±0,5)% ВО: от 78,4±6,5 на водопроводной до 121,3±8,2 секунд на обработанной воде.

Как видно из представленных данных качественные показатели рекомбини рованных продуктов существенно взаимосвязаны со свойствами применяемой воды, как на этапе формирования, так и в динамике хранения.

Глава 5 «Перспективные принципы совершенствования технологий су хих молочных продуктов». В соответствии с ТР, процесс “рекомбинирование” подразумевает применение воды и составных частей молока или молочных продуктов. На практике основные промышленные объемы рекомбинированных консервов производят с применением СМП, на совершенствование технологий которых, сосредоточены дальнейшие исследования. Основной акцент: миними зация нарушений солевого равновесия и негативных изменений белково липидного комплекса СМП в процессе производства и в хранении.

Экспертной оценкой определена целесообразность применения в технологии СМП солей-корректоров (соли), проанализирован и обоснован их спектр, выяв лены механизмы влияния, прогнозируемое воздействие и др. При их внесении в молоко и при последующем его нагревании, диссоциированные ионы соли, из меняя ионный состав плазмы молока, вовлекаются в механизм восстановления солевого равновесия. В результате ионообмена катионы Ca2+ заменяются одно валентными Na+, тем самым, предотвращая агрегацию частиц казеина в молоке и увеличение поверхности для возможной связи мицелл с денатурированным лактоглобулином, что способствует повышению Т-у и уменьшению И.р..

На основании данных постановочных выработок СЦМ и СОМ с различными солями и их анализа, установлено, что по критериям доступность/качество/це на/эффективность наиболее рационально применять комплексную полифосфат ную соль «Фонакон». Для оценки эффективности внесения солей в дальнейшем контрольно анализировались СМП без соли, а также с Na 2 HPO 4 12Н 2 О и Na 3 C 6 H 5 O 7 5,5H 2 O, произведенные по максимально однотипным технологиям.

Установлена рациональная дозировка солей - 0,3% к массе СМП, обеспечи вающая повышение Т-у на 1-3 группы и снижение И.р. в 2-3 раза. Выявлен ра циональный способ введения солей - до начала деструктивных термо механических процессов в сырое или нормализованное молоко в виде (20± 0,5)% водного раствора. Выработка производственных партий СМП с указан ными рекомендациями подтвердила положительный эффект от внесения всех видов солей, преимущественно с «Фонакон». Так, например, при однотипном регламенте и двух реперных точках - нормализованное и восстановленное по сле сушки молоко, для контрольного (к) и экспериментального (э) СОМ (СОМк/СОМэ) получены значения относительного (%) прироста(+) / сниже ния(-) показателей соответственно: рН -1,28/-1,17;

Тк -2,2/-1,7;

И.р. +1126/+686.

Для подтверждения целесообразности внесения солей, исследована структу ра СМП, которая по данным Липатова Николая Н., Харитонова В.Д. и др. суще ственно влияет на эффективность процесса восстановления. На рис.10 приведе ны микрофотографии контрольных и экспериментальных СЦМ и CОМ.

2а (х500) 3а (х500) 4а (х500) 1а (х500) 4б (х4000) 2б (х2000) 3б (х4000) 1б (х2000) 5б (х2000) 5а (х4000) 1в (х2000) 1г (х500) Где: 1 - СЦМ с солью «Фонакон», 1а и 1б сушка, 1в - сухое смешивание, пунктиром выде лена частичка соли (1г) на глобуле;

2а и 2б - СЦМ с Na 3 C 6 H 5 O 7 5,5H 2 O сушка;

3а и 3б СЦМ с Na 2 HPO 4 12 Н 2 О сушка;

4а…4б - контроль СЦМ без соли;

5а - типичная поверх ность контрольного СОМ без соли;

5б - типичная поверхность СОМ с солями.

Рис.10 Микроструктура контрольных и экспериментальных СМП Установлено, что СМП с солями характеризуются большим размером глобул, связанными между собой посредством соединительных «мостиков», образую щих «условные агломераты»;

отмечено повышенное содержание зарождающих частичек, более плотная структура глобул с меньшим объемом вакуолей и не сколько «оплавленный», упорядоченный микрорельеф поверхности, что, в це лом, должно оказывать положительное влияние на скорость и полноту процесса восстановления.

Результаты дисперсности СМП, полученные ситовым методом, представле ны на рис. 11.

100 100 Ряд Ряд Относительное распреде Относительное распреде Ряд Ряд Ряд Ряд 80 ление частиц, % ление частиц, % Ряд Ряд 60 0,05 0,05-0,25 0,25-0,5 0,5-1,0 0,05 0,05-0,25 0,25-0,5 0,5-1,0 Б А Диаметр частиц, мм Диаметр частиц, мм Уравнение Коэф-ты уравнения, коэф-ты корреляции и № Продукт анализа регрессии стандартные ошибки СЦМ СОМ а=42,40;

b=-42.28;

а=48.99;

b=-48.55;

Vapor Pressure Model:

Ряд 1 Контроль без соли y=exp(a+b/x+cln(x)) c=24.17;

S=0.383;

r=0.998 c=29.09;

S=0.369;

r=0. а=0.36;

b=-0.02;

c=-0.85;

а=0.28;

b=0.01;

c=-0.87;

С Na 2 HPO 4 12Н 2 О Ряд d=0.17;

