vcvetu.ru:
Советы
Доклады
Лекции

Растения
Цветы
Дерьвья
Огород
Удобрения
Уход

опубликовать

Разработка технологии многокомпонентных плодоовощных напитков функционального назначения с применением натуральных структурообразователей


Скачать 336.27 Kb.
НазваниеРазработка технологии многокомпонентных плодоовощных напитков функционального назначения с применением натуральных структурообразователей
страница1/4
Дата20.07.2013
Размер336.27 Kb.
ТипАвтореферат
vcvetu.ru > Огород > Автореферат
  1   2   3   4

На правах рукописи


КОРНЕВА Ольга Анатольевна


РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ

ПЛОДООВОЩНЫХ НАПИТКОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО

НАЗНАЧЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ НАТУРАЛЬНЫХ

СТРУКТУРООБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Специальность 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки

злаковых, бобовых культур, крупяных

продуктов, плодоовощной продукции

и виноградарства


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Краснодар – 2006

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный

технологический университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук,

профессор Тамова М. Ю.

Официальные оппоненты:



доктор технических наук,

профессор Донченко Л. В.;

кандидат технических наук,

доцент Кожухова М. А.

Ведущая организация:


Краснодарский научно-исследовательский институт хранения

и переработки сельскохозяйственной продукции РАСХН



Защита состоится 5 октября 2006 г. в 14:00 часов на заседании

диссертационного совета Д 212.100.05 Кубанского государственного технологического университета по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, корп. А, конференц-зал.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета.

Автореферат разослан 5 сентября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета, канд. техн. наук В.В. Гончар

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1 Актуальность работы. Приоритетным направлением развития пищевой промышленности является производство продуктов питания функционального назначения, среди которых важное место занимают соки и напитки, традиционно популярные у населения всех возрастов.

Основная часть выпускаемых в настоящее время в России напитков производится на основе плодово-ягодных и цитрусовых полуфабрикатов, причем наибольшее распространение получили прозрачные напитки, в то время как напитки с мякотью имеют повышенную пищевую и биологическую ценность, а научно-обоснованное комбинирование плодового, овощного и ягодного сырья может существенно повысить их потребительские качества.

Основным недостатком напитков с мякотью является оседание частиц мякоти (седиментация) в процессе хранения. Для повышения стабильности частиц мякоти в напитках применяется пектин, который, являясь функционально активным ингредиентом пищи, обеспечивает их комплексом дополнительных полезных свойств. Однако его высокая стоимость приводит к удорожанию напитков, делая их менее доступными для основной массы населения России. Перспективным стабилизатором частиц мякоти является каррагинан – натуральный полисахарид, получаемый из красных водорослей, обладающий повышенными вязкостными характеристиками, позволяющими вводить его в пищевые системы в незначительных количествах. В связи с этим, разработка технологии многокомпонентных плодоовощных напитков функционального назначения с применением натуральных структурообразователей является актуальной.

Диссертационная работа выполнена в рамках тематического плана НИР кафедры технологии и организации питания Куб ГТУ № ГР 01200111664 и по грантам: РГНФ № 04-06-38012 а/Ю, РФФИ № 06-08-96600.

1.2 Цель и задачи исследований. Целью работы явилась разработка технологии получения плодоовощных напитков с мякотью функционального назначения с применением натуральных структурообразователей.

Для достижения намеченной цели решались следующие задачи:

- исследовать механизм формирования седиментационной стабильности плодоовощных напитков с мякотью и обосновать целесообразность применения натуральных структурообразователей – свекловичного пектина и каррагинана в качестве загустителей и стабилизаторов;

- изучить влияние различных факторов на вязкостные и стабилизационные свойства натуральных структурообразователей – свекловичного пектина и каррагинана;

- установить оптимальное соотношение компонентов в бинарной композиции «пектин-каррагинан» и ее содержание в напитках для достижения необходимых реологических характеристик и седиментационной стабильности;

- исследовать бактериостатические и детоксикационные свойства свекловичного пектина, каррагинана и их композиций в зависимости от рН среды и их концентрации в напитках;

- разработать способ внесения композиций структурообразователей в плодоовощные напитки с мякотью, их рецептуры и технологию;

- провести комплексную оценку напитков с мякотью функционального назначения с применением натуральных структурообразователей и определить сроки их безопасного хранения;

- разработать техническую документацию на новые напитки с мякотью и провести их опытно-промышленную апробацию;

- провести оценку экономической эффективности предлагаемой технологии получения плодоовощных напитков с мякотью с применением натуральных структурообразователей.

