автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.05, диссертация на тему:Исследование превращений биокомпонентов топинамбура и разработка на его основе технологии растворимого порошка

- mihictepctbo осв1ти укра1ни

с^украшський державний университет харчових технолог1й

На правах рукопису УДК 664.1.03.

СИДОРЧЕНКО Олена 1вашвна

ДОСЛ1ДЖЕННЯ ПЕРЕТВОРЕНЬ БЮКОМПОНЕНТ1В ТОПШАМБУРА I РОЗРОБКА НА ЙОГО OCHOBI ТЕХНОЛОГИ' РОЗЧИННОГО ПОРОШКУ

Спещальшсть 05.18.05. - Технология

цукристих речивин

АВТОРЕФЕРАТ ДисертащХ за здобуття вчепого ступеня кандидата тсхшчних nayis

khïb - 1997

е

Дисертащею е рукопис *

Робота виконапа в Украшському державному университет! харчових технолопй

Науков! кер1внихи

доктор техшчних иаук, професор, академж А1Н Украши Л.Д. Бобргвник кандидат техшчних наук, старший науковий спшробггник, Н.В. Ремесло

Офщшш "опоненти:

доктор техшчних наук, професор АЛ* Лшец

кандидат техшчних наук ЛЛЗ, Хорушка

Проашна оргатзаиш: Украшський науково-дослздний ш статут спирту 1 б1отехлолоп! продозольчих продукт.

Захисх вщбудеться " /О " -фуе-гес/ 1997 р. в годин на засщанш спец1ал1зовано5 раде^^йЯЗХС^Украшського державного уншерситету харчових технолопй за адресою: 252033 и. Киш-33, вул. Володижгрська 68, в ауд. А-311. 3 дисертащею можна ознакомится в б1блютещ ушверситету. Автореферат роз1сланий ¿Г " ¿.¿¿бЮК&^Я. 1997 р.

Вчений секретар сг.ешал13овако1 ради к. т." п., доцент

АЖ Куц

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуалыпсть теми. Стр1мю темпи розвитку промисловост1, по-пршення еколопчних умов в кра'1ш, що склалися в результат! техно-генних навантажень, а особливо в зв'язку з авар!ею на Чорнобильськш АЕС, негативно впливають на стан людського оргашзму. В останш десятир!ччя медики визначають зниження ¿муштету у населения, галыасть хворих на цукровий д!абет досягло в У крапп 1 млн чолав'т, зросла кшьшсть хворих ожиршням та шшими. захворюваннями, по-в'язаних з порушенням обмшу речовин в оргашзм1. Ус! щ обставини спонукають виршеншо проблеми створення нових ефективних фар-мацевтичних засоб1в, лжувально-д1етичних 1 профшактичних продукт!в високоТ харчово! цшност1 1з нетрадищйно! сировини.

Перспективною сировиною для створення широкого спектру продукт)в харчування лжувалыю-профшактичного призначешш може бути тошнамбур, який здавна використовувався в народнш мгдициш для лшування багатьох захворювань.

Але до цього часу, з ряду причин, тошнамбур не знайшов широкого використання в харчовш промисловосп, як в нашш кра!ш так 1 за кордоном.

Мета роботи. Розробити технологш отримання розчинного по-рошкопод1бного продукту 1з топшамбура, випуск якого спонукав би розширенню асортименту д1етичних продукт1в 1 задовольнив все бшьш зростаючий споживчий попит на них.

Вщповщно до мети роботи були поставлены так! завдання.

1. Вивчити змши речовин колощно! дисперсное™ (РКД) топшамбура, як важливих складових бюоргашчного комплексу, в процеа дости-гання 1 збер1гання бульб, в залежност1 вод сортових особливостей оптимальних терм1шв збер1гання 1 його переробки.

2. Вивчити змши РКД топшамбура гад впливом технолопчних пара-метр1в: температури та рН середовища.

3. Вивчити поведшку окремих складових комплексу РКД клтшного соку топшамбура (фрукташв, бишв, пектшив) в ход1 технолопчних умов отримання розчинного порошку.

4. Розробити математичш модел1 пдрол1зу РКД, зокрема фрукташв тд впливом технолопчних фактор1в.

5. Розробити технолопчш режими вилучення та очищения соку топинамбура, з метою створення умов для максимального збереження бюлопчно активних речовин при виробнищта розчинного порошку. 5. Розробити технолопчш параметри соку при шдготовщ його до вису-шування.

Наукова новизна роботи. В результат! проведених дослщжень, вивчеш змши РКД топшамбура в процес1 його достигання 1 зберкан-ня, в залежное™ вщ сортових особливостей, визначеш оптимальш умови вилучення РКД юитинного соку бульб топшамбура, вивчеш змши зкладових РКД шд '¿х впливом.

На модельних розчинах дослщжено процес гщрол1зу шулшу в присутнос™ ортофосфорно! та лимонно! кислот. Розроблена матема-гична модель процесу.

Дослщжеш в лабораторних та перев1реш в виробничйх умовах ефективш режими максимально! стабшзацп РКД та 1х складових при шдготовщ топшамбурового соку до висушування, на що отримано патент Украши

На основ1 результат1в проведених дослщжень, розроблена ма-гематична модель процесу змши 1 перетворень РКД соку тотнамбура пщ впливом кислотност1 середовища та шдвищених температур.

Розроблена технолопчна схема отримання розчинного порошку 13 топшамбура.

