автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка технологии безградиентного размораживания творога для дальнейшей промышленной переработки

на правах рукописи

Лукашова Татьяна Александровна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ БЕЗГРАДИЕНТНОГО РАЗМОРАЖИВАНИЯ ТВОРОГА ДЛЯ ДАЛЬНЕЙШЕЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ ПЕРЕРАБОТКИ

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005568743

13 МАЯ 2015

Москва 2015

005568743

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности» (ФГБНУ «ВНИМИ»)

Научный руководитель: доктор технических наук,

старший научный сотрудник Федотова Ольга Борисовна

Официальные оппоненты: Творогова Антонина Анатольевна

доктор технических наук, доцент Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт холодильной промышленности», зам. директора по научной работе

Грунская Вера Анатольевна

кандидат технических наук, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Вологодская государстве1шая молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина, заведующая кафедрой технологии молока и молочных продуктов

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт технологии консервирования»

Защита диссертации состоится «//» 2015 г в часов на

заседании диссертационного совета ДМ 006.021.01 при Федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт мясной промышленности им. В.М. Горбатова» по адресу: 109316, г. Москва, ул. Талачихина, 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБНУ «ВНИИМП им. В.М. Горбатова» и на сайте www.vniimp.ru.

Автореферат разослан » 2015 г.

Ученый секретарь ^

диссертационного совета !

кандидат технических наук

старший научный сотрудник _ ''' Л.Н. Захаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Творог является одним из наиболее распространенных продуктов цельномолочной отрасли, вырабатываемый практически на каждом молочном предприятии. Он относится к скоропортящимся продуктам. Производство творога имеет сезонный характер, в связи с чем, возникает необходимость в сохранении его качественных характеристик достаточно длительное время. Как показывает практика, это зависит от рационального решения технологических аспектов на всех этапах холодильной цепи низкотемпературного резервирования творога.

Размороженный творог находит широкое применение при последующей переработке на промышленных предприятиях и предприятиях общественного питания.

В настоящее время разработаны и предложены аппаратурно-технические решения для использования на стадиях замораживания и хранения. В тоже время, заключительный этап холодильной технологии резервирования творога - размораживание является наиболее сложным и наименее изученным.

Вопросам развития техники и технологии размораживания творога посвящены работы многих отечественных и ряда зарубежных ученых: Белозерова Г.А., Богдановой Е.А., Зобковой З.С., Ивашова В.И., Миклашевского В.В., Овчаровой Г.П., Пальмина Ю.В., Панковой Р.И., Рогова И.А., Стефановского В.М., Фильчаковой H.H., Фриденберга Г.В., Almaty Е., Erdeli L. и др.

Предлагаемые на сегодняшний день технологические решения размораживания творога имеют ряд существенных недостатков. Главными из которых являются снижение безопасности и качества продукта за счет существенной длительности процесса, развития посторонней микрофлоры, потери массы творога и прочее.

В связи с вышеизложенным, разработка технологии безградиентного размораживания творога для дальнейшей промышленной переработки является актуальной.

Цель и задачи.

Целью работы являлась разработка технологии безградиентного размораживания творога с использованием СВЧ-воздействия в рамках единой цепи его низкотемпературного резервирования.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

- исследовать влияние условий СВЧ-воздействия на технологические параметры размораживания творога;

- исследовать влияние совокупности длительности воздействия, конфигурации образцов и их положения в поле СВЧ на равномерность распределения температур в продукте;

определить оптимальные параметры технологии СВЧ-размораживания творога;

провести сравнительный комплексный анализ качества и безопасности размороженного творога;

- исследовать изменение количества молочнокислых микроорганизмов творога в цепи холодильного хранения;

- исследовать влияние способа размораживания на структурные характеристики образцов творога;

разработать Технологическую инструкцию изготовителя по безградиентному размораживанию упакованного творога и провести производственную проверку этой технологии.

Научная новизна.

Получены зависимости температуры и степени размораживания творога от мощности и длительности СВЧ-воздействия.

Показано влияние конфигурации блока творога на равномерность распределения температур в массе при СВЧ-размораживании.

4

Доказано, что СВЧ-воздействие сохраняет исходную структуру творога, обеспечивая его высокую влагоудерживающую способность.

Практическая значимость.

На основании проведенных исследований выявлена перспективность применения технологии безградиентного размораживания творога. Установлены оптимальные режимы СВЧ-размораживания.

Разработана и утверждена ТД (ТИИ 00419785-001-2015) на размораживание творога безградиентным способом в поле СВЧ; осуществлена отработка технологии СВЧ-размораживания творога в производственных условиях ООО «АКФ-3».

Результаты проведенной работы являются научно-практической основой интенсификации процесса размораживания творога на

молокоперерабатывающих предприятиях и могут быть востребованы смежными отраслями промышленности, перерабатывающими размороженный творог.

