автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.15, диссертация на тему:Проектирование технологии и характеристика функциональных свойств морковного нектара

На правах рукописи

РЕМИЗОВ СТАНИСЛАВ ВАДИМОВИЧ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ХАРАКТЕРИСТИКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ МОРКОВНОГО НЕКТАРА

05.18.15 - Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 6 НДР 2014

Кемерово -2014

005545564

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Маюрникова Лариса Александровна

Официальные оппоненты: Школышкова Марина Николаевна,

доктор технических паук, доцент, Бийский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет

им. И.И. Ползунова», профессор кафедры «Общая химия и экспертиза товаров»

Губаненко Галина Александровна,

кандидат технических наук, доцент, ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», доцент кафедры «Технология и организация общественного питания»

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный экономический университет», г. Екатеринбург

Защита состоится «26» 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, г. 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.ги).

С авторефератом можно ознакомиться на официальных сайтах ВАК Мииобрнауки РФ (http://vak.ed.gov.ru/ru/dissertation) и ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» (www. кет tipp, ги).

Автореферат разослан <43 рго^алл 2014 года.

Ученый секретарь

г Голуб Ольга Валентиновна

диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Современные тенденции производства соковой продукции в России направлены на выпуск восстановленных соков и нектаров, что обусловлено низкой себестоимостью продукции, а так же не желанием производителей использовать местные ресурсы как источник сырьевой базы для производства. Восстановленные соки и нектары характеризуются низким содержанием биологически активных веществ, что в свою очередь подталкивает производителей дополнительно вносить витамины и микроэлементы в соки и нектары, которые не проявляют нативный (природный) характер воздействия на организм человека.

Разработка и внедрение новых технологий получение высококачественной и конкурентоспособной соковой продукции изготовленной из местного растительного сырья, является перспективным направлением для исследования. Данные разработки являются гарантом продовольственной безопасности инновационной России.

Для увеличения доли внедренных научных разработок в промышленное производство перспективно использование различных методов и методологий на стадии проектирования новых пищевых продуктов, в этой связи использование методов функционально-физического анализа и функционатьно-стоимостного анализа является актуальным при разработке нектара морковного функционального назначения.

Степень разработанности темы исследований. Разработки в области технологии производства соковой продукции на основе плодоовощного сырья описаны в работах Давидовича Е.А., Лимаревой Н.С., Паньковского ГА., Харшул В., Шобингер У. и др. Теоретические и практические аспекты проектирования функциональных свойств продуктов питания, в том числе безалкогольных напитков систематизированы в работах Ермолаевой Г.А., Киселевой Т.Ф., Маюрниковой Л. А., Позняковского В.М., Помозовой В.А., Спиричева В.Б. и др. Вопросам анализа антиоксидантной активности сырья и готовых пищевых продуктов посвящены работы Батьковой И.А., Курбанова H.A., Лапина A.A., Яшина А.Я. и др.; исследования антиоксидантных свойств соковой продукции - Александровская Е.С., Климова Е.В., Кравченко С.Н., Макаровой Н.В. и др.

Описанию и применению методик ФСА и ФФА в различных областях промышленности посвящены работы Рыжовой В.В., Колоколова В.А., Лукина Л.Н., Новоселова C.B., Половинкина А.И. и др.; применению методики ФСА при производстве пищевых продуктов - Гришиной E.H., Наумовой Е.А., Шигабиева Т.Н. и др. Исследования направленные на рассмотрение применения методики ФФА в пищевой промышленности практически отсутствуют. В этой связи актуальным является вопрос модификации и адаптации методики применения комплексного функционального анализа на базе ФСА и ФФА при производстве продуктов питания.

Целью работы является разработка рецептуры и технологии получения морковного нектара с повышенной антиоксидантной активностью и её оценки с применением методик функционально - стоимостного и функционально — физического анализов.

Для достижения указанной цели определены следующие задачи:

1. Провести маркетинговые исследования рынка соковой продукции г. Кемерове.

2. Обосновать выбор сырья для производства нектара и дать его характеристику.

3. Исследовать способы переработки моркови для достижения стабильности консистенции нектара.

4. Разработать рецептуру и технологию морковного нектара.

5. Определить антиоксидантные свойства сырья и готового нектара, сохраняемость биологически активных веществ на этапах производства.

6. Провести товароведную оценку разработанного нектара «МарКО».

7. Провести анализ рецептуры и технологии разработанного нектара с применение методик функционально - стоимостного и функционально -физического анализов.

8. Разработать техническую документацию на нектар, провести промышленную апробацию.

Научная иовизпа. Предложен комплексный подход, обеспечивающий достижение оптимальных структурно — механических свойств мякоти моркови и стабильность консистенции нектара, состоящий из механического измельчения (при 1800 об/мин) и ферментативного гидролиза.

Установлена очередность способов воздействия на мякоть моркови (сорт Нантская) и пределы размеров частиц мякоти, обеспечивающие стабильность консистенции нектара: первичная механическая обработка мякоти (грубое измельчение) — 550-650 мкм, мацерация мякоти— 480-520 мкм, гомогенизация готового нектара - 5 - 20 мкм.

Сравнительный анализ антиоксидантной активности нектара «МАРКО» с аналогичными продуктами, реализуемых на рынке показал преимущество разработанного (110,1±4,5 мг рутина, по сравнению с 79,8±10,8 мг рутина в нектаре морковном «Теди», 81,6±7,3 мг рутина в соке яблочно-морковном «Гербер»).

Модификация и использование методов ФФА и ФСА на стадии проектирования и производства нектара позволили выявить пять противоречий и разработать рекомендации, внедрение которых позволит снизить стоимость конечного продукта и в результате получить социальный и экономический эффект от реализации.

Техническая новизна предлагаемого решения подтверждай патентом РФ № 2493747.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Теоретическая значимость работы заключается в модификации и адаптации методик функционально-физического анализа и функционально-стоимостного анализа на этапах разработки и производства пищевых продуктов функционального назначения на примере нектара морковного.

Разработан проект технической документации на нектар морковный с повышенной антиоксидантной активностью «МарКО».

Работа выполнена в рамках гранта «Поязуновские гранты» - 2011.

На основе работы был составлен инновационный проект, который был признан победителем в рамках программы «СТАРТ» Фонда содействий развития малых форм предприятий в научно технической сфере в 2012 году. Результаты исследований апробированы на предприятии ООО «НПП «Батат»

(Тяжинский район, Кемеровской области), созданное в рамках программы «СТАРТ», в данный момент предприятие реализует второй этап проекта.

Результаты работы внедрены в учебный процесс и используются при проведении лекционных и практических занятий для студентов специальностей «Технология продуктов общественного питания», «Технология продуктов детского и функционального питания» ФГБОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности.

Методология и методы исследования. В работе использованы методы сбора, сравнительного анализа и систематизации научной информации, лабораторного анализа стандартными физико-химическими методами, сенсорного анализа общепринятыми методами, результаты которых обрабатывались с использованием программных продуктов MS Excel и STATISTICA.

