автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Совершенствование технологий получения поликомпозитных пряно-ароматических пищевых добавок

На правах рукописи

МАЛАШЕНКО Надежда Леонидовна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИКОМПОЗИТНЫХ ПРЯНО-АРОМАТИЧЕСКИХ ПИЩЕВЫХ ДОБАВОК

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

14 ОКТ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Краснодар - 2015 005563273

005563273

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»

Научный руководитель:

Касьянов Геннадий Иванович,

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Щербакова Елена Владимировна,

доктор технических наук, доцент, профессор кафедры технологии хранения и переработки растениеводческой продукции ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» Шаззо Рамазан Измаилович, доктор технических наук, профессор, президент Межрегионального научно-производственного центра «Экстракт-продукт»

ФГБНУ «Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства»

Защита состоится 29 октября 2015 г. в 13:00 на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, корпус А, ауд. Г-248

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» http://www.kubstu.ru

Автореферат разослан «29» сентября 2015 г.

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

В.В. Гончар

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1 Актуальность работы. Совершенствование технологий получения поликомпозитных пряно-ароматических пищевых добавок из растительного сырья актуально в настоящее время, когда действуют санкции ЕС и США в отношении России на передачу наукоемких технологий.

Согласно Техническому регламенту Таможенного союза 029/2012 «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств» к натуральным вкусоароматическим препаратам относятся вещества, выделенные с помощью физических или других способов из растительного сырья, обладающего не только многокомпонентным химическим составом, но и специфическим ароматом и вкусом. Пряно-ароматические растения являются уникальным дополнительным сырьем благодаря содержанию в них целебных масел, легкоусвояемых углеводов, пищевых волокон, полиненасыщенных жирных кислот, водо- и жирорастворимых витаминов, макро- и микроэлементов, ароматических веществ.

Существующие способы получения пищевых добавок из индивидуального пряно-ароматического растительного сырья основаны на их сушке на воздухе, стерилизации, измельчении и имеют несбалансированный химический состав. При этом часть ценных компонентов видоизменяется или теряется. Эту проблему можно было бы решить путем применения технологических приемов и аппаратурно-технологических решений, позволяющих провести щадящую переработку сырья, не допуская при этом потерь ценных компонентов. Использование биологически активных добавок (БАД) к пище в качестве эффективного средства коррекции питания и здоровья людей подтверждено имеющимся мировым опытом и работами известных ученых Л.В. Донченко, Л.Г. Елисеевой, Г.М. Зайко, Т.Н. Ивановой, С.А. Калманович, Е.П. Викторовой (Корненой), Е.П. Кошевого, A.A. Кочетковой, В.Г. Лобанова, В.И. Мартовщука, Н.В. Матвеевой, А.П. Нечаева, И.А. Папагиной, В.М. Позняковского, Г.В. Семенова, Т.Н. Тимофеенко, Е.В. Щербаковой и других.

Извлечение ценных компонентов из растительного сырья обычно осуществляется отгонкой с водяным паром, в атмосфере инертных газов, экстрагированием с помощью органических растворителей или сжиженными газами.

Наиболее перспективным способом извлечения ценных компонентов из растительного сырья является экстрагирование сжиженными газами. Но вместе с тем до настоящего времени недостаточно исследованы вопросы конструирования рецептур поли композитных пищевых добавок, требуют дальнейшего совершенствования газожидкостные способы извлечения ценных компонентов из пряно-ароматического растительного сырья с целью создания сбалансированных по химическому составу поликомпозитных пищевых добавок.

Поэтому совершенствование технологий получения поликомпозитных пряно-ароматических пищевых добавок из растительного сырья, сбалансированных по химическому составу является актуальным.

Работа выполнялась в рамках целевой Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 гг., утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации от 14 июля 2012 г., № 717.

1.2 Цель работы. Целью исследований явилось совершенствование технологий получения поликомпозитных пряно-ароматических пищевых добавок из растительного сырья путем поэтапной экстракции поликомпозитных пряно-ароматических смесей диоксидом углерода в субкритическом состоянии и десорбции извлеченных компонентов сжатыми газами в сверхкритическом, флюидном состоянии.

1.3 Основные задачи исследований. Обоснование выбора и исследование химического состава пряно-ароматического растительного сырья, заготавливаемого в странах Южной и Восточной Азии, не поддержавших санкции ЕС и США против России.

Научное обоснование возможности и целесообразности поэтапного из-

влечения ценных компонентов из малораспространенного пряно-ароматического сырья диоксидом углерода в субкритическом и сверхкритическом состоянии.

Разработка установки для вакуумной сушки пряно-ароматического растительного сырья в электромагнитном поле сверхвысокой и низкой частот (ЭМП СВ и НЧ).

Совершенствование технологий получения поликомпозитных пряно-ароматических пищевых добавок экстракцией диоксидом углерода в суб- и сверхкритическом состоянии.

Исследование химического состава поликомпозитных пряно-ароматических пищевых добавок, полученных из растительного сырья.

Разработка новых рецептур пищевых продуктов с использованием поликомпозитных пряно-ароматических пищевых добавок, полученных из растительного сырья.

