Шафрай, Антон Валерьевич. Разработка способа оценки эффективности применения стабилизаторов для удаления компонентов помутнений напитков

Короткий опис

Шафрай, Антон Валерьевич. Разработка способа оценки эффективности применения стабилизаторов для удаления компонентов помутнений напитков : диссертация ... кандидата технических наук : 05.18.15 / Шафрай Антон Валерьевич; [Место защиты: Кемер. технол. ин-т пищевой пром.].- Кемерово, 2013.- 179 с.: ил. РГБ ОД, 61 14-5/563

ФГБОУ ВПО КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
04201453413
ШАФРАН АНТОН ВАЛЕРЬЕВИЧ
РАЗРАБОТКА СПОСОБА ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СТАБИЛИЗАТОРОВ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ПОМУТНЕНИЙ
НАПИТКОВ
Специальность: 05Л8Л5 - технология и товароведение пищевых продуктов функционального и специализированного назначения и общественного питания
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Научный руководитель д.т.н., профессор В.А. Помозова
Кемерово - 2013
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9
1.1 Характеристика компонентов помутнений напитков 9
1.2 Вспомогательные средства, применяемые для предотвращения помутнений напитков, и
способы их применения 21
1.3 Современное состояние рынка стабилизирующих средств, используемых в индустрии
напитков 30
1.4 Математическое моделирование в технологических процессах 34
1.5 Заключение по обзору литературы 37
ГЛАВА 2 МЕТОДОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА 40
2.1 Организация работы и этапы эксперимента 40
2.2 Объекты и методы исследований 43
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 46
3.1 Использование стабилизаторов в технологии сокосодержащих напитков 46
3.1.1 Современное состояние рынка сокосодержащих напитков 46
3.1.2 Исследование рынка предложения сокосодержащей продукции в г. Кемерово и оценка
потребительских предпочтений в отношении соковой продукции 63
3.1.3 Исследование возможности использования природных стабилизаторов для осветления
соковых основ 73
3.1.4 Разработка рецептуры и товароведная оценка качества морсов на основе ягодных
соков, обработанных стабилизаторами 95
3.2 Использование стабилизаторов в технологии напитков на основе зернового сырья 102
3.2.1 Исследование эффективности использования стабилизаторов при производстве пива 102
3.2.2 Исследование возможности использования хитозана в технологии квасоварения 106
3.2.3 Товароведная оценка качества напитков на основе зернового сырья, обработанных
стабилизаторами 110
ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА НАПИТКОВ, ПРИГОТОВЛЕННЫХ С ПРИМЕНЕНИЕМ СТАБИЛИЗАТОРОВ 115
4.1 Построение математических моделей процесса осветления соковых основ при производстве морса с использованием стабилизаторов 115
4.1.1 Построение математической модели процесса осветления соковых основ на основе клюквы с использованием хитозана 117
з
4.1.2 Построение математической модели процесса осветления соковых основ на основе
клюквы с использованием модифицированного крахмала 120
4.1.3 Построение математической модели процесса осветления соковых основ на основе
брусники с использованием хитозана 123
4.1.4 Построение математической модели процесса осветления соковых основ на основе
брусники с использованием модифицированного крахмала 126
4.2 Построение математических моделей процесса дображивания пива с использованием
стабилизаторов 129
4.2.1 Построение математической модели процесса дображивания пива с использованием
хитозана 130
4.2.2 Построение математической модели процесса дображивания пива с использованием
ПААФ 133
4.3 Построение математических моделей процесса приготовления кваса с использованием
стабилизаторов 135
ГЛАВА 5 ТЕСТИРОВАНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА НАПИТКОВ, ПРИГОТОВЛЕННЫХ С ПРИМЕНЕНИЕМ СТАБИЛИЗАТОРОВ 139
5.1 Тестирование математических моделей процесса осветления соковых основ при
производстве морса с применением стабилизаторов 139
5.2 Тестирование математических моделей процесса дображивания пива с использованием
стабилизаторов на основе производственных испытаний 142
5.3 Тестирование математических моделей процесса приготовления кваса с применением
стабилизатора 149
ГЛАВА 6 РАЗРАБОТКА СПОСОБА ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СТАБИЛИЗАТОРОВ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ПОМУТНЕНИЙ НАПИТКОВ 152
6.1 Разработка коэффициентов эффективности стабилизаторов 152
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 158
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 160
ПРИЛОЖЕНИЯ 170
ВВЕДЕНИЕ
На сегодняшний момент в нашей стране наблюдается устойчивая тенденция, соответствующая росту производства и потребления напитков.
Одним из приоритетов современного направления развития экономики является выпуск товаров, максимально удовлетворяющих потребности покупателей. Необходимость постоянного повышения качества продукта является аспектом высокого уровня конкуренции среди производителей напитков на отечественном рынке. В связи с этим современные пищевые технологии постоянно совершенствуются и неотъемлемо связаны с использованием вспомогательных материалов, позволяющих получить готовый продукт высокого качества. Стойкость напитков при хранении является одним из важнейших показателей качества.
Понятие стойкости напитков подразумевает способность сохранять прозрачность в течение длительного времени. Главной задачей оптимального ведения технологического процесса - сделать напиток стабильным, при одновременном сохранении в нем как можно больше компонентов, обусловливающих его биологическую и пищевую ценность, в состоянии, не приводящем к помутнению полуфабрикатов и готовых изделий.
В связи с неоднородным и непостоянным составом природного растительного сырья проблема повышения стабильной прозрачности полуфабрикатов и готовых напитков достаточно сложна.