Практична цшшсть роботи. Науков1 результати, отримаш в дисертащйшй робот!, знайшли практичне застосування I використан-ня для:

■ визначення термшу максимального накопичення РКД топшамбура в процес1 дозр1вання 1 збер1гання, що дозволило зробити висновки та дати рекомендацп промисловост1 про дощльш строки збери-ання 1 переробки бульб;

■ встановлення оптимальних регламенте та розробки технолопчно! ¡нструкцп отримання розчинного порошку, з максимальним збере-женням бюлопчно активних речовин бульби;

■ оргашзацц виробництва розчинного порошку ¡з тотнамбура, як продукту готового для вживання, так 1 в якос^ композицжно! добавки до багатьох вид1в харчових продукт1в - хл1бобулочних та конди-терських вироб1в, молочно-кислих продукт1в та шших.

Достов1ршсть роботи. Достов^ршсть отриманих результате, висновк1в 1 рекомендащй забезпечена використанням сучасних метод1в експериментальних дослщжень, сучасних вим1рювальних прилад1в, багаторазовою повторшстю лабораторних та промислових випробувань.

Реал1защя результатов роботи. На основ1 результат дослщжень розроблена технолопя отримання розчинного порошку 1з тош-

намбура з максимальним збереженням бюлопчно активних речовин бульби. Одержан! результата найшли свое втшення у випуску дослщ-но1 партп розчинного порошку на консервному завод! АНВТ "Украш-ська Нива" с. Сунки, Смишнсысого району, Черкасько! область

Ефект В1Д практично] реал!зац!1 наукових розробок - сощаль-ний, створення нового продукту 13 бульб топшамбура, що дозволить створити перспективне направления в виробництв1 лжувалыго-д1етич-них продукт1в щльового призначення.

Апробащя роботи. Основний змкт дисертацшно! роботи доповь дався 1 обговорювався на II Всесоюзшй науково-виробничш конференцп "Топинамбур и топинсолнечник — проблемы возделывания и использования" (1ркутськ, 1990 рш); II Всесоюзшй науков^й конференцп "Проблемы влияния тепловой обработки на пищевую ценность продуктов питания" (Харгав, 1990 рш); Всесоюзшй конференцп "Химические превращения пищевых полимеров" (Свп\логорськ, 1991 рж); РеспублЬ канськш конференцп "Разработка и внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих технологий, оборудования и новых видов пищевых продуктов в пищевую и перерабатывающие отрасли АПК" (Кшв, 1991 рш); III Всесоюзшй науково-виробничш конференцП "Топинамбур и топинсолнечник — проблемы возделывания и использования" (Оде-са, 1991 рж); Науковш конференцп, присвячешй 60-р!ччго МТ1ХП "Научное обеспечение хранения и переработки растительного сырья в пищевой промышленности" (Москва, 1991 рж); М1Жнародшй науково-техшчнш конференцП "Розробка та впровадження нових технологш та обладнання у харчову та переробну галуз1 АПК" (Ки!в, 1993 рж); Все-украшськш науково-техшчнш конференцП "Розробка та впровадокення прогресивних технологш та обладнання у харчову та переробну про-мисловють" (Кшв, 1995 рш); Международной научно-практической конференции "Энерго-ресурсосберегающие технологии переработки сельскохозяйственного сырья" (Мшськ, 1996 рпс); IX М1жнароднш конференцп "Удосконалення процеов та апарат1в х1м!чних, харчовйх та на-фтох1м1чних виробництв" (Одеса, 1996 рш), М1жнародному семшар1 "1нул1н у харчуванш та медицин!" (Кшв 1997 рш).

Тематика дослзджень входила до плашв науково-дослщних роб1т проблемно! науково-дослщно! лабораторп УДУХТ, як! були складо-вою частиною програми "Створити та осво!ти технолопчш процеси отримання фруктозних сирошв, пюре, порошюв !з топшамбура для виробництва лжувалыго-д!етичних продукт ¡в ! л!кувальних препарат!в щльового призначення", ГЗН 02.04. Постанова Ради Мш1стр1в УРСР № 340 вщ 22.11.88 р.

Дисертацшна робота виконувалась в проблемнш науково-дослдапй лаборатори УДУХТ, на консервному завод! АНВТ "Украш-ська Нива" та Уманському консервному заводь

Публшацп Основш теоретичш 1 експериментальш результати дисертацп опублшовано в 31 друкованих роботах, в тому числ1: 1 патент!, 1 заявщ, на яку е позитивне р1шення, 5 статтях 1 24 тезах ДОПОВ1ДСЙ на конференщях. В дисертацшну роботу увшшли результати багатор1чних дослщжень, проведених автором особисто, а також при його безпосередшй участ1 в дослщженнях, що виконувались ко-лективом проблемно! науково-дослщно! лаборатори УДУХТ з проблем використання тошнамбура.

Структура 1 об'ем роботи. Дисертац!йна робота складаеться з вступу, шести глав, висновшв, списку використано! л1тератури 4 до-датюв.

Робота викладена на сторшках основного тексту, М1стить

рисуншв 34 ! таблиць 35. Список використано! л!тератури метить 289 в!тчизняних та заруб1жних джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМ1СТ РОБОТИ

У встугп обгрунтовано актуальн!сть теми, викладено мету роботи ! завдання дослщжень.

В першому роздш! "Обгрунтування доц!льност! виробництва роз-чинного порошку !з топ!намбура " приведено короткий огляд даних про бюлопчну цшшсть основних складових орган!чного комплексу бульб тошнамбура.

Проведено анал1з принципових основ отримання розчинних порошив, в тому числ! з тошнамбура.