Апробация усовершенствованных технологий получения поликомпозитных пряно-ароматических пищевых добавок в условиях экстракционного завода ООО «Компания Караван» и используемых для обогащения продуктов питания в консервном цехе ОАО «Комбинат детского питания» (ст. Крылов-ская, Ленинградского р-на Краснодарского края).

Разработка проекта технической документации на получение поликомпозитных пищевых добавок в производственных условиях.

Расчет ожидаемого экономического эффекта от производства поликомпозитных пряно-ароматических пищевых добавок, полученных из растительного сырья, производства и реализации обогащенных продуктов питания.

1.4 Научная новизна. Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность и высокая эффективность совершенствования технологий получения поликомпозитных пряно-ароматических пищевых добавок со сбалансированным химическим составом путем поэтапной экстракции диоксидом углерода в суб- и сверхкритическом состоянии.

Научно обоснованы режимы вакуумной сушки пряно-ароматического

сырья в ЭМП СВ и НЧ с целью увеличения выхода и сохранения качества полезных экстрактивных веществ.

Теоретически обоснован способ получения поликомпозитных пищевых добавок из пряно-ароматического растительного сырья со сбалансированным химическим составом.

Новизна предлагаемых технологических решений подтверждена получением патента РФ на изобретение № 2518391 МПК А23Ы/325 Способ производства консервов "Пикша обжаренная в томатном соусе".

1.5 Практическая значимость работы. Усовершенствованы технологии переработки пряно-ароматического сырья, позволяющие получать поликомпозитные пищевые добавки со сбалансированным химическим составом.

Сконструирована и апробирована в производственных условиях экстракционного завода ООО «Компания Караван» технологическая установка для вакуумной СВЧ-сушки сырья. Разработаны режимы вакуумной сушки пряно-ароматического сырья в ЭМП СВ и НЧ.

Усовершенствована установка для экстрагирования ценных компонентов из пряно-ароматического сырья диоксидом углерода в суб- и сверхкритическом состоянии.

Разработан проект технической документации «СОо-экстракты из индивидуальных пряностей и их поликомпозитных смесей» (ТУ 399-020678622015).

Ожидаемый экономический эффект от производства поликомпозитных пищевых добавок, получаемых из пряно-ароматического растительного сырья, составляет 448,3 руб. на I кг пищевой добавки, а от реализации обогащенных продуктов питания - от 11847,9 до 23486,5 руб. на 1 т готовой продукции.

1.6 Научные положения, выносимые на защиту. Теоретическое обоснование выбора растительного сырья для получения поликомпозитных пряно-ароматических пищевых добавок. Новые технологические режимы вакуумной сушки пряно-ароматического сырья в ЭМП СВ и НЧ. Новые

технологические режимы поэтапного извлечения ценных компонентов из пряно-ароматического сырья диоксидом углерода в суб- и сверхкритическом состоянии. Поликомпозитные пряно-ароматические пищевые добавки, сбалансированные по химическому составу и предназначенные для обогащения продуктов питания.

1.7 Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертационная работа соответствует пунктам 3, 5 и 6 паспорта научной специальности 05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства.

1.8 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены, обсуждены и одобрены на научно-методических семинарах Института пищевой и перерабатывающей промышленности КубГТУ (2013-2014 гг.), на международной научно-практической конференции «Теоретическое и экспериментальное обоснование суб- и сверхкритической С02- обработки сельскохозяйственного сырья», (г. Краснодар, 2010 г.), международной научно-технической интернет-конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности» (г. Краснодар, 2011 г.), международной научно-технической интернет-конференции «Инновационные технологии в мясной, молочной и рыбной промышленности» (г. Краснодар, 2012 г.), международной научно-технической интернет-конференции «Современные научные исследования и инновации в области применения суб- и сверхкритических технологий» (г. Краснодар, 2014 г.), международной научно-технической интернет-конференции «Современные достижения в исследовании натуральных пищевых добавок» (г. Краснодар, 2014 г.), международной научно-практической конференции «Инновационные технологии переработки сырья животного происхождения» (г. Краснодар, 2015 г.).

1.9 Публикации. Основные результаты выполненных исследований опубликованы в 20 научных работах, в их числе 4 монографии, 4 статьи в

журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки РФ, 11 тезисов докладов, получен патент РФ на изобретение.

1.10 Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора отечественной и зарубежной научно-технической и патентно-информационной литературы, методического раздела, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложения.

Основная часть работы изложена на 127 страницах компьютерного текста, включает 34 таблицы и 37 рисунков. Список литературных источников включает 121 наименование, в том числе 17 - иностранных авторов.

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследований было выбрано малоизвестное в России пряно-ароматическое растительное сырьё, обладающее высокими антиоксидантными свойствами, и полученные из них С02-экстракты. Первая добавка была изготовлена из смеси авраамова дерева, базилика китайского, имбиря китайского, кориандра вьетнамского, лавра индийского, перца мелегетта, тмина индийского.

Во вторую рецептуру была включена смесь из классических тропических пряностей: перца черного горького, перца душистого и гвоздики, с добавлением отечественного сырья: кориандра и лаврового листа.

Третья рецептура состояла из смеси отечественного пряно-ароматического сырья: аниса, кориандра, лаврового листа, перца стручкового красного, тмина и укропа. В состав обогащенных поликомпозитными пряно-ароматическими пищевыми добавками продуктов питания включены СО2-экстракты и С02-шроты из семян тыквы и винограда.

