НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

ПЕТРОВА ЖАННА ОЛЕКСАНДРІВНА

УДК 664.857.3

РОЗРОБКА ПРОЦЕСІВ ОДЕРЖАННЯ

КАРОТИНОВМІСНИХ ХАРЧОВИХ ПРОДУКТІВ

Спеціальність 05.18.12- процеси й обладнання харчових, мікробіологічних

і фармацевтичних виробництв

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Київ -2004

Дисертація є рукопис.

Робота виконана в Інституті технічної теплофізики НАН України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, член-кор.НАН України

Снєжкін Юрій Федорович, Інститут технічної

теплофізики, заступник директора

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Бурдо Олег Григорович, Одеська національна

академія харчових технологій, кафедра процесів й

обладнання харчових, мікробіологічних і

фармацевтичних виробництв, завідувач кафедри

доктор технічних наук, заслужений діяч науки і

техніки України

Шурчкова Юлія Олександрівна, Інститут

технічної теплофізики НАН України, головний

науковий співробітник

Провідна установа: Інститут харчової хімії і технології НАН України,

м. Київ

Захист відбудеться „16” _лютого2005 р. о _14.00_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26. 058. 02 Національного університету харчових технологій за адресою: 01033, м. Київ, вул.. Володимирська, 68; аудиторія А-311.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національного університету харчових технологій за адресою: 01033, м. Київ, вул.. Володимирська, 68.

Автореферат розісланий „_11 ” _січня _ 2005 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, к.т.н., доц. В.Л. Зав’ялов

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми.

Особливо цінними в рослинній сировині є каротинові речовини, з яких в процесі гідролізу утворюється вітамін А (ретинол). Він перешкоджає утворенню в крові холестерину й жирових відкладень на стінках кровоносних судин, зміцнює імунну систему організму, має протипухлинну, антиканцерогенну, антимутагенну, антиінфекційну та антистресову дію.

Аналіз характеру та структури харчування населення України за останні роки дозволив встановити значне зниження вживання продуктів з вітамінним та білковим вмістом.

За результатами останніх досліджень встановлено, що вживання зеленої пряно-ароматичної сировини та свіжих овочів не забезпечує організм в достатніх кількостях вітаміну А.

Для України збагачення продуктів харчування вітаміном А є одним із найбільш перспективних напрямків в плані довгострокових заходів по ліквідації недостатнього забезпечення населення ретинолом.

В даний час в нашій країні в невеликій кількості випускаються препарати, які містять каротини (обліпихове масло, масло шипшини, каротолін – масляний препарат каротину та інші).

Вищесказане стало основою для проведення даних наукових досліджень. Задача цього дослідження полягає в тому, щоб розробити технологічний процес одержання каротиновмісних продуктів з рослинної сировини з мінімальними втратами при його отриманні.

Зв’язок роботи з науковими програмами.

Дисертаційна робота виконувалась у відповідності з планами наукових досліджень відділу нестаціонарного тепломасопереносу в процесах сушіння ІТТФ НАН України в рамках держбюджетних тем: “Дослідження процесів тепломасообміну в композиційних матеріалах з скороченим терміном регідратації” № ГР 0101U002595, “Дослідити фізико-хімічні властивості композицій при одержанні нових лікувально-профілактичних продуктів” № 0299U000246, “Дослідження процесу тепломасообміну при виробництві сухих соєво-овочевих сумішей” № ГР 0100U00487, “Дослідження комплексного термічного і фізико-хімічного впливу на процес екстрагування каротинових та інших біологічно активних речовин в рослинних тканинах” № ГР 0199000243, “Дослідження та розробка методу безперервного визначення вологості колоїдного капілярно-пористого матеріалу в процесі сушіння”.

Автор особисто приймав участь у проведенні лабораторних і промислових досліджень, обробці та аналізі отриманих результатів.

Мета та задачі дослідження.

Метою даної роботи є наукове обгрунтування та розробка технологічних процесів і обладнання для одержання нових каротиновмісних харчових продуктів, рекомендацій по використанню їх в продуктах харчування.

У відповідності з поставленим завданням та вибраним напрямком досліджень в даній роботі вирішувались такі задачі:

-

-

-

-

-

-

Об’єкти дослідження – процеси сушки, екстракції, диспергування сухих порошків і концентратів сої, моркви і гарбуза, та пастоподібних продуктів на основі олії і порошку з моркви.

Предмет дослідження – порошки з моркви, гарбуза, соєво-морквяний та соєво-гарбузовий концентрат, каротиновмісна паста, гарбузова та соєво-гарбузова каша, рослинне масло.

Методи досліджень – стандартні методики визначення фізико-хімічних, органолептичних показників хімічного складу продуктів.

Наукова новизна отриманих результатів.

В результаті аналітичних та експериментальних досліджень вперше:

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Практичне значення отриманих результатів.

Розроблені технологічні процеси отримання каротиновмісних порошків, каротинової пасти, соєво-гарбузової та гарбузової каші швидкого приготування.

Розроблена та затверджена в установленому порядку нормативна документація на “Пасту натуральну каротиновмісну овочеву” – ТУ У 88.0660015-2000, “Каша гарбузова швидкого приготування” – ТУ У 88.066.012-2000. Порошки овочеві з моркви, столового буряку, картоплі, капусти, гарбуза, кабачків, цибулі, часнику, шпинату, ревеню та білих коренів петрушки, селери, пастернаку-ТУ У 15.3-05417118.24-2002 та технологічні інструкції на ці продукти.

