WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

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.

Сформулирована научная гипотеза работы, связанная с прогнозированием возникновения синергетического эффекта в формировании физико-химических и других технологически значимых свойств активированных жидких сред на основе ЭХА-воды при их кавитационной дезинтеграции, что позволит разработать принципиально новые подходы к решению задач по разработке новых, экологичных технологий переработки сырья животного и растительного происхождения, а также продуктов питания с повышенными показателями безопасности.

В основу гипотезы положен анализ результатов исследований, проведенных как автором работы, так и другими исследователями в области применения активированных различными способами  жидких сред для интенсификации технологических процессов, формирования новых свойств активированных сред и их влияния на качественные показатели вырабатываемой продукции.

Показано, что одним из направлений применения наноактивированных жидких сред (НАЖС) может являться их использование для интенсификации процессов проращивания используемого в технологии мясопродуктов растительного сырья с целью повышения нутриентной сбалансированности мясных изделий. Другим направлением могут стать процессы модификации коллагеносодержащего и иного белоксодержащего сырья ввиду высокой химической активности и реакционной способности НАЖС. Использование в качестве основы таких НАЖС католита или анолита ЭХА-воды открывает возможности изменять их уровень рН в пределах от 2,5 до 11,5 ед., что позволит регулировать технологически значимые физико-химические и биохимические процессы в объектах обработки и влиять на формирование их основных качественных показателей.

Положительное влияние НАЖС на формирование требуемых качественных показателей мясопродуктов может быть усилено за счет использования интенсивных гидромеханических способов воздействия на объекты, ускоряющих массообменные процессы в них. Тумблирование мясного сырья при его посоле, как один из таких перспективных способов, требует комплексного изучения и моделирования с позиций его оптимизации с учетом конструктивных особенностей оборудования и специфики обрабатываемого сырья. Оптимизация процесса позволит существенно (в 2-3 раза) сократить его продолжительность при обеспечении требуемого качества готовой продукции.

Обобщение результатов анализа состояния проблемы позволило сформулировать цель и задачи исследований. 

Во второй главе описана методология проведения теоретических и экспериментальных исследований (рисунок 1).

Работа организована в несколько этапов. На первом этапе проведен обширный обзор литературных, патентных источников, научной информации, а также электронных ресурсов сети Internet, связанных с предпосылками применения акустических и электрохимических методов в технологических процессах, установленными закономерностями их влияния на формирование свойств объектов обработки, а также оценкой перспектив их применения в пищевых производствах.

Следующий этап работы посвящен научному обоснованию целесообразности применения кавитационной дезинтеграции, как частного случая акустической кавитации, в комплексе с электрохимической активацией, а также тумблирования при производстве мясопродуктов для регулирования ФХС и ФТС сырья, полуфабрикатов и готовой продукции. Сформулирована концепция работы, выбраны объекты и методы реализации теоретических и экспериментальных исследований.

Теоретическое обоснование режимов кавитационной дезинтеграции растворов NaCl, исследование химической активности оксимиоглобина и нитрозомиоглобина мышечной ткани, а также гидролиза тропоколлагена в питьевой и активированных водных средах реализованы путем молекулярного моделирования с использованием методов молекулярной и квантовой механики программного продукта HyperChem Professional 7.1.

Изучение закономерностей изменения исследуемых показателей от влияющих факторов выполнено с использованием принципов искусственного интеллекта, путем создания нейросетевых моделей исследуемых процессов с последующим их обучением методами обратного распространения в программе Statistica Neural Networks v.4.0.

Математическая и статистическая обработка экспериментальных данных, а также графоаналитические исследования выходных параметров созданных моделей и сетей осуществлены с использованием прикладной программы Statistica 6.0.

Математическое моделирование процесса тумблирования мяса при его посоле в установках с наклонной осью вращения, а также визуализация математической модели распределения давления в НЗН проведены на базе стандартного приложения MS Excel for MS Office 2003 с применением элементов Visual Basic Application.

На завершающих этапах работы разработаны технологии производства новых видов цельномышечных соленых мясопродуктов, а также конструкция универсальной установки для тумблирования мяса в посоле с использованием трехмерного параметрического моделирования в программе КОМПАС-3D.

Рисунок 1 – Общая схема проведения исследований

В качестве объектов исследований приняты: анолит – кислая фракция (КВ, рН=2,02,2) и католит – щелочная фракция (ЩВ, рН=10,4511,0) ЭХА-воды; питьевая вода (ВВ, рН=7,85-8,15 ед.), кавитационно-дезинтегрированная вода (КДВ, рН=8,0-8,55 ед.), кавитационно-дезинтегрированный католит (ЩВ+КДВ), кавитационно-дезинтегрированный анолит (ККДВ), омагниченная вода (ОМВ), растворы NaCl на основе ВВ, ЩВ, КВ, КДВ, ЩВ+КДВ и ККДВ; 1%-й раствор химического регулятора кислотности БП-2/ВР-2 (ВР-2, рН=1,9-2,1 ед.); зернобобовые культуры (фасоль красная, фасоль белая, нут, люпин, горох, маш), злаковые культуры (пшеница и овес); свиная шкурка и ее гидролизат, экстракты, эмульсии на его основе; активированные белоксодержащие многокомпонентные смеси, содержащие Кат-гель 95, Биогель Биф, Пекель-Экстра, пищевые волокна Джелуцель ВФ-90, пищевые красители АпроРед и Неолин, белково-углеводный препарат Лактобел по ТУ 9229-034-00437062-01; свиная и говяжья мышечная ткань; мясорастительные системы с использованием капусты, моркови, лука, грибов, проростков пшеницы и активированной воды; модельные образцы и готовые изделия.

В диссертационной работе использованы стандартные общепринятые, инструментальные и оригинальные методы анализа физико-химических, структурно-механических, микробиологических, адгезионных, сдвиговых, цветовых характеристик сырья, полуфабрикатов и готовой продукции.

В третьей главе проведено теоретическое и экспериментальное исследование влияния режимов кавитационной дезинтеграции на формирование физико-химических и электрофизических свойств растворов поваренной соли на основе питьевой воды и католита.

Путем компьютерного моделирования, с использованием средств молекулярной динамики, проведен сравнительный анализ межмолекулярных взаимодействий в водном растворе NaCl, а также в условиях его кавитационной активации при различных режимах (рисунок 2). Установлены типы связей в изучаемой молекулярной модели, проанализировано состояние системы с учетом теории структурированной воды. Результаты проведенных расчетов энергетического состояния системы и энергетических уровней взаимодействия между гидраторазделенной ионной парой NaCl и диполями воды позволили оптимизировать режимы кавитационной активации раствора, обеспечивающие формирование их высоких реакционных свойств. Установлено, что для кавитационной обработки растворов NaCl, с целью деструктуризации водных ассоциатов путем разрушения водородных и ион-дипольных связей в исследуемой системе, целесообразно обеспечивать продолжительность обработки свыше 167–171 с (2 мин 47 с – 2 мин 51 с) при мощности воздействия 400 Вт и частоте – 22 кГц. При этом в систему должна быть передана потенциальная энергия не менее 75 кДж или 33,11 кДж/моль (для 15-ти процентного раствора NaCl).

а)

б)





Рисунок 2 - Оптимизированная модель гидраторазделенной ионной пары раствора хлорида натрия в наборе STO-3G: а) в питьевой воде; б) в КДВ (при значении потенциальной энергии активации 33,11 кДж/моль)

Результаты теоретических расчетов подтверждены экспериментальными исследованиями по изучению влияния параметров кавитационной дезинтеграции растворов NaCl различной концентрации (4-26 %), приготовленных на основе питьевой воды и католита, на изменение их основных физико-химических и электрофизических свойств при постоянной температуре. Созданы нейросетевые модели изменения ФХС и ЭФС исследуемых растворов, получены математические модели изменения плотности (, кг/м3), показателя активной кислотности (рН, ед.), удельной электропроводности (, мСм·см) и окислительно-восстановительного потенциала (ОВП, ед.), в зависимости от концентрации поваренной соли в растворе (С, %), продолжительности (τ, мин) и интенсивности кавитационной дезинтеграции (I, %).

Установлено, что минимальная плотность раствора любой, в исследуемых пределах, концентрации на основе ВВ достигается при интенсивности воздействия от 70 до 80 % (280-320 Вт) и продолжительности от 2,2 до 3,5 минут, что объясняется максимальным разрушением межмолекулярных связей в растворе при кавитационной дезинтеграции (рисунок 3,а). Наблюдается динамика смещения показателя активной кислотности растворов в щелочную сторону (на 0,35-0,40 ед.) при их кавитационной обработке (рисунок 3,б) вследствие увеличения концентрации гидроксильных ионов в результате кавитолиза воды, что косвенно свидетельствует о более интенсивной активации растворов и повышении их химической активности.

Кавитационная обработка растворов NaCl в течение 1,5-3,5 мин при интенсивности воздействия 68-90 % (272-360 Вт), независимо от их концентрации, способствует максимальной диссоциации поваренной соли на ионы, что подтверждается динамикой изменения их удельной электропроводности (рисунок 4).