Структурная схема исследований показана на рисунке 1.

т

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ЭТАП ИССЛЕДОВАНИЙ

Обоснование выбора пряно-ароматического сырья для изготовления пищевых добавок

Исследование химического

состава пряно-ароматического сырья, используемого для пищевых добавок

т

Обзор способов применения пищевых добавок для обогащения продуктов питания

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ЭТАП ИССЛЕДОВАНИЙ

Совершенствование технологий и технолог ических режимов получения поликомпозитных пряно-ароматических пищевых добавок

Ф

Исследование свойств нетрадиционных пряностей

Исследование процесса вакуумной СВЧ-сушкн пряно-ароматического сырья

т

т

Исследование влияния СВЧ- энергии на химический сосгав сырья

т

Исследование процесса экстракции ценных компонентов из пряно-ароматического сырья диоксидом углерода в суб- и сверхкритическом состоянии

Разработка устройства для сушки пряно-ароматическою сырья с использованием ЭМПСВЧиНЧ

т~

Совершенствование конструкции СО^-экстрактора для повышения выхода экстрактивных веществ

"Г

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПЕРЕРАБОТКИ ПРЯНО-АРОМАТИЧЕСКОГО СЫРЬЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА I В СУБ- И СВЕРХКРНТИЧЕСКОМ СОСТОЯНИИ, ЭМП СВЧ J

Совершенствование технологии извлечения ценных

компонентов из пряно-ароматического сырья поэтапной экстракцией

Исследование химического состава поли-комгюзитных пряно-ароматических пищевых добавок

Разработка новых рецептур пищевых продуктов с полнкомно-знтными пищевыми добавками

.............-"¡г

Разработка технической документации, рекомендаций для производст ва поликомпозитных пряно-ароматических пищевых добавок

Апробация полученных результатов исследований и расчет ожидаемого экономического эффекта

Рисунок 1 - Структурная схема научных исследований

2.2 Методы исследований. Исследования выполнены автором на сертифицированных приборах Центра коллективного пользования Института пищевой и перерабатывающей промышленности КубГТУ. Каротиноиды в сырье определяли по традиционной методике, а в ССЬ-экстракте - по ТУ 9169-379-02067862-2014.

Последнюю навеску экстракта 0,1 г растворяли в диэтиловом эфире и разделяли каротиноиды на пластине в восходящем токе гексана в камере, защищенной от света, в течение 6-8 ч. Элюаты спектрометрировали на приборе СФ-120. Количественный расчет вели по калибровочным кривым для индивидуальных каротиноидов.

Антирадикальную активность определяли по методу DPPH. Методика основана на способности компонентов исходного сырья связывать стабильный хромоген-радикал 2,2-дифенил-1-пикрилгидразил (DPPH).

Антиоксидантная активность определялась в процентах ингибирования окисления линолевой кислоты (далее-АОА, % инг.). Химический состав исходного пряно-ароматического растительного сырья, поликомпозитных пищевых добавок и обогащенных продуктов питания определяли с использованием методов ГЖХ, адсорбционной тонкослойной хроматографии и спек-трофотометрии.

Статистическую обработку данных анализа осуществляли с помощью пакетов прикладных компьютерных программ MS Excel 2007 и Statistika 10.0.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Выбор сырья для изготовления поликомпозитных смесей. В качестве объектов исследований было выбрано нетрадиционное пряно-ароматическое растительное сырье с высоким содержанием БАВ, произрастающее в странах Южной и Восточной Азии: авраамово дерево, базилик китайский, имбирь китайский, кориандр вьетнамский, лавр индийский, перец мелегетта, тмин индийский. Эти пряности были включены в первую рецеп-

туру поликомпозитных смесей. Отбор пряностей осуществлялся с учетом ценных свойств сырья: сабинен и лимонен из авраамового дерева (имуноза-щитными), периллакетон из базилика китайского (антисептическими), гинге-рол из имбиря китайского (ранозаживляющими), линалоол из кориандра вьетнамского (антитоксическими), цинеол из лавра индийского (антирадикальными), а- и р-кариофиллен из перца мелегетта (антиоксидантными), кар-вон из тмина индийского (бактерицидными свойствами).

Полученные из нетрадиционных индивидуальных пряностей и из их смеси СОг-экстракты растворяли в оливковом масле. Для сравнения в работе проанализирован состав и свойства экстрактов из традиционных импортных пряностей и экстрактов из отечественного пряно-ароматического сырья. Во вторую рецептуру включена смесь из классических тропических пряностей: перца черного горького, перца душистого и гвоздики, с добавлением отечественного сырья: кориандра и лаврового листа. Смесь СОг-экстрактов вносили в растворе масла из семян тыквы.

Третья рецептура включала смесь из отечественного пряно-ароматического сырья: аниса, кориандра, лаврового листа, перца стручкового красного, тмина и укропа. Полученные из этих пряностей С02-экстракты, растворяли в масле из семян винограда. Перед С02-экстракцией пряности необходимо высушивать. Сравнение химического состава и антиоксидант-ных свойств исследуемого сырья позволило сделать выбор в пользу первой рецептуры, состоящей из пряно-ароматического растительного сырья, заготавливаемого в странах Южной и Восточной Азии, не поддержавших санкции ЕС и США против России.

