Совершенствование технологии переработки плодов облепихи, произрастающей в Республике Дагестан, с использованием инновационных технологических приемов

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Совершенствование технологии переработки плодов облепихи, произрастающей в Республике Дагестан, с использованием инновационных технологических приемов

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

МУСТАФАЕВА Каният Камаловна

Краснодар - 2013

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном

образовательном учреждении высшего профессионального образования

«Дагестанский государственный технический университет»

(ФГБОУ ВПО «ДГТУ»)

Научный консультант: доктор технических наук, профессор, Джаруллаев Джарулла Саидович

Официальные оппоненты: Зайко Галина Михайловна,

доктор технических наук, профессор,

ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет», профессор кафедры

технологии и организации питания

Ахмедов Магомед Эминович,

доктор технических наук, доцент,

ФГБОУ ВПО «Дагестанский

государственный технический

университет», заведующий кафедрой товароведения и экспертизы

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Дагестанская государственная сельскохозяйственная академия» (г. Махачкала)

Защита состоится 26 декабря 2013 года в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-248.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет».

Автореферат разослан 25 ноября 2013 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ^*

1.1 Актуальность темы. Одной из актуальных задач перерабатывающей промышленности Республики Дагестан на современном этапе является рациональное использование дикорастущей и культивируемой облепихи с максимальным сохранением в нем биологически активных веществ.

Выращиваемые в Республике Дагестан плоды облепихи являются уникальным видом плодового сырья из-за содержания в них целебного облепихового масла, легкоусвояемых углеводов, пищевых волокон, водо- и жирорастворимых витаминов, макро- и микроэлементов, ароматических веществ. Существующие традиционные способы переработки плодов облепихи основаны на извлечении масла из мякоти плодов и семян с помощью подсолнечного масла, в то время как, ценные выжимки отправляются в отходы или на корм скоту. Это происходит из-за несовершенного технического обеспечения, ограниченной научной базы и отсутствия эффективных технологий переработки плодов облепихи.

Эти проблемы можно было бы решить путем применения инновационных технологических приемов и аппаратурно-технологических решений, позволяющих организовать щадящую переработку плодов облепихи, не допуская при этом потерь ценных компонентов, содержащихся в исходном сырье. Поэтому совершенствование технологии переработки плодов облепихи с использованием инновационных технологических приемов актуально.

Работа выполнялась в рамках Программы развития сельского хозяйства Республики Дагестан на 2008-2013 годы (24.12.2007 № 74), и рекомендаций, заложенных в проекте Республиканской программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы, предусматривающих увеличение производства конкурентоспособной консервированной продукции и свежевыжатых соков.

1.2 Цель и задачи исследований. Целью исследований явилось совершенствование технологии переработки плодов дикорастущей и культивируемой облепихи в Республике Дагестан с использованием инновационных технологических приемов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- обосновать выбор и исследовать химический состав свежих плодов облепихи, произрастающей на территории Республики Дагестан и в Краснодарском крае;

- теоретически обосновать и усовершенствовать технологию комплексной переработки плодов облепихи с использованием инновационных технологических приемов;

- разработать способ удаления кутикулярных восков с поверхности плодов облепихи с помощью сверхкритического флюидного диоксида углерода;

- разработать способ предварительной обработки плодов облепихи импульсным электромагнитным полем сверхвысокой частоты (ИЭМП СВЧ) с целью повышения выхода облепихового сока;

- усовершенствовать способ сушки выжимок плодов облепихи, с использованием ИЭМП СВЧ;

- разработать способ получения СО₂-экстракта из сухих выжимок облепихи субкритическим жидким диоксидом углерода;

- разработать способ получения и исследовать химический состав белково-липидной пищевой добавки, получаемой из СО₂-шрота плодов облепихи;

-разработать технологии обогащения хлебобулочных изделий белково-липидной пищевой добавкой, получаемой из СО₂-шрота плодов облепихи;

- разработать проект технической документации на способ получения облепихового сока, белково-липидной пищевой добавки и хлебобулочных изделий с использованием полученной пищевой добавки;

- рассчитать ожидаемый экономический эффект от внедрения усовершенствованной технологии получения облепихового сока и выпуска национальных хлебобулочных изделий с белково-липидной облепиховой добавкой.

1.3 Научная новизна. Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность и высокая эффективность использования инновационных технологических приемов переработки плодов дикорастущей и культивируемой облепихи, произрастающей на территории Республики Дагестан.

Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден способ удаления кутикулярного воскового слоя с поверхности плодов облепихи сверхкритическим флюидным диоксидом углерода.

Впервые разработан способ предварительной обработки плодов облепихи импульсным электромагнитным полем сверхвысокой частоты (ИЭМП СВЧ) в диапазоне 2700±50 МГц с целью увеличения выхода сока.

Разработан способ получения СО₂-экстракта из сухих выжимок плодов облепихи с помощью субкритического жидкого диоксида углерода, которая дает возможность получения пищевой белково-липидной добавки за счет резкого сброса давления в газожидкостном гомогенизаторе.