Степень достоверности результатов. Исследования проводились по стандартным методикам с применением качественных реактивов на сертифицированном оборудовании. Результаты исследований опубликованы в рецензируемых изданиях.

Апробация результатов исследования. Основные положения и результаты исследований докладывались на конференциях, форумах разного уровня: «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2011 и 2012); «Инновационный конвент: Кузбасс - образование, наука, инновации» (Кемерово, 2011 и 2013); «Ползуновские гранты» (Барнаул, 2011); международной научно-практической конференции «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств» (Барнаул, 2012); международный научный форум «Пищевые инновации и биотехнологии» (Кемерово 2013).

Диссертационная работа обсуждена и рекомендована к защите на заседании кафедры технологии и организации общественного питания ФГБОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 14 печатных работах, в том числе 4 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора литературы, методологической части, результатов собственных исследований, заключения, списка использованных источников, изложена на 130 страницах печатного текста, включает 47 таблиц, 45 рисунков, 143 литературных источника отечественных и зарубежных авторов, приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы. Обоснована актуальность, научная новизна, теоретическая и практическая значимость.

Глава 1. Аналитический обзор литературы Обобщены научно-техническая информация и экспериментальные материалы отечественных и зарубежных ученых по аспектам темы исследований: анализ и направления развития сокового производства в России; описание технологий получения овощных соков и нектаров; основные концепции получения функциональных напитков; исследование антиоксидантной активности напитков; когнитивные технологии в производстве продуктов питания.

Глава 2. Организация эксперимента, объекты и методы исследований

Работа является результатом исследований, проводимых автором лично в качестве исполнителя научно-исследовательских работ различного уровня в период 2011-2013 гг. Основные этапы работы проводились на базе кафедры «Технология и организация общественного питания» ФГБОУ ВПО КемТИПП. Общая схема исследований представлена на рисунок 1.

Объектами исследований на различных этапах выполнения работы являлись: рынок соковой продукции города Кемерово; сырье - морковь свежая сортов Нантская, Тушон, Форто; сиропы «Лесовичок», «Облепиха», «Малина», «Лесные ягоды»; полуфабрикаты - сок морковный, мякоть моркови; ферментные препараты -альфа амилаза ЕС 3.2.1.1, эндо — 1,3(4) - бета - глюконаза ЕС 3.2.1.6, биоглюконаза FBP, фруктоцим muster, фруктоцим коллор, фрукгоцим P6L; готовый продукт -нектар морковный, рецептура и технология.

Методы исследований. Для решения поставленных задач в исследовательской работе использовались следующие методы научного исследования: анализ, сравнение и обобщение, моделирование, метод экспертных оценок и описание. Для изучения химического состава сырья, полуфабрикатов и готовой продукции использованы: органолептические, физико-химические и специальные методы исследования.

Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение

Анализ рынка соковой продукции проводили период ноябрь- декабрь 2012 года в крупных торговых точках Ленинского и Центрального района города Кемерово: супермаркеты «Кора», «Пенсионер», «Акватория», «Чибис» и гипермаркех «Палата».

Задачей исследования являлось изучение широты и глубины рынка данной продукции. В супермаркетах бюджетной ценовой категории большинство соковой продукции представлено нектарами, следует отметить, что ассортимент в данных торговых точках значительно уже, чем в пшермаркетах. Рынок соков города Кемерово, так же как и в других регионах России представлен различными торговыми марками. Наименование и глубина ассортимента приведено в таблице 1.

Таблица 1 - Наименование брендов и глубина ассортимента

Компания Наименование бренда Глубина ассортимента

ОАО «Нидан Соки» Да 5

Моя семья 13

Сокос 5

Capric 9

ЗАО «Мултон» Nico 14

Rich 10

Добрый 13

ОАО «Лебедянский» Тропикана 10

Я 12

Тонус 13

Фруктовый сад 10

ОАО «Вимм - Билль -Данн» 100%Gold 7

Любимый 25

J7 18

ОАО «Hill «Сады придонья» Сады придонья 14

Другие компании Теди, Привет к др. 10

1

этап

2 этап

4 этап

5

этап

6 этап

С

с

Исследование рынка соковой продукции и патентный поиск

Разработка рецептуры продукта

_ и :

ж

Выбор сырья

Определение соотношения базовых компонентов

Подбор и описание сортов моркови

Исследование пищевой ценности и антиоксидантной активности сырья

ш

Определение количества внесения дополнительных ингредиентов

3

этап

С

Разработка технологам продукта

Ж

Изучение структурно механических свойств моркови

И

)

Подбор параметров мацерации

Отработка параметров измельчения

Изучение влияния технологических параметров на АОЛ сырья и готового продукта

(

Товароведная характеристика продукта

Х_л, Опр

} '] гцее

Определение пищевой ценности

и Л г.

Определяйте органожп-тичсских показателей Определение физико-химических показателей Определение микробиологических показателей

С

Оценка рецептуры и технологии помощи методов ФСА и ФФА

Ж

Разработка теоретической базы оценки Оценка разработан-

на основе общих методик ФСА и —► ного продукта

ФФА

с

Практическая реализация и апробация

Ж

ж

Разработка инновационного проекта Апробация технологии в производственных условиях

Рисунок 1 - Общая схема исследований

Указанные производители делают упор в основном на фруктовые соки, доля овощных соков не превышает 5%.

Анализ патентной информации по теме исследования показал, что соки и нектары из моркови получают либо путем восстановления из пюре и сухих полуфабрикатов, либо изготовляются купажированными с другими видами соков, в основном с яблочным. Прямого аналога проектируемого продукта (нектара морковного) не обнаружено.

Выбор и анализ сырья для производства нектара

Стояла задача выбора сортов пригодных для производства нектара и способных произрастать в климатических условиях региона. На основе литературных данных были отобраны следующие сорта моркови: Витаминная-6, Тушон, Королева осени, Лосиноостровская-13, Болтекс, Геранда, Каллисто Б1, Несравненная, НИИОХ-336, Флаккоро, Шантане королевская, Форто, Нантская 04, Шантане 2461, Каротель парижская, Витаминная, Тайфун, Абликсо Р1. На основании комплексной товароведной оценки из 18 сортов моркови для дальнейших исследований отобраны 3 - Нантская, Форто, Тушон.

В процессе разработки нектара с повышенной антиоксидантной активностью производилось изучение содержания биологически активных веществ обладающих антиоксидантными свойствами в сырье и готовом продукте (бета каротин и витамин С). Исследованию подвергали некоторые растительные сиропы, реализуемые на рынке г. Кемерово, планируемые для использования в качестве рецептурных компонентов нектара. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Как видно из таблицы, морковь после сбора урожая проявляет антиоксидант-ную активность в 2,5 раза больше, нежели морковь после длительного хранения. Максимальной активностью обладает морковь сорта Нантская 161 мг (в пересчете на рутин), морковь сортов Форто и Тушон 129 и 116,7 мг соответственно. Ан-тиоксидантная активность сиропа «Лесовичок», как потенциального рецептурного компонента нектара составила 130,6 мг по сравнению с другими.