а)

б)

Рисунок 3 – Зависимость изменения плотности (а) и рН (б) раствора NaCl на основе ВВ (С = 15%) от интенсивности (I, %*) и продолжительности (τ, мин) КД-обработки

* интенсивность воздействия в 100% соответствует мощности 400 Вт

а)

б)

Рисунок 4 – Зависимость изменения удельной электропроводности раствора NaCl на основе ВВ (С = 15%) от интенсивности (I, %*) и продолжительности (τ, мин) КД-обработки: а) поверхность отклика; б) изолинии ее сечения

* интенсивность воздействия в 100% соответствует мощности 400 Вт

Динамика изменения основных физико-химических и электрофизических показателей наноактивированных растворов на основе католита имеет схожий характер. Наиболее рациональные режимы КД таких сред с точки зрения формирования наилучших физико-химических свойств: продолжительность обработки – 3,0-3,5 мин при максимальной интенсивности воздействия – 90-100% (мощность воздействия 360-400 Вт). Установленные режимы кавитационной дезинтеграции растворов NaCl использованы в дальнейших исследованиях для кавитационной активации жидких сред.

В четвертой главе исследована кинетика проращивания зерен наиболее популярных зернобобовых и злаковых культур, используемых при производстве мясопродуктов с целью повышения их нутриентной сбалансированности.

Для проведения сравнительного анализа результатов проращивания, принята классификация пророщенных зерен по размерам образуемых ими ростков. Анализ полученных результатов показал, что применение наноактивированных и ЭХА-вод позволяет интенсифицировать процесс проращивания. Установлено различное влияние активированных сред на интенсивность процесса проращивания исследуемых видов зернобобовых и злаковых культур.

Определены оптимальные условия проращивания для исследуемых видов растительного сырья. Наилучшей средой для проращивания фасоли белой и красной следует считать КДВ; для нута, маша и овса – кавитационно-дезинтегрированный католит (ЩВ+КДВ); для гороха и пшеницы – католит ЭХА-воды (рисунок 5). Указанным видам активированной воды соответствуют наибольшие показатели энергии прорастания и максимальное количество зерен и бобов с оптимальной длиной ростка.

Расчетным путем определена средняя скорость роста проростка и средняя продолжительность проращивания при использовании рекомендуемых активированных сред. Установлена возможность сокращения продолжительность процесса проращивания (в 1,7 раза) в зависимости от вида культуры.

Разработана рецептура нового вида мясорастительных полуфабрикатов с введением в рецептуру пророщенной пшеницы. Проведена компьютерная оптимизация рецептуры по аминокислотному и жирнокислотному составам в соответствии с эталонными значениями по шкале ФАО. Показано, что введение в рецептурную композицию измельченной пророщенной пшеницы в рассчитанном процентном соотношении позволяет сбалансировать аминокислотный состав с учетом используемого мясного сырья. Критерий желательности по результатам оптимизации рецептуры по аминокислотному составу составил 0,8 ед. (рисунок 6), а по жирнокислотному – 0,93 ед.

По результатам апробации разработанной рецептуры нового вида мясорастительных полуфабрикатов установлено, что готовые полуфабрикаты отличаются высокими качественными показателями, а применение кавитационно-дезинтегрированной воды в рецептуре, взамен питьевой, позволяет увеличить выход готовых изделий на 4,26 %.

Результаты проведенных исследований указывают на целесообразность использования пророщенного в активированных средах растительного сырья при производстве мясопродуктов, обладающих высокой сбалансированностью по аминокислотному и жирнокислотному составу.

В пятой главе, в развитие гипотезы о повышении гидратационной активности наноактивированных сред, представлены результаты теоретического и экспериментального исследования процесса гидролиза коллагеносодержащего сырья в различных активированных средах.

Комплексное изучение основных направлений обработки коллагеносодержащего сырья позволило обосновать целесообразность применения наноактивированных сред для его модификации взамен небезопасных высококонцентрированных химических реагентов (например, соляной кислоты). Используя методы молекулярного моделирования, проведены квантово-химические расчеты молекулы тропоколлагена в питьевой воде с целью оценки его химической активности (рисунок 7).

Определена минимальная потенциальная энергия системы  E=-268,5 ккал/моль при среднеквадратичном отклонении G = -0,097 ккал/(·моль). Установлено, что наличие растворителя в виде питьевой воды приводит к поляризации молекулы – увеличивается частичный отрицательный заряд на карбонильных атомах кислорода глицина и частичный положительный заряд на атомах водорода концевых групп оксипролина.

Рисунок 7 – Карта распределения электростатического потенциала фрагмента тропоколлагена в питьевой воде

Отмечено наличие активных центров, обуславливающих образование достаточно прочных  водородных связей полипептидных цепочек коллагена в спирали. Установлены значительные электростатические взаимодействия между отрицательно и положительно заряженными участками триплета, наличие которых объясняет нерастворимость коллагена и его устойчивость в питьевой воде. С целью усиления поляризующего действия одноименно заряженных групп и формирования электростатического отталкивания между ними, предложено использование католита и анолита ЭХА-воды. Расчетным путем, с использованием методики определения общего заряда белка профессора Борисенко А.А., установлено количество положительно и отрицательно заряженных групп белка в католите (рН=11,2) и анолите (рН=2,0), соответствующих условиям высокой гидратационной активности коллагена. Определено расчетное количество анолита (112 мл на 1 г белка) и католита (28 мл на 1 г белка), необходимых для интенсивного гидролиза коллагена.

Изучена реакционная способность тропоколлагена при его гидролизе в кислой (рисунок 8) и щелочной фракциях ЭХА-воды, а также при использовании КДВ.

Рисунок 8 – 3D-карта распределения электростатического потенциала фрагмента тропоколлагена в анолите

Установлено, что протонирование электроотрицательных участков тропоколлагена приводит к нарушению практически всех водородных связей между его полипептидными цепочками. При этом происходит отдаление полипептидных цепочек друг от друга за счет электростатического отталкивания, проявляемого в результате формирования областей с высокой электронной плотностью вдоль оси спирали. Отмечено также формирование новых водородных связей между участками аминокислотных остатков полипептидов и молекулами воды, а отдельные молекулы воды проникают в область между полипептидными цепочками.

Квантово-химический анализ молекулы в растворе католита указывает на разрушение водородных связей между полипептидными цепочками тропоколлагена. Отмечено, что одновременно образуется большое число водородных связей между концевыми участками оксипролина, ориентированных к растворителю. Однако процесс гидролиза активизируется вдоль поверхности молекулы белка и менее интенсивно протекает в области между полипептидными цепочками спирали тропоколлагена.

С использованием методов молекулярной динамики проведено молекулярное моделирование процесса гидролиза в кавитационно-дезинтегрированных средах. Установлено, что для интенсификации процесса гидролиза применение только лишь кавитационной дезинтеграции воды для ее активации не достаточно эффективно, поскольку одним из определяющих факторов процесса является показатель рН растворителя.

Для эффективного использования кавитационно-дезинтегрированных сред при гидролизе коллагеносодержащего сырья рекомендовано совмещение двух способов активации: электрохимической активации воды, с целью получения кислой или щелочной фракции с требуемым показателем рН, и последующей ее кавитационной дезинтеграцией для повышения реакционной способности раствора за счет генерации внутренней потенциальной энергии.

Проведено экспериментальное изучение процесса гидролиза коллагена в активированных различными способами растворах. Исследована динамика изменения физико-химических свойств экстрактов, полученных при выдержке свиной шкурки в растворе поваренной соли на основе анолита, католита, кавитационно-дезинтегрированного анолита, химического регулятора кислотности ВР-2 и питьевой воды.

Установлено, что при 30-36 часах выдержки свиной шкурки в растворе на основе католита происходит интенсивная экстракция белков, в том числе и щелочерастворимых, а также интенсифицируется гидролиз шкурки, о чем свидетельствует наибольшее для всех образцов значение эффективной вязкости (2,07·10-3 Па·с) (рисунок 9) и плотности экстракта (1062 кг/м3).

Отмечено, что выдержка свиной шкурки в течение 23-24 часов в анолите приводит к увеличению плотности экстракта, что косвенно может свидетельствовать о максимальном разрыхлении структуры свиной шкурки и интенсивном гидролизе коллагена, однако скорость экстракции щелоче- и водорастворимых белков в раствор достаточно низкая. Наиболее интенсивно процесс экстракции белковой фракции и гидролиз коллагена в растворе на основе кавитационно-дезинтегрированного анолита протекает в период 36-48 часов выдержки.

Рисунок 9 – Изменение эффективной вязкости экстрактов свиной шкурки при ее модификации в активированных:

1) ЩВ; 2) КВ;

3) ККДВ; и традиционных средах:

4) 1%-й р-р BР-2; 5) ВВ

Изучены функционально-технологические характеристики эмульсий, полученных на основе гидролизата свиной шкурки. Отмечено, что наиболее приемлемыми с технологической точки зрения, по совокупности структурно-механических и физико-химических показателей, являются эмульсии, полученные с использованием католита и кавитационно-дезинтегрированного анолита.