Новизна предлагаемых технологических и технических решений подтверждена патентами РФ на изобретение и полезную модель.

1.4 Практическая значимость работы. Усовершенствована технология переработки плодов облепихи, позволяющие получить высококачественные пищевые продукты. Сконструирована и апробирована технологическая линия для удаления кутикулярных восков с поверхности плодов с помощью сверхкритического флюидного диоксида углерода, получения облепихового сока, СО₂-экстракта и белково-липидной пищевой добавки, с использованием ИЭМП СВЧ, субкритического диоксида углерода. Разработан проект технической документации на способ получения сока из плодов облепихи (ТУ 9160-173-04801346-2011), пищевой добавки из высушенных выжимок (ТУ 9160-174-04801346-2011). Разработаны проекты ТУ на хлебобулочные изделия с пищевой добавкой, получаемой из СО₂-шрота плодов облепихи - хлеб «Чурек Дагестанский» (ТУ 9160-175-04801346-2012) и булочка «Шуре» (ТУ 9160-176-04801346-2012).

Апробация усовершенствованной технологии проведена на Касумкентском консервном заводе. Расчетный ожидаемый экономический эффект от реализации усовершенствованной технологии получения облепихового сока составляет 678 тыс. руб. на 1муб, использование белково-липидной пищевой добавки полученный из СО₂-шрота плодов облепихи для изготовления хлеба «Чурек Дагестанский» составляет 862 руб. на 1 т, а использование при производстве булочки «Шуре» составляет 902 руб. на 1 т.

1.5 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены, обсуждены и одобрены на научно-методических семинарах НТС Горного ботанического сада Дагестанского научного центра РАН и отдела газожидкостных технологий КНИИХП Россельхозакадемии (2008-2013 гг.), на ХХIХ итоговой научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов (г. Махачкала, 2008 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы химии и нефтехимии: наука, образование, производство, экология», (г. Махачкала, 2008 г.), II Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы теории и практики повышения эффективности функционирования первичных структурных звеньев отраслей народно хозяйственного комплекса региона», (г. Махачкала, 2008 г.), ХХХ итоговой научно- технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ (г. Махачкала, 2009 г.), международной научно-практической конференции «Теоретическое и экспериментальное обоснование суб -и сверхкритической СО₂- обработки сельскозсырья», (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 пищевой промышленности» (г. Краснодар, 2012г.), международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия ХХI века» (г. Краснодар, 2013 г.).

1.6 Публикации. Основные результаты выполненных исследований опубликованы в 19 научных работах, в числе которых монография, 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, получены патенты РФ на изобретение и полезную модель.

1.7 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 137 страницах компьютерного текста, включает 18 таблиц и 46 рисунков. Список литературных источников состоит из 109 наименований, в том числе 20 - иностранных авторов.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Объекты исследования. В качестве объектов исследований использовали плоды дикорастущих растений облепихи из предгорных районов Республики Дагестан (Буйнакского, Тляратинского и Хунзахского), а также плоды культивированных растений облепихи, выращиваемой в долине реки Самур. К другим объектам исследований относились продукты переработки плодов облепихи - облепиховый сок, выжимки облепихи (после отделения сока на ленточном прессе), сухие выжимки облепихи (высушенные вакуумным импульсным полем сверхвысокой частоты), СО₂-экстракт, получаемый из выжимок плодов облепихи (извлеченный с помощью субкритического жидкого диоксида углерода) и тонкоизмельченной пищевой добавки из CO₂-шрота в виде белково-липидного комплекса. Данную пищевую добавку использовали при производстве хлебобулочных изделий хлеб «Чурек Дагестанский» и булочка «Шуре».

Анализируемое сырье отвечало требованиям к его качеству по критериям повышенной питательности, безопасности, эффективности и полезности.

2.2 Методы исследования. При проведении экспериментальных исследований использовали стандартные методики по оценке качественного состава плодового сырья, СО₂-экстрактов и готовой продукции, современные методы физико-химического анализа, рекомендуемые НИИ питания АМН РФ, ВНИИКОП и КНИИХП.

В работе использовали современные физико-химические методы исследования состава пищевых продуктов, включающие методы капиллярного электрофореза на приборе «Капель-105 М» и методы газожидкостной хроматографии, в лаборатории ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в РД». Сверхтонкое измельчение выжимок плодов облепихи осуществляли путем резкого сброса давления в экстракционном аппарате по методу профессора Касьянова Г.И.

Исследования по контролю качества сырья проводились в лабораториях биохимии и химико-технического контроля Дагестанского государственного технического университета и Горного ботанического сада Дагестанского научного центра РАН.