Впроваджено технологію та обладнання по виробництву порошків із моркви та гарбуза в м. Переяслав-Хмельницький на ДП “Імпульс”.

Розроблено патенти:

Пат. Україна, МКИА23L 1/212 Спосіб одержання каротиновмісних продуктів /Ю.Ф. Снєжкін, О.О. Хавін, С.Л.Лисиченок, Л.І. Требін, Ж.О. Петрова (Україна) № 98031189, заявлено 04.05.1998, опубліковано 15.11.2000. Бюл. №6-11.

Пат. Україна, МКИ А23L 1/212/Спосіб одержання каротиновмісних продуктів, насичених провітаміном А /Ю.Ф. Снєжкін, О.О. Хавін, Л.І. Требін,, С.Л. Лисиченок, Ж.О. Петрова (Україна) № 98031189,ю заявлено 09.03.1998, опубліковано 16.12.2002, Бюл. № 12.

Пат. Україна, МКИА 231/212 Спосіб одержання каротиновмісної пасти з моркви Ю.Ф. Снєжкін, О.О. Хавін, С.Л. Лисиченок, Л.І. Требін, Ж.О. Петрова, Т.О. Михайлик, А.А. Долінський (Україна) № 98052257. Заявлено 04.051998, опубліковано 15.01.2003. Бюл. № 1

Пат. № 58256А України МПК А23L 1/212, А23L1/00 Гарбузово-молочний концентрат киселю. Снєжкін Ю.Ф., Хавін О.О., Михайлик Т.О., Петрова Ж.О. № 2002118770. Заявлено 05.11.02. Видано 15.07.03, Опубл. 15.07.03, Бюл. № 7.

Пат. № UA 66115А України, МПК А 23L/212, А23L Соєво-гарбузовий концентрат швидкого приготування. Снєжкін Ю.Ф., Хавін О.О.. Михайлик Т.О., Петрова Ж.О. № 2003077136: заявлено 29 червня 2003 р., опубліковано 15.04.2004, Бюл. №4.

Особистий внесок здобувача полягає в проведенні аналітичних та експериментальних робіт у лабораторних та лабораторно-виробничих умовах, аналізі й узагальненні одержаних результатів, оформленні висновків і пропозицій, участі у розробленні технологічних процесів, технологічних інструкцій, технологічних умов, підготовці матеріалів до публікацій, впровадженні нових технологічних процесів у виробництві.

Апробація роботи.

Результати досліджень доповідались на наукових конференціях: “Х Міжнародна конференція вдосконалення процесів та апаратів хімічних та харчових виробництв” (м. Львів, 1999); міжнародна науково-технічна конференція “Проблеми та перспективи створення і впровадження нових ресурсо- та енергоощадних технологій, обладнання в галузях переробної промисловості (м. Київ, 1999); “Международная конференция “Нетрадиционная энергетика в ХХI веке” (г. Ялта, 2001); 11 міжнародна конференція “Проблемы промышленной теплотехники” (г. Киев, 2001); VII Міжнародна конференція “Пріоритетні напрями впровадження в харчову промисловість сучасних технологій, обладнання та нових видів продуктів оздоровчого та спеціального призначення” (м. Київ, 2001); 1 Международная научно-практическая конференция “Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов” (г. Москва, 2002); научно-практическая конференция “Наука для молочной промышленности” (г. Киев, 2002). Науково-практична конференція “Фітотерапія в реабілітації хворих” (м. Київ, 2003), Міжнародний симпозіум валеопедагогіка, здоровий спосіб життя, БАДи, Косметологія (Київ, 2003).

Розроблені харчові продукти були представлені на IV-V1 (2001-2003рр.) Международных выставках “Питание и жизнь ХХI век” та нагороджені дипломами “За високу якість продукції”.

Публікації.

За результатами дисертаційної роботи опубліковано 25 наукових праць, у тому числі 10 статей у наукових фахових виданнях, затверджених ВАК, 8 тез.доповідей і матеріалів наукових конференцій, 5 патентів України на винаходи.

Структура та обсяг роботи.

Дисертація складається із вступу, 5 розділів, висновків, списку літератури та додатків. Містить 68 рисунків (60 сторінок), 33 таблиць (33 сторінки), 2 додатки (2 сторінки). Список літератури складається 166 бібліографічних джерел (16 сторінок). Робота виконана на 217 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність теми, основні напрями досліджень, їх наукову новизну та практичну цінність.

У першому розділі, на підставі літературних джерел, узагальнені значення каротиноїдів, їх хімічний склад, фізіологічна дія на організм людини. Здійснено огляд сучасних напрямків розвитку виробництва бета-каротину та каротиновмісних продуктів.

У другому розділі викладено перелік і характеристика об’єктів, методик досліджень, визначення експериментального обладнання. Наведена схема експериментальних стендів, на яких проводились дослідження по гігротермічній обробці сировини її сушінні. Приведена математична обробка результатів експериментів з метою виявлення похибки експериментів..

У третьому розділі проводились дослідження гігротермічної обробки сировини, визначались оптимальні режими гігротермічної обробки сировини, сушіння каротиновмісної сировини та процеси подрібнення і сепарації. При проведенні досліджень впливу гігротермічної обробки на сировину, яку сушать використовувався прилад для вимірювання провідності, який дозволяє швидко отримати результат.

На рисунку 1 представлені характеристики сушіння однакових зразків гарбуза не бланшованих та бланшованих 1 хв, 2,5 хв, 5 хв, 7,5 хв, 10 хв в однакових умовах при Т=100 °С.