Диссертационная работа выполнена соискателем лично, включая анализ литературно-информационных источников; определение методологии проведения исследований получение и обобщение теоретических и экспериментальных данных; формулирование выводов. Соавторство по ряду этапов отражено в списке публикаций.

Апробация работы.

Основные положения и результаты работы были обсуждены в рамках Всероссийской молодежной научной конференции с международным участием «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук», г. Кемерово, 2011 г.; Международной научно-практической конференции «Пути интенсификации производства и переработки сельскохозяйственной продукции в современных условиях», г. Волгоград, 2012 г.; VII конференции молодых ученых и специалистов научно-исследовательских институтов Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии «Научный вклад молодых ученых в развитее пищевой и перерабатывающей промышленности АПК», г. Москва, 2013 г.;

5

Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции в условиях ВТО», г. Волгоград, 2013 г.; Международной научно-практической конференции «Молочная индустрия мира и Российской Федерации», г. Москва, 2013 г.; Международной научной конференции «Пищевые инновации и биотехнологии», г. Кемерово, 2014 г.; 17-ой Международной научно-практической конференции, посвященной памяти В.М. Горбатова «Теоретические и практические аспекты управления технологиями пищевых продуктов в условиях усиления международной конкуренции», г. Москва, 2014 г.; VIII Международной конференции молодых ученых и специалистов «Фундаментальные и прикладные исследования по безопасности и качеству пищевых продуктов», г. Видное, 2014 г. (Получен Диплом за лучшую научно-исследовательскую работу).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ, из которых 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методической части, экспериментальной части, основных результатов и выводов, списка использованной литературы, содержащего 154 отечественных и зарубежных источника, и приложений. Работа изложена на 129 страницах, включает 8 таблиц и 30 рисунков, 3 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и необходимость данного направления исследований по выбранной теме, изложены научная новизна, практическая значимость, сформулированы цель и задачи исследований.

В первой главе проведен аналитический обзор отечественной и зарубежной литературы, проанализированы особенности существующих способов низкотемпературного резервирования творога, проведен сравнительный анализ градиентных и безградиентных способов размораживания, подчеркнуты преимущества последнего, приведены

примеры применения поля СВЧ в других отраслях пищевой промышленности, показано его влияние на пищевые продукты, растительное сырье и биологические объекты.

Сформулированы основные направления исследований по размораживанию творога под действием поля СВЧ. Определена цель работы и задачи исследований.

Во второй главе изложена организация, объекты и методы проведения экспериментов. Схема проведения исследований представлена на рис. 1.

Исследования проводились в ФГБНУ «ВНИМИ» в рамках «Плана фундаментальных и приоритетных исследований Россельхозакадемии по научному обеспечению АПК», затем Госзадания, утвержденного ФАНО.

Исследования микроструктуры творога проводились на базе ФГБНУ ВНИХИ.

Объектами исследований являлись: творог свежевыработанный с массовой долей жира 9 % по ТУ 9222-180-00419785-04; творог свежевыработанный с массовой долей жира 18 % по ТУ 9222-180-0041978504; творог замороженный (после низкотемпературного хранения) с массовой долей жира 9 % по ТУ 9222-180-00419785-04; творог замороженный (после низкотемпературного хранения) с массовой долей жира 18 % по ТУ 9222180-00419785-04; сыворотка молочная по ГОСТ Р 53438-2009.

Определение физико-химических, микробиологических и органолептических показателей творога проводили с использованием стандартных методов: массовую долю жира - по ГОСТ 5867-90; массовую долю сухих веществ - по ГОСТ 3626-73; массовую долю влаги - по ГОСТ 3626-73; массовую долю белка - по ГОСТ 23327-98; кислотность по ГОСТ Р 54669-2011; активную кислотность рН - по ГОСТ Р 53359-2009; количество молочнокислых микроорганизмов - по ГОСТ 10444.11-89; количество дрожжей и плесневых грибов - по ГОСТ 10444.12-88; количество бактерий группы кишечных палочек — по ГОСТ Р 53430-2009; органолептическую оценку - по ГОСТ Р 52096-2003.

Рисунок 1 - Схема проведения исследований

Исследование микроструктуры творога проводили при увеличении в 100 раз с использованием подключенного к ПК светового микроскопа OlympusCX 41 со встроенной фотокамерой. Влагоудерживающую способность творога определяли по гравиметрическому варианту метода Гру и Хамм, изложенному в прописи Алексеенко A.A. Отработку технологии размораживания творога проводили на микроволновом дефростере камерного типа марки AMW 200 фирмы «Sairem» (Франция).

Математическую обработку данных проводили с использованием блока DOE программы пакета программ Statistica 8.0 (StatSoft Inc., 2007, США) и программ Microsoft Excel ХР.

