Главная » 2014»Сентябрь»24 » Скачать Теоретическое обоснование и технологические принципы формирования молочных пенообразных дисперсных систем. Просеков, Александр бесплатно
0:41 AM
Скачать Теоретическое обоснование и технологические принципы формирования молочных пенообразных дисперсных систем. Просеков, Александр бесплатно
Теоретическое обоснование и технологические принципы формирования молочных пенообразных дисперсных систем
Диссертация
Автор: Просеков, Александр Юрьевич
Название: Теоретическое обоснование и технологические принципы формирования молочных пенообразных дисперсных систем
Справка: Просеков, Александр Юрьевич. Теоретическое обоснование и технологические принципы формирования молочных пенообразных дисперсных систем : диссертация доктора технических наук : 05.18.04 Кемерово, 2004 450 c. : 71 05-5/152
Объем: 450 стр.
Информация: Кемерово, 2004
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 КОЛЛОИДНЫЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНООБРАЗНЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
11 Теоретические принципы формирования пенообразных масс
12 Разрушение и синерезис в межфазных пленочных структурах
13 Реологические характеристики пенообразных дисперсных систем
ГЛАВА 2 ОБОСНОВАНИЕ БАЗОВЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЙ, ИХ ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ
21 Прикладное использование пенообразных дисперсных систем в технологии молочных продуктов
22 Обоснование основных направлений исследований, их цель и задачи,
ГЛАВА 3 МЕТОДОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
31 Организация выполнения работы
32 Объекты исследований
33 Методы исследований
ГЛАВА 4 ВЗАИМОСВЯЗЬ СОСТАВА И СВОЙСТВ МОЛОКА С ЕГО
ПЕНООБРАЗУЮЩИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
41 Белки
42 Липиды
43 Лактоза
44 Дисперсионная среда
45 Активная и титруемая кислотность
Введение:
Проведение фундаментальных и прикладных научных исследований в наиболее перспективных направлениях развития отечественного агропромышленного комплекса создает технологическую основу для совершенствования процессов производства продовольствия и является важнейшим фактором реализации Концепции государственной политики в области питания населения Российской Федерации на период до 2005 года.
Практическое достижение целей Концепции неизбежно связано с созданием технологий переработки молока, поскольку оно содержит все пищевые вещества, необходимые для поддержания жизни и здоровья организма человека. Высокая пищевая ценность молока обусловлена не только содержанием в нем белков, липидов, углеводов, минеральных солей и благоприятным их соотношением, но и специфическим составом указанных компонентов. Этим объясняется наличие широкого ассортимента продуктов, вырабатываемых предприятиями молочной промышленности.
Молоко и его составные части с момента доения до получения готовой молочной продукции подвергаются разнообразным энергетическим воздейс ствиям. Постоянно увеличивающаяся доля механизации и автоматизации технологических процессов обработки первичного продукта и получения готовой продукции приводит к повышению механической нагрузки - прежде всего гидродинамического и термического характера. Одновременно с целенаправленными энергетическими воздействиями неизбежно влияние механических нагрузок при перекачивании и транспортировке по трубопроводам и в емкостях, при перемешивании, работе насосов и т.д. Одним из последствий механического воздействия на молоко является ценообразование.
Из практики молочной промышленности известно, что при производстве классических молочных продуктов пенообразование является крайне нежелательным явлением, поскольку на границе образующихся фаз интенг сивно протекают фазовые, микробиологические, окислительно-восстановительные процессы, липолиз, а образующаяся пена ухудшает работу сепараторов, насосов, пастеризационных установок и другого оборудования. Вместе с тем, существует ряд молочных продуктов (взбитые сливки, коктейли, десерты) и процессов (производство масла сбиванием сливок, сушка белково-углеводного сырья во вспененном состоянии), где образование пены является решающим условием получения качественного продукта.
