автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.15, диссертация на тему:Обеспечение качества восстановленных продуктов переработки молока и интенсификация их производства на основе ультразвукового воздействия

На правах рукописи

ПОПОВА НАТАЛИЯ ВИКТОРОВНА

ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОССТАНОВЛЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА И ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ИХ ПРОИЗВОДСТВА НА ОСНОВЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

05.18.15 - Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово-2014

2 7 ФЕВ 2014

005545473

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южно-Уральский государственный университет» (национальный исследовательский университет) Министерства образования и науки РФ

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, доцент ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет (НИУ), заведующая кафедрой «Товароведение и экспертиза потребительских товаров» Потороко Ирина Юрьевна

Николаева Мария Андреевна,

доктор технических наук, профессор, Отраслевой центр повышения квалификации работников торговли Министерства экономического развития Российской Федерации, директор

Пилипенко Татьяна Владимировна,

кандидат технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный торгово-экономический университет», профессор кафедры «Экспертиза потребительских товаров»

Ведущая организация:

Бийский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова», г. Бийск

Защита состоится «25» апреля 2014 года в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д 212.089.02 при ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» по адресу: 650056, Кемерово, бульвар Строителей, 47, тел./факс 8(3842)39-68-88.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на официальном сайте ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» (www.kemtipp.ru).

С авторефератом можно ознакомиться на официальных сайтах ВАК Минобрнауки РФ (http://vak.ed.gov.ru/ru/dissertatiori) и ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» (www.kemtipp.ru).

Автореферат разослан «2_[» ср2014 года.

Ученый секретарь Голуб

диссертационного совета п Ольга Валентиновна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Молочная промышленность является одной из наиболее социально значимых отраслей народного хозяйства, динамика развития которой зависит от степени минимизации проблем. Среди законодательных и нормативных актов, создающих благоприятные условия для модернизации и формирования нового технологического уклада пищевых производств, значимое место занимает «Стратегия развития пищевой и перерабатывающей промышленности Российской Федерации на период до 2020 года», утвержденная распоряжением Правительства РФ № 559-р от 17 апреля 2012г.

В связи с необходимостью ежедневного присутствия молочной продукции в рационе питания человека вопросы создания требуемых резервов молочного сырья и разработка ресурсосберегающих технологий его восстановления приобретают безусловную значимость. Вопросы улучшения качественных характеристик восстановленных продуктов переработки молока, технологическое и аппаратное сопровождение глубоко рассматриваются в работах Липатова H.H., Галстяна А.Г., Петрова А.Н., Грановского В.Я., Шестакова С.Д., Швырева В.Ф. и др.

Разработка принципиально новых технологий, нацеленных на глубокую ресурсосберегающую переработку сырья, включает различные направления, среди которых выделены современные электрофизические способы, позволяющие создать экологически безопасные производства. Применимость ультразвука в технологиях пищевых производств активно изучается Акуличевым В.А., Галстяном А.Г., Дежкуновым Н.В., Игнатенко П.В., Заяс, Ю.Ф., Шестаковым С.Д., Красулей О.Н., Зениным C.B., Кардашевым Г.А., Классен В.И., M.Ashokkumar, Leighton T.G., Suslick K.S., F.Grieser и др. Вместе с тем, использование ультразвукового воздействия как фактора интенсификации процессов восстановления сухого молока, в настоящее время изучено недостаточно.

Таким образом, обеспечение качества восстановленных продуктов переработки молока, а также интенсификация процессов их производства является особо значимым вопросом, актуальность которого и определила выбор темы, цели и задач диссертационного исследования.

Цель диссертационного исследования заключается в совершенствовании технологии восстановленных продуктов переработки молока путем интенсификации процесса восстановления на основе ультразвуковой кавитации для повышения качества восстановленных продуктов переработки молока и обеспечения их сохраняемости.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Установить факторы, обусловливающие эффективность ведения отдельных этапов в технологии производства восстановленных продуктов переработки молока и их влияние на качество готовой продукции.

2. Обосновать возможность применения ультразвукового воздействия для интенсификации технологических процессов восстановления сухого молока и выработки восстановленных продуктов переработки молока.

3. Исследовать влияние ультразвуковой кавитации на качество и технологические свойства восстановленного молока-сырья.

4. Установить оптимальные режимы ультразвукового воздействия для обеспечения качества восстановленных продуктов переработки молока, исследовать органолептические, физико-химические и микробиологические показатели.

5. Изучить влияние ультразвуковой кавитации на изменение качества восстановленных продуктов переработки молока в процессе хранения.

6. Установить наиболее эффективные режимы ультразвукового воздействия для интенсификации процессов восстановления и провести промышленную апробацию.

Научная новизна результатов диссертационного исследования заключается в следующем:

- обоснована теоретическая возможность и практическая целесообразность применения ультразвуковой кавитации в производстве восстановленных продуктов переработки молока;

- установлено влияние ультразвуковой кавитации на увеличение гидратации белков молока и изменение дисперсной системы, как фактора интенсификации процесса восстановления;

- обоснован рациональный режим ультразвукового воздействия для обеспечения качества восстановленного молока-сырья и продуктов, полученных на его основе;

- показано, что ультразвуковая кавитация оказывает положительное влияние на органолептические (консистенция, вкус, запах) и физико-химические показатели качества восстановленных продуктов переработки молока и их сохраняемость;

- разработаны схемы производства восстановленных продуктов переработки молока (молочного напитка и кисломолочного продукта) на основе встраивания ультразвукового воздействия на этапах восстановления сухого молочного сырья.

Предмет исследования. Предметом исследования является качество и технологии производства восстановленных продуктов переработки молока на основе использовании ультразвукового воздействия.

Теоретическая и практическая значимость результатов работы. На основании проведенных исследований предложена усовершенствованная технология производства восстановленных продуктов переработки молока путем осуществления на этапе восстановления ультразвукового воздействия, способствующего эффективному переходу биологически важных компонентов из сырья в дисперсную систему продукта, увеличению выхода готовой продукции с единицы перерабатываемого сырья и обеспечению качества.