Видно, що час сушіння зразка скорочується в міру збільшення часу бланшування, але до певної межі.Виявлено, що тривалість 5-7 хв процесу бланшування є оптимальною, при якій тривалість сушіння скорочується на 25-30 %.

Рис.1 Залежність провідності та тривалості сушіння від часу гігротермічної обробки гарбуза.

При цьому також визначались втрати каротиноїдів від часу підготовки моркви та гарбуза.

Досліди показали, що при гігротермічній обробці зразків гарбуза та моркви вже при 5 хв обробці досягаємо найкращих результатів, втрати відповідно становлять 8-17 % каротиноїдів. Без гігротермічної обробки втрати каротиноїдів становлять 44 % у моркви, а у гарбуза - 30 %.

Відомо, що каротиноїди найкраще перетворюються в ретинол тоді, коли їх поєднати з жиром та білком. Цим вимогам відповідає суміш каротиновмісної сировини та сої. При гігротермічній обробці овочів крім збереження каротиноїдів ще і руйнуються антихарчові компоненти, які знаходяться в сої.

Для визначення впливу сушильного агента на інтенсивність процесу сушіння та визначення оптимальних режимів роботи для збереження каротиноїдів були проведені експериментальні дослідження, в процесі яких відпрацьовувались технологічні режими сушіння каротиновмісної сировини..

На рис.2 представлені експериментальні дані: крива сушки та швидкості сушки при сушінні гарбуза при різних температурах.

Рис.2. Вплив температури теплоносія на кінетику сушіння гарбуза в шарі.

V=3 м/с; d=10 г/кг сухого повітря; розміри зразків 5х5х5 мм; температура теплоносія: 1 – Т=100 ?С, 2 – Т = 60 ?С.

Ці криві мають характерний для колоїдних капілярно-пористих матеріалів вигляд. Видно два періоди сушіння і наявність критичних вологостей.

Збільшення температури теплоносія до Т = 100 °С призводить до підвищення температури матеріалу в кінці процесу сушіння (W<40 %) вище допустимого, що приводить до погіршення якості сухого гарбуза.

З метою підвищення якості матеріалу використовували конвективно-вакуумний метод сушіння та ступеневий режим конвективної сушки рис.3.

Зниження тиску і температури в сушильній камері на другій стадії процесу сушіння позитивно вплинуло на якість готової продукції, а також майже в 2 рази зменшило тривалість сушіння порівняно з конвективним. Для оцінки якості сушіння в зневоднених зразках при різних температурах визначали суму каротиноїдів. Результати досліджень у вигляді значень вмісту каротиноїдів у висушеному матеріалі та його втрати в процесі сушіння представлені на рис.4.

Рис.4.Вплив температури теплоносія на вміст каротину в гарбузі

1 – конвективне -сушіння

Т1=60 ?С;

Т2=80 ?С;

Т3=100 ?С;

V= 2 м/с; d = 10г/кг с.п.;

2 – конвективно-вакуумне сушіння Т=100/80 ?С; V =2 м/с; d =10 г/кг с.п. Найкращі показники одержані при конвективно-вакуумному та конвективних методах з температурою теплоносія Т=80 °С, втрати становлять 8-9 %. При температурі Т=100 °С втрати становлять 93 %.

Як відомо, тривалість процесу сушіння визначається температурою та швидкістю теплоносія, а також, товщиною шару матеріалу в сушарці. Від цих же факторів може залежати і якість матеріалу після сушіння.

За допомогою методу повного факторного експеримента (ПФЕ) визначена залежність часу сушіння та коефіцієнт набухання від режимних параметрів сушіння та від товщини шару гарбуза.

Отримані рівняння регресії для тривалості процесу сушіння:

Тривалість сушіння:

Y=210,375-39,125Х1-17,375Х2+53,875Х3 (1.1.)

Коефіцієнт набухання:

Y=2,95-0,3463Х1 (1.2.)

Аналіз рівнянь (1.1.)-(1.2) показує, що тривалість сушіння залежить і від температури, і від швидкості, і від товщини шару матеріалу, а коефіцієнт набухання залежить тільки від температури теплоносія.

Соєво-овочеві суміші, як об’єкти сушіння, є складними за своєю структурою, фізико-хімічним та біохімічним складом. Вміст рослинного білку надає їм особливі властивості, що потребує більш ретельного дослідження процесів зневоднення. Дослідження процесів тепло масообміну в процесі сушіння показали зміну числа Ребіндера в процесі зневоднення соєво-морквяної суміші (рис. 5).

Зі зниженням вологовмісту зменшується величина Rb, тобто тепло під час сушіння у більшій мірі витрачається на випаровування вологи з матеріалу, ніж на його нагрівання. Тобто процес з енергетичної сторони дуже ефективний.

Рис.5.Зміна числа Ребіндера в процесі зневоднення соєво-морквяної суміші.

V=2 м/с; d=10 г/кг сухого повітря; гранули розміром 10х10х65мм; співвідношення сої та моркви 1:1; температура теплоносія:

1-Т=80 ?С, 2-Т=100 ?С, 3-Т=120 ?С

При досягненні критичного вологовмісту W=45…55 % число Rb починає збільшуватися, що свідчить про те, що більша частина теплоти витрачається на нагрівання матеріалу, а не на випаровування з нього вологи. Це призводить до погіршення якості матеріалу і різкому збільшенню енерговитрат на сушіння. Обробка експериментальних данихпоказала, що число Ребіндера не залежить від швидкості та вологовмісту теплоносія, а визначається тепловим режимом сушіння.