На основ! литературного огляду зроблено висновок про харчову та бюлопчну цшшсть тошнамбура, а також про основну складову оргашчного комплексу — РКД ! !! х!м!чний склад. Зроблена оцшка запропоноваких технологш отримання розчинних пороптав та врахо-ваш 1х недол!ки.

Проведена пор!вняльна ощнка сучасних метод1в дослщження РКД та !х складових.

Удосконалена методика анал!зу високо- та низькомолекулярних фруктан!в бульб та сошв топ!намбура, визначення розчинних колоодв. Визначено завдання дослщжень.

В другому роздип "Вивчення динамнси нагромадження РКД при метабол1зм1 та hGepiramu бульб тошнамбура" проведено технолопчну оцшку сорт1в тошнамбура: "Находка", "1нтерес", пбрид1в ННЖ ЛП Украши 10, 36, 320, 24-55 в перюд ïx достигання з вересня по листопад М1сяць, а також при 36epiraiiHi з листопада по травень мюяць.

Складш 6ioxÏMi4Hi процеси, що вщбуваються при формуванш бульб в рослит тошнамбура, супроводжуються не менш складними змшами в струхстур1 i склад1 РКД, для кожного дослщженого сорту вони шдивщуальш. У bcîx сортах топшамбура РКД складають 75-80 % до СР, однак ця кшьюсть змшюеться в nponeci достигання i зберп-ан-ня бульб. В залежност! вщ штенсивност1 обмшних процес1В в бульбах, по ступеню ïx активносп накопичення РКД bcî сорти можливо розта-шувати в такш послщовност1: "1нтерес" — пбрид 24-55 — "Находка" — пбриди — 10, 36, 320 (рис. 1, 2).

В зв'язку 3 тим, що вихщним об'сктом отримання розчинного порошку являсться юптинний ciK бульби тошнамбура, концентрува-лась увага на поведшку розчинно! частини РКД — оборотних коло1-дах (ОК) i ïx складових.

Встановлено, що (ОК) переважають в загальнш Maci колодав бульби, шльшсть ïx складае 50-85% до РКД, в залежност1 В1Д стану бульби, ступеня його зр1лост1, 6ioxiMi4imx процес1в як! проходять в них.

Яюсний та кшыйсний анал1з соку топшамбура показав, що к1льгасть високомолекулярних фрукташв (ВМф), як! належать до оборотних коло!Д1в, складае 32,0% до маси СР, а кшьюсть низькомоле-кулярних фрукташв (НМф) складае 31,7% до маси СР (табл. 1).

Таблица 1

Характеристика сортт тогннамбура в формувант ВМф та НМф

(в % до маси СР)

Показники Пбриди Н11ЖЛП УкраТни Сорти

24-55 10 36 320 Находка 1нтерес

ОК 48,9 50,2 49,7 47,9 50,5 49,9

ВМф 26,1 31,9 21,3 22,4 23,4 23,8

НМф 24,3 21,4 24,3 31,7 19,2 20,2

Практично не маючи захисно! тканини, топшамбур волод1е ви-сокою морозостшюстю i може, знаходячись в rpyHTi, витримувати морози до -30° С.

80

о,

О

>70

ч

о, Й 60 я

50

40

. \ I

IX

XI

XII

ШСЯЦ1

Рис. 1. Динамка РКД при метабол1зм1 даних сортш топжамбура: Пбриди ННЖ ЛП УкраТни 1 —320; 2-24-55: 3— 10

в.

о

?

Ь х

. I

М1СЯЦ1

Рис. 2. Динак/ика РКД при метабол1зм1 даних сортш тотнамбура: 1 — 1нтерес: 2 — Находка; 3 — Пбрид ННЖ ЛП УкраТни 36

п

Встановлено, що в зимовий перюд бульби топшамбура, знахо-дячись в земл1, в значшй м1р1 витрачають оргашчш речовини на пщтримку життед1яльност1 за рахунок перерозподшу основного енер-гетичного джерела - високомолекулярних фрукташв, у зв'язку з чим зменшуеться загальна кшыасть РКД та '¿х складових ОК (табл. 2).

Таблиця 2

ЗмЫа РКД в перезимувавших бульбах топЫамбура (в % до маси СР)

Сорт РКД ОК ВМф НМф

осмнь весна осжь весна оань весна ос1нь весна

24-55 70,7 52,4 48,9 36,7 26,1 16,4 24,3 31,1

10 66,3 50,2 50,2 35,8 31,9 22,7 21,4 25,1

36 66,2 47,2 49,7 30,7 21,3 19,3 24,3 27,0

320 61,3 51,5 47,9 33,8 22,4 9,2 31,7 32,0

Находка 65,7 56,8 50,5 34,0 23,4 15,2 19,2 30,2

1нтерес 64,4 52,3 49,9 33,0 23,8 16,1 20,2 28,8

Направления метабол1зму бульб топшамбура в сторону збьльшен-ня низькомолекулярних фрукташв, ди- та моносахаридов (фруктози, цукрози та шших) викликано тим, що фруктоза служить основною харчовою речовиною, джерелом енергп для росин, яка домшуе в ход1 формування ростових процес1в.

Промислова переробка топшамбура, мае за мету отримання ви-сокояк1сних лжувально-диетичних продукт1В харчування.

Тому питания про виб1р оптимальних умов збер1гання бульб е ос-новним при створенш промислово! переробки в осшньо-зимовий перюд.

