WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Научное обоснование и практические аспекты формирования потребительских свойств молочных продуктов, полученных из сырья на территориях техногенного загрязнения

Автореферат докторской диссертации

 

         На правах рукописи

 

Потороко Ирина Юрьевна

 

научное обоснование и практические аспекты ФОРМИРОВАНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ молочных продуктов, ПОЛУЧЕННЫХ из сырья НА ТЕРРИТОРИЯХ ТЕХНОГЕННого ЗАГРЯЗНЕНИя

 

 

Специальность 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых

продуктов и функционального и специализированного назначения

и общественного питания

 

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва – 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (национальный исследовательский университет)

     Научный консультант:                     доктор технических наук, профессор

Забодалова Людмила  Александровна

Официальные оппоненты:               доктор технических наук, профессор

Николаева Мария Андреевна

                                                                 доктор биологических наук, профессор

Позняковский Валерий Михайлович

                                                                 доктор технических наук, профессор

Красуля Ольга Николаевна

                                                                

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Российский экономический университет имени Г.В.Плеханова»

Защита состоится «15» мая 2012 года, в 11 часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.122.05 при ФГБОУ ВПО Московский Государственный Университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского», по адресу: 109029, г. Москва, ул. Талалихина, дом 31, ауд. 13 (первый этаж).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО МГУТУ им. К.Г. Разумовского

С авторефератом диссертации можно ознакомиться на сайтах ВАК РФ Министерства образования и науки РФ www.vak.ed.gov.ru/ru/dissertation/ и МГУТУ http://mgutm.ru/graduates-and-doctors/

Автореферат разослан: «____» ___________ 2012 г.

Ученый секретарь Совета по защите

докторских и кандидатских

диссертаций Д.212.122.05,

кандидат технических наук, доцент                                             Козярина Г.И.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Главной задачей молокоперерабатывающей отрасли пищевой промышленности является максимальное удовлетворение запросов потребителей в полноценных продуктах питания. В свою очередь, обеспечение их высокого качества и безопасности – это важное условие здорового питания, предупреждение неинфекционных заболеваний, поддержания защитных систем организма человека, что в совокупности согласуется с основной задачей государственной политики РФ в области здорового питания населения на период до 2020 года, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 25 октября 2010 года №1873-р.

Среди неблагоприятных факторов среды обитания, определяющих риски для здоровья населения в ряде регионов России, наиболее значимыми являются экологические проблемы, весомую часть которых составляет проблема химического загрязнения продуктов питания, в частности соединениями тяжелых металлов. Особенно актуальна эта проблема для промышленно развитых регионов страны, в числе которых, территории Уральского региона, имеющие высокий уровень концентрации промышленного производства. В условиях экологического неблагополучия территорий необходимы политика и действия, направленные на обеспечение безопасности продуктов питания.

Рынок молочной продукции Уральского региона достаточно насыщен, в то время как приоритеты потребителей формируются под влиянием совокупности факторов, среди которых лидируют потребительские свойства и безопасность. Вместе с тем, использование традиционных технологий производства при неблагоприятных условиях получения исходного сырья, поступающего на переработку, не позволяет обеспечить потребителя продукцией гарантированного качества и безопасности. Поэтому одним из стратегических направлений в технологии молочных продуктов является повышение качества сырья и совершенствование технологических процессов, а также создание и поддержание системы прослеживаемости, охватывающей цепь товародвижения на всем ее протяжении ? от производства до потребления.

Теоретические основы формирования качества продуктов заданного химического состава отражены в трудах профессоров Липатова Н.Н. (мл.), Красули О.Н., Позняковского В.М., Николаевой М.А., Ивановой Т.Н., Спиричева В.Б., Рогова И.А.,. и других ученых. Большой вклад в развитие теории обеспечения качества молочных продуктов заложен в трудах З.С. Зобковой, А.Г. Храмцова, В.Д. Харитонова, И.А. Радаевой, Ф.А. Вышемирского, Л.А. Остроумова, Н.А. Тихомировой, Л.А. Забодаловой, G Trystram, А.М Raven, J. Amich Cali, De G. Burgstaller, J.Ross R. Atkins, E. Bauernfeind., S. Bengmark, V. Kurovanagi и др. В своих работах большинство вышеуказанных авторов отмечали, что важнейшим направлением дальнейших научных исследований, связанных с производством продуктов питания, является разработка новых комплексных подходов к проектированию технологий производства, нацеленных на формирование качества адаптивных продуктов.

Особого внимания требует проблема применения условно годного по качеству сырья, так как большая часть сырьевых ресурсов имеет отклонение по целому ряду показателей. Кроме того, молоко может быть источником опасных для здоровья человека веществ, которые попадают в него по пищевым трофическим цепям и из окружающей среды. Поиск путей минимизации их содержания позволит обеспечить эффективное использование сырьевых ресурсов и безопасность продуктов их переработки.