Научно-техническое решение оформлено заявками на получение патентов Российской Федерации: «Способ производства молочного продукта» (№2013124181 с приоритетом от 27.05.2013), «Способ получения кефира» (№2013123708 с приоритетом от 23.05.2013) и «Способ подготовки воды для пищевых производств» (№2013123709 с приоритетом от 23.05.2013).

Разработанные технологии восстановления сухого молока и технологии производства восстановленных продуктов переработки молока апробированы на предприятиях ООО «УралМолоко» и ООО «Златмолокомбинат».

Материалы исследования используются в учебном процессе для студентов-бакалавров, обучающихся по направлению «Товароведение», а также магистрантов - «Управление качеством» ФГБОУ ВПО «ЮУрГУ» (НИУ).

Работа является составной частью научных исследований в рамках реализации программы развития Южно-Уральского государственного университета на 2010-2019 гг. по приоритетному направлению развития «Суперкомпьютерные и грид-технологии в решении проблем энерго- и ресурсосбережения» по теме «Моделирование экспертного ситуационного управления ресурсоэффективностью производства продукции» кафедры «Товароведение и экспертиза потребительских товаров».

Методология и методы исследования. При организации и проведении диссертационных исследований использовались общепринятые, стандартные и оригинальные методы в определении органолептических, физико-химических, реологических, микробиологических показателей, а также математические методы статистической обработки результатов исследования.

Положения, выносимые на защиту:

1. Исследование качества сырья для производства восстановленных продуктов переработки молока.

2. Рациональные режимы ультразвукового воздействия на этапах водоподготовки и восстановления сухого молока.

3. Результаты оценки технологических свойств молока-сырья восстановленного с применением ультразвуковой обработки.

4. Результаты товароведной оценки качества и хранимоспособности восстановленных продуктов переработки молока, полученных по предлагаемым технологиям, в сравнении с традиционными продуктами.

Степень достоверности и апробация результатов. Степень достоверности экспериментальных данных оценивали методами математической статистики с привлечением современных программных средств MICROSOFT Office, MatCad. Экспериментальные исследования проводились в трех-пяти кратных повторностях для каждого из вариантов опыта и контроля с доверительной вероятностью 0,95.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на симпозиумах, конгрессах, конференциях различного уровня, в том числе: Международной научно-практической конференции «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства» (Челябинск, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012), конференции с элементами научной школы «Инструментальные методы для исследования живых систем в пищевых производствах» в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (Кемерово, 2009, 2011), Международной научно-практической конференции «Безопасность и качество продуктов питания и товаров народного потребления» (Алматы, Республика Казахстан, 2009), Международной научно-практической конференции «Современные проблемы

техники и технологии пищевых производств СПТ и 11111-2009 (Барнаул, 2009), V Международной научно-практической конференции «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг» (Орел, 2009), Международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований» (Одесса, 2011), Международной научно-практической конференции студентов и аспирантов «Экономика и бизнес: взгляд молодых» (Челябинск, 2010, 2011), Международной научно-практической конференции (УРГАУ, 2011), Международной научно-практической конференции (Челябинск, 2012,2013).

Публикации: По материалам диссертации опубликованы 18 печатных работ, в том числе 4 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, а также ряд статей в материалах конференций, симпозиумов, форумов, научных трудах институтов.

Личный вклад автора состоит в анализе российского и зарубежного опыта, определении проблем и обосновании их решения, проведении и анализе результатов экспериментальных исследований; автором установлены оптимальные режимы ультразвуковой кавитации для интенсификации технологических процессов; применены современные методы исследования для определения эффективности ультразвукового воздействия; предложены оптимальные технологические схемы для обеспечения заданного качества конечного продукта - восстановленных продуктов переработки молока.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 157 страницах машинописного текста, включает 54 рисунка и 15 таблиц. Список литературы включает 190 источников российских и зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении содержится обоснование актуальности темы работы, сформулированы цели и задачи исследований, конкретизированы научная новизна, теоретическая значимость и практическая ценность работы.

В первой главе на основе патентно-литературной проработки материалов дана характеристика проблем сырьевой базы молочной отрасли, описаны особенности водоподготовки в пищевых производствах. Проанализирован химизм процесса восстановления сухого молока с учетом факторов, влияющих на него, изучена возможность применения ультразвуковой кавитации при производстве восстановленных продуктов переработки молока, что легло в основу установления цели и задач диссертационной работы.

Вторая глава содержит описание организации эксперимента (рисунок 1), а также характеристику объектов и методов исследования. Для установления влияния ультразвуковой кавитации на качество восстановленных продуктов переработки молока объектами исследования были выбраны: сырьевые компоненты (вода и сухое молоко), образцы вырабатываемой продукции:

- молочный напиток, полученный на основе восстановленного по разработанным технологиям молока-сырья;

- кисломолочный продукт, произведенный на основе восстановленного по разработанным технологиям молока-сырья.

1 этап

* коды объектов исследования (характеристика объектов дана в диссертационной работе) Рисунок 1 - Схема организации эксперимента

Для установления влияния кавитационного воздействия на способность молочных продуктов, произведенных по разработанным технологиям, сохранять качество в течение гарантированных сроков годности были определены следующие условия хранения: I режим хранения: 4±2 °С; П режим: 9±1 °С.

s

Методы исследования. В работе применялись стандартные и специальные методы оценки органолептических, физико-химических и микробиологических свойств молока-сырья и молочных продуктов. Для определения различных характеристик установленных объектов использовали действующую нормативную документацию, методы математического моделирования и обработки экспериментальных данных.

Для оценки микроструктуры кисломолочного продукта использовали анализатор Nanotrac Ultra 253. Термогравиметрический анализ проводили масс-спектрометрическим анализом летучих продуктов термического разложения жидких материалов с помощью Netzch STA 449 «Jupiter». Микроскопические исследования осуществляли на просвечивающем электронном микроскопе «Jeol JEM-2100» с увеличением до 1,5 млн. крат, разрешением до 0,19 им. Результаты экспериментальных исследований подвергались статистической обработке путем корреляционного и прогрессивного анализа, реализованного с помощью стандартных пакетов программ Microsoft Office.

В третьей главе представлены результаты собственных исследований и их обсуждение.