В результат! проведених доашджень найб1льш поширених ме-тод1В збер1гання плод1в та овоч1в, а також пщбору сорт1в топшамбура, в яких максимально зберпаються РКД, зроблеш висновки, що в ус1х дослщжених сортах кшькють РКД зменшуеться в 1,1-2,0 рази на про-тяз1 всього строку збер1гання. Проте штенсившсть процесу для вих сорт1в Й1див1дуалыш. За ступенем зменшення РКД соку бульб тога-намбура зроблеш висновки, що ус1 сорти пщлягають тривалому збер1-ганню, але брати 1х на переробку потр1бно в р1зт строки.

Зроблеш оцшки та висновки про оптимальш способи збер1гання, яга дають можливиггь найбшьш повно зберегти комплекс РКД бульби.

Встановлено, що найбшьш сприятлив1 умови збернання бульб складаються в пол!етиленовш тар!. В даних умовах створюеться моди-фжоване газове середовище за рахунок дихання плод1в, що й обу-мовлюе довгострокове 1х зберп-ання. В цьому випадку вмист РКД в бульбах, по закшченню збер1гання, зменшуеться мш!мально, в се-редньому на 25-30%.

При збер1ганш бульб у вщкритш атмосфер!, ще !нтенсивна втрата маси та депол!меризащя РКД ! !х складових.

В третьому роздш! "Дослщження поведшки РКД при отриманш соку !з топ!намбура" нами були дослщженш умови вилучення соку, при яких максимально збер!гаються РКД кл!тинного соку, !х зм!на пщ впли-вом температурних фактор1в, рН середовища тривалост! !х дИ.

Вивчено х!м!чний склад РКД клопиного соку тошнамбура та встановлена його вксока бюлопчна цшшсть (табл. 3).

Таблиця 3

ХЫчний склад РКД кл'ггинного соку тогинамбура (в % до маси соку)

Показники Вмют

1. Сух1 речовини 22,8

2. Речовини кол о!дно! дисперсносп 11,8

3. Оборота колоТди, в т.ч.: 10,0

- фруктани 5,5

- пектини 0,15

- бшки 1,7

4. Необоротьп колоТди 1,8

Нами було дослщжено зм!ну РКД ! и складово! - фрукташв, на вс!х етапах технолог!чно! схеми отримання розчинного порошку (яка складаеться !з термообробки, обробки ферментним препаратом, адсорбцшно! очистки соку).

Дослщження впливу теплово! обробки соку на вм1ст РКД в соц! пщтвердили II незначний вплив. Вм!ст РКД зменшуеться на 2,6-3,1%.

Значно вагомпде впливае на процес руйнування комплексу РКД температурно-кислотний фактор середовища.

Для бшьш детального вивчення поведшки РКД, ОК за умов р1зно! кислотно! активное^ та при змшах температур було виконано цишй

ряд дослдав. 1нтервал змши рН сягав вщ рН юптинного соку (6,0-6,2) до 4,0-3,5. Для зиши значень кислотност! у соку використовували ор-тофосфорну та лимонну кислоти.

В результат! дослщжень впливу даних кислот на РКД соку тош-намбура можна зробити висновки, що лимонна кислота в технолог!! отримання освгеленого соку топшамбура мае переваги, пор!внюючи з ортофосфорною (при рН 4,0-4,5 ! температур! 80-90° С). За умов и зас-тосування бшьш повно збер!гаються високомолекулярн! фруктани. Роз-пад бипав гпд впливом ортофосфорно! кислоти ще майже в 2 рази швид-ше, шж в присутност! лимонно! кислоти. Вм!ст розчинного пектину в соц1 з лимонною кислотою збшьшуеться в 1,5—2,0 рази, в сощ з ортофосфорною кислотою його к!льк!сть значно зменшусться. Слщ шдкрес-лити, що використання лимонно! кислоти при утворенш активно! кислотност! для пдрол1зу РКД зменшуе утворення кольорових речовин.

Дослщження впливу ферментного препарату пектофоетидину Г 10Х показало, що зниження РКД сягае 15,4—18,8%, в залежност! В1Д способу отримання соку.

Використання ферментативного очищения соку значно вплину-ло на його органолептичш показники: вш став прозорим, мав кисло-солодкий смак, нагадуючи виноградний С1К.

Математична обробка отриманих результат!в по впливу орто-фосфорно! та лимонно! кислот на комплекс РКД та !х складових ОК дала можлив!сть вивести залежност! констант швидкост! гщрол!зу комплексу РКД ! ОК при використанш цих кислот.

При використанш лимонно! кислоти як шдкислюючого агенту от-римаш елвдуючи залежност! констант швидкост! реакци К для РКД! ОК: для РКД: К=4,3778 • 10"4(-7,1063 • 10"3 рН, (1)

для ОК: К=1,7932 • 10"4(-2,7554 ■ 10'3 рН. (2)

При використанш ортофосфорно! кислоти як шдкислюючого агента отримаш слщуючи залежност! констант швидкост! реакцп К для РКД ! ОК:

для РКД: К=4,2318 • 10"^-2,4258 • 10"3 рН, (3)

для ОК: К=2,4676 • 10-^-2,9688 • 10"3 рН. (4)

На основ! р!внянь (1, 2, 3, 4) отримаш математичш модел! кинетики розкладу речовин коло!дно1 дисперсност! та оборотних колодав. При використанн1 лимонно! кислоти:

для РКД: Х(1)=Хн{1+ехр[-(4,3778 • 10-^-7,1063 • 10"3 рН) • I]}, (5) для ОК: ХМ=Хн{1+ехр[-(1,7932 • 10^-2,7554 • 10"3 рН) • <;]}. (6) При використанш ортофосфорно! кислоти:

для РКД: Х(1)=Хн{1+ехр[-(4,2318 • 10-^-2,4258 • 10"3 рН) • Ц}, (7) для ОК: Х(1)=Хн{1+ехр[-(2,4676 • 10-^-2,9688 • 10'3 рН) • Ь]}. (8)

Одержанш математичш модел1 (5, 6, 7, 8) дають можливкть контролювати технолопчний процес вилучення 1 обробки соку !з тога-намбура, отримувати С1К 13 заданими ямсними характеристиками.