S=0.383;

r=0.999 d=0.19;

S=0.165;

r=0. Rational Function:

а=0.26;

b=0.05;

c=-0.85;

а=0.07;

b=0.34;

c=-0.88;

С Na 3 C 6 H 5 O 7 5,5H 2 O y=(a+bx)/(1+cx+dx2) Ряд d=0.17;

S=0.143;

r=0.999 d=0.19;

S=0.895;

r=0. а=-0.64;

b=0.92;

c=-0.86;

а=-0.84;

b=1.05;

c=-0.91;

Ряд 4 С «Фонакон» d=0.19;

S=0.142;

r=0.999 d=0.21;

S=0.594;

r=0. Рис.11 Гранулометрический состав анализируемых СЦМ (А) и СОМ (Б) Анализ фактического распределения частиц в СМП свидетельствуют о суще ственном различии гранулометрического состава экспериментальных продук тов по сравнению с контрольными. Отмечено, что во всех экспериментальных СМП количество частичек с размерами более 0,25мм значительно превышает контрольные. Наибольший уровень пассивной агломерации отмечен в СМП с солью «Фонакон». Отмечено понижение пылевидной фракции во всех СМП с солями, что предполагает уменьшение потерь в процессе сушки.

Подтверждена целесообразность исследований продукта в хранении. Экспе риментально установлено, что при хранении в течение 12 мес. СЦМ и СОМ, выработанных с применением солей, контролируемые показатели находились в нормируемых пределах. Аномальных изменений от применения солей не от мечено. Снижение/прирост в значении показателей экспериментальных и кон трольных образцов имели достаточно схожую по интенсивности динамику. Од нако на 12 месяц значения показателей экспериментальных СМП по сравнению с контрольными были лучше, в связи с их изначальным ростом на этапе форми рования, связанным с действием вносимых солей.

Состояние белковой фракции молока и СМП традиционно контролируется показателем Т-у по алкогольной пробе. На рис. 12 представлены данные по ди намике показателя в зависимости от начальной группы (I…V по ГОСТ 25228) и температуры хранения СЦМ и СОМ, выработанных по традиционным техноло гиям без применения солей.

%, этанола %, этанола 0 Б А 80 (6±2)0С 12 1 12 78 76 74 72 11 2 11 70 68 66 64 термо- 64 термо Не Не 10 3 10 62 устойчиво устойчиво 60 9 4 9 8 5 8 7 6 7 %, этанола %, этанола В 80 Г 12 12 78 (18±2)0С 11 11 2 64 термо 64 термо- Не 10 Не 10 62 устойчиво устойчиво 9 9 8 8 7 7 0,1,…,12 – периодичность анализа, месяцы Рис.12 Кинетика Т-у контрольного СЦМ (Б и Г) и СОМ (А и В) в хранении Установлено, что интенсивность потери Т-у СМП увеличивается с повыше нием температуры хранения. Понижение наиболее выражено для продуктов с изначально низким значением показателя на уровне V группы. Так, при регла ментируемой температуре хранения (6±2)0С, фактическая потеря Т-у для СЦМ и СОМ составила соответственно 8 и 7, а при повышении t х до (18±2)0С – 4 и месяцев. Большая интенсивность процесса потери отмечена в СОМ. Это кос венно подтверждает стабилизационное действие жировой фазы на деградацию белка, механизм которой связан с торможением миграции воды в частицах СМП, и правомерном при условии, что W продуктов находится в нормирован ном диапазоне.

Поскольку результаты множества контролируемых показателей СМП выяви ли наибольшую эффективность от применения «Фонакон», ниже (рис.13) при ведены результаты формирования (00/) Т-у и её кинетики в хранении при t х (6±2)0С для СЦМ и СОМ, выработанных с применением данной соли.

Концентрация этанола, % Концентрация этанола, % 80 78 76 74 72 70 68 66 0 0' 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0 0' 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Б А Время хранения, мес. Время хранения, мес.

Рис. 13 Формирование (00') и динамика в хранении (0'12) Т-у СЦМ (А) и СОМ (Б) с солью «Фонакон» Установлено, что применение «Фонакон» способствует повышению Т-у в цепи сырьё-продукт (00') на 1-3 группы и формирует её высокие значение при хранении. По сравнению с контрольными СМП, хранимоустойчивость по фактору Т-у повышается до 10 и 9 месяцев для образцов с начальной V группой Т-у для СЦМ и СОМ соответственно. Аналогичные исследования СМП с кон трольными солями, показали меньшую эффективность начального роста пока зателя (в среднем не более 1 группы) и большую потерю качества в хранении.

Отмечено, что применение Na 2 HPO 4 *12Н 2 О и Na 3 C 6 H 5 O 7 *5,5H 2 O при началь ном значении термоустойчивости на уровне I-II групп не рационально.

Результаты кинетики И.р. при хранении контрольных и экспериментальных образцов СМП представлены на рис. 14.

0, 0,3 1 Растворимость, см3 осадка Растворимость, см3 осадка 0, 0,25 2 0, 0,2 0, 4 0,15 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 Б А 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Время хранения, мес. Время хранения, мес.