Анализ потребительских предпочтений показал, что молочная продукция является товаром повседневного спроса и приобретается ежедневно большинством опрошенных. Это определяет высокие требования к качеству молочной продукции и обуславливает необходимость ее присутствия в продаже в достаточном количестве вне зависимости от сезона. Также установлено, что 6,1 % респондентов в зимний период чуть реже покупают молочную продукцию, так как ощущают некоторые отклонения по органолептическим характеристикам. Относительно характеристики понятия «качественный молочный продукт» ответы распределились таким образом, что для 84,9 % респондентов — это отсутствие посторонних запахов и вкусов, 91,2 % — производство из натуральных компонентов и «по ГОСТу» (61,2 %), для 42,3 % — это полезность и для 39 % опрошенных - выраженный вкус и запах натуральных молочных продуктов.

Таким образом, результаты опроса подтвердили актуальность цели наших исследований, направленной на поиск путей обеспечения качества молочных продуктов, вырабатываемых на основе восстановленного молока-сырья.

Для достижения цели было проведено исследование влияния ультразвуковой обработки на интенсификацию процессов восстановления сухого молока и скорость течения биохимических процессов и преобразования компонентов восстановленного молочного сырья в технологии кисломолочных продуктов.

На первоначальном этапе исследований оценили качество исходного сырья: воды и сухого обезжиренного молока (СОМ). В результате воздействия на воду ультразвука (мощностью 120, 180 и 240 Вт и продолжительностью - 1, 3 и 5 минут в различных вариациях) наблюдалось снижение активной кислотности (на 0,43...4,39 % по отношению к контролю) и общей жесткости (на 3,9...8,09 %). Также при ультразвуковой обработке было отмечено повышение температуры воды в среднем на 10... 15 °С, что в дальнейшем позволило исключить отдельный этап нагревания воды. Наиболее благоприятные для

растворения сухого молока значения контролируемых параметров наблюдались при ультразвуковой обработке воды мощностью 120Вт и продолжительностью не более пяти минут, в связи с чем, данная экспозиция была определена как базовая и использовалась в последующих этапах работы.

Эффективность процесса восстановления сухого молока, включающего стадии смачивания частиц и их растворения, характеризуется показателями относительной скорости растворения и индекса растворимости. Модификация традиционной технологии восстановления сухого молока включением ультразвуковой обработки показала увеличение относительной скорости растворения (на 17,6...39,8 % по отношению к контролю) и снижение индекса растворимости (на 37,5...75 %). Причем более полное восстановление сухого молока отмечено в продукте, прошедшем двухэтапную УЗ-обработку (объект 3.4*), а также в образце, подвергнутом УЗ-обработке на этапе совмещения сухого обезжиренного молока и воды (объект 3.2*). Кроме того, достижение требуемой плотности молока-сырья было достигнуто за более короткий срок -1 — 1,5 часа (по традиционной технологии - 3...4 часа). Таким образом, под воздействием ультразвука отмечается интенсификация процессов восстановления сухого молока.

Термогравиметрический анализ восстановленных при измененных условиях образцов молока-сырья показал смещение основного эндотермического пика выделения воды в сторону более высоких температур (на 3,1...5,6 °С) относительно контрольного образца. Наиболее выраженное смещение температурного интервала разложения выявлено в объекте 3.2* (совместная обработка ультразвуком СОМ и воды), что указывает на усиление в этом образце водосвязывающей способности белковой фракции. Данные характеристики коррелируют со снижением индекса растворимости сухого молока и, в дальнейшем, с повышением устойчивости образуемых сгустков к синерезису.

Оценка дисперсного состава восстановленного молока-сырья (рисунок 2) показала эффективность влияния ультразвуковой кавитации на выравнивание частиц белка и лактозы по размеру. Данный метод применим для установления оптимальных режимов ультразвукового воздействия.

Полученные данные свидетельствуют, что под влиянием ультразвукового воздействия увеличивается доля частиц с размерами в диапазоне 202,2.. .243,1 нм, в то время как контрольный образец характеризуется выраженным преобладанием частиц двух размерных фракций: около 41 % частиц размером в среднем 409,5±10 нм, 53 % - 174,0±10 нм. Совместная обработка ультразвуком смеси СОМ и воды имеет более выраженную тенденцию в положительную сторону, при ней формируется наименьший размер частиц: в пределах 202,1±30 нм. Таким образом, в результате УЗ-обработки наблюдается эффект гомогенизации состава восстановленного молока-сырья.

На основании обобщенного анализа полученных данных (по этапу и длительности воздействия) в качестве приоритетной была определена обработка физической смеси воды и СОМ ультразвуком мощностью 120 Вт, продолжительностью — 3 минуты.

объект 3.1* (контроль)

объект 3.3*

объект 3.2* объект 3.4*

Рисунок 2 - Кривые распределения частиц дисперсной системы образцов восстановленного молока-сырья, нм

Из восстановленного молока-сырья, полученного с применением ультразвуковой обработки (мощностью 120 Вт в течение трех минут) на различных этапах восстановления, были выработаны восстановленные продукты переработки молока - молочный напиток и кисломолочный продукт (кефир), так как именно эти продукты наиболее популярны у потребителей, что установлено в результате проведенного опроса.

Анализ показателей качества восстановленных продуктов переработки молока и их изменения ори хранении.

Молочный напиток, полученный по традиционной и разработанным технологиям, оценивали по следующим показателям: массовая доля белка, массовая доля лактозы, COMO, плотность, температура замерзания. Увеличение массовой доли белка и массовой доли лактозы в экспериментальных образцах составило соответственно 3,3...4,8 % и 5,4...6,5 % по отношению к контролю, что определило увеличение COMO (на 11...14,8 %) и плотности (на 0,07...0,32 %). Снижение температуры замерзания экспериментальных образцов молочного напитка в среднем на 7,5 % относительного контрольного образца также свидетельствует о повышении концентрации растворенных в жидкости веществ. Следовательно, ультразвуковая обработка позволяет интенсифицировать процессы восстановления сухого молока.

Результаты увеличения массовой доли белка в образцах восстановленного молочного напитка коррелируют с результатами снижения индекса растворимости в молоке-сырье (рисунок 3) - коэффициент корреляции -0,94 (сильная обратная корреляционная зависимость).