Таблица 2 - Антиоксидантная активность сырья и полуфабрикатов

Наименование продукта Суммарная АОА, мг рутина Сумма каротинои-дов, мг на 100 гр Содержание АК, мгна 100 гр

X | Еотп

Морковь после сбо р а урожая

Морковь Нантская 266=28,3 1,6 32,8±5,87 25,62±0,1

Морковь Форто 232,1±15,8 5,6 29,4±6,47 24,53±0,1

Морковь Тушон 180,9±16,4 2,4 24,3±6,31 32,21±0,2

Морковь после 8 месяцев храпения

Морковь Нантская 161±14,4 8,26 25,26±2.31 22,35±0Д

Морковь Форто 129±5,4 3,87 13,3±3,95 21,57±0,09

Морковь Тушон 116,7±7,8 6,16 18,5=4,61 27,43±0,1

Сиропы

Сироп «Лесовичок» 130,6±12,7 9,2 - -

Сироп Облепиха 117,5±6,4 8,6 - -

Сироп Малина 108,2±2,5 3,6 - -

Сироп Лесные ягоды 93,2±4,2 7,1 - -

Морковь сорта Нантская, потенциально предполагаемая для использования в производстве нектара имеет достаточно высокое содержание каротиноидов (25,26 мг/100г) и витамина С (22,35 мг/100 г).

Разработка рецептуры и технологии морковного нектара Для составления модельных растворов (нектаров) из моркови сорта Нантская смешивали подготовленное пюре с 10 % инвертированным сахарным сиропом в соотношении 1:1, при этом шоре состояло из различных соотношений сока прямого отжима и подготовленной мезги (таблица 3).

Таблица 3 - Дегустационная оценка образцов нектара с мякотью

№ образца Содержание компонентов, % суммарная оценка, балл

инвертированный сахарный сироп, 10 % C.B. подготовленное пюре сок прямого отжима

1 50 5 45 17,6+1,2

2 50 10 40 1б,4±0,8

3 50 15 35 13,9±0,4

4 50 20 30 12,8±1,3

5 50 25 25 12,1±2,2

Анализ результатов оценки дегустационной комиссии позеолил установить, что внесение пюре в количестве 5-10 % придает хорошие органолептические свойства готовому нектару, увеличение процента содержания мякоти от 15 до 25 % существенно влияет на органолептические показатели в худшую сторону. Содержание мякоти свыше 15% приводит к расслоению нектара на твердую и жидкую фазу. При концентрации мякоти равной 5% в объеме нектара образуется более устойчивая консистенция (17,6 баплов).

Расчет внесения количества сиропа осуществлялся исходя из органолептических показателей готового нектара, добавляя сироп в количестве от 1 мл до 20 мл с шагом 2,5 мл. Оптимальное количество сиропа, придающее нектару высокие органолептические свойства составило 15%, дальнейшее увеличение доли сиропа до 20-25 % меняет органолептические свойства нектара в худшую сторону, в виду того, что сироп «Лесовичок» содержит большое количество экстрактивных веществ и обладает специфическим вкусом. Рецептура нектара морковного представлена в таблице 4.

Таблица 4 — Рецептура нектара морковного «МарКО»

Рецептурный компонент Ед. изм. Кол-во Содержапие с.в., %

Сок морковный дм? 450 9

Пюре морковное дм? 50 12,3

Сахарный сироп ДМ? 62 65

Сироп «Лесовичок» ДМ? 15 50,5

Вода питьевая дм? 423 0

Выход дм? 1000 17,5

Результаты эксперимента обработаны при помощи программного продукта БТАЛБПСА 6.0. Построен ЗВ ¡рафик зависимости баллов органолептической оценки от нормы вложения сиропа «Лесовичок» и количества подготовленной

мякоти моркови (рисунок 2), а так же получено уравнение регрессии вида 2=17,58-0,18х-0,03у (Я2=0,42).

Таким образом, экспериментальным путем установлено соотношение основных рецептурных компонентов, разработана рецептура нектара, получено уравнение регрессии, результаты исследований положены в основу патента на изобретение.

Основной задачей при производстве продуктов питания на основе растительного сырья, является измельчение. В основу методики подбора оборудования для измельчения корнеплодов

положены данные о структурно-Рисунок 2 - Ггафик зависимости баллов органолеп-

* ^ 1 механических свойствах сырья,

тическои оценкк от нормы вложения сиропа «лесо- „

вичок» и количества подготовленной мякоти моркови В этои св*зи Я™ Дальнейшего

проектирования технологической

линии производства нектара изучали структурно-механические свойства моркови. Исследования проводились совместно с профессором Рудневым С.Д.

Были получены кривые нагружения образцов мякоти моркови при сжатии и резании. В качестве образцов использовали кубики свежей и подсушенной моркови с размером грани 10 мм. Испытаниям подвергали морковь сортов Нантская, Форто, Тушон. Результаты анализа исследований представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Прочностные характеристики моркови

Сорт моркови Вид нагружения Аппроксимационная зависимость, у = ах Коэффициент среднеквадратичного отклонения, Я2 Предельное напряжение, у, КПа, Руд, Н*м

Свежая

Нантская Сжатие у=955,86х 0,9128 484

Форто Сжатие у=1034,2х 0,9516 628

Тушон Сжатие у=1505,6х 0,9757 817

Нантская Резание у=0,0199х 0,8281 0,059

Форто Резание у=0,0206х 0,9181 0,027

Подсушенная

Нантская Резание у=0,0244х 0,8542 0,083

Форто резание у=0,0355х 0,8143 0,187

Тушон Резание у=0,0151х 0,6846 0,068

Нантская Сжатие у=648,9 х 0,9053 425

Тушон Сжатие у=784,24 0,8779 481

В результате проведённых экспериментальных исследований квазистатическим нагружением установлены прочностные характеристики растительного сырья. Кроме того, проведены исследования по определению мощности затра-

чиваемой на измельчение моркови, которые проводились на лабораторной установке (экспериментальный куттер). Установлено, что максимальная мощность, затрачиваемая на измельчение моркови составляет 508 Вт, частота вращения изменяется в пределах от 1000 до 1170 оборотов в минуту. Результаты данных исследований положены в основу подбора оборудования для линии по производству разрабатываемого нектара.

Для решения поставленной задачи - получение стабильной консистенции некгара, необходимо измельчить мякоть моркови до размеров 1-10 мкм. В этой связи предложен комплексный подход к измельчению корнеплодов — механическое измельчение —► ферментативный гидролиз мякоти —> механическое измельчение (гомогенизация).