Уравнение регрессии и коэффициент корреляции № Продукт анализа СЦМ СОМ y = 0,1095e0,0823x;

r= 0, Ряд 1 Контроль без соли y= 0,0141x + 0,091;

r = 0, y = 0,0868e0,0958x;

r = 0, С Na 2 HPO 4 12 Н 2 О y = 0,0131x + 0,0708;

r = 0, Ряд С Na 3 C 6 H 5 O 7 5,5H 2 O y = 0,0115x + 0,0565;

r = 0,9889 y = 0,0157x + 0,0388;

r = 0, Ряд y = 0,0511e0,0951x;

r = 0, Ряд 4 С «Фонакон» y = 0,0084x + 0,0332;

r = 0, Рис. 14 Закономерности динамики растворимости экспериментальных СЦМ (А) и СОМ (Б) при хранении в течение 12 месяцев при температуре (6±2)0С Приведенные зависимости подтверждают эффективность применения солей, что в дальнейшем подтвердилось данными кинетики вязкости ВО СМП в про цессе хранения. Так на начало и конец хранения относительный прирост вязко сти для контрольных (к) и экспериментальных (э) СМП составил: СЦМ-к +27,93%, СЦМ-э + 9,3%;

СОМ-к +41,65%, СОМ-э +16,98%. Следовательно, применение солей в технологии СМП позволяет существенно стабилизировать их белковую фракцию.

Параллельно установлена рациональность проведения предварительной тер мической обработки (ПТО) молока с солями при температуре (74±2)0С с после дующим охлаждением до (4±2)0С, в случаях необходимости его резервирования в течение 48 часов на предприятии до переработки на СМП.

В процессе работы определена значимость исследования и применения пока зателя Aw. Cответствующей методической и систематизированной информаци онной базы по отношению к молочным продуктам не выявлено, что и стало ос новой следующих исследований.

Глава 6. «Теоретические и практические аспекты применения показате ля «активность воды» при разработке новых и совершенствовании тради ционных технологий молочных консервов». Разработана методика опреде ления Aw в молочных продуктах сорбционно-емкостным методом на приборе «Hygrolab-3», которая включает пробоподготовку и режим исследования. Про боподготовку проводили по 18 продуктам. Результаты расчетов (методом ите раций) необходимого времени акклиматизации продукта и измерительной ячей ки в ряде температурных диапазонов на примере СЦМ представлены на рис.15.

t,0С 20 №1 t =250C y=38.333e-0.4274x;

r = №2 t =200C y=30.667e-0.4274x;

r = №3 t =150C y=23.000e-0.4274x;

r = 15 №4 t =100C y=15.333e-0.4274x;

r = №5 t =50C y=7.667e-0.4274x;

r = 10 №6 t =2,50C y=3.833e-0.4274x;

r = №7 t =10C y=1.533e-0.4274x;

r = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Время анализа Рис.15 Зависимость времени акклиматизации от температурного градиента при неустановившемся состоянии для СЦМ Полученные данные скорректированы с фактическим материалом. Выявлено, что количество затрачиваемого на термостатирование времени в диапазоне температур 0…250С на 34-41% ниже расчетного, что обусловлено неучтенным фактором принудительной вентиляции измерительной ячейки. Из двух преду смотренных в приборе режимов «Е-Mode» и «Q-Mode» обосновано выбран первый. Определены пороговые значения Aw в различных группах пищевой продукции (23 наименования).

В таблице 3 приведены данные по ряду молочной продукции и их градации в соответствии с фрагментацией продуктов по характеристикам W и Aw.

Таблица Пороговые значения Aw в ряде молочных продуктов Продукт Характеристика W, %, Aw, ед. a w Группа Сухое цельное молоко 2,1-4,0 0,22-0, Сухое обезжиренное молоко 1,8-5,0 0,20-0, ПНВ Сухие сливки 2,4-4,0 0,27-0, Сухая сыворотка 1,8-4,0 0,19-0, Сгущенное цельное молоко с сахаром / «вареное» 26,5±0,1 0,81-0,85 / 0,80-0,83 ППВ Молоко - сырье / восстановленное молоко 88,5±0,1 0, ПВВ Сгущенное / концентрированное стерил. молоко 75,0±0,1 0,96-0,98 / 0,97-0, Осуществлена интеграция Aw в область контроля завершенности процесса растворения СМП с позиции определения целесообразности традиционно при меняемой в процессе восстановления экспозиции ВО. Динамика Aw в ВО с различной м.д. СВ молока с момента растворения СЦМ и СОМ до его стабили зации представлена в таблице. Выявлены временные закономерности гидрата ции СМП от температурно-концентрационных особенностей ВО. Доказано, что дальнейшая выдержка ВО в течение до 24 часов не влияет на значение Aw. Ус тановлена иррациональность традиционной экспозиции ВО. Результат учтен в ряде нормативно-технических документов и реализован на производстве.