Содержание витаминов В₁ и В₂, витамина С и минеральных элементов методом капиллярного электрофореза. Оценку качественного состава жирных кислот, входящих в состав облепихового масла, определяли методом газожидкостной хроматографии. С этой целью готовили пробу жиросодежащего сырья следующим способом. Липидную часть продукта извлекали из сырья способом экстракции органическим растворителем, метилировали образец и подавали на вход хроматографа. Органолептические показатели - по ГОСТ 9959-91. Токсичные элементы - методом инверсионной вольтамперометрии по ГОСТ Р 51301-99.

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили методом регрессионного анализа с использованием программы «STATISTIСA 8» фирмы Microsoft.

На рисунке 1 представлена структурная схема научных исследований.

Рисунок 1 - Структурная схема научных исследований

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Обоснования выбора и исследования химического состава свежих плодов облепихи, произрастающей на территории Республики Дагестан и в Краснодарском крае. Были обследованы районы Дагестана, где обнаружены восемь популяций облепихи на площади более 100 га. Другие экотипы облепихи были выявлены в предгорном Буйнакском районе, а также в высокогорных Тляратинском и Хунзахском районах. Отдельные заросли облепихи имеются в окрестностях села Рутул Рутульского района.

В таблице 1 приведены результаты определения химического состава свежих плодов облепихи, заготовленных с дикорастущих и культивируемых в Дагестане растений.

Таблица 1 - Химический состав свежих плодов облепихи

Показатели	Облепиха
	армавирская	Дагестанская
		дикорастущая	культивируемая
Сухие вещества, %	13,3	13,8	13,6
Белки, г	1,1	1,2	1,1
Незаменимые аминокислоты, г	0,35	0,4	0,37
Липиды, г	4,8	5,4	4,9
Незаменимые жирные кислоты, г	3,8	4,1	3,8
Углеводы, г	5,1,	5,7	6,8
в-каротин, мг	2,3	2,6	2,4
Витамин С, мг	150	190	170
Витамин В6, мг	0,10	0,12	0,10
Биотин, мг	3,2	3,1	3,0
Пантотеновая кислота, мг	0,15	0,16	0,13
Рибофлавин, мг	0,03	0,05	0,04
Тиамин, мг	0,02	0,03	0,04
Фолиевая кислота, мкг	4	8	5,5
Витамин Е, мг	5,4	6,7	6,1

Из приведенных в таблице 1 данных видно, что выращиваемая в Дагестане облепиха имеет высокий уровень содержания ценных компонентов, которые необходимы в ежедневном рационе питания человека. В условиях южного Дагестана в дельте реки Самур (ОПХ «Гоганское») проводились исследования по испытанию трех интродуцированных сортов облепихи (Зафарани, Шафа,Толоран). Облепиха введена в культуру на площади 10 га. Установлено, что произрастающие на территории Дагестана плоды облепихи содержат в-каротин, витамин С, витамин В₆, биотин, пантотеновая кислота, рибофлавин, тиамин, фолиевая кислота, витамин Е.

3.2 Теоретическое обоснование и усовершенствование технологии комплексной переработки плодов облепихи с использованием инновационных технологических приемов. Плоды облепихи являются, лидером по содержанию природных биологически активных веществ (аскорбиновая кислота, каротиноиды, витамины В₁, В₂, К, Р, Е, флавоноиды, углеводы, пектиновые и дубильные вещества, органические кислоты и стерины). Однако технология переработки плодов облепихи, не отвечает современным требованиям ресурсо-и энергосбережения, экологической безопасности и рыночной экономики.

В работе дан анализ современного состояния переработки плодов облепихи на промышленных предприятиях. Показано, что существующая технология переработки плодов облепихи характеризуется низким коэффициентом использования исходного сырья, высокими энергетическими затратами и наличием большого количества неутилизируемых отходов.

Для практической реализации задач исследования предложена усовершенствованная технологическая схема комплексной переработки плодов облепихи, приведенная на рисунке 2.

Рисунок 2 - Усовершенствованная технологическая схема переработки плодов облепихи

Получены новые и подтвержденные данные о химическом составе плодов облепихи, произрастающей в предгорной и горной части Республики Дагестан. Научно обоснована и разработана технология комплексного использования плодов облепихи для получения облепихового сока, жирного масла, белково-липидной добавки, национальных хлебобулочных изделий, обогащённых продуктами переработки плодов облепихи. Научно обоснована и экспериментально подтверждена эффективность разработанной автором технологии обработки облепихового сырья и полуфабрикатов газожидкостными и электрофизическими способами. Впервые разработан проект технических условий на национальные хлебобулочные изделия.

3.3 Разработка способа удаления кутикулярного воска с поверхности плодов облепихи с помощью сверхкритического флюидного диоксида углерода. Выполнены исследования по удалению воскоподобных веществ с поверхности плодов облепихи с целью ускорения процесса их дальнейшего обезвоживания. Способ основан на возможности диоксида углерода при температуре выше критической точки (31,1°С) растворять кутикулярные воски, смеси жирных гидрокислот, моноеновые, ди- и тригидроксиненасыщенные кислоты, эфиры жирных кислот, высокомолекулярные спирты и другие соединения.

