автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Научно-техническое обоснование и разработка инновационных ресурсосберегающих технологий консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации

На правах рукописи

ДЕМИРОВА Амият Фейзудиновна

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ИННОВАЦИОННЫХ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ КОНСЕРВИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТУПЕНЧАТОЙ ТЕПЛОВОЙ СТЕРИЛИЗАЦИИ

05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

6 ФЕЗ 2014

Краснодар - 2014

005545070

005545070

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Дагестанский государственный технический университет» (ФГБОУ ВПО «ДГТУ») Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Исмаилов Тагир Абдурашидович

Официальные оппоненты: Касьяпов Геннадий Иванович,

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

Шаззо Рамазан Измаилович,

доктор технических наук, профессор, директор ГНУ «Краснодарский НИИ хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии Гореньков Эдуард Семенович, доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник ГНУ «Всероссийский НИИ консервной и овощесушильной промышленности» Россельхозакадемии Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Дагестанский

государственный аграрный университет имени М.М. Джамбулатова» (г. Махачкала)

Защита состоится 20 февраля 2014 года в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-248.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет».

Автореферат разослан 17 января 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук, доцент

В.В. Гончар

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ * 1.1 Актуальность работы. Важнейшей проблемой консервной промышленности Российской Федерации является повышение качества, безопасности и конкурентоспособности выпускаемых консервированных продуктов. В настоящее время на российском рынке доля импортной консервированной плодоовощной продукции не всегда высокого качества составляет более 30 %. Поэтому в условиях вступления России во Всемирную торговую организацию в консервной отрасли решается задача импортозамещения за счет выработки доброкачественной, безопасной и конкурентоспособной отечественной консервной продукции.

В настоящее время эта проблема пока еще не решена ввиду того, что на консервных предприятиях зачастую используются малоэффективные технологии, устаревшее, металлоёмкое, и энергоемкое технологическое оборудование.

Основной процесс в производстве консервированных продуктов - стерилизация - проводится на старых громоздких и дорогостоящих аппаратах, не позволяющих выпускать качественную и конкурентоспособную консервированную продукцию с максимальным сохранением природных качеств используемого растительного сырья.

Большой вклад в развитие теоретических и прикладных основ консервирования пищевых продуктов с использованием тепловой стерилизации внесли известные отечественные и зарубежные ученые: Аминов М.С., Ахмедов М.Э, Бабарин В.П., Верхивкер Я.В., Гореньков Э.С., Касьянов Г.И., Рогачев В.И., Рогов И.А., Флауменбаум Б.Л., Скорикова Ю.Г., Болл Ч., Боад П., Поуэрс Д., Глесс А., и другие, однако, возникшие проблемы пока еще не решены: выпускаемая в России по традиционным технологиям консервированная продукция не всегда соответствует требованиям мирового рынка, что сдерживает развитие отечественной консервной промышленности. Не является исключением и консервная промышленность Республики Дагестан, объем производства, которой по сравнению с 1990 годом сократился более чем в 10 раз и в настоящее время составляет около 35 муб в год, что не удовлетворяет потребности населения республики.

* Автор выражает благодарность за консультационную помощь доктору технических наук Ахмедову Магомеду Эминовичу

В связи с этим научно-техническое обоснование и разработка инновационных ресурсосберегающих технологий производства консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации является актуальной.

1.2 Связь работы с научными программами, планами, темами. Работа выполнялась в соответствии: с целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг.» по направлению «Экологически безопасные ресурсосберегающие технологии производства и переработки сельскохозяйственного сырья и продуктов питания» (Госконтракт № П 1577 от 10.09.2009 г.); госбюджетной темой финансируемой Минобрнауки Российской Федерации № 1159 на 2009-2012 гг. «Исследование процессов теплообмена и создание математических моделей при высокотемпературной обработке пищевых объектов»; республиканской целевой программой «Развитие пищевой и перерабатывающей промышленности в Республике Дагестан на 2011-2020 годы»; планом научно-исследовательских работ ФГБОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет» по проблеме «Совершенствование технологических процессов в перерабатывающей промышленности» на 2009-2014 гг.

1.3 Цель и задачи исследований. Цель исследований - научно-техническое обоснование и разработка инновационных ресурсосберегающих технологий консервированных продуктов, обладающих высоким качеством и конкурентоспособностью на основе использования тепловых и электрофизических воздействий на растительное сырье и ступенчатой тепловой стерилизации, а также разработка конструкций аппаратов для их осуществления.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- обосновать и разработать способ производства консервированных продуктов с использованием новых режимов ротационной тепловой стерилизации в аппаратах периодического действия с установлением оптимальных частот вращения стеклянных банок и математических моделей для определения технологических параметров;

- обосновать и разработать способы производства консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации консервов и

рекуперации тепла в статическом состоянии и при вращении банок с созданием математических моделей для определения технологических параметров;

- разработать способы производства консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой обработки с воздушным и воздушно-водоиспарительным охлаждением при вращении банок;

- разработать эффективный способ стерилизации низкокислотных консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации в горячей воде и потоке нагретого воздуха с высокой температурой в статическом состоянии и при вращении банок;

- разработать инновационные ресурсосберегающие технологии производства консервированных продуктов с использованием предварительного нагрева плодов и овощей в банках горячей водой, ЭМП СВЧ и насыщенным водяным паром с последующей ступенчатой стерилизацией;

- теоретически обосновать и разработать технологию производства консервированных продуктов с использованием ЭМП СВЧ перед ступенчатой стерилизацией взамен процесса бланширования;

- разработать конструкции аппаратов для предварительного нагрева плодов и овощей в банках с использованием ЭМП СВЧ, горячей воды и насыщенного водяного пара;

- разработать конструкцию устройства и аппарата для ступенчатой тепловой стерилизации консервов с использованием принципа рекуперации тепла выделяемого при охлаждении консервов;

- разработать конструкцию аппарата для тепловой стерилизации консервов с использованием ступенчатого ротационного нагрева с последующим ступенчатым водяным и воздушно-водоиспарительным охлаждением;

- провести микробиологические исследования консервированных продуктов, изготовленных по разработанным технологиям;

- исследовать химический состав консервированных продуктов, полученных с использованием разработанных технологий;

- разработать техническую документацию на новые способы консервирования плодоовощной продукции с использованием насыщенного водяного пара, ЭМП СВЧ и ступенчатой стерилизации;

- осуществить промышленную апробацию инновационных ресурсосберегающих технологий производства консервированных продуктов;

- экономически обосновать разработку инновационных ресурсосберегающих технологий производства консервированных продуктов; рассчитать ожидаемый и фактический экономический эффект от внедрения разработанных инновационных ресурсосберегающих технологий консервированных продуктов.

1.4 Научная концепция диссертационной работы заключается в решении проблемы повышения качества и конкурентоспособности вырабатываемых плодоовощных консервированных продуктов на основе научно-технического обоснования, разработки и применения инновационных ресурсосберегающих технологических приемов, основанных на повышении эффективности технологического процесса консервирования пищевых продуктов за счет использования предварительного нагрева плодов и овощей ЭМП СВЧ, горячей водой, насыщенным водяным паром и ступенчатой тепловой стерилизации.

1.5 Научная новизна. Теоретически обоснованы инновационные ресурсосберегающие технологии производства высококачественных и конкурентоспособных плодоовощных консервированных продуктов, основанных на эффективном использовании инновационных технологических приемов с применением на отдельных стадиях производства электрофизических и тепловых воздействий на плодоовощное сырье и ступенчатой тепловой стерилизации. При этом впервые:

- научно обоснован способ производства плодоовощных консервированных продуктов в аппаратах периодического действия с вращением банок;

- научно обоснованы способы тепловой стерилизации плодоовощных консервированных продуктов с применением ступенчатого нагрева и охлаждения в статическом состоянии и при вращении банок;

- научно обоснован и разработан способ производства консервированных плодоовощных продуктов с использованием принципа рекуперации тепла, выделяемого при охлаждении консервов;

- научно обоснованы и разработаны способы производства консервированных продуктов с использованием ступенчатого нагрева с воздушным и воз-душно-водоиспарительным охлаждением при вращении банок;

- научно обоснован способ стерилизации низкокислотных консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации в го-

рячей воде и потоке нагретого воздуха в статическом состоянии и при вращении банок;

- научно обоснована инновационная энергосберегающая технология производства консервированных продуктов с использованием ступенчатой стерилизации с предварительным нагревом плодов (овощей) в банках горячей водой;

- научно обоснована инновационная энергосберегающая технология производства консервированных продуктов с использованием предварительного нагрева плодов (овощей) циклическим вдуванием насыщенного водяного пара в банки и ступенчатой тепловой стерилизации;

- научно обоснована инновационная ресурсосберегающая технология производства консервов с использованием предварительного нагрева плодов (овощей) ЭМП СВЧ и ступенчатой тепловой стерилизации;

- научно обоснована инновационная технология производства консервированных продуктов с использованием ЭМП СВЧ перед ступенчатой стерилизацией взамен процесса бланширования;

Разработаны математические модели для определения:

- скорости прогрева, конечной температуры продукта и оптимальной частоты вращения при ротационной тепловой стерилизации в аппаратах периодического действия;

- продолжительности и температуры нагревания консервированных продуктов при ступенчатой тепловой стерилизации в статическом состоянии и при вращении стеклянных банок

- продолжительности ротационного охлаждения компотов в потоке атмосферного воздуха;

- расчета температуры продукта перед стерилизацией в зависимости от параметров обработки плодов и овощей в банках в ЭМП СВЧ.

Новизна технологических и технических решений подтверждена 120 патентами РФ на изобретения.

1.6 Практическая значимость работы и реализация результатов исследований. В результате реализации научной концепции, цели и задач, теоретических и экспериментальных исследований разработаны, запатентованы и внедрены в производство:

- способы производства, конструкции устройств и аппаратов для ступенчатой тепловой стерилизации консервов, обеспечивающие сокращение про-

должительности тепловой стерилизации более, чем на 50 %, экономию тепловой энергии, воды и повышение качества готовой продукции;

- инновационные ресурсосберегающие технологии тепловой стерилизации консервов и конструкции устройств и аппаратов для ступенчатой тепловой стерилизации с использованием принципа рекуперации тепла, выделяемого при охлаждении консервов с коэффициентом рекуперации до 0,8 (патент № 2462098);

- инновационные энергосберегающие технологии производства консервированных продуктов с использованием предварительного нагрева плодов и овощей в банках горячей водой, насыщенным водяным паром и ЭМП СВЧ;

- инновационная ресурсосберегающая технология производства консервированных плодоовощных продуктов с использованием ЭМП СВЧ перед ступенчатой тепловой стерилизацией взамен процесса бланширования;

- новые конструкции аппаратов для предварительного нагрева плодов и овощей в банках с использованием насыщенного водяного пара, горячей воды и ЭМП СВЧ перед ступенчатой тепловой стерилизацией;

Разработаны, апробированы и утверждены комплекты технической документации на производство консервов с использованием новых технологий и способов консервирования: ТУ 916311-003-2069504-2013 «Компот из черешни», ТУ 916311-002-2069504-2013 «Компот из айвы», ТУ 916311-001-2069504-2013 «Компот из яблок», ТУ 9167-004-2069505-2013 «Томаты маринованные», ТУ 9167-005-2069505-2013 «Огурцы маринованные».

Разработаны новые режимы стерилизации консервов:

- со ступенчатой тепловой обработкой без противодавления в статическом состоянии и при вращении банок (патенты РФ №№ 2450542, 2450562, 2448567, 2448538, 2449621, 2449604, 2449603 и 2448551);

- со ступенчатым нагревом в горячей воде с различной температурой с последующим охлаждением путем орошения водой переменной температуры (патент РФ № 2448562);

- со ступенчатым нагревом в воде с различной температурой и последующим воздушно-водоиспарительным охлаждением при вращении банок (патенты РФ №№ 2450542, 2450562, 2448567, 2448538, 2449621, 2449604, 2449603 и 2448551);

- со ступенчатой стерилизацией в горячей воде с предварительным ду-шеванием и последующим охлаждением в потоке атмосферного воздуха с вращением банок (патент РФ № 2445806);

— со ступенчатой тепловой стерилизацией в горячей воде и потоке нагретого воздуха (патенты РФ №№ 2461312, 2461313 и 2461314).

Разработаны технологии и аппаратурное оформление поточно-механизированных линий для производства овощных маринадов и компотов с использованием предварительного нагрева плодов и овощей в банках горячей водой, насыщенным паром, ЭМП СВЧ и ступенчатой тепловой обработки.

Разработаны новые конструкции аппаратов для тепловой стерилизации плодоовощных консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации (патенты РФ №№ 2463912, 2462911 и 2462962).

В производственных условиях Тагиркентского, Хасавюртовского и Кику-нинского консервных заводов Республики Дагестан апробированы новые технологии и способы производства, режимы тепловой стерилизации консервированных продуктов и устройства для их осуществления.

1.7 Личный вклад соискателя. Диссертационная работа является результатом многолетних теоретических и экспериментальных исследований соискателя в области производства плодоовощных консервированных продуктов на предприятиях Республики Дагестан.

Личный вклад соискателя заключается в теоретическом обосновании темы, постановке задач и проведении экспериментальных исследований, производственной апробации и внедрении полученных результатов в производство, математической и статистической обработке полученных экспериментальных данных.

Автором на основе проведенных экспериментальных и теоретических исследований разработаны инновационные ресурсосберегающие технологии производства консервированных компотов, соков и овощных маринадов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации и принципа рекуперации тепла.

Разработана инновационная ресурсосберегающая технология производства конкурентоспособных консервированных плодоовощных продуктов с использованием ЭМП СВЧ перед ступенчатой тепловой стерилизацией взамен процесса бланширования.