Глава 3. Экспериментальная часть

Исследование параметров процесса СВЧ-воздействия на динамику размораживания творога

Получены зависимости температуры размораживания и степени размораживания творога (к) от мощности и длительности СВЧ-воздействия в соответствии с матрицей эксперимента. Установлено, что действующими факторами СВЧ-энергии, оказывающими заметное влияние на изменение выходных зависимых переменных процесса размораживания образцов упакованного творога, являются мощность СВЧ-воздействия (N) и его длительность, которая представлена в циклическом процессе двумя факторами: длительностью единичного воздействия (твга) и количеством циклов (п). Влияние названных факторов отражается в основном в зависимостях: tpa3M= f(N); tpMM= f(TB0,xn) и k = f(N) (1).

Показано, что при стабильной величине длительности единичного воздействия определяющую роль во влиянии на температуру размораживания творога играет количество циклов СВЧ-воздействия. Совместное воздействие исследованных факторов (количества циклов, мощности СВЧ-воздействия) на изменение температуры размораживания творога представлено на рис. 2.

<го 100

у = 0,0238 - 3,631x1 - 18,5417х2 + 1,4018 х,2 + 7,6875х,х2 + 4,5893х22

(Л

го

(О ■5

я го

л/

я У - температура размораживания ® творога, °С.

XI - количество циклов;

Х2 — мощность СВЧ-воздействия,

Рисунок 2 — Зависимость температуры размораживания творога от мощности и количества циклов СВЧ-воздействия

Рассмотрена роль такого фактора, как продолжительность выдержки между циклами СВЧ-воздействия на изменение температуры размораживания. По своей физической природе этот фактор должен быть направлен на выравнивание температуры по объему образца упакованного продукта.

Предложено два варианта оптимизации процесса СВЧ-размораживания творога. Первый связан с увеличением длительности воздействия и количества циклов и уменьшением мощности СВЧ-воздействия, а второй - с увеличением длительности выдержки.

Установлена зависимость температуры размораживания творога от удельной энергии СВЧ-воздействия, что позволяет определить условия проведения процесса размораживания для образцов творога различной массы. В частности, для достижения оптимальной температуры размораживания (минус 1,0 ± 1)°С образца продукта массой 300 г величина удельного энергетического СВЧ-воздействия (ДО), отнесенная к массе исследованного образца творога (т), составляет порядка 60 кДж /кг.

ДО = (Ыхпхтвоз)/ш, кВтхс/кг, (2).

Наблюдения показали, что нижние слои продукта на различных стадиях процесса нагреваются в большей степени, чем верхние. Так, после первого цикла СВЧ-воздействия различие температур верхнего и нижнего слоев образцов продукта, в зависимости от величины начальной температуры и массы образца, составляло от 4 до 8°С, уменьшаясь к окончанию процесса размораживания не более, чем на 20-40%.

С целью выравнивания температур образца продукта рассматривали влияние варьирования длительности выдержки, осуществляемой в каждом цикле после проведения единичного СВЧ-воздействия.

Установлено, что влияние выдержки при использовании циклического процесса на выравнивание температуры образца становится заметным уже после 2-го цикла воздействия. Это связано с тем, что температура верхних слоев образцов достигает криоскопической точки. При этом происходит их лавинообразный нагрев. Выдержка позволяет нивелировать этот процесс. При этом различие температуры слоев составляет в среднем (1,0 - 1,5)°С. Заметное на (4-6)°С изменение температуры в результате выдерживания в течение не менее 180с наблюдается только после проведения третьего цикла, что связано с охлаждением нагретых поверхностных участков образца под действием еще не прогретой основной массы продукта. Выдержка дольше 180с изменяет температуру незначительно.

Установлено, что количество проведенных циклов, после которого отмечается заметное влияние длительности выдержки, напрямую зависит от массы образца и мощности СВЧ-воздействия.

Сопоставительный анализ полученных результатов размораживания образцов творога в зоне СВЧ-воздействия показал, что разница температур верхнего и нижнего слоев размораживаемых образцов в вариантах опытов с их переворачиванием и без переворачивания составила, в среднем, 1,7 °С и 2,8 °С, соответственно на 40% меньше. Кроме того, овальная форма сечения единицы упаковки, не имеющая острых углов, характерных для прямоугольной формы сечения образца, обеспечивает равномерность

11

распределения температур, что способствует исключению локального перегрева размораживаемого продукта.

Исследование энергозатрат при размораживании упакованного творога

Определена зависимость затрат СВЧ-энергии от массы образцов, температуры замораживания и конечной среднеобъемной температуры размороженного продукта.

Энергетические затраты, необходимые для размораживания образцов творога массой до 2,0 кг от начальной температуры (номинально минус 18°С или минус 25°С) до оптимальной (от минус 3° до минус 1°С), представлены на рис. 3.

Анализ полученных данных показывает, что количество тепла, необходимое для размораживания образцов до оптимальной температуры, пропорционально установленной мощности и суммарной продолжительности циклического СВЧ-воздействия.