3.2 Разработка установки для вакуумной СВЧ-сушки пряно-ароматического сырья. Предлагается технологический способ вакуумной СВЧ- сушки пряно-ароматического сырья и устройство для его осуществления (рисунок 2).

1,5,12 - барабанные прессующие вальцы; 2 - загрузочный бункер; 3,6 - генератор ЭМП СВЧ; 4,7 - вытяжка; 8,13 - фторопластовые пористые транспортерные ленты; 9,14 - подача инертного газа; 10,15 - генератор ЭМП НЧ; 11 - скребок; 16 - приемный бункер

Рисунок 2 - Установка для вакуумной СВЧ-сушки пряно-ароматического сырья

Существенным отличием разработанной с участием автора сушильной установки является обработка высушиваемой массы электромагнитным полем низкой частоты в диапазоне от 18 до 80 Гц. Этот технологический прием позволяет сократить продолжительность сушки пряностей практически в 1,5 раза.

3.3 Совершенствование технологии получения поликомпозитных пряно-ароматических пищевых добавок поэтапной экстракцией диоксидом углерода в суб- и сверхкритическом состоянии. Отличием новой установки от ранее существующих является возможность ведения процесса извлечения ценных компонентов из пряно-ароматического сырья в широком диапазоне давлений и температур. Предназначенное для С02-обработки сырье загружали в экстрактор 1, где осуществляли извлечение ценных компонентов из сырья в субкритическом режиме ^ =18 - 25 °С, Р = 5,4 - 6,4 МПа), затем сырье перегружали в экстрактор 3 для доизвлечения жиросодержащих компонентов из шрота (I = 32 - 45°С, Р = 10 - 15 МПа).

1 - субкритический CQz - экстрактор, 2 - конденсатор, 3 - сверхкритический СОг -экстрактор, 4 - сепаратор, 5 - испаритель, 6 - сборник экстракта, Bi.g - вентили

Рисунок 3 - Схема установки для экстрагирования ценных компонентов из пряно-ароматического сырья диоксидом углерода в суб- и сверхкритическом состоянии

Осуществление разработанной технологической схемы позволяет существенно повысить эффективность извлечения ценных компонентов из сырья и получить четыре продукта, имеющих важное значение для пищевой промышленности - субкритический ССЬ - экстракт, сверхкритический С02 -экстракт, объединенный экстракт и белковый шрот - наполнитель.

Для получения поликомпозитной пряно-ароматической пищевой добавки перечисленные части пряно-ароматических растений готовили по схеме, показанной на рисунке 4. В перечне технологических приемов прием сырья, очистка, инспекция, резка, сушка и экстрагирование.

По вкусу и аромату качество ССЬ-экстрактов оценивается выше качества эфирных масел паровой перегонки.

Это объясняется тем, что в состав экстракционных масел входят природные фиксаторы, вкусовые и многие другие вещества, которые не встречаются в маслах паровой перегонки или содержатся в незначительных количествах.

Рисунок 4 - Структурная схема переработки пряно-ароматического сырья

Применение их в промышленности позволяет получать пищевые продукты более высокого качества.

3.4 Исследование химического состава поликомпозитных пряно-ароматических пищевых добавок, полученных из растительного сырья.

Для оценки химического состава поликомпозитных пищевых добавок из пряно-ароматического растительного сырья использовали методики ГОСТ 30144, ГОСТ 30145 на определение кислотного числа, эфирного числа и основных компонентов, определяющих вкус и аромат продуктов.

Приведенный в таблице 1 химический состав пряно-ароматического сырья свидетельствует о сравнительно высоком содержании углеводов и ли-пидов. От других видов пищевого сырья выбранное для экспериментов сырье отличается высоким содержанием фенолоподобных веществ и высших спиртов.

Используемое для производства С02-экстрактов пряно-ароматическое сырье имеет невысокую влажность (после сушки) и может, после измельчения и лепесткования, направляться на извлечение ценных компонентов диоксидом углерода в жидком или сверхкритическом состоянии.

Таблица 1 -Химический состав пряно-ароматического сырья, используемого для получения поликомпозитных пищевых добавок, %

Наименование пряно-ароматических растений Вода Белок Жир Углеводы Минер, в-ва Фенолы Основной компонент

Авраамово дерево 12 11,2 3,3 38,2 6,2 1,1 Сабинен

Базилик китайский 14 5,8 2,6 13,7 5,4 0,7 1,2 Периллкетои

Имбирь китайский 14 7,6 5,4 61,2 4 Гингерол

Кориандр вьетнамский 13 12,3 17,7 13,1 4,5 0,5 Линапоол

Лавр индийский 12 7,6 8,3 48,6 4,7 0,4 Цинеол

Перец мслегезта 13 5,3 7,4 46,4 6,1 0,9 Кариофиллен

Тмин индийский 12 18,1 32,6 27,3 5,2 0,8 Карвон

Смесь пряностей поликомпозитная 12,6 9,1 8,5 32,1 5,3 0,8

В таблице 2 приведены физико-химические свойства ССЬ-экстрактов, извлеченных из пряно-ароматического сырья жидким диоксидом углерода. Характерной особенностью свойств исследуемых С02-экстрактов является отсутствие белков и углеводов, что объясняется селективными свойствами растворителя.