Разработаны технологии производства компотов и овощных маринадов с использованием предварительного нагрева плодов и овощей в банках горячей водой, насыщенным водяным паром и ЭМП СВЧ.

Для практической реализации инновационных технологий и способов производства плодоовощных консервов автором разработаны новые конструкции аппаратов, проведены их промышленная апробация и внедрение в производство на ряде консервных предприятий Республики Дагестан.

1.8 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены в период с 1998 по 2013 гг. на 29 научно-практических конференциях различного уровня, в т.ч. 5 всероссийских (г. Махачкала, 2008 г., г. Ставрополь, 2009 г., г. Махачкала, 2010 г., г. Махачкала, 2012 г., г. Махачкала, 2013 г.) и на 8 конференциях с международным участием (г. Воронеж, 2004 г., г. Махачкала, 2010 г., г. Казань, 2010 г., г. С.-Петербург, 2011 г., г. Курск, 2011 г., 2012 г., г. Барнаул, 2011 г., г. Москва, 2012 г, г. Махачкала, 2013 г.) и ежегодных научно-технических конференциях преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ в 1998-2013 гг. В полном объеме работа доложена, обсуждена и одобрена на расширенном заседании кафедры ТП и ООП ФГБОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет» в 2013 г.

Результаты выполненных научных разработок отмечены дипломами лауреатов на XIV, XV и XVI Московских международных Салонах изобретений и инновационных технологий «АРХИМЕД-2011», «АРХИМЕД-2012» и «АРХИМЕД-2013», на 1-ой Международной Выставке научно-технических и инновационных разработок «Барнаул-2011» и на межрегиональных выставках-ярмарках «Дагпродэкспо-2009 и Дагпродэкспо-2010», где они отмечены золотой и серебряной медалями.

По результатам патентно-изобретательской деятельности соискатель удостоена золотой медали и диплома «Лучший изобретатель ДГТУ».

1.9 Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 200 научных работ, 40 из которых опубликованы в научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, 4 монографии, получено 120 патентов РФ на изобретения.

1.10 Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы, состоящего из 452 источников, в т.ч. 46 - иностранных авторов и приложения. Работа изложена на 408 страницах компьютерного текста, включает 170 рисунков и 38 таблиц.

1.11 Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- новые режимы тепловой стерилизации консервированных продуктов в аппаратах периодического действия с вращением банок;

- математические модели для определения технологических параметров тепловой стерилизации плодоовощных консервированных продуктов в аппаратах периодического действия с вращением банок;

- способы и оптимальные параметры режимов ступенчатой тепловой стерилизации в статическом состоянии и с вращением банок;

- математические модели технологических параметров производства консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации в статическом состоянии и с вращением банок;

- способ производства консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации и принципа рекуперации тепла, выделяемого при охлаждении консервированных продуктов;

- эффективные способы стерилизации низкокислотных консервиро-ванных продуктов с использованием ступенчатой тепловой обработки в горячей воде и потоке нагретого воздуха в статическом состоянии и при вращении банок;

- инновационные ресурсосберегающие технологии консервированных продуктов с использованием тепловых и электрофизических воздействий на плоды и овощи в банках с последующей ступенчатой стерилизацией;

- конструкции устройства и аппарата для ступенчатой тепловой стерилизации консервов с использованием принципа рекуперации тепла;

- конструкции аппаратов для предварительного нагрева плодов и овощей в банках горячей водой, насыщенным водяным паром, ЭМП СВЧ и ступенчатой тепловой стерилизации.

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследований использовали консервированную продукцию в стеклотаре, изготовленную по тради-

ционным и разработанным технологиям: Компот из черешни; Компот из яблок; Компот из вишни; Компот из винограда; Компот из груш; Сок персиковый с мякотью и сахаром; Томаты маринованные; Яблочный сок натуральный; Огурцы маринованные; Томатная паста; Томатное пюре; Морковь гарнирная; Свекла гарнирная и др.

2.2 Методы исследования. В работе использовали современные стандартные физические, химические, микробиологические и органолептические методы анализа консервированных продуктов. Основная часть экспериментальных исследований выполнена в Дагестанском государственном техническом университете. Отдельные исследования по определению качественных показателей готовой продукции и микробиологические исследования проводились с участием автора в лабораториях ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Республики Дагестан». Использовали следующие методики исследования состава продуктов: содержание сухих веществ - ГОСТ 28562-90, витамина С - МОУ 47-2007; макроэлементов (калий, магний, кальций, натрий) - ПНДФ 14.1:2:4.167-00; лимонной и яблочной кислот - МОУ 47-2007 (ГОСТ 8856.23-70). Исследования проводили с использованием метода капиллярного электрофореза на приборе «Капель-105 М» и газожидкостной хроматографии на анализаторе «Хроматэк - Кристалл 5000». Микробиологические анализы проводили согласно НД на методы исследований: ГОСТ 10444.11-89, ГОСТ 10444.12-88, ГОСТ 10444.15-94, ГОСТ 29185-89, ГОСТ 10444.8-88, ГОСТ Р 50474-93, ГОСТ 30425-97 и ГОСТ 30519-97.

Использовали методики измерения температуры продукта для всех разработанных режимов при ступенчатом нагреве в статическом состоянии и при вращении банок и определения стерилизующего эффекта, разработанные в ГНУ «Всероссийский НИИ консервной и овощесушильной промышленности» Россельхозакадемии.

Оценку результатов исследований и их статистическую обработки проводили с использованием программы построения сплайна по экспериментальным данным и расчета фактической летальности на языке PASCAL. Статистическую обработку экспериментальных данных проводили методом регрессионного анализа с использованием MS Office Excel 2007, а визуализацию полученных результатов - с помощью пакета прикладных программ Origin.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 3.1 Обоснование и разработка способа производства консервированных продуктов с использованием новых режимов ротационной стерилизации в аппаратах периодического действия. Тепловая стерилизация является основным методом, широко используемым для производства консервированных продуктов. Традиционная технология, предусматривающая производство консервированных продуктов со стерилизацией по режимам, приведенным в технологических инструкциях, имеет ряд существенных недостатков (большая продолжительность и неравномерность тепловой обработки, большие расходы тепловой энергии и воды, низкое качество готового продукта).

Проведенными исследованиями прогреваемости различных консервированных продуктов при стерилизации их в аппаратах периодического действия с вращением банок выявлено, что при этом обеспечивается сокращение продолжительности (более чем на 40 %), равномерность тепловой обработки по всему объему банок и тем самым повышение качества готовой продукции.

Прежде чем исследовать режимы ротационной стерилизации, нами разработан и предложен новый способ определения оптимальной частоты вращения банок по максимальной скорости нагрева консервируемых продуктов в наименее прогреваемой точке.

В результате проведенных исследований установлены оптимальные частоты вращения банок для различного ассортимента консервированных продуктов (рисунок 1).

0,5 0,45 0,4 0,35 0.3 0,25 0,2 0,15 ОД 0,05 О

1 - Компоты

2 - Фруктовые

натуральные соки

3 - Фруктовые соки

с мякотью

4 - Овощные марршады

5 - Томатное пюре

6 - Томатная паста

1 2 3 4 5 6

Рисунок 1 - Оптимальные частоты вращения банок для различного ассортимента консервированных продуктов

На основании экспериментальных исследований были установлены новые режимы стерилизации консервированных продуктов в аппаратах периодического действия с вращением стеклянных банок (таблица 1). Разработку режимов стерилизации осуществляли с использованием разработанной программы для построения кривых прогреваемости и фактической летальности и расчета стерилизующего эффекта.

Таблица 1 - Режимы стерилизации консервированных продуктов в аппаратах

периодического действия в зависимости от способа стерилизации

Наименование консервов Объем банки, л Режимы стерилизации консервов

традиционный способ предложенный способ

Компот из черешни 1,0 25-35-25 110 „ --118 кПа 100 15 10 15 0_, 60-100 100 100-35

Огурцы маринованные 3,0 25-15-25 110 „ --118 кПа 100 15 -15- 20 .0,33 70-100 100 100-35

Томатное пюре 3,0 20-50-30 11В „ --118 кПа 100 10 -25. 20 -0,26 80-100 100 100-35

Сок сливовый с мякотью и сахаром 3,0 25-45-3°.118кПа 100 10 -25- 15 -0,42 70-100 100 100-35

Томатная паста 1,0 15-40-25 „ --118 кПа 100 10 -20. 20 .0,133 80-100 100 100-35

Положительный эффект от внедрения нового способа стерилизации подтверждается результатами физико-химических исследований (таблица 2).

Дегустационная оценка компота из черешни изготовленного с использованием разработанных режимов стерилизации составляет 4 балла, что на 0,3 балла выше компотов, изготовленных по традиционной технологии.

Таблица 2 - Физико-химические показатели консервов «Компот из черешни»

в зависимости от способа стерилизации

Наименование показателя Результаты исследований НД на методы

традиционный способ предложенный способ

Сухие вещества, % 21,4 ±0,1 21,4 ±0,1 ГОСТ 28562-90

Витамин С, мг/100 г 2,3 3,7 МОУ 47-2007

Тиамин, мг/100 г 0,01 0,016 ГОСТ 31483-12

Рибофлавин, мг/100 г 0,01 0,021 ГОСТ 31483-12

Пиридоксин, мг/100 г 0,02 0,035 ГОСТ 31483-12

Кислотность, % 0,2 ±0,1 0,2 ±0,1 ГОСТ 25555.0-82

р-каротин, мг/100 г 0,025 0,035 ГОСТ 8756.22-80

Аналогичные результаты получены для следующего ассортимента консервированных продуктов: Компот из яблок; Компот из винограда; Компот из груш; Сок персиковый с мякотью и сахаром; Яблочный сок натуральный. Проведенными исследованиями выявлено, что вращение банок в процессе тепловой обработки способствует интенсификации внутреннего теплообмена, что обеспечивает ускоренный и равномерный нагрев консервированных продуктов. Продолжительность тепловой обработки сокращается от 15 до 50 минут, что способствует повышению качества консервированных продуктов и экономии тепловой энергии более 10000 кДж на 1 туб, при этом учитываются затраты электроэнергии на вращение банок.

3.2 Разработка математической модели для определения технологических параметров тепловой стерилизации консервов в аппаратах периодического действия с вращением банок. На основе математического планирования эксперимента по методу наименьших квадратов и статистической обработки полученных результатов установлены эмпирические зависимости для расчета:

а) скорости прогрева продукта при ротационной стерилизации

wнarpeвa = 0,003-п-1092-0'578 |п,1-ф"2,08'-|ГМ94-Уч)'127-д10'05-К2, (1)

б) конечной температуры продукта при ротационной стерилизации

Тк = 2,002-п~°'105~ ».о™пм.ц^Д8б.то.з8з.у^об5.ТначО,54б.К1 (2)

в) частоты вращения банки при ротационной стерилизации

п - П П.Л/1'06 ..-0,556 ,„-0,73 -0,1331пц-1пм т, ,,,

пВращ-и,1/-У -ц -ср е м Н-К3, (3)

где п - частота вращения банки, ф - коэффициент заполнения банки, ц - вязкость, V - объем банки, д! - разность между температурой греющей среды и температурой в банке, т - продолжительность нагрева.

Относительная погрешность между расчетными значениями и экспериментальными данными колеблется в пределах 5-7 %.

3.3 Разработка способа производства консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации в статическом состоянии и при вращении банок. Одним из основных направлений совершенствования технологий производства консервированных продуктов является изыскание эффективных способов тепловой стерилизации обеспечивающих высокое качество и конкурентоспособность выпускаемой продукции, непрерывность технологического цикла, а также энергоэффективность. В связи с этим, для

производства консервированной продукции, соответствующей указанным требованиям разработан новый способ ступенчатой тепловой стерилизации в статическом состоянии и при вращении банок.

Сущность разработанного способа ступенчатой тепловой стерилизации заключается в следующем. Банки с консервируемыми продуктами после герметизации устанавливают в носитель, обеспечивающий механическую герметичность (для предотвращения срыва крышек в процессе тепловой обработки) и последовательно поступают в ванны с горячей водой температурой 60-70 °С, 80-85 °С и 100 °С с последующим ступенчатым охлаждением в ваннах с температурой воды соответственно 80, 60 и 40 °С. Вращение банок в процессе тепловой стерилизации является одним из эффективных способов интенсификации и совершенствования технологии производства консервированных продуктов. В связи с этим проведены исследования процесса ступенчатой тепловой стерилизации в статическом состоянии банок и с использованием их вращения.

На рисунке 2 приведены сравнительные результаты прогреваемости и фактической летальности консервов «Компот из черешни» в банке объемом 1,0 л и «Огурцы маринованные» (3,0 л) при ротационной ступенчатой стерилизации и по традиционной технологии.

а)

б)

25-35-25

-118 кПа

-30 о 100,

* 1 90

-го; гг 1 80

•е- 70

о

■ 10? 60

а

со ® 30

с

70 80 0

25 -15 - 25

118кПа

3 13 ч

ви°С 11)1>°С/

[^7 0° С" 85°С 100°С

„ ——■ 0,33с"1 60°С 40°С/]

Рисунок 2 - Кривые прогреваемости (1,2- разработанный способ), (5, 6 - традиционный способ) и фактической летальности (3, 4 - разработанный способ), (7, 8 - традиционный способ) в наиболее и наименее прогреваемых точках при ротационно-ступенчатой стерилизации консервов; а) «Компот из черешни», б) «Огурцы маринованные» и по традиционной технологии

Анализируя графики прогреваемости и фактической летальности, можно сделать вывод, что разработанные режимы стерилизации обеспечивают промышленную стерильность, при этом обеспечивается равномерный нагрев продукта во всем объеме банки и сокращение продолжительности процесса соответственно до 45 минут по сравнению с традиционными режимами, что улучшает качество готового продукта и обеспечивает экономию тепловой энергии.