В результаті проведених досліджень розроблені ступінчасті режими сушіння каротиновмісної сировини, при яких температура теплоносія змінюється під час сушіння. Наприклад, при сушінні соєво-морквяної суміші на початку процесу рис.6 температура теплоносія дорівнює Т= 120 °С. Через 15-20 хвилин сушіння температуру теплоносія знижують до Т= 100°С (крива 2), а ще через 20 хвилин температуру теплоносія знижують до Т= 80°С і підтримують на такому рівні до кінця процесу зневоднення. За другим ступінчастим режимом температуру теплоносія Т=120 °С підтримують на протязі 15-20 хвилин з подальшим зниженням її до Т=80 °С (крива 3). Для порівняння на рисунку 6 наведені криві сушіння соєво-морквяної суміші при Т=120 °С (крива1) і Т=80 °С (крива 4).

Рис.6.Криві сушіння соєво-моркв’яної суміші за ступінчастими режимами

V=2 м/с; d=10 г/кг сухого повітря;1-Т=120?С; 2-Т=120/100/80 ?С; 3-Т=100/80 ?С;

4-Т=80 ?С

Запропоновані ступінчасті режими дозволили зменшити енергетичні витрати на сушіння, скоротивши час сушіння.

Збереження каротиноїдів в зразках моркви та гарбуза під час сушіння в конвективній сушарці, сорбційно-конвективній та конвективно-вакуумній з початковим сушінням в конвективній сушарці та досушуванням у вакуумі. Результати досліджень наведені на рис.7.

Рис.7.Вплив різних методів сушіння на збереження каротиноїдів в сушених зразках з моркви та гарбуза

1 - вихідна речовина;

2 - конвективний спосіб з ступінчатим тепловим режимом Т=100 оС, Т=80оС,V=3 м/с, d = 10 г/кг с.п.;

3 - конвективно – вакуумний спосіб з температурою Т=100 оС <80 оС , тиск 0,01…0,015, V=2 м/с, d = 10 г/кг с.п.; .

4- сорбціонно- конвективний спосіб з температурою теплоносія Т=50 оС,

V=1,3 м/с.

Як видно з рисунку 7 всі три способи сушіння мають високу збереженність каротиноїдів.

Найкращі показники збереження каротиноїдів спостерігаються при температурі теплоносія Т=100-80 °С.

Чим більш подрібнений дослідний продукт, тим більше з нього можна вилучити каротиноїдів, що підтверджується нашими дослідами.

Результати подрібнення каротиновмісної сировини на прикладі соєво-морквяної суміші представлені на рисунку 8 у вигляді інтегральних кривих розподілу частинок суміші за розмірами і на рисунку 9 у вигляді диференціальних кривих розподілу.

Як видно з рисунку 8 збільшення часу просіювання з 5 до 10 хвилин привело до збільшення кількості порошку з розмірами частинок меншими від ?=0,315 мм, від 55 % до 60 %. На диференціальних кривих рис.9 спостерігається один максимум з розмірами частинок ?=0,16 – 0,2 мм.

Для оцінки якості подрібнення сухої каротиновмісної сировини примінено метод визначення ступеню руйнування рослинної тканини (таблиця 1). Найвищий ступінь руйнування клітини, при дисперсності ?=0,16 – 0,2 мм. досягає 70 %.

Рис.8.Інтегральні криві розподілу соєво-морквяної суміші після подрібнення:

1,2-D(d); 1ґ,2ґ-R(d); 1,1ґ - час просіювання 5 хвилин;

2,2ґ -час просіювання 10 хвилин

Рис.9.Диференціальні криві розподілу частинок соєво-морквяної суміші після подрібнення.

Зміна ступеня руйнування клітини від дисперсності

порошку морквяного.

Таблиця 1

Дисперсність, мкм | Ступінь руйнування клітини, %

0,4

0,315

0,16

0,1 | 37,9± 0,1

55,1± 0,1

68,5± 0,1

70,0± 0,1

У четвертому розділі вивчалась залежність виходу каротиноїдної олії від співвідношення компонентів та кількості екстракцій. Визначоно хімічний склад каротиновмісних порошків та каротиновмісної пасти. Досліджено комплексоутворюючу властивість морквяного та соєво-гарбузового порошків.

Як показали проведені дослідження в олійний екстракт з каротиновмісної сировини переходить максимально лише до 29 % усієї суми каротиноїдів, все інше залишається у відходах, в той час як ступінь руйнування клітини 65-70 %. Тому є доцільним створення технологічного процесу, який би збільшив кількість розчинних каротиноїдів в продукті.

Для цих дослідів використовували порошок з моркви вологістю W=6 % та дисперсністю ?? 0,25 мм. Проби такого порошку змішували з олією в різних пропорціях і диспергували.

Подані в таблиці 2 результати свідчать, що кількість розчинених в олії каротинових речовин, екстрагованих із 100 г порошку, максимальна і становить 50% при добавленні олії 55-60 % на початку процесу і 15-20 % до маси порошку – в подальшому. Отже, за рахунок вибраного оптимального співвідношення олія – порошок кількість екстрагованих каротиноїдів збільшилась з 28,8 % до 50,2 % тобто на 20,4 %.