В четвертому роздш! "Дослщження особливостей гщрол1зу ви-сокомолекулярних фрукташв" вивчена змша фруктаново! складово! соку тоганамбура - шулшу гид впливом температури, кислотност! се-редовища, яку створюють мшеральна ортофосфорна кислота та оргашч-на лимонна кислота, тривалост! процесу.

Одержан! результати дозволили установити залежшсть константи швидкост1 г!дрол1зу високомолекулярних фрукташв вщ температури та рН середовища. Дослщження проведен! за методом повного факторного експерименту (ПФЕ 23). Розраховаш температурний коефщ!ент та енерпя активацп. Зроблен! висновки, що реакщя гщрол!зу високомолекулярних фрукташв до низькомолекулярних фруктан!в в даних умовах шдпорядковусться кшетичпому р!внянню першого порядку. Розраховаш константи швидкост! пдрол1зу ¡нул!ну гад впливом температури та рН середовища з ортофосфорною кислотою. Максимальна стутнь пдрол!зу шулшу досягаеться при рН середовища 3,5 ! температур! 95° С. Обробка результат з використанням лшшного регресш-ного анализу ! метода наймешних квадрат!в дала слщуюч! залежност! для константи швидкост! реакцп:

К=1,4892 • 10-4-2,4258 • 10"= рН. (9)

На основ! р!вняння (9) одержана математична модель кшетики реакцп:

Хи)=Хи{1+ехр[-(1,4892 ■ 10^-2,4258 • 10"3 рН) • Ц}. (10) Охарактеризовано процес г!дрол!зу шулшу в середовищ! розчи-ну лимонно! кислоти пщ впливом температури та рН. Максимальна стугань пдрстзу досягаеться при рН - 3,5 та температур! 95° С, нако-пичення фруктози проходить на протяз! всього часу гщрол!зу. Математична обробка одержаних результат з пдрол1зу шулшу в середовищ! лимонно! кислоти методом найменших квадрат!в дала слщуючу залежн!сть для константи швидкост! реакщ! вщ температури 1 значения рН

К=1,5162* 10^-2,7654 • 10"3 рН. (11)

На основ! р1вняння (11) одержана математична модель кшетики реакщ!:

Ха)=Хн{1+ехр[-(1,5162 • 10^-2,7654 • 10"3 рН) • (12)

В п'ятому роздал! "Розробка технолопчних режим!в одержання розчинного порошку ¿з топ!намбура" вивчено ф!зико-х!м!чш власти-вост! сок!в ¿з топ!намбура, отриманих р!зними способами ! запропоно-

вано споаб очищения соку, що забезпечуе отримання продукту з ви-сокими технолопчними та органолептичними показниками.

Плодов! соки взагал1 1 с1к топшамбура в тому числ1, характеризуемся високою динам!чною в'язкютю, яка обумовлена мщною колощ-ною системою.

В ход! вивчення впливу технолопчних операцш на стан агрега-тивно! структур!! соку були визначеш оптималып параметри, при яких р13ко знижуеться динам1чна в'язкклъ середовища, в зв'язку з пору-шенням стабшьиост! колощно! системи соку. Такими умовами слод вва-жати: концентращя РКД - 16,0-24,0%, що вщповщае вмюту сухих ре-човин для неосв1тлених союв - 25,0-30,0%, для ферментативних союв -25,0-35,0%, при температур! процесу висушування 60-70° С (рис. 3).

За допомогою гель-хроматографп на сефадексах (0-50), ми про-слщкували за змшою молекулярно! маси складових оргашчного комплексу союв топшамбура: клтшного (рН 6,2), екстракту (рН 6,0-6,2), соку (рН 4,5-4,2) в присутност! лимонно! та ортофосфорно! кислот. Було встановлено, що деструктивна змша комплексу РКД проходить вже в початковш стадп теплово! обробки.

Використання ортофосфорно! кислоти як екстрагента не дае суттевих результате по вилученню бшково-пектинового комплексу у зв'язку з п блокуючою д!сю, на перехщ високомолекулярних оргашч-них сполук в сш, '¿x гальюсть складае до 68,9% в1д загально! маси. Це приводить до зниження харчово! та бшлопчно! цшносп кшцевого продукту (рис. 4).

Наин результати пщтвердили дощльшсть застосування екстра-гування при вилученн! !з бульб топшамбура одше! складово! РКД, шулшу (ВМф), але при цьому втрачаеться значна юльгасть шших бюлоично активних речовин. Загальний ефект вилучення оргашчного комплексу РКД 13 бульб топшамбура не перевищуе 71,0%.

Властивють триосновно! лимонно! кислоти утворювати розчинш комплекси, ст!йк! при невисоких температурах, обумовлюе доцшьшсть використання !1 як екстрагента. В цьому випадку вилучаеться до 81,2% загально'! кшькоеп РКД !з бульб топшамбура.

В ход! експерименту була встановлена активна роль мшераль-ного складу дослщжуемих союв, в стабинзаци !х коло!дного комплексу, його вплив на змщнення структури РКД, в присутност! лимонно! та ортофосфорно! кислот. Була шдтверджена висока специфична ком-плексоутворююча актившсть даних кислот як з катюнами так 13 бюпо-л!мерами та фруктанами (рис. 5,6, 7, 8).