Результаты экспериментальных исследований подтверждают сформулированные по итогам молекулярного моделирования процесса гидролиза коллагена принципы применения активированных сред для модификации коллагеносодержащего сырья и достижения высоких функционально-технологических показателей эмульсий на их основе при производстве эмульгированных мясопродуктов.

В шестой главе  проведено теоретическое и экспериментальное обоснование применения кавитационной дезинтеграции для получения стабильных наноструктурированных эмульсий на основе католита с высоким содержанием жировой фазы. Применение наноактивированных водных сред на основе католита для гидратации используемого белкового препарата из натурального очищенного коллагенового сырья Кат-гель 95 увеличивает его водопоглащающую способность в 1,5 раза, что подтверждает результаты молекулярного моделирования коллагена в ЩВ.

Эмульсии, полученные на кавитационном дезинтеграторе (наноструктурированные эмульсии), с применением активированных жидких сред обладают высокими показателями эмульгирующей способности (до 233 г жира на 1 г белка). Сравнительный анализ влияния способов приготовления эмульсии на ее стабильность позволил установить, что эмульсии, полученные на кавитационном дезинтеграторе, отличаются значительно большей стабильностью, по сравнению с традиционным способом на гомогенизаторе (рисунок 10).

Рисунок 10 – Диаграмма состояния эмульсий***, полученных традиционным способом на гомогенизаторе (Г) и путем кавитационной обработки (КД) в дезинтеграторе «Hielscher»

*** в легенде: «Ж» – жировая фаза; «Э» – эмульсия; «О» - осадок

Кавитационная дезинтеграция позволяет получать достаточно стабильные наноструктурированные эмульсии с высокой долей жировой фазы (60-70 %). Наилучшие ФТС наноструктурированных эмульсий отмечаются при использовании в качестве их основы  кавитационно-дезинтегрированного католита (рисунок 11).

Рисунок 11 – Диаграмма состояния наноструктурированных эмульсий**** при использовании различных активированных вод в качестве их основы

**** в легенде: «Ж» – жировая фаза; «Э» – эмульсия

Результаты экспериментальных исследований ФТС модельных фаршевых систем позволили рекомендовать 15%-ную замену мясного сырья белковым препаратом Кат-Гель 95, гидратированным наноактивированными средами на основе католита.

Исследованы фаршевые системы и готовые образцы вареной колбасы «Ставропольская» с рекомендуемым выше уровнем замены мясного сырья и применением различных активированных водных сред. Установлена возможность увеличения выхода готовых изделий на 8,6 %, а также улучшения качественных показателей вареных колбас при использовании кавитационно-дезинтегрированного католита ЭХА-воды по сравнению с традиционной питьевой водой (таблица 1).

Наноактивированные среды на основе католита обладают высокой гидратационной способностью благодаря деструкции водно-кластерных образований в воде при кавитационной дезинтеграции, а также способны смещать показатель активной кислотности фаршевой среды в область, выше изоэлектрической точки миофибриллярных белков мяса за счет высокого показателя рН. Установлена возможность снижения рецептурного количества поваренной соли, в среднем на 6 % по относительной величине, при использовании наноактивированных сред на основе католита без влияния на вкусовые характеристики готовой продукции.

Таблица 1 – Физико-химические и структурно-механические показатели готовых образцов вареной колбасы

Показатели

Контроль

(с ВВ)

Опытный образец, приготовленный с применением

ср

ЩВ

КДВ

ЩВ+КДВ

рН, ед.

6,17

6,19

6,21

6,22

0,020

Содержание общей влаги (ОВ, %)

64,20

68,67

64,81

70,67

0,269

ВСС, в % к ОВ

54,60

61,30

59,90

62,40

0,299

Выход, (В, %) к массе несоленого сырья

129,0

135,8

134,4

137,6

0,321

Потери при тепловой обработке, (m, %)

6,10

2,10

3,20

1,41

0,017

Содержание соли, (СNaCl, %)

1,74

1,74

1,85

1,84

0,005

Удельное сопротивление резанию,

(Fрез, Н/м)

245

196

196

254

0,694

Степень пенетрации, (СП, мм)

4,8

4,5

4,5

4,4

0,015

ср – среднеквадратичное отклонение

Полученные результаты подтверждают гипотезу об эффективности применения наноактивированных сред на основе католита при производстве эмульгированных мясопродуктов, что позволяет исключать из рецептур химические водоудерживающие добавки (например, фосфаты), улучшать технологические показатели мясопродуктов (выход, органолептические характеристики и др.) и получать готовые изделия с высокими потребительскими свойствами и повышенными показателями безопасности.

В седьмой главе, в развитие сформулированных в концепции работы аспектов влияния наноактивированных сред на формирование цветовых характеристик цельномышечных  мясопродуктов, предложен механизм процесса цветообразования в условиях вакуумного циклического тумблирования.

Установлена возможность регулирования процесса цветообразования путем обеспечения оптимальных физико-химических свойств рассолов за счет использования в качестве их основы кавитационно-дезинтегрированного католита ЭХА-воды. Отмечено, что диссоциация нитритной соли при кавитационной обработке интенсифицирует процессы взаимодействия оксида азота с миоглобином мышечной ткани. Синтезируемый при кавитационной активации пероксид водорода в присутствии нитрита натрия вовлекается в реакцию образования пероксинитрита и пероксинитритной кислоты, которые,  при малых концентрациях в слабощелочных условиях, аналогичных наноактивированным рассолам, являются нестойкими соединениями и распадаются с образованием оксида азота, который вовлекается во взаимодействие с миоглобином мышечной ткани, образуя нитрозомиоглобин. При этом формируются благоприятные условия для восстановительных реакций и снижению активности окислительных ферментов мяса. Методами молекулярной и квантовой механики установлены активные центры окси- и нитрозомиоглобина, предопределяющие его стабильность в католите при высоких отрицательных значениях ОВП. Введение в состав рассолов натуральных красителей на основе гемоглобина крови улучшает цветовые характеристики мясопродуктов за счет образования оксигемоглобина в присутствии атомарного кислорода. Организация процесса посола путем тумблирования прошприцованного наноактивированными рассолами мясного сырья при оптимальном вакуумировании, обеспечивает более равномерное распределение рассольной композиции по объему, а, следовательно, и формирование более равномерной и стабильной при хранении готовых мясопродуктов окраски.  Механизм цветообразования в присутствии наноактивированных рассолов и их денитрифицирующая способность подтверждены в дальнейшем результатами экспериментальных исследований модельных образцов.

Показано влияние наноактивированных многокомпонентных рассольных композиций на формирование основных качественных показателей цельномышечных мясопродуктов Установлено увеличение водоудерживающей способности образцов (до 93,9 %), посоленных с использованием рассола на основе ЩВ+КДВ на фоне повышения общего количества влаги, что подтверждает более высокую гидратационную и реакционную способность наноактивированных рассолов. При таких условиях наблюдается максимальный выход образцов, превышающий контрольный на 6,8 % при полном отсутствии в рецептуре рассола химических водоудерживающих добавок, а также отмечается формирование наилучших органолептических показателей с высокой степенью равномерности распределения окраски.

Экспериментально исследовано влияние цветорегулирующих добавок и различных типов красителей на формирование цветовых  характеристик модельных образцов и их показатели безопасности. Установлена достаточно высокая стабильность окраски термообработанных модельных образцов, посоленных в условиях вакуумного тумблирования, при их хранении в течение 120 часов и применении рассолов, приготовленных на основе КДВ, при использовании, как натурального красителя на основе гемоглобина крови (АпроРед), так и красителя смешанного типа (Неолин СД) (рисунок 12).

Рисунок 12 – Кинетика изменения оптической плотности водных экстрактов модельных образцов в процессе хранения:

1 – ВВ+АпроРед;

2 – КДВ+АпроРед;

3 – ВВ+Неолин ДР; 4 – КДВ+Неолин ДР;

5 – КДВ

Экспериментально показана целесообразность использования натуральных красителей на основе гемоглобина крови в составе рецептурных композиций наноактивированных рассолов. Разработаны рецептуры цветорегулирующих рассольных композиций, включающих изолят соединительнотканных белков (препарат Биогель Биф), пищевые волокна Джелуцель ВФ-90, белково-углеводный препарат Лактобел, либо многокомпонентный белковый препарат Пекель-Экстра, а также вакуумную соль, колоранты АпроРед и Неолин СД, нитритную соль с уменьшенным рецептурным ее количеством, в пересчете на нитрит натрия, на 20 %.

Исследования модельных образцов варено-копченого филея, посоленных в условиях вакуумного тумблирования, показали, что применение наноактивированных рассолов с натуральным красителем АпроРед способствует формированию лучших цветовых характеристик готовых изделий по совокупности аналитического изучения изменения их спектров отражения (рисунок 13), цветового модуля, а также количества нитрозопигментов, выделенных из всей совокупности пигментов. Использование таких рассолов приводит к созданию наилучших условий для трансформации нитрита натрия в нитрозомиоглобин и его вовлечения в реакции цветообразования. Об этом убедительно свидетельствуют показатели остаточного нитрита в образцах (1,3-2,8 мг/100 г), которые значительно ниже нормируемых значений, что подтверждает денитрифицирующую способность наноактивированных рассолов.

Установлено, что применение наноактивированных рассолов на основе католита для посола мясного сырья способствует увеличению рН термообработанных образцов на 7-14 %. Указанная динамика увеличения рН модельных образцов, посоленных с использованием ЩВ+КДВ рассолов и натурального красителя АпроРед, согласуется с формированием таких основных характеристик, как выход (В=98,5 %), содержание общей влаги (ОВ=66,3 %) и водоудерживающая способность (ВУС=90,53 %) (рисунок 14).

Рисунок 13 – Спектры отражения образцов: 1 – (КДВ+Апро Ред);  2 – (ЩВ+КДВ +Апро Ред); 3 – (КДВ+Неолин ДР); 4 – (ЩВ+КДВ +Неолин ДР); 5 – контрольный образец (ВВ)

Рисунок 14 – Диаграмма значений качественных показателей модельных образцов варено-копченого филея

Проведенный комплекс исследований позволяет считать перспективным использование наноактивированных рассольных композиций, обладающих денитрифицирующей способностью, включающих натуральные красители на основе гемоглобина крови убойных животных и уменьшенное количество нитритной соли. Применение таких рассолов для посола мяса, совместно с вакуумным циклическим тумблированием, интенсифицирует образование стабильных цветовых характеристик мясопродуктов из свинины, при одновременном обеспечении высоких органолептических и других качественных показателей, в том числе и показателей безопасности.

Проведена оптимизация рецептуры наноактивированного цветорегулирующего шприцовочного рассола на основе католита по количеству вносимой нитритной соли (СNaNO2, %) и натурального красителя АпроРед (Скр, г/л). Построена нейросетевая модель процесса формирования цветовых и качественных характеристик варено-копченых цельномышечных мясопродуктов из свинины, посоленных с использованием таких рассолов в условиях вакуумного циклического тумблирования (рисунок 15).

Установлено увеличение количества нитрозопигментов к общему их количеству в образцах при высокой степени вакуумирования в барабане тумблера (25-20 кПа), что согласуется с изменением их цветового модуля. При таких режимах вакуумирования обеспечиваются оптимальные условия для трансформации нитрита в нитрозомиоглобин (рисунок 16).

а)

б)

Рисунок 16 – Изменение количества остаточного нитрита в образцах варено-копченого филея в зависимости от величины вакуума (Р, кПа), уровня внесения нитритной соли (СNaNO2, %) и натурального красителя АпроРед (Скр, г/л) в рецептуру шприцовочного рассола: а) тернарная зависимость; б) поверхность отклика при постоянном разряжении в барабане тумблера 20 кПа

Показано, что увеличение количества внесенной нитритной соли в состав шприцовочного рассола, при постоянном разряжении в барабане тумблера в 20 кПа (рисунок 17, а), способствует увеличению содержания общей влаги в образцах при уровне введения красителя от 0,5 до 0,7 г/л. При указанных значениях вводимых компонентов обеспечивается достаточно высокая водоудерживающая способность образцов – 94-95 % (рисунок 17, б). При максимальном уровне введения нитритной соли и натурального красителя наблюдаются наибольшие значения ВУС образцов (до 96 %), что, по-видимому, обусловлено увеличением вводимого с нитритной солью рецептурного количества поваренной соли, которая повышает растворимость мышечных белков актомиозиновой фракции и степень гидратации миофибриллярных белков. Применяемая при этом интенсивная вакуумная механическая обработка способствует повышению активности тканевых ферментов, деструкции миофибриллярных структур мышечных волокон и интенсификации гидролиза белков мышечной ткани.

а)

б)

Рисунок 17 – Изменение количества общей влаги (а) и ВУС (б) образцов в зависимости от уровня внесения нитритной соли (СNaNO2, %) и натурального красителя АпроРед (Скр, г/л) в рецептуру рассола при постоянном разряжении в барабане тумблера в 20 кПа

Наибольший выход (100-105 %) отмечается при высокой степени вакуумирования (30-20 кПа), введении 2,75-3,2 % нитритной соли и 0,5-0,55 г/л красителя АпроРед в состав шприцовочного рассола. Изменение показателя активности воды, характеризующего состояние влаги в продукте, указывает, что с увеличением разряжения в барабане тумблера до 20 кПа активность воды снижается до 0,966-0,964 ед., что свидетельствует об увеличение доли адсорбционно-связанной влаги в готовом продукте, недоступной для жизнедеятельности патогенной микрофлоры улучшая, в конечном итоге, хранимоспособность изделий.

По результатам проведенных исследований установлено оптимальное соотношение количества нитритной соли (2,7-2,8 %) и натурального красителя АпроРед (0,62-0,66 г/л) в составе шприцовочных наноактивированных рассолов на основе католита, при обеспечении величины разряжения в барабане тумблера 25-20 кПа.

Оптимизированная, по соотношению цветорегулирующей добавки (нитритной соли) и натурального красителя на основе гемоглобина крови, рассольная композиция на основе кавитационно-дезинтегрированного католита использована в дальнейшем для разработки технологий новых видов цельномышечных мясопродуктов из свинины.

В восьмой главе проведено математическое моделирование процесса распределения давления рассола в начальной зоне его накопления при внутримышечном введении в мясное сырье путем решения уравнения нестационарной фильтрации (1) методами численной математики с учетом следующих допущений: 1) в период механических воздействий происходит интенсивный фильтрационно-диффузионный процесс переноса посолочных веществ; 2) после инъецирования в мышечной ткани образуется начальная зона накопления рассола (НЗН), которая характеризуется избыточным давлением; 3) разность давлений в НЗН и вне ее является движущей силой процесса переноса посолочных веществ по системе пор и капилляров, который подчиняется законам фильтрации и длится до тех пор, пока давление в мышечной ткани не выровняется до постоянного значения.

В результате решения уравнения нестационарной фильтрации:

,  (1)

где - средний коэффициент эффективной пьезопроводности, м2/с; τ – время, с;  r– расстояние до рассматриваемой зоны, м;

получено выражение для определения безразмерной величины давления в любой момент времени:

,  (2)

где ,

- безразмерные коэффициенты, - безразмерная величина давления;

; ; ; ; ;

,  , (3)

, (4)

где  ,

, (5)

где P0 - начальное давление в НЗН, Па; RН – максимально удаленная точка, м; r0 - начальный радиус НЗН, м.

Истинное значение давления определяется произведением его безразмерной величины на значение начального давления в НЗН:

. (6)

Проведено сопоставление результатов математического моделирования с опытными данными д-ра техн.наук В.Г. Борескова, которое показало высокую степень сходимости (=±2,5 %) разработанной модели изучаемому процессу. С использованием полученной модели теоретически обосновано время, необходимое для релаксации давления в НЗН при традиционном посоле, а также в условиях интенсивных механических воздействий. Проведен анализ влияния технологических, сырьевых факторов, параметров шприцевания, а также продолжительности активной фазы циклического тумблирования на процесс релаксации давления в НЗН. Установлено, что наложение механических воздействий на предварительно проинъецированное сырье в 3-3,5 раза ускоряет релаксацию локально образованных, в результате инъецирования, внутренних напряжений за счет чередующихся деформационных изменений в мясе при его тумблировании. Изучение границ распространения посолочных ингредиентов и давления в НЗН рассола на различных этапах механической обработки позволило установить, что наличие избыточного давления в НЗН ускоряет процесс распределения компонентов инъецированного рассола в 1,57 раза за счет интенсификации их фильтрационного переноса в мышечной ткани (рисунок 18).

Проанализировано влияние циклической механической обработки на изменение давления в НЗН рассола, что позволило теоретически обосновать наибольшую продолжительность активной фазы тумблирования предварительно проинъецированного сырья, с учетом времени полной релаксации внутренних напряжений в НЗН – (3,0-3,6)·103 с (50-60 мин).

Реализация математического моделирования процесса движения кускового сырья в барабане тумблера (рисунок 19)  позволила разработать алгоритм определения основных параметров интенсивности механической обработки с учетом геометрических особенностей барабана тумблера, угла наклона оси его вращения, массы кускового сырья.

Рисунок 19 – Схема движения куска в барабане с наклонной осью вращения и радиальными полками

Определены диапазоны значений внутренних напряжений, возникающих в куске мяса при его соударении с обечайкой барабана, и определяющих, наряду с числом циклов движения куска в единицу времени, интенсивность тумблирования, которые соответствуют различным режимам механической обработки с учетом содержания соединительной ткани в сырье.

Установлены закономерности изменения величины внутренних напряжений в мясе с учетом массы куска мясного сырья и числа оборотов барабанов тумблеров различных радиусов. Проанализировано влияние массы кусков сырья и коэффициента загрузки барабана тумблера на интенсивность механической обработки на примере установок для тумблирования радиусом 0,5 м (рисунок 20). Увеличение массы кусков приводит к повышению величины внутренних напряжений, возникающих при соударении с обечайкой, что связано с возрастанием их кинетической энергии в момент удара. Полученные закономерности позволяют оптимизировать режимы тумблирования мясного сырья с учетом его вида, содержания соединительной ткани, массы кусков, коэффициента загрузки барабана и числа его оборотов.

= 1,747·105 + 3,392·103·n + 1,18·106·m – 54,284·n2 + 3,461·n·m – 1,058·106·m2

а)

б)

Рисунок  20 – Поверхность отклика (а) и изолинии ее сечений (б) изменения напряжений *) в куске мяса (, Па) в зависимости от его массы (m, кг) и числа оборотов (n, об/мин) горизонтального барабана с радиальными полками (R=0,5 м)

*) IIу – зона умеренного тумблирования для любого вида сырья с содержанием соединительной ткани до 6-7 %; IIс+г – зона нормального тумблирования для свинины, а так же для говядины с содержанием соединительной ткани 7-10%; IIг – зона нормального тумблирования для говядины с содержанием соединительной ткани 10-14 %; III – зона чрезмерного тумблирования

Обоснован максимально возможный рабочий угол наклона оси вращения барабана тумблера, с позиций обеспечения требуемого режима обработки сырья и размеров барабана. Показана возможность совершенствования процесса тумблирования мяса при использовании установок с регулированием угла наклона (до 35-40) и числа оборотов барабана. Установлено, что теоретически обоснованные значения угла наклона оси вращения барабана тумблера, позволят существенно интенсифицировать процесс механической обработки сырья при меньших числах оборотов барабана по сравнению с горизонтальными установками, что позволит упростить конструкцию и ее приводной механизм.

По итогам математического моделирования предложен алгоритм определения рациональных параметров механической обработки различного вида мясного сырья с разным содержанием соединительной ткани, с учетом массы куска (m, кг), конструктивных особенностей установки для тумблирования и коэффициента загрузки ее барабана сырьем (КЗ, от 0,2 до 0,6), а также общего числа циклов соударений (N0) (рисунок 21).

На базе приведенного алгоритма разработана программа расчетов оптимальных режимов тумблирования сырья «Rezim 2», позволяющая устанавливать число оборотов барабана тумблера, продолжительность активной фазы циклического тумблирования (а, мин) и фазы выстоя (п, мин) при заданной общей продолжительности посола (о, ч) для сырья с различным содержанием соединительной ткани.

Реализован комплекс экспериментальных исследований по изучению влияния режимов вакуумного тумблирования с использованием наноактиврованных цветорегулирующих рассолов на формирование основных качественных показателей цельномышечных мясопродуктов из свинины. Создана нейросетевая модель процесса в виде двухслойного персептрона, адекватно описывающая изменение исследуемых качественных показателей готового продукта в зависимости от продолжительности активной фазы циклического тумблирования (а, мин), числа оборотов барабана тумблера (n, об/мин) и степени вакуумирования (Р, кПа) (рисунок 22).

Экспериментально изучено влияние степени вакуумирования на формирование технологических, физико-химических, цветовых характеристик готового филея и показателей его безопасности. Установлено оптимальное значение разряжения в барабане тумблера – 20 кПа (рисунки 23-24).

Показано, что увеличение окружной скорости барабана тумблера (R=0,115 м) до 0,482-0,626 м/с (n=40-52 об/мин), при средней продолжительности активной фазы (22-36 мин), обеспечивает наилучшие условия связывания влаги в продукте (рисунок 23) при относительно высоких значениях общего содержания влаги. В свою очередь, наибольший выход филея отмечается при обработке мясного сырья в условиях наибольших гидромеханических воздействий, т.е. при максимальной окружной скорости 0,662-0,747 м/с (n=55-62 об/мин) и длительности активной фазы от 12 до 55 мин.

Увеличение окружной скорости барабана тумблера до 0,747 м/с (n=62 об/мин) и продолжительности активной фазы тумблирования до 40-45 мин также положительно влияют на изменение структурно-механических характеристик готового продукта.

а) ВУС, %

б) В, %

Рисунок 23 – Тернарные зависимости изменения ВУС, % (а) и выхода В,% (б) готового продукта

Проведенный количественный и качественных анализ цветовых характеристик готовых образцов филея показал, что увеличение окружной скорости барабана от  0,578 до 0,747 м/с (от 48 до 62 об/мин) приводит к формированию более темных оттенков ярко-розовой окраски по сравнению с традиционными, свойственными мясопродуктам из свинины (рисунок 24, а). При этом отмечается высокая равномерность окрашивания среза и распределения рассольной белковой композиции по объему продукта. Аналогичные режимы механической обработки приводят к более полной трансформации нитрита натрия в нитрозомиоглобин (доля нитрозопигментов к общему количеству пигментов составляет порядка 90 % – рисунок 24, б), что также подтверждается низким уровнем остаточного нитрита в готовых образцах. Это существенным образом повышает безопасность и безвредность готового продукта для здоровья потребителей.

а) G, ед.

б) Yнп, %

Рисунок 24 – Изменение цветового модуля (G, ед.) и количества нитрозопигментов (Yнп, %) в готовых образцах

Экспериментально установлено, что содержание соли в готовых мясопродуктах, тестируемое по содержанию ионов хлора, на 0,3-0,8 % выше ее количества, установленного рецептурой шприцовочного рассола (2,2 %), что свидетельствует о более глубокой диссоциации молекул NaCl на ионы в наноактивированных рассолах на основе католита. Полученные результаты подтверждают возможность снижения рецептурного количества поваренной соли в технологии мясопродуктов и перспективу разработки новых продуктов здорового питания.

Совокупность полученных результатов позволяет оптимизировать процесс посола мясного сырья тумблированием в технологии цельномышечных соленых мясопродуктов при их посоле наноактивированными цветорегулирующими рассолами. Так, вакуумную механическую обработку длиннейшей мышцы спины свинины, массой 0,25-0,35 кг, целесообразно осуществлять при окружной скорости вращения барабана тумблера 0,675-0,745 м/с. Продолжительность активной фазы целесообразно принимать 42-50 мин при общей продолжительности посола тумблированием – 3 часа. Применение наноактивированных рассольных композиций на основе католита и рекомендуемые режимы позволяют получать готовые цельномышечные соленые мясопродукты из свинины с высокими показателями безопасности и выходом (94,04 %), а также наилучшими органолептическими показателями (4,7 баллов по пятибалльной шкале) без использования в рецептуре химических водоудерживающих добавок. Сравнительный анализ режимов механической обработки мяса тумблированием, установленных экспериментальным путем, с расчетными значениями, полученными  на основании разработанного алгоритма (рисунок 20), показал высокую степень их соответствия, что свидетельствует об адекватности предложенной математической модели процесса и целесообразности ее использования в научных и практических целях.

В девятой главе разработаны новые частные технологии производства цельномышечных мясопродуктов из свинины с применением рациональных режимов посола вакуумным тумблированием и активированных цветорегулирующих рассолов, а также предложены новые технические решения по совершенствованию установок для тумблирования мяса в посоле.

Полученные результаты по разработке и оптимизации наноактивированых цветорегулирующих рассолов на основе католита использованы для создания  частных технологий новых видов цельномышечных мясопродуктов из свинины, технологическая схема производства которых представлена на рисунке 25.

Отличительной особенностью разработанных технологий является реализация в них концепции комплексного использования акустических, электрохимических и гидромеханических способов интенсификации технологических процессов.

Во-первых, посол мясного сырья осуществляется активированными рассолами, приготовленными на основе католита. Дезинтеграция рассола осуществляется путем его кавитационной обработки по установленным режимам (глава 3).

Во-вторых, разработанные и оптимизированные рецептуры активированных цветорегулирующих рассольных композиций включают современные белковые препараты на основе коллагеносодержащего сырья, цветорегулирующие добавки и натуральный краситель на основе гемоглобина крови (глава 7).

В-третьих, механическая обработка сырья вакуумным тумблированием осуществляется по режимам, установленным по результатам теоретических и экспериментальных исследований (глава 8).

Применение для посола мяса наноактивированных цветорегулирующих рассольных композиций и вакуумирования обеспечивают формирование высоких качественных характеристик, а также улучшенных показателей безопасности и безвредности готовых изделий (таблица 2).

Экономическая эффективность предлагаемых технологий составляет (на 1 тонну готовой продукции): 6,86 тыс.руб. –  для карбонада «Сочный», 9,38 тыс.руб. – для карбонада «Юбилейный» и 10,8 тыс.руб. – для филея «Царский».

Технологии прошли промышленную апробацию на мясоперерабатывающих предприятиях Ставропольского края, Астраханской и Самарской области.

Таблица 2 – Качественные показатели филея варено-копченого «Царский»

Показатели

Значения

Массовая доля влаги, %

65,26±0,3

ВУС, %

88,2±0,3

рН, ед.

6,81±0,02

Удельное усилие резания, Н/м:

- вдоль волокон

327±3,0

- поперек волокон

432±3,0

Выход, %

106,0±1,1

Содержание нитрозопигментов, в % к общему количеству пигментов

71,43±0,3

Содержание соли, %

2,2±0,02

Содержание остаточного нитрита, мг/100 г

1,9±0,02

КМАФАнМ, КОЕ в 1 г. продукта

2,0·102

Антибиотики

не обнаружено

Ртуть

<0,00015 мг/кг

ДДТ, ДДД, ДДЕ

не обнаружено

ГХЦГ и его изомеры

не обнаружено

Бенз (а) пирен

не обнаружено

Мышьяк

<0,005 мг/кг

Свинец

0,011 мг/кг

Кадмий

<0,0015 мг/кг

Радионуклеиды

Cs137

Sr90

1,53±5,88 Бк/кг

2,5±10,50 Бк/кг

Результаты математического моделирования процесса тумблирования мяса в установках с наклонной осью вращения барабана (глава 8), а также практическая реализация разработанного алгоритма расчета режимов механической обработки мяса при его посоле тумблированием, позволили сформулировать и предложить новые технические решения на уровне изобретений элементов конструкции тумблеров, направленные на расширение их технологических возможностей, связанных с обработкой широкого ассортимента мясного сырья (говядина, конина, свинина, мясо птицы и др.) с различным содержанием соединительной ткани, а также, обеспечение, при необходимости, совмещения тумблирования с его игольной тендеризацией.

Предложена конструкция универсальной установки для вакуумного тумблирования мяса в посоле с наклонной осью вращения (рисунок 26).

В конструкции предусмотрена возможность установки в барабане тумблера лопаток-побудителей различной формы, в сочетании с тендеризирующими элементами, что позволит использовать ее для посола тумблированием и тендеризации любого вида сырья с различным содержанием соединительной ткани.

Игольная тендеризация сырья ускоряет фильтрационный процесс перераспределения рассола, сокращает продолжительность посола, способствует размягчению структуры мышечной ткани сырья, улучшению структурно-механических и органолептических показателей готовой продукции,  что позволяет расширить ассортимент производства соленых мясопродуктов за счет возможного использования цельномышечного и мясокостного сырья с различным содержанием соединительной ткани. Регулирование числа оборотов барабана тумблера и угла его наклона позволит обеспечить оптимальные режимы обработки мясного сырья в зависимости от его технологической специфики, массы кускового сырья и коэффициента загрузки барабана.

Рисунок 26 – 3D модель универсальной установки для тумблирования мяса в посоле: а) вид общий; б) барабан в сборе; 1 – мотор-редуктор; 2 – пульт управления; 3 – крышка; 4 – тендеризирующая секция; 5 – барабан; 6 – полка; 7 – подшипниковый узел; 8 – фиксатор

Новизна предлагаемых технических решений подтверждена Патентом № 2204905 от 27.05.2003 г. и Патентом РФ на изобретение №2327353 от 27.06.2008 г.

Основные результаты и выводы

1. Теоретически и экспериментально обоснована концепция интенсификации и совершенствования технологических процессов при производстве мясопродуктов на основе использования кавитационно-дезинтегрированных и электрохимически-активированных жидких сред, доказана целесообразность их комплексного применения.

2. Оптимизированы режимы кавитационной активации растворов NaCl на основе питьевой воды и католита. С применением методов молекулярного моделирования теоретически и экспериментально обоснованы рациональные параметры кавитационного  воздействия с учетом удельных энергетических затрат (не менее 33,11 кДж/моль). Создана и апробирована нейросетевая модель процесса кавитационной дезинтеграции растворов NaCl различных концентраций.

3. Проведена сравнительная оценка влияния активированных сред на кинетику проращивания зерен зернобобовых и злаковых культур, используемых при производстве мясопродуктов, установлены механизмы интенсификации процесса, показана возможность его сокращения в 1,7 раза. Методами компьютерного проектирования разработана рецептура сбалансированных по нутриентному составу мясорастительных полуфабрикатов с использованием пророщенного растительного сырья.

4. На основе методов молекулярной и квантовой механики проведен теоретический анализ химической активности тропоколлагена в активированных  водных средах, установлены механизмы его гидролиза. Теоретически и экспериментально определены массовые соотношения  активированных сред и нативного белка для интенсификации гидролиза коллагеносодержащего сырья: при использовании католита – 28:1; анолита – 112:1. Показано, что применение католита и кавитационно-дезинтегрированного анолита позволяет оптимизировать функционально-технологические характеристики эмульсий из гидролизованной свиной шкурки.

5. Разработан, теоретически и экспериментально обоснован способ получения с помощью кавитационной дезинтеграции стабильных наноструктурированных водо-жировых эмульсий на основе католита с массовой долей жировой фазы 60-70 %. Доказана целесообразность их использования при производстве эмульгированных мясопродуктов.

6. Установлено денитрифицирующее действие кавитационно-дезинтегрированных рассолов на основе католита при посоле мяса. Изучены закономерности и механизмы процессов формирования и стабилизации окраски цельномышечных соленых мясопродуктов из свинины с применением цветорегулирующих добавок и различных типов красителей, их показатели качества и безопасности.

7. С использованием нейросетевого моделирования разработаны и оптимизированы рецептуры цветорегулирующих рассольных композиций на основе кавитационно-дезинтегрированного католита с пониженным содержанием поваренной соли и нитрита натрия (в среднем на 14 и 20 % соответственно). 

8. Разработана математическая модель процесса распределения давления в начальной зоне накопления рассола при введении его в мясо. Проведено математическое моделирование процесса тумблирования мяса в установках с наклонной осью вращения. Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены рациональные режимы вакуумного циклического тумблирования. Разработан алгоритм расчета оптимальных параметров интенсивной механической обработки мяса тумблированием с учетом технологической специфики сырья, массы кусков мяса, коэффициента заполнения сырьем барабана тумблера и его геометрии. Предложены новые технические решения при конструировании универсальных установок для тумблирования мяса в посоле.

9. Методами нейросетевого моделирования проведена оптимизация режимов вакуумного циклического тумблирования мясного сырья, посоленного наноактивированными цветорегулирующими рассольными композициями, с учетом величины разряжения в барабане тумблера, длительности активной фазы и его окружной скорости. Установлена оптимальная величина разряжения в барабане (25-20 кПа) с позиций формирования наилучших цветовых и других качественных показателей готовых изделий.

Предложены частные технологии новых видов цельномышечных соленых мясопродуктов, экономическая эффективность которых составляет (на 1 тонну готовой продукции): 6,86 тыс.руб. – для карбонада «Сочный», 9,38 тыс.руб. – для карбонада «Юбилейный» и 10,8 тыс.руб. – для филея «Царский».

10. На основе предложенной концепции, по результатам теоретических и экспериментальных исследований, сформулированы и обоснованы научные принципы интенсификации и совершенствования технологических процессов производства мясопродуктов, создания новых технологий с использованием безопасных наноактивированных жидких сред, реализованы конструктивные решения технологического оборудования для посола мяса тумблированием.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы при совершенствовании существующих и разработке новых технологий и конструкций оборудования для посола мяса тумблированием на предприятиях Ставропольского края, Карачаево-Черкесской Республики, Астраханской и Самарской области.

Материалы диссертационной работы изложены в двух монографиях и двух учебных пособиях, используемых в учебном процессе подготовки специалистов, бакалавров и магистров мясоперерабатывающей промышленности.

Список Основных работ, опубликованных по теме диссертации

Монографии

  1. Тумблирование мяса в посоле [Текст]: монография / А.А. Борисенко, Ю.Н. Нелепов, А.А. Брацихин и др. ; под общ. ред. А.А. Борисенко. Монография. - Волгоград: Изд-во ПМГ ГУ ВНИТИ ММС и ППЖ РАСХН, 2001. –  142 с.
  2. Математическое моделирование  фильтрационно-диффузионных процессов в пористых средах (на примере мышечной ткани) [Текст]: монография / А. А. Борисенко, Е. А. Семенчин,  А. А. Брацихин, Е. В. Крахоткина.  –  Ставрополь: Изд-во  СевКавГТУ, 2009. –  170  с.

Учебные пособия

1. Борисенко, Л.А. Интенсификация процессов посола мясных соленых изделий [Текст]: учеб. пособие  / Л.А. Борисенко, А.А. Борисенко, А.А. Брацихин. – Ставрополь: Изд во СевКавГТУ, 2004. – 176 с.  – ISBN 5-9275-0094-5.

2. Борисенко Л.А. Биотехнологические основы интенсификации производства мясных соленых изделий [Текст] : учеб. пособие / Л.А. Борисенко, А.А. Борисенко, А.А. Брацихин. – М . : ДеЛи принт, 2004 – 168 с.