Вплив співвідношення кількості олії і морквяного порошку на

початку процесу його диспергування на вміст в одержаній

пасті розчинених каротинових речовин

Таблиця 2

№ досліду | Добавлено олії в процесі диспергування,

% від маси порошку | Кількість розчинених каротинових

речовин, мг %

на початку процесу | в подальшому

1 | 55 | 17 | 49,9

2 | 57 | 17 | 50,0

3 | 60 | 17 | 49,8

4 | 50 | 17 | 39,6

5 | 70 | 17 | 41,3

6 | 55 | 15 | 50,1

7 | 55 | 20 | 50,2

8 | 55 | 10 | 40,9

9 | 55 | 30 | 48,0

10 | 120 | 0 | 28,8

На основі цих досліджень отримано новий продукт – каротиновмісна харчова паста з повним збереженням всіх біологічно активних речовин та каротиноїдів, які знаходяться в засвоюваній для людини формі.

Параметри отримання пасти такі – дисперсність порошку ?? 0,25 мм, температура олії Т=60 °С та співвідношення порошку і масла 1 : 0,7; 1 : 1.

Каротиновмісні порошки, як показав хімічний аналіз мають високий вміст розчинних цукрів, клітковини, пектину і каротиноїдів. Однією з важливих властивостей пектинових речовин є їх комплексоутворююча властивість, основана на взаємодії молекули пектину з іонами важких металів. Досліди показали, що гарбузовий порошок має високу радіопротекторну властивість до 75 %, більшу, ніж чистий яблучний пектин, який брали для контролю (таблиця 3).

Зв’язування іонів важких металів каротиновмісними порошками

in vitro (% введеної кількості металів)

Таблиця 3

Метал | рН-зв’язування | Пектин яблучний | Порошок гарбузовий | Порошок морквяний

Свинець | 3,5-5,6 | 60 | 68 | 43

Мідь | 4,0-6,0 | 55 | 53 | 37

Цинк | 3,5-6,0 | 67 | 72 | 48

Нікель | 4,0-6,5 | 60 | 75 | 51

Цирконій | 2,0-3,5 | 53 | 67 | 39

Цезій | 1,5-3,0 | 47 | 48 | 47

Проведені наукові дослідження по регідратації та відновлюванню харчових порошків дозволили розробити продукти швидкого приготування (гарбузову та соєво-гарбузову кашу). Харчова цінність продуктів швидкого приготування визначається в першу чергу набором харчових компонентіва, які входять до їх складу і може бути значно підвищена завдяки їх раціональному підбору.

У п’ятому розділі в результаті проведених досліджень розроблені технології виробництва сушеної продукції, порошків з каротиновмісних овочів та соєво-каротинових порошків, в яких сконцентровано всі інгредієнти вихідної сировини, каротиновмісної пасти, гарбузової та соєво-гарбузової каш.

Для промислового впровадження способу і технології виробництва каротиновмісних порошків, в м. Переяслав-Хмельницькому в 2003 р. була змонтована промислово-технологічна лінія потужністю 0,23-0,25 т за годину по сировині. Лінія створена згідно розробленій технології. Технічна характеристика лінії представлена в таблиці 4.

Технологічна лінія вміщує ділянку підготовки сировини до сушіння, ділянку сушіння і ділянку отримання порошку. Повністю схема цеху по виробництву каротиновмісних порошків із гарбуза представлена на рис.10.

По розробленій технології створена зонна тунельна сушильна установка з тепловим генератором, який працює на газі, де ця технологія реалізується.

Технічна характеристика лінії

Таблиця 4

Найменування показників | Одиниця вимірювання | Тип лінії

Продуктивність по сировині

т/г | 0,23-0,25

Продуктивність по сухому продукту | - “ - | 0,04-0,045

Продуктивність по харчовому порошку | - “ - | 0,028-0,035 | Встановлена потужність | кВт | 32-34 | Використання газу | м3/годину | 30-40 | Маса лінії | т | 16-18 | Виробнича площа | м2 | 360-430 | Кількість обслуговуючого персоналу | чол. | 7 – 8 | В м. Переяслав-Хмельницький на ДП “Імпульс” співробітниками Інституту технічної теплофізики змонтовано технологічне обладнання і налагоджений технологічний процес виробництва каротиновмісних порошків з гарбуза та моркви.

В результаті проведених досліджень запропоновано три безвідходні технології одержання каротиновмісних продуктів з високим вмістом каротиноїдів. Одержані порошки з гарбуза та моркви, комбінованих порошків з сої та гарбуза, сої і моркви, каротинової пасти з морквяного порошку з олією. Харчова цінність каротиновмісних продуктів значно вища завдяки високому вмісту інших біологічно активних речовин, що значно розширює коло їх використання.

Рис.10.Схема розміщення обладнання технологічної лінії ЛТО-2

1

2

3

4

1

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18 –

ВИСНОВКИ

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

ПЕРЕЛІК РОБІТ, ЩО ОПУБЛІКОВАНІ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. | Снєжкін Ю.Ф., Михайлик Т.О., Петрова Ж.О., Хавін О.О. Вплив гігротермічної обробки на зміну харчових та споживчих властивостей соєво-овочевих концентратів// Наукові праці Укр. держ. університету харчових технологій за матеріалами V11 Міжнародної конференції “Пріоритетні напрями впровадження в харчову промисловість сучасних технологій, обладнання та нових видів продуктів оздоровчого та спеціального призначення” № 1-.- Київ, 1997.- С. 66 – 67.

Особистий внесок здобувача: обгрунтована необхідність проведення гігротермічної обробки соєво-овочевих концентратів для покращення споживчої якості; підготовка матеріалів до публікації

2. | Вплив фізичних та фізико-хімічних факторів на процес екстрагування цінних харчових речовин з рослинної сировини/ Снєжкін Ю.Ф., Хавін О.О., Лисиченок С.Л., Михайлик Т.О., Петрова Ж.О. Ін-т техн. теплофізики НАНУ-Київ.-Укр.-Деп в ДИТБ України 13.04.98. № 133-Укр.-98.