Испытаниям были подвергнуты образцы моркови (сортов Нантская, Форто, Тушон). Корнеплоды измельчаются на центрифужной соковыжималке при частоте вращения сита 1800 об/мин для разделения мякоти и клеточного сока. Выход сока при разделении составляет 48-55 % в зависимости от сорта. Мякоть после измельчения подвергали микроскопированию при двукратном увеличении, результаты исследования представлены в таблице 6.

Результаты исследований свидетельствуют о том, что наибольший выход сока — 55% имеет морковь сорта Нантская, а наименьший морковь сорта Тушон -48%. Содержание сухих веществ в соке моркови составило 9-10 %. Морковь сорта Нантская имеет максимальный выход сока и пониженное содержание сухих веществ. Мякоть моркови после измельчения представляег собой хлопья различной формы и длины, так длина частиц мякоти моркови сорта Нантская составляет 586,3 мкм, площадь 227397,7 мкм2. Среднее значение интенсивности светопро-пускания свидетельствует о толщине частицы в обратно пропорциональной зависимости, так для частиц мякоти моркови сорта Нантская интенсивность изменяется в пределах от 614,9 до 925,5. Средняя длина частиц мякоти моркови сорта Фор-то составила 657,6±39,2 мкм, площадь частицы 163310,5±123,5 мкм2, средняя интенсивность 1880,7±750,4. Средняя длина частиц мякоти моркови сорта Тушон составила 735±37,5 мкм, площадь частицы 203465±146,6 мкм2, средняя интенсивность 1187,8+203,6.

Таблица б - Структура мякоти моркови

Сорт моркови Выход сока, % % с .в., в соке Средняя длина частиц, мкм Средняя площадь частиц, мкм' Средняя интенсивность свето-пропускания

Нантская 55 9 586,3±20,6 227397,7±99,3 805,6±! 67,6

Форто 54,5 10 657,6±39,2 163310,5±123,5 1880,7±750,4

Тушон 48 10 735±37,5 203465+146,6 1187,8±203,6

Для увеличения выхода сока из мякоти в технологии разрабатываемого продукта проводили мацерацию мякоти. Для проведения эксперимента было отобрано шесть наименований ферментных препаратов, с различными характеристиками. Определены параметры ферментативного гидролиза исходя из оптимальных параметров действия ферментных препаратов (температурный режим гидролиза - 45-55°С; рН среды - 4,8-5,0). Результаты

экспериментальных исследований представлены в таблице 7.

Таблица 7 - Выход сока при ферментативном гидролизе

Наименование ферментного препарата Время мацерации, мин Выход сока, %

Контрольный 120 S4

Альфа амилаза 120 57

Эндо - 1,3(4) — бета - глюконаза 120 58

Биоглюконаза 120 56

Фрчтстоцим muster 120 60

Фруктоцим Коллор 120 66

Фрукгоцим Р6Л 120 61

Максимальный выход сока наблюдался при применении препарата Фрукгоцим Коллор, что и привело к принятию решения о его использовании в дальнейшем.

Максимальный выход сока наблюдается у мякоти моркови сорта Форто -66 %, выход сока из мякоти сортов Нантская и Тушон составляет 60 и 63 % соответственно. Прирост сухих веществ составил 1,5-2 %, максимальный прирост сухих веществ наблюдается в соке моркови сорта Нантская. В среднем мацерация увеличивает выход сока на 6,6±2 % в зависимости от сорта моркови.

Дальнейшее измельчение мякоти моркови проводилось на куттере. Для определения гидромодуля к мезге добавляли воду и проводили измельчение. Объем воды увеличивали до тех пор, пока масса взвешенных частиц не образовала турбулентную струю. Гидромодуль составил 1:3, измельченные частички представляют собой хлопья круглой формы с диаметром от 3-17 мкм, данный размер частиц позволит создать коллоидную структуру консистенции мякоти.

Комплексное двухступенчатое механическое измельчение и биохимическое воздействие позволят получить высокие оргаиолепгические свойства разрабатываемого нектара. Результаты дисперсионного анализа размеров частиц

мякоти моркови представлены на рисунке 3.

Дисперсионный анализ частиц мякоти после измельчения на куттере показал, что 50 % имеют размер до 10 мкм, на основании чего можно говорить о коллоидной структуре консистенции мякоти моркови. Результаты исследования положены в основу подбора технологической единицы для линии по производству разрабатываемого нектара.

Для определения сохраняемости БАВ в процессе производства нектара, определяли антиоксидантную активность до и после мацерации моркови, результаты испытаний представлены в таблице 8. В процессе испытаний экспери-

до 10 до 50 до 100 до 150 до 200 мк>|

Рисунок 3— Дисперсионный анализ размеров частиц мякоти моркови

ментально наблюдается тенденция увеличения антиоксидантной активности, возможно за счет высвобождения имеющихся в сырье БАВ в процессе гидролиза.

Таблица 8 — Антиоксидантная активность до и после мацерации моркови

Наименование продукта Суммарная АОА, мг рутина Сумма кароттшойдов, мг на 100 гр Содержание АК. мг на 100 гр

X I Еотн

до мацерации

Морковь Нантская 161±14,4 8.26 25,26±2,31 22,35±0,1

Морковь Форто 129±5,4 3,87 13,3±3,95 21,57±0,09

Морковь Тушон 116,7±7,8 6,16 18,5±4,61 27,43±0,1

после мацерации

Морковь Нантская 172,6±23,3 16,8 7,8±2,4 26,1 ±0,51

Морковь Форто 124,4±6,85 5,09 7,6±0,65 26,1 ±0,35

Морковь Тушон 161,7±13,3 7,6 7,8±0,41 28Л±0,43

Так как в промышленных условиях предполагается использовать горячий розлив нектара с целью сохранности БАВ сырья, в лабораторных условиях образцы нектара подверглись ст ерилизации в автоклаве при температуре 100-110° С в течении 3 минут. Результаты антиоксидантной активности и сохранности БАВ в готовом нектаре представлены в таблице 9.

Таблица 9 — Антиоксидантная активность готового нектара

Наименование продукта Суммарная АОА, Сумма каро- Содержание

мг рутина тиноидов, мг АК, мг на 100

X Еотн на ЮОгр гр

до стерилизации

Нектар с сиропом «Лесовичок» 124,2±6,8 9,3 15,4±0,56 24,8±2,3

после стерилизации

Нектар с «троном «Лесовичок» 110,1 ±4,5 3,8 12,6±2,1 20,2±0,6

Нектар с сиропом Малина 94±11,3 9,1 9,9±3,2 19,5±0,7

Нектар с сиропом Облепиха 79,8±1,7 2,7 7,9±0,49 17,03±1,4

Нектар с сиропом Лесные ягоды 94±8,6 12,3 6,9±4,7 16,8±0,9

готовые нектары других производителей

Нектар морковный «Теди», ООО «СМП «МАРК - IV», РФ 79,8±10,8 7,8 11,9±2,8 18,3±0,67

СЬкяйтзч1ю^юржшьт<<Гербф»,Ке51]е 81,6±7,3 10,1 6,3±2,7 17,5±1,3

Показано, что антиоксидантная активность разработанного нектара на 1015 % выше аналогов имеющихся на рынке.

