На правах рукописи МУСТАФАЕВА Каният Камаловна СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ

Реклама
На правах рукописи
МУСТАФАЕВА Каният Камаловна
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
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Краснодар – 2013
2
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.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
канд. техн. наук, доцент
В.В. Гончар
3
1 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
производства
на
2013-2020
годы,
конкурентоспособной
предусматривающих
консервированной
увеличение
продукции
и
свежевыжатых соков.
*Автор выражает благодарность за консультационную помощь доктору химических наук
Абакарову Гасану Магомедовичу
4
1.2 Цель и задачи исследований. Целью исследований явилось
совершенствование
культивируемой
технологии
облепихи
в
переработки
Республике
плодов
Дагестан
дикорастущей
с
и
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 белковолипидной 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;
5
–
рассчитать
ожидаемый
экономический
эффект
от
внедрения
усовершенствованной технологии получения облепихового сока и выпуска
национальных хлебобулочных изделий с белково-липидной облепиховой
добавкой.
Научная
1.3
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
6
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 белковолипидной 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
7
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 научнотехнической 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.
2 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».
8
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.
9
На рисунке 1 представлена структурная схема научных исследований.
Теоретические исследования
Изучить ареалы распространения дикорастущих и культивируемых зарослей облепихи крушиновидной на территории Дагестана
Анализ существующих
способов переработки
плодов облепихи
Экспериментальная часть
Исследовать химический
состав плодов облепихи, заготовленных с дикорастущих и культивируемых в
Дагестане растений
Теоретически обосновать и разработать
способ удаления кутикулярных восков с поверхности плодов облепихи с помощью
сверхкритического диоксида углерода
Усовершенствовать технологию и разработать технологическую линию для извлечения сока, с использованием диоксида углерода для удаления кутикулярных восков и
последующей обработки импульсным
ЭМП СВЧ
Разработать способ
сушки выжимок
облепихи импульсным ЭМП СВЧ
Разработать способ предварительной обработки плодов облепихи импульсным
ЭМП СВЧ с целью повышения выхода сока на ленточном прессе
Разработать способ извлечения ценных компонентов
из сухих выжимок облепихи
субкритическим диоксидом
углерода
Исследовать химический состав пищевых добавок, полученных из выжимок облепихи
Опытно-промышленная реализация
полученных результатов
Разработать проект технической
документации на комбинированный способ получения
облепихового сока
Рассчитать экономический эффект от
внедрения усовершенствованной технологии получения облепихового сока и хлебобулочных изделий
с пищевой добавкой
Рисунок 1 – Структурная схема научных исследований
3 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.
10
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
Сухие вещества, %
Белки, г
Незаменимые аминокислоты, г
Липиды, г
Незаменимые жирные
кислоты, г
Углеводы, г
β-каротин, мг
Витамин С, мг
Витамин В6, мг
Биотин, мг
Пантотеновая кислота, мг
Рибофлавин, мг
Тиамин, мг
Фолиевая кислота, мкг
Витамин Е, мг
армавирская
13,3
1,1
0,35
4,8
3,8
5,1,
2,3
150
0,10
3,2
0,15
0,03
0,02
4
5,4
Облепиха
Дагестанская
дикорастущая
культивируемая
13,8
13,6
1,2
1,1
0,4
0,37
5,4
4,9
4,1
3,8
5,7
2,6
190
0,12
3,1
0,16
0,05
0,03
8
6,7
6,8
2,4
170
0,10
3,0
0,13
0,04
0,04
5,5
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 β-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
11
(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.
Доставка
Приемка
хранение
Инспекция
Сверхкритич.
СО2-экстракц.
кутикул. воска
Мойка
Обработка
ИЭМП СВЧ
Воск
Г/ж
взрыв
Субкритич.
СО2-экстракц.
Пищевая
добавка
СО2-экстракт
облепихи
Сушка
ИЭМП
СВЧ
Выжимки
Прессование
на лент. прессе
Облепиховое масло
Облепиховый
сок
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, белковолипидной добавки, национальных хлебобулочных изделий, обогащённых
продуктами
переработки
экспериментально
технологии
плодов
подтверждена
обработки
облепихи.
Научно
эффективность
облепихового
сырья
обоснована
разработанной
и
и
автором
полуфабрикатов
12
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.
2
В2
В3
Н1
3
В5
1
В4
4
В6
В9
5
8
В1
В7
Н2
В10
9
7
6
В8
Рисунок 3 – Схема установки для
удаления кутикулярного воска с
плодов облепихи: 1 – указатель
уровня, 2 – конденсатор, 3 –
сборная емкость для
растворителя, 4 – СО2-экстрактор
для удаления восков с
поверхности плодов, 5 –
сепаратор, 6,9 – сборники
экстрактов, 7 –испаритель,8 –
баллон с СО2
13
1– из плодов дагестанской
дикорастущей облепихи,
2 – из плодов
дагестанской
культивируемой
облепихи,
3 – из плодов
армавирской
дикорастущей облепихи
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 % .
14
ПЛОДЫ ОБЛЕПИХИ
Доставка, приемка, хранение
Инспекция
Мойка сатурированной водой
Подсушка
Удаление кутикулярного воска СК СО2 при тем-ре 45 оС
и давлении 11,2 МПа
Подготовка перед извлечением сока
Обработка ИЭМП СВЧ с частотой ЭМП СВЧ 270050 МГц
мощн.450 Вт, 1,0-1,5 мин
Извлечение сока на ленточном прессе
Фильтрация
СВЧ пастеризация сока до 95 оС
с частотой ЭМП СВЧ 240050 МГц , мощность 450Вт,в течение 6 мин
Горячий розлив в асептических условиях
Укупорка
Складские операции
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 240050 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
С,
0
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
15
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
82,6
0,6
3,1
4,2
0,3
190
3,8
6,8
5,5
0,3
0,2
356,4
Облепиха
Дагестанская
дикорастущая
культивируемая
предлаг. традиц. предлаг. традиц.