индекс растворимости, см3

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45

объект 3.4*

объект 3.3* объект 3.2* контроль

97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 доля белка (в % относительно контрольного образца)

■ массовая доля бежа 0 нндекс растворимости

Рисунок 3 - Индексы растворимости и относительное изменение значений массовой доли белка в полученных при разных условиях образцах молочного напитка, %

Органолептическая оценка качества молочных напитков (рисунок 4) показала улучшение внешнего вида, вкуса и запаха для образцов, полученных с использованием ультразвукового воздействия, причем молочный напиток — объект 3.2* — имел наилучшие характеристики по вкусу.

Внешний вид

— — Молочный напиток (контроль) ™ " Молочный напиток (на основе молока-сырья 3.2*)

-Молочный напиток (на основе молока-сырья 3.3*)

■ - " Молочный напиток (на основе молока-сырья 3.4*)

Рисунок 4 - Профилограмма органолептических показателей молочных напитков (по усредненным значениям показателей)

Оценка качества кисломолочного продукта показала, что под влиянием ультразвукового воздействия активизируется заквас-очная микрофлора (таблица 1) и уже через 5 часов сквашивания наблюдается активное развитие мезофильных гомо- и гетероферментативных лактококков в объектах, полученных из сырья 3.2* и 3.3*, а через 10 часов в образце 3.2* были идентифицированы дрожжи и уксуснокислые бактерии, характерные для симбиотической закваски кефирного грибка.

Кроме того, динамика активности микрофлоры в различных образцах в ходе созревания различна, и отмеченные эффекты наглядно отражаются в результатах оценки титруемой кислотности.

Таблица 1 - Характеристика микрофлоры объектов в течение периода сквашивания _Исследуемый объект___

Кисломолочный продукт (3.1*)

Кисломолочный продукт (объект 3.2*)

Кисломолочный продукт (объект 3.3*)

Кисломолочный продукт (объект 3.4*)

через 5 часов сквашивания

Согласно результатам оценки титруемой кислотности (рисунок 5) уже через 6 часов сквашивания некоторые экспериментальные образцы достигают требуемого минимума (75... 85 °Т).

Динамика изменений титруемой кислотности свидетельствует о возможности интенсификации процессов производства кисломолочного продукта и сокращения времени технологического цикла (до 6...8 часов) посредством УЗ-обработки.

Результаты оценки способности продукта к синерезису и определения вязкости сгустков коррелируют на всем этапе исследования (рисунок 6).

Прочность сгустка, его водосвязывающая способность наиболее благоприятны для образца кисломолочного продукта 3.2*. Снижение степени синерезиса в образцах, полученных по разработанным технологиям, по сравнению с контролем, характеризует большую прочность формирующегося сгустка и высокую водосвязывающую способность белковой фракции, что в совокупности обусловливает нежную текстуру продукта.

—»—кисломолочный продукт (объект 3.1*) —я— кисломолочный продукт (объект 3.3*) —кисломолочный продукт (объект 3.2*) — кисломолочный продукт (объект 3.4*)

Рисунок 5 - Динамика изменения титруемой кислотности кисломолочного продукта при сквашивании закваской кефирного грибка, °Т

кисломолочный кисломолочный кисломолочный кисломолочный

продукт (объект 3.1*) продута: (объект 3.2*) продукт (объект 3.3*) продукт (объект 3.4*)

—— синерезис ¡»¡ж вязкость -Логарифмическая (синерезис) --Логарифмическая (вязкость)

Рисунок 6 - Синерезис и вязкость сгустков образцов кисломолочного продукта, полученных на основе восстановленного при различных условиях молока-сырья

Органолептическая оценка образцов кисломолочного продукта показала соответствие требованиям нормативного документа: однородность по внешнему виду и консистенции, по цвету все образцы однородны, без посторонних оттенков, запах и вкус - выраженные кисломолочные различной степени интенсивности. Результаты оценки качества при хранении восстановленных продуктов переработки молока свидетельствуют о протекании типичных процессов сквашивания, что подтверждается результатами органолептической и физико-химической оценки.

Между образцами отмечается разница в интенсивности протекания биохимических процессов, что обусловливает различия органолептических показателей в конце хранения. Вместе с тем, протекания посторонних

процессов, которые способствовали бы формированию нетипичных для молочного напитка и кисломолочного продукта вкусовых оттенков и посторонних ароматов, не выявлено. Снижение баллов органолептической оценки образцов восстановленных продуктов переработки молока, полученных по разработанным технологиям, не превышают либо не значительно превышают (образцы кисломолочного продукта 3.2* и 3.4*) значений контрольного образца, что характеризует их хорошую хранимоспособность.

Изменения органолептических показателей и значений титруемой кислотности характеризуют годность продукта на протяжении всего периода хранения, что подтверждают данные рисунка 7.

- О- - молочный напиток (объект 3.1*)

- -о— молочный напиток (объект 3.2*)

—■ — молочный напиток (объект 3.3*) —■•■ш'— молочный напиток (объект 3.4*)

112

107 102 97 92 87

■Л 107 .------ 4

—..и / , - • /, -' _ ' 107 —* ^04

* х- «

. с 97

92 продол ж ител ьность

110 107

б)

хранения

начало хранения 3 сутки 5 сутки

— О- - кисломолочный продукт (объект 3.1*)

- - ч> - - кисломолочный продукт (объект 3.2*)

! СуТКИ

10 сутки

[сломолочный продукт (объект 3.3*) [сломолочный продукт (объект 3.4*)

Рисунок 7 — Тенденции изменения титруемой кислотности исследуемых образцов восстановленных продуктов переработки молока в процессе хранения при (4±2)°С: а) молочный напиток; б) кисломолочный продукт

В первые пять суток хранения титруемая кислотность всех образцов молочного напитка изменяется равномерно, без резких скачков. На шестые сутки процесс сквашивания ускоряется и наиболее динамичное его протекание наблюдается в образце молочного напитка, в технологию выработки которого внедрена двухэтапная ультразвуковая обработка, по остальным экспериментальным образцам наблюдается даже замедление процессов сквашивания (по сравнению с контролем). Тенденции замедления биохимических процессов сквашивания при хранении присущи и кисломолочному продукту: титруемая кислотность к концу хранения по образцам 1, 2 и 3 находится в диапазоне (107...113)±2 °Т, в то время как у контрольного образца - 117±2 °Т.