На рисунке 3 показана схема установки для удаления восков с поверхности плодов облепихи.

Сверхкритический диоксид углерода снижает микробиологическую обсемененность сырья и способен сорбировать влагу, что ведет к частичному снижению влагосодержания сырья в процессе обработки.

Для удаления восков с поверхности плодов облепихи использовали сжатый диоксид углерода давлением 11,2 МПа и температурой 45°С, продолжительность обработки 6 мин. Выход восков и воскоподобных веществ с поверхности плодов облепихи составил 0,04 %. На рисунке 4 показана динамика выхода кутикулярного воска с поверхности ягод облепихи с помощью сверхкритического диоксида углерода.

облепиха кутикулярный воск хлебобулочный



Рисунок 4 - Выход кутикулярного воска с поверхности ягод облепихи при сверхкритической флюидной СО₂-экстракции.

3.4 Разработка способа предварительной обработки плодов облепихи ИЭМП СВЧ с целью повышения выхода облепихового сока. На рисунке 5 показана усовершенствованная технологическая схема переработки плодов облепихи с использованием инновационных технологических приемов. Поступающие на переработку плоды облепихи моются сатурированной водой и подсушиваются теплым воздухом. После удаления кутикулярного воска целые ягоды облепихи предварительно обрабатывают ИЭМП СВЧ.

Для исследования кинетики выхода сока был предложен способ обработки ягод облепихи, где с помощью магнетрона возбуждается ИЭМП СВЧ частотой 2700± 50 МГц, мощностью от 400-500 Вт и продолжительностью 1,0-2,0 мин. Установлено, что более высокий выход облепихового сока из облепихи достигается при мощности СВЧ-потока 450 Вт в течение 1,5 мин. При последующем извлечении на ленточном прессе выход сока из плодов облепихи составляет 64-70 % с содержанием сухих веществ 12-14 % .



Рисунок 5 - Усовершенствованная технологическая схема для получения облепихового сока с использованием инновационных технологических приемов

После получения сока в него добавляют сироп фруктозы с содержанием сухих веществ 20-24 %. В результате получают облепиховый сок с содержанием сухих веществ 14-16 %.

Сок пастеризуется в СВЧ-камере, в которой с помощью магнетрона возбуждается ЭМП СВЧ частотой 240050 МГц и используется многоэтажная кювета.

Сок поступает в кювету сверху вниз, протекает с одного уровня на другой зигзагообразно, обрабатывается СВЧ-энергией 6 минут в потоке. Температура выходящего из СВЧ-устройства сока составляет 95-98 ⁰С, которая соответствует требованиям инструкции для горячего разлива сока в банки или бутылки.

Пастеризованный сок, способом горячего разлива (в асептических условиях) расфасовывают в тару, подготовленную в соответствии с действующей технологической инструкцией. Часть облепихового масла получают из облепихового сока, а остальную часть из выжимок плодов.

В таблице 2 представлен химический состав облепихового сока, из культивированных и дикорастущих плодов облепихи.

Таблица 2 - Химический состав облепихового сока

Показатели	Облепиха
	армавирская	Дагестанская
		дикорастущая	культивируемая
	традиц.	предлаг. способ	традиц.	предлаг. спсоб	традиц.	предлаг. способ
Вода, г	82,6	82,6	80,9	80,9	84,3	84,3
Белки, г	0,6	0,6	0,4	0,4	0,5	0,5
Жиры, г	3,1	3,4	3,1	3,3	3,4	3,6
Углеводы, г	4,2	4,3	4,1	4,2	4,3	4,6
Зола, г	0,3	0,3	0,4	0,4	0,4	0,4
Витамин С, мг	190	210	198	230	234	280
в-каротин, мг	3,8	4,3	3,9	4,4	4,1	4,8
Фруктоза, г	6,8	6,9	6,9	1.2	7,1	7,2
Глюкоза, г	5,5	5.6	3,2	3.6	6,7	6,9
Сахароза г	0,3	0,3	0,2	0,2	0,3	0,3
Пектин, г	0,2	0.2	0,3	0.3	0,4	0.4
Полифенольные соединения, мг	356,4	378,3	366,5	377,0	386,4	388,3
Флавоны и флавонолы (в пересчете на рутин), мг	187,7	195,3	190,7	199,8	203,7	210,0
Винная кислота, г	0,40	0.41	0,03	0.03	0,5	0,6
Лимонная кислота, г	0.01	0.01	следы	следы	0.01	0.01
Щавелевая кислота, г	0.01	0.01	следы	следы	0.01	0.01
Яблочная кислота, мкг	0,2	0.3	0,5	1.5	0,7	1.4

В таблице 3 приведены микробиологические показатели облепихового сока, из плодов облепихи дагестанской.