Предложены формулы для выражения режимов ступенчатой стерилизации консервов в статическом состоянии и с вращением банок. Разработку режимов стерилизации осуществляли на основе исследования прогреваемости консервируемых продуктов с последующим расчетом фактических значений стерилизующих эффектов с использованием разработанной программы, при этом значения фактических летальностей выбирали больше, чем требуемые для данного вида продукции из справочной литературы.

Некоторые режимы ступенчатой тепловой стерилизации консервированных продуктов с вращением банок представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Режимы ступенчатой тепловой стерилизации консервированных

продуктов с вращением стеклянных банок

Наименование консервов Объем банки,л Режимы ступенчатой стерилизации консервов

Компот из черешни 1.0 ГГ 5 5 13 ^ 5 5 5 л •0,2 с"1

.160° С 80 С 100°(^ 180°С 60°С 40°С;

Огурцы маринованные 3,0 ( 6 7 16 7 6 6 V •0,33 с"1

Д70°С 85° С 100° С) Ч80°С 60°С 40"С)

Компот из яблок 0,5 [ 4 4 11 ^ 4 4 4 V •0,16 с"1

V 70°С 85°С 100°С^ [вО0С 60°С 40°СУ]

Компот из черешни 0,65 ( 4 5 12 ^ 5 5 4 у •0,2 с"1

Лб0°с 80°с юо°с; ч80°С 60°С 40°с;

Яблочный сок натуральный 1,0 190° С 100°С^ 5 5 5 180°С 60°С 40°С/ •0,33 с"1

Томатное пюре 0,5 4 10 ^ 190° С 100" СУ 6 6 6 ^ 180°С 60°С 40°с; •0,133 с"1

Разработка данного способа предотвращает расход тепловой энергии на нагрев промежуточного теплоносителя, одновременно обеспечивая сокращение продолжительности тепловой обработки и повышение качества консервированных продуктов. Данный способ обеспечивает и экономию тепловой энергии в

сравнении с традиционным до 125000 кДж на 1 туб, а экономия воды на охлаждение составляет около 600 л на 1 туб консервированной продукции. Экспериментальные данные и расчет расхода энергии и воды приведены в диссертационной работе.

3.4 Разработка способа производства консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации и принципа рекуперации тепла. Разработка энергосберегающих технологий является основой повышения конкурентоспособности продукции. На основании анализа и обобщения полученных результатов ступенчатой тепловой стерилизации, разработаны инновационные технологии производства компотов и овощных маринадов с использованием принципа рекуперации тепла, сущность которых заключается в том, что тепло, выделяемое при охлаждении консервов, прошедших тепловую обработку, используется для нагрева продукции вновь поступающей на стерилизацию. Нагрев продукта от 40 до 80 °С и охлаждение от 100 до 60 °С осуществляется ступенчато в одних и тех же ваннах; при этом тепло расходуется только на нагрев продукции от 78-80 до 100 °С, а вода расходуется только на охлаждение продукции от 60 до 40 °С. Коэффициент рекуперации в зависимости от температурных параметров может достигать до величины равной 0,8.

Данный способ обеспечивает экономию тепловой энергии по сравнению с традиционным более 150000 кДж на 1 туб, а экономия воды на охлаждение банок составляет около 900 л на 1 туб консервированной продукции. Для практической реализации способа установлены оптимальные режимы стерилизации и разработана конструкция аппарата для ступенчатой тепловой стерилизации с использованием принципа рекуперации (п. 3.13).

3.5 Разработка математических моделей технологических параметров производства консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации. На основании проведенных экспериментальных исследований и статистической обработки данных получены математические модели расчета продолжительности и температуры нагревания консервированных продуктов при ступенчатой тепловой стерилизации в зависимости от начальной температуры продукта (Тн, °С), температуры воды в ваннах (Тв, °С), времени проведения процесса (т, мин) и объёма банки (V, л), который для частного случая (Компот из черешни) имеет следующий вид:

- для ступенчатого процесса нагревания в статическом состоянии

Тп = (Тв - Тн) + (5,46 - 2,63У + 0,56У2)т, (4)

т(Тп, Тв, Тн, V) = [Тп - (Тв - Тн)] / [5,46 - 2,63У + 0,56У2]; (5)

- для ступенчатого ротационного процесса нагрева

Тп = (Тв - Тн) + (5,52 - 2,27У + 0,49У2)т, (6)

т(Тп, Тв, Тн, V) = [Тп - (Тв - Тн)] / [5,52 - 2,27У + 0,49У2]. (7)

Аналогично получены зависимости для различного ассортимента консервированных продуктов, имеющих другие параметры температурных уровней.

Полученные зависимости для рассмотренных режимов позволяют определить температуру нагревания консервированных продуктов в зависимости от Тн, Тв, т, V, с погрешностью, в среднем, не более 1,43 °С, а время нагревания в зависимости от Тп, Тв, Тн, V с погрешностью не более 1 мин.

3.6 Обоснование параметров и разработка новых способов производства консервированных продуктов с использованием ступенчатого нагрева и воздушно-водоиспарительного охлаждения. Использование воздуха для охлаждения консервируемых продуктов после их тепловой обработки имеет ряд существенных преимуществ, в числе которых его общедоступность и простота осуществления. Проведены исследования по ступенчатой тепловой стерилизации консервов в горячей воде с последующим воздушным охлаждением в потоке воздуха и воздушно-водоиспарительном охлаждении в потоке воздуха с нанесением на поверхность банок водяной пленки с температурой 65-70 °С предотвращающей термический бой (т.е. на 25-30 °С меньше температуры стенки банок) при их вращении.

На основании проведенных экспериментальных исследований и статистической обработки данных была получена математическая модель для расчета продолжительности охлаждения консервированных продуктов в стеклянных банках в потоке атмосферного воздуха в зависимости от скорости, температуры воздуха и объема банки в следующем виде

_Р1-л/Р2-(150-Т) о

Рз

(8)

где Р, = 7,8;Р2=11,6;Рз = 0,075 + 0,015-ив; Р4 = 1,2 + 0,5-1п(У + 0,01).

С учетом проведенных исследований разработаны оптимальные режимы ротационно-ступенчатой стерилизации консервированных продуктов с исполь-

зованием охлаждения воздухом (первые 2 режима) и воздушно-водоиспари-тельного охлаждения (режимы 3,4, 5) (таблица 4).

Таблица 4 - Режимы ступенчатой тепловой стерилизации консервов

в горячей воде с воздушным и воздушно-водоиспарительным _охлаждением и вращением банок_

Наименование консервов

Объем банки, л

Режимы ступенчатой тепловой стерилизации консервов

Компот из черешни

1,0

13

60°С 80°С 100°С 1,23(6-7)

20

•0,2 с

-1

Компот из черешни

0,5

11

60'С 80°С 100°С \22(6-7)

15

•0,16 с-

Компот из яблок

0,5

10

70°С 85°С 100°С 1,20(6-7) 65-70° С

0Д6 с"

Компот из вишни

1,0

12

60°С 80°С 100°С 123(6-7) 65-70°С

•0,2 с-1

Компот из яблок

1,0

12

70°С 85°С 100°С 122(6-7) 65-70°С

•0,2 с

Использование воздушно-водоиспарительного охлаждения способствует интенсификации процесса охлаждения за счет увеличения коэффициента теплоотдачи от поверхности банки при испарении водяной пленки. Данный способ обеспечивает экономию воды на охлаждение банок по сравнению с традиционным до 1000 л на 1 туб консервированных продуктов.

3.7 Разработка эффективных способов производства низкокислотных консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой обработки в горячей воде и потоке нагретого воздуха в статическом состоянии и при вращении банок. Для низкокислотных консервированных продуктов, стерилизуемых при температурах выше 100 °С, разработаны способы стерилизации, сущность которых заключается в том, что до температуры 95-98 °С нагрев осуществляется ступенчато в воде, с последующим продолжением нагрева в потоке нагретого воздуха температурой 150-170 °С.

Некоторые режимы ротационно-ступенчатой стерилизации низкокислотных консервированных продуктов в горячей воде и потоке нагретого воздуха представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Режимы ротационно-ступенчатой стерилизации низкокислотных

консервированных продуктов в воде и потоке нагретого воздуха

Наименование консервированных продуктов Объем банки,л Режимы ступенчатой тепловой стерилизации консервов

Морковь гарнирная 0,5 ( 5 * 1 10 12 20 •0,16 с"'

175е С 100°С^ Ч160(7-8);С 120°С 25(7-8)°С)

Морковь гарнирная 2,0 ( 7 10 20 8 30 4 ■ 0,26 с'1

175 С 100°Су ч 160(7-8)'С 120°С 25(7-8)"С,

Свекла гарнирная 1,0 Г 6 6 ( 15 10 25 ■ 0,2 с"'

175"С 100°С> ч 160(7-8)"С 120°С 25(7 -8)°С,

Свекла гарнирная 3,0 ( 8 10 ( 25 8 35 ] • 0,33 с"1

^75 С 100°С; [ 160(7-8)" С 120 С 25(7-8) С /

На рисунке 3 представлены изоуровни значений стерилизующего эффекта и добавочного времени для доведения фактической летальности до нормативных значений в зависимости от температуры и скорости греющего воздуха.

скорость (м/с) скорость (м/с)

а) Значения стерилизующего эффекта б) Добавочное время для обеспечения

при нагреве продукта до 120 "С промышленной стерильности

Рисунок 3 - Изоуровни значений стерилизующего эффекта и добавочного времени для обеспечения промышленной стерильности натуральных овощных консервов в банке объемом 0,5 л

Разработанные режимы обеспечивают промышленную стерильность консервов, равномерный нагрев продукта и сокращение продолжительности стерилизации по сравнению с режимами традиционной технологии на 30-40 %, что положительно сказывается и на качественных показателях готовой продукции.

Разработана конструкция аппарата для стерилизации низкокислотных консервированных продуктов, в котором происходит ступенчатый нагрев банок

в горячей воде до температуры 95-98 °С, с продолжением нагрева в потоке нагретого воздуха температурой 150-170°С.

3.8 Совершенствование технологии производства консервированных продуктов с использованием предварительного нагрева плодов и овощей в банках горячей водой с последующей ступенчатой стерилизацией. Повышение начальной температуры продукта перед стерилизацией отражается не только на теплофизической стороне процесса стерилизации, но и на микробиологической, так как чем выше температура продукта к началу стерилизации, тем меньше микроорганизмов в нем будет и, следовательно, возрастет эффект стерилизации. Поэтому использование в технологической схеме производства консервов предварительного нагрева плодов (овощей) в банках перед заливкой сиропа (рассола), позволяет существенно повысить начальную температуру продукта перед герметизацией банки и тем самым обеспечивается возможность значительно снизить микробиологическую обсемененность продукта уже к началу процесса тепловой стерилизации. Кроме того, предлагаемый способ повышения температуры продукта перед стерилизацией также способствует уменьшению числа ступеней тепловой обработки, что в свою очередь упрощает конструкции аппаратов для ступенчатой тепловой стерилизации.

Разработана технология производства консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации и повышения начальной температуры продукта перед стерилизацией посредством предварительного нагрева плодов и овощей в банках посредством однократной заливки их на 2-3 мин горячей водой температурой 40, 60 и 80-85 °С с последующей заменой ее на сироп (рассол). Использованная горячая вода поступает на приготовление сиропа.

Предварительный нагрев плодов и овощей в банках посредством заливки на 2-3 мин горячей водой, которую далее заменяют сиропом или рассолом, но температурой на 10-20 °С большей, чем предусмотрено традиционной технологией, позволяет повысить начальную температуру продукта перед стерилизацией на 15-20 °С, что, в свою очередь, обеспечивает сокращение продолжительности стерилизации на 38-40 мин, снижение неравномерности тепловой обработки и позволяет сократить число ступеней стерилизации, обеспечивая двухступенчатый нагрев.

В таблице 6 представлены оптимальные режимы ротационно-ступенчатой стерилизации консервированных продуктов с использованием предварительного нагрева плодов и овощей в банках горячей водой.

Таблица 6 - Режимы ротационно-ступенчатой стерилизации консервов

с предварительным нагревом плодов и овощей горячей водой

Наименование консервов Объем банки, л Нач. темпер, по трад. технол., "С Нач. темпер, по разраб. технол., "С Оптимальные режимы стерилизации консервированных продуктов с предварительным нагревом плодов и овощей горячей водой

Компот из яблок 1,0 50 69 | 5 13 > 185° С 100°С7 Г 5 . 5 . 5 1 180° С 60е С 40° с; •0,2 с"1

Компот из яблок 0,5 50 70 7 4 11 .185е С 100"С/ ( 4 . 4 4 1 180°С 60'С 40ес] ■0,16 с"1

Компот из черешни 0,5 42 58 7 4 12 1 180°С 100" С У [ 4 . 4 . 4 ) 180°С 60 С 40°с; • 0,16 с-1

Огурцы маринованные 3,0 50 68 7 6 16 > Л 85° С 100°С^ (11 1 \ 180°С 60°С 40°С7 •0,33 с"1

Разработанная технология также обеспечивает экономию тепловой энергии с учетом дополнительных энергозатрат на нагрев воды (около 12,6 кДж на 1 усл. банку) более 37000 кДж на 1 туб.