В процессе проведенных исследований определены и скорректированы режимы и параметры технологии производства нектара, которые представлены в таблице 10.

При проведении товароведной оценки нектара «МарКО» были определены основные регламентируемые показатели; определен срок хранения нектара на основании органолептических, физико-химических и токсикологических показателей, который составил 6 месяцев. Установлено, что в 200 мл готового нектара морковного содержится аскорбиновой кислоты около 40 мг и выше, каротиноидов 25 мг, антиоксидантная активность нектара

составила 110 мг (по рутину). Это в свою очередь свидетельствует о наличии функциональных свойств в разработанном нектаре морковном.

Таблица 10 - Режимы и параметры технологии производства нектара «МарКО»

Наименование технологической операции Описание режима

параметр единица измерения значение

очистка паром давление пара МПа 0,6-0,8

время воздействия с 180

извлечение сока диаметр сита мм 0,4

частота вращения Об/мин 1800

мацерация температура °С 55

время воздействия мин 120

нагрев (инактивация фермента) температура "С 100

время воздействия С 2

гомогенизация частота вращения Об/мин 3000

температура ис 75-115

время воздействия с 5

горячий розлив температура иС 75

время воздействия с 300

Глава 4. Функционально — физический и функционально-стоимостной анализ рецептуры и технологии производства морковного нектара

Широкое использование ФСА и ФФА в различных отраслях связано с системностью метода, который заключается в том, что требуется исследование объекта как единого целого и как системы, включающей в себя другие составные элементы, находящиеся во взаимодействии. В силу системности ФСА и ФФА позволяют выявить в каждом изучаемом объекте причинно-следственные связи между качеством, характеристиками (функциональностью) и затратами.

Проведен анализ структуры функций (сырьевой и технологической функции) и определение значимости каждой функции при разработке нектара. Значимость функции определяли с использованием комплекса критериев, учитывающих специфику производства нектара. Для сырьевой составляющей и технологического процесса производства нектара использовали различные группы критериев:

1-я группа (применима к сырьевой составляющей): доступность; взаимозаменяемость; качество.

2-я группа (применима к технологии производства): целесообразность; надежность; экономичность (малоотходность).

Аналитический этап содержит следующие пункты:

1. Составление функциональной структуры и ранжирование функций, совместно для сырьевой составляющей и для технологии производства.

2. На основе информационных данных определяли затраты для каждой функции (включая сырьевую составляющую и технологию производства);

3. Определяли значимость каждой функции, по двум группам вышеописанных критериев;

4. Выявляли неблагополучные функции в процессе сопоставления (значимости - затрат) и дальнейший их анализ.

Функции сырьевой и технологической составляющих определяли на основании значимости баллов используемых при оценке экспертной комиссией, в которую входили представители рабочей группы, оценку проводили по 100-

балльной шкале.

На основании данных анализа построена диаграмма сопоставления «значимость - затраты», которая наглядно показывает «проблемные» функции сырьевой и технологической составляющей разработки и производства нового пищевого продукта. Диаграмма сопоставления представлена на рисунке 4.

Данные диаграммы свидетельствуют о том, что пять из 19 функций - 1 — сырьевая и 4 — технологических являются неблагоприятными то есть затраты на получение данной функции существенно превышают их значимость.

После выявления не благоприятных функций участники рабочей группы разработали меры разрешения противоречия (таблица 11).

Таблица 11 — Перечень неблагоприятных функций и меры разрешения противоречия

№ функции Компонента Соотношение Т\/К\ Меры разрешения противоречия

7 Упаковка 2,00 Выбор более доступной упаковки (дой-пак)

9 Очистка паром 1,2 0 Проведение ФФА

14 Вторичное Более длительная мацерация мякоти

измельчение 1,67 и/или глубокое первичное измельчение

16 Гомогенизация 1,40 Нет мер разрешения

17 Розлив 2,40 Поиск маломощных линий розлива, и как следствие меньшей стоимости

Дальнейшим этапом является проведение ФФА. Технология производства нектара была разделена на составные элементы и описаны их функции, физические операции и физико - технические эффекты. Построены конструктивная и потоковая функциональные структуры, а так же описан физический принцип действия технологии получения нектара. Анализ КФС и ПФС показал наличие деструктивных функций - вторичное измельчение и функция стерилизации, которая не была выявлена в процессе ФСА, так же были разработаны меры их нейтрализации. На основании анализа ФПД были разработаны рекомендации для разрешения противоречия выявленного в процессе проведения ФСА.

Выноды

!. Анализ рынка соковой продукции показал, что основная масса соковой продукции на рынке г. Кемерово представлена восстановленными соками и

1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 19 * Зяачимасть (Ш), оадл жЗатрапл^!,, оалл

Рисунок 4 — Диаграмма сопоставления «значимости - затрат»

нектарами, производимыми на российских предприятиях

транснациональными компаниями из импортного сырья. Большинство продукции относится к фруктовым сокам и нектарам, овощные соки представлены в основном томатным соком и незначительно морковно-яблочным. Это свидетельствует о наличии «ниши» на овощные соки.

2. В качестве основного сырья для производства нектара использовалась морковь. Сравнительная характеристика 18 сортов моркови позволила выявить, что наиболее соответствующими заданным свойствам являются 3 сорта - Нантская, Форто и Тушон.

3. На основе исследований структурно - механических свойств моркови и подбора параметров мацерации предложен комплексный подход к формированию размеров частиц мякоти. Данный подход включает по стадийное механическое и биохимическое (ферментативный гидролиз) воздействие на мезгу моркови.

4. Особенностью рецептуры нектара морковного является использование растительного сиропа «Лесовичок» в качестве купажного ингредиента, формирующего оригинальные органолептические свойства.

Разработаны режимы и параметры технологии производства нектара, обуславливающие его стабильную консистенцию. Первичное измельчение с отделением сока проводится при 1800 об/мин, с диаметром отверстий сига 0,4 мм, мацерацию при температуре 5э С, в течении 2 часов, гомогенизацию в диспергаторе с "рубашкой" нагрева рабочих органов при частоте вращения 3000 об/мин, температуре 75-115° С, в течении 5 секунд.

5. Установлено, что максимальными антиоксида!шшми свойствами морковь обладает в первый месяц после сбора урожая. Потери каротиноидов и витамина С, а также снижение АОА по истечение 8-ми месяцев хранения моркови составляют от 20 до 40% от исходного. Антиоксидангная активность разработанного морковного нектара на 10 - 15% выше, чем у аналогов и составляет 110,1 мг рутина.

6. При проведении товароведной оценки нектара «МарКО» были определены основные регламентируемые показатели; определен срок хранения нектара на основании органолептических, физико-химических и токсикологических показателей, который составил 6 месяцев. Установлено, что в 200 мл готового нектара морковного содержится аскорбиновой кислоты до 40 мг, что составляет более половины от суточной нормы потребности. Содержание каротиноидов составило около 12 мг/100 мл.