¥

ЬО ЬЬ 60 iCP 31 34 37 гед

Рис. 3. Вплив ферменгативноТ обробки на в'язюсть соку ¡з тотнамбура: / — 7=30' С 3 — 7=50' С 5 — Т= 70' С

2 — Г=40' С 4 — Т= 60' С 6 — 7=80' С

30,5

25,d

■'год

5I5.C

«10,0

5,С

I 1 I t I Г

'tili*

л

4 11} fl

I II III ГУ

Рис. 4. Хроматограф1чне роздтення союв топЫамбура:

I — клггинний ciK; III — ciK пюля обробки С6Н70„:

II — екстрац!йний ck: IV — ск пюля обробки Н3Р04; 1 — бюпол'|мери: 2 — Вмф: 3 — Нмф; 4 — олгосахариди:

5— кестози, сахароза: б — моновуглеводи

Рис. 5. ЗмЫа вмюту Си в соку в залежносп вщ способу отримання

Рис. 6. Змша вмюту Ре в соку в залежносгп вщ способу отримання

Рис. 7. ЗмЫа вмюту Са в соку в залежносп вщ способу отримання

Рис. 8. ЗмЫа вмюту К в соку в залежност! вщ способу отримання

В шостому роздЫ "Оргашзащя дослщно-промислового вироб-ництва розчинного порошку ¡з топшамбура" приведено технолопчну схему виробництва розчинного порошку.

В грудш 1996 р. на консервному завода АНВТ "Украшська Нива" с. Сунки Смшянського району Черкасько! области були проведен! вироб-нич1 випробування запропоновано! технологи отримання розчинного порошку ¿з топинамбура 1 вироблено розчинний порошок 13 слщуючим х1м1чним складом (табл. 4). Акт випробувань в дисертацп надаеться.

Таблиця 4

Х1м1чний склад розчинного порошку з бульб тогинамбура (в % до маси СР)

Показники Склад

Речовини колоТдно? дисперсност1 69,50

:з них:

обороты К0Л01ДИ 87,20

необоротж колоТди 12,80

Вуглеводи 80,30

в тому числк

високомолекуляры фруктани 45,20

низькомолекулярн1 фруктани 35,10

¡з них фруктоза 21,10

Бшок 3,2

Зола 3,6

Розчинний порошок з бульб топшамбура являе собою розсипча-СТИЙ порошок СВ1ТЛО-ЖОВТОГО кольору, добре розчинний у вод1, со-лодкого смаку з вологовмютом 5%, мае присмак виждно! сировини 1 високу пгроскошчшсть.

Х1м1чний склад розчинного порошку ¡з топинамбура мютить в соб1, в основному, вуглеводний комплекс, який в свою чергу представлений високомолекулярними 45,2% та низькомолекулярними 35,1% вуглеводами до маси сухих речовин.

Отриманий розчинний порошок мае високу бюлопчну щншсть, що шдтверджуеться його амшокислотним складом бшкових речовин, який представлений рядом незамшних кислот, таких як треонш, валш, метюнш, фешлалашн та Л1зин, як! складають 35,2% до загально! маси

амшокислот. Сшввщношення вмюту замшиих амшокислот до незамш-них 0,65:0,35 в розчинному порошку близьке до оптимального, що шдтверджуе харчову цшшсть бшгав.

Методом диференщально-терм1чного анал!зу дослщжено тер-мостшшсть отриманого порошку 1 зроблена пор1вняльна характеристика з термостшюстю чистого шулшу. Виявлено, що термостшкють порошку вище шж чистого шулшу 1 сягае температури 187° С. Ця властивкть порошку, дае нам можливкть рекомендувати його як до-даток в харчов1 продукти, як1 шдлягають тер.\пчшй обробф.

Запропоновано напрями вдосконалення розроблено! технологи.

Рис. 9. Диференщальж термограми та крив1 змжи маси розчинного порошку ¡з топтамбура та ¡нулжу

висновки

1. На основ 1 дослщження Х1м1чного складу тотнамбура та характеристики його основних складових бюргашчного комплексу обгрунто-вана дощльшсть одержання з нього розчинного порошку.

2. Доведено, що основш складов! бюргашчного комплексу топшамбур-ного соку складають РКД (фруктани, биток, харчов! волокна). Вивче-но !х перетворення п!д час вегетацп та збер1гання бульб тотнамбура.

3. По результатам сортових дослщжень динамики метабол!зму РКД тотнамбура рекомендуеться переробляти бульби по гнучкому гра-ф!ку, в залежност! в!д ступеня зрьлост!.

4. Запропонована оцшка способ1в збер!гання бульб за ягасною ! кшьшсною зм!ною РКД.

5. На основ! пор!вняльного анал!зу р!зних способ!в одержання соку ¡з бульб тотнамбура ¿з урахуванням повноти переходу у сж РКД, рекомендовано промисловост! пресово-екстракц!йний спос!б з викори-станням лимонно! кислоти як шдкислюючого агента, рН середови-ща 4,0, температура 90° С.

6. Дослужена кшетика гщрол!зу ВМф та НМф, встановлена область максимально! !х стшкост!, складена математична модель процесу, яка дозволяе оптим1зувати технолопчн! параметри гщрол!зу фруктан!в.

7. Доведена необхщшсть ферментативно! та адсорбщйно! обробки соку для забезпечення необхщних органолептичних показниюв розчинного порошку одержаного на його основ!.