Таблица 3 - Микробиологические показатели облепихового сока

Определяемые показатели	Фактическое содер жание на 90 сутки	Допустимые уровни
КМАФАнМ, в 1,0 г не более	Нет роста	Доп. Bac. Subtilis.
Мезоф. анаэробные м/о, в 5 г	Нет роста	Не допускается
Термоф. аэробные и фак. анаэробные м/о в 1 г	Нет роста	Не допускается
Термоф. анаэробные м/ов, 1 г	Нет роста	Не допускается

На рисунке 6 показана кинетика выхода облепихового сока на ленточном прессе. Установлена зависимость выхода сока (W) от времени прессования (t) и давления прессования (P). Получено следующее уравнение регрессии:

.

Регрессионный анализ производили с помощью программы STATISTICA 8.0.

Рисунок 6 - Кинетика выхода облепихового сока на ленточном прессе

Часть облепихового масла получают из облепихового сока, а остальную часть из выжимок плодов.

В таблице 4 приведен жирнокислотный состав масла, полученного из мякоти плодов облепихи, произрастающих в горных и предгорных районах Республики Дагестан.

Таблица 4-Жирнокислотный состав масла, полученного из мякоти плодов облепихи, %

№	Район сбора	Линоле-вая	Линоле-новая	Олеино-вая	Стеари-новая	Пальмити-новая
1	Буйнакский район	39,4	9,62	14,6	4,78	37,50
2	Тляратинский район	38,12	8,35	13,51	4,71	36,41
3	Хунзахский район	38,37	8,74	12,35	4,74	35,8

Масло, полученное из мякоти плодов облепихи имеет йодное число от 69 до 79 и показатель преломления 1.4583-1.4699.

3.5 Усовершенствование способа сушки выжимок плодов облепихи, с использованием ИЭМП СВЧ. Для сушки выжимок плодов облепихи использовали вакуумную импульсную СВЧ-установку, работающую на частоте 2700±50 МГц. Объект исследований помещался в трубу из СВЧ-прозрачного материала. Обработка образцов производилась при работающем СВЧ-генераторе в течение 10-15 мин при выходной мощности до 1,5 кВт, который был спроектирован для работы по непрерывной или импульсной схеме.

В таблице 5 приведен химический состав высушенных выжимок плодов облепихи, полученных различными технологическими способами.

Таблица 5- Химический состав сухих выжимок плодов облепихи, %.

Показатели	Облепиха
	Армавирская	дикорастущая дагестанская	культивированная дагестанская
	конт- роль	усоверш. технология	конт- роль	усоверш. технология	конт- роль	усоверш. технология
Вода	10,4	9,0	8,5	8,4	8,9	9,0
Белок	12,5	13,8	15,3	15,4	14,9	15,2
Липиды	21,3	22,3	24,1	24,5	24,6	25,3
Водораст.вещ-ва	24,0	24,6	22,6	22,4	22,3	22,0
Пищ. волокна	18,6	18,9	18,7	18,6	18,8	18,7
Минер. вещ-ва	8,7	8,5	8,6	8,7	8,2	8,3

Наиболее распространенным способом сушки растительного плодового сырья является конвективная сушка (контроль), но как видно из таблицы 5 содержание биологически активных веществ в сухих выжимках облепихи, полученных по этой технологии, значительно ниже, чем в исходном сырье. Высушивание растительного плодового сырья ИЭМП СВЧ-способом позволяет сохранить биологически активные вещества практически полностью. Усовершенствованная нами технология позволяет получить высококачественные сухие выжимки, пригодные для получения СО₂-экстрактов. Необходимые энергетические затраты, для реализации разработанной нами технологии, существенно снижаются относительно высушивания электровакуумной сушкой.

На рисунке 7 представлена схема получения пищевой добавки.

Рисунок 7 - Технологическая схема получения пищевой добавки с использованием инновационных технологических приемов

3.6 Разработка способа получения СО₂-экстракта из сухих выжимок плодов облепихи субкритическим жидким диоксидом углерода. Получение субкритического СО₂-экстракта из сухих выжимок плодов облепихи было проведено по нашей технологии в цехе экстракции ООО «Компания Караван» г. Краснодара. Процесс экстрагирования осуществлялся при давлении 6,4 МПа и температуре 25 ^оС.

Выполненные исследования по извлечению ценных компонентов из плодов облепихи показали возможность получения высокоценных СО₂-экстрактов с уникальным жирнокислотным составом. В таблице 6 приведено содержание ценных компонентов в СО₂-экстрактах облепихи.

Полученные СО₂ - экстракты представляют собой маслянистые жидкости с содержанием воды до 3 %, при соотношении 1:1 экстракты полностью растворяются в 96 этиловом спирте и органических растворителях.