В то время как различные продукты питания со взбитой (пенной) структурой должны обладать определенной устойчивостью, при транспортировке и технологических процессах пенообразование может отрицательно сказываться на качестве продуктов, вырабатываемых из молока. Следствием этого может быть.ухудшение сенсорных и физико-химических показателей молочной продукции, которые невозможно улучшить никакими технологическими приемами. Поэтому изучение сущности образования пенообразных масс (пенообразных дисперсных систем, ПДС) и факторов, влияющих на их свойства и состав, является актуальным вопросом для современного молочного производства, что позволяет создавать обоснованные рекомендации по устранению отрицательных последствий этого явления. Однако влияние температуры, свойств молока, обусловленных белками, липидами, углеводами, дисперсионной.средой, а также воздействие других технологических факторов и процессов, изучены недостаточно, а имеющие в литературе сведения крайне противоречивы. Концепция управления данным явлением в молочной отрасли не развита, а накопленный материал имеет некоторый антисистемный характер.
Исключительное многообразие молочных продуктов, относящихся к дисперсным системам, их важное прикладное значение предопределяют необходимость изучения свойств и разработки методов физико-химического управления качеством на разных стадиях технологических процессов получения и переработки дисперсных систем. Есть все основания утверждать, что физико-химия дисперсных систем является научной основой технологических процессов, протекающих в гетерогенных системах, в том числе процессов создания пищевых продуктов. Эта идея впервые была высказана академиком П.А. Ребиндером, внесшим существенный вклад в развитие физико-химии дисперсных систем, поверхностных явлений и показавшим, насколько плодотворным является использование достижений в этой области науки для решения прикладных задач в технике и технологии.
Исследования физико-химических характеристик пены и пенных пленок началось около 100 лет назад, однако прогресс в изучении состава и свойств пенообразных масс был достигнут в XX веке благодаря исследованиям П.А. Ребиндера, И.Н. Влодавца, А.Д. Зимона, Е.Д. Щукина, Н.Б. Урье-ва, А.А. Трапезникова, А.В. Думанского, Б.В. Дерягина, А. Шелудко, В.Н.Измайловой, А.А. Абрамзона, П.М.Круглякова и других.
Известно, что пены представляют собой системы с сильно развитой поверхностью раздела фаз, что определяет их свойства. ПДС нашли широкое применение в различных отраслях промышленности, и предъявляемые к ним требования зависят от технического назначения.
В отличие от истинного раствора, получаемого в результате растворения вещества до молекулярного уровня и являющегося гомогенной системой, в газожидкостной системе частички дисперсной фазы состоят не из отдельных молекул, а из их конгломератов, которые обладают термодинамическими свойствами фазы. Именно поэтому показатели качества и другие физические характеристики продуктов зависят от дисперсности, однородности, концентрации и удельной поверхности частиц.
В теоретическом плане применительно к молочному производству данная проблема еще недостаточно изучена и поэтому до сих пор остается открытым вопрос о механизме формирования пенных пленок и физико-химическая концепция этого явления. Фундаментальные исследования в аспекте получения молочных пенообразных дисперсных систем отнесены, как правило, к конкретному процессу (например, в работах А.П. Белоусова рассмотрено получение масла сбиванием сливок). Отдельные аспекты теории и практики пенообразования молочных объектов рассмотрены в трудах Г.А.Кука, П.А. Ребиндера, А.Г. Храмцова, И.Н.Влодавца, Н.Н.Липатова,
А.П.Белоусова, В.Д.Харитонова, Ю.Я.Свириденко, Н.Н.Липатова (мл.), Г.В.Твердохлеб, К.К.Полянского, Н.И.Дунченко, В.Д.Суркова, З.С.Зобковой, С.М.Кунижева, И.А.Евдокимова, П.Г.Нестеренко, С.С.Гуляева-Зайцева, J.R.Brunner, H.Mulder, P.Walstra и других ученых.
В молочной промышленности используют большое количество пенообразных масс. Условно их делят на 2 группы: продукты с пенной структурой, которые немедленно используют после их изготовления (суфле, коктейли, пенные напитки), и продукты, которые сохраняют длительное время свои свойства после определенной их технологической обработки (муссы, кремы, стабилизированные десерты). Однако влияние различных технологических факторов, таких как состав исходной системы, участие отдельных компонентов (плазмы, белков, жиров, углеводов, сырья немолочного происхождения), воздействие технологических процессов (например, гомогенизации, термообработки, интенсивности гидромеханического воздействия (взбивания)) изучены недостаточно, а имеющиеся в литературе сведения крайне противоречивы, особенно в тех положениях, которые теоретически объясняют экспериментально установленные закономерности.