1.3 Научная новизна работы заключается в обосновании целесообразности применения для стабилизации многокомпонентных плодоовощных напитков функционального назначения бинарной композиции «пектин-каррагинан». Определено оптимальное соотношение пектина и каррагинана в композиции для обеспечения необходимых реологических характеристик и функциональных свойств многокомпонентных плодоовощных напитков с мякотью.

Выявлено, что композиция «пектин-каррагинан» обладает высокой связывающей способностью по отношению к ионам тяжелых металлов.

Впервые определены бактериостатические свойства композиции «пектин-каррагинан» по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам и установлено, что ингибирующее действие композиции «пектин-каррагинан» проявляется при её минимальном содержании в напитках – 0,15 %.

1.4 Практическая значимость работы. Разработаны технология и рецептуры многокомпонентных плодоовощных напитков функционального назначения. Определен химический состав новой продукции. Разработана и утверждена техническая документация на новый вид продукции «Напитки плодоовощные функционального назначения» (ТУ, ТИ 9163-138-02067862-2005), выработана опытная партия плодоовощных напитков на ООО «Лорис-Продукт» (г. Краснодар).

Ожидаемый экономический эффект от реализации одной тонны новых напитков функционального назначения составляет 1410 рублей.

Теоретические и экспериментальные положения работы используются при изучении дисциплины «Технология продуктов функционального питания», в курсовом и дипломном проектировании студентов, обучающихся по специальности 260505 «Технология детского и функционального питания» и при выполнении научно-исследовательских работ.

1.5 Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на Международной конференции «Функциональные продукты питания: гигиенические аспекты и безопасность» (г. Краснодар, 2003 г.), Всероссийской научно-технической конференции-выставке «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» (Москва, 2004 г.), Межрегиональном научно-практическом семинаре «Теория и практика новых технологий в производстве продуктов питания» (г. Омск, 2005 г.), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Пищевая промышленность: интеграция науки, образования и производства» (г. Краснодар, 2005 г.).

1.6 Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе четыре статьи, подано две заявки в Роспатент на предполагаемые изобретения (№ рег. 2005120587 от 01.07.2005 г. и 2005121733 от 11.07.2005 г.)

1.7 Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов и рекомендаций, списка использованной литературы и приложений. Основной текст диссертации изложен на 114 страницах компьютерного текста, содержит 19 рисунков и 29 таблиц. Список использованной литературы включает 136 наименований, из них 37 публикаций зарубежных авторов.
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Объекты исследований. В соответствии с целью и задачами в качестве объектов исследований использовали плодовое, овощное и ягодное пюре промышленного производства, каррагинан «ЛИАНГЕЛЬ SR 150 U» (Франция), свекловичный пектин, полученный в лабораторных и промышленных условиях на предприятии «Биотехпереработка» КубГАУ, модельные композиции «пектин-каррагинан», лабораторные и производственные образцы плодоовощных напитков с мякотью.

2.2 Методы исследований. Схема экспериментальных исследований показана на рисунке 1.

При выполнении работы использованы современные экспериментально-аналитические методы физико-химического анализа.

Исследование реологических характеристик структурообразователей проводили вискозиметрическим методом; связывающую способность –комплексонометрическим методом; содержание макроэлементов – атомно-адсорбционным методом; содержание токсичных металлов – методом инверсионной вольтамперометрии на анализаторе ТА-1 в комплекте с IBM PC; содержание фтор- и хлорорганических пестицидов на газовом хроматографе «Кристалл-2000 М». Измерение величины рН – на приборах рН-340 и рН-121. Бактериостатическое действие каррагинана определяли с помощью соответствующих методов выявления и определения различных групп микроорганизмов. Органолептическую оценку готовой продукции проводили по пятибалльной шкале по методике ФАО/ВОЗ.
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Изучение механизма формирования седиментационной стабильности плодовоовощных напитков. Известно, что стабилизационные свойства напитков с мякотью зависят от величины частиц мякоти, плотности и вязкости жидкой фазы, соотношения твердой и жидкой фаз, величины рН и состава электролитов. Так как устойчивость к расслаиванию прямо пропорциональна размеру частиц мякоти, была рассмотрена возможность применения предварительной гомогенизации пюре, используемого в качестве основного компонента напитков, в плунжерном гомогенизаторе и дезинтеграторе тканей.