Таблица 6 - Содержание ценных компонентов в СО₂-экстрактах облепихи, %

Химический состав СО2-экстрактов	Облепиха
	армавирская	дикорастущ. дагестанская	культивир. дагестанская
1	2	3	4
Каротиноиды	5,0	8,0	6,0
Диглицериды	3,2	6,3	3,3
Моноглицериды	14,0	16,0	8,0
Фитостерины	4,0	5,0	4,0
Токоферолы	1,3	1,6	1,2
Терпеноиды	8,0	12,0	9,0
Органические кислоты	6,0	8,0	6,0
Дубильные вещества	8,0	12,0	7,0
Флавоноиды	8,0	9,5	9,0
Сумма ПНЖК	8,0	12,0	9,0

3.7 Разработка способа получения и исследования химического состава белково-липидной пищевой добавки, получаемой из СО₂-шрота плодов облепихи. Пищевую добавку с размером частиц 50-60 мкм из высушенных выжимок плодов облепихи получали путем резкого сброса давления (взрыва) от 6,4 до 0,1 МПа в газожидкостном гомогенизаторе. Микробиологические и физико-химические исследования подтвердили возможность увеличения сроков хранения пищевой добавки, полученной из обезвоженных плодов до трех лет.

При одинаково высоком качестве получаемого продукта, в котором сохранены полезные свойства биологически активных веществ, содержащихся в исходном сырье, себестоимость пищевой добавки, полученных из обезвоженных и обезжиренных выжимок облепихи в 3,7 раз ниже себестоимости пищевых добавок, получаемых путем сублимационной сушки. Такой эффект достигается, в основном, за счет снижения затрат на топливо и энергию, расходуемых в технологических целях, на тару и тароупаковочные материалы и затрат на оплату труда и содержание оборудования. В таблице 7 приведен химический состав белково-липидной пищевой добавки.

Таблица 7 - Химический состав белково-липидной пищевой добавки, %

Наименование Показателей	Армавирская контроль	Дагестанская
		дикорастущая	культивированная
Вода	8,5	7,6	8,1
Жир	17,2	17,6	17,2
Белок	17,0	17,1	17,1
Углеводы	22,3	21,8	20,2
Зола	9,0	8,9	8,4
Пищевые волокна	26	27	29

3.8 Разработка технологии обогащения хлебобулочных изделий белково-липидной пищевой добавкой. Пищевая добавка из сухих обезжиренных выжимок плодов облепихи в виде порошка применялись в хлебобулочных изделиях чурек «Дагестанский» и булочка «Шуре» с начинкой, с целью обогащения витаминно-минеральным комплексом и улучшения органолептических показателей.

Предложена следующая последовательность технологических операций при приготовлении хлеба «Чурек Дагестанский» из муки ржаной и пшеничной 1-го сорта с пищевой добавкой в виде белково-липидного комплекса:

Ржаная закваскаТесто Разделка Формовка Расстойка Выпечка.

Производственная рецептура чурек «Дагестанский»: мука ржаная или пшеничная 1 сорта - 84,0 кг, дрожжи прессованные хлебопекарные - 0, 5 кг, соль поваренная пищевая - 1,5 кг, сахар-песок - 3 кг, сухая пищевая добавка из выжимок облепихи - 6,0 кг, сыворотка - 5 кг.

Пищевую добавку вносили на стадии замеса теста, предварительно смешивая их с мукой. Установлено, что продолжительность брожения теста с добавками сокращается на 20-30 минут, тесто (в отличие от контрольного образца без добавок) более эластичное, сухое на ощупь.

Предложена следующая технология приготовления булочки «Шуре» с начинкой: Тесто Разделка Расстойка Выпечка.

В дежу загружают муку и пищевую добавку, перемешивают до получения однородной смеси, затем добавляют по рецептуре дополнительное сырье. Тесто замешивается в течение 15-20 минут, температура теста 28-30 ⁰С, продолжительность брожения 90-120 минут.

Рецептура теста булочки «Шуре» с начинкой на 100 кг муки: мука пшеничная высшего сорта - 100 кг; дрожжи хлебопекарные прессованные - 3,0 кг; соль - 1,3 кг; сахар-песок - 13,0 кг; маргарин - 6,0 кг; яйцо куриное (на смазку поверхности изделия) - 4,0 кг; белково-липидная пищевая добавка из выжимок плодов облепихи - 3,0 кг.

Рецептура начинки (халва мучная - исита) для булочки «Шуре»: 1 кг пшеничной муки высшего сорта, 350 г топленого масла, 600 г сахара или сахарной пудры, 200 г пищевой добавки из выжимок плодов облепихи. Применение пищевой добавки из выжимок облепихи позволяет обогатить хлебобулочные изделия биологически активными веществами, комплексом жирорастворимых витаминов. В тесте с белково-липидной добавкой по сравнению с контрольным образцом (без добавки) кислотонакопление проходит быстрее, поэтому продолжительность его брожения сокращается на 30 минут.

В таблице 8 представлены физико-химические показатели булочки «Шуре», с использованием пищевой белково-липидной добавки, полученной из выжимок облепихи.