Отмечено влияние температурных режимов хранения на активность и глубину протекающих процессов, однако данные по кислотности на конец хранения не выходят за рамки допустимых значений, и характеризуют образцы как стойкие к хранению.

В шестой главе дана оценка степени влияния ультразвукового воздействия на качество восстановленных продуктов переработки молока, что послужило основанием для определения эффективных точек воздействия - этап водоподготовки и этап растворения сухого молока в воде (рис.8).

Рисунок 8 - Точки ультразвукового воздействия при восстановлении сухого молока

Установлено, что этап обработки ультразвуком при восстановлении сухого молока следует регулировать с учетом вида вырабатываемой молочной продукции. В частности, для обеспечения высоких потребительских свойств и качества восстановленного молочного напитка предложена ультразвуковая обработка на этапе смешивания сухого молока и воды. Ультразвуковая обработка воды перед внесением в нее сухого молока при восстановлении рекомендована при производстве кисломолочного продукта, так как помимо улучшения потребительских свойств молочного продукта она способствует и активизации биохимических процессов.

Ультразвуковая обработка в предлагаемых схемах производства позволяет сократить время выдержки для восстановления сухого молока в воде, так как набухание белков и достижение требуемой плотности молочного напитка достигается за более короткий срок (1..1,5 часа). Стерилизующие эффекты ультразвуковой обработки, подтверждающиеся результатами оценки показателя КМАФаМ, позволяют сократить длительность пастеризации восстановленного продукта (до 10... 15 мин), что снижает отрицательное воздействие на нетермостойкие компоненты молока, максимально сохраняя его полезность. Гомогенизирующее воздействие ультразвука позволяет при воздействии на смесь СОМ и воды отказаться от отдельного технологического этапа - гомогенизации. Двухэтапная обработка ультразвуком помимо

Сухое

активного влияния на дисперсный состав молока и степень восстановления его компонентов, глубоко стерилизует смесь, что благотворно влияет в последующем на развитие типичной закваски кефирного грибка.

Таким образом, интенсификация производства восстановленных продуктов переработки молока достигается внедрением в технологии ультразвуковой обработки, обеспечивающей возможности корректировки условий и продолжительности некоторых этапов производства, а именно: нагревания воды, выдержки смеси, гомогенизации, пастеризации и сквашивания.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основании анализа литературных источников и патентного поиска установлены факторы эффективности выработки восстановленных продуктов переработки молока высокого качества и с высокими потребительскими свойствами, а также выявлено существование необходимости создания условий предварительной подготовки сырьевых ресурсов и модернизации технологических циклов.

2. Экспериментально установлено влияние ультразвуковой кавитации на свойства воды-растворителя, определен режим воздействия, оптимальный для лучшего восстановления сухого молока: частота механических колебаний 22 кГц, мощность 120 Вт, продолжительность воздействия - в диапазоне 1...5 минут. Встраивание в технологические схемы производства восстановленных продуктов переработки молока ультразвуковой обработки позволяет: сократить

время выдержки на этапе восстановления сухого молока до 1___1,5 часов;

исключить отдельные этапы нагревания воды и гомогенизации состава; за счет эффекта кавитации сократить длительность пастеризации на 15...20 минут. Таким образом, доказана эффективность применения ультразвуковой кавитации как фактора интенсификации производства.

3. Установлено влияние на качество и технологические свойства восстановленного молока-сырья: снижение индекса растворимости сухого молока составило 50. ..75 %, повышение скорости растворения - на 17,6...39,8 %, это в последующем определяет более полное восстановление белковой фракции и лактозы молока и повышение однородности продукта (что подтверждается результатами дисперсного анализа). Термогравиметрический анализ образцов восстановленного по различным технологиям молока-сырья доказал влияние ультразвуковой кавитации на повышение влагоудерживающей способности компонентов молока, что отражается изменением частот и глубин эндотермических пик в определенных для соответствующих компонентов интервалах температур.

4. Оценка качества молочных напитков и кисломолочных продуктов, произведенных на основе восстановленного молока-сырья, по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям свидетельствует о положительном влиянии ультразвуковой обработки на качество восстановленных продуктов переработки молока. Динамика изменений титруемой кислотности свидетельствует о возможности интенсификации процессов производства кисломолочного продукта и сокращения времени технологического цикла (до 6.. .8 часов).

5. Результаты оценки качества восстановленных продуктов переработки молока, полученных по предлагаемым технологиям, позволяют отметить стабильный уровень качества и потребительских свойств в течение всего срока хранения.

6. Полученные в работе результаты свидетельствуют о реально существующей возможности интенсификации производства восстановленных продуктов переработки молока за счет введения в технологии ультразвуковой обработки. Оптимальные режимы: частота механических колебаний 22 кГц, мощность 120 Вт, продолжительность воздействия - 3 минуты. Этап обработки ультразвуком при восстановлении сухого молока необходимо варьировать в зависимости от вида вырабатываемой молочной продукции. Проведена промышленная апробация предложенных технологий.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы: Статьи в журналах, рекомендованных ВАК

1. Потороко, И.Ю. Особенности контроля качества молочной продукции в условиях действия технических регламентов /И.Ю. Потороко, Н.В. Попова, В.В. Ботвинникова //Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Экономика и менеджмент». - 2008. - Вып. 8. - №30 (130). - С. 91 - 96.

2. Потороко, И.Ю. Государственная политика России в области продовольственной безопасности и безопасности пищевых продуктов. Современное состояние вопроса /И.Ю. Потороко, Н.В. Попова //Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Экономика и менеджмент». - 2009. - Вып. 10.-№21 (154).-С. 92-98.

3. Потороко, И.Ю. Теоретическое и экспериментальное обоснование возможности использования электрофизического воздействия в формировании потребительских свойств восстановленных молочных продуктов /И.Ю. Потороко, Н.В. Попова //Товаровед продовольственных товаров. -2013.- №1. - С. 17-21.

4. Попова, Н.В. Инновации в технологии восстановления сухого молока как фактор управления качеством восстановленных продуктов переработки молока /Н.В. Попова //Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Экономика и менеджмент». - 2013. - Вып.7. -№4. - C.I81 - 186.