Таблица 2 - Физико-химические свойства полученных ССЬ-экстрактов

Наименование ССЬ-экстрактов Внешний вид Запах Вкус Плотность при 20"с, г/см'1 Показатель преломления "кчГ мг КОН, не более ЭЧ мг КОН, не менее Основной компонент, %,не менее

1 2 3 4 5 б 7 8 9

Плоды авраамова дерева маслянистая жидкость желто- коричневого цвета характерный для сырья горький, пряный 0,9200,990 1,50231,5044 30 23 а- и р-пинены (40), цинеол (ДО 25)

Листья базилика китайского мазеобразная подвижная масса светло-коричневого цвета с зеленоватым оттенком бальзамический горький, пряный 1,0201,090 1,47001,4890 30 36 Перил кетон (до 36),эвгенол (ДО 3), эгомакетон (до 35)

Корневище имбиря китайского маслянистая жидкость от светло- коричневого до темно- коричневого цвета характерный для сырья пряный острожгучий 0,9100,970 1,48411,4910 30 24 Цинеол (ДО 6), цингиберен (до 40)

Продолжение таблицы 2

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Плоды кориандра вьетнамского маслянистая жидкость светло- коричневого цвета лимонный горьковато-жгучий 0,9370,978 0,9200,990 25 32 Линалоол (до 45)

Листья лавра индийского маслянистая жидкость желто- коричневого^ цвета характерный для сырья горький, жгучий 1,1001,127 1,48731,4911 20 38 Линалоол (до 35), 1,8-цинеол (до 10)

Семена перца Мелегетта маслянистая: жидкость желто- коричневого цвета характерный для сырья острогорький, жгучий 0,9200,990 1,49651,5220 30 26 Гумулен (до 7), а- и р-кариофиллен (до 53 )

Плоды тмина индийского маслянистая жидкость бесцветного или желто- оранжевого цвета тимоловый обжигающий, раздражающий 0,9450,976 1,48001,4860 20 67 Карвон (ДО 16)

СОз-экстракт поликомпоз. пищевой добавки маслянистая жидкость желто- коричневого цвета пикантный пряный 0,9150,986 1,48201,4970 50 35 Эфирное масло (до 15)

Было установлено, что полученные образцы индивидуальных С02-экстрактов пряностей и поликомпозитной пищевой добавки содержат эфирное масло в диапазоне 7-15%, жирное масло от 5 до 14%, влажность 2 - 3 %. По данным таблицы 2 можно сделать вывод, что легколетучая эфирная часть экстрактов представлена а- и р-пиненом, линалоолом, перилкетоном, цинео-лом, карвоном и другими соединениями. Спектры представленных экстрактов подтверждают большое количество биологически активных веществ.

Групповой состав липидов поликомпозитной пряно-ароматической пищевой добавки из растительного сырья определяли методом адсорбционной тонкослойной хроматографии. Липидную часть выделяли из ССЬ-экстрактов смесью хлороформа с метанолом в соотношении 2:1. Разделение проводили на силикагеле с помощью растворителей гексан-диэтилового эфира и уксусной кислоты в соотношении 85:15:1. После стартовой линии был

выход 2-моноглицеридов, 1(3)-моноглицеридов, 1,2(2,3)-диглицеридов, жирных спиртов, жирных кислот, триглицеридов, жирных альдегидов, метиловых эфиров жирных кислот, эфиров стеринов и н-углеводородов. Для проявления использовали пары йода.

На рисунке 5 приведена спектр хроматограмма поликомпозитной пряно-ароматической пищевой добавки из растительного сырья.

А

/

\ -л

— —г— а, _ г-1 9 ш 11

о,о о,2 0,4 о.е о,в 1,о

Рисунок 5 — Спектр хроматограмма образца поликомпозитной пряно-ароматической добавки (рецептура №1)

Как видно из данных таблицы 3 в липидном составе поликомпозитной пряно-ароматической пищевой добавки (рецептура №1) идентифицированы ароматические и воскоподобные вещества, диглицериды, жирные кислоты, моноглицериды, органические кислоты, триацилглицериды и фосфолипиды. Таблица 3 - Результаты химического состава поликомпозитной пряно-

ароматической пищевой добавки (рецептура № 1)

Пик И Б Н %Н Описание

I 0,05 279900 6,1 7468 7,8 Фосфолипиды

2 0,10 504750 11,0 11017 11,4 Диглицериды

3 0,19 64947 1,4 3767 3,9 Моноглицериды

4 0^24 181090 . 3,9 5563 5,8 Неидентифицированные в-ва

5 0,32 330557 7,2 8103 8,4 Органические кислоты

6 0,38 58479 1,3 2199 2,3 Жирные кислоты

7 0,45 97105 2,1 3081 3,2 Неидентифицированные в-ва

8 0,64 1598283 34,8 16168 16,7 Ароматические вещества

9 0,87 1203017 26,2 24351 25,2 Триацилглицериды

10 0,93 72076 1-6 4330 4,5 Воскоподобные вещества

11 0,97 204988 4,5 10453 10,8 Воскоподобные вещества

Сумма 4595192 96600

Углубленный анализ состава поликомпозитной пряно-ароматической пищевой добавки показал наличие ценных природных соединений, это тер-пеноиды, жирорастворимые витамины и провитамины, красящие вещества (в основном каротин и хлорофилл), неомыляемые вещества, карбонильные соединения, стерины и фенолы. Установлено, что массовая доля компонентов зависит от сорта пряно-ароматического сырья, времени заготовки и от условий хранения.