3.9 Разработка инновационной ресурсосберегающей технологии производства консервированных продуктов с использованием предварительного нагрева плодов и овощей в банках насыщенным водяным паром. Разработана технология производства консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации и повышения начальной температуры продукта перед стерилизацией посредством предварительного нагрева плодов и овощей в банках импульсным вдуванием в банки насыщенного водяного пара при одновременном обдуве наружной поверхности банок горячим воздухом. Нами предлагается расфасованные в банки плоды в течение 80-120 с подогревать посредством импульсного, с интервалом 10 с, вдувания пара в течение 80-120 с, при этом поверхность банки, для предотвращения термического боя, в течение всего процесса подачи пара в банку обдувается нагретым до 130—140 °С воздухом. После этого в банки заливают сироп температурой 95-97 °С, закатывают и направляют на стерилизацию.

На рисунке 4 представлена инновационная технологическая схема производства компотов из косточковых и семечковых плодов в банках объемом 1 л с использованием предварительного нагрева плодов в банках насыщенным водяным паром.

ДПХ

т

Инспекция и сортировка

I

Мойка

Косточковые

I

Удаление плодоножек

т

Семечковые

I

Резка и очистка

Г

Калибровка Бланшировка

1

Расфасовка 1 Подготовка стеклотары

Обработка плодов насыщенным водяным паром (100 с) 1 ~

Стерилизованные крышки

Заливка сиропа температурой 95-97 °С

Приготовление сиропа

Укупоривание

I

Ступенчатая ротационная стерилизация по режиму

13

80°С 100°с; Ш°С 60°С 40°С

■0,2 с"1

I

Складские операции

Рисунок 4 - Инновационная ресурсосберегающая технологическая схема производства компотов с использованием предварительного нагрева плодов в банках насыщенным водяным паром и ротационно-ступенчатой стерилизации

Предлагаемый способ обеспечивает существенную экономию тепловой энергии за счет снижения тепловых потерь, так как при консервировании по предлагаемому способу температуру сиропа нужно будет снижать не до 60 или 80 °С от 100 °С, как предусмотрено в традиционной технологии, а до 95-97 "С,

а также обеспечивает возможность проводить ступенчатую стерилизацию не вызывая термического боя стеклянных банок в две ступени.

Режимы стерилизации разрабатывали с учетом начальной температуры продукта в банке перед стерилизацией (в данном случае температура - 60 °С). При этом способе концентрацию и количество заливаемого в банку сиропа определяли с учетом количества образующегося в банке конденсата на основе теплового расчета и экспериментальным путем.

В таблице 7 представлены физико-химические показатели консервов «Компот из черешни», изготовленных по разработанной технологии с использованием предварительного нагрева плодов в банках насыщенным водяным паром и ротационно-ступенчатой тепловой стерилизации.

Таблица 7 - Физико-химические показатели консервов «Компот из черешни»,

изготовленных по разработанной технологии

Наименование показателя Результаты исследований НД на методы

Сухие вещества, % 21,4 ±0,1 ГОСТ 28562-90

Натрий, мг/100г 7,2 ПНДФ 14.1:2:4.167-00

Калий, мг/ЮОг 120 ПНДФ 14.1:2:4.167-00

Кальций, мг/100 г 16,5 ПНДФ 14.1:2:4.167-00

Магний, мг/100г 9 ПНДФ 14.1:2:4.167-00

Витамин С, мг/100 г 4,1 МОУ 47-2007

Тиамин, мг/100 г 0,02 ГОСТ 31483-12

Рибофлавин, мг/100 г 0,02 ГОСТ 31483-12

Пиридоксин, мг/100 г 0,04 ГОСТ 31483-12

р-каротин, мг/100г 0,04 ГОСТ 8756.22-80

Кислотность, % 0,2 ± 0,1 ГОСТ 25555.0-82

Лимонная кислота, мг/ЮОг 40 МОУ 47-2007

Яблочная кислота, мг/ЮОг 450 МОУ 47-2007

Данный способ обеспечивает сокращение продолжительности процесса ступенчатой тепловой стерилизации, экономию тепловой энергии до 15800 кДж на 1 туб и повышение качества продукции.

3.10 Разработка ресурсосберегающей технологии производства консервированных продуктов с использованием предварительного нагрева плодов и овощей в банках ЭМП СВЧ. Разработана технология производства консервированных продуктов с использованием повышения начальной температуры продукта перед стерилизацией посредством предварительного нагрева

плодов и овощей в банках ЭМП СВЧ. СВЧ энергия обладает тем преимуществом перед традиционными методами нагрева, что тепло передается сразу и одновременно всему продукту, как находящейся в центре, так и продукту, расположенному у стенок банки. Поэтому нагрев содержимого банки до необходимой температуры происходит за считанные секунды; в десятки раз быстрее, чем при обычных способах нагрева. После воздействия СВЧ энергии, при производстве компотов и овощных натуральных консервов, в банки заливали сироп (заливку) температурой 95-97 °С. Проведенными исследованиями выявлено, что предварительный нагрев плодов (овощей) в банках перед их заливкой в течение 1,0-2,0 мин в ЭМП СВЧ частотой 2400 ± 50 МГц обеспечивает возможность повышения начальной температуры продукта более чем 20 °С, что в свою очередь позволяет сократить продолжительность режимов стерилизации, повысить пищевую ценность консервированного продукта и обеспечивает экономию тепловой энергии. Режим СВЧ-обработки плодов и овощей выбран с учетом достигаемой температуры в банке.

С целью выяснения влияния предварительной СВЧ-обработки плодов на выживаемость микроорганизмов нами были исследованы плоды до и после обработки ЭМП СВЧ. В таблице 8 приведено влияние продолжительности ЭМП СВЧ на выживаемость микроорганизмов.

Таблица 8 — Влияние продолжительности обработки ЭМП СВЧ

на выживаемость микроорганизмов

Наименование показателя Результаты исследований Гигиенический норматив нд на методы исследования

ДО обработки ЭМП СВЧ после обработки ЭМП СВЧ в теч. 20 сек. после обработки ЭМП СВЧ в теч. 30 сек после обработки ЭМП СВЧ в теч. 60 сек

КМАФАнМ, КОЕ/г 2500 800 300 Не обнар. 500 ГОСТ 10444.15-94

БГКП (коли-формы), КОЕ/г 200 Не обнар. Не обнар. Не обнар. Не допус. ГОСТ Р 50474-93

Дрожжи, КОЕ/г Не обнар. Не обнар. Не обнар. Не обнар. Не допус. ГОСТ 10444.12-88

Плесени, КОЕ/г Не обнар. Не обнар. Не обнар. Не обнар. Не допус. ГОСТ 10444.12-88

S.aureus, КОЕ/г Не обнар. Не обнар. Не обнар. Не обнар. Не допус. ГОСТ 10444.2-94

Патогенные, в т.ч. сальмонеллы, в 1,0 г Не обнар. Не обнар. Не обнар. Не обнар. Не допус. ГОСТ 30519-97

В результате исследований влияния предварительной СВЧ-обработки на выживаемость микроорганизмов нами разработаны щадящие режимы ротаци-онно-ступенчатой стерилизации консервов с предварительным нагревом плодов в ЭМП СВЧ (таблица 9)

Таблица 9 - Режимы ротационной стерилизации консервов с использованием

ступенчатой тепловой обработки и предварительного нагрева _плодов до заливки ЭМП СВЧ

Наименование консервов Объем банки, л Начальная температура продукта, °С Новые режимы ротационно-ступенчатой стерилизации консервов с предварительным нагревом плодов ЭМП СВЧ

по традиционной технологии по разработанной технологии

Компот из яблок 1,0 50 80 Г(14 К 5. • 5 • 511 Л100'Зс) ио С 60°С 40 С л •0,2 с"1

Компот из яблок 0,5 50 85 [[")■[ 4 ■ 4 ■ 4 т _и00°с; ШСС 60°С 40°С/_ •0,16 с-1

Компот из черешни 1,0 42 79 ГГ 14 V 5 . 5 . 5 V ЛКХГЫ 480СС 60°С 40°С ■0,2 с"1

Компот из яблок 0,65 50 84 [(12 К 5 •5 •4 У Люо с; 480 С 60°С 40°сЛ •0,16 с"1

Огурцы маринованные 1,0 50 80 II" К 5 •5 •5 У .и00 с] 480 С 60°С 40' С)_ •0,2 с"1

На рисунке 5 представлена инновационная технологическая схема производства консервов «Огурцы консервированные» в стеклянной банке объемом 1 л с использованием предварительного нагрева овощей перед заливкой ЭМП СВЧ и ротационной ступенчатой тепловой стерилизации.

Разработана технологическая схема производства компота из груш в банках объемом 0,5 л с использованием СВЧ ЭМП и ступенчатой стерилизации:

Сортировка и инспекция —► мойка —> калибровка —> резка и очистка —> бланширование —» фасовка —* СВЧ-нагрев (1,0 мин) —> заливка сиропа —* герметизация —♦ ступенчатая ротационная стерилизация по режиму

■0Д6 с-1 —> складские операции.

11

100°С; 4 80° С 60°С 40°С

Заливка рассолом температурой 95-97 °С

Приготовление заливки

Укупоривание

Стерилизованные крышки

Ротационно-ступенчатая стерилизация по ускоренному режиму 16 V 5 5 5

100°С.

80°С 60°С 40°С

I

Складские операции

0,2 с'

Рисунок 5 - Инновационная технологическая схема производства консервов «Огурцы маринованные» с использованием предварительной обработки ЭМП СВЧ и ротационно-ступенчатой обработки

На рисунке 6 представлено изменение начальной температуры консервированного продукта в банке объемом 1 л в зависимости от мощности и продолжительности обработки плодов и овощей ЭМП СВЧ.

Рисунок 6 — Зависимость изменения температуры продукта от мощности нагревателя (кВт) и продолжительности нагревания (мин) ЭМП СВЧ при объеме банки 1 л

На основании проведенных экспериментальных исследований и с использованием математического планирования получено уравнение аппроксимации начальной температуры продукта в банке перед стерилизацией (Т, °С), в зависимости от трёх факторов: объёма тары (V, л), мощности СВЧ (Р, кВт), продолжительности обработки (1, сек):

Т = 57,2 - 11,29У - 10,29Р - 0,061 + 28,85УР + 0,55VI + 0,08Р1. (9) Среднее квадратичное отклонение теоретических значений Т от экспериментальных составляет 1,68.

При реализации данного способа учитывались энергозатраты на СВЧ-обработку продукта, которые составляли около 29,7 кДж на 1 усл. банку. Экономия энергии с учетом затрат на СВЧ-обработку составляет до 19300 кДж на 1 туб консервированной продукции.

3.11 Теоретическое обоснование и разработка технологии производства консервированных продуктов с использованием ЭМП СВЧ перед ступенчатой стерилизацией взамен процесса бланширования. В технологической схеме производства консервированных компотов по традиционной технологии предусмотрен процесс предварительной подготовки плодов - бланширование, предназначенный для инактивации ферментов, удаления воздуха и уменьшения окислительных процессов в плодах. Однако в процессе бланширования имеют место потери до 12-15 % биологически активных компонентов плодов.

В основу нового подхода к производству консервированных компотов, взамен процесса бланширования, положен новый технологический прием -нагрев расфасованных в банки и залитых сиропом плодов в ЭМП СВЧ в течение 1,5-2 мин до 80-85 °С, что также способствует ускорению проникновения сиропа в плоды за счет разрушения их клеточной структуры.

На рисунке 7 представлена инновационная технологическая схема производства консервов «Компот из яблок» в банках объемом 1 л по разработанной технологии:

Мойка

Z

Резка и очистка

т

Приготовление сиропа

Расфасовка

I

Подготовленная стеклотара

Заливка сиропа температурой 80 °С

I

Обработка ЭМП СВЧ - 120 сек

4 Стерилизованные

Укупоривание 1

крышки

Ступенчатая ротационная стерилизация по режиму

14

100°Cj Ш°С 60°С 40°С

0,2 с'

Складские операции

Рисунок 7 - Инновационная технологическая схема производства консервов «Компот из яблок» с заменой процесса бланширования на нагрев плодов в банках ЭМП СВЧ после заливки сиропом и ротационно-ступенчатой стерилизации

Предложенный способ обеспечивает удаление воздуха, инактивацию ферментов и одновременно в более полном объеме сохраняет содержание биологически активных компонентов сырья, в частности содержание витамина С в компоте из черешни на 2,5 мг/100 г больше чем в компотах, изготовленных по традиционной технологии. Экономия энергии с учетом затрат на СВЧ-бланшировку составляет до 24800 кДж на 1 туб консервированной продукции (в сравнении со ступенчатой стерилизацией с традиционной бланшировкой).

3.12 Микробиологические и физико-химические исследования консервированных продуктов. Важным и основополагающим элементом при разработке режимов тепловой стерилизации консервированных продуктов является обеспечение их промышленной стерильности. С целью выяснения соответствия разрабатываемых режимов ступенчатой стерилизации требованиям промышленной стерильности были проведены исследования на соответствие величин стерилизующих эффектов нормативным значениям, подтверждающим их соответствие условию промышленной стерильности. Выбор нормативных значений величин стерилизующих эффектов осуществляли в зависимости от рН консервов из справочной литературы. При этом расчетное значение стерилизующего эффекта режима стерилизации выбирали больше нормативного.

Для качественной оценки консервированных продуктов были исследованы физико-химические (таблица 10) показатели консервов, изготовленных по традиционным и разработанным технологиям с использованием ротационно-ступенчатой стерилизации.