Кроме того, в настоящее время возникла необходимость в разработке таких молочных продуктов, которые по пищевой и биологической ценности превышали бы таковые у имеющихся традиционных продуктов, удовлетворяли спрос потребителей и позволяли наиболее полно и эффективно использовать все составные части молока, что в конечном итоге способствовало рациональному использованию сырья в молочной промышленности. Однако реализация намеченного направления невозможна без научно обоснованного подхода к производству продукции данного вида. Решение этой задачи усложняется в силу того, что газожидкостные молочные продукты являются сложной гетерогенной дисперсной системой, состоящей из нескольких составляющих - суспензии, эмульсии и пены. Именно поэтому показатели качества и физические характеристики молочных взбитых продуктов зсивисят от дисперсности, однородности, концентрации и удельной поверхности частиц, входящих в состав смеси, а гетерогенность и наличие нескольких фаз определяют все многообразие их существующих видов.
В связи с этим, изучение сущности образования пенообразных дисперсных систем и факторов, влияющих на их свойства и состав, является актуальным вопросом для современного молочного производства, что позволяет сформулировать новые теоретические положения и внести уточнения в существующие.
В работе с позиции коллоидной химии обоснованы физико-химические закономерности формирования молочных пенообразных дисперсных cucieM, установлены биотехнологические принципы пенообразования, определены технологические особенности производства продуктов на основе молочных ПДС, а также разработаны теоретические положения, позволяющие управлять пенообразованием в промышленности.
На основании исследований поверхностной активности раскрыт механизм участия компонентов молока в образовании межфазных пенных пленок. Выявлена взаимосвязь казеина, сывороточных белков, небелковых азотистых веществ, жировой фазы (агрегатного состояния триглицеридов и диаметра жировых шариков), фосфолипидов, лактозы, дисперсионной среды, активной и титруемой кислотности, поверхностного натяжения, вязкости, активности воды и температуры молока с его пенообразующей активностью.
Исследовано влияние технологических факторов и процессов (транспортировки, резервирования, гомогенизации, пастеризации, продолжительности воздействия) на пенообразующие свойства молока, показано их влияние на основные свойства пенообразных масс (пенообразующую способность, устойчивость, дисперсность).
Изучено развитие микроорганизмов в межфазных пленках молочных ПДС, впервые определено влияние температуры, массовой доли жира и продолжительности процесса пенообразования на степень флотации микроорганизмов в межфазные пенные структуры, полученные различными способами. Обоснована температура пастеризации молока для производства продуктов на основе ПДС. Доказана возможность использования отдельных видов молочнокислых бактерий с целью направленного регулирования пенообразую-щих свойств молока.
Исследованы пенообразующие свойства молока, обработанного про-теазами различного происхождения. Установлена взаимосвязь биохимических процессов, происходящих с белками (изменение диаметра мицелл казеина и относительного содержания аминогрупп), и пенообразующими свойствами.
Обоснована концепция формирования молочных ПДС. Рассмотрены физико-химические процессы, протекающие в результате насыщения дисперсионной среды молока, газом. Установлено влияние типа контакта и геометрии межфазных пленок на величину капиллярной силы взаимодействия воздушных пузырьков. Выполнены расчеты межфазной поверхности пенных пленок для прогнозирования устойчивости ПДС. Разработана классификация молочных пенообразных дисперсных систем, основу которой составляют уровни, определяющие многообразие характеристик пенообразных масс.
Раскрыт механизм управления пенообразованием в молочной промышленности на основе закономерностей формирования ПДС. Изучена пенопре-дотвращающая способность растительных масел в эмульгированном и не-эмульгированном виде в отношении молочных ПДС. Выявлена взаимосвязь между диаметром жировых шариков эмульсии пеногасителя и их пенопре-дотвращающими свойствами. Исследованы физические способы борьбы с нежелательным пенообразованием. Изучено влияние жидкого азота, ультразвука и поля СВЧ на устойчивость молочных пен. Теоретически обоснованы и реализованы экспериментально регламенты выработки молочных продуктов на основе ПДС.
По материалам диссертационной работы опубликовано более ста пятидесяти работ, в том числе три монографии общим объемом 47 печатных листов, более пятидесяти статей в отраслевых журналах, рекомендованных ВАК, новизна предлагаемых технических решений защищена патентами РФ.