Предложены различные подходы к решению обозначенной проблемы, среди которых использование природных адсорбционных материалов, способствующих связыванию и выведению из организма животных ионов тяжелых металлов. Однако количество исследований по оценке  качества полученного при этом молока достаточно ограничено, а система прослеживаемости сохранения исходных показателей качества фактически отсутствует.

В связи с этим, научный интерес представляет разработка и совершенствование физических и биотехнологических методов, позволяющих улучшить чистоту сырья и, в конечном счёте, повысить качество готового продукта. Среди действий, направленных на минимизацию рисков, можно выделить подход к организации технологии производства, сочетающей различные приемы детоксикации. Важная роль при этом отводится изучению потребительских свойств и товароведных характеристик полученных продуктов.

Таким образом, с учетом принятых в Российской Федерации программ охраны здоровья населения, разработка новых подходов в технологиях производства продуктов питания, формирование качества и обеспечение их безопасности, направленных на повышение качества жизни населения на территориях техногенного загрязнения и ресурсосбережение, представляется актуальным научным направлением.

Цель и задачи исследования. Целью работы является научное обоснование и практическая реализация инновационных подходов к технологиям детоксикации молочного сырья в условиях информационной неопределенности для обеспечения заданного качества и безопасности молочных продуктов в регионах с техногенным загрязнением территорий.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

  • установить доминирующие факторы, обусловливающие контаминацию молочного сырья в регионах техногенного загрязнения;
  • на основе системного подхода разработать научную концепцию формирования качества молочных продуктов из сырья, полученного на территориях с  техногенным загрязнением;
  • научно обосновать выбор приемов детоксикации молочного сырья для получения безопасных молочных продуктов;
  • исследовать влияние детоксикационных приемов на структуру и устойчивость компонентов дисперсной среды молока и разработать эффективный метод детоксикационной обработки молочного сырья для обеспечения безопасности и формирования потребительских свойств молочных продуктов;
  • провести анализ рынка сегмента молочных товаров и выявить потребительские предпочтения на территориях техногенного загрязнения;
  • провести оценку потребительских свойств молочных продуктов, полученных из сырья, подвергнутого детоксикации;
  • научно обосновать принципы управления качеством и сохраняемостью молочных продуктов на основе системы менеджмента безопасности  пищевых производств (СМБПП);
  • разработать модель комплексного подхода к формированию потребительских свойств молочных продуктов, выработанных в регионах с техногенным загрязнением.

Научная концепция состоит в создании методологического подхода к обеспечению потребительских свойств безопасных молочных продуктов, произведенных на территориях экологического неблагополучия за счет обоснованных приемов детоксикации молочного сырья, полученного в условиях информационной неопределенности.

Научная новизна. На основании проведенного комплекса теоретических и экспериментальных исследований:

  • разработана научная концепция формирования качества безопасных молочных продуктов (БМП) для населения регионов, с учетом техногенной нагрузки территорий получения молочного сырья;
  • разработан методологический подход к выбору приемов детоксикации в условиях информационной неопределенности. Показано, что наиболее эффективным является применение электрофизических методов в сочетании с природными сорбентами. Определено их влияние на физико-химические, технологические свойства молочного сырья;
  • обоснованы методы детоксикации молочного сырья, полученного в условиях техногенного загрязнения территорий, позволяющие минимизировать риски контаминации для отдельно взятых тяжелых металлов, при условии сохранения заданного качества сырья ;
  • изучен механизм процессов детоксикации молочного сырья, что позволяет управлять процессами проектирования состава молочных продуктов с заданными свойствами
  • установлено влияние методов детоксикации на изменения органолептических, физико-химических свойств молочных продуктов и показана эффективность применения приемов детоксикации для направленного регулирования физико-химических и реологических свойств молочных продуктов;
  • на основе системного подхода предложена модель учета неопределенностей и рисков в технологических процессах производства молочных продуктов, применение которой способствует обеспечению их качества и безопасности;
  • разработан алгоритм процесса прослеживаемостиконтаминации начиная от получения молочного сырья до реализации продуктов переработки молока, охватывающий все этапы жизненного цикла продукции;
  • предложены новые экспресс-методы контроля качества и безопасности выпускаемой продукции в условиях реального времени.