Таблица 10 - Физико-химические показатели консервов, изготовленных по

традиционной и разработанной технологии с использованием ротационно-ступенчатой стерилизации_

Наименование показателя Результаты исследований консервированных продуктов

персиковый сок с мякотью и сахаром компот из черешни компот из вишни компот из яблок

разраб. технол традиц. технол. разраб. технол. традиц. технол. разраб. технол. традиц. технол. разраб. технол. традиц. технол.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Сухие вещества, % 19,4 19,0 20,4 20,4 20,2 20,2 20,5 20,5

Натрий, мг/100 г 10 9,7 7,2 7 И 11 2 2

Продолжение таблицы 10

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Калий, мг/100 г 160 159 120 120 109 109 48 48

Кальций, мг/100 г 10 10 17 16 10 10 12 11

Магний, мг/100 г 12 12 19 19 9 9 5 5

Витамин С, мг/100 г 5,4 4 3,8 2,3 4 2,5 3,2 1,8

Тиамин, мг/100 г 0,03 0,017 0,03 0,02 0,035 0,02 0,025 0,01

Рибофлавин, мг/100 г 0,05 0,022 0,03 0,02 0,03 0,02 0,03 0,02

Р-каротин, мг/100 г 0,3 0,2 0,05 0,04 0,2 0,1 0,01 0,01

Кислотность, % 0,4 ±0,1 0,4 ±0,1 0,2 ±0,1 0,2 ±0,1 0,3 ±0,1 0,3 ±0,1 0,2 ±0,1 0,2 ±0,1

На рисунке 8 представлены данные о достигаемых значениях стерилизующего эффекта при ротационно-ступенчатой стерилизации консервов «Компот из черешни» в зависимости от объема банки и продолжительности нагрева.

Стерилизующий эффект

■■■ 2 10.0 - 240.0

■ 1 8 0.0 - 21 0.0

15 0.0 - 18 0.0

[ I 1 20.0 - 15 0.0

■ 90.09 - 12 0.0

360.00 - 90.00

Я 30 .00 - 6 0.00

■■о -- 0 0

Продолжительность, мин

Рисунок 8 - Стерилизующий эффект в зависимости от объема стеклянной банки и продолжительности ротационно-ступенчатой стерилизации консервов «Компот из черешни»

Как видно из рисунка, разработанные режимы обеспечивают требуемый уровень промышленной стерильности (Атреб. = 150-200 усл. мин).

На рисунке 9 показана динамика изменения стерилизующего эффекта и выживаемости микроорганизмов при ступенчатой тепловой стерилизации кон-

сервов «Компот из черешни» в различных банках по разработанным режимам. Как видно из рисунка, обратной функцией роста величины стерилизующего эффекта является уничтожение микроорганизмов; по мере достижения величины требуемой летальности остаточная микрофлора консервов снижается и при стерилизующем эффекте равном нормативному, она полностью отсутствует.

Рисунок 9 - Динамика изменения стерилизующего эффекта и выживаемости микроорганизмов при ступенчатой тепловой стерилизации консервов «Компот из черешни» в различных стеклянных банках по разработанным режимам

1тепьи«хль, мим

Для определения микробиологической стабильности нами исследованы микробиологические показатели консервов «Огурцы маринованные» в банке объемом 1л, изготовленных с использованием предварительного нагрева овощей ЭМП СВЧ и ступенчатой стерилизации (таблица 11).

Таблица 11 - Микробиологические показатели консервов «Огурцы маринованные», изготовленных с использованием предварительного нагрева овощей в ЭМП СВЧ и

Наименование показателя Результаты исследований НД на методы исследования

1 2 3

Мо ло чно кислые микроорганизмы, в 1,0 г Не обнар. ГОСТ 10444.11-89

Плесени, КОЕ/г Не обнар. ГОСТ 10444.12-88

Дрожжи, КОЕ/г Не обнар. ГОСТ 10444.12-88

С1. регй-нщепэ, в 1,0 г Не обнар. ГОСТ 10444.9-88

Мезофильные сульфитре дуцирующие клостридии, в 1,0 г Не обнар. ГОСТ 10444.15-94

О.ЬошМпшп, в 1,0 г Не обнар. ГОСТ 29185-91

В.ро1утуха, в 1,0 г Не обнар. ГОСТ 10444.15-94

В.сегещ, в 1,0 г Не обнар. ГОСТ 10444.8-88

Продолжение таблицы 11

I 2 3

S.aureus, в 1,0 г Не обнар. ГОСТ 10444.2-94

Патогенные, в т.ч сальмонеллы, в 1,0 г Не обнар. ГОСТ 30519-97 (ГОСТ Р 50480-93)

БГКП (колиформы), в 1,0 г Не обнар. ГОСТ Р 50474-93

E.coli, в 1,0 г Не обнар. ГОСТ 30726-01

Мезофильные аэробные и факультативные анаэробные м/о, в 1,0 г Не обнар. ГОСТ 30425-97

B.subtilis, в 1,0 г Не обнар. ТР ТС 023/2011

КМАФАнМ, КОЕ/г Не обнар. ГОСТ 10444.15-94

Иерсинии, КОЕ/г Не обнар. ГОСТ 30519-97

Цисты кишечных патогенных простейших организмов, КОЕ/г Не обнар. ТР ТС 023/2011

Установлено, что предлагаемые решения по совершенствованию технологий производства консервированных продуктов положительно сказываются на качестве готовой продукции (в частности содержание витамина С в консервах «Компот из черешни» на 1,5-2,5 мг/100 г больше чем в компотах, изготовленных по традиционной технологии).

На рисунке 10 показано влияние разработанных технологий производства консервов «Компот из черешни» на физико-химические показатели готовой продукции.

Сухие вещества 1 20,2 1 21.4 I 21,4

Натрий 1 7 7.2 I 7.2

Калий 120 120 I 120

Кальций 1 16 I 17 I 17

Магний 1 19 1 19 _I _ 19

Аскорбиновая к-та MS 2.3 [ 4.8 I 3.8

Тиамин 0.02 0.035 I 0.03

Рибофлавин 0.02 1 0.035 0.03

11иридокси н - 0.04 0.054 I 0.05

Лимонная к-та 40 40 I 40 |

I Яблочная к-та 1 300 400 L 400 |

3-каротин 1 0.04 | 0.054 I 0.05

- Традиционная технология

_ предложенная технология с использованием предварительного нагрева плодов ЭМП СВЧ с последующей ступенчатой стерилизацией [ | - Предложенная технология с использованием ротационно-ступенчатой обработки

Рисунок 10 - Влияние разработанных технологий производства консервов «Компот из черешни» на физико-химические показатели

Аналогичные исследования проведены для различного ассортимента консервированных продуктов и приведены в диссертационной работе.

На рисунке 11 представлены результаты исследования органолептиче-ских показателей консервов «Компот из черешни», изготовленных по разработанным технологиям, сравнение которых показывает повышение органолепти-ческой оценки на 0,3-1,2 балла.

По своим органолептическим свойствам компоты, соки, маринады и др. консервы, стерилизованные по разработанным режимам отвечают требованиям ГОСТов на готовую продукцию

Рисунок 11 - Результаты ор-ганолептической оценки компота из черешни в зависимости от технологии производства: 1 - традиционная технология; 2 - разработанная технология с использованием ротационной тепловой стерилизации; 3 - разработанная технология производства с исполь-

зованием предварительного нагрева плодов насыщенным паром и ротационно-ступенчатой стерилизации; 4 - разработанная технология производства с использованием предварительного нагрева плодов в ЭМП СВЧ и ротационно-ступенчатой стерилизации

На рисунке 12 представлены результаты исследований содержания витамина С в консервах «Компот из черешни» в зависимости от разработанных технологий производства.

Содержание витамина С, ллг/ЮОг

Рисунок 12 - Содержание витамина С в консервах «Компот из черешни» в зависимости от разработанных технологий производства: 1 - традиционная технология; 2 - разработанная технология с использованием ротационной стери-12345 лизации; 3 - разработанная техно-

логия с использованием ротационно-ступенчатой тепловой стерилизации; 4 - разработанная технология с использованием предварительного нагрева насыщенным водяным паром и двухступенчатой тепловой обработки; 5 - разработанная технология с использованием предварительного нагрева в ЭМП СВЧ и одноступенчатой тепловой обработки

3.13 Разработка новых конструкций устройств и аппаратов для тепловой стерилизации консервированных продуктов. Для практической реализации разработанных способов предварительной тепловой обработки плодов и овощей в банках разработаны следующие конструкции устройств и аппаратов: устройство для нагрева плодов и овощей в банках с использованием ЭМП СВЧ (рисунок 13); устройство для нагрева плодов и овощей в банках насыщенным водяным паром (рисунок 14); устройство для нагрева плодов и овощей в банках горячей водой (приведено в диссертации); рекуперативный аппарат непрерывного действия для ступенчатой стерилизации консервированных продуктов (рисунок 15).

в банках 1 - каркас; 2 - СВЧ-камера; 3 - транспортер; 4 - пальцы; 5 - стаканы; 6 - приемный столик; 7 - упорная планка; 8 - банка

Рисунок 14 - Устройство для нагрева плодов и овощей в банках насыщенным паром: 1 - каркас; 2 - ведущий барабан; 3 - транспортер; 4 - банки; 5 - сопла для подачи пара; 6 - камера; 7 - парораспределитель; 8 - пароподвод; 9 - патрубок подвода нагретого воздуха; 10 - распределитель воздуха; 11 - сборник отработанного воздуха; 12 - патрубок для отвода

отработанного воздуха

А I А—А

Рисунок 15 — Аппарат для ступенчатой тепловой стерилизации консервов: 1 - каркас; 2 - ванна для стерилизации при 100 °С; 3 - звездочки;

4 - перегородки; 5,18- ванны для нагрева и охлаждения;

6 - роликово-втулочная цепь; 7 — ванна для охлаждения; 8, 12 - душевые устройства; 9 - подводящий транспортер для банок; 10 - отводящий транспортер банок; 11 - носители банок; 13 - приводная звездочка; 14 — валы;

15 - направляющие; 16 — подшипники; 17-уголки

Принцип работы устройства для нагрева плодов и овощей в банках с использованием ЭМП СВЧ состоит в том, что проходя в СВЧ-камере, банки с продуктом обрабатываются ЭМП СВЧ частотой 2400 ± 50 МГц в течение 1,0-2,5 минут, где происходит быстрый бесконтактный нагрев продуктов, далее в конце СВЧ-камеры банки накрываются крышками, что предотвращает возможность повторного микробиологического обсеменения консервов

IIa рисунке 15 представлена схема аппарата непрерывного действия для ступенчатой стерилизации консервируемых продуктов с использованием принципа рекуперации тепла. Аппарат работает следующим образом: в момент остановки транспортера банки подаются в носители, которые перемещаясь по верхней цепи, последовательно попадают в первую ванну 18 с горячей водой температурой 60-65 °С, во вторую ванну 5 с водой температурой 80-85 °С и в третью ванну 2 с водой температурой 100 °С.

Далее носители с банками вместе с роликово-втулочной цепью обратно по нижнему ряду, последовательно ступенчато охлаждаясь, проходят во вторую и первую ванны, попадают под душевое устройство 12 и в четвертой ванне охлаждаются окончательно.

При этом, тепло выделяемое при охлаждении банок в первой и второй ваннах от 100 °С до 58-63 °С, используется на нагрев другой партии консервов от 40 до 78-80 °С, поступающих в эти же ванны по верхнему ряду.

Разработаны также конструкции аппаратов непрерывного действия с использованием нагрева ступенчатым орошением горячей водой с последующим ступенчато-оросительным охлаждением, ступенчатой тепловой стерилизации с воздушным и воздушно-водоиспарительным охлаждением. Конструктивные схемы аппаратов представлены в диссертационной работе.

3.14 Промышленная апробация и фактический экономический эффект от внедрения разработанных способов и технологий производства консервированных продуктов на консервных заводах Республики Дагестан. Промышленная апробация работы проведена на консервных заводах Республики Дагестан (Тагиркентский, Хасавюртовский и Кикунинский) в 2009-2010 гг. С помощью разработанных инновационных ресурсосберегающих технологий и новых режимов ступенчатой тепловой стерилизации были выработаны опытные партии консервов в ассортименте: Компот из черешни; Компот из яблок; Сок персиковый с мякотью и сахаром; Томаты маринованные; Яблочный сок натуральный; Огурцы маринованные; Томатная паста; Томатное пюре; Компот из винограда.

Фактический экономический эффект от внедрения технологии производства компота из черешни с использованием ступенчатой стерилизации и рекуперации тепла на Тагиркентском консервном заводе составляет 998,8 руб. на 1 туб выпускаемой продукции, что при производственной программе завода 5 муб составляет 4,99 млн. рублей.

Производственная проверка показала, что разработанные технологии с использованием ступенчатой тепловой стерилизации гарантируют выпуск доброкачественных консервов.

Дегустационная оценка консервированных продуктов, изготовленных по разработанным технологиям, проведенная на дегустационном совете ООО «Та-гиркентский консервный завод» по 5-бальной системе составила от 4 до 4,6.

В приложении приведены программы математической обработки результатов экспериментальных исследований, акты производственных испытаний, технические условия, акты внедрения, обоснование энергоэффективности предложенных технических решений и расчет экономической эффективности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании выполненных исследований теоретически обоснованы и разработаны инновационные ресурсосберегающие технологии производства высококачественных консервированных плодоовощных продуктов, базирующиеся на сокращении продолжительности тепловой обработки и повышении энергоэффективности технологических процессов с применением на отдельных стадиях производства новых способов предварительной подготовки плодов и овощей и ступенчатой тепловой стерилизации.

Наиболее значимые научные результаты диссертационного исследования:

1. Научно обоснован и разработан способ производства консервированных продуктов с использованием новых режимов тепловой стерилизации в аппаратах периодического действия с вращением стеклянных банок; по сравнению с традиционной технологией это обеспечивает сокращение продолжительности тепловой обработки более чем на 50 %, повышение качества и экономию тепловой энергии до 10000 кДж на 1 туб с учетом энергозатрат на вращение банок.

2. Получены математические модели для определения технологических параметров тепловой стерилизации консервированных продуктов в аппаратах периодического действия с вращением стеклянных банок в процессе тепловой стерилизации.