Качественные показатели выбранных плодовых, ягодных и овощных пюре приведены в таблице 1.

I этап

Исследование механизма формирования седиментационной

стабильности системы «плодовая мякоть : жидкость»


Исследование влияния размера частиц мякоти на величину расслаивания напитков

Исследование влияния количества пектиновых веществ в сырье на стабильность напитков

Изучение влияния количества плодовой мякоти на стабильность напитков

Изучение влияния концентрации сахарозы на расслаивание напитков



II этап

Экспериментальное обоснование создания композиций

структурообразователей и изучение их свойств






Изучение влияния различных факторов на связывающую способность пектина и каррагинана и их композиций

Изучение качественных и количественных характеристик пектина и

каррагинана

Изучение влияния различных факторов на вязкостные свойства пектина и каррагинана




Определение соотношения пектина и каррагинана, оптимального для достижения необходимых седиментационных качеств напитков


Изучение

бактериостатических свойств

пектина и каррагинана


III этап

Разработка технологии и рецептур плодоовощных напитков

функционального назначения






Промежуточная оценка состава и анализ органолептических свойств сырья

Разработка технологии и рецептур напитков с мякотью с применением композиции «пектин-каррагинан»

Разработка ТД, апробация разработанной технологии в производственных условиях


IV этап

Исследование качества и безопасности разработанных

плодоовощных напитков




Определение

сроков хранения

Оценка химического состава

Показатели безопасности

Органолептическая оценка


Рисунок 1 – Схема экспериментальных исследований

Таблица 1 – Качественные показатели плодовых, ягодных и овощных пюре


Наименование

показателя

Вид пюре

яблочное

мор-

ковное

тыквенное

абрикосовое

сливовое

рябиновое

томатное

Массовая доля сухих веществ, %

20,0

11,0

10,0

20,0

21,0

19,0

20,0

Кислотность, %

0,6

0,2

0,1

0,6

0,7

2,2

1,8

Общий сахар, %

19,2

7,0

4,0

24,4

9,6

8,6

11,8

Массовая доля пектиновых веществ в пюре, %

0,38

0,69

0,22

0,42

0,46

0,35

0,25

Размер частиц мякоти, мкм, не более

500

Повышение вязкости жидкой фазы системы и уменьшение образования из мелких частиц мякоти легко оседающих крупных агломератов наблюдается при увеличении массовой доли пюре в модельной композиции, таблица 2. Увеличение устойчивости к расслаиванию также возможно за счет дегидрирующих свойств сахарозы при увеличении в напитках сахара-песка.

Таблица 2 – Зависимость величины расслаивания модельных многокомпонентных плодоовощных напитков от массовой доли различных видов пюре

Массовая доля пюре в модельной композиции напитков, %

Наименование пюре

яблочное

сливо-вое

морковное

тыквенное

рябиновое

томатное

абрикосовое

Величина расслаивания модельных композиций напитков, %

10

18,0

18,5

22,3

26,3

20,3

25,8

21,7

20

14,5

15,0

18,1

22,1

17,0

21,9

17,5

30

10,2

11,3

12,3

15,2

12,0

15,5

12,1

40

7,0

7,5

8,5

10,1

8,1

9,5

8,3

50

3,0

3,5

4,5

5,5

4,1

5,0

4,0

60

0,8

1,0

1,2

2,0

1,1

1,7

1,0



На основании органолептической оценки модельных композиций напитков установлено, что массовая доля пюре и сахарозы в них не должна превышать соответственно 40 и 14 %, следовательно, удовлетворительные стабилизационные свойства таких напитков могут обеспечиваться только за счет применения структурообразующих веществ.