В настоящее время рынок вспомогательных средств, применяемых для получения равновесной, коллоидно-устойчивой системы напитков, достаточно разнообразен. Исследования, посвященные поиску перспективных видов и форм стабилизаторов и оценке их эффективности в технологиях напитков, проводятся многими отечественными и зарубежными учеными: Покровской Н.В., Гернет М.В., Ермолаевой Г.А., Мелединой Т.В., Помозовой В.А., Валуйко Г.Г., Зинченко В.И., Бурачевским И.И., Lubbers S. и др.
При этом следует отметить, что привлечение математического аппарата для обоснования выбора стабилизатора в технологии того или иного напитка позволило бы оптимизировать данный процесс.
В связи с этим, исследования в области разработки способа оценки эффективности применения стабилизаторов при производстве напитков, являются актуальными.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы является разработка методики оценки эффективности стабилизаторов коллоидной системы напитков.
В соответствии с поставленной целью определены основные задачи исследований:
— оценить состояние отечественного рынка сокосодержащих напитков. Провести исследования рынка предложения соковой продукции, а также потребительских предпочтений в отношении данной товарной группы на примере г. Кемерово с целью определения позиции ягодных морсов в линейке сокосодержащих напитков;
— определить возможность и целесообразность использования стабилизаторов природного происхождения - хитозана и модифицированного крахмала - в технологии приготовления морсов, провести анализ эффективности действия указанных гидроколлоидов в сравнении с классическим для данной отрасли сорбентом - бентонитом;
— определить оптимальные параметры обработки соковых основ из ягод клюквы и брусники, позволяющие получить коллоидно-устойчивую систему напитка с сохранением полноценных органолептических характеристик готового морса;
— обосновать возможность и целесообразность использования хитозана в качестве вспомогательного стабилизирующего материала в технологии приготовления кваса. Определить оптимальные параметры обработки кваса хитозаном, которые позволят усовершенствовать существующую технологию квасоварения;
— провести товароведную оценку качества напитков, приготовленных с использованием стабилизаторов;
— построить математические модели процесса осветления соковых основ при производстве морса с использованием хитозана и модифицированного крахмала, процесса производства напитков на основе зернового сырья (пива, кваса) с использованием хитозана и флокулянта на основе полиакриламида;
— произвести тестирование построенных математических моделей;
— разработать методику оценки эффективности применения стабилизаторов.
Научная новизна полученных результатов заключается в обосновании и разработке способа оценки эффективности применения стабилизаторов для удаления компонентов помутнений напитков.
Признакам научной новизны отвечают следующие результаты диссертационной работы:
— обоснованы принципы стабилизации коллоидной системы ягодных соков и кваса путем регулирования количественного состава мутеобразующих компонентов таких, как фенольная фракция - для ягодных соков и белковая - для кваса;
— предложен вариант совершенствования технологии приготовления кваса путем ускорения флокуляции дрожжей для интенсификации дальнейшей технологической обработки напитка;
— определены основные закономерности удаления потенциальных компонентов помутнений из соков и кваса в процессе их обработки;
— показаны изменения в качественном и количественном выражении мутеобразующих составляющих ягодных соков в процессе формирования равновесной системы полуфабрикатов с использованием хитозана и модифицированного крахмала, а также мутеобразующих составляющих кваса с использованием хитозана;
— разработаны математические модели технологических процессов производства напитков - получения соковых основ для ягодных морсов, брожения кваса и дображивания пива, с использованием стабилизаторов;
— предложен способ расчета коэффициентов эффективности применения стабилизаторов для их качественной оценки.
Теоретическая и практическая значимость. Теоретическая ценность результатов исследований заключается в разработке подхода к формированию стабильной равновесной системы полуфабрикатов и готовых напитков с использованием математического моделирования и оценке эффективности применяемого стабилизирующего материала.
Практическая значимость заключается в разработке рецептур морсов из ягод брусники и клюквы, приготовленных с использованием стабилизированных соковых основ.
Разработанные математические модели технологических процессов производства напитков - дображивания пива, брожения кваса, получения ягодных соков для морсов - с использованием стабилизаторов позволяют рассчитать оптимальную дозировку внесения стабилизатора для получения коллоидно-устойчивой системы напитков.
Результаты тестирования разработанных математических моделей стабилизации пива подтверждены актом производственных испытаний на ООО «Пивоварня «Келлере».
Разработанные подходы в оценке эффективности применения стабилизирующих средств в технологии напитков на основе ягодного и зернового сырья позволяют оценить не только качественную действенность стабилизатора, но и его экономическую составляющую.
В соответствии с актом внедрения, результаты исследований используются в учебном процессе при подготовке студентов по специальности «Технология бродильных производств и виноделие» и по направлению «Продукты питания из растительного сырья» (акт внедрения приведен в приложении Г).
Апробация работы. IV Всероссийская конференция с международным участием студентов, аспирантов и молодых ученых «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2011); I Всероссийская заочная научно- практическая конференция «Новые технологии в промышленности и сельском хозяйстве» (Бийск, 2012); Международный научный форум «Пищевые инновации и биотехнологии» (Кемерово, 2013).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы и приложений. Основной текст изложен на 169 страницах. Диссертация содержит 51 таблицу и 59 рисунков. Список использованной литературы включает 106 наименований.