3. Разработан и запатентован способ производства консервированных продуктов и установлены оптимальные параметры режимов ступенчатой стерилизации консервов в статическом состоянии банок; использование этого способа стерилизации обеспечивает экономию тепловой энергии и охлаждающей воды более чем на 30 % по сравнению с традиционной технологией.

4. Разработан и запатентован способ производства консервированных продуктов и установлены оптимальные параметры режимов ступенчатой стерилиза-

ции с вращением стеклянных банок; внедрение способа обеспечивает сокращение продолжительности тепловой обработки более чем на 50 %, повышение качества продукции, экономию тепловой энергии до 125000 кДж на 1 туб и экономию воды на охлаждение около 600 л на 1 туб консервированной продукции.

5. Разработан и запатентован новый способ производства консервированных продуктов с использованием принципа рекуперации тепла, выделяемой при охлаждении консервов после тепловой стерилизации; установлено, использование рекуперации тепла позволяет обеспечить экономию тепловой энергии более чем на 70 % (до 150000 кДж на 1 туб) а экономию воды на охлаждение банок до 900 л на 1 туб консервированной продукции; тепло в данном способе расходуется только на нагрев продукции от 78-80 °С до 100 °С, а вода расходуется на охлаждение продукции от 62-60 °С до 40 °С.

6. Получены математические модели для определения технологических параметров производства консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации.

7. Обоснованы, разработаны и запатентованы новые способы производства консервированных продуктов и технологические параметры тепловой стерилизации с использованием ступенчатого нагрева с воздушным и воздушно-водоиспарительным охлаждением при вращении банок; использование воздуш-но-водоиспарительного охлаждения обеспечивает экономию воды на охлаждение банок по сравнению с традиционным до 1000 л на 1 туб консервированных продуктов и упрощение способа консервирования.

8. Разработаны и запатентованы новые эффективные способы стерилизации низкокислотных консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой обработки в горячей воде и потоке нагретого воздуха высокой температуры в статическом состоянии и при вращении банок; показано, что этот способ обеспечивает сокращение продолжительности тепловой стерилизации более чем на 30% по сравнению с традиционным.

9. Разработана и запатентована технология производства компотов и овощных маринадов с использованием предварительного нагрева плодов и овощей в банках горячей водой с последующей ступенчатой стерилизацией; установлено, что использование предварительного нагрева плодов и овощей горячей водой в банках перед заливкой сиропа (рассола) способствует повыше-

нию начальной температуры консервов перед стерилизацией на 15-20 °С, что обеспечивает сокращение продолжительности процесса тепловой стерилизации, экономию тепловой энергии до 37000 кДж на 1 туб и повышение качества консервированной продукции.

10. Разработана и запатентована ресурсосберегающая технология производства компотов и овощных маринадов с использованием предварительного нагрева плодов и овощей в банках с использованием СВЧ ЭМП и разработкой новой конструкции аппарата для его осуществления; установлено, что использование предварительного нагрева плодов и овощей в банках СВЧ ЭМП перед заливкой сиропа (рассола) способствует повышению начальной температуры консервов перед стерилизацией на 15-20 °С, что обеспечивает сокращение продолжительности процесса тепловой стерилизации и повышение качества продукции. Экономия энергии с учетом затрат на СВЧ-обработку составляет до 19300 кДж на 1 туб консервированной продукции.

11. Разработана и запатентована инновационная ресурсосберегающая технология производства компотов и овощных маринадов с использованием предварительного нагрева плодов и овощей в стеклянных банках с использованием насыщенного водяного пара с разработкой новой конструкции аппарата для его осуществления; установлено, что импульсный нагрев плодов и овощей в банках перед заливкой сиропа (рассола), посредством циклической подачи насыщенного водяного пара в банки в течение 80-120 с (в зависимости от объема банки) температурой 105-110 °С способствует повышению начальной температуры консервов перед стерилизацией на 15-20 "С, что обеспечивает сокращение продолжительности процесса тепловой стерилизации, экономию тепловой энергии до 15800 кДж на 1 туб и повышение качества продукции.

12. Разработана и запатентована инновационная ресурсосберегающая технология консервированных продуктов с использованием ЭМП СВЧ перед ступенчатой стерилизацией взамен процесса бланширования; разработанная технология обеспечивает более полное сохранение биологически активных компонентов, в частности содержание витамина С в компоте из черешни на 2,5 мг/100 г больше чем в компотах, изготовленных по традиционной технологии, а также экономию тепловой энергии с учетом затрат на СВЧ-бланшировку до 24800 кДж на 1 туб консервированной продукции.

13. Для практической реализации рекомендованных технологий разработаны новые конструкции устройств и аппаратов для ступенчатой тепловой стерилизации консервированных продуктов, позволяющие значительно, более чем на 30 % экономить тепловую энергию и воду.

14. Проведены микробиологические, органолептические и физико-химические исследования, которые подтвердили высокое качество и безопасность консервированных продуктов, выработанных по разработанным технологиям; содержание витамина С в 1,5-2 раза больше в консервированных продуктах, изготовленных по разработанным технологиям.

15. Разработанные инновационные ресурсосберегающие технологии производства высококачественных консервированных продуктов, прошли промышленную апробацию и внедрение на Тагиркентском, Хасавюртовском и Ки-кунинском консервных заводах Республики Дагестан.

16. Экономический эффект от внедрения инновационной ресурсосберегающей технологии производства компотов с использованием ступенчатой стерилизации и рекуперации тепла составляет 998,8 рублей на 1 туб продукции, что при среднегодовой производственной программе завода 5 муб в год составляет 4,99 млн. рублей; суммарный экономический эффект от внедрения разработанных технологий при производстве 35 муб консервированной продукции составляет 34,95 млн. рублей; разработаны технологические инструкции на производство 5 наименований консервированных продуктов с использованием новых технологий и способов.

Список основных научных работ, опубликованных по теме диссертации

Монографии

1. Демирова А.Ф., Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э. Ротационная стерилизация консервов в аппаратах периодического действия : монография / ДГТУ. -М. : Изд. Академия, 2010.- 160 с.

2. Демирова А.Ф. Ступенчатая тепловая стерилизация консервов : монография / ДГТУ. - Махачкала : Изд. ФГБОУ ВПО «ДГТУ», 2012. - 200 с.

3. Демирова А.Ф. Новые технологии и аппараты для тепловой стерилизации консервов: монография / ДГТУ. - Махачкала : Изд. ФГБОУ ВПО «ДГТУ», 2013.-131 с.

4. Ахмедов М.Э., Демирова А.Ф., Ахмедова М.М. Новые способы и аппараты для охлаждения консервов после тепловой стерилизации: монография / ДГТУ. - Махачкала : Изд. ФГБОУ ВПО «ДГТУ», 2013.- 170 с.

Научные статьи, опубликованные в научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России

5. Демирова А.Ф. Математическое описание процесса прогрева модельного раствора при ротационной стерилизации / А.Ф. Демирова, М.С. Мурадов, Э.М. Гаджиева // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2000. - № И. -С. 63-67.

6. Демирова А.Ф. Изучение прогреваемости модельного раствора при различных состояниях банки / А.Ф. Демирова, М.С. Мурадов // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2000. - № 8. - С. 69-72.

7. Демирова А.Ф. Исследование прогреваемости консервов «Компот из черешни» при различных состояниях банки / А.Ф. Демирова, М.С. Мурадов, Э.М. Гаджиева // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2001. - № 10. -С. 27-28.

8. Демирова А.Ф. Исследование прогреваемости консервов «Яблочный сок с мякотью и сахаром» при различных состояниях банки / А.Ф. Демирова, М.С. Мурадов, Э.М. Гаджиева // Хранение и переработка сельхозсырья. -2001. -№ 12.-С. 22-24.

9. Ахмедов М.Э. Устройство для охлаждения консервов в стеклянной таре / М.Э. Ахмедов, М.С. Аминов, М.С. Мурадов, А.Ф. Демирова // Пищевая промышленность. - 2001. - № 11. - С. 36-37.

10. Ахмедов М.Э. Исследование процесса ротационного воздушно-водоиспарительного охлаждения томатного сока / М.Э. Ахмедов, М.С. Мурадов, А.К. Алибеков, А.Ф. Демирова, Н.М. Ахмедов // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2005. - № 5. - С. 46-48.

11. Демирова А.Ф. Исследования прогреваемости консервов «Компот из черешни» с разработкой оптимального режима стерилизации / А.Ф. Демирова, Т.Н. Даудова //Хранение и переработка сельхозсырья. - 2009. - № 9. - С. 34-37.

12. Исмаилов Т.А. Влияние параметров теплоносителя на выбор режимов высокотемпературной стерилизации консервов / Т.А. Исмаилов, М.Э. Ахмедов, А.Ф. Демирова // Известия вузов. Пищевая технология. - 2010. - № 2-3. -С. 74-76.

13. Демирова А.Ф. Новый способ интенсификации тепловой стерилизации консервов и устройство для его осуществления / А.Ф. Демирова, Т.А. Исмаилов, М.Э. Ахмедов // Известия вузов. Пищевая технология. - 2010. - № 2-3. -С. 80-81.

14. Демирова А.Ф. Ступенчатая ротационная стерилизация компотов в стеклянной таре СКО 1-82-1000 / А.Ф. Демирова, Т.А. Исмаилов, М.Э. Ахмедов // Известия вузов. Пищевая технология. - 2010. - № 4 - С. 72-74.

15. Демирова А.Ф. Стерилизация компотов в стеклянной таре СКО 1-82-1000 со ступенчатым нагревом и охлаждением в статическом состоя-

нии / А.Ф. Демирова, М.Э. Ахмедов, Т. А. Исмаилов // Известия вузов. Пищевая технология. - 2010. - № 4 - С. 88-90.

16. Демирова А.Ф. Ротационная стерилизация концентрированных томато-продуктов с воздушно-водоиспарительным охлаждением / А.Ф. Демирова, Т.А. Исмаилов, М.Э. Ахмедов // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2010. — №5.-С. 56-58.

17. Демирова А.Ф. Эффективность ступенчатой тепловой стерилизации консервов в стеклянной таре / А.Ф. Демирова, Т.А. Исмаилов, М.Э. Ахмедов // Вестник Дагестанский государственный технический университет. Технические науки.-2010.-Вып. № 1 (16)-С. 152-156.

18. Демирова А.Ф. Эффективность ротационной стерилизации концентрированных томатопродуктов в стеклянной таре / А.Ф. Демирова, Т.А. Исмаилов, М.Э. Ахмедов // Вестник Дагестанский государственный технический университет. Технические науки.-2010.-Вып.№2(17)-С. 130-134.

19. Демирова А.Ф. Исследование прогреваемости компотов при ступенчатом нагреве и охлаждении в статическом состоянии / А.Ф. Демирова, Т.А. Исмаилов, М.Э. Ахмедов // Вестник Дагестанский государственный технический университет. Технические науки. - 2010. - Вып. № 3 (18) - С. 137-141.

20. Демирова А.Ф. Ротационная ступенчатая стерилизация компотов в стеклянной таре СКО 1-82-1000 / А.Ф. Демирова, Т.А. Исмаилов, М.Э. Ахмедов // Вестник Дагестанский государственный технический университет. Технические науки. - 2010. - Вып. № 4 (19) - С. 66-71.

21. Демирова А.Ф. Оптимизация режимов стерилизации консервов «Огурцы маринованные» с использованием ступенчатого нагрева / А.Ф. Демирова, Т.А. Исмаилов, М.Э. Ахмедов // Известия вузов. Пищевая технология. -2011. - № 1.-С. 73-75.

22. Демирова А.Ф. Ресурсосберегающая технология производства консервов «Персиковый сок» / А.Ф. Демирова // Известия вузов. Пищевая технология. - 2011. — № 2-3 - С. 52-54.

23. Демирова А.Ф. Математическая модель ротационного нагрева натуральных фруктовых соков в стеклянной таре СКО 1-82-3000 в потоке горячего воздуха / А.Ф. Демирова, Т.А. Исмаилов, М.Э. Ахмедов // Известия вузов. Пищевая технология. - 2011. - № 2-3. - С. 78-80.

24. Демирова А.Ф. Аппарат для ротационной стерилизации консервов с использованием ступенчатого нагрева и воздушно-водоиспарительного охлаждения / А.Ф. Демирова, Т.А. Исмаилов, М.Э. Ахмедов // Известия вузов. Пищевая технология. — 2011. — № 1. — С. 82-84.

25. Демирова А.Ф. Интенсификация процесса стерилизации консервов с использованием ступенчатой тепловой обработки в статическом состоянии тары / А.Ф. Демирова, М.Э. Ахмедов // Хранение и переработка сельхозсырья. -2011. -№ 1. - С. 22-24.

26. Демирова А.Ф. Ступенчатая стерилизация компотов в горячей воде в стеклянной таре СКО 1-82-3000 в статическом состоянии / А.Ф. Демирова, Т.А. Исмаилов, М.Э. Ахмедов // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2011. -№2.-С. 13-15.

27. Исмаилов Т.А. Новый способ интенсификации тепловой стерилизации консервов и устройство для его осуществления / Т.А. Исмаилов, М.Э. Ахмедов, А.Ф. Демирова // Известия вузов. Пищевая технология. - 2011. - № 2-3. -С. 87-89.

28. Демирова А.Ф. Совершенствование технологии производства консервов путем повышения начальной среднеобъемной температуры продукта / А.Ф. Демирова// Известия вузов. Пищевая технология. -2011. — № 4. — С. 44-45.

29. Демирова А.Ф. Математическое моделирование процесса ступенчатой тепловой обработки консервов «Компот из яблок» / А.Ф. Демирова // Известия вузов. Пищевая технология. - 2011. —№ 4. - С. 83-85.