8. Встановлеш технолог1чн! умови шдготовки сок!в до висушування: рН - 4,0; СР - (25,0-35,0%); РКД - (16,0-24,0%). Одержаний за таких умов розчинний порошок мае високу термостабшьшсть, що забезпечуе можлив!сть його використання в технолопях харчових продуктов з термообробкою.

9. На основ! проведених дослщжень розроблено технолопю розчинного порошку ¡з тотнамбура, розроблена технолопчна шструкщя, що устшно пройшла апробацио у виробничих умовах. На що отримано акт промислових випробувань.

ОСНОВН1 РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦП ВИКЛАДЕНО В ТАКИХ ПУБЛ1КАЦ1ЯХ:

Науков! статт!

1. Перспективные направления топинамбура в ганце вой промышленности/ Бобровник Л.Д., Гулый И.С., Сидорченко Е.И., и другие // Известия вузов СССР, Пищевая технология. - 1990 - № 4. - с. 12—13.

2. Сидорченко Е.И., Бобровник Л.Д., Ремесло Н.В., Вещества коллоидной дисперсности топинамбура // Сахарная свекла: производство и переработка ВО Агропромиздат - 1991,- № 6. — с. 54—55.

3. Продукти з топшамбура / Бобровник Л.Д., Гулий 1С., Сидорченко О!., та ппш. // Харчова 1 переробна промисловкть - 1993 -№ 10. - с. 6—7.

4. Федоренченко Л.О., Сидорченко О.1., Ремесло Н.В. Про склад бшко-вих речовин соку з бульб тошнамбуру // Харчова промисловють. -Вип. № 42 - 1996 - с. 6—8.

5. Сидорченко О.1., Ремесло Н.В., Бобр1вник Л.Д. Змша речовин колощ-но1 дисперсност1 топшамбура при збереженш // Харчова промис-ловкть. - Вип. № 42 - 1996 -с. 35.

Патент та заявка

6. Патент Украши № 10539 А, бюл. "Промислова власшсть" Держпа-тенту Украши. Способ отримання концентрату з бульб топшамбура // Сидорченко та шип.

7. Заявка № 4899829/13. Способ производства пшеничного хлеба // Е.И. Сидорченко и другие - положительное решение.

Тези доповщей на наукових конференциях

8. Топинамбур - новый вид нетрадиционного сырья / Бобровник Л.Д.,

Ремесло Н.В., Сидорченко Е.И. и другие // Тез. док. Всесоюзн. конф. "Научные основы получения искусственной пищи" - Черновцы - 1989 - с. 235.

9. Топинамбур - лечебное сырье / Бобровник Л.Д., Ремесло Н.В., Сидорченко Е.И. и другие // Тез. докл. Республикан. конф. "Интенсификация технологий и совершенствование оборудования пищевой промышленности" - Киев -1989 - с. 88.

10. Динамика массы углеводного комплекса топинамбура в процессе хранения / Степанец Л.Ф., Бобровник Л.Д., Сидорченко Е.И. и другие // Тез. докл. там же, с. 89.

11. Динамика высокомолекулярных фруктанов клубней топинамбура при метаболизме / Бобровник Л.Д., Ремесло Н.В., Сидорченко Е.И. и другие // Тез. докл. Всесоюзн. конф. "Химия пищевых веществ" — Могилев БССР - 1990 - с. 25.

12. Некоторые технологические особенности получения сиропа из топинамбура / Борбовник Л.Д. Сидорченко Е.И., Ремесло Н.В. и другие // Тез докл. Всесоюзн. конф. "Топинамбур и топинсолнечник - проблемы возделывания и использования" — Иркутск — 1990 - с. 75.

13. Влияние физико-химических факторов на процесс экстрагирования углеводного комплекса из стружки топинамбура /Василик О.И., Бобровник Л.Д., Сидорченко Е.И.// Тез. докл. там же - с. 56—57.

14. Гипохолестеринемическое действие топинамбура / Ефимов A.C., Бобровник Л.Д., Сидорченко Е.И. и другие // Тез. докл. там же -с. 109—110.

15. Влияние продуктов ферментативного гидролиза пектинов на качество соков из топинамбура / Ремесло Н.В., Сидорченко Е.И., Бобровник Л.Д. и другие. // Тез. докл. Всесоюзн. конф. "Химические превращения пищевых полимеров". - Светлогорск - 1991 - с. 197.

16. Топинамбур - источник диабетических углеводов / Доценко В.Ф., Ремесло Н.В., Сидорченко Е.И. и другие. // Тез. докл. там же - с. 198.

17. Исследование кинетики кислотного гидролиза инулина из клубней топинамбура. / Сидорченко Е.И., Ремесло Н.В., Бобровник Л.Д. и другие // Тез. док. респ. конф. "Разработка и внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих технологий, оборудования и новых видов пищевых продуктов в пищевую и перерабатывающие отрасли АПК" - Киев - 1991 - с. 160.

18. Влияние технологии переработки клубней топинамбура на фракционный состав углеводов / Федоренченко Л.А., Сидорченко Е.И., Бобровник Л.Д. и другие // Тез. докл. там же — с. 148—149.

19. Разработка рациональных режимов экстрагирования углеводного комплекса / Василик О.И., Сидорченко Е.И., Бобровник Л.,Д., Ремесло Н.В. // Тез. докл. там же - с. 150.

20. Анализ строения и изменения растительной ткани топинамбура под воздействием технологических параметров / Василик О.И., Сидорченко Е.И., Ремесло Н.В. и другие // Тез. док. там же — с. 161.