Таблица Время стабилизации Aw (с), как показатель завершенности растворения СМП, Температура, Массовая доля СВ молока в растворе, % Уравнение регрессии и (±0,5)0С коэффициент корреляции 12,5 17,5 22,5 27,5 50, Y=430,13-14,07x+0,73x2-0,01x 10 351 359 383 411 ±16 ±11 ±17 ±20 ±19 r =0, Y1=267,39-2,76x-0,04x2+0,001*x СЦМ 40 230 208 203 182 ±12 ±9 ±10 ±9 ±8 r =0, Y2=49,06+19,56x-0,87x2+0,01x 60 178 181 168 147 ±10 ±12 ±8 ±6 ±9 r =0, 9,0 15,0 20,0 27,5 50, Y=335,68+2,27x-0,36x2-0,01x 10 332 307 288 251 ±12 ±14 ±11 ±10 ±14 r =0, Y1=343,42-15,65x+0,44x2-0,003x СОМ 40 232 213 167 190 ±11 ±9 ±8 ±8 ±11 r =0, Y2=281,53-14,95x+0,44x2-0,003x 60 167 152 123 135 ±8 ±8 ±6 ±7 ±11 r =0, Последующее практическое применение Aw приложено в совершенствова ние технологий сгущенных молочных продуктов с сахаром (СМПсС), преду сматривающих в традиционных производственных схемах различные очеред ности внесения сахарного сиропа в процессе сгущения. Выбраны рациональные последовательности, учитывающие формирование Aw, вязкости (), органолеп тических свойств продукта и продолжительность сгущения. Оперируя данными рис.16 для СЦМсС, а также результатами проведенной органолептической оценки установлены наиболее предпочтительные варианты внесения сахарного сиропа: №1, №2 и №3 (см. рис.16). По аналогии получены результаты для тех нологий сгущенного обезжиренного молока и сливок с сахаром, которые учте ны в НТД и реализованы на производство.

Продолжительность, мин.

0,847 0,850 5 0,840 77 Вязкость, Па*с 78 0, 0, 0,840 4 0, 0, 0, 0,830 Aw 0, 4, 0,820 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 0,810, Па*с 0,800 0 t, мин.

12345678 Б А Вариант внесения сахарного сиропа Вариант внесения сахарного сиропа Варианты внесения сахарного сиропа: 1 - Одновременное поступление в вакуум-аппарат молочной смеси и сахарного сиропа;

2 - 30% молочной смеси+сахарный сироп+70%молочной смеси;

3 - 50% молочной смеси +сахарный сироп+50 % молочной смеси;

4 - 70% молочной смеси + сахарный сироп + 30% молочной смеси;

5 - ввод сахарного сиропа по окончании забора молочной смеси;

6 - 50% са харного сиропа+молочная смесь+50 сахарного сиропа;

7 - 70% сахарного сиропа +молочная смесь +30%сахарного сиропа;

8 - ввод молочной смеси по окончании забора сахарного сиропа Рис.16 Динамика Aw (А), (Б) продукта и продолжительности сгущения (Б) в зависимости от момента внесения сахарного сиропа в технологии СЦМсС Результаты формирования Aw - рис. (А) и её кинетики при хранении (Б) в модельном продукте с аналогичными данными, Тк и рН, применены также для обоснования рациональных схем альтернативных технологий рекомбини рованных СМПсС. Для этого спроектированы и созданы 18 операторных моде лей, имитирующих наиболее распространенные производственные схемы – рис.17. Факторы варьирования: последовательность внесения 4 сырьевых ком понентов (вода, СОМ, жир и сахар) и чередования основных и вспомогатель ных технологических процессов.

0,850 … Е А Б Цветовая индикация значения Aw Е2 0, 1, Е 0,845 … 0,98 Д Операторная модель 0, Д 0, Д 0,840… 0, Значение Aw Г 0, Г 0, Г 0,835… 0, В 0, 0,88 В В 0,86 0,830… Б 0, 0, Б А 0, А Б А 0,825… Б Б Б В А В 0, В Г Г А Г Д Д Д 0,820… А Количество Е Операторная Е Е 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0, операций модель Хранение, мес.

Рис.17 Формирование (А) и кинетика в хранении (Б) показателя Aw получен ных систем в зависимости от операторной модели Установлено, что максимальная эффективность технологий обеспечивается гомогенностью распределения влаги в продукте. Результаты исследований в дальнейшем послужили основой для совершенствования существующих и на учного обоснования новых технологий рекомбинированных СМПсС.

Применяя операторные модели (рис.18) с фиксацией данных по формирова нию и кинетики в хранении Aw, созданы технологии пастообразных молочных ППВ из творога.

1,00 Операторная модель:

Ряд 1 – кислотный 0,98 1 -подготовка сырья;

Активность воды Ряд 2 – кислотно-сычужный 0,96 2 - смешивание мо 0,94 лочных компонентов, Область хранения воды и солей;

3 - по 0, догрев;

4 - внесение 0,90 сахара;

5 – плавление;

0, 6 – охлаждение;

7 0,86 Область технологии 2 гомогенизация;

8 0,84 упаковка.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Технологической операции (1-8), в хранении (9 -24ч., 10 - 48ч., 11 - 30 сут.) Рис.18 Формирование Aw в моделях пастообразных продуктов Установлено, что применение кислотно-сычужного творога, способствует получению в продукте более низких и стабильных в хранении значений Aw в продукте, что связано с меньшим изменением казеинаткальцийфосфатного комплекса. Результаты учтены в технологии пастообразных продуктов со зна чением Aw 0,87-0,89.

В дальнейшем, оперируя результатами замеров Aw в 644 и 757 образцах СЦМ и СОМ различных производителей, а также их ВО различной концентра ции, показано (рис.19), что полученные зависимости обобщенной изотермы сорбции в двухфакторном пространстве неадекватны. Доказана необходимость учета химического состава и трансформационных изменений компонентов.