Особистий внесок здобувача: проведення досліджень по визначенню впливу фізико-хімічних факторів на процес екстрагування каротиноїдів з рослинної сировини.

3. | Боряк Л.А., Петрова Ж.А., Михайлик Т.А. Особенности сушки каротиносодержащего сырья// Труды 1 Международной научно-практической конф. “Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов)”, Москва, 2002, т. 3, - С. 130-133.

Особистий внесок здобувача: визначено умови сушіння каротиновмісної сировини для найбільш повного збереження каротиноїдів, підготовка матеріалу до публікації.

4. | Снежкин Ю.Ф., Хавин А.А., Михайлик Т.А., Петрова Ж.А., Шапарь Р.А. Применение пищевых порошков из вторичных сырьевых ресурсов в хлебопечении // Наукові праці ОДУХТ/ Міністерство освіти і науки України.- Одеса: 2002.- вип. 24.- С. 256 – 258.

Особистий внесок здобувача: розроблено технологію використання каротиновмісних порошків із вторинних ресурсів у випічці хлібобулочних виробів, підготовка матеріалів до публікації.

5. | Снежкин Ю.Ф., Шапарь Р.А., Петрова Ж.А., Дабижа Н.А. Оценка качества сушеных продуктов по восстанавливаемости //Наукові праці ОДУХТ/ Міністерство освіти і науки України.- Одеса: 2002. Вип. 23.- С. 172 – 175.

Особистий внесок здобувача: проведення експериментальних досліджень по відновлюванності каротиновмісної сушеної сировини.

6. | Снежкин Ю.Ф., Боряк Л.А., Петрова Ж.А., Михайлик Т.А., Шапарь Р.А. Исследование процесса сушки композиционных материалов // Промышленная теплотехника.- 2002.- т. 24. № 1,- С. 55 – 60.

Особистий внесок здобувача: проведення експериментальних досліджень по кінетиці сушіння композиційних каротиновмісних матеріалів.

7. | Снежкин Ю.Ф., Боряк Л.А., Михайлик Т.А., Петрова Ж.А., Шапарь Р.А. Фруктово-овощные порошки – биологически активная добавка в хлебобулочные изделия// Наукові праці ОДУХТ/ Міністерство освіти і науки України .- Одеса: 2002 - вип. 24.

Особистий внесок здобувача: визначення фізико-хімічного складу овочевих та фруктових порошків, обгрунтування доцільності їх використання у хлібобулочних виробах.

8. | Снежкин Ю.Ф., Боряк Л.А, Дабижа Н.А, Петрова Ж.А., Михайлик Т.А, Шапарь Р.А. Новые ингредиенты в производстве молочных продуктов // Промышленная теплотехника.- 2002.-т. 24. Приложение к № 4.-С. 52-56.

Особистий внесок здобувача: дослідження каротиновмісних порошків, як природних стабілізаторів для молочних продуктів, підготовка матеріалів до публікації.

9. | Снєжкін Ю.Ф., Боряк Л.А., Петрова Ж.О. Вплив процесу сушіння на вміст каротиноїдів в гарбузовому порошку.//Промышленная теплотехника.-2003.-т. 25.№ 4,- С. 227-229.

Особистий внесок здобувача: визначення режимів сушіння гарбуза з найбільш повним збереженням каротиноїдів, підготовка матеріалів до публікації.

10. | Снєжкін Ю.Ф., Боряк Л.А., Михайлик Т.О., Петрова Ж.О., Шапарь Р.О. /Порошки з овочів та фруктів// Зерно і хліб.- 2003. № 2.-С. 38.

Особистий внесок здобувача: визначено хімічний склад порошків з овочів та фруктів, підготовка роботи до публікації.

11. | Cнежкин Ю.Ф., Михайлик Т.А., Михайлик В.А., Петрова Ж.А., Шапарь Р.А. Фруктово-овощные порошки как биологически активные добавки. Збірник тез науково-практичної конференції “Фітотерапія в реабілітації хворих”. Міністерство охорони здоров’я України. Комітет з питань народної і нетрадиційної медицини. Медичний інститут Української асоціації народної медицини.-Київ: 2003.-С. 51-52.

Особистий внесок здобувача: проведення експериментальних досліджень, обробка результатів, підготовка роботи до публікації.

12. | Пат.30757А Україна, МКИА 231/212 Спосіб одержання каротиновмісної пасти з моркви Ю.Ф.Снєжкін, О.О.Хавін, С.Л.Лисиченок, Л.І.Требін, Ж.О.Петрова, Т.О.Михайлик, А.А.Долінський (Україна) № 98052257. Заявлено 04.05.1998, опубліковано 15.01.2003. Бюл. № 1.

Особистий внесок здобувача: проведення експериментальних досліджень, підготовка матеріалів для розроблення патенту.

13. | Пат.30357А Україна, МКИА23L 1/212 Спосіб одержання каротиновмісних продуктів /Ю.Ф. Снєжкін, О.О. Хавін, С.Л.Лисиченок, Л.І. Требін, Ж.О.Петрова (Україна) № 98031189, заявлено 04.05.1998, опубліковано 15.11.2000. Бюл. №6-11.

Особистий внесок здобувача: проведення експериментальних досліджень, узагальнення результатів.