Статьи в сборниках научных трудов, тезисы и материалы конгрессов и конференций

5. Попова, Н.В. Система ХАССП применительно к пищевым производствам / Н.В. Попова //Масла и жиры. - 2008. - №12 (94). - С. 12 - 13.

6. Потороко, И.Ю. Система управления безопасностью пищевых продуктов -ГОСТ Р ИСО 22000-2007 /И.Ю. Потороко, Н.В. Попова, А.П. Шалаев //Сб. материалов VII Международной научно-практической конференции «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2009. - С. 219 - 222.

7. Потороко, И.Ю. Оптимизация критериев ассортиментной и качественной идентификации молочных продуктов /И.Ю. Потороко, Н.В. Попова, В.В. Ботвинникова //Сб. материалов Международной научно-практич. конференции «Безопасность и качество пищевых продуктов и товаров народного потребления». -АлмТУ, г. Алматы Республика Казахстан, 2009. - С. 273 - 275.

8. Потороко, И.Ю. Применение термического анализа в экспертизе компонентов кисломолочных продуктов /И.Ю. Потороко, Д.А. Жеребцов, Н.В. Попова //Сб. докладов всероссийской конференции «Инструментальные методы исследования живых систем в пищевых производствах». - Кемерово: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2009. - С. 107 - 108.

9. Потороко, И.Ю. Качество молочных продуктов — как фактор безопасности потребителей/ И.Ю. Потороко, Н.В. Попова, В.В. Ботвинникова //Сб. материалов I Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы развития современной науки, техники и технологий». — М.: Редакционно-издательский комплекс НИИРРР, 2009. - С. 100 - 102.

10. Потороко, И.Ю. Критерии качественной идентификации кисломолочных продуктов/ И.Ю. Потороко, Н.В. Попова, В.В., Ботвинникова //Сб. материалов 12-й международной научно-практической конференции «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств». - г. Барнаул: Алтайский гос.техн. ун-т им. И .И. Ползунова, 2009. - С. 224 - 226.

11. Потороко, И.Ю. Возможности использования электрофизического воздействия для обработки молочного сырья /И.Ю. Потороко, Н.В. Попова, J1.A. Забодалова //Сб. материалов VIII Международной научно-практической конференции «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства». - г. Челябинск: ЮУрГУ, 2010. - С.54 - 56.

12. Потороко, И.Ю. Влияние электрофизического воздействия на коллоидную систему молока /И.Ю. Потороко, Н.В. Попова //Сборник материалов Международной научно-практической конференции студентов и аспирантов «Экономика и бизнес: взгляд молодых». - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2010. - С. 38 - 39.

13. Потороко, И.Ю. Исследование факторов формирования потребительских свойств восстановленных молочных продуктов /И.Ю. Потороко, Н.В. Попова //Сб. научных трудов по международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований 2011». - Т.4. - Одесса: Изд-во Черноморье, 2011. - С. 89 - 91.

14. Попова, Н.В. Исследование возможности интенсификации процессов в технологии молочных продуктов /Н.В. Попова, И.Ю. Потороко //Сб. материалов Всероссийской молодежной научной конференции с международным участием «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук». - Кемерово: Изд-во Кузбассвузиздат, 2011. - С. 69 - 72.

15. Потороко, И.Ю. Применимость метода лазерной дифракции в исследовании коллоидного состояния продукта животного происхождения/ И.Ю. Потороко, Н.В. Попова, Л.А. Цирульниченко //Сб. материалов Международной 10-й юбилейной конференции «Торгово-экономические проблемы бизнес-пространства» - г. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2012. - С. 186 - 188.

16.1. Potoroko. Intensification of protein ability based on nutritional sonochemistry / I. Potoroko, V. Botvinnikova, N. Popova, L. Tcirulnichenko //European Science and Technology: materials of the V international research and practice conference. Vol.1. -Munich, 2013. - P. 465 - 469.

17. Попова, H.B. Ультразвуковая кавитация как способ интенсификации производства молочных продуктов /Н.В. Попова //Сб. материалов Международной заочной научно-практической конференции «Инновационные технологии в сфере питания, сервиса и торговли». - г. Екатеринбург: Изд-во Урал. Гос.экон.ун-та, 2013. — 114-116.

18. Попова, Н.В. Проблемы молочной промышленности и инновационные пути их решения в рамках современного законодательства /Н.В. Попова //Европейский журнал социальных наук. - 2013. - №11. - С.472 - 476.

Попова Наталия Викторовна

ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОССТАНОВЛЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА И ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ИХ ПРОИЗВОДСТВА НА ОСНОВЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Специальность 05.18.15 - Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Издательский центр Южно-Уральского государственного университета

Подписано в печать 03.02.2014. формат 60x84 1/16. Печать цифровая. Усл.печ.л. 1,16. Тираж 100 экз. Заказ 38ф.

Отпечатано УПЦРТИЭТТ ЮУрГУ 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76.

042 ОН 572 4 (

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Южно-Уральский государственный университет» (национальный исследовательский университет)

ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОССТАНОВЛЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА И ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ИХ ПРОИЗВОДСТВА НА ОСНОВЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

на правах рукописи

ПОПОВА НАТАЛИЯ ВИКТОРОВНА

05.18.15 - Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания (технические науки)

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент И.Ю. Потороко

Челябинск - 2014

г

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................. 4

Глава 1. ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОССТАНОВЛЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА............................................ 11

1.1 Состояние сырьевой базы молочной отрасли, пути решения проблем...... 11

1.2 Вода как фактор качества восстановленных продуктов переработки молока............................................................................................ 17

1.2.1 Качество воды, требования для предприятий пищевых производств..... 17

1.2.2 Водоподготовка в технологических процессах пищевых производств, возможности модификации............................................................... 23

1.3 Сущность ультразвуковой кавитации как физического фактора воздействия на вещество.................................................................... 29

1.4 Технология восстановления сухого молока как фактор качества

восстановленной продукции переработки молока................................... 36

Глава 2. ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ........................................................................ 42

2.1 Организация эксперимента........................................................... 42

2.2 Объекты исследования................................................................ 44

2.3 Методы исследования................................................................... 46

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КАВИТАЦИИ НА ПРОЦЕССЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СУХОГО МОЛОКА И ИНТЕНСИВНОСТЬ ИХ ПРОТЕКАНИЯ........................................... 53