А Б 1 Aw 1 Aw 0, 0, 0, 0, T,0С 0, 0,4 T,0С 0, 21 0,2 20 20 19 18 80 100W,% 80 100 W,% М (x,y):= 0,97+0,39·х+0,08·y-0,14·x·y-0,41·x2-1,61·y2 М (x,y):= 0,90+0,38·х+0,40·y-0,05·x·y-0,33·x2-5,41·y расчетное значение отклика расчетное значение отклика Рис.19 Изотермы сорбции СЦМ (А) и СОМ (Б) при W 099,9% и температуре 18220С Установлено, что СМП, вырабатываемые в определенный период на одном и том же предприятии с конкретной сырьевой зоной и стабильной технологией, разрешают выявить такую зависимость для последующих расчетов. В качестве примера на рис.20 представлены полученные зависимости для СЦМ.

Доказано, что в диапазоне 1. влажности 24% и 25% А 0. для СЦМ и СОМ соответст MMF Model:

1.3 1. Y=(0.004*15.3+1.5*x )/(15.3+x ) 0. венно и при соблюдении r=0. 0. температурных режимов Y=0.17-0.03*x+0.01*x 0.6 хранения риск микробиоло r=0. S = 0. r = 0. W, Точка 0. гической порчи, обуслов 0.5 (±0,1) росы, С 0. Б ленной образованием точек 2,0 -5,9±0, 0.4 0. 0. избыточной влажности 2,5 -4,9±0, 0.3 0. 3,0 -2,7±0, (точка росы), незначителен.

0.2 0. 3,5 -0,8±0, Получен новый факти 0. 0.1 1.8 2.2 2.6 3.0 3.4 3.8 4. 0,8 ±0, 4, ческий материал по ряду 0. 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0 показателей воздушно-газо Влагосодержание, % вой среды традициионных Рис.20. Значения Aw СЦМ в диапазоне влагосо- молочных консервов, пред держания: А – 099,9%;

Б –24% ставленный в таблице 5 для соответствующих значений верхнего предела нормируемого диапазона допус тимой влажности (±0,1%) анализируемого продукта.

Таблица Показатели воздушно-газовой среды традиционных молочных консервов Наименование показателя Значение показателя СЦМ СОМ СЦМсС ССМ t влажного термометра, °С 9,92 -1,18 10,55 - 11,49 17,86 - 18,19 19,56 - 19, Точка росы, °C -1,74 -+2,38 0,45 - 3,26 16,64 - 17,22 19,34 - 19, Абсолютная влажность, g/m3 3,97 - 5,35 4,66 – 5,70 13,99 - 14,51 16,58 - 16, Удельная влажность, g/kg 3,29 - 4,44 3,87 – 4,73 11,65 - 12,09 13,83 - 14, Влагосодержание, g/kg 3,30 - 4,46 3,88 – 4,75 11,79 - 12,24 14,02 - 14, Парц. давл. водяного пара, hPa 5,38 - 7,24 6,31 – 7,71 18,93 - 19,63 22,43 - 22, Глава 7 «Адаптация результатов исследований к практике, перспектив ные производственные решения, частные технологии». Реализация резуль татов исследований в промышленные технологии систематизирована по груп пам в соответствии с мировой практикой, а именно продукты: низкой, проме жуточной и высокой влажности.

Классическими представителями ПНВ следует считать СМП. С учетом полу ченных результатов в их технологии введены процессы, обеспечивающие на правленное формирование функционально-технологических свойств СМП на этапах производства, хранения и переработки на рекомбинированные продук ты, необходимым технологическим процессом которых является восстановле ние. На основании проведенных исследований разработана принципиальная технологическая схема восстановления СМП (рис.21), учитывающая нововве дения: предварительную водоподготовку и отсутствие экспозиции ВО.

Приемка и хранение молока сухого Приемка воды работка, А – акустическое воздействие, Т – пред ноосмотическая фильтрация, М – магнитная об шруты восстановленного цельного и обезжирен Где: И – ионообменная фильтрация, О – обрат варительная тепловая обработка;

1 и 2 – мар Подготовка молока сухого Резервирование воды Водоподготовка (доочистка) Транспортирование И О М Т А Растаривание Подогрев воды ного молока.

или Просеивание и/или измельчение ВОССТАНОВЛЕНИЕ Жировой компонент Нормализация Фильтрование Подогрев 1 или Центробежная очистка Эмульгирование Процессы дальнейшей переработки Рис.21 Усовершенствованная схема промышленного восстановления СМП Осуществлена сравнительная оценка продуктов, произведенных по предла гаемым схемам, с аналогичными по традиционным технологиям, в динамике хранения. В таблице 6 представлены характеристики СМП и их ВО по разрабо танным схемам в относительном приросте (+) / снижении (-) показателей по сравнению с аналогичными данными продукта по традиционной технологии, соответствующее значение которого принято за 100%. Экспериментально дока зано, что применение разработанных схем позволяет существенно повысить ка чественные характеристики СМП и их ВО, в т.ч. после годичного хранения.