7. Показано практическое применение методик ФСА и ФФА на этапе разработки (проектирования) нового пищевого продукта, а именно нектара морковного. Данные методики дают возможность выявления противоречий с последующим их анализом и принятием обоснованных управленческих решений. Для разрабатываемого нектара было выявлено пять противоречий и разработаны следующие меры их разрешений:

-в качестве упаковки рекомендовано использовать более доступные по цене материалы (дой пак, тетра пак и др.);

-аппарат паратермической очистки рекомендовано заменить в линии производства на машину для очистки овощей лезвийным способом;

- согласно классической технологии переработки мякоти моркови рекомендуется осуществлять трехступенчатое механическое измельчение. Нами

предлагается проводить первичное измельчение проводить до размера частиц в интервале 550-650 мкм, что позволит избежать трехступенчатого механического измельчения и ограничиться двухступенчатым;

-противоречие, заключающееся в использования гомогенизации, разрешить не удалось, рекомендовано подобрать более доступные по цене аналоги гомогенизаторов и заново провести анализ;

-розлив готового продукта стоит проводить на менее мощных линиях розлива ввиду того, что проект реализуется на малом предприятии.

Результатом проведения анализа явились рекомендации и предложения, внедрение которых позволит выявить проблемные участки, повысить качество, снизить стоимость конечного продукта и получить социальный и экономический эффект при его реализации.

8. Разработана техническая документация на морковный нектар «МарКО» (СТП), проведена промышленная апробация технологии производства нектара, на базе малого инновационного предприятия ООО «НПП «Батат».

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК

1. Маюрникова, Л.А. Разработка и организация производства функциональных продуктов питания в условиях малых инновационных предприятий /Л.А. Маюрникова, C.B. Ремизов //Ползуновский вестник. - 2011. - № 3/2. - С. 41-45.

2. Маюрникова, Л.А. Анализ и направления развития сокового производства в России /Л.А. Маюрникова, C.B. Ремизов //Ползуновский вестник. - 2012. - № 2/2. - С. 93-97.

3. Новоселов, C.B. Анализ перспектив инновационной деятельности на стадии проектирования новых пищевых продуктов /C.B. Новоселов, Л.А. Маюрникова, C.B. Ремизов, С.Д. Руднев //Ползуновский вестник. - 2013. - № 4/4. — С. 35-44.

4. Ремизов, C.B. Влияние структурно - механических свойств моркови на потребительские свойства нектара па её основе /C.B. Ремизов, Л.А. Маюрникова, М.С. Куракин //Ползуновский вестник. - 2013. - № 4/4. - С. 86-96.

Патенты

5. Патент 2493747 Российская Федерация. МПК A23L2/02 (2006.01). Способ производства морковного нектара / Л.А. Маюрникова, C.B. Ремизов, Т.Ф. Киселева, М.С. Куракин; заявитель и патентообладатель Кемерово. ООО «НПП «Батат». — № 2012103145/13; заявд. 30.01.2012; опубл. 27.09.2013.

Статьи в центральных журналах

6. Ремизов, C.B. Процесс создания и производства функциональных продуктов питания в условиях малых инновационных предприятий /C.B. Ремизов //Ползуновский альманах. - 2011. -№ 4/2. - С. 63-66.

Материалы конференций, форумов

7. Ремизов, C.B. Комплексный функциональный анализ как инструмент сценки нова-ционных продуктов питания /C.B. Ремизов // Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: XIV Международная научно-практическая конференция. - Барнаул: АлтГТУ им. И.И. Ползунова, 2012.-С. 170-172.'

8. Remizov, S.V. The grounds for making plant based juice using local raw material / S. V. Remraiv // Пищевые продукты и здоровье человека: Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых. - Кемерово: КемТИПП, 2012. - С. 492-493.

9. Ремизов, C.B. Развитие малого предпринимательства в сфере переработки местного растительного сырья /C.B. Ремизов // Кузбасс: образование, наука, инновации: Инновационный конвент. — Кемерово, 2011. — Т. 1. - С. 170-172.

10. Ремизов, C.B. Процесс создания малого инновационного предприятия /C.B. Ремизов //Пищевые продукты и здоровье человека: IV Всероссийская конференция с международным участием студентов, аспирантов и молодых ученых. — Кемерово: КемТИПП, 2011. — С.448-449.

11. Ремизов, C.B. Разработка и апробация модели инновационного проекта получения нового вида функционального продукта в условиях малого предприятия /C.B. Ремизов, A.M. Решетникова, Е.Г. Скакалина //Пищевые инновации и биотехнологии; Международный научный форум; Сборник материалов конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, г. Кемерово.-2013. - С. 1082-1087.

12. Ремизов, C.B. Исследования структурно механических свойств моркови на этапе проектирования технологии производства морковного нектара /СВ. Ремизов //Пищевые инновации и биотехнологии; Международный научный форум; Сборник материалов конференции студентов, аспирантов и молодых ученых,г.Кемерово.-2013.-С. 1088-1092.

13. Ремизов, C.B. Исследование антиоксидантной активности сырья на этапе разработки морковного нектара функционального назначения /C.B. Ремизов // Кузбасс: образование, наука, инновации: Инновационный конвент. —Кемерово, 2013. —Т.1. -С. 396 — 402.

14. Ремизов, C.B. Исследование антиоксидантной активности сырья при разработке функциональных продуктов питания на примере морковного нектара /C.B. Ремизов //Актуальные проблемы нанобиотехнологии и инноваций с нетрадиционными природными ресурсами и создания функциональных продуктов: VI Российская научно-практическая конференция. - М.: РАЕН, 2013. -С. 10-13.

Список используемых в работе сокращений

ИД - Инновационная деятельность

КФС - Конструктивная функциональная структура

ОС - Объекты среды

ПФС - Потоковая функциональная структура

ТО - Технический объект

TP - Техническое решение

ФО - Физический объект

ФПД - Физический принцип действия

ФС - Функциональная структура

ФСА - Функционально - стоимостной анализ

ФТЭ - Физико - технический эффект

ФФА - Функционально — физический анализ

Подписано в печать 17.02.2014. Формат 60x86/18. Тираж 80 экз. Объем 1 п.л. Заказ № 180 Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. 650056, г. Кемерово, б-р Строителей, 47.