Таблица 8 - Физико-химические показатели булочки «Шуре» с использованием пищевой белково-липидной добавки из выжимок облепихи

Показатели	Изделия с плодовой добавкой	Контрольный образец (без добавки)
Влажность мякиша, %	34,5	34,0
Кислотность мякиша, %	2,2	2,5
Содержание сахара в пересчете на сухое вещество, %	12,0	12,0
Содержание жира в пересчете на сухое вещество, %	5,0	5,2

По органолептическим показателям булочка с добавлением белково-липидной добавки имеет тонкую хрустящую корочку с более интенсивной окраской, приятный фруктовый вкус и аромат.

Апробация усовершенствованной технологии проведена на Касумкентском консервном заводе. Расчетный ожидаемый экономический эффект от реализации усовершенствованной технологии получения облепихового сока составляет 678 тыс. руб. на 1муб, использование белково-липидной пищевой добавки полученный из СО₂-шрота плодов облепихи для изготовления хлеба «Чурек Дагестанский» составляет 862 руб. на 1 т, а использование при производстве булочки «Шуре» составляет 902 руб. на 1 т.

ВЫВОДЫ

1. Исследованы ареалы распространения дикорастущей и культивируемой облепихи крушиновидной, произрастающих на территории более 110 га в Республике Дагестан и химический состав плодов дикорастущих и культивируемых облепихи произрастающих на территории Республики Дагестан. Установлено содержание белков 1,1-1,2 %, липидов 4,5-4,7 %, витаминов, незаменимых жирных кислот и микроэлементов.

2. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено создание усовершенствованной технологии комплексной переработки плодов облепихи.

3. Разработан способ удаления кутикулярных восков с поверхности плодов облепихи с помощью сверхкритического диоксида углерода при давлении 11,2 МПа, температуре 45 ⁰С и продолжительности процесса 5-8 мин.

4. Разработан и апробирован способ предварительной обработки плодов облепихи импульсным электромагнитным полем сверхвысокой частоты в интервале 2700± 50 МГц, мощностью 400-500 Вт, позволяющий увеличить выход сока до 64-70 %, т.е. в 1,3 раза.

5. Усовершенствована технология сушки выжимок облепихи с использованием импульсного ЭМП СВЧ в диапазоне 2700± 50 МГц.

6. Разработан способ получения СО₂ экстракта из сухих выжимок облепихи субкритическим жидким диоксидом углерода при давлении 6,4 МПа, температуре 25 ⁰С и продолжительности процесса 65 мин, позволяющий получить облепиховое масло в форме СО₂-экстракта и белково-липидную пищевую добавку.

7. Разработан способ получения и исследован химический состав белково-липидной пищевой добавки, полученной из СО₂-шрота плодов облепихи, с содержанием белка 17,1 %, липидов 17,6 %, пищевых волокон 27 %.

8. Разработаны технологические приемы по применению белково-липидной пищевой добавки для обогащения хлебобулочных изделий.

9. Разработан проект технических условий на способ получения сока из плодов облепихи ТУ (9160-173-04801346-2011), пищевой добавки из высушенных выжимок (ТУ 9160-174-04801346-2011) и хлебобулочных изделий с пищевой белково-липидной добавкой: хлеб «Чурек Дагестанский» (ТУ 9160-175-04801346-2012), булочка «Шуре» (ТУ 9160-176-04801346-2012).

10. Расчетный экономический эффект от реализации усовершенствованной технологии получения облепихового сока на Касумкентском консервном заводе составляет 678 тыс. руб. на 1муб, применение белково-липидной добавки в виде СО₂-шрота облепихи хлеба «Чурек Дагестанский» составляет 862 руб. на 1 т, а применение такой добавки из выжимок плодов облепихи при производстве булочки «Шуре» составляет 902 руб. на 1 т.

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Мустафаева К.К., Касьянов Г. И., Джаруллаев Д.С. Технология переработки плодов облепихи с использованием ЭМП СВЧ и СО₂-экстракции: монография / ДГТУ. - Махачкала: Изд. ФГБОУ ВПО «ДГТУ», 2011. - 100с.

2. Джаруллаев Д.С. Способ увеличения выхода сока из ягод облепихи /Д.С.Джаруллаев, К.К Мустафаева // Пиво и напитки. - 2008. - №3. - С.28.

3. Джаруллаев Д.С. Устройство для увеличения проницаемости клеток плодово-ягодного сырья / Д.С. Джаруллаев, К.К. Мустафаева, Р.М. Гаджимурадова, Н.Р. Цмиева // Пищевая промышленность. - 2009. - №8. - С.21.

4. Джаруллаев Д.С. Способы предварительной обработки ягод облепихи перед прессованием / Д.С. Джаруллаев, К.К. Мустафаева // Известия вузов. Пищевая технология. - 2010. - №3. - С.65-66.

5. Джаруллаев Д.С. Теоретические и экспериментальные основы создания продуктов из ягод облепихи / Д.С. Джаруллаев, К.К. Мустафаева // Сб. тез. докл ХХIХ итоговой науч - технич. конф. преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ. - Махачкала: ДГТУ, 2008. - С. 179-180.