предлаг.
способ
спсоб
способ
82,6
80,9
80,9
84,3
84,3
0,6
0,4
0,4
0,5
0,5
3,4
3,1
3,3
3,4
3,6
4,3
4,1
4,2
4,3
4,6
0,3
0,4
0,4
0,4
0,4
210
198
230
234
280
4,3
3,9
4,4
4,1
4,8
6,9
6,9
1.2
7,1
7,2
5.6
3,2
3.6
6,7
6,9
0,3
0,2
0,2
0,3
0,3
0.2
0,3
0.3
0,4
0.4
378,3
366,5
377,0
386,4
388,3
187,7
195,3
190,7
199,8
203,7
210,0
0,40
0.01
0.01
0,2
0.41
0.01
0.01
0.3
0,03
следы
следы
0,5
0.03
следы
следы
1.5
0,5
0.01
0.01
0,7
0,6
0.01
0.01
1.4
Показатели
армавирская
традиц.
Вода, г
Белки, г
Жиры, г
Углеводы, г
Зола, г
Витамин С, мг
β-каротин, мг
Фруктоза, г
Глюкоза, г
Сахароза г
Пектин, г
Полифенольные
соединения, мг
Флавоны и флавонолы (в
пересчете на рутин), мг
Винная кислота, г
Лимонная кислота, г
Щавелевая кислота, г
Яблочная кислота, мкг
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
Термоф. анаэробные м/ов, 1 г
Нет роста
Нет роста
Не допускается
Не допускается
16
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
Линолевая
Линоленовая
Олеиновая
Стеариновая
Пальмитиновая
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
17
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 СВЧгенераторе 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, %.
Облепиха
Армавирская
дикорастущая
дагестанская
контусоверш.
конт- усоверш.
роль
технология роль
технология
10,4
9,0
8,5
8,4
Показатели
Вода
культивированная
дагестанская
контусоверш.
роль
технология
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
Усовершенствованная
высококачественные
экстрактов.
активные
нами
сухие
Необходимые
вещества
практически
полностью.
позволяет
получить
технология
выжимки,
пригодные
энергетические
для
затраты,
получения
для
СО2-
реализации
18
разработанной нами технологии, существенно снижаются относительно
высушивания электровакуумной сушкой.
На рисунке 7 представлена схема получения пищевой добавки.
ВЫЖИМКИ ОБЛЕПИХИ
Сушка выжимок облепихи ИЭМП СВЧ2700±50 МГц
(Мощн. 1,5 кВт 10-15 мин)
СО2- экстракция ценных компонентов из выжимок
облепихи
темп. 25 оС и давлении 6,4 МПа
СО2- гомогенизация до размера частиц 50-60 мкм
путем резкого сброса давления
ПИЩЕВАЯ ДОБАВКА
Складские операции
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 СО2экстрактов 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.
19
Таблица 6 – Содержание ценных компонентов в СО2-экстрактах облепихи, %
Химический состав
СО2-экстрактов
Облепиха
армавирская
1
Каротиноиды
Диглицериды
Моноглицериды
Фитостерины
Токоферолы
Терпеноиды
Органические кислоты
Дубильные вещества
Флавоноиды
Сумма ПНЖК
2
5,0
3,2
14,0
4,0
1,3
8,0
6,0
8,0
8,0
8,0
дикорастущ.
дагестанская
3
8,0
6,3
16,0
5,0
1,6
12,0
8,0
12,0
9,5
12,0
культивир.
дагестанская
4
6,0
3,3
8,0
4,0
1,2
9,0
6,0
7,0
9,0
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
обезвоженных
сырье,
и
себестоимость
обезжиренных
пищевой
выжимок
добавки,
облепихи
в
полученных
3,7
раз
из
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.
20
Таблица 7 – Химический состав белково-липидной пищевой добавки, %
Наименование
Показателей
Армавирская
контроль
Вода
Жир
Белок
Углеводы
Зола
Пищевые волокна
8,5
17,2
17,0
22,3
9,0
26
Дагестанская
дикорастуща
культивированная
я
7,6
17,6
17,1
21,8
8,9
27
8,1
17,2
17,1
20,2
8,4
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 закваскаТесто  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
21
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
Влажность мякиша, %
Кислотность мякиша, %
Содержание сахара в пересчете
на сухое вещество, %
Содержание жира в пересчете на
сухое вещество, %
Изделия с плодовой
добавкой
34,5
2,2
12,0
5,0
Контрольный образец (без
добавки)
34,0
2,5
12,0
5,2
По органолептическим показателям булочка с добавлением белковолипидной добавки имеет тонкую хрустящую корочку с более интенсивной
окраской, приятный фруктовый вкус и аромат.
22
Апробация
Касумкентском
эффект
от
усовершенствованной
технологии
проведена
на
консервном заводе. Расчетный ожидаемый экономический
реализации
усовершенствованной
технологии
получения
облепихового сока составляет 678 тыс. руб. на 1муб, использование белковолипидной 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
23
получить облепиховое масло в форме СО2-экстракта и белково-липидную
пищевую добавку.
7. Разработан способ получения и исследован химический состав белковолипидной 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 белковолипидной 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 9160175-04801346-2012), 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
24
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. 328330.
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 плодогоягодного 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.
25
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.39.
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 5356.
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.
Похожие документы
Скачать