СЬ, кДж

Рисунок 3 - Зависимость тепловой энергии, полученной размороженным творогом, (С>п) от затрат энергии на размораживание под действием СВЧ (<33)

<3п = ГП (^ач - Ъо„) X Ср (3),

где Ср - теплоемкость творога, кДж/(кгхК); 1нач-температура замороженного творога; 1ко„ - конечная температура размораживания, °С.

<3з = N х1воз х п (4),

где N - затраченная мощность СВЧ-воздействия, кВт; твш- длительность единичного воздействия, с; п - количество циклов СВЧ-воздействия.

Полученная зависимость (рис. 3) позволяет определить затраты СВЧ-энергии, необходимые для размораживания единичных образцов творога промышленной расфасовки (массой более 2,0 кг) до требуемой температуры.

Исследование влияния СВЧ-воздействия на показатели качества и безопасности творога

Проведены исследования органолептических, физико-химических, и структурно-механических характеристик творога с массовой долей жира 9 % после низкотемпературного хранения и последующего размораживания с использованием СВЧ-поля и на воздухе. В качестве контроля использовали свежевыработанный творог.

Отмечено, что при размораживании в СВЧ -поле образцы творога сохраняли свою форму, выделения сыворотки не наблюдалось. При размораживании творога на воздухе отмечено значительное выделение сыворотки, что привело к потерям массы продукта, которые составили более 13 % от общей массы образца.

Результаты органолептической оценки творога приведены на рис. 4. Анализ полученных данных показал, что органолептическая оценка всех образцов творога по показателям - «вкус», «цвет», «запах» одинакова. Оценка показателя - «консистенция» для образца № 2 сопоставима с контролем и заметно лучше, чем для образца № 1.

Исследовано влияние варьирования мощности и длительности воздействия СВЧ-размораживания в выбранном диапазоне на органолептическую оценку образцов. При всех исследованных режимах органолептическая оценка образцов творога одинакова и сопоставима с его показателями до замораживания.

Контроль

5 / /

Л / Ж ' / Образец № 1- творог,

//У размороженный на

///у. воздухе;

////%' Образец № 2 - творог,

___2ъ»Д\\ размороженный в

/ _ т | — СВЧ-поле;

Образец 2 Контроль - творог

......запах, цвет свежевыработанный.

Консистенция

Рисунок 4 - Профилограмма органолептической

оценки образцов творога

Определяли значение активной и титруемой кислотности в образцах творога, размороженных в поле СВЧ и на воздухе, и сравнивали их с показателями свежевыработанного творога. Анализ полученных данных показал, что колебания показателей незначительны и составляют, соответственно: рН от 4,33 до 4,35 и 190- 195 °Т.

Проведены исследования влагоудерживающей способности (ВУС) образцов творога (рис.5).

40 35 30 25 20 15 10 5 0

Контроль Образец! Образец 2

Рисунок 5 - Влагоудерживающая способность творога в зависимости от _способа размораживания_

Образец 1 - творог, размороженный на воздухе;

Образец 2 - творог, размороженный в СВЧ-поле; Контроль - творог свежевыработанный.

Анализ полученных данных показал, что влагоудерживающая способность творога, размороженного в поле СВЧ, сопоставима с данным

показателем для свежевыработанного творога и несколько выше (на 12 %), чем при размораживании на воздухе.

Сравнительный анализ микроструктуры творога, размороженного различными способами, и свежевыработанного творога свидетельствует о том, что СВЧ размораживание позволяет сохранить исходную структуру продукта. Напротив, традиционное размораживание на воздухе приводит к значительным изменениям в его микроструктуре.

а) Свежевыработанный б) Творог, размороженный в) Творог, размороженный творог (контроль) под действием поля СВЧ на воздухе

Рисунок 6 - Микроструктура образцов творога

Результаты микроструктурного анализа были сопоставлены с данными, полученными при исследовании влагоудерживающей способности образцов творога. Выявлена взаимосвязь между структурой творога и его влагоудерживающей способностью. Так, размораживание на воздухе приводит к образованию рыхлой структуры за счет крупных микропустот, соединенных между собой, которая, в свою очередь, способствует увеличению синерезиса, а, следовательно, потере массы продукта. При размораживании в поле СВЧ сохраняется разветвленная пространственная структура, хорошо удерживающая влагу, что позволяет избежать потерь массы продукта за счет выделившейся сыворотки.

Исследование микробиологических показателей творога Проведено определение в продукте посторонней микрофлоры и ее изменение в холодильной цепи низкотемпературного резервирования.

Исследовали два варианта образцов упакованного творога с массовой долей жира 9 % и 18%. Результаты приведены в табл. 1.