Статьи в научных журналах

  1. Борисенко, А.А. Математическая модель распределения давления в мышечной ткани после инъецирования в процессе механической обработки [Текст] / А.А.Борисенко, А.А. Брацихин  // Сборник научных трудов СевКавГТУ. Серия Продовольствие. Выпуск 3. – Ставрополь: Изд-во СевКавГТУ, 2000. – С.78-82.
  2. Борисенко, А.А. Процесс распределения давления рассола  после шприцевания при циклической механической обработке мясного сырья [Текст] / А.А.Борисенко, А.А. Брацихин // Вестник СКО АТН РФ. Серия Технологии живых систем. Выпуск 1. – Ставрополь: СевКавГТУ, 2001. – С.68-70.
  3. Борисенко, А.А. Влияние формы полок барабанов-тумблеров на интенсивность механической обработки мяса при посоле [Текст] / А.А.Борисенко, А.А. Брацихин // Сборник научных трудов СевКавГТУ. Серия Продовольствие. Выпуск  4. – Ставрополь: СевКавГТУ, 2001. – С.30-34.
  4. Борисенко, А.А. Использование активированных жидких систем для производства мясных деликатесов [Текст] / А.А.Борисенко,  Л.А. Борисенко, А.А. Брацихин А.А. [и др.] // Мясная индустрия. № 6. 2001. С.12-13.
  5. Борисенко, А.А. Использование компьютерного моделирования для оптимизации процесса тумблирования мясного сырья при его посоле [Текст] А.А.Борисенко, А.А. Брацихин / // Сборник научных трудов СевКавГТУ. Серия Продовольствие. Выпуск 5. – Ставрополь: СевКавГТУ, 2002. – С.104-106.
  6. Борисенко, А.А. Изменение физико-химических и структурно-механических свойств говядины в процессе тумблирования с использованием рассолов на основе ЭХА-воды [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин, Л.А. Борисенко // Сборник научных трудов СевКавГТУ. Серия Продовольствие. Выпуск 5. – Ставрополь: СевКавГТУ, 2002. – С. 107-109.
  7. Борисенко, А.А. Исследование процесса релаксации показателя рН, динамической вязкости и плотности электроактивированной воды [Текст] / А.А. Борисенко, Е.А. Шаманаева, А.А. Брацихин [и др.] // Сборник научных трудов СевКавГТУ. Серия Продовольствие. Выпуск 5. – Ставрополь: СевКавГТУ, 2002. – С. 109-112.
  8. Борисенко, А.А. Влияние режимов тумблирования на качественные показатели сырья и готовых соленых изделий из мяса птицы [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин, Д.В. Карпов [и др.] // Вестник СевКавГТУ. Ставрополь: СевКавГТУ, 2003. №1 (6). С. 117-118.
  9. Борисенко, А.А. Исследование показателя активной кислотности и окислительно-восстановительного потенциала многокомпонентных белоксодержащих рассолов [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин, С.В. Дешевой // Материалы международной НПК Биоресурсы. Биотехнологии. Инновации Юга России. Часть 1. - Ставрополь-Пятигорск: Изд-во СГУ, 2003. – С.112-115.
  10. Борисенко, А.А. Исследование физико-химических свойств соленого мяса птицы [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин, Д.В. Карпов // Материалы международной НПК Биоресурсы. Биотехнологии. Инновации Юга России. Часть 1. - Ставрополь-Пятигорск: Изд-во СГУ, 2003. – С. 116-118.
  11. Борисенко, А.А. Исследование вязкости и плотности многокомпонентных рассолов [Текст] /  А.А. Борисенко, А.А. Брацихин, С.В. Дешевой // Вестник СевКавГТУ. Серия Продовольствие. – Ставрополь: СевКавГТУ, 2004. – №1 (7). – С. 95-97.
  12. Борисенко, А.А. Изменение физико-химических свойств мяса птицы при его посоле тумблированием [Текст]/ А.А. Борисенко, А.А. Брацихин, Д.В. Карпов // Вестник СевКавГТУ. Серия Продовольствие. – Ставрополь: СевКавГТУ, 2004. – №1 (7). – С.99-101.
  13. Борисенко, Л.А. Оценка преимущества использования активированных рассолов с «Лактобелом» при производстве изделий из мяса птицы [Текст]/ Л. А. Борисенко, А. А. Борисенко, А.А. Брацихин [и др.] // Сборник научных трудов СевКавГТУ. Серия Продовольствие. – Ставрополь: СевКавГТУ, 2005. – №4. – С. 88-91.
  14. Борисенко, Л.А. Моделирование процесса ферментации мясного сырья с повышенным содержанием соединительной ткани [Текст] / Л.А. Борисенко, А.А. Борисенко, Р. И. Курилов, А.А. Брацихин // Научная мысль Кавказа. Ростов, 2005. № 10.  С. 136-140. ISBN 5-87872-108-2.
  15. Борисенко, А.А. Выбор оптимальных параметров тумблирования при производстве изделий из мяса птицы с рассолами на основе электроактивированной воды [Текст] / А. А. Борисенко, А.А. Брацихин, Л. А. Борисенко [и др.] // Вестник СевКавГТУ. Ставрополь: СевКавГТУ, 2005. - №1. С. 87-91.
  16. Оптимизация посола мяса птицы тумблированием [Текст] / А.А. Борисенко, Л.А. Борисенко, А.А. Брацихин  и др.// Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2005. № 4. С.29-31.
  17. Борисенко, А.А. Изучение фрикционно-адгезионных характеристик рубленых полуфабрикатов [Текст] / А. А. Борисенко, А.А. Брацихин, Б. В. Чаблин // Вестник СевКавГТУ. Серия Продовольствие. – Ставрополь: СевКавГТУ, 2007. – № 2 (11).- С. 49-51.
  18. Борисенко, Л.А. Современные способы безреагентного регулирования качественных свойств мясных изделий  [Текст] / Л. А. Борисенко, С. Д. Шестаков, А. А. Борисенко, А.А. Брацихин А.А. [и др.] //  Мясной ряд. –  2007. – № 4. – С.22-23.
  19. Виноградова, Н.А. Разработка  технологии цельномышечных  соленых мясных изделий повышенной  экологической  чистоты  и  безопасности [Текст] /Н.А.  Виноградова,  Л.А. Борисенко,  А.А.  Брацихин  [и  др.] // Совершенствование  технологических  процессов  и оборудования  в  линиях  пищевых  производств / Межвузовский  сборник  научных  трудов Калининградского  государственного  технического  университета / ФГОУ ВПО «КГТУ» – Калининград, 2007г. – С.101-104.
  20. Виноградова, Н.А. Разработка технологии карбонада «сочный» с использованием мнококомпонентных активированных жидких систем [Текст] / Н.А. Виноградова, Л.А.Борисенко, А.А. Борисенко, А.А.  Брацихин // Вестник СевКавГТУ. Серия Продовольствие. – Ставрополь: СевКавГТУ, 2008. – №1 (14). – С. 71-74.
  21. Борисенко, Л.А. Применение активированных рассольных композиций в технологии производства соленых штучных изделий [Текст] / Л.А.Борисенко, А.А. Борисенко, Ю.В. Митякина, А.А.  Брацихин [и др.] // Сборник научных трудов Северо-Кавказского государственного технического университета. Серия Продовольствие. – Ставрополь: СевКавГТУ, 2008. – №4. – С.139-141.
  22. Виноградова, Н.А. Изучение влияния электроактивированных жидких систем на формирование цветовых и качественных характеристик мясных изделий [Текст] / Н.А. Виноградова, Л.А. Борисенко, А.А. Борисенко, А.А. Брацихин, Ю.В. Митякина и др. // Труды Кубанского аграрного университета.   Краснодар: КубГАУ, 2008. №11. С.239-241.
  23. Борисенко, А.А. Современные нанобиотехнологии в производстве вареных колбас [Текст] / А.А. Борисенко, Л.А. Борисенко, А.А. Брацихин,  Н.В. Подхомутов // Мясной ряд. – 2008. –  № 1. – С.42-43.
  24. Борисенко, А.А. Нейросетевое моделирование процесса кавитционной обработки водных растворов поваренной соли [Текст] / А.А. Борисенко,  А.А. Брацихин. Л.А. Борисенко [и др.] //  Сборник научных трудов. Серия Продовольствие. – Ставрополь : СевКавГТУ, 2009. – №5. – С. 101-103.
  25. Борисенко, Л.А. Использование натуральных пищевых добавок для приготовления активированных шприцовочных рассолов [Текст] / Л.А. Борисенко, А.А. Борисенко, А.А. Брацихин, Ю.В. Митякина [и др.] // Сборник научных трудов. Серия Продовольствие. – Ставрополь: СевКавГТУ, 2009. – №5. – 95-98.
  26. Борисенко, А.А. Совершенствование конструкций установок для тумблирования мяса с наклонной осью вращения [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин, А.В. Зорин [и др.] // Сборник научных трудов. Серия Продовольствие. – Ставрополь: СевКавГТУ, 2009. – №5. – С. 103-105.
  27. Борисенко, А.А. Исследование влияния кавитационной дезинтеграции на изменение электропроводности щелочной фракции электрохимически активированной и питьевой воды [Текст] /  А.А. Борисенко,  А.А. Брацихин, Л.А.  Борисенко [и др.] // Сборник научных трудов. Серия Продовольствие. – Ставрополь: СевКавГТУ, 2009. – №5. – 105-106.
  28. Брацихин А.А. Молекулярное моделирование процесса кавитационной дезинтеграции растворов NaCl [Текст] / А.А. Брацихин, А.А. Борисенко, Л.А. Борисенко // Хранение и переработка сельхозсырья. 2009. - № 9. С.10-12.