Список літератури

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Проведен анализ рынка предложения соковой продукции, а также потребительских предпочтений в отношении данной товарной группы на примере г. Кемерово. Исследования показали, что последнее место в линейке сокосодержащих напитков занимают ягодные морсы. Возможно, совершенствование технологии производства, снижение потерь на стадии осветления, повышение качества готового продукта, а также продвижение на рынок, позволит изменить сложившуюся ситуацию в пользу увеличения доли ягодных морсов в общем сегменте сокосодержащих напитков.
2. Обоснована возможность, целесообразность и эффективность использования стабилизаторов природного происхождения - хитозана и модифицированного крахмала - в технологии приготовления морсов. Определены оптимальные параметры обработки соковых основ из ягод клюквы и брусники. Оптимальной дозировкой внесения хитозана является: для сока брусники - 0,5 г/дм3, для сока клюквы - 0,4 г/дм3; оптимальной дозировкой внесения модифицированного крахмала является 6 г/дм3 для обоих соков. Оптимальное время выдержки - 24 часа для обоих стабилизаторов.
3. Обоснована возможность и целесообразность использования хитозана в качестве вспомогательного стабилизирующего материала в технологии приготовления кваса. Определены оптимальные параметры обработки кваса хитозаном, доза внесения стабилизатора - 50 мг/дм3, время выдержки - 4 часа.
4. Проведена товароведная оценка качества напитков, приготовленных с использованием стабилизаторов. Все напитки по физико-химическим показателям соответствуют соответствующим ГОСТам, по показателям безопасности - Техническому регламенту таможенного союза ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции».
5. Построены математические модели процесса осветления соковых основ при производстве морса с использованием хитозана и модифицированного
крахмала, процесса производства напитков на основе зернового сырья (пива, кваса) с использованием хитозана и флокулянта на основе полиакриламида. Все модели имеют высокую статистическую значимость, позволяют прогнозировать необходимую дозировку внесения стабилизаторов для получения желаемого количества измеряемых показателей в напитках.
6. Произведено тестирование построенных математических моделей. У всех моделей отклонения фактических от входных значений не превышают допустимых. Тестирование разработанных математических моделей стабилизации пива проведено на ООО «Пивоварня «Келлере».
7. Разработана методика оценки эффективности применения стабилизаторов с использованием расчетных коэффициентов эффективности применения стабилизаторов, которые позволяют увидеть эффект от применения определенного стабилизатора в производстве определенного напитка и сравнить стабилизаторы между собой.
Сравнивать эффективность стабилизаторов между собой и осуществлять выбор того или иного стабилизатора при производстве напитков рекомендуется с учетом цен на эффективные дозы их внесения, рассчитанные с помощью полученных математических моделей, а также по коэффициентам эффективности.