Таблица 1 - Содержание посторонней микрофлоры в твороге, после СВЧ-размораживания по сравнению с свежевыработанным творогом

Наименование показателя Значение показателя

Свежевыработанного творога Творога после размораживания

с массовой долей жира 9% с массовой долей жира 18% с массовой долей жира 9% с массовой долей жира 18%

Бактерии группы кишечных палочек* обнаружено в 0,1 + 0,0001 г не обнаружено в 0,01 г обнаружено в 0,1 + 0,0001 г не обнаружено в 0,01 г

Staphylococcus aureus не обнаружено в 0,1 г не обнаружено в 0,1 г не обнаружено в 0,1 г не обнаружено в 0,1 г

Патогенные микроорганизмы, в т. ч. сальмонеллы не обнаружено в 25 г не обнаружено в 25 г не обнаружено в 25 г не обнаружено в 25 г

Дрожжи, КОЕ/г 1х(102- 104) 1х(Ю'- 104) 1х(102- 104) 1х(10'- Ю4)

Плесени, КОЕ/г менее 1x10' менее 1x10' менее 1x10' менее 1x10'

^Специально отобранный образец

Из представленных данных видно, что при выбранных режимах СВЧ-воздействия не наблюдается рост посторонней микрофлоры в твороге, которая остается на уровне соответствующих значений свежевыработанного продукта.

Проведены исследования влияния СВЧ-воздействия при

размораживании творога на количество молочнокислых микроорганизмов в зависимости от параметров процесса размораживания и различной продолжительности низкотемпературного резервирования образцов продукта.

Модельные образцы творога массой 300 г, в которых начальный уровень молочнокислых микроорганизмов составлял 1,3* 106 КОЕ/г, резервировали при температуре минус 18 °С в течение 182 суток. В начальный период, до 96 суток низкотемпературного хранения количество молочнокислых микроорганизмов оставалось на уровне, близком к исходному. Так, в образцах, размороженных через 10, 53, 96 суток хранения, количество молочнокислых микроорганизмов изменялось в пределах от 1,3 * 106 КОЕ/г до 8,0* 105 КОЕ/г. Затем началось заметное снижение количества молочнокислых микроорганизмов. На 149 сутки хранения оно снизилось до

3,2х 10 КОЕ/г, а на 182 сутки до 1,3x10' КОЕ/г, что составляет один порядок по сравнению с первоначальным уровнем.

Полученные результаты сопоставимы с изменением количества молочнокислых микроорганизмов в образцах творога, размороженных с СВЧ-воздействием мощностью от 10 Вт до 480 Вт и продолжительностью от 120 до 375 с, после их хранения при температуре минус 18°С, соответственно, в течение 10, 53, 96, 149 и 182 суток (рис. 7).

* -с 6,5 1.....-................................■=■■;■:■'■::»"——................ ..............................1

11 ta ш;

* О 10 53 96 149 182

Продолжительность хранения, сутки

□ Образцы, размороженные в поле СВЧ ■ Образцы, размороженные на воздухе (контроль)

Рисунок 7 - Изменение количества молочнокислых микроорганизмов в процессе низкотемпературного хранения творога Анализ полученных данных показал, что размораживание творога в поле СВЧ не оказывает влияния на количество молочнокислых микроорганизмов, которое зависит только от продолжительности низкотемпературного резервирования.

Исследовали изменение количества молочнокислых микроорганизмов при температуре размораживания, близкой к криоскопической и увеличенной до 1500 г массе образцов. Для исследования были использованы образцы со стабильным уровнем содержания микроорганизмов, т. к. известно, что при длительном резервировании их количество в твороге снижается. Результаты исследований представлены в табл. 2.

Обобщение полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что при размораживании образцов творога массой 1500 г до температуры в пределах (минус 2 ± 1)°С использование СВЧ-воздействия мощностью в пределах 300 - 500 Вт и длительностью 180 - 300 с не оказывает влияния на количество молочнокислых микроорганизмов.

Таблица 2 - Количество молочнокислых микроорганизмов в размороженном твороге после низкотемпературного резервирования при

(минус 25)°С по сравнению со свежевыработанным творогом

Виды продукта Количество молочнокислых микроорганизмов, КОЕ/г

Способ размораживания

на воздухе | поле СВЧ

Длительность хранения при минус 25°С, сут.

0 (Свеже-выработанный) 14 60 0 (Свеже-выработанный) 14 60

творог с массовой долей жира 9 % lxfloMo') 1х(1сМо7) KioMcf) HltfMO7) Hltf-lO7) Hltf-Kf)

творог с массовой долей жира 18 % 1*(107- 1(f) tx(107-ltf) HtoMo7) 1*(107-10Р) НЮ7- 10s) l*(l(f'-107)

Примечание: Температура размораживания на воздухе - 23 °С. Режимы СВЧ-воздействия - мощность 395 Вт и длительность 240 с.