3.2 Исследование свойств структурообразователей. Традиционно для обеспечения необходимой структуры пищевого продукта используют яблочный или цитрусовый пектин. Однако для производства функциональных напитков предпочтительнее использование пектина свекловичного, так как он обладает более высокой связывающей способностью по отношению к токсичным веществам. Качественные характеристики свекловичного пектина, полученного по усовершенствованной технологии в лабораторных условиях, приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Качественные характеристики свекловичного пектина


Наименование образца

Массовая доля свободных карбоксильных групп, %

Массовая доля метоксилированных карбоксильных групп,

%

Массовая доля метоксильных групп,

%

Степень этерификации, %

Молекулярная масса, Да

Содержание пектина в промытом порошке, %

Свекловичный пектин

12,0

7,5

5,4

38,0

25400

83,0


В результате изучения вязкости растворов пектинов и каррагинана, установлено (рисунок 2), что свекловичный пектин образует наименее вязкие растворы, в то время как вязкость 0,5 %-ного раствора каррагинана, в сравнении с яблочным пектином, выше на 57 %. Вязкость пектинов и каррагинана находится в прямо пропорциональной зависимости от их концентрации в растворе.

При изучении влияния рН среды (в пределах от 3,5 до 6,0) на вязкость 0,1 %-ного раствора каррагинана и 0,5 %-ного раствора свекловичного пектина, рисунок 3, установлено, что вязкость 0,1 %-ного раствора каррагинана минимальна при рН 3,5, а наибольшая вязкость раствора наблюдается при значении рН, близком к нейтральному. Вязкость раствора пектина минимальна при рН 5, а при рН 3,5 – максимальна.

На рисунках 4 и 5 приведена динамика изменения вязкости 0,1 %-ного раствора каррагинана и 0,5 %-ного раствора пектина при различном содержании в системе сахарозы и хлорида натрия. С увеличением массовой доли сахарозы повышается вязкость растворов и пектина, и каррагинана, что объясняется изменениями в процессе сольватации молекул структурообразователей и их взаимной ассоциацией в присутствии электролитов.

При концентрации хлорида натрия 0,5 % в пищевой системе, что соответствует его допустимому содержанию в плодоовощных напитках с мякотью, наблюдается максимальное значение вязкости. При дальнейшем увеличении концентрации хлорида натрия вязкость растворов структурообразователей снижается.


Рисунок 2 – Вязкость растворов

в зависимости от концентрации

структурообразователей


Рисунок 3 – Вязкость растворов

структурообразователей в зависимости

от рН среды





Рисунок 4 – Вязкость растворов

структурообразователей в зависимости от концентрации сахарозы

Рисунок 5 – Вязкость растворов структурообразователей в зависимости от концентрации хлорида натрия


Определение оптимального содержания композиции пектина и каррагинана, обеспечивающей требуемые реологические характеристики и стабильность напитков с мякотью, проводили с использованием ротатабельных планов второго порядка Бокса - Хантера.

Факторы и уровни их варьирования были следующими: активная кислотность (Х1) от 4 до 7, массовая доля пектина (Х2) от 0 до 1 г, массовая доля каррагинана (Х3) от 0 до 0,2 г, определяемым параметром являлась динамическая вязкость растворов (У). После проведения обработки экспериментальных данных полученное уравнение регрессии приняло вид:

У=36,135-6,11Х1-55,64Х2-679,8Х3+8,77Х1Х2+124,38Х1Х3-1150,67Х1Х2Х3

С помощью опции «Поиск решения» программы «Statistica 6.0» было установлено, что динамическая вязкость системы, соответствующая её оптимальному значению в напитках с мякотью (от 1,25 до 1,6 Па·с), обеспечивается при содержании пектина и каррагинана соответственно 0,5 и 0,15 %, при активной кислотности среды в пределах от 3,8 до 4,5.

3.3 Изучение связывающей способности каррагинана, пектина и их бинарной композиции по отношению к ионам тяжелых металлов. Для обоснования функциональных свойств напитков с мякотью изучалась связывающая способность (СС) структурообразователей и их бинарной композиции по отношению к ионам свинца и никеля, рисунки 6, 7 и 8. Соотношение композиции «пектин-каррагинан» составляло 0,5:0,15.