6. Джаруллаев Д.С. Разработка интенсивной технологии производства облепихового сока / Д.С. Джаруллаев, К.К. Мустафаева, Р.М. Гаджимурадова //Современные проблемы химии и нефтехимии: наука, образование, производство, экология: матер. Всерос. науч. - практич. конф. 2008г. - Махачкала: ДГТУ, 2008. - С. 174-176.

7. Джаруллаев Д.С. Сравнительное исследование способов предварительной обработки ягод облепихи перед прессованием / Д.С Джаруллаев., К.К Мустафаева // Вестник Дагестанского государственного университета. Технические науки. - 2008. - №10 .- С.112-113

8. Джаруллаев Д.С. Устройство, способствующее увеличению выхода сока из ягод облепихи / Д.С. Джаруллаев, К.К. Мустафаева // Проблемы теории и практики повышения эффективности функционирования первичных структурных звеньев отраслей народно хозяйственного комплекса региона: матер. II Всерос. науч. - практич. конф. - Махачкала: ДГТУ. - 2008. - С. 328-330.

9. Мустафаева К.К. Метод, способствующий увеличению клеточной проницаемости ягод облепихи / К.К. Мустафаева, Д.С Джаруллаев // Сб. тез. докл. ХХХ итоговой науч. - технич. конф. преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ. - Махачкала: ДГТУ. - 2009. -Ч.1. - С. 194-195.

10. Мустафаева К.К. Применение СВЧ - энергии при переработке плодого-ягодного сырья / К.К. Мустафаева, Д.С. Джаруллаев // Пищевые технологии и биотехнологии: сб. тез. докл. XI межд. конф. молодых ученых - Казань: Отечество, 2010. - Ч. 2. - С.27.

11. Мустафаева К.К. Новый способ получения облепихового сока / К.К. Мустафаева, Д.С. Джаруллаев // Современные проблемы и перспективы развития аграрной науки: сб. ст. межд. науч.- практич. конф., посвященной 65 -летию Победы в ВОВ. - Махачкала: ДГСХА. - 2010 - Ч. 2. - С. 39-41.

12. Бирбасов В.А. Экстракция компонентов сырья сжиженными газами /В.А. Бирбасов, М.В. Карпенко, К.К. Мустафаева // Сб. матер. межд. науч.-практич. конф. «Теоретическое и экспериментальное обоснование суб -и сверхкритической СО₂- обработки сельскохозяйственного сырья» - Краснодар: Изд. КубГТУ, 2010. - С. 21-23.

13. Патент РФ № 102808 Устройство для определения электропро-водности плодового и овощного сырья / Д.С Джаруллаев, С.С. Шихалиев, М.М. Дибирова, К.К. Мустафаева, А.М. Ахмедова; Заявка № 2010105028/28. от 12.02.2010. Опубл . 10 .03 .2011. Бюл. 7. -2с.

14. Патент РФ № 2449602 Способ производства облепихового сока на основе фруктозы./ Д.С. Джаруллаев, К.К. Мустафаева М.М. Дибирова; Заявка № 2010111501/13; Заявлено 03.2010., Опубликовано 10.05.2012., Бюл.№13. -4с.

15. Мустафаева К.К. Рациональная обработка плодов облепихи Сб. матер. межд. науч.-практич. интернет-конф. «Инновационные технологии в пищевой промышленности» - Краснодар: КубГТУ, 2011. - С.68-72.

16. Мустафаева К.К. Рациональная переработка и использование экстрактов из плодов облепихи в хлебобулочных изделиях./ К.К. Мустафаева, Д.С. Джаруллаев // Современные проблемы техники и технологии пищевых производств. Пятая всерос. науч.- практич. конф. - Барнаул, 2011. - Ч.-2. - С.3-9.

17. Джаруллаев Д.С., Способ получения диетического облепихового сока на основе фруктозы. / Д.С. Джаруллаев, К.К. Мустафаева // Сб. матер. респуб. науч. - технич. семин, посвященного 80-летию со дня рождения заслуж. деятель. науки РФ д.т.н., проф. Аминова М.С. - Махачкала: ДГТУ, 2012. - С 53- 56.

18. Мустафаева К.К. Разработка интенсивной технологии производства облепихового сока и экстракта с использованием ЭМП СВЧ и СО₂- экстракта /К.К. Мустафаева, Д.С. Джаруллаев /Повышение качества и безопасности пищевых продуктов: Сб. ст. II Всерос. науч.-технич. конф. - Махачкала: ДГТУ, 2012. - С.104-107

19. Мустафаева К.К. Использование сушеных выжимок из плодов облепихи для обогащения хлебобулочных изделий / К.К. Мустафаева, Д.С. Джаруллаев //Хлебобулочные кондитерские и макаронные изделия ХХI века. Матер. III межд. науч. - практич. конф. - Краснодар:Изд. ФГБОУ ВПО «КубГТУ» , 2013. - С.180-183.

Размещено на Allbest.ru