Оценка данных по размораживанию образцов с различным начальным

уровнем молочнокислых микроорганизмов в твороге до замораживания 106 КОЕ/г, 107 КОЕ/г, 108 КОЕ/г показывает принципиальную возможность сохранения их высокого уровня как характеристики качества резервируемого творога. Это возможно при начальном уровне молочнокислых микроорганизмов 107 КОЕ/г и выше.

Разработка технологии безградиентного размораживания упакованного творога в блоках

Параметры процесса и режимы размораживания выбирали на основании проведенных ранее исследований с учетом массы блока, начальной и конечной температуры продукта. Итогом проделанной работы является разработка технологической схемы безградиентного размораживания творога (рис. 8).

_Входной контроль сырья _

Творог замороженный | В соответствии с ТУ 9222-180-00419785

Технологический процесс Параметры и показатели

Выгрузка из камеры замороженных блоков творога в транспортной упаковке, освобождение от упаковки ^творога = минус 18°С; минус 25°С

Загрузка блоков Диапазон Блоки 5 кг Блоки 10 кг Блоки 20 кг

замороженного параметров для

творога в аппарат различной массы

для единичной загрузки

размораживания камеры аппарата

Аппарат для СВЧ- N = (3 - 5) кВт N = 3 кВт N = 4 кВт N = 5 кВт

размораживания т «ОВД.= ОТ 1 МИН ДО Т возя. _ ^ ВОЗД. — 2 Т возд. 2

творога камерного 5 мин мин мин мин

или туннельного т ,„д = от 2 мин до 5 т ВЫД.~ 2 Т ВЫД.- 2 т ВЬЩ.— 2

типа мин мин мин мин

пц= от 2 до 6 пц= 2 цикла пц= 3 цикла пц= 4 цикла

циклов Яблока творога (минус 2 ± Яблока творога (минус 2 ± ^блока творога (минус 2 ±

1блока порога ~ (минус 1)°С 1)°С 1)°С

2 ± 1)°С от 6 Т рюыораж. Т раз мораж. Т размораж.-

Т размораживания от 6 мин до от 8 мин до от 11 мин

мин до 15 миц 7 мин 10 мин до 15 мин

Выгрузка размороженного творога из аппарата для размораживания ^творога = (МИНУС 2 ± 1)°С

Удаление упаковки с размороженных блоков. Подача творога на промпереработку ^творога = (МИНУС 2 ± 1)°С

Тележки, стол

В технологический процесс производства творожных продуктов Рисунок 8 - Схема технологического процесса безградиентного размораживания упакованного творога в блоках Установлено, что для размораживания блоков творога промышленной фасовки с начальной температурой (минус 18)°С или (минус 25)°С до температуры (минус 2 ± 1)°С диапазон значений основных действующих факторов процесса находится в пределах: мощность (3 - 5) кВт, длительность

воздействия от 1 мин до 5 мин; длительность выдержки от 2 мин до 5 мин; количество циклов от 2 до 6. При этом общая длительность размораживания составляет от 6 мин до 15 мин.

В соответствии с разработанной технологией проведены опытно-промышленные работы по СВЧ-размораживанию творога. Размораживали четыре партии упакованного творога. Партии № 1 и № 2 - творог с массовой долей жира 9%, сформованный в виде блоков массой 10 кг. Партия № 3 -творог с массовой долей жира 18%, сформованный в виде блоков массой 5 кг. Партия № 4 - творог с массовой долей жира 9%, сформованный в виде блоков массой 5 кг. Начальная температура перед размораживанием блоков творога находилась в пределах от минус 18 °С до минус 25°С.

Полученные результаты подтвердили эффективность СВЧ-технологии размораживания творога при разработанных параметрах процесса. Установлено, что блоки упакованного творога массой 5-10 кг, размораживается до оптимальных температур в пределах (минус 2 + 1)°С всего за 6 — 9 мин в зависимости от массы блока и температуры замораживания творога. По сравнению с размораживанием на воздухе, длительность которого составляет 2-3 суток, разработанная технология эффективнее в 500 раз.

Результаты определения органолептических, физико-химических и микробиологических исследований образцов творога, размороженных в промышленных условиях аналогичны полученным ранее в лабораторных условиях при отработке технологии.

На основании проведенных исследований разработана и утверждена ТД (ТИИ 00419785-001-2015) на размораживание творога безградиентным способом в поле СВЧ.

Основные результаты работы и выводы

1. Теоретически и экспериментально доказано, что одним из перспективных направлений интенсификации процесса размораживания творога, предназначенного для дальнейшей переработки, в холодильной цепи

20

его низкотемпературного резервирования является безградиентная СВЧ технология.

2. Исследовано влияние мощности и длительности СВЧ-воздействия на технологические параметры размораживания творога. Получены зависимости температуры размораживания от мощности и длительности СВЧ-воздействия, а также степени размораживания от мощности. Определено два направления оптимизации процесса СВЧ-размораживания творога. Первое связано с увеличением длительности воздействия и количества циклов и уменьшением мощности СВЧ-воздействия, а второе - с увеличением длительности выдержки.