30. Демирова А.Ф. Математическая модель ступенчатого нагрева при производстве консервов «Компот из винограда» / А.Ф. Демирова // Известия вузов. Пищевая технология. -2011. — № 5-6. - С. 90-92.

31. Демирова А.Ф. Принципы создания высокоэффективных энергосберегающих технологических процессов производства консервов / А.Ф. Демирова // Известия вузов. Пищевая технология. - 2011. - № 5-6. - С. 60-62.

32. Демирова А.Ф. Технология производства компотов с использованием воздушного и водоиспарительного охлаждения / А.Ф. Демирова // Известия вузов. Пищевая технология. — 2011. - № 5-6. — С. 36—38.

33. Демирова А.Ф. Новый способ консервирования компотов с предварительным подогревом плодов насыщенным водяным паром «Компот из яблок» / А.Ф. Демирова // Известия вузов. Пищевая технология, - 2012. - № 1. - С. 95-97.

34. Демирова А.Ф. Ступенчатая стерилизация консервов с использованием принципа рекуперации тепла / А.Ф. Демирова // Известия вузов. Пищевая технология. -2013-№ 1.-С. 89-91.

35. Ахмедов М.Э. Новый способ производства консервов «Компот из груш и айвы» / М.Э. Ахмедов, А.Ф. Демирова, А.У. Атаева // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2013. - № 3. - С. 50-52.

36. Ахмедов М.Э. Устройство для предварительного перед стерилизацией плодов / М.Э. Ахмедов, А.Ф. Демирова, М.М. Ахмедова, P.A. Ахмедов // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2013. - № 8. - С. 46-48.

37. Демирова А.Ф. Аппарат оросительного типа для ступенчатой тепловой стерилизации консервов / А.Ф. Демирова, М.Э. Ахмедов, М.М. Ахмедова // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2013. - № 4. - С. 50-51.

38. Ахмедов М.Э. Совершенствование технологии производства компота из яблок с использованием СВЧ ЭМП / М.Э. Ахмедов, А.Ф. Демирова, М.Д. Мукаилов // Проблемы развития АПК региона. - 2013. - № 1. - С. 60-63.

39. Ахмедов М.Э. Применение инновационных технологий в пищевой промышленности для повышения эффективности тепловой стерилизации консервов / М.Э. Ахмедов, А.Ф. Демирова, М.Д. Мукаилов, А.У. Атаева // Проблемы развития АПК региона. - 2013. - № 2. - С. 53-56.

40. Ахмедов М.Э. Новый способ тепловой стерилизации консервов в потоке нагретого воздуха и воде / М.Э. Ахмедов, А.Ф. Демирова, М.Д. Мукаилов // Проблемы развития АПК региона. - 2013. - № 3. - С. 55-57.

41.Исмаилов Т.А. Оценка эффективности ступенчатого ротационного охлаждения консервов / Т.А. Исмаилов, М.Э. Ахмедов, А.Ф. Демирова, М.М. Ахмедова // Вестник МАХ. - 2013. - № 2. - С. 54-56.

42. Демирова А.Ф. Аппарат рекуперативного типа для ступенчатой тепловой стерилизации консервов / А.Ф. Демирова, М.Э. Ахмедов, М.М. Ахмедова // Пищевая промышленность. — 2013. —№ 4. — С. 36-38.

43. Ахмедов М.Э. Использование СВЧ-энергии для интенсификации тепловой стерилизации компотов / М.Э. Ахмедов, А.Ф. Демирова, М.М. Ахмедова // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2013. — № 5. — С. 20-22.

44. Демирова А.Ф. Устройство для предварительного нагрева перед стерилизацией плодов и овощей / А.Ф. Демирова, М.Э. Ахмедов, М.М. Ахмедова // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2013. — № 8. — С. 46—48.

Патенты РФ на изобретения

45. Пат. РФ 2445806, А 23 L 3/02 Способ производства компота из слив / Ахмедов М.Э., Демирова А.Ф., Рахманова М.М., Казиахмедова Ф.М.; заявка № 2010148182; заявл. 25.11.2010 г., опубл. 27.03.2012 г., Бюл. №9.-3 с.

46. Пат. РФ 2448552, А 23 L 3/04. Способ стерилизации компота из черешни / Демирова А.Ф., Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э., Рахманова М.М.; заявка № 2010118181; заявл. 05.05.2010 г., опубл. 27.04.2012 г., Бюл. № 14. - 3 с.

47. Пат. РФ 2448566, А 23 L 3/04. Способ стерилизации компота из черешни / Демирова А.Ф., Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э., Рахманова М.М.; заявка № 2010117123; заявл. 29.04.2010 г., опубл. 27.04.2012 г., Бюл. № 14. - 3 с.

48. Пат. РФ 2448567, А 23 L 3/04. Способ стерилизации компота из винограда / Демирова А.Ф., Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э., Рахманова М.М.; № 2010117430; заявл. 30.04.2010 г., опубл. 27.04.2012 г., Бюл. № 14. - 3 с.

49. Пат. РФ 2449603, А 23 L 3/00. Способ стерилизации компота из вишни / Демирова А.Ф., Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э., Рахманова М.М.; заявка № 2010105202; заявл. 12.02.2010 г., опубл. 10.05.2012 г., Бюл. № 14. - 3 с.

50. Пат. РФ 24496604, А 23 L 3/00. Способ стерилизации консервов «Огурцы маринованные» / Демирова А.Ф., Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э.; заявка № 2010118179; заявл. 05.05.2010 г., опубл. 10.05.12 г., Бюл. № 14.-3 с.

51. Пат. РФ. 2450542, А 23 L 1/12. Способ стерилизации консервов «Огурцы маринованные» / Демирова А.Ф., Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э.; заявка № 2010118209; заявл. 05.05.2010, опубл. 20.05.2012, Бюл. № 13. - 3 с.

52. Пат. РФ 2450562, А 23 Ь 3/04. Способ стерилизации компота из черешни / Демирова А.Ф., Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э., Рахманова М.М.; заявка № 2010103386; заявл. 01.02.10, опубл. 20.05.12, Бюл. № 14.

53. Пат. РФ 2448551, А 23 Ъ 3/04. Способ стерилизации консервов «Сок персиковый» / Демирова А.Ф., Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э.; заявка №2010117580; заявл. 30.04.10, опубл. 27.04.12, Бюл. № 12. -3 с.

54. Пат. РФ 2449606, А 23 Ь 3/00.Способ стерилизации компота из груш и айвы / Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э., Демирова А.Ф., Рахманова М.М.; заявка № 2010111521; заявл. 25.03.2010 г., опубл. 10.05.2012 г., Бюл. № 13. - 3 с.

55. Пат. РФ 2449614, А 23 Ь 3/04.Способ стерилизации компота из черешни / Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э., Демирова А.Ф., Рахманова М.М.; заявка № 2010111528; заявл. 25.03.2010 г., опубл. 10.05.2012 г., Бюл. № 13. - 3 с.

56. Пат. РФ 2449616, А 23 Ь 3/04. Способ консервирования компота из крыжовника / Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э., Демирова А.Ф.; заявка № 20101170823; заявл. 29.04.2010 г., опубл. 10.05.2012 г., Бюл. № 13. - 3 с.

57. Пат. РФ 2449617, А 23 Ь 3/04. Способ консервирования компота из винограда / Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э., Демирова А.Ф.; заявка № 2010114205; заявл. 09.04.2010 г., опубл. 10.05.2012 г., Бюл. № 13. -3 с.

58. Пат. РФ 2449618, А 23 Ь 3/04. Способ консервирования компота из слив / Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э., Демирова А.Ф., Рахманова М.М.; заявка № 20101170823; заявл. 29.04.2010г„ опубл. 10.05.2012 г., Бюл. 13.-3 с.

59. Пат. РФ 2449621, А 23 Ь 3/04. Способ стерилизации консервов «Сок персиковый» / Демирова А.Ф., Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э.; заявка № 2010117581; заявл. 30.04.2010 г., опубл. 10.05.2012 г., Бюл. № 14. - 3 с.

60. Пат. РФ 2449622, А 23 Ь 3/04. Способ консервирования компота из ткемали, алычи, мирабели и кизила / Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э., Демирова А.Ф.; заявка№20101194303; заявл. 14.05.2010г.,опубл. 10.05.2012 г.,Бюл. № 14.-4с.

61. Пат. РФ 2450542, А 23 Ь 1/12. Способ стерилизации консервов «Огурцы маринованные» / Демирова А.Ф., Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э.; заявка № 2010118209; заявл. 05.05.2010 г., опубл. 20.05.2012 г., Бюл. № 14. - 3 с.

62. Пат. РФ 2450555, А 23 Ь 3/00. Способ стерилизации компота из черешни / Исмаилов Т.А., Демирова А.Ф., Ахмедов М.Э., Рахманова М.М.; заявка № 2010111495; заявл. 25.03.2010 г., опубл. 20.05.2012 г., Бюл. № 14. - 3 с.

63. Пат. РФ 2450556, А 23 Ь 3/04. Способ консервирования компота из ткемали, алычи, мирабели и кизила / Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э., Демирова А.Ф., заявка № 2010119429; заявл. 14.05.2010 г., опубл. 20.05.2012 г., Бюл. № 14. - 3 с.

64. Пат. РФ 2450560, А 23 Ь 3/04. Способ стерилизации компота из вишни / Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э., Демирова А.Ф., Рахманова М.М.; заявка № 2010111523; заявл. 25.03.2010 г., опубл. 20.05.2012 г., Бюл. № 14. - 3 с.

65. Пат. РФ 2450562, А 23 Ь 3/04. Способ стерилизации компота из черешни / Демирова А.Ф., Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э., Рахманова М.М.; заявка № 2010103386; заявл. 01.02.2010 г., опубл. 20.05.2012 г., Бюл. № 14. - 3 с.

66. Пат. РФ 2450573, А 23 Ь 3/04. Способ стерилизации компота из вишни / Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э., Демирова А.Ф., Рахманова М.М.; заявка № 2010108598; заявл. 09.03.2010 г., опубл. 20.05.2012 г., Бюл. № 14. - 3 с.

67. Пат. РФ 2450574, А 23 Ь 3/04. Способ стерилизации компота из черешни / Исмаилов Т.А., Демирова А.Ф., Ахмедов М.Э., Рахманова М.М.; заявка № 2010111495; заявл. 25.03.2010 г., опубл. 20.05.2012 г., Бюл. № 14. - 3 с.

68. Пат. РФ 2450575, А 23 1.3/04. Способ консервирования компота из крыжовника / Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э., Демирова А.Ф., Рахманова М.М.; заявка № 2010117053; заявл. 29.04.2010 г., опубл. 20.05.2012 г., Бюл. № 14. - 3 с.

69. Пат. РФ 2450576, А 23 Ь 3/04. Способ консервирования компота из вишни / Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э., Демирова А.Ф., Рахманова М.М.; заявка № 2010117053; заявл. 29.04.2010 г., опубл. 20.05.2012 г., Бюл. № 14. - 3 с.

70. Пат. РФ 2450577, А 23 Ь 3/04. Способ стерилизации консервов «Огурцы маринованные» / Демирова А.Ф., Исмаилов Т.А., Ахмедов М.Э., Рахманова М.М.; заявка № 2010117427; заявл. 30.04.2010 г., опубл. 20.05.2012 г., Бюл. № 14. - 3 с.

71. Пат. РФ № 2453236, А 23 Ь 3/04. Способ производства компота из груш и айвы / Демирова А.Ф., Ахмедов М.Э., Мукаилов М.Д; заявка №2011128656; заявл. 11.07.2011 г.; опубл. 20.06.2012 г., Бюл. № 17.-4 с.

72. Пат. РФ № 2451456, А 23 Ь 3/04. Способ производства компота из черешни / Демирова А.Ф., Ахмедов М.Э., Рахманова М.М.; заявка № 2011125089; заявл. 17.07.2011 г.; опубл. 27.05.2012 г., Бюл. № 15. - 3 с.

73. Пат. РФ № 2451459, А 23 Ь 3/04. Способ производства компота из вишни / Демирова А.Ф., Ахмедов М.Э., Рахманова М.М.; заявка № 2010144423; заявл. 29.10.2010 г.; опубл. 27.05.2012 г., Бюл. № 15. - 3 с.

74. Пат. РФ № 2451460, А 23 Ь 3/04. Способ стерилизации компота из черешни / Демирова А.Ф., Ахмедов М.Э., Рахманова М.М.; заявка № 2011125164; заявл. 17.06.2011 г.; опубл. 27.05.2012 г., Бюл. № 15. - 3 с.

75. Пат. РФ № 2451461, А 23 Ь 3/04. Способ стерилизации компота из черешни / Ахмедов М.Э., Демирова А.Ф., Рахманова М.М.; заявка № 2011125169; заявл. 17.06.2011 г.; опубл. 27.05.2012 г., Бюл. № 15. - 3 с.

76. Пат. РФ № 2453236, А 23 Ь 3/04. Способ стерилизации компота из груш и айвы / Демирова А.Ф., Ахмедов М.Э., Мукаилов М.Д.; заявка № 2011128656; заявл. 11.07.2011 г.; опубл. 20.06.2012 г., Бюл. № 17. -4 с.

77. Пат. РФ № 2492744, А 23 Ь 3/04. Способ стерилизации компота из ткемали, алычи, мирабели и кизила / Ахмедов М.Э., Демирова А.Ф.; заявка № 2012123822; заявл. 07.06.2012 г.; опубл. 20.09.2013 г., Бюл. № 26. - 3 с.

78. Пат. РФ № 2453236, А 23 Ь 3/04. Способ стерилизации компота из вишни / Демирова А.Ф., Ахмедов М.Э., Рахманова М.М.; заявка № 2012108529; заявл. 06.03.2012 г.; опубл. 20.09.2013 г., Бюл. № 26. - 3 с.