Р
исунок 6 – Зависимость связывающей способности

структурообразователей от их концентрации в растворе


Рисунок 7 – Зависимость связывающей способности композиции «пектин-каррагинан» (0,5:0,15) от ее содержания в растворе





Рисунок 8 – Зависимость связывающей способности

структурообразователей от рН среды
Установлено, что уменьшение связывающей способности каррагинана наблюдается при значениях рН, близких к нейтральным. Увеличение СС прямо пропорционально концентрации структурообразователя в растворе. Экспериментальные данные подтверждают высокую связывающую способность свекловичного пектина по сравнению с каррагинаном. Однако, бинарная композиция пектин:каррагинан имеет связывающую способность, сравнимую со связывающей способностью яблочного пектина, то есть, при содержании в напитке свекловичного пектина и каррагинана в соотношении 0,5:0,15, последний будет обладать выраженной профилактической направленностью.

3.4 Изучение бактериостатических свойств каррагинана, пектина и их бинарной композиции. С целью выявления барьерных свойств композиции «пектин:каррагинан» были исследованы бактериостатические свойства каррагинана, пектина и их композиции в отношении тест-культур микроорганизмов, содержание которых нормируется для плодоовощных напитков СанПиН 2.3.2.1078-01. Для этого определяли активность структурообразователей в водных растворах при их следующих концентрациях: каррагинан – 0,15, 0,30, 0,40, 0,50 г/см3, пектин – 0,10, 0,20, 0,30, 0,40 г/см3, композиция «пектин-каррагинан» (0,5:0,15) – 0,15, 0,30, 0,40, 0,50 г/см3.

Для исследований использовались следующие группы микроорганизмов: спорообразующие мезофильные аэробные и факультативно-анаэробные микроорганизмы группы B. subtilis (1), спорообразующие мезофильные аэробные и факультативно-анаэробные микроорганизмы группы B. cereus и B. polymyxa (2), мезофильные клостридии (3), неспорообразующие микроорганизмы и плесневые грибы и дрожжи (4), спорообразующие термофильные анаэробные, аэробные и факультативно-анаэробные микроорганизмы (5).

На рисунке 9 представлена зависимость бактериостатической активности композиции «пектин-каррагинан» от ее содержания в растворе. Считая эффективным средний диаметр зон угнетения равный 10 мм, можно сделать вывод, что внесение даже 0,4 % композиции замедляет рост E. сoli, Bac. сereus, Sacch. сerevisiae, Botr. Cinerea, Asp. niger .



Рисунок 9 – Влияние композиции «пектин-каррагинан» на ингибирование различных групп микроорганизмов

При дальнейших исследованиях было установлено, что минимальная ингибирующая концентрация для каррагинана составляет 0,15 г/см3, для пектина – 0,10 г/см3, для бинарной композиции «пектин-каррагинан» – 0,15 г/см3.

3.5 Разработка технологии и рецептур многокомпонентных плодоовощных напитков, исследование их качества и безопасности. С учетом полученных данных были разработаны рецептуры плодоовощных напитков с мякотью, таблица 4, определены их физико-химические показатели.
  1   2   3   4

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Разработка технологии и оценка свойств натуральных замороженных полуфабрикатов...
Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания

Омар мохамед толиба выращивание сахарного сорго в условиях дельты...
...

Республика Дагестан Дагестанский государственный технический университет
Разработка технологии низкотемпературного формирования пленок нитрида алюминия с применением магнетронного распыления

Формирование и оценка потребительских свойств мяса мускусных уток и продукции из него
Специальность: 05. 18. 15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и

Оценка сортов и гибридов овощных культур для создания продуктов питания...
Работа выполнена в гну «Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и селекции плодовых растений им. И. В. Мичурина»...

«Киевский завод безалкогольных напитков «росинка» Украина, Киев, ул. Эжена Потье, 6
«Киевский завод безалкогольных напитков «росинка» 45 лет на рынке безалкогольных напитков и представляет более 50 наименований безалкогольной,...

Разработка интенсивных технологических приемов получения пивоваренного...
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет...

Рабочий урок по предмету «Окружающий мир» с применением технологии икт
Цели урока: повторить о природных зонах России, о климате, о животном и растительном мире

Современные технологии хранения пищевых продуктов
«Технология продуктов общественного питания» и 271400 «Технология детского и функционального питания» всех форм обучения

Совершенствование технологии полуфабрикатов из растительного и животного...
Защита состоится «17» декабря 2009 года в 14. 00 часов на заседании диссертационного совета д 212. 100. 05 в Кубанском государственном...



База данных защищена авторским правом © 2013-2019
обратиться к администрации
vcvetu.ru