3. Установлено влияние конфигурации единицы упакованного творога и его положения в поле СВЧ-воздействия на динамику температур. Показано, что овальная форма сечения единицы упаковки с продуктом обеспечивает равномерность распределения температур до (1 - 2)°С, что способствует исключению локального перегрева размораживаемого творога. Изменение положения образца в пространстве на 180° в процессе размораживания, также позволяет выровнять температуру по поверхности образца до (1 - 2)°С.

4. В результате проведения оптимизации установлено, что для размораживания блоков творога с начальной температурой минус 18°С или минус 25°С до температуры (минус 2 ± 1)°С диапазон значений основных действующих факторов процесса находится в пределах: мощность (3 - 5) кВт, длительность воздействия от 1 мин до 5 мин; длительность выдержки от 2 мин до 5 мин; количество циклов от 2 до 6. При этом общая длительность размораживания составляет от 6 мин до 15 мин.

5. Проведен сравнительный комплексный анализ качества и безопасности размороженного творога. Показано, что размораживание под действием СВЧ-поля при разработанных параметрах процесса предотвращает пороки консистенции творога. Показатели активной и титруемой кислотности не изменяются. Микробиологические показатели соответствуют установленным нормам.

6. Показано, что заметное снижение количества молочнокислых микроорганизмов выявлено на 149 сутки низкотемпературного хранения, а на 182 сутки оно составило один порядок по сравнению с первоначальным уровнем. Доказана принципиальная возможность сохранения высокого уровня молочнокислых микроорганизмов после СВЧ-размораживания при условии, что их начальное содержание в свежем твороге 107 КОЕ/г и выше.

7. Доказано, что СВЧ-размораживание сохраняет исходную структуру творога, что в свою очередь обеспечивает его высокую влагоудерживающую способность, позволяя избежать потерь за счет выделения сыворотки.

8. На основании выполненных исследований разработана и утверждена Технологическая инструкция изготовителя (ТИИ 00419785-001-2015) на технологический процесс безградиентного размораживания упакованного творога. Проведена проверка технологии СВЧ-размораживания творога в производственных условиях ООО «АКФ-3».

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Фриденберг, Г.В. Совершенствование технологии холодильного резервирования творога [Текст] / Г.В. Фриденберг, Т.А. Лукашова // Молочная промышленность. -2014. -№ 6. - С. 59 - 62.

2. Фриденберг, Г.В. Совершенствование процесса размораживания творога [Текст] / Г.В. Фриденберг, Т.А. Лукашова, С.А. Большаков // Молочная промышленность. -2012. -№ 7. - С. 36 - 37.

3. Лукашова, Т.А. Воздействие СВЧ-поля и антимикробной термоформованной тары на санитарно-показательную микрофлору творога [Текст] / Т.А. Лукашова, Г.В. Фриденберг, О.Б. Федотова // Молочная промышленность. - 2015. -№ 1. - С. 21 - 22.

4. Лукашова, Т.А. Направления совершенствования процесса размораживания творога [Текст] / Т.А. Лукашова, Г.В. Фриденберг // Материалы Всероссийской молодежной научной конференции с международным участием «Современные проблемы фундаментальных и

прикладных наук» 7-10 ноября 2011 г. - Кемерово: ФГБОУ ВПО «Кем ТИПП». -2011,- С. 39- 42.

5. Лукашова, Т. А. Технологии резервирования творога и направления их совершенствования [Текст] / Т.А. Лукашова, Г.В. Фриденберг // Молоко и молочные продукты: производство и реализация. - 2012. -№ 4.-С. 17- 19.

6. Большаков, С.А. Математическая модель процесса размораживания творога [Текст] / С.А. Большаков, Т.А. Лукашова, Г.В. Фриденберг // Сборник научных трудов «Липатовские чтения». - М.: Изд-во РЭУ им. Г.В. Плеханова.-2012.-С. 56-63.

7. Фриденберг, Г.В. Технология резервирования творога и направление совершенствования процесса размораживания [Текст] / Г.В. Фриденберг, Т.А. Лукашова // Молочная река. - 2012. - № 3. - С. 28 - 31.

8. Лукашова, Т.А. Исследование процесса размораживания творога [Текст] / Т.А. Лукашова, Г.В. Фриденберг, С.А. Большаков // Сборник научных трудов «Липатовские чтения».-М.:Изд-во РЭУ им. Г.В. Плеханова.-2012.-С.119-126.

9. Фриденберг, Г.В. Исследование параметров процесса размораживания творога в СВЧ-поле [Текст] / Г.В. Фриденберг, Т.А. Лукашова // Научное обеспечение молочной промышленности. Сборник научных трудов ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии.-М.: Интеллект-Центр. -2012,- С. 223 -229.