Тезисы докладов на конференциях

  1. Борисенко, А.А. Методика определения напряжений в мясе с учётом распространения упругих волн деформаций при его механической обработке [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин // Материалы 3-ей региональной НТК «Вузовская наука Северо-Кавказскому региону». – Ставрополь : СтГТУ, 1999. – C.21.
  2. Борисенко, А.А. Разработка экспресс-методики определения основных параметров механической обработки мясного сырья при его посоле в барабанах-тумблерах [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин // Материалы 38-й юбилейной научной конференции за 1999. Ч.2. – Воронеж : ВГТА, 2000. – С.124-128.
  3. Борисенко, А.А. Анализ влияния конструктивных характеристик барабанов-тумблеров на процесс механической обработки мяса [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин  // Материалы  международной НПК «Проблемы и перспективы совершенствования производства и промышленной переработки с/х продукции». – Волгоград : ПМГ ГУ ВНИТИ ММС и ППЖ РАСХН, 2001. – С.125-128.
  4. Борисенко, А.А. Развитие теории регулирования интенсивности механических воздействий при посоле мяса тумблированием [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин // Материалы международной НТК, посвящённой 70-летию Санкт-Петербургского ГУНТП. – СПб : СПбГУНТП, 2001. – С.71-72.
  5. Борисенко, А.А. Влияние магнитного поля на изменение физико-химических показателей воды, используемой при производстве пищевых продуктов [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин, А.В. Зорин // Материалы VIII региональной конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». – Ставрополь: Изд-во СевКавГТУ, 2004. – С.134.
  6. Борисенко, А.А. Изменение рН и ОВП рассола и омагниченной водной дисперсии белково-углеводного продукта «Лактобел» под действием магнитного поля [Текст] / А.А. Борисенко,  А.В. Зорин, А.А Брацихин [и др.] // Материалы VIII региональной конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». – Ставрополь: Изд-во СевКавГТУ, 2004. – С.135
  7. Борисенко, А.А. Влияние тумблирования на физико-механические свойства мяса птицы [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин, Д.В. Карпов [и др.] // Материалы VIII региональной конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». – Ставрополь: Изд-во СевКавГТУ, 2004. – С.135-136.
  8. Борисенко, А.А. Влияние режимов механической обработки методом тумблирования на качественные показатели в соленом полуфабрикате из мяса птицы [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин,  Ю.О. Осинцев [и др.] // Материалы VIII региональной конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» – Ставрополь: Изд-во СевКавГТУ, 2004. – С.137.
  9. Борисенко, А.А. Тумблер для посола мяса [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин, Ю.О. Осинцев [и др.] //  Материалы VIII региональной конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». – Ставрополь: Изд-во СевКавГТУ, 2004. – С.136.
  10. Борисенко, Л.А. Разработка высокоэффективной технологии производства вареных колбас с использованием активированной многокомпонентной системы [Текст] / Л.А. Борисенко, А.А. Чичко, А.А. Брацихин, А.А. Борисенко (мл.) // Материалы II Всероссийской НТК-выставки с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии и технические средства для их реализации». Ч.I. - М.: МГУПП, 2004. – С. 151-152.
  11. Борисенко, А.А. Разработка устройства для омагничивания жидких систем [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин,  А.В. Зорин [и др.] // Материалы IX региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». - Ставрополь: СевКавГТУ, 2005. Т.1. – С.114.
  12. Борисенко, А.А. Основные направления совершенствования оборудования для тумблирования мяса [Текст]/ А.А. Борисенко, А.А. Брацихин,  Ю.О. Осинцев // Материалы IX региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». - Ставрополь: СевКавГТУ, 2005. – Т.1. – С.115.
  13. Борисенко, А.А. Способы интенсификации посола мяса [Текст] /  А.А. Борисенко, А.А. Брацихин,  Ю.О. Осинцев // Материалы IX региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». - Ставрополь: СевКавГТУ, 2005. Т.1. – С. 115-116.
  14. Борисенко, Л.А. Исследование формирования и стабилизации окраски соленых мясных изделий и возможности снижения остаточного нитрита [Текст] / Л.А. Борисенко, Н.А. Виноградова, Н.П. Салаткова, А.А. Брацихин // X региональная НТК «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». – Ставрополь : СевКавГТУ, 2006. – 123-125.
  15. Борисенко, А.А. Совершенствование процесса тумблирования мяса в посоле и разработка технологий соленых деликатесов повышенной экологической безопасности [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин,  Ю.О. Осинцев // X региональная НТК «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». – Ставрополь : СевКавГТУ, 2006. – С.110-112.
  16. Судакова, Н.В. Влияние активированных жидких систем на качественные характеристики и хранимоспособность пастеризованных мясопродуктов [Текст] / Н.В. Судакова, Л.А. Борисенко, В.С. Кокоева, А.А. Борисенко,  А.А Брацихин [и др.] // XI региональная НТК «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». – Ставрополь:  СевКавГТУ, 2007. – С 126-127.
  17. Борисенко, А.А. Устройство для посола мясного сырья [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин, Ю.О. Осинцев [и др.] // XI региональная НТК «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». – Ставрополь: СевКавГТУ, 2007 г. – С. 153.
  18. Борисенко, А.А. Положительные результаты применения лактозосодержащего белково-углеводного продукта «Лактобел», гидратированного электроактивированной водой, при производстве мясной продукции [Текст] / А. А. Борисенко, Е. А. Шаманаева, А.А. Брацихин [и др.] // Международный симпозиум ММФ «Лактоза и её производные» Региональная конференция ММФ «Кисломолочные продукты – технологии и питание». – М.: 2007. – С.117.
  19. Борисенко, Л.А. Современные нанобиотехнологии в производстве соленых цельномышечных мясопродуктов высокой биологической безопасности [Текст] / Л.А. Борисенко,  А.А. Борисенко, А.А. Брацихин, Ю.В. Митякина и др. // XII региональная НТК «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». – Ставрополь: СевКавГТУ, 2008. – С.209.
  20. Борисенко, А.А. Изучение влияния кавитационной дезинтеграции на физико-химические показатели электрохимически активированной воды [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин А.В. Зорин [и др.] // XII региональная НТК «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». – Ставрополь: СевКавГТУ, 2008. – С. 210.
  21. Борисенко, А.А. Исследования влияния кавитационной дезинтеграции на изменения показателя активной кислотности и окислительно-восстановительного потенциала питьевой воды [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин А.В. Зорин [и др.] // XII региональная НТК «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». – Ставрополь: СевКавГТУ, 2008. – С.212.
  22. Борисенко, А.А. Изучение кавитационной дезинтеграции растворов NaCl, полученных на основе каталита [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин, А.В. Зорин [и др.] // XII региональная НТК «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». – Ставрополь: СевКавГТУ, 2008. – С. 213.
  23. Борисенко, А.А. Изучение влияния кавитационной обработки на свойства солевых растворов [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин, А.В. Зорин [и др.] // XII региональная НТК «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». – Ставрополь: СевКавГТУ, 2008. – С.214.
  24. Борисенко, А.А. Пути совершенствования оборудования для посола мяса тумблированием [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин, А.В. Зорин [и др.] // XII региональная НТК «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». – Ставрополь: СевКавГТУ, 2008. – С.216.
  25. Борисенко, А.А. Обоснование рабочего угла наклона барабана тумблера для посола мяса [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин, А.В. Зорин [и др.] // XII региональная НТК «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». – Ставрополь: СевКавГТУ, 2008. – С.217
  26. Optimization of water electrochemical  activation in element PEM-3 [Текст] / A.A. Borisenko, I.A. Evdokimov, Е.А.Shamanaeva, A.A. Bratsikhin // Programme booklet of science-practice conferention «PERMEA 2009». – Prague: The Institute of Macromolecular Chemistry AS CR, 2009. – Р.102.

Патенты на изобретения

  1. Пат. 2210914 Российская Федерация, МПК 7 А 23 В4/023. Способ посола мясных изделий /  А.А. Борисенко, А.А. Брацихин, А.О. Кошевой, А.А. Сарычева  [и др.]; заявитель и патентообладатель СевКавГТУ. – №2001118364. опубл. 27.08.03.
  2. Пат. 2204905 Российская Федерация,  МПК 7 А 22 С9/00. Устройство для тумблирования мяса [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин, А.О. Кошевой [и др.];  заявитель и патентообладатель СевКавГТУ. – № 2001118364 ; опубл. 27.05.03.
  3. Пат. 2327353 Российская Федерация,  МПК А22 С 7/00 (2006.01). Устройство для тумблирования мяса [Текст] / А.А. Борисенко, А.А. Брацихин, Ю.О. Осинцев [и др.]. – № 2005138642/13 (043119) ; заявл. 12.12.05; опубл. 27.06.08.





© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

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.