3.1 Изменение физико-химических свойств воды под действием ультразвука.................................................................................. 53

3.2 Исследование качества сухого обезжиренного молока......................... 61

3.3 Исследование влияния ультразвуковой кавитации на качество

восстановленного молока-сырья....................................................... 67

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КАВИТАЦИИ НА КАЧЕСТВО ВОССТАНОВЛЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА.................................................................................... 87

4.1 Анализ потребительских предпочтений молочной продукции..............................87

4.2 Исследование качества и потребительских свойств молочного напитка... 93

4.3 Исследование качества и потребительских свойств кисломолочного

продукта (кефира)......................................................................................................................................................108

ГЛАВА 5. ИЗМЕНЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОССТАНОВЛЕННЫХ

ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА ПРИ ХРАНЕНИИ........................................122

ГЛАВА 6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ВОССТАНОВЛЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА НА

ОСНОВЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ..................................................................134

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ....................................................................................................................................138

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК......................................................................................................141

Приложение А - Заявка на способ производства молочного продукта....................158

Приложение Б - Заявка на способ получения кефира..............................................................159

Приложение В - Заявка на способ подготовки воды для пищевых

производств....................................................................................................................................................................160

Приложение Г - Акты внедрения................................................................................................................161

Приложение Д - Результаты мониторинга качества питьевой воды

требованиям нормативов....................................................................................................................................165

Приложение Е - Шкалы органолептической оценки качества молочного

напитка и кисломолочного продукта................................................................166

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Важной задачей пищевой отрасли России в настоящее время является производство социально значимых продуктов питания, отвечающих современным требованиям по качеству, пищевой полноценности и безопасности. Заинтересованность государства в решении указанной задачи подтверждается совокупностью принятых законодательных актов, среди которых: «Стратегия развития пищевой и перерабатывающей промышленности Российской Федерации на период до 2020 года», утвержденная распоряжением Правительства РФ № 559-р от 17 апреля 2012г.; «Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года», утвержденные распоряжением Правительства Российской Федерации № 1873-р от 25 октября 2010 г.; Приказ Министерства здравоохранения и социального развития РФ № 593н от 2 августа 2010г. "Об утверждении рекомендаций по рациональным нормам потребления пищевых продуктов, отвечающим современным требованиям здорового питания", а также Комплекс Технических Регламентов Таможенного Союза.

Согласно принятым документам создаются благоприятные условия для расширения и модернизации производства продуктов питания на основе внедрения новых технологий, позволяющих увеличить глубину переработки и выход готовой продукции с единицы перерабатываемого сырья. Формирование научных направлений в данной области и их развитие поддерживается исследованиями отечественных и зарубежных ученых: Остроумовой Л. А., Позняковского В.М., Липатова H.H., Галстяна А.Г., Шестакова С.Д., Красули О.Н., Покровского В.И., Радаевой И.А., Тихомировой Н.В., Рогова H.A., Rivas H., Fisher Е., Bernard J.K., Dupont D. и др.

Наибольшую актуальность вопросы качества и безопасности приобретают для продуктов массового потребления, которые обеспечивают организм человека незаменимыми факторами питания, молоко и молочные продукты среди них являются абсолютными лидерами. Молоко и продукты, полученные на его основе

- это сложные поликомпонентные биологические системы, их свойства характеризуются значительной неустойчивостью, обусловленной влиянием как внешних, так и внутренних факторов.

На сегодняшний день достаточно полно проанализированы теоретические и практические основы физических, химических, биохимических процессов, протекающих в молочных продуктах при их производстве и хранении. Исследованию качества молока и молочных продуктов, факторов, определяющих их потребительские свойства, посвятили большое количество работ как отечественные, так и зарубежные ученые: Тарасов К.И., Алексеева Н.Ю., Забодалова JI.A., Крусь Г.Н., Горбатова К.К., Шидловская В.П., Твердохлеб Г.В., Чекулаева Л.В., Дунченко Н.И., Бредихин С.А., Тихомирова H.A., Степанова Л.И., Полянский К.К., Тёпел A., Karel М., Fuquay J.W., Fox P.F., Bernard J.K., Boland M.J., Dekker P.J., Labuza T.P., Schuck P., Robertson G.L., McCarthy O.J., Thompson A., Singh H. и другие.

В связи с необходимостью ежедневного присутствия молочной продукции в рационах питания человека и зависимостью ее производства от объемов поступающего сырья, проблемы резервирования молочного сырья в течение длительного времени и возможности его последующего применения в технологиях молочных продуктов с минимальными потерями исходных свойств, безусловно, требуют новых подходов в решении.

Одним из широко используемых методов консервирования молока является его сушка, замедляющая протекание процессов порчи молока при хранении, что позволяет обеспечивать молочное производство сырьем в требуемых объемах. Выработка молочных продуктов из сухого молока основывается на тех же производственных процессах, что и из сырого молока, с добавлением этапа восстановления. Вопросы улучшения качественных характеристик ведения восстановительных процессов сухого молока, технологические возможности и аппаратурное оформление глубоко рассматриваются в работах Кунижева С.М., Липатова H.H., Тарасова К.И., Галстяна А.Г., Петрова А.Н., Бурыкина А.И., Дворецкого Г.Б., Грановского В .Я., Шестакова С.Д., Швырева В.Ф., Панасенкова Н.С., Шуваева В.А., Prentice J.H. и др.

Вместе с тем, анализ существующих технологий восстановления показывает, что большинство авторов для улучшения растворимости сухого молока предлагает изменять температурные режимы обработки и время выдержки восстановленного молока, а также аппаратурное оформление технологических линий и интенсивность механических воздействий, что в конечном итоге имеет как положительные, так и отрицательные стороны.