21. Сидорченко Е.И., Ремесло Н.В., Федоренченко Л.А. Влияние изменения количества веществ коллоидной дисперсности на процесс переработки // Тез. докл. III Всесоюз. научн.-произв. конф. "Топинамбур и топинсолнечник — проблемы возделывания и использования" - Одесса - 1991 - с. 84—85.

22. Сидорченко Е.И., Ремесло Н.В., Федоренченко Л.А. Изменение органического комплекса топинамбура в процессе получения высокофрук-

тозных сиропов // Тез. докл. научн. конф., посвшд. 60-летию МТИПП "Научное обеспечение хранения и переработки растительного сырья в пищевой промышленности" — Москва — 1991 — с. 93—94.

23. Федоренченко Л.А., Ремесло Н.В., Сидорченко Е.И. Влияние способов сокодобывания на биологическую и пищевую ценность сока и сиропа из топинамбура // Тез. докл. там же с. 96—97.

24. Особенности технологического регламента получения концентрата из клубней топинамбура / Гулый И.С., Бобровник Л.Д., Ремесло Н.В., Сидорченко Е.И. и другие // Тез. докл. там же - с. 95—96.

25. Регламент виробництва порошйв ¡з топшамбура / Бобр1вник Л.Д., Ремесло Н.В, Сидорченко 0.1. та шип. // Тез. доп. Млжнар. наук.-техн. конф. "Розробка та впровадження нових технологш та облад-нання у харчову та переробну галуз1 АПК" - Ки'1в - 1993 - с. 254.

26. Сидорченко О.1., Ремесло Н.В., Бобр1вник Л.Д. Динамша та кшети-ка гщрол!зу шулшу // Всеукр. Н-Т конф. "Розробка та впровадження прогресивних технологш та обладнання у харчову та переробну промисловклъ" - Кшв - 1995 - с. 143.

27. Сидорченко 0.1, Ремесло Н.В., Бобр1вник Л.Д. Змша РКД в процеа отримання концентрату ¡з топшамбура // Тез. доп. там же - с. 146.

28. Процесно-технологические и энергетические характеристики конвективной сушки инулинсодержащего сырья - топинамбура. / Бобровник Л.Д., Сидорченко Е.И., Ремесло Н.В. и другие // Тез. док. Междунар. Н-П конф. "Энергоресурсосберегающие технологии переработки сельскохозяйственного сырья" - Минск — 1996 - с. 140.

29. Бобр1вник Л.Д., Сидорченко О.1., Ремесло Н.В. та шин Оптим1защя процесу конвективного сушшня шулшовмюно! сировини — тош-намбура. // Тез. доп. IX М!жнар. Конф. "Удосконалення процеав та апарат1в х1м1чних, харчових та нафтох1м1чних виробництв" -Одеса - 1996 - с. 25.

30. Сидорченко О.1., Ремесло Н.В., Степанець Л.Ф. Особливосп повод-ження високомолекулярних фрукташв пщ час збер1гання топ1нам-бура // Тез. доп. Науковий ьпжнародний семшар "1нул1н у харчу-ванн1 та медициш" - Ки!в - 1997.

31. Сидорченко О.1., Ремесло Н.В., Бобр1вник Л.Д. Зм1на б1оорга!пчно-го комплексу соку в процеа отримання розчинного порошку ¿з топшамбура. // Тез. доп. Науковий м1жнародний семшар "1нулш у харчуванш та медицин! " - Кшв - 1997.

Висловлюю подяку доц. Бесарабу О.С. за допомогу в розробщ

технолопчних параметр1в процесу сушки концентрату.

Сидорченко Е.И. Исследование преобразований бнокомпо-пептоп топинамбура и разработка па его основе технологии растворимого порошка.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.05 - Технология сахара и сахаристых веществ, Украинский государственный университет пищевых технологий, Киев, 1997.

Защищается 31 научная работа, 1 патент и 1 положительное решение на выдачу авторского свидетельства, которые содержат результаты теоретических и экспериментальных исследований изучения преобразований биокомпонентов топинамбура в процессе получения растворимого порошка, а также при метаболизме и хранении клубней. Изучены изменения веществ коллоидной дисперсности топинамбура в процессе его созревания и хранения, в зависимости от сортовых особенностей, что позволило рекомендовать промышленности рациональные сроки переработки. Разработан технологический регламент получения растворимого порошка из топинамбура, который опробован в заводских условиях, приводятся данные медико-биологических исследований полученного растворимого порошка.

Ключов! слова: топшамбур, cík, шулш, фрухтани, речовини ¡соло1дно1 дисперсносп, оборотш ксшощи, порошок.

Sidorchenko ELL Inwestigation of topinambur biokomponents transformation and development of the soluble powder technology on this base.

The dissertation for a candidate degree of the technical sciences on the 05.18.05 spesiality — Sugar and saccharine substances technology Ukrainian State University of Food Techologyes, Kiev, 1997.

The dissertation, which essence is reflected in 31 scentific works, 1 patent and 1 positive decision on patent are founded on the theoretical and experimental investigations of the topinambur bioccmponents transformation in the process of manufacturing of soluble powder, metabolism and during bulbs storage. It was studied the transformation of the substances of colloidal dispersity (SCD) during the growthing and storage in dependence of the topinambur varieties.The results of this study permited to recommend the optimal term of topinambur processing. It was elaborated technological regylations of the topinambur soluble powder. The new technology was proved in the industrial condition. The results of the medical-biology cal investigations of soluble powder were demonstrated. Key words: topinambur, juice, inulin, fructan, substances of colloidal dispersity, reversible colloids, powder.