Основным критерием при выборе сырья для производства поликомпозитных пряно-ароматических пищевых добавок являлся химический состав, т.е. присутствие в нем веществ растворимых в суб- или сверхкритическом диоксиде углерода. Исследование состава СОг-экстрактов, полученных из смесей пряно-ароматического сырья по рецептурам 1-3 с помощью диоксида углерода в суб- и сверхкритическом состоянии, подтвердило целесообразность извлечения экстрактов из листьев и корневищ пряно-ароматических растений в режиме субкритики, а из семян и плодов с высоким содержанием жирных масел - сверхкритическим способом.

3.5 Разработка новых рецептур пищевых продуктов с поликомпозитными пряно-ароматическими добавками, полученными из растительного сырья. С участием автора разработан способ производства консервов в томатном соусе (патент №2518391). В рецептурный состав растительно-рыбных консервов включены С02-экстракт семян тыквы и поликомпозитная пряно-ароматическая пищевая добавка (рецептура №1). Экстракты пряностей смешивали с С02-шротом семян тыквы и вносили в томатный соус (в момент окончания варки). Соотношение компонентов рецептуры приведено в таблице 4.

Включение в рецептурный состав растительно-рыбных консервов в томатном соусе поликомпозитной пищевой добавки из пряно-ароматического растительного сырья позволило дополнительно обогатить состав полиненасыщенными жирными кислотами, а наличие в рецептуре С02-шрота семян тыквы повысило содержание белковых компонентов, с преимущественным содержанием незаменимых аминокислот.

Таблица 4 - Рецептура растительно-рыбных консервов в томатном соусе

____Ком попет ы рецептуры

Филе пикши

Виноградное масло Репчатый лук Пшеничная мука

СОг-шрот семян тыквы

Томатное шоре, с_12%-ным содержанием сухих веществ Яблочный уксус

Сахар Соль

Поликомпозитиая пряно-ароматическая пищевая добавка №1

Ср2-эксгракт семян тыквы

Вода

Норма закладки, % 52

4 -

б

2

_

_ " 0,7 ~

" ~.....1,6

1.2

~ 0,1

2,0......

до 100%

Мелкодисперсный С02-шрот семян тыквы заливали сатурированной водой, выдерживали для набухания и затем добавляли в соус при перемешивании. Разделанную тушку пикши выдерживали в солевом растворе, панировали в пшеничной муке, обжаривали в масле, фасовали рыбу и соус в банки, закатывали банки и стерилизовали.

Для исследования антимикробной активности ССЬ-экстрактов использовалась способность компонентов экстрактов подавлять рост тест-культур гнилостных и патогенных микроорганизмов. Антимикробная активность определялась по классической модифицированной методике. Чувствительность микроорганизмов к конкретному экстракту определяли по диаметру зоны задержки роста микробов: 10 мм - умеренная, если больше 10 мм - то высокая чувствительность микроорганизма к данной концентрации экстракта. Полученные экспериментальные данные показали, что разработанная автором поликомпозитиая пряпо-аромагическая пищевая добавка имеет широкий спектр антимикробной активности даже в сверхмалых концентрациях.

Опытно-промышленная апробация усовершенствованной технологи» получения поликомпозитных пряно-ароматических пищевых добавок осуществлялась в условиях экстракционного завода ООО «Компания Караван», а применение добавок - в консервном цехе ОАО «Комбинат детского питания».

3.6 Расчет ожидаемого экономического эффекта от производства поликомпозитной пищевой добавки из пряно-ароматического растительного сырья и от реализации обогащенных продуктов питания. Обоснование экономической эффективности производства поликомпозитной добавки из смеси пряностей проводили согласно стандартным методикам расчета (таблица 5). В результате проведенных расчетов можно сделать вывод, что производство является экономически эффективным, т.к. годовая прибыль от • реализации составляет 498,4 тыс.руб., что на 108,5 тыс.руб. больше полученного финансового результата по традиционной технологии. Таблица 5 — Расчет прибыли от производства и реализации поликомпозитной

пищевой добавки из пряно-ароматического растительного сырья

■ Покатаю |и По традиционной технологии По разработанной технологии Изменения

Количество продукта, кг ^ 202,0 242,0 +40,0

Оптовая цена 1 кг, руб. 14800,0 14800,0 0

Выручка от реализации, тые. руб. 2989.6 2599.7 ......... 3581,6 +592,0

Себестоимость продукции, тыс. руб. 3083,2 -483,5

Прибыль от реализации I кг, тыс. руб. 389,9 498,4 + 108,5

Наряду с разработанной рецептурой растительно-рыбных консервов в томатном соусе были разработаны также рецептуры булочек ароматных и бутербродной овощной пасты.

Механизм формирования оптово-отпускной цены по видам разработанной продукции с учетом всех факторов, оказывающих влияние на процесс ценообразования представлен в таблице 6. Таблица 6 - Расчет цены по видам продукции

Показатели Растител ы ю-рыбн ые консервы в томатном соусе Булочки ароматные Бутербродная овощная паста

Полная себестоимость продук- 203101,6 ' 234865,6 188478,9

ции, тыс. руб.