Успешная реализация поставленных задач в технологии производства восстановленных продуктов переработки молока, направленных на получение продукции с высокими качественными показателями и потребительскими свойствами, приближенными к нативным, возможна на основе разработки новых технологий с применением современных электрофизических способов воздействия, в том числе кавитационных ультразвуковых. Возможности ультразвука различной мощности и применимость его в технологиях различных пищевых производств изучаются Акуличевым В.А., Галстяном А.Г., Дежкуновым Н.В., Игнатенко П.В., Заяс, Ю.Ф., Шестаковым С.Д., Красулей О.Н., Зениным C.B., Кардашевым Г.А., Классен В.И., Ashokkumar M., Leighton T.G., Suslick K.S., Grieser F. и другими учеными. Вместе с тем, влияние ультразвуковой кавитации именно на интенсификацию процессов восстановления сухого молока в технологии восстановленных продуктов переработки молока и обеспечение их качества изучено недостаточно.

Соответственно, исследования, направленные на решение задач обеспечения качества восстановленных продуктов переработки молока и интенсификации процессов их производства, являются особо значимым вопросом, актуальность которого и определила выбор темы, цели и задач диссертационного исследования.

Цель диссертационного исследования заключается в совершенствовании технологии производства восстановленных продуктов переработки молока путем интенсификации процесса восстановления на основе ультразвуковой кавитации для повышения качества восстановленных продуктов переработки молока и обеспечения их сохраняемости.

Поставленная цель предусматривает решение следующих задач:

1. Установить факторы, обуславливающие эффективность ведения отдельных этапов в технологии производства восстановленных продуктов переработки молока и их влияние на качество готовой продукции.

2. Обосновать возможность применения ультразвукового воздействия для интенсификации технологических процессов восстановления сухого молока и выработки восстановленных продуктов переработки молока.

3. Исследовать влияние ультразвуковой кавитации на качество и технологические свойства восстановленного молока-сырья.

4. Установить оптимальные режимы ультразвукового воздействия для обеспечения качества восстановленных продуктов переработки молока, исследовать органолептические, физико-химические и микробиологические показатели.

5. Изучить влияние ультразвуковой кавитации на изменение качества восстановленных продуктов переработки молока в процессе хранения.

6. Установить наиболее эффективные режимы ультразвукового воздействия для интенсификации процессов восстановления и провести промышленную апробацию.

Научная новизна результатов диссертационного исследования заключается в следующем:

- обоснована теоретическая возможность и практическая целесообразность применения ультразвуковой кавитации в производстве восстановленных продуктов переработки молока;

- установлено влияние ультразвуковой кавитации на увеличение гидратации белков молока и изменение дисперсной системы как фактора интенсификации процесса восстановления;

- обоснован рациональный режим ультразвукового воздействия для обеспечения качества восстановленного молока-сырья и продуктов, полученных на его основе;

- показано, что ультразвуковая кавитация оказывает положительное влияние на органолептические (консистенция, вкус, запах) и физико-химические

показатели качества восстановленных продуктов переработки молока и их сохраняемость;

- разработаны схемы производства восстановленных продуктов переработки молока (молочного напитка и кисломолочного продукта) на основе встраивания ультразвукового воздействия на этапах восстановления сухого молочного сырья.

Предмет исследования. Предметом исследования является качество и технологии производства восстановленных продуктов переработки молока на основе использовании ультразвукового воздействия.

Теоретическая и практическая значимость результатов работы. На основании проведенных исследований предложена усовершенствованная технология производства восстановленных продуктов переработки молока путем осуществления на этапе восстановления ультразвукового воздействия, способствующего эффективному переходу биологически важных компонентов из сырья в дисперсную систему продукта, увеличению выхода готовой продукции с единицы перерабатываемого сырья и обеспечению качества.

Научно-техническое решение оформлено заявками на получение патентов Российской Федерации: «Способ производства молочного продукта» (№2013124181 с приоритетом от 27.05.2013), «Способ получения кефира» (№2013123708 с приоритетом от 23.05.2013) и «Способ подготовки воды для пищевых производств» (№2013123709 с приоритетом от 23.05.2013) (Приложения А, Б, В). Разработанные технологии восстановления сухого молока и технологии производства восстановленных продуктов переработки молока апробированы на предприятиях ООО «УралМолоко» и ООО «Златмолокомбинат» (Приложение Г).

Материалы исследования используются в учебном процессе для студентов, обучающихся по направлению 100800.62 «Товароведение», а также магистрантов 221400.68 «Управление качеством» ФГБОУ ВПО «ЮУрГУ» (НИУ).

Работа является составной частью научных исследований в рамках реализации программы развития Южно-Уральского государственного университета на 2010-2019 гг. по приоритетному направлению развития

«Суперкомпьютерные и грид-технологии в решении проблем энерго- и ресурсосбережения» по теме «Моделирование экспертного ситуационного управления ресурсоэффективностью производства продукции» кафедры «Товароведение и экспертиза потребительских товаров».

Методология и методы исследования. При организации и проведении диссертационных исследований использовались общепринятые, стандартные и оригинальные методы в определении органолептических, физико-химических, реологических, микробиологических показателей, а также математические методы статистической обработки результатов исследования.

Положения, выносимые на защиту:

1. Исследование качества сырья для производства восстановленных продуктов переработки молока.

2. Рациональные режимы ультразвукового воздействия на этапах водоподготовки и восстановления сухого молока.

3. Результаты оценки технологических свойств молока-сырья восстановленного с применением ультразвуковой обработки.

4. Результаты товароведной оценки качества и хранимоспособности восстановленных продуктов переработки молока, полученных по предлагаемым технологиям, в сравнении с традиционными продуктами.

Степень достоверности и апробация результатов. Степень достоверности экспериментальных данных оценивали методами математической статистики с привлечением современных программных средств MICROSOFT Office, MatCad. Экспериментальные исследования проводились в трех-пяти кратных повторностях для каждого из вариантов опыта и контроля с доверительной вероятностью 0,95.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на симпозиумах, конгрессах, конференциях различного уровня, в том числе: Международной научно-практической конференции «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства» (Челябинск, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012), конференции с элементами научной школы «Инструментальные

методы для исследования живых систем в пищевых производствах» в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (Кемерово, 2009, 2011), Международной научно-практической конференции «Безопасность и качество продуктов питания и товаров народного потребления» (Алматы, Республика Казахстан, 2009), Международной научно-практической конференции «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств СПТ и Т1111-2009 (Барнаул, 2009), V Международной научно-практической конференции «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг» (Орел, 2009), Международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований» (Одесса, 2011), Международной научно-практической конференции студентов и аспирантов «Экономика и бизнес: взгляд мо