79. Пат. РФ № 2492747, А 23 Ь 3/04. Способ стерилизации компота из персиков без косточек / Ахмедов М.Э., Демирова А.Ф., Рахманова М.М.; заявка № 2012124013; заявл. 08.06.2012 г.; опубл. 20.09.2013 г., Бюл. № 26. - 3 с.

Подписано в печать 21.11.2013. Печать трафаретная. Формат 60x84 'Л6. Усл. печ. л. 2,79. Тираж 100 экз. Заказ № 1019. ООО «Издательский Дом-Юг» 350072, г. Краснодар, ул. Московская 2, корп. «В», оф. В-120 тел. 8-918-41-50-571 e-mail: olfomenko@yandex.ru Сайт: http://id-yug.com

ФГБОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет»

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ИННОВАЦИОННЫХ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ КОНСЕРВИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТУПЕНЧАТОЙ ТЕПЛОВОЙ СТЕРИЛИЗАЦИИ

05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

На правах рукописи

05201450616

ДЕМИРОВА Амият Фейзудиновна

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Исмаилов Т.А.

Махачкала-2014

л

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................7

1 ОБЗОР НАУЧНО - ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ...............................156

1.1 Научные основы производства консервированных продуктов с использованием тепловой стерилизации..................................................166

1.2 Разработка режимов тепловой стерилизации консервированных продуктов.......................................................................................................19

1.3 Основные факторы, влияющие на проникновение тепла в центр банки 21

1.4 Способы производства консервированных продуктов с использованием тепловой стерилизации.................................................................................24

1.5 Интенсификация производства консервированных продуктов с использованием тепловой стерилизации....................................................29

1.6 Конструктивные особенности аппаратов для производства консервированных продуктов сиспользованием тепловой стерилизации..................................................................................................36

1.7 Греющие среды в аппаратах для производства консервированных продуктов с использованием тепловой стерилизации..............................47

1.8 Микрофлора консервированных продуктов...............................................48

1.9 Стерилизация консервированных продуктов в поле центробежных сил с использованием вращения банок............................51

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ........................................................................................56

2.1 Экспериментальные установки...................................................................56

2.1.1 Экспериментальная установка для исследования тепловой стерилизации консервированных продуктов в горячей воде...................56

2.1.2 Экспериментальная установка для исследования тепловой обработки консервированных продуктов, в потоке нагретого и атмосферного воздуха............................................................................................................58

2.1.3 Экспериментальная установка для исследования прогреваемости плодов и овощей насыщенным водяным паром........................................61

2.2.1 Методика измерения температуры продукта при тепловой обработке с вращением банок......................................................................62

2.2.2 Стерилизующий эффект и методы его определения..............................63

2.2.3 Объекты и методы исследования.............................................................64

2.2.4 Определение микробиологической обсемененности.............................65

2.2.5 Математическая обработка экспериментальных данных......................66

3 ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА КОНСЕРВИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НОВЫХ РЕЖИМОВ РОТАЦИОННОЙ СТЕРИЛИЗАЦИИ В АППАРАТАХ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ...................................68

3.1 Характеристика технологических параметров производства консервированных продуктов с использованием тепловой стерилизации в аппаратах периодического действия...............................68

»

ъ

3.1.1 Исследование и оценка эффективности производства консервированных продуктов с использованием тепловой стерилизации в аппаратах периодического действия...............................70

3.2 Оптимальная частота вращения банок при производстве консервированных продуктов с использованием тепловой стерилизации с вращением банок................................................................78

3.2 Разработка режимов тепловой стерилизации консервированных продуктов с вращением банок.....................................................................81

3.2.1 Новый способ определения оптимальной скорости вращения банок при производстве консервированных продуктовс использованием тепловой стерилизации в аппаратах периодического действия с вращением банок...........................................................................................82

3.2.2 Оптимальные режимы стерилизации при производстве консервированных продуктов с использованием тепловой стерилизации в аппаратах периодического действия с вращением банок...............................................................................................................86

3.3 Разработка математической модели способа производства консервированных продуктов с использованием тепловой стерилизации и вращения банок..................................................................99

4. РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА

КОНСЕРВИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТУПЕНЧАТОЙ ТЕПЛОВОЙ СТЕРИЛИЗАЦИИ В СТАТИЧЕСКОМ СОСТОЯНИИ БАНКИ...............................................................................120

4.1 Иследование и разработка способа производства консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации...............................................................................121

4.1.1 Обоснование выбора параметров производства

консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации...............................................................................124

4.2 Производство консервированных компотов с использованием ступенчатой тепловой стерилизация в статическом состоянии

банок.............................................................................................................126

4.3 Разработка оптимальных параметров производства овощных натуральных консервов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации в статическом состоянии банки.........................................137

4.3.1 Разработка оптимальных параметров производства овощных маринадов.....................................................................................................137

4.3.2 Разработка оптимальных параметров производства консервов «Перец сладкий натуральный»................................................................................142

4.4. Разработка оптимальных параметров производства фруктовых

соков.............................................................................................................146

4.5 Разработка оптимальных параметров производства

концентрированных томатопродуктов......................................................151

4.6 Разработка способа производства консервированных продуктов с предварительным орошением банок горячей водой и ступенчатой тепловой стерилизации...............................................................................159

5. ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СПОСОБА

ПРОИЗВОДСТВА КОНСЕРВИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТУПЕНЧАТОЙ ТЕПЛОВОЙ СТЕРИЛИЗАЦИИ И ВРАЩЕНИЯ БАНОК..............................................................................167

5.1 Исследование и разработка способа производства консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации и вращения банок...........................................................................................167

5.1.1 Исследование и разработка оптимальных параметров производства консервированных компотов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации и вращения банок.........................169

5.1.2 Разработка математической модели ступенчатой тепловой стерилизации компотов в статическом состоянии и вращении

банок.............................................................................................................178

5.1.2.1 Математическое моделирование процесса ступенчатой тепловой стерилизации компотов при температуре заливки сиропа 40°С..................................................................................................178

5.1.3 Математическое моделирование процесса ступенчатой тепловой стерилизации компотов при температуре заливки сиропа 60°С............183

5.1.4 Математическое моделирование процесса ступенчатой тепловой обработки компотов при температуре заливки сиропа 80°С.................188

5.2 Разработка оптимальных параметров производства овощных маринадов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации и вращения банок...........................................................................................193

5.3 Разработка оптимальных параметров производства перца сладкого натурального с использованием ступенчатой тепловой стерилизации

и вращения банок........................................................................................197

5.4 Исследование и разработка оптимальных параметров производства фруктовых соков с использованием ступенчатой тепловой стерилизации и вращения банок................................................................199

5.5 Разработка оптимальных технологических параметров производства концентрированных томатопродуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации и вращения банок...............................................203

5.6 Исследование и разработка оптимальных параметров производства консервированных продуктов с использованием ступенчатого орошения и вращения банок..............................................211

5.7 Исследование и разработка новых способов производства консервированных продуктов с использованием ступенчатого нагрева в горячей воде и воздушного охлажденияс вращением банок..................218

5.8 Исследование и разработка способа производства консервированных продуктов с использованием ступенчатого нагрева в горячей воде и воздушно-водоиспарительного охлаждения при вращении банок........226

5.9 Исследование и разработка способа производства консервированных продуктов сиспользованием ступенчатого нагрева горячим воздухом и водой с водяным и воздушным охлаждением с вращением банок........230

5.10 Разработка эффективных способов производства низкокислотных консервированных продуктов с использованием ступенчатой стерилизации в горячей воде и потоке нагретого воздуха.....................236

6 РАЗРАБОТКА ИННОВАЦИОННЫХ.......................................................239

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ И АППАРАТОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КОНСЕРВИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ................239

6.1 Разработка способа производства консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации и принципа рекуперации тепла.......................................................................................240

6.2 Разработка технологии производства консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации и повышения начальной температуры консервируемой продукции.............................244

6.2.1 Совершенствование технологии производства консервированных

продуктов с использованием предварительного нагрева плодов и овощей горячей водой и ступенчатой стерилизации............................................246

6.2.1.1 Разработка технологии производства консервированных продуктов с использованием предварительного нагрева плодов в горячей воде в статическом состоянии банок...................................................................248

6.2.1.2 Разработка оптимальных параметров производства консервированных продуктов с предварительным нагревом плодов в банках горячей водой и ступенчатой тепловой стерилизацией с вращением банок.........................................................................................255

6.3 Разработка инновационной ресурсосберегающей технологии производства консервированных продуктов с использованием предварительного нагрева плодов и овощей в банках насыщенным водяным паром и ступенчатой тепловой стерилизации..........................270

6.4 Научное обоснование ресурсосберегающей технологии производства консервированных продуктов с использованием предварительного нагрева плодов и овощей в СВЧ ЭМП с вращением банок и ступенчатой стерилизации................................................................................................278

6.4.1 Математическое моделирование способа производства консервированных продуктов с использованием ЭПМ СВЧ.................280

6.4.2 Разработка инновационной ресурсосберегающей технологии производства консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой обработки и предварительного нагрева плодов и овощей в ЭМП СВЧ с вращением банок.................................................282

6.4.3 Разработка инновационной технологии производства консервов с предварительным нагревом плодов и овощей в ЭМП СВЧ и ступенчатой тепловой стерилизацией в статическом состоянии банок......................293

6.5 Теоретическое обоснование и разработка технологии производства консервированных продуктов с использованием ЭМП СВЧ перед ступенчатой стерилизацией взамен процесса бланширования..............301

6.6 Микробиологические и физико-химические исследования консервированных продуктов....................................................................303

6.7 Разработка конструкций аппаратов для реализации новых технологических решений производства консервов...............................309

6.7.1 Устройство для ступенчатой тепловой стерилизации консервов с использованием принципа рекуперации тепла........................................311

6.7.2 Аппарат для ступенчатой тепловой стерилизации консервов с использованием принципа рекуперации тепла........................................313

6.7.3 Аппарат для ступенчатой тепловой стерилизации консервов с использованием воздушно-водоиспарительного охлаждения...............316

6.7.4 Универсальный носитель банок.............................................................319

6.7.5 Аппарат для ступенчатой тепловой стерилизации консервов оросительного типа.....................................................................................322

6.7.6 Устройство для нагрева консервов в ЭМП СВЧ...................................324

6.7.7 Устройство для нагрева плодов и овощей насыщенным водяным паром.............................................................................................................325

6.7.8 Устройство для нагрева плодов и овощей горячей водой...................327

6.7.9 Аппарат для тепловой стерилизации консервов с одноступенчатым нагревом........................................................................329

6.7.10 Модернизированные технологические линии производства консервированных продуктов....................................................................331

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.........................................Ошибка! Закладка не определена.

ПРИЛОЖЕНИЕ А- Акты производственных испытаний режимов

стерилизации консервированных продуктов и дегуста ционной оценки ПРИЛОЖЕНИЕ Б — Программа построения сплайна по эксперименталь

ным данным и расчета стерилизующего эффекта на языке pascal

ПРИЛОЖЕНИЕ В - Обоснование энергоэффективности предложенных

технических решений ПРИЛОЖЕНИЕ Г - Экономическая эффективность от внедрения

разработанной технологии производства компотов ПРИЛОЖЕНИЕ Д - Технические условия ПРИЛОЖЕНИЕ Е - Патенты на изобретения

ВВЕДЕНИЕ

Основной задачей пищевой промышленности является снабжение населения качественными натуральными продуктами питания, а также переработка растительного сырья с сохранением его питательных свойств.

Эффективность перерабатывающих производств определяется в основном степенью использования сырья и связанными с ней потерями, а также издержками производства, среди которых в настоящее время главными являются затраты материальных и энергетических ресурсов.

Претворение в жизнь намеченных планов требует интенсификации производственных процессов, роста производительности труда на основе широкого внедрения прогрессивных, особенно непрерывных технологических процессов и нового высокопроизводительного оборудования для производства консервов, внедрение которого позволит сократить трудовые и энергетические затраты, снизить брак и повысить качество готовой продукции.

В настоящее время на российском рынке доля импортной консервированной плодоовощной продукции, не всегда высокого качества, составляет около 30%. Поэтому в условиях вступления России во Всемирную торговую организацию в консервной отрасли решается задача импортозамещения за счет выработки доброкачественной и конкурентоспособной отечественной консервной продукции. В настоящее время эта проблема пока еще не решена ввиду того, что на консервных предприятиях зачастую используется устаревшее, энергоемкое и малоэффективное технологическое оборудование.

Основной процесс в производстве консервированных продуктов — стерилизация - проводится на старых, громоздких и дорогостоящих аппаратах, не всегда позволяющих выпускать качественную, безопасную и конкурентоспособную консервированную продукцию с максимальным сохранением природных качеств исходного растительного сырья.

Выпускаемая по традиционным технологиям консервированная продукция не всегда соответствует требованиям мирового рынка, что сдерживает развитие отечественной консервной промышленности.

Не является исключением и консервная промышленность Республики Дагестан, объем производства, которой по сравнению с 1990 годом сократился более чем в 10 раз и в настоящее время составляет около 35 муб в год, что не удовлетворяет потребности населения республики.

В связи с этим научно-техническое обоснование, разработка и применение инновационных ресурсосберегающих технологий производства консервированных продуктов с использованием ступенчатой тепловой стерилизации является актуальной.

Целью исследований является научно-техническое обоснование и разработка инновационных ресурсосберегающих технологий консервированных продуктов, обладающих высоким качеством, безопасностью и конкурентоспособностью на основе использования тепловых и электрофизических воздействий на растительное сырье и ступенчатой тепловой стерилизации, а также разработка конструкций аппаратов для их осуществления.

В соответствии с поставленной целью решались сле