10. Лукашова, Т.А. Исследование безградиентного способа размораживания творога [Текст] / Т.А. Лукашова, Г.В. Фриденберг II Материалы Международной научно-практической конференции «Пути интенсификации производства и переработки сельскохозяйственной продукции в современных условиях» Часть 2 Переработка сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов 28 - 29 июня 2012 г.Волгоград. -2012.-Ч. 2.-С. 148-151.

11. Фриденберг, Г.В. Интенсификация процесса СВЧ-размораживания упакованного творога [Текст] / Г.В. Фриденберг, Т.А. Лукашова // Переработка молока. -2013. - № 3. - С. 92-94.

23

12. Фриденберг, Г.В. Эффективность способа СВЧ-размораживания творога [Текст] / Г.В. Фриденберг, Т.А. Лукашова, Д.И. Антипов // Переработка молока. - 2013. - № 7. - С. 36 - 37.

13. Лукашова, Т.А. Исследование интенсивности СВЧ-воздействия при размораживании творога безградиентным способом в зависимости от степени нагрева и массы образцов [Текст] / Т.А. Лукашова // Научный вклад молодых ученых в развитее пищевой и перерабатывающей промышленности АПК: Сборник научных трудов VII конференции молодых ученых и специалистов научно-исследовательских институтов Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии 8-9 октября 2013г.— ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии, Россельхозакадемия. - М.: Интеллект-Центр. - 2013. - С. 260 - 262.

14. Лукашова, Т.А. Влияние временных факторов на интенсивность процесса СВЧ-размораживания творога [Текст] / Т.А. Лукашова, Г.В. Фриденберг, Д.И. Антипов // Материалы Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции в условиях ВТО» Часть 2 Переработка сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов 4 — 5 июня 2013 г. - Волгоград. - 2013. - Ч. 2. - С. 68 - 70.

15. Фриденберг, Г.В. Современные тенденции в производстве творога и его резервировании [Текст] / Г.В. Фриденберг, Т.А. Лукашова // Материалы Международной научно-практической конференции «Молочная индустрия мира и Российской Федерации» (сборник докладов) 12 - 15 марта 2013 г. -Москва.-2013.-С. 84-87.

16. Лукашова, Т.А. Исследование динамики изменения температуры при СВЧ-размораживании творога [Текст] / Т.А. Лукашова, Г.В. Фриденберг, Д.И. Антипов, С.А. Большаков // Сборник научных трудов «Липатовские чтения». - М.: Изд-во РЭУ им. Г.В. Плеханова. - 2014. - С. 100 - 105.

17. Лукашова, Т.А. Исследование динамики изменения температуры и энергозатрат в процессе СВЧ-размораживания творога [Текст] / Т.А.

24

Лукашова, Г.В. Фриденберг, Д.И. Антипов, С.А. Большаков // Материалы Международной научной конференции «Пищевые инновации и биотехнологии». - Кемерово: ФГБОУ ВПО «Кем ТИПП». - 2014. - Том 1. -С. 268-270.

18. Большаков, С.А. Инновации в технологии размораживания творога [Текст] / С.А. Большаков, Г.В. Фриденберг, Т.А. Лукашова // Сборник научных трудов «Актуальные вопросы переработки мясного и молочного сырья». — Минск: РУП «Институт мясо-молочной промышленности». - 2014.

- Выпуск № 8. - С. 57 - 64.

19. Лукашова, Т.А. Сохранение качества упакованного творога при низкотемпературном хранении [Текст] / Т.А. Лукашова, Г.В. Фриденберг, О.Б. Федотова // Сборник научных трудов VIII Международной конференции молодых ученых и специалистов «Фундаментальные и прикладные исследования по безопасности и качеству пищевых продуктов» 4 — 5 декабря 2014 г. - г. Видное: ФГБНУ «ВНИИТеК». - 2014. - С. 151 - 154.

20. Лукашова, Т.А. Пути повышения качества творога при размораживании [Текст] / Т.А. Лукашова, Г.В. Фриденберг, О.Б. Федотова // Материалы 17-ой Международной научно-практической конференции, посвященной памяти В.М. Горбатова «Теоретические и практические аспекты управления технологиями пищевых продуктов в условиях усиления международной конкуренции» 11 декабря 2014 г. - М.: ФГБНУ «ВНИИМП им. В.М. Горбатова». - 2014. - С. 136 - 138.

Список сокращений, приведенных в работе:

БГКП - бактерии группы кишечных палочек; ВУС -влагоудерживающая способность; ГОСТ - государственный стандарт; КМАФАнМ - количество мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов; КОЕ - колониеобразующие единицы; ТД — техническая документация; ТИИ - технологическая инструкция изготовителя; ТУ - технические условия; СВЧ - сверхвысокая частота; ЭМП

- электромагнитное поле.

Подписано в печать:

16.04.2015

Заказ № 10713 Тираж - 100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru