авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

Научно-практические аспекты интенсификации технологических процессов с использованием наноактивированных жидких сред при производстве мясопродуктов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Брацихин Андрей Александрович

Научно-практические аспекты интенсификации технологических процессов с использованием наноактивированных жидких сред при производстве мясопродуктов

Специальности:

05.18.04 – Технология мясных, молочных, рыбных

продуктов и холодильных производств

05.18.12 – Процессы и аппараты пищевых производств

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Ставрополь – 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет» (СевКавГТУ)

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Борисенко Алексей Алексеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

заслуженный деятель пищевой

индустрии РФ

Нестеренко Павел Григорьевич

доктор технических наук, профессор

Палагина Ираида Алексеевна

доктор технических наук, профессор

Бабенышев Сергей Петрович

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Волгоградский государственный

технический университет» (г. Волгоград)

Защита диссертации состоится 23 декабря 2009 г. В 10 ч. на заседании диссертационного Совета Д 212.245.05 при Северо-Кавказском государственном техническом университете по адресу: г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2, ауд. К308.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СевКавГТУ.

Автореферат разослан «______» _______________2009 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета

кандидат технических наук, доцент В.И. Шипулин

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. В настоящее время приоритетные направления развития аграрной науки и научного обеспечения АПК России до 2025 года связаны с разработкой наукоемких технологий, направленных на изыскание принципиально новых, экологически безопасных и эффективных методов интенсификации технологических процессов, их совершенствование, а также создание системы ресурсосберегающих технологических процессов и машин, стабилизирующих показатели технологической адекватности и безопасности пищевого сырья и готовой продукции. Современные тенденции в науке и технологиях, с позиции общей концепции государственной политики в области здорового питания, а также реализации антикризисных мер в АПК России, должны быть ориентированы на разработку конкурентоспособных пищевых продуктов нового поколения, перспективных в плане импортозамещения и наращивания внутреннего спроса.

В основу создания высокоэффективных процессов производства, с учетом требований современной экологии и реабилитации окружающей среды, должны быть положены безопасные акустические, физико-химические, электрофизические и механические способы обработки сельскохозяйственного сырья, в том числе с использованием нанотехнологий, позволяющие осуществлять безреагентное регулирование его функционально-технологических свойств.



К таким, наиболее перспективным и современным способам интенсификации технологических процессов пищевых производств, относится использование активированных различными способами жидких сред в комплексе с рациональными гидромеханическими воздействиями. В настоящее время активированные жидкие среды с технологически значимыми функциональными свойствами получают как электрохимической обработкой, так и кавитационной дезинтеграцией.

Значительный вклад в решении проблем модификации функциональных свойств сырья животного и растительного происхождения, интенсификации технологических процессов его переработки, в том числе с использованием активированных жидких сред, внесли отечественные и зарубежные ученые: Л.В. Антипова, Э.Э. Афанасов, В.М. Бахир, Т.В. Бархатова, А.С. Большаков, А.А. Борисенко, В.Г. Боресков, Л.А. Борисенко, В.М. Горбатов, И.Ф. Горлов, И.А. Глотова, Л.В. Донченко, И.А. Евдокимов, А.И. Жаринов, Н.К Журавская, Г.И. Касьянов, Ю.И. Ковалев, Ю.В. Космодемьянский, А.А. Кочеткова, Л.С. Кудряшов, Н.Н. Липатов, А.Б. Лисицын, А.И. Мглинец, Л.Ф. Митасева, Ю.Н. Нелепов, И.А. Рогов, Б.А. Рскелдиев, С.А. Рябцева, А.В. Серов, Е.И. Титов, А.Г. Храмцов, С.Д. Шестаков, De Gennaro L., O. W. Fennema, T.A.Gillet, O. D. Macej и другие.

Однако работы в данных областях посвящены частным исследованиям. Принципы использования каждого из способов активации, а также возможности их комплексного применения в технологических процессах производства мясопродуктов нуждаются в теоретическом обосновании, развитии и систематизации.

Сдерживание темпов внедрения и использования акустически и электрохимически активированных (ЭХА) жидких сред в технологии мясопродуктов связано с недостаточными сведениями о механизмах влияния таких сред на формирование требуемых свойств сырья и готовой продукции, а также с недостатком научно-практических разработок в области использования активированных сред для модификации белоксодержащего сырья животного и растительного происхождения, возможности совмещения с другими способами интенсификации технологических процессов.

Расширение знаний и практического опыта по комплексному применению акустических и электрохимических способов активации жидких сред с целью формирования их высоких реакционных свойств, а также физико-химической и биохимической активности, позволит существенно расширить возможности их применения в технологии мясопродуктов, создать экологичные приемы рационального использования вторичного белоксодержащего сырья, разработать новые продукты здорового питания с высокими показателями безопасности, а также оптимизировать условия совместного использования активированных жидких сред и существующих гидромеханических процессов переработки сельскохозяйственного сырья.

Работа выполнялась с 1998 года в рамках приоритетного направления развития науки, технологии и техники РФ «Технологии живых систем», в соответствии с научным направлением СевКавГТУ «Пища», госбюджетными и хоздоговорными научно-исследовательскими работами кафедр машин и аппаратов пищевых производств и технологии мяса и консервирования СевКавГТУ.

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является разработка научных принципов интенсификации и совершенствования технологических процессов производства мясопродуктов с использованием безопасных кавитационно- и электрохимически-активированных жидких сред, их комплексного воздействия на формирование основных свойств сырья и готовой продукции.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- на основе системного подхода к решению проблем обеспечения безопасности пищевых продуктов разработать концепцию интенсификации и совершенствования технологических процессов активированными кавитационной дезинтеграцией ЭХА-средами, обосновать целесообразность их использования при производстве мясопродуктов;

- провести аналитическую оценку технологически значимых свойств кавитационно- и электрохимически-активированных жидких сред, установить закономерности формирования их физико-химических показателей и оптимизировать режимы их комплексной активации;

- исследовать и научно обосновать основные принципы применения кавитационно- и электрохимически-активированных сред для интенсификации процесса проращивания растительного сырья, используемого при производстве мясопродуктов;

- провести теоретическое и экспериментальное исследование процесса гидролиза коллагеносодержащего сырья в активированных средах, установить механизмы, дать сравнительную и качественную оценку его интенсивности;

- научно и экспериментально обосновать применение активированных сред для приготовления стабильных наноактивированных водо-жировых эмульсий в условиях кавитационной дезинтеграции;

- установить закономерности процессов формирования и стабилизации окраски мясных изделий при использовании кавитационно-дезинтегрированных ЭХА-сред. На основе нейросетевого моделирования разработать рецептуры цветорегулирующих рассольных композиций для производства цельномышеных соленых мясопродуктов;

- научно обосновать пути интенсификации процесса посола мяса тумблированием; выполнить математическое моделирование процесса перераспределения давления рассола при его инъецировании в начальной зоне накопления в условиях интенсивных гидромеханических воздействий;

- создать и реализовать алгоритм расчета оптимальных режимов процесса тумблирования мяса в посоле с учетом технологической специфики обрабатываемого сырья и конструктивных особенностей тумблера;

- разработать частные технологии новых видов цельномышечных соленых мясопродуктов и конструктивные решения технологического оборудования для посола мяса тумблированием.

Концептуальная направленность работы состоит в научно-практическом обосновании новых подходов и методов интенсификации и совершенствования технологических процессов с использованием активированных кавитационной дезинтеграцией ЭХА-сред и разработке принципов их применения при производстве мясопродуктов.

На защиту выносятся следующие основные положения:

  • результаты теоретического обоснования режимов кавитационной активации растворов NaCl на основе питьевой и ЭХА-воды, нейросетевые модели формирования их физико-химических и электрофизических свойств;
  • теоретические аспекты интенсификации и механизмы процесса гидролиза коллагена в активированных жидких средах;
  • научное обоснование интенсификации процесса проращивания зернобобовых и злаковых культур, используемых при производстве мясопродуктов, в кавитационно-дезинтегрированных ЭХА-средах;
  • принципы формирования функционально-технологических свойств наноструктурированных водо-жировых эмульсий на основе электрохимически-активированных сред;
  • аналитико-экспериментальная оценка и основные закономерности формирования цветовых и других качественных характеристик цельномышечных мясопродуктов при их посоле в условиях вакуумного циклического тумблирования с применением кавитационно-дезинтегрированных ЭХА-рассолов, содержащих цветорегулирующие добавки и различные типы красителей;
  • математическая модель процесса вакуумного тумблирования мяса в установках с наклонной осью вращения, алгоритм оптимизации его режимов с учетом технологической специфики сырья, массы кусков мяса, геометрических размеров барабана тумблера и степени его заполнения сырьем;
  • нейросетевая модель формирования высоких цветовых, физико-химических и структурно-механических показателей цельномышечных соленых мясопродуктов в зависимости от режимов вакуумного циклического тумблирования с применением кавитационно-дезинтегрированных ЭХА-рассолов;
  • частные технологии производства новых видов цельномышечных соленых мясопродуктов на основе кавитационно-дезинтегрированных ЭХА-сред; оригинальные технические решения при разработке универсального оборудования для посола мяса тумблированием.

Научная новизна. Теоретически и экспериментально обоснованы режимы кавитационной активации растворов поваренной соли на основе питьевой воды и католита ЭХА-воды, разработана нейросетевая модель формирования физико-химических и электрофизических свойств таких растворов с учетом параметров кавитационной дезинтеграции.

Обоснованы принципы интенсификации процессов проращивания зернобобовых и злаковых культур, используемых при производстве мясопродуктов, с применением кавитационно-активированных ЭХА-сред.

Впервые изучен и теоретически описан процесс гидролиза коллагена в кавитационно-дезинтегрированных и ЭХА-средах с применением методов молекулярного моделирования и квантово-химических исследований. Расчетным путем определены и экспериментально подтверждены оптимальные соотношения активированной жидкой среды и белка для интенсификации его гидролиза.

Экспериментально доказана целесообразность применения ЭХА-сред в качестве основы получаемых кавитационной дезинтеграцией водо-жировых эмульсий при производстве эмульгированных мясопродуктов.





Разработаны принципы создания цветорегулирующих активированных рассольных композиций с применением натуральных красителей на основе гемоглобина крови, пониженным количеством нитрита натрия и поваренной соли в технологии мясопродуктов.

Создана математическая модель процесса тумблирования мяса при его посоле в установках с наклонной осью вращения, исследовано влияние геометрии барабана тумблера, угла его наклона и режимов работы на интенсивность гидромеханических воздействий. Разработан алгоритм расчета оптимальных режимов тумблирования мясного сырья с учетом его технологической специфики, массы кусков мяса, коэффициента заполнения барабана тумблера сырьем и его геометрических характеристик. Теоретически и экспериментально обоснованы режимы вакуумного циклического тумблирования мяса с позиций формирования высоких цветовых и других качественных характеристик готовых мясопродуктов с использованием кавитационно-дезинтегрированных ЭХА-рассолов.

Новизна технических решений подтверждена 3 патентами РФ.

Практическая значимость. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработаны и предложены:

- параметры и режимы: регулирования физико-химических и электрофизических свойств активированных растворов NaCl различной концентрации на основе питьевой воды и католита; проращивания зернобобовых и злаковых культур; получения стабильных водо-жировых эмульсий на основе ЭХА-сред в условиях кавитационной дезинтеграции; гидролиза коллагена в экологически чистых активированных средах; вакуумного циклического тумблирования мяса с учетом его технологической специфики, массы кускового сырья и геометрии барабана;

- нейросетевые модели: формирования физико-химических и электрофизических свойств активированных растворов NaCl в зависимости от их концентрации, продолжительности и интенсивности кавитационной обработки; изменения качественных показателей цельномышечных изделий при их посоле тумблированием с использованием кавитационно-дезинтегрированных ЭХА-рассолов, в зависимости от степени вакуумирования, продолжительности активной фазы обработки и окружной скорости барабана тумблера; формирования цветовых характеристик готовых мясопродуктов с учетом концентрации цветорегулирующих добавок и натурального красителя на основе гемоглобина крови.