Практическая значимость и реализация результатов работы.Работа выполнялась в рамках: Гранта фундаментальных научных исследований. «Приоритетное направление науки и техники – Биофизические эффекты электрических и магнитных полей»  Код темы по ГРНТИ: 341735; 343115  (№ гос. регистрации 01.02.006. 13140), 2005-2008гг; Гранта регионального по программе Губернатора Челябинской  области «Региональный заказ на фундаментальные научные исследования» на тему «Теории создания пищевых продуктов на основе биологически активных добавок из вторичных сырьевых ресурсов» Код темы по ГРНТИ: 65.01.91, 65.09.05., 65.09.30. 2008г.; Гранта  проведения научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области физической химии, электрохимии, физических методов исследования химических соединений шифр «2010-1.1-133-028» Тема: «Разработка современных технологий и средств на их основе определения потребительских свойств продовольственных товаров в результате установления взаимосвязи их физико-химических параметров и электрофизических характеристик». Работа является составной частью научных исследований по теме федерального гранта «Биофизические эффекты электрических и магнитных полей», кафедры «Электротехника» ФГБОУ ВПО «ЮУрГУ» по теме федерального гранта «Явления и процессы в дисперсных системах и металлических расплавах при воздействии на них наносекундных электромагнитных импульсов (НЭМИ) и мощного ультразвука».

Научно-технические решения подтверждены двумя патентами Российской Федерации (получены положительные решения по заявкам № 2010145436 (065500) и № 201014435 (065499)). Результаты исследований положены в основу ТР-37-10 «Технические рекомендации на комплексные методы детоксикации», МУ-148-11  «Методические указания на технологию производства безопасных молочных продуктов», МУ-112-11 «Методы контроля контаминации молочного сырья», «Методические указания по экспертизе качества и идентификации молочных продуктов функционального назначения», используемых в качестве методического материала.

Разработанные методы системного подхода и моделирования процессов производства безопасных молочных продуктов, внедрены в качестве базовых в практику организации технологии производства  и контроля качества молочных продуктов предприятий ОАО «Южноуральский молочный завод», ОАО «Камелла», ООО Компания «ВИТЭКС», что подтверждено актами внедрения  и апробации в условиях реального производства (Акт проведения производственных испытаний способа производства кефира  от 08 июля 2009г, Акт проведения производственных испытаний способа производства ряженки  от 17 февраля 2010г, Акт производственных испытаний метода детоксикации от 12 апреля 2011г., Справки о выпуске опытно-производственных партий молочной продукции).

Материалы исследований используются в учебном процессе при чтений лекций, в курсовом и дипломном проектировании студентов, обучающихся по основным образовательным программам подготовки специалистов 080401«Товароведение и экспертиза товаров», магистров и бакалавров 100800 «Товароведение» 260501«Технология продуктов общественного питания», 221400 «Управление качеством» ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (национальный исследовательский университет).

Теоретические результаты диссертации включены в учебный процесс при чтении цикла лекций и проведения лабораторных работ по дисциплинам «Безопасность продовольственного сырья и товаров», «Товароведение однородных групп товаров», «Физико-химические методы контроля качества сырья и товаров» на торгово-экономическом факультете ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (национальный исследовательский университет).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на симпозиумах, конгрессах, конференциях различного уровня в том числе: Международной научно-практической конференции «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства» (Челябинск, 2004, 2007, 2008, 2009), XXLIII Международной научно-практической конференции (Челябинск, 2004), конференции с элементами научной школы «Инструментальные методы для исследования живых систем в пищевых производствах» в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (Кемерово, 2009, 2011), Международной научно-практической конференции «Безопасность и качество продуктов питания и товаров народного потребления» (Алматы, Республика Казахстан, 2009), Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности», (Самара, 2009), Международной научно-практической конференции «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств СПТ и ТПП-2009, (Барнаул, 2009), V Международной научно-практической конференции «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг», ( Орел, 2009, 2011), VIII Международной научно-практической конференции «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства» (Челябинск, 2010, 2011), международной научно-практической конференции: Исследования, инновации, образование (Киев, 2011),  XIII Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. Мосоловские чтения», (Йошкар-Ола, 2011), Международной научно-практической конференции «Современные аспекты товароведения и экспертизы потребительских товаров» (Троицк, 2011), Международной научно-практической конференции «Достижения науки инновации в производстве, хранении и переработке сельскохозяйственной продукции», (Мичуринск, 2011), Международной научно-практической конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в 21 веке», ( С-Пб, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 51 печатная работы, в том числе два патента Российской Федерации, пять монографий, двенадцать статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, а также в материалах конференций, симпозиумов, форумов, научных трудах институтов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, девяти глав, общих выводов, терминов и определений, использованных в работе, а также списка литературы и приложений. Текст диссертации изложен на 300 страницах, содержит 58 таблиц, 85 рисунков. Список использованной литературы включает 297 наименований, в том числе 128 публикации иностранных авторов.

Основные положения, выносимые на защиту:

  • научная концепция формирования качества безопасных молочных продуктов, получаемых на территориях техногенного загрязнения на основе эффективных приемов детоксикации молочного сырья;
  • результаты исследования состава и свойств молочного сырья, полученного в условиях информационной неопределенности;
  • методология выбора эффективных приемов детоксикации молочного сырья для обеспечения безопасности молочных продуктов;
  • результаты анализа качества молочных продуктов, полученных с применением разработанных методов детоксикации молочного сырья;
  • алгоритм создания безопасных молочных продуктов, основанный на использовании методов системного анализа;
  • обоснование принципа организации технологических процессов производства молочных продуктов на базе диагностики производства и минимизации рисков за счет применения разработанных методов детоксикации.