Отпечатано в рекламно-полиграфической компании «Радуга» 650000, г. Кемерово, ул. Соборная, 6

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

На правах рукописи

04201460220

РЕМИЗОВ СТАНИСЛАВ ВАДИМОВИЧ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ХАРАКТЕРИСТИКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ МОРКОВНОГО НЕКТАРА

Специальность: 05.18.15 - Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания

(технические науки)

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Маюрникова Лариса Александровна

Кемерово - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

Глава 1 Обзор литературных данных 10

1.1 Анализ и направления развития сокового производства в России 10

1.2 Описание технологий получения овощных соков и нектаров 14 Л .3 Основные концепции получения функциональных напитков 18

1.3.1 Исследование антиоксидантной активности напитков 23

1.4 Когнитивные технологии в производстве продуктов питания 24

Заключение 27

Глава 2 Организация эксперимента, объекты и методы исследования 28

2.1 Организация эксперимента 28

2.2 Объекты исследования 30

2.3 Методы исследования 30

2.4 Характеристики методик функционально - стоимостного и 32 функционально - физического анализа. Теоретические аспекты их применения на этапах разработки и производства пищевых продуктов

2.4.1 Описание методики проведения ФСА продуктов питания 35

2.4.2 Описание методики проведения ФФА продуктов питания 40 Глава 3 Экспериментальная часть 52

3.1 Анализ рынка соковой продукции г. Кемерово 52

3.2 Патентный поиск 56

3.3 Выбор и анализ сырья для производства нектара 58

3.3.1 Характеристика сырья 58

3.3.2 Исследования антиоксидантной активности сырья 63

3.4 Разработка рецептуры морковного нектара 65 3.4Л Подбор сортов моркови 66 3.4.2 Разработка модельного образца нектара 68

3.4.2Л Определение соотношения базовых ингредиентов 68 морковного нектара

3.4.2.2 Определение количества внесения сиропа «Лесовичок» 70

3.5 Разработка технологии получения морковного нектара 73

3.5.1 Изучение структурно механических свойств моркови 74

3.5.2 Определение параметров измельчения корнеплодов моркови 80

3.5.3 Определение параметров мацерации 85

3.6 Товароведная оценка нектара «МарКО» 96 Глава 4 Функционально - физический и функционально стоимостной 101 анализ рецептуры и технологии производства морковного нектара Выводы 112 Список сокращений 115 Список литературы 116 Приложения 131

ВВЕДЕНИЕ

Питание играет главную роль в развитии и поддержании работоспособности организма человека. Качество напрямую оказывает влияние на потребительскую стоимость продуктов питания, а так же на здоровье человека. Сегодня продукты питания производится в значительных объемах с применением различных технологий, большинство из которых очень жестко воздействуют на исходное сырье и тем самым разрушает значительную часть натуральных биологически активных веществ и микронутриентов. Для придания необходимых органолептических показателей производители применяют пищевые добавки, в том числе синтетические. Современные продукты питания, зачастую имея высокие органолептические показатели, не обладают полезными свойствами для организма человека, а иногда и наносят ущерб.

Большинство продуктов питания, представленных сегодня на Российском ранке, являются импортными товарами, либо продуктами полностью изготовленными из импортного сырья. Так, основная часть соковой продукции производится на предприятиях, расположенных на территории РФ, но сырье более чем на 80% импортного производства.

Сырье является фактором, формирующим качество и конечную стоимость продукта. Импортное сырье помимо доставки, хранения и т.д. так же требует дополнительных исследований для подтверждения качества (например, сегодня в мире складывается тенденция применять для производства продуктов питания сырье, полученное из ГМИ) и как итог увеличивает стоимость готового изделия.

Согласно Распоряжению Правительства Российской Федерации от 25 октября N 1873-р 2010 года: «Об Основах государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации на период до 2020 года» - Основной задачей государственной политики в области здорового питания является создание экономической, законодательной и материальной базы, обеспечивающей производство внутри страны основных видов продовольственного сырья и пищевых продуктов, отвечающих современным требованиям качества и безопасности,

создающих продовольственную безопасность страны. Для этого необходимо внедрять современные технологии производства сырья и готовой продукции которые смогли бы обеспечить население доступными продуктами питания обладающими не только высокими органолептическими показателями, но и оказывали положительный эффект на организм человека в виду наличия научно сформированных функциональных свойств [92].

В этой связи появляется необходимость исследований в таких областях науки как селекция, животноводство, агротехнология, биотехнология, технологии пищевых производств и товароведения. Результатом исследований должны являться апробированные технологии позволяющие выпускать конкурентоспособные и высококачественные продукты питания, в цепочки от сырья до потребителя.

Такой подход к разработке продуктов возможен в условиях цикла науки и образование - производство - рынок. Использование данного подхода предполагает тесное сотрудничество научных учреждений, производителей и потребителей, возможность учесть все требования и свойства которыми должен обладать продукт питания.

Актуальность темы исследования

Современные тенденции производства соковой продукции в России направлены на выпуск восстановленных соков и нектаров, что обусловлено низкой себестоимостью продукции, а так же не желанием производителей использовать местные ресурсы как источник сырьевой базы для производства. Восстановленные соки и нектары характеризуются низким содержанием биологически активных веществ, что в свою очередь подталкивает производителей дополнительно вносить витамины и микроэлементы в соки и нектары, которые не проявляют нативный (природный) характер воздействия на организм человека.

Разработка и внедрение новых технологий получение высококачественной и конкурентоспособной соковой продукции изготовленной из местного растительного сырья, является перспективным направлением для исследования. Данные разработки являются гарантом продовольственной безопасности инновационной России.

Для увеличения доли внедренных научных разработок в промышленное производство перспективно использование различных методов и методологий на стадии проектирования новых пищевых продуктов, в этой связи использование методов функционально-физического анализа и функционально-стоимостного анализа является актуальным при разработке нектара морковного функционального назначения.

Степень разработанности темы исследований

Разработки в области технологии производства соковой продукции на основе плодоовощного сырья описаны в работах Давидовича Е.А., Лимаревой Н.С., ТТаньковского Г.А., ХаршулВ., Шобингер У. и др. Теоретические и практические аспекты проектирования функциональных свойств продуктов питания, в том числе безалкогольных напитков систематизированы в работах Ермолаевой Г.А., Киселевой Т.Ф., Маюрниковой JI.A., Позняковского В.М., Помозовой В.А., Спири-чева В.Б. и др. Вопросам анализа антиоксидантной активности сырья и готовых пищевых продуктов посвящены работы Батьковой И.А., Курбанова H.A., Лапина A.A., Яшина А.Я. и др.; исследования антиоксидантных свойств соковой продукции - Александровская Е.С., Климова Е.В., Кравченко С.Н., Макаровой Н.В. и др.

Описанию и применению методик ФСА и ФФА в различных областях промышленности посвящены работы Рыжовой В.В., Колоколова В.А., Лукина Л.Н., Новоселова C.B., Половинкина А.И. и др.; применению методики ФСА при производстве пищевых продуктов - Гришиной E.H., Наумовой Е.А., Шигабиева Т.Н. и др. Исследования направленные на рассмотрение применения методики ФФА в пищевой промышленности практически отсутствуют. В этой связи актуальным является вопрос модификации и апробации методики применения комплексного функционального анализа на базе ФСА и ФФА при производстве продуктов питания.