Результаты проведенных исследований реализованы в частных технологиях производства цельномышечных соленых мясопродуктов, подтвержденных разработанной технической документацией (ТУ 9213-005-02067965-01), апробацией и внедрением. Основные технико-технологические результаты и решения, а также рекомендации по разработке новых технологий и оборудования для посола мяса тумблированием апробированы и внедрены на предприятиях Ставропольского края, Карачаево-Черкесской Республики, Астраханской и Самарской области.

Научные и практические изыскания автора включены в лекционные курсы, учебные пособия, методические указания и используются при подготовке студентов, бакалавров и магистров технологических и технических специальностей.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы опубликованы в трудах, доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции «PERMEA 2009» (Прага, 2009), Международном симпозиуме ММФ «Лактоза и её производные» (Москва, 2007), Международной НПК «Проблемы и перспективы совершенствования производства и промышленной переработки с/х продукции» (Волгоград, 2001), Международной НТК, посвящённой 70-летию Санкт-Петербургского ГУНТП (Санкт-Петербург, 2001), Международной НПК «Биоресурсы. Биотехнологии. Инновации Юга России» (Пятигорск, 2003), II Всероссийской НТК с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии и технические средства для их реализации» (Москва, 2004), региональных научно-технических конференциях (Ставрополь, 1999-2008), 38-й юбилейной отчётной научной конференции ВГТА (Воронеж, 2000), научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ (1999-2008), а также демонстрировались на Московском международном салоне инноваций и инвестиций (Москва, 2006, 2007), Всероссийской выставке «НТТМ-2006» (Москва, 2006).

Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 58 научных работ, в том числе две монографии, два учебных пособия с грифом УМО, 28 статей, получено три патента на изобретения. Результаты экспериментальных исследований, опубликованные, а так же обобщённые в настоящей работе, выполнены автором или в соавторстве.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, 9 глав с выводами, основных результатов и выводов, списка литературы из 347 источников и приложений с актами испытаний, дегустаций и внедрения. Работа содержит 335 страниц основного текста, 156 рисунков и 44 таблицы.

Список сокращений, приведенных в работе. ВВ – питьевая водопроводная вода; ВСС – водосвязывающая способность; ВУС – водоудерживающая способность; КВ, ЩВ – кислая (анолит) и щелочная (католит) электроактивированная (ЭХА) вода; КД – кавитационная дезинтеграция в кавитационном реакторе; КДВ – вода, прошедшая кавитационную активацию КД; ККДВ – кавитационно-дезинтегрированный анолит ЭХА-воды; НАЖС – наноактивированные жидкие среды (жидкие системы, прошедшие активацию путем их кавитационной дезинтеграции); НЗН – начальная зона накопления рассола; ОВП – окислительно-восстановительный потенциал; ОМВ – омагниченная вода; КЗ – коэффициент загрузки барабана тумблера; ФХС, ФТС – физико-химические и функционально-технологические свойства; ЭХА-вода (жидкости, среды, системы) – питьевая вода, прошедшая униполярную электрохимическую активацию в диафрагменных электроактиваторах, а так же растворы, среды или многокомпонентные системы на ее основе.

Краткое Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, дана общая характеристика работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен обзор существующей информации о применение акустических колебаний, кавитационной дезинтеграции, электрохимической активации жидких сред в технологических процессах, а также тумблирования как одного из самых эффективных и распространенных способов интенсификации массообменных процессов в технологии посола мяса. Выделены преимущества каждого изученного способа интенсификации, отмечена возможность их комбинирования с целью синергизма функциональных свойств у объектов воздействия.

Установлено, что процессы активации в условиях кавитационной дезинтеграции протекают на молекулярном уровне, составляющих десятые доли нанометров: дегидратация молекул воды и ее кавитолиз, кавитационная сегрегация и эрозия, что позволяет именовать такой вид воздействия как наноактивирование.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.