Таблица Динамика показателей СМП и их ВО по сравнению с контрольными в отно сительном % прироста/снижения соответствующего показателя Продукт Наименование № СЦМ СОМ показателя 0* 12* 0* 12* 11 Т-у, группа +33,70± 1,41 +36,22±2,34 +29,43±2,03 +31,78±3, 21 Тк, 0Т -9,71±0,42 -6,28±0,41 -12,64±0,87 -8,61±0, 31 рН, ед. рН -0,74±0,05 -0,85±0,07 -0,94±0,06 -1,06±0, 41 И.р., см3. сыр. осадка -54,21±2,38 -46,85±3,72 -48,72±4,11 -44,29±2, 52 Aw, ед. Aw -9,24±0,35 -6,82±0,27 -14,31±0,52 -9,76±0, 61, (*10-3), Па*с +8,58±0,36 +6,77±0,52 +5,72±0,34 +4,81±0, * - после окончания технологического процесса и через 12 месяцев хранения соответст венно;

1- ВО (м.д. СВ 9,0 и 12,5% для СОМ и СЦМ соответственно);

2 - сухих образцов.

Установлена значимость каждой из технологических разработок на получе ние суммарного эффекта и дефиниции экономической составляющей для СЦМ и СОМ. В производственных условиях осуществлена оценка потерь СВ молока при восстановлении по анализу данных двух точек забора информации для продуктов по предлагаемым(п) и традиционным(т) технологиям:

- на фильтрации (П, кг/м3) ВО: П=(М г.ф. – М у.ф )/К, где М г.ф – масса фильтра по сле прохождения через него определенного количества ВО, кг;

М у.ф. – масса ув лажненного фильтра, кг;

К – количество профильтрованного ВО, м3;

- на центробежном очистителе по Николаю Н. Липатову (П 0, кг/м3):

П 0 =О 0 /М*, где О 0 – количество образовавшегося осадка, кг;

М – производи тельность молокоочистителя, м3/ч;

– продолжительность работы молокоочи стителя, ч.

Предусмотрены следующие комбинации: А – СМП(т) + водопроводная вода;

Б – СМП(т) + обработанная вода;

В – СМП(п) + водопроводная вода;

Г – СМП(п) + обработанная вода. Водоподготовку проводили с применением ио нообменной фильтрации. Восстановление проводили до м.д. СВ 12,5 и 9,0% со ответственно для СЦМ и СОМ. Результаты исследований в относительных ве личинах прироста/снижения показателя от 100% по варианту А (данные пред ставлены в натуральных значениях) представлены в таблице 7. Там же показа ны расчеты экономической составляющей от внедрения, проведенные по уп рощенному алгоритму, фиксирующему затраты на реализацию новых разрабо ток и потери СМП при фильтрации и центробежной очистке. Прямые и косвен ные затраты на 1т продукции однотипны. Себестоимость 1 кг сухого продукта по традиционной технологии составляет 100 рублей.

Установлено, что максимальная эффективность переработки СМП достигает ся при комплексном подходе, основанном на внедрении в технологии сушки солей-стабилизаторов и водоподготовки на стадии их растворения. Экономиче ский эффект на 1т СМП составил: СЦМ 292 руб. и СОМ 322 руб.

Существенные объемы переработки СМП приходятся на производство ре комбинированных молочных консервов, в том числе с промежуточной влажно стью. К последним следует относить СМПсС с объемом рынка 800 муб, из ко торых, по разным источникам, 40-80 % рекомбинированные, произведенные из СМП, воды сахара и жиров, в том числе не молочного (чаще растительного) происхождения. В международной практике применение последних зафиксиро вано на уровне стандартов ФАО/ВОЗ (Codex Stan 252-2006).

Оперируя полученными результатами по необходимости гомогенного рас пределения влаги в продукте для обеспечения минимальных значений Aw в хранении, установлена целесообразность проведения процесса гомогенизации в конце технологии. Однако температурно-концентрационные особенности сис темы на этих этапах предполагали возможность её неэффективности. Соответ ственно выявлены значения коэффициента устойчивости жировой фазы (К у ) молочных и молокосодержащих продуктов, произведенных по разработанным принципиальным схемам альтернативных технологий рекомбинированных СМПсС (рис.22). Доверительный интервал К у для исследуемых вариантов на 12-й месяц холодильного хранения составил соответственно: А – 0,16-0,19;

Б – 0,11-0,14 и Б/ - 0,16-0,18, что указывает на незначительность процесса отстоя жировой фазы.