Цель и задачи исследования

Целью данной работы является разработка рецептуры и технологии получения морковного нектара с повышенной антиоксидантной активностью и её оценка с применением методик функционально - стоимостного и функционально - физического анализов. Для достижения указанной цели определены следующие задачи:

1. Провести маркетинговые исследования рынка соковой продукции города Кемерово.

2. Обосновать выбор сырья для производства нектара и дать его характеристику.

3. Исследовать способы переработки моркови для достижения стабильности консистенции нектара.

4. Разработать рецептуру и технологию морковного нектара.

5. Определить антиоксидантные свойства сырья и готовой продукции, а так же сохраняемость биологически активных веществ на этапах производства продукта.

6. Провести товароведную оценку разработанного нектара «МарКО».

7. Провести анализ рецептуры и технологии разработанного нектара с применение методик функционально - стоимостного и функционально - физического анализов.

8. Разработать техническую документацию на нектар, провести промышленную апробацию.

Научная новизна

Предложен комплексный подход, обеспечивающий достижение оптимальных структурно - механических свойств мякоти моркови и стабильность консистенции нектара, состоящий из механического измельчения (при 1800 об/мин) и ферментативного гидролиза.

Установлена очередность способов воздействия на мякоть моркови (сорт Нантская) и пределы размеров частиц мякоти, обеспечивающие стабильность консистенции нектара: первичная механическая обработка мякоти (грубое измельчение) - 550-650 мкм, мацерация мякоти- 480-520 мкм, гомогенизация готового нектара - 5 - 20 мкм.

Сравнительный анализ антиоксидантной активности нектара «МарКО» с аналогичными продуктами, реализуемых на рынке показал преимущество разработанного (И0,1±4,5 мг рутина, по сравнению с 79,8±10,8 мг рутина в нектаре морковном «Теди», 81,6±7,3 мг рутина в соке яблочно-морковном «Гербер»).

Модификация и использование методов ФФА и ФСА на стадии проектирования и производства нектара позволили выявить пять противоречии и разработать рекомендации, внедрение которых позволит снизить стоимость конечного продукта и в результате получить социальный и экономический эффект от реализации.

Техническая новизна предлагаемого решения подтверждена патентом РФ № 2493747.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Теоретическая значимость работы заключается в модификации и адаптации методик функционально-физического анализа и функционально-стоимостного анализа на этапах разработки и производства пищевых продуктов функционального назначения на примере нектара морковного.

Разработан проект технической документации на нектар морковный с повышенной антиоксидантной активностью «МарКО».

Работа выполнена в рамках гранта «Ползуновские гранты» - 2011.

На основе работы был составлен инновационный проект, который был признан победителем в рамках программы «СТАРТ» Фонда содействий развития малых форм предприятий в научно технической сфере в 2012 году. Результаты исследований апробированы на предприятии ООО «НПП «Батат» (Тяжинский район, Кемеровской области), созданное в рамках программы «СТАРТ», в данный момент предприятие реализует второй этап проекта.

Результаты работы внедрены в учебный процесс и используются при проведении лекционных и практических занятий для студентов специальностей «Технология продуктов общественного питания», «Технология продуктов детского и функционального питания» ФГБОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности.

Методология и методы исследования

В работе использованы методы сбора, сравнительного анализа и систематизации научной информации, лабораторного анализа стандартными физико-химическими методами, сенсорного анализа общепринятыми методами, результаты которых обрабатывались с использованием программных продуктов MS Excel и STATISTICA.

Степень достоверности результатов

Исследования проводились по стандартным методикам с применением качественных реактивов на сертифицированном оборудовании. Результаты исследований опубликованы в рецензируемых изданиях.

Апробация результатов исследования

Основные положения и результаты исследований докладывались на конференциях, форумах разного уровня: «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 20П и 2012); «Инновационный конвент: Кузбасс - образование, наука, инновации» (Кемерово, 2011 и 2013); «Ползуновские гранты» (Барнаул, 2011); международной научно-практической конференции «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств» (Барнаул, 2012); международный научный форум «Пищевые инновации и биотехнологии» (Кемерово 2013).

Диссертационная работа обсуждена и рекомендована к защите на заседании кафедры технологии и организации общественного питания ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности».

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ 1.1 Анализ и направления развития сокового производства в России

Известно, что фрукты и овощи, а так же продукты, полученные путем переработки данного сырья, являются неотъемлемой составляющей рациона питания любого человека. Люди на протяжении многих веков знали о полезном воздействии соков на организм человека. В настоящее время современная наука экспериментально доказала и научно обосновало полезные свойства соков [32,116].

Об этих свойствах фруктов и овощей было известно очень давно — еще древние греки и римляне знали, что фрукты и овощи являются полноценными продуктами питания. Уже на заре человечества из фруктов и овощей люди умели добывать питательный сок, включая его в ежедневный рацион [II7].

В современных условиях соки не утратили свою значимость, а наоборот являются важным продуктом питания, при этом имеет высокую стоимость, однако, современные технологии и концепции производства кардинально отличаются от тех, которые применялись сто лет назад. Это в свою очередь пагубно сказалось на качестве и как в следствие на пользе для человека [91].

Объем мирового потребления соков и сокосодержащих напитков за последние 10 лет вырос в полтора раза [2, 61], темпы роста незначительны но, тем не менее, наблюдается устойчивая положительная тенденция. Объем производства соковой продукции в России ежегодно увеличивается на 7-10 % [39], однако потребления соков в сравнении существенно ниже, чем в других странах рисунок 1.

Соки сегодня весьма отличаются от тех продуктов, которые были представлены в нашей стране более 20 лет назад. Во времена плановой экономики соковая продукция производилась в географически обособленных регионах, за частую, непосредственно в близи культивации источников сырья. При производстве применялись традиционные технологии, в которых практически отсутствовал этап концентрации. Такие соки имели высокие органолептические показатели и обла-

дали высокой пищевой ценностью, обогащение соков, какими либо добавками не производилось.

Россия Канада Германия США

Рисунок 1- Потребление соков в различных странах в 2007 году, литров на

человека в год

Индустрия производства соковой продукции сегодня в основной своей массе построена на производстве восстановленных соков и нектаров, и ситуация складывается таким образом, что 98% из представленной на рынке соковой продукции - это восстановленные соки и нектары [3]. Данные соки производятся путем разбавления концентрированного сока, который является биржевым товаром. В России доля импортного сырья составляет 80 % [27, 71, 82] это отрицательно сказывается на продовольственной безопасности страны [102].

На данном этапе весомая доля рынка принадлежит транснациональным компаниям, которые в свою очередь производят продукцию по зарубежным технологиям из импортного сырья. В технологическом плане многочисленные предприятия этих компаний являются всего лишь линиями розлива и только иногда являются предприятиями с полным циклом производства в начале производственной цепи, которого стоит свежее фруктовое или плодоовощное сырьё.

Из приведенной ниже таблице видно, что основной доход от производства соковой продукции на территории РФ принадлежит транснациональным

компаниям. На рисунке 2 представлены доли различных компаний на рынке соков и напитков, в России. Из диаграммы �