14. | Пат. Україна, МКИ А23L 1/212/Спосіб одержання каротиновмісних продуктів, насичених провітаміном А /Ю.Ф. Снєжкін, О.О. Хавін, Ж.О.Петрова, Л.І. Требін,, С.Л. Лисиченок (Україна) № 98031189, заявлено 09.03.1998, опубліковано 16.12.2002, Бюл. № 12.

Особистий внесок здобувача: розроблено технологію одержання каротиновмісних продуктів, узагальнення результатів, підготовка матеріалів для розроблення патенту.

15. | Пат. № 58256А України МПК А23L 1/212, А23L1/00 Гарбузово-молочний концентрат киселю. Снєжкін Ю.Ф., Хавін О.О., Михайлик Т.О., Петрова Ж.О. № 2002118770. Заявлено 05.11.02. Видано 15.07.03, Опубл. 15.07.03, Бюл. № 7.

Особистий внесок здобувача: розроблення патенту.

16. | Патент UA 66115А України, МПК А 23L/212, А23L Соєво-гарбузовий концентрат швидкого приготування. Снєжкін Ю.Ф., Хавін О.О.. Михайлик Т.О., Петрова Ж.О. № 2003077136: заявлено 29 червня 2003 р., опубліковано 15.04.2004р. Бюл. №4.

Особистий внесок здобувача: проведення експериментальних досліджень, підготовка матеріалів для розроблення патенту.

17. | Лисиченок С.Л., Снєжкін Ю.Ф., Петрова Ж.О., Михайлик Т.О., Шапарь Р.О. Фруктово-овочеві композиції швидкого приготування для харчоконцентратної промисловості //Тези доповідей Міжнародної науково-технічної конференції “Розроблення та впровадження прогресивних ресурсоощадних технологій та обладнання в харчову та переробну промисловість”.-Київ.-1997. –С. 84.

Особистий внесок здобувача: проведення експериментальних досліджень, підготовка матеріалів до публікації.

18. | Снєжкін Ю.Ф., Петрова Ж.О., Михайлик Т.О., Лисиченок С.Л. Вплив різних факторів на спосіб отримання каротиновмісної пасти//Тези доповідей Х Міжн. конф. “Вдосконалення процесів та апаратів хімічних та харчових виробництв”.- Львів, 1999.-С. 139.

Особистий внесок здобувача: дослідження впливу різних факторів на спосіб отримання каротиновмісної пасти; підготовка матеріалів до публікації.

19. | Снєжкін Ю.Ф., Петрова Ж.О., Михайлик Т.О, Лисиченок С.Л. Технологія отримання концентратів для напоїв швидкого приготування. //Тези доповідей Х Міжн. конф. “Вдосконалення процесів та апаратів хімічних та харчових виробництв”.- Львів, 1999.-С. 140.

Особистий внесок здобувача: узагальнення досліджень доцільності та можливості використання овочевих порошків в виробництві напоїв швидкого приготування.

20. | Снєжкін Ю.Ф., Михайлик Т.О., Петрова Ж.О., Лисиченок С.Л. Регідратаційні властивості соєво-морквяних порошків // Тези доповідей Міжнародної науково-технічної конференції “Проблеми та перспективи створення і впровадження нових ресурсо- та енергоощадних технологій, обладнання в галузях переробної промисловості”.-Київ.-1999.-30 с.

Особистий внесок здобувача: визначення регідратаційних властивостей соєво-морквяних порошків; підготовка матеріалів до публікації.

21. | Снежкин Ю.Ф., Чалаев Д.М., Шаврин В.С., Петрова Ж.А. Сушильные установки с тепловлажностной и бактерицидной обработкой сушильного агента и использованием возобновляемых источников энергии.// Международная конференция “Нетрадиционная энергетика в ХХ1 веке”; (тезы докладов) г. Ялта. 2001.

Особистий внесок здобувача: проведення експериментальних досліджень, обробка результатів.

22. | Снежкин Ю.Ф., Чалаев Д.М., Шаврин В.С., Шапарь Р.А., Петрова Ж.А. Гелиосорбционная конвективная сушильная установка //Тезисы докладов 3-я Международной конференции “Нетрадиционная энергетика в ХХ1 веке”. Крым, Судак: 2002. С. 158.

Особистий внесок здобувача: визначення режимів сушіння соєво-морквяних порошків на геліосорбціонній конвективній сушарці.

23. | Снежкин Ю.Ф., Боряк Л.А., Петрова Ж.А., Михайлик Т.А., Шапарь Р.А. Исследование процесса сушки композиционных материалов// Тез. докл. 12-й Междунар. конф. “Проблемы промышленной теплотехники”.- Киев: 2002. - С. 55.

Особистий внесок здобувача: проведення експериментальних досліджень, обробка результатів.

24. | Снєжкін Ю.Ф., Петрова Ж.О., Михайлик Т.О. Безвідходна технологія виробництва каротиновмісних продуктів.// Тези доповідей Міжнародної науково-практичної конференції “Проблеми управління якістю підготовки фахівців-екологів у світлі інтенсифікації освіти України в Європейський простір та перспективні природоохоронні технології” : - Львів - 2003 р. – С.

Особистий внесок здобувача: запропонована безвідходна технологія виробництва каротиновмісних продуктів з морквяних вичавок, підготовка роботи до публікації.

25. | Снежкин Ю.Ф., Михайлик Т.А., Петрова Ж.А., Шапарь Р.А. Фруктово-овощные порошки как биологически активная добавка. //Труди Міжн. симп. “Валеопедагогіка, здоровий спосіб життя”. БАДи, Косметологія.-Київ. 2003.