Таблица Оценка эффективности технологических разработок для СЦМ и СОМ Вариант операторной модели и время проведения анализа А Относительное значение прироста/снижения показателя, % Наименование показателя Б В Г Продукт 0* 12** 0* 12** 0* 12** 0* 12** 71,6±2,31 max 68,2 +2,06±0,04 +1,21±0,07 +4,06±0,12 +6,13±0,19 +6,61±0,15 +6,08±0, Т-у, %, этанола 0,17±0,07 0,24±0,03 -5,23±0,22 -2,13±0,18 -38,46±1,23 -32,35±1,42 -46,11±3,42 -33,57±3, И.р., см3 сыр. осадка 1,21±0,37 1,82±0,45 -8,45±0,91 -5,73±0,83 -26,31±1,12 -19,51±0,87 -38,29±3,21 -26,73±2, П, кг/м 0,54±0,28 0,83±0,34 -9,61±2,94 -4,26±1,65 -19,13±2,23 -15,36±1,12 -32,09±2,67 -21,16±3, П 0, кг/м Затраты на водоподготовку, 0 2,19 0,00 2, руб./0,875 т воды Затраты на внесение солей, СЦМ 0 0,00 18,13 18, руб./0,125 т СЦМ Итого затраты/потери на 1 т вос 0/88 0/133 82,19 128,19 85,13 126,13 76,32 119, становленного СЦМ, руб./т Итого прирост(+)/снижение(-) по 704 1064 -64 -56 -204 -200 -292 - терь, руб./т СЦМ от контроля А 72,1±3,43 max 68,3 +2,38±0,11 +1,73±0,06 +6,37±0,21 +7,19±0,22 +8,78±0,36 +7,74±0, Т-у, % этанола 0,13±0,08 0,19±0,04 -6,44±0,52 -3,34±0,61 -41,46±2,24 -36,45±1,66 -49,42±2,95 -39,63±3, И.р., см3 сыр. осадка 1,04±0,52 1,46±0,43 -10,24±1,06 -7,12±0,72 -29,33±1,24 -25,26±1,43 -42,26±2,56 -30,09±2, П, кг/м 0,41±0,23 0,62±0,31 -9,62±0,87 -6,34±0,61 -20,16±2,27 -17,55±1,31 -34,62±3,01 -26,21±2, П 0, кг/м Затраты на водоподготовку, 2,28 0,00 2, руб./0,91 т воды Затраты на внесение солей, СОМ 0,00 13,05 13, руб./0,09 кг СОМ Итого затраты/потери на 1 т вос 0/73 0/104 67,28 99,28 66,05 93,05 59,33 89, становленного СОМ, руб./т Итого прирост(+)/снижение(-) по 811 1160 -89 -82 -222 -271 -322 - терь, руб./т СОМ от контроля А Где: 0* - свежеприготовленный продукт (3-5 сутки с момента завершения технологического процесса);

12** - на 12 месяц хранения.

Приемка, хранение и подготовка сырья Восстановление сухих компонентов при Процесс восстановления по рис. температуре растворителя 20-500С Диспергирование жирового Ферментация (38-420С в течение 3 часов) компонента ВАРИАНТ Б ВАРИАНТ А Технологические аспекты применения ферментации:

Подогрев Подогрев 1. Исключение из технологии процесса кристал (55-600С) (75-770С) лизации лактозы.

2. Количество фермента 0,04% при активности Гомогенизация 2850 ед. и t не выше 400С (8-12МПа) 3. Снижение режима пастеризации: 85-900С в течение 2-3мин.

Подогрев (75-770С) Растворение сахара ВАРИАНТ Б/ Подогрев и пастеризация Охлаждение (90-950С с выдержкой 5-10 мин.) (65-700С) Охлаждение (32-370С) Гомогенизация (10-12МПа) Кристаллизация Гомогенизация (12-18 МПа, 25-350С) Упаковка и маркировка Охлаждение (20±20С) Хранение и реализация Рис.22 Технологические схемы производства рекомбинированных СМПсС Экспериментально доказана возможность гетерогенной кристаллизации лак тозы с применением имитирующего затравочного материала: CaCO 3, TiO 2, SiO 2 в виде пудры с размерами кристаллов в диапазоне от 1 до 2 мкм. Установ лены рациональные дозировки и размеры образовавшихся кристаллов лактозы (рис.23) в зависимости от этапа внесения затравки: до (А), во время (Б) или по сле сгущения (В). В перспективе применение гетерогенной затравки позволит значительно сократить производственные площади, энергозатраты, длитель ность технологии и др., не снижая качества продукции.

К консервированным молочным ПВВ в полной мере относится ССМ. В соот ветствии с ТР м.д. СВ молока в продукте должна составлять не менее 20%.

Большинство нормативных документов, по которым работают предприятия, нормируют её в диапазоне 21-28 %, что соответствует концентрированию мо лока в 1,7-2,2 раза. Основное требование к молоку-сырью является его Т-у, нормируемая не ниже III группы. Технологии предусматривают в обязательном порядке применение солей, так как концентрирование СВ резко снижает Т-у.

Для рекомбинированного ССМ сырьем являются СМП, вода, соли, а также возможны жировые компоненты, в т.ч. немолочного происхождения.

8 8 Размеры кристаллов Размеры кристаллов Размеры кристаллов 6 лактозы, мкм лактозы, мкм лактозы, мкм СаСО 4 СаСО СаСО TiO SiO SiO TiO TiO SiO 2 0 0,051 0,061 0,078 0,022 0,029 0, 0,082 0,089 0, Дозировка затравочного А Б В Дозировка затравочного Дозировка затравочного матерала, % матерала, % матерала, % Рис.23 Рациональная дозировка затравочного материала для кристаллиза ции лактозы по варианту А,В,С соответственно Установлено, что применение СМП с повышенной Т-у по разработанной ав тором технологии и применение водоподготовки на этапе их восстановления, позволяет получить стерилизованный продукт с м.д. СВ 22-23% без дополни тельной корректировки солевого состава. При дальнейшем повышении м.д. СВ выявлено, что лучшие результаты получены с использованием соли «Фонакон».

Экспериментальные данные апробированы и реализованы на производстве.