Рентабельность продукции, % 15 11 15

Сумма прибыли, тыс. руб. 30465,2 25835,2 28271,8

Оптовая цена, тыс. руб. 233566,8 260700,8 216750,7

В результате, проведенных экономических расчетов прибыль от реализации обогащенных продуктов питания поликомпозитной пряно-ароматической пищевой добавкой из растительного сырья составит: на 1

тонну растительно-рыбных консервов в томатном соусе - 20310,1 руб.; на 1 тонну бутербродной овощной пасты - 23486,5 руб.; на 1 тонну булочек ароматных -- 11847,9 руб.

ВЫВОДЫ

1. Выполнен анализ отечественной и зарубежной научно-технической и патентно-информационной литературы, показавший технологическую и экономическую целесообразность изготовления поликомпозитных пряно-ароматических пищевых добавок из растительного сырья: авраамово дерево, базилик китайский, имбирь китайский, кориандр вьетнамский, лавр индийский, перец мелегетта, тмин индийский, предназначенных для обогащения пищевых продуктов.

2. Исследован химический состав малораспространенного пряно-ароматического растительного сырья, которое содержит вещества с высокими антиоксидантными свойствами - сабинен и лимонен из авраамового дерева, периллакетон из базилика китайского, гингерол из имбиря китайского, линалоол из кориандра вьетнамского, цинеол из лавра индийского, а- и р-кариофиллен из перца мелегетта, карвон из тмина индийского.

3. Научно обоснована возможность получения СО^-экстрактов из пряно-ароматического растительного сырья, извлеченных диоксидом углерода в субкритическом (Р=6,5 МПа и 1=20 °С) и сверхкритическом (Р=45 МПа и 1=35 сС) состоянии.

4. Усовершенствована технологическая установка для вакуумной СВЧ-сушки пряно-ароматического сырья с использованием электромагнитного поля низкой частоты в диапазоне от 18 до 80 Гц и СВЧ-поля с частотой 2400 МГц.

5. Разработаны технология и аппаратурное оформление поточно-механизированной линии для получения С02-экстрактов из пряно-ароматического сырья диоксидом углерода в суб- и сверхкритическом состоянии.

6. Усовершенствованы технологии получения поликомпозитных пряно-ароматических пищевых добавок из малоизвестного в России растительного сырья: авраамово дерева, базилика китайского, имбиря китайского, кориандра вьетнамского, лавра индийского, перца мелегетта, тмина индийского.

7. Апробация усовершенствованной технологии получения поликомпозитных пряно-ароматических пищевых добавок выполнена в условиях экстракционного завода ООО «Компания Караван», а применение добавок — в консервном цехе ОАО «Комбинат детского питания».

8. Разработан и запатентован способ производства растительно-рыбных консервов в томатном соусе, обогащенных поликомпозитной пряно-ароматической пищевой добавкой (патент РФ № 2518391).

9. Разработан проект технической документации на способ получения поликомпозитной пищевой добавки «COi-экстракты из индивидуальных пряностей и их поликомпозитных смесей» (ТУ 399-02067862-2015).

10. Экономический эффект от внедрения усовершенствованной технологии получения поликомпозитных пряпо-аромагических пищевых добавок, полученных из растительного сырья (в условиях экстракционного цеха ООО «Компания Караван») составляет 448,3 руб. при производстве 1 кг добавки, а экономический эффект от реализации продуктов питания, обогащенных добавками - от 11847,9 до 23486,5 руб. на 1 т готовой продукции (в условиях ОАО «Комбинат детского питания»),

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Научные статьи в журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки РФ:

1. Малашенко, ПЛ. Теоретические основы до- и сверхкритической экстракции / С.М. Силинская, Н.Л. Малашенко // Известия вузов. Пищевая технология, 2007,№3. - С.8-12.

2. Малашенко, Н.Л. Технологическая и экономическая стратегия производства и применения СОг-экстрактов / H.J1. Малашенко //' Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. -Краснодар: КубГАУ, 2012. - №81(07). - IDA [article ID]: 8011207043. - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2012/07/pdf/43.pdf.

3. Малашенко, НЛ. Совершенствование СОз-экстракционных технологий / Н.Л. Малашенко, Г.И. Касьянов, С.М. Силинская // Известия вузов. Пищевая технология, 2013, №4. - С.77-79.

4. Малашенко, ПЛ. Техника и технология использования диоксида углерода / Г.И. Касьянов, Н.Л. Малашенко, С.М. Силинская // Известия вузов. Пищевая технология, 2014, №4. - С.6-9,

Монографии:

5. Малашенко, H.JI. Технологические, физико-химические и экономические аспекты процесса С02-экстракции / Н.Л. Малашенко, Е.Ю. Можаева // Краснодар: Издательский Дом - Юг, 2012. - 76 с.

6. Малашенко, H.J1. Высокоэффективные газожидкостные и сонохи-мические технологии в пищевой промышленности / Н.Л. Малашенко, С.М. Силинская, B.C. Коробицын // Краснодар: Издательский Дом-Юг, 2013. - 120 с.