Личный вклад автора состоит в постановке и обосновании проблемы, разработке структуры и схемы проведения исследований, проведении теоретических исследований, организации работы, анализе полученных результатов, обобщении имеющихся материалов и подготовке их к публикации, организации внедрения, а также в обработке и анализе результатов апробации. В реализации программы исследований принимали участие аспиранты, соискатели под руководством автора.

Основное СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, охарактеризована научная новизна, теоретическая значимость и практическая ценность работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

ГЛАВА 1. Состояние вопроса ПРОИЗВОДСТВА БЕЗОПАСНЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ НА ТЕРРИТОРИЯХ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ (АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР). Обобщены литературные сведения, научная информация и экспериментальные материалы отечественных и зарубежных авторов по рассматриваемой проблеме. Определены факторы, обусловливающие безопасность продуктов питания, установлена взаимосвязь между рационами питания и здоровьем населения территорий с техногенным загрязнением на примере Уральского региона. Рассмотрены стратегии обеспечения безопасности пищевых продуктов. Проведен анализ существующих методов детоксикации сырья и продуктов его переработки. Дан анализ современных подходов к обеспечению безопасности производства продуктов питания.

ГЛАВА 2. Организация эксперимента, ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ И ОБЪЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Исследования осуществлены в период с 1999 по 2011 г.г., в соответствие с общей схемой проведения исследований (рис. 1).

 

 


Рисунок 1 – Алгоритм выполнения основных этапов исследования

Объектами исследований являлись молоко-сырье и объекты внешней среды (почва, вода, корма) разных зон техногенного загрязнения, продукты переработки молочного сырья исследуемых техногенных зон (кисломолочные напитки, сметана, творог, сливочное масло), природные сорбенты (полифепан , Полисорб МП, Carbolenum) как самостоятельно, так и в сочетании с электрофизическим воздействием (ультразвуковая кавитация и наносекундные электромагнитные импульсы), молоко-сырье после комбинированной детоксикации и полученные из  него молочные продукты. 

Все кисломолочные продукты были заложены на хранение при следующих режимах: I режим – температура 4±2°С холодильных шкафов закрытого типа; II режим – температура 8±2°С открытых охлаждаемых витрин. При относительной влажности воздуха 80…85%. Показатели качества контролировали через 24 часа в течение всего регламентированного срока хранения.

Исследования проводились в испытательных лабораториях кафедр «Товароведение и экспертиза потребительских товаров» и «Электротехника»  Южно-Уральского государственного университета, в сертифицированной лаборатории НОЦ « Нанотехнологии» Южно-Уральского государственного университета, в лабораториях кафедр  фармакологии, ветеринарной экспертизы и в межкафедральной лаборатории УГИВМ, на базе аккредитованной лаборатории ФГУ Росрезерва «Самоцвет», аккредитованной испытательной лаборатории Управления Роспотребнадзора по Челябинской области. 

Обобщенная модель исследований, состоящая из логически взаимосвязанных модулей, представлена на рис.2.

Основные методы и методики исследований. В работе использовали общепринятые и специальные химические, физико-химические, микробиологические и органолептические методы исследования свойств молока-сырья и молочных продуктов. Для определения характеристик объектов исследования использовали действующую нормативную документацию, общепринятые стандартные и стандартизированные методики физико-химического, биохимического и микробиологического анализов, методы математического моделирования и обработки экспериментальных данных, удовлетворяющие целям исследований; микробиологический метод качественно-количественной характеристики состава микрофлоры сырья и молочных продуктов, методы оценки безопасности.

Для  оценки структурно-механических характеристики кисломолочных сгустков применяли ротационный вискозиметр  Brookfield DV-III Ultra. Термогравиметрические исследования проводили масс-спектрометрическим методом анализа летучих продуктов термического разложения жидких материалов с помощью Netzch STA 449 «Jupiter», ИК-спектры устанавливали на ИК-спектрометре с Фурье-преобразованием Bruker «Tensor 27». Микроскопические исследования проводили на просвечивающем электронном  микроскопе «Jeol JEM -2100» с возможностью реконструкции трехмерного изображения объектов размером менее 10 мкм. Для анализа микроструктуры использовали «Nanotrac Ultra».

Результаты экспериментальных исследований подвергались статистической обработке путем корреляционного и  регрессионного анализа, реализованного с помощью стандартных пакетов программ «MathCard-14 Professional», «Microsoft Excel».


 


Рисунок 2 – Обобщенная модель проведения исследования


ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА НАУЧНОЙ КОНЦЕПЦИИ ФОРМИРОВАНИЯ КАЧЕСТВА МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ СЫРЬЯ ТЕРРИТОРИЙ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ. В работе использован системный подход к решению задачи производства безопасных молочных продуктов (БМП) (рис. 3). Определение наиболее значимых факторов окружающей среды системы и их подробный анализ позволили оценить влияние каждого фактора на всех стадиях жизненного цикла продукта – от производства сырья  до реализации продуктов переработки на основе процессного подхода и принципов прослеживаемости.

 


Рисунок 3 – Контекстная  и дочерняя диаграммы  технологии производства

безопасных молочных продуктов IDF0

С позиций системного анализа предложена модель управления безопасностью продуктов, основными элементами которой являются декомпозиция сложного процесса получения БМП, выявление показателей качества, сбор и предварительная обработка полученных данных по установленной номенклатуре показателей. Проведен анализ внешних и внутренних факторов среды рассматриваемой системы, имеющих непосредственное влияние на безопасность производимых продуктов. После декомпозиции системы, каждый блок дочерней диаграммы рассматривался самостоятельно на основе факторного анализа.

На основании детальной оценки каждой из подфункций дочерней диаграммы и последующего агрегирования были определены принципы условно-оптимального управления, основанные на установлении схемы взаимодействия технологии производства БМП с внешней средой (условиями производства сырья и требованиями потребителей), а также принципы управления ее состоянием. Данная система управления реализует принципы обратной связи для коррекции состояния системы технологии БМП. Для решения проблемы обеспечения безопасности молочных продуктов в условиях неопределенности была применена методика эмпирического (экспериментального) оценивания характера неопределенности. Размытые области возможных множеств контаминации молочного сырья предложено уменьшить за счет детоксикационных мероприятий.

Использование данной модели рекомендовано к применению на территориях техногенного загрязнения в технологии безопасных молочных продуктов в условиях информационной неопределенности риска контаминации. Методическим подходом к созданию БМП, явилась разработка модели системы менеджмента безопасности пищевых производств, которая  базируется на инновационных методах получении безопасного молочного сырья в условиях экологического неблагополучия территорий. При разработке указанной модели учитывались возможности оптимального сохранения ценных нативных компонентов молока.

ГЛАВА 4. Обоснование целесообразности разработки технологий безопасных МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ СЫРЬЯ Уральского региона.

4.1. Мониторинг состояния объектов внешней среды по содержанию контаминантов. Челябинская область занимает третье место в России по выбросам загрязняющих веществ от стационарных источников и первое место по образованию токсичных отходов (соответственно 6,5 и 15,1 %  от общего количества отходов в России).

Оценка факторов, определяющих возможность накопления контаминантов в организме человека, и состояние здоровья населения экологически неблагоприятных территорий позволили установить параметры миграции отдельных контаминантов по системе «почва – растения – животные организмы» и их количество в конечных продуктах питания для зонированных по техногенной нагрузке территорий Челябинской области: зона 1 – экологически условно удовлетворительная; зона 2 – экологически напряженная; зона 3 – экологически  критическая; зона 4 – экологически кризисная.

Были рассмотрены характеристики биогеохимических провинций, в которых расположены фермерские хозяйства – поставщики молочного сырья для перерабатывающих предприятий. Результаты исследований свидетельствуют о неоднородной загрязненности природной среды хозяйств. Так, содержание никеля в пробах почвы целинных участков находится в пределах 50,30±0,70…78,0±1,17 мг/кг и 15±0,20…74,15±0,90 в пробах, отобранных из пашни, что превышает допустимые концентрации для некоторых участков на 16,6…56% (при ПДК 50 мг/кг). Уровень свинца в целинных и пахотных участках составил –20,90±0,70…36,57±2,15 и 30,0±0,20…55,16±0,90 соответственно, но для некоторых зон превышение ПДК составило в 2,2 и 3,3 раза. Количество железа и меди было ниже средних показателей соответственно на 16,6…99%.

Результаты мониторинга химического загрязнения поверхностных вод показали различную степень загрязнения водных объектов. Пробы для исследования отбирались из открытых водоемов артезианских скважин, а также из водопроводных систем животноводческих хозяйств. Доля нестандартных проб воды из источников централизованного водоснабжения по санитарно-химическим показателям составила 30,5%. Среди санитарно-химических показателей отмечено превышение по уровню цветности, мутности, жесткости, содержанию нитратов, аммиака и марганца. Следует отметить, что грунтовые воды содержат повышенную концентрацию свинца, превышающую ПДК в 2…6 раз. Количество железа и  никеля превышает ПДК соответственно в 2,9….1,4 и 10…1,3 раза.

Техногенное загрязнение на Среднем и Южном Урале составляет 2/3 площади зоны активного земледелия. Особенно неблагоприятная обстановка складывается в радиусе 40 километров вокруг металлургических предприятий. В некоторых хозяйствах содержание никеля в сене и силосе, используемых на откорм скота, превышает ПДК в 2…10 раз, содержание свинца – 2…3 раза, кобальта в 2 раза.

Приведенные результаты указывают на значительный разброс качественных характеристик молочного сырья, что влечет за собой необходимость разработки  новых методологических подходов при создании продуктов заданного качества в условиях территорий техногенного загрязнения.

4.2. Изучение состава, технологических свойств и безопасности молочного сырья. Для комплексного исследования качества и безопасности молочного сырья, поступающего на переработку, использовали принципы зонирования территорий. Оценку молочного сырья проводили по расширенной номенклатуре показателей.

Пробы молока, взятые в разные лактационные периоды (рис. 4 и 5), по содержанию жира различались и имели значение показателя ниже регламентируемого уровня, среднего для Челябинской области (3,7%). Наибольшее отклонение по массовой доле жира было установлено у образцов молока хозяйств зон 1 и 2 в зимне-весенний и летне-осенний периоды лактации на 8,5…4,4 и 6,5…0,3 %, соответственно.

Для молока других хозяйств были выявлено увеличение от установленных норм в разные лактационные периоды на 4,0…9,1% и 1,14…4,0 % соответственно. Количество белка в пробах изменялось с учетов периода лактации и территорий получения, следует отметить, что молоко, поступающее на переработку из хозяйств зон 2, 3 и 4, имеет массовую долю белка выше регламентируемого значения, а с учетом лактационного периода превышение составили 2,14…8,93 и 3,21…11,43 % соответственно по зонам.

Наиболее сбалансированным по  аминокислотному составу является молоко 4-ой эндемической зоны. В числе лимитирующих аминокислот для всех образцов молока – метионин и фенилаланин. Таким образом, качество молока-сырья, поставляемого на переработку, характеризуется неоднородностью, обусловленной не только сезонным фактором, а также широким радиусом сбора сырья и экологическим состоянием среды.

Оценка показателей безопасности молочного сырья показала, что практически во всех зонах содержание отдельных элементов приближается к предельно допустимым концентрациям. Сложная ситуация отмечена в кризисной и критических зонах, когда даже усредненное значение по отдельным элементам превышает ПДК в 1,5…2,6 раза. Уровень никеля  превышает ПДК в 2,6…1,3 раза для сырья всех хозяйств, кроме четвертой зоны. Уровень свинца имеет превышение, причем наиболее значительное в молоке, поступающем из первой и второй зоны, в среднем в 1,5 раза. Для этого же молока отмечено высокое содержание меди, железа, цинка, соответственно выше ПДК в 1,3; 1,6 и 1,4 раза.

Полученные результаты исследования качества и безопасности производимого в регионе молока-сырья свидетельствуют о необходимости поиска путей минимизации рисков контаминации для обеспечения безопасности продуктов его переработки.

ГЛАВА 5. оценка факторов, влияющих на качество и безопасность молочных продуктов. В главе представлен анализ исследования потребительских требований к реализуемой на рынке молочной продукции и дана оценка уровня контаминации продуктов переработки молока, установлено соотношение нормативных требований с фактическими данными.

Как показало исследование потребительских предпочтений, около 78,5% респондентов руководствуются при выборе молочной продукции критериями полезности и качества, вкладывая в это понимание натуральность и безопасность, что в совокупности формирует ценность приобретаемой продукции и определяет ее выбор.

Оценка возможностей производства молочной продукции в соответствии с требованиями потребителей, при условии получения условно годного сырья, осуществлялась на основе товароведной оценки и исследования миграции контаминантов в следующей ассортиментной линейке: пастеризованное молоко, топленое молоко, кисломолочные напитки, сметана, творог, сливочное масло.

Результаты органолептической оценки исследуемых объектов  свидетельствовали о годности молочных продуктов, так усредненные значения балловой оценки лежат в зоне приемлемости и выше ее, а в комплексе физико-химических показателей качества (кислотности, плотности, массовой доле влаги) явных отклонений от требований не выявлено для продукции всех зон.

Анализ результатов исследования содержания контаминантов в исходном сырье и продуктах его переработки позволил установить тенденции перераспределения тяжелых металлов в ходе технологических процессов. Наибольшие изменения происходят в процессе контаминации при переработке молока, полученного с территорий напряженной и условно-удовлетворительной зон.

Заметно снижается содержание железа  и меди, а массовая доля цинка и свинца увеличивается, что обусловлено различием в содержании белка и жира, а также состоянием металлов в среде продукта. Важно отметить, что у свежего молока всех хозяйств содержание сухих веществ значительно колеблется и находится в диапазоне от 11,34±0,03 до 12,68±0,03%.

Было установлено, что уровень содержания отдельных элементов, при пересчете на сухое вещество, в термически обработанном молоке, диетических кисломолочных напитках, сливочном масле и твороге уменьшался на 26…92 %. Средний диапазон изменения составляет для никеля 0,03…0,06 мг/кг; для железа 0,15…0,27мг/кг в сторону уменьшения значения, для свинца 0,02…0,05 мг/кг  и для цинка 0,20…0,36 мг/кг в сторону увеличения. полученные результаты свидетельствуют об имеющейся информационной неопределенности качества сырья на территориях техногенного загрязнения , что вызывает необходимость проведения исследований, направленных на минимизацию диапазона разброса качественных характеристик.

Наблюдается корреляция в  содержании в продуктах переработки молока тех контаминантов, которые превалируют в пищевых цепях животных исследуемых зон производства молочного сырья.

Ряд устойчивости контаминации по убывающей среди элементов имеет следующий вид: Pb > Zn>Cu>Fe.

Нами предложена система убывающих рядов контаминации тяжелыми металлами молочных продуктов, имеющих свой характер распределения с учетом зонирования территорий региона:

зона кризисного состояния:  Zn > Pb > Fe >Cu;

зона критического состояния : Zn > CuPb;

зона напряженного состояния: Zn > Pb > Cu > Fe;

зона условно-удовлетвлетворительного состояния: Zn > Pb > Cu.

Отсутствие системы прослеживаемости контаминации на этапе запуска молочного сырья в производство создает необходимость, в условиях реального производства, поиска путей встраивания процессов детоксикации в технологии производства, как фактора обеспечения безопасности вырабатываемой продукции.

Глава 6. Исследование процесса детоксикации молока-сырья. 6.1. Анализ кумулятивной способности компонентов молока. Учитывая различное сродство тяжелых металлов (ТМ) с составными частями молока, можно сказать, что степень их перехода в продукты переработки коррелирует с количеством сухих веществ молока и концентрацией отдельных составных частей и, прежде всего, с белковой  и водной фракциями. Результаты исследования распределения ТМ в различных фракциях дисперсной системы молока позволили сформировать схему их убывающего распределения (рис. 6).

Рисунок 6 – Схема убывающего распределения тяжелых металлов

в основных фракциях молока, усл.ед.

Данная модель фракционной нагрузки может быть использована для прогнозирования производства БМП продуктов с учетом начальной контаминации сырья. Для более детального изучения возможностей указанной модели были выделены две основные фракции – белково-жировая (коагулят) и водно-белковая (сыворотка), которые явно отличались по содержанию тяжелых металлов (табл. 1).

Таблица 1 ? Содержание тяжелых металлов в молоке и его фракциях

Наименование металла

Содержание тяжелых металлов в объектах, мг/кг

молоко

сыворотка

коагулят

свинец

0,051   ±0,00900

0,045   ±0,01100

0,041   ±0,00900

кадмий

0,0072±0,00700

0,0051±0,00400

0,0061±0,00600

мышьяк

0,0028±0,0002

0,0021±0,00030

0,0038±0,0002

ртуть

0,00045±0,00013

0,0001±0,00014

0,0039±0,0008

Рассматривая каждый металл в отдельности, и сопоставляя их содержание в коагуляте и сыворотке, были установлены  следующие соотношения, которые представлены ниже:

Металл

Соотношение

сыворотка : коагулят

Кадмий

1:1,2

Мышьяк

1:1,8

Ртуть

1:21,3

Свинец

1: 0,9

Представленные соотношения указывают, что белково-жировая (БЖ) фракция обладает более высокой кумулятивной способностью в отношении всех металлов, кроме свинца, чем водно-белковая (ВБ). это обусловлено прежде всего, различием в количестве и влагоудерживающей способности белков сыворотки и коагулята, что, на наш взгляд, определяет силу удержания водорастворимых контаминантов в среде. Более детальную характеристику влагоудерживающей способности белков каждой фракции дают данные термического анализа (рис. 7). Термограммы синхронного термического анализа коагулята и сыворотки с масс-спектрометрическим анализом выделяющихся газов (H2O и CO2)  адекватно описывают термодинамические процессы сложных по химическому составу фракций молока

Рисунок ? 7а

 

Рисунок? 7б

 Kefir_gustaya_chast_TG_7Kefir_syvorotka_TG

Рисунок 7 – Кривые распределения термогравиметрического анализа коагулята (7а) и сыворотки (7б) молока

Дифференциальные кривые DTA нагревания фракций имеют два термических эффекта, однако линия DTA сывороточной фракции (рис 7б) имеет характерный внутренний излом при температуре 137,3°С с потерей влаги в объеме 8,01%. Изменения в коагуляционной фракции (рис 7а) имеют несколько иной характер, первый термический эффект сопряжен с потерей 0,46 мг влаги около 170°С. Достаточно сильно различаются два этапа потери массы в области 150…250°С, связанные с разложением сахаров. В противоположность этому для обезвоживания растворов аминокислот (до 5%) кривые имеют неспецифически широкую эндотерму, заканчивающуюся примерно при температуре 70°С, а затем меняющиеся эндотермальные пики при температурах между 70° и 200°С.

Поведение металлов в биологических средах во многом зависит от специфичности миграционных форм и вклада каждой из них в общую концентрацию металла в системе объекта. От состояния, в котором находится металл, а также формы его миграции в среде зависит токсичность металла и доступность его сорбции. Белки молока, особенно серосодержащие аминокислоты становятся мишенями, способными к хелатированию тяжелых металлов. Переход металлов в металлокомплексную форму с сывороточными белками может обусловливать увеличение суммарной концентрации ионов металла за счет перехода его в раствор. Кроме того наибольшей устойчивостью комплексы тяжелых и переходных металлов обладают в слабокислых и слабощелочных средах (рН 5…8), так как в сильнокислых растворах донорные атомы полимеров протонируются, а в сильнощелочных растворах ионы металлов склонны к образованию гидроксокомплексов и гидроксидов.

Используемые средства и способы применения антидотов в пищевой промышленности недостаточно систематизированы, дозы и время воздействия сорбента для достижения положительного эффекта не соотносятся с учетом уровня загрязнения и особенностей химического состава объекта воздействия. Перспективным направлением разработки методов детоксикации ТМ является применение  комплекса мероприятий сочетающих максимальную возможность трансформации соединений тяжелых металлов и последующую их дезактивацию. Исходя из вышесказанного, последующие исследования были ориентированы на разработку приемов детоксикации.

6.2. Обоснование выбора приемов детоксикации на основе сорбирующих веществ. Современные методы удаления тяжелых металлов из жидких многокомпонентных сред основаны на ионообменных и электродиализных процессах. Анализ существующих приемов детоксикации с учетом возможности их применения для молочного сырья осуществлялся по комплексу факторов –  метаболизм токсикантов, скорость и объемы выведения  количества ионов другого типа.

В ходе рекогносцировочных исследований было установлено, что наилучший результат по сорбционной способности (рис. 8) был получен при обработке молока-сырья сорбентом Полифепан (ПФП) ЗАО «Ингакамф» (в сравнении с Полисорб МП и Carbolenum), когда молоко полностью сохраняло органолептические характеристики, при некотором улучшении показателей вкус и запах. Для анализа результатов исследования применены нелинейные методы.

Рисунок? а

 

Рисунок? б

 

Рисунок 8 – Эффективность сорбции полифепаном

ионов свинца (а) и кадмия (б)

Проведенный регрессионный анализ полученных экспериментальных данных позволил вывести уравнения квадратичной регрессии (1-2), описывающие зависимость показателей эффективности сорбции ионов свинца (у1) и кадмия (у2), от экспозиции (х1) и массовой доли сорбента (х2 ):

У1=61,3­5,3х1 ­4,8х2 +1,8х1 2 ­41,1­ х2 2 ­1,2х1 х2                    (1)

У2=57,7­5,1х1 ­4,8х2 +4,2х1 2 ­39,2­ х2 2 ­1,2х1 х2                 (2)

Наличие у полифепана двух мезопористых структур мезопор с радиусом 3–10 nm и 100–150 nm предполагает возможную адсорбцию крупных олиго- и полимерных молекул (глобул) физиологически активных веществ. Наличие в составе полифепана как полярных, так и неполярных функциональных групп определяет сродство адсорбента как к гидрофильным адсорбтивам, (например, к белкам или пептидам), так и гидрофобным.

Возможна хемосорбция на полифепане из-за присутствия большого количества активных центров на его поверхности, на основании чего была сформирована гипотеза уноса некоторых наиболее значимых по пищевой ценности химических компонентов молока. Были поставлены многофакторные эксперименты отражающие влияние сорбента на содержание в молоке белков, жиров, а также его плотность, СОМО и температуру замерзания, которые послужили основанием установления дозы и длительности воздействия сорбента.

В целом результаты химического анализа позволяют утверждать, что наблюдаются различия в количественных характеристиках показателей качества сырого молока после обработки сорбентом. Синхронность поведения кривых (рис. 9), описывающих динамику изменения значений показателей, свидетельствует о влиянии сорбента на изменение содержания макронутриентов в молоке, после воздействия сорбента.

                                                                              а)

б)

 Рисунок 9– Динамика изменения массовой доли жира (а) и белка (б), %

Таким образом, для сохранения пищевой полноценности молока и технологических свойств оптимальными условиями детоксикационной обработки являются внесение сорбента в количестве не более 5г/дм3 и длительностью экспозиции не более 3 минут.

6.3. Обоснование выбора приема детоксикации на основе электрофизического воздействия. В основу исследования были положены возможности электрофизического воздействия разрушения металлокомплексных форм белков для последующего сорбирования свободных форм металлов. На первом этапе была осуществлена оценка влияния электрофизического воздействия на технологические показатели