Особистий внесок здобувача: обгрунтовано використання каротиновмісних порошків, як біологічно активну домішку, підготовка роботи до публікації.

АНОТАЦІЯ

Петрова Ж.О. Розробка технологій одержання каротиновмісних продуктів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.12 – процеси й обладнання харчових мікробіологічних і фармацевтичних виробництв.- Національний університет харчових технологій. Київ. 2004.

Дисертація присвячена розробці технологічних процесів одержання нових каротиновмісних продуктів, рекомендацій по використанню їх в продуктах харчування. Досліджено різноманітні способи гігротермічної обробки сировини (моркви, гарбуза, сої) для більш повного збереження каротиноїдів. Досліджено вплив кінетики процесу сушіння на вміст каротиноїдів у каротиновмісній сировині. Визначено ступінь руйнування клітини у порошку при диспергуванні. Досліджено фізико-хімічні властивості порошкоподібних каротиновмісних матеріалів. Розроблено технологічні процеси отримання каротиновмісних сумішей та пастоподібних продуктів на основі олії та морквяного порошку для виробництва продуктів харчування з імуномодулюючою дією. Здійснено комплекс робіт по впровадженню результатів дослідження в практику.

Ключові слова: каротин, гігротермічна обробка, сушка, екстракція, процеси, технологія, каротивмісні порошки, каротиновмісна паста, обладнання.

АННОТАЦИЯ

Петрова Ж.А. Разработка процессов получения каротиносодержащих пищевых продуктов.- Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.18.12 – Процессы и оборудование пищевых, микробиологических и фармацевтических производств. Национальный университет пищевых технологий, Киев, 2004 г.

Диссертация посвящена вопросам разработки технологии получения новых каротиносодержащих продуктов, рекомендаций по использованию их в продуктах питания. Исследовано различные способы гигротермической обработки сырья (моркови, тыквы, сои) для более полного сохранения каротиноидов. Определены режимы гигротермической обработки каротиносодержащего сырья с температурой среды Т=100 єС, при котором время сушки сокращается на 60 мин. Исследования показали, что при гигротермической обработке образцов тыквы и моркови при 5 мин. обработке достигаем наилучших результатов, потери каротиноидов составляют 8-17 %. Без гигротермической обработки потери каротиноидов составляют 44 % у моркови, а у тыквы – 30 %.

Для определения влияния температури сушильного агента на интенсивность процесса сушки и определения оптимальных режимов, для максимальной сохранности каротиноидов, были проведены экспериментальные исследования, в процессе которых отрабатывались технологические режимы сушки тыквы, моркови и соево-овощных смесей.

При этом оптимальная температура теплоносителя Т= от 70 до 80 єС. Разработаны ступенчатые режимы для моркови и тыквы. Изучено влияние различных методов сушки, конвективного с двухступенчатым режимом, сорбционно-конвективного и конвективно-вакуумного на сохранность каротиноидов. При использовании этих методов высокая сохранность каротиноидов, но наилучшие результаты получены при использовании двухступенчатого режима сушки и конвективно-вакуумного метода.

Определено критическое влагосодержание при сушке овощных смесей. Рассчитано число Ребиндера при обезвоживании соево-каротиновых смесей. Исследовано влияние кинетики процесса сушки на содержание каротиноидов в каротиносодержащем сырье.

Определена степень разрушения клетки в порошках при диспергировании, при которой степень разрушения клетки до 70 % при дисперсности порошка 0,1 мм. Определены физико-химические свойства порошкообразных каротиносодержащих материалов. Изучено комплексообразующаяся способность каротиносодержащих порошков, которая в некоторых случаях превышает на 15% образцы чистого яблочного пектина. Найдено оптимальное соотношение морковного порошка и растительного масла, при котором экстракция каротиноидов увеличивается до 51 %. Разработано технологию получения каротиносодержащих смесей и пастоподобных продуктов питания на основе растительного масла и морковного порошка. Особенности химического состава каротиносодержащих порошков, их высокая дисперсность позволяют использовать их в виде пищевых добавок при создании новых продуктов лечебно-профилактического и диетического назначения. Определен оптимальный режим регидратации каротиносодержащих порошков, на основе этих исследований разработана технология продуктов быстрого приготовления.

Выполнено комплекс работ по внедрению результатов внедрения в практику. На ДП “Импульс” в г. Переяслав-Хмельницком смонтирована технологическая линия ЛТО-2, на которой выпускаются каротиносодержащиеся порошки по разработанным технологиям.

Ключевые слова: каротин, гигротермическая обработка, сушка, экстракция, процессы, технология, каротиносодержащие порошки, каротиносодержащая паста, оборудование.

The Summary

Petrova Zh.O. The Development processes of reception of the Carotene-containing Food Products. – Manuscript.

Thesis for competition to achieve a scientific degree of the Candidate of Engineering Science on a speciality 05.18.12 – The Processes and Equipment of Food, Microbiological and Pharmaceutical Production. – Ukrainian State University of Food Technologies. – Kiev, 2004.

The dissertation is devoted to the development of processes of reception of the new carotene-containing products, recommendations on utilization of them in food products. Various methods of hygrothermic processing of raw materials (carrot, pumpkin, soya beans) for better preservation of carotenoids were tested. The influence of drying kinetics on carotenoid content in carotenoid-containing raw materials was investigated. The degree of cell-destruction during the dispergation was determined. Physic-chemical properties of powdered