7. Малашенко, H.J1. Теория и практика суб- и сверхкритической С02-обработки растительного сырья / Г.И. Касьянов, B.C. Коробицын, Н.Л. Малашенко // Краснодар: КубГТУ, 2013. - 133 с.

8. Малашенко, Н.Л. Технологическая и экономическая стратегия процесса С02-экстракции с использованием теории планирования неоднородно-стей / С.М. Силинская, Н.Л. Малашенко // Краснодар: Экоинвест, 2013. - 62 с.

Материалы конференций:

9. Малашенко, H.JI. Математическая модель процесса экстракции / Г.А. Сагайдак, С.М. Силинская, Н.Л. Малашенко // Технология хранения и переработки сельскохозяйственного сырья. Сборник трудов ГНУ КНИИХП -Краснодар, Экоинвест, 2010. - С. 176-179.

10. Малашенко, Н.Л. Производство и применение диоксида углерода / Т.Н. Боковикова, Д.Г. Касьянов, Н.Л. Малашенко // Материалы международной научно-технической интернет-конференции «Суб- и сверхкритические флюидные технологии в пищевой промышленности». - Краснодар, 2012 -С.95-97.

11. Малашенко, H..J1. Технология сверхкритической С02-экстракции / Н.Л. Малашенко, С.М. Силинская // Материалы международной научно-практической Интернет-конференции «Инновационные технологии в мясной, молочной и рыбной промышленности» - Краснодар: КубГТУ, 2012. - С. 148150.

12. Малашенко, Н.Л. ССЬ-экстракты пряностей в овощных продуктах /Н.Л. Малашенко, Е.В. Петренко // Материалы международной научно-технической интернет-конференции «Суб- и сверхкритические флюидные технологии в пищевой промышленности» - Краснодар, 2012. - С.53-55.

13. Малашенко, Н.Л. Фазовые состояния диоксида углерода как растворителя / Н.Л. Малашенко // Материалы международной научно-технической интернет-конференции «Суб- и сверхкритические флюидные технологии в пищевой промышленности» - Краснодар, 2012. - С.207-209.

14. Малашенко, Н.Л. Иммобилизованные пищевые добавки для хлебобулочных и кондитерских изделий / С.М. Силинская, Н.Л. Малашенко // Материалы III международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века» - Краснодар: КубГТУ, 2013. - С.205-207.

15. Малашенко, Н.Л. С02-экстракты как пищевые добавки / Н.Л. Малашенко, Е.Ю. Можаева, С.М. Силинская // Материалы международной научно-технической интернет-конференции «Современные научные иссле-

ц

дования и инновации в области применения суб- и сверхкритических технологий» - Краснодар: Изд. КубГТУ, 2014. - С.118-120.

16. Малашенко, H.J1. Исследование свойств натуральных пищевых добавок из пряно-ароматического растительного сырья / H.J1. Малашенко, A.B. Борисова // Материалы международной научно-технической интернет-конференции «Современные достижения в исследовании натуральных пищевых добавок» - Краснодар: Изд. КубГТУ, 2014. - С.75-78.

17. Малашенко, H.JI. Технология паштета на основе мяса карпа и кальмара / Г.И. Касьянов, Н.Л. Малашенко, Н.В. Вакуленко // Материалы международной научно-практической конференции «Инновационные технологии переработки сырья животного происхождения» - Краснодар: Изд. ФГБОУ ВПО «КубГТУ», 2015. - С.35-37.

18. Малашенко, Н.Л. Получение пищевой добавки шафрана способом субкритической С02-экстракции / Н.Л. Малашенко, С.М. Силинская, О.Р. Панина // Материалы международной научно-практической конференции «Инновационные технологии переработки сырья животного происхождения» - Краснодар: Изд. ФГБОУ ВПО «КубГТУ», 2015.-С. 103-106.

19. Малашенко, Н.Л. Эффективность антиоксидантных свойств экстрактов из лекарственных и пряно-ароматических растений / Н.Л. Малашенко, Е.И. Мякинникова // Материалы международной научно-практической конференции «Инновационные технологии переработки сырья животного происхождения» - Краснодар: Изд. ФГБОУ ВПО «КубГТУ», 2015. - С. 132136.

20. Малашенко, Н.Л. Технология поликомпозитных пищевых добавок / Н.Л. Малашенко, Г.И. Касьянов // Материалы международной научно-практической конференции «Инновационные технологии переработки сырья животного происхождения» - Краснодар: Изд. ФГБОУ ВПО «КубГТУ», 2015.-С. 161-164.

Объекты интеллектуальной собственности:

21-. Патент РФ на изобретение № 2518391 МПК A23L1/325 Способ производства консервов "Пикша обжаренная в томатном соусе" / Иванова Е.Е., Квасенков О.И., Касьянов Д.Г., Малашенко Н.Л., Павлова Л.М. Заявка № 2012157156/13, заявлено 27.12.2012, опубликовано: 10.06.2014.

Подписано н печать 28.08.2015. Формат 60x84 Печать трафаретная. Усл. псч. л. 1,35. Тираж 100 экз. Заказ № 1438 Отпечатано в ООО «Издательский Дом-Юг» 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, корп. «В», оф. В-120, тел.+7(918)41-50-571, e-mail: olfomenko@yandex.ru