Результаты исследований реализованы в технологиях традиционных и ре комбинированных сухих, сгущенных с сахаром и сгущенных стерилизованных молочных продуктов на 61 предприятии России, а также в Украине (3), Арме нии (2) и Эстонии (1). Большинство внедрений осуществлено под авторским надзором. Разработана необходимая нормативно-техническая документация:

«Продукты молочные сухие» (ТУ9223-393-00419785-05);

Технологические ин струкции 2) на специализированные сухие продукты «Нутрилак Пептиди-СЦТ» (ТУ9229-152-17023360-04), «Нутрилак ГА» (ТУ9229-133-17023360-04), «Нут рилак Низколактозный» (ТУ9229-124-17023360-04);

ТТИ ГОСТ Р 52791- «Консервы молочные. Молоко сухое. Типовая технологическая инструкция»;

«Молоко сгущенное с сахаром варёное» ТУ9227-347-00419785-03;

«Молоко сгущенное с сахаром» ТУ9227-352-0419785-03;

«Консервы молокосодержащие сгущенные “Сгущенка с сахаром”» ТУ9226-353-00419785-03;

«Консервы моло косодержащие сгущенные “Сгущенка с сахаром вареная”» ТУ9226-354 00419785-03;

«Пасты сливочные» ТУ9222-349-00419785-03;

«Пасты сливочно растительные» ТУ9226-348-00419785-03;

«Молоко сгущенное с наполнителя ми» ТУ9227-399-00419785-05;

«Консервы молокосодержащие сгущенные с са харом и наполнителями» ТУ9226-415-00419785-06;

«Консервы сливочно растительные сгущенные с сахаром» ТУ9226-416-00419785-06;

«Продукты мо лочные и молочные составные сгущенные с сахаром» ТУ9227-352-00419785 08 3);

«Продукты молокосодержащие сгущенные с сахаром» ТУ9226-353 00419785-083);

«Продукты молочные и молочные составные сгущенные с саха ром “Варёнка”» ТУ9227-347-00419785-083);

«Продукты молокосодержащие сгущенные с сахаром “Варёнка”» ТУ9226-353-00419785-083);

«Молоко сгущен ное стерилизованное» ТУ9227-024-13605199-08 4);

«Молоко сгущенное с саха ром в тубах» ТУ9227-443-00419785-083).

Установлено, что все продукты разработанных технологий идентифицирова ны как потенциальные консервы по приоритетному признаку К i. Так, например, для продукции по ТУ 9223-393-00419785-05 «Продукты молочные сухие» по лучено: D (Ki) = 0,7166, что существенно выше предлагаемой нижней границы приемлемости (D (Ki) = 0,37). Дальнейшая оценка по Ci-факторам показала по вышение суммарной оценки по сравнению с традиционными аналогами.

Глава 8. «Разработка технологий молочных консервов функционального назначения». С учетом результатов исследований созданы технологии на про дукты функционального питания с длительным сроком годности. Безопасность продукции обеспечивалась её соответствием ТР. Анализ и систематизация со временных представлений о геродиетике позволили сформулировать в форма лизованном виде требования, которым должна соответствовать геропродукция с учетом режима питания, оптимальности его рациона по энергоемкости и сба лансированности содержания белково/липидных комплексов, биологически ак тивных добавок (БАД) и др. В качестве БАД использованы препараты «МЭК» (Галстян А.Г. и др.) и «Томатол» (Капитанов А.Б. и др.), как источники лико пина (ЛП). Имеются обширные материалы, доказывающие на основе биологи ческих и клинических исследований, что ЛП обладает антиоксидантными, ан тиканцерогенными, иммунотропными, гиполипидемическими свойствами, ко торые в 2-2,5 раза превосходит таковые у -каротина. В связи с чем установле на его дозировка в 1,5мг в 200 г молока (Радаева И.А. и др.).

Разработана технология на «Продукты молокосодержащие сухие “Геро лакт”» (ТУ 9226-435-00419785-07) для геродиетического питания, включающая проектирование аминокислотного (АК), жирнокислотного (ЖК) составов и обо гащение ЛП. Принципиальная схема технологических процессов сухих продук тов “Геролакт” представлена на рис. 24.

Приемка молока-сырья Соли-стабилизаторы Охлаждение, промежуточное хранение Обезжиренное молоко Подогрев, сепарирование Сливки Пастеризация Нормализация Пастеризация Охлаждение, промежу- Охлаждение, промежу Пастеризация точное хранение точное хранение Фруктозный сироп Сгущение Изолят соевых белков Смесь растительного Сгущенная смесь Аскорбиновая кислота масла и/или БАД Гомогенизация Сушка и охлаждение Упаковка и хранение Рис. 24 Схема технологического процесса продуктов сухих “Геролакт” Основные характеристики продукта приведены в таблице 8.

Таблица Физико-химические показатели продуктов сухих “Геролакт” Наименование показателей Значение показателя М.д. влаги, %, не более 4, М.д. жира, %, не менее, 26, в том числе: молочного/растительного, %, не менее 18,2 / 7, М.д. белка, %, не менее в том числе: молочного/растительного, %, не менее 14,3 / 11, М.д. фруктозы, %, не менее 17, М.д. ЛП, мг%, не менее: Тк, 0Т, не более 20, И.р., см3 сырого осадка, не более 0, Чистота по эталону, группа, не ниже Aw 0,22-0, АК-сбалансированность белка продукта по сравнению с эталоном 5) пред ставлена в таблице 9. Соотношение молочного белка к растительному, реко мендованное ИП РАМН для пожилых людей (50/50) скорректировано до 55/ с учетом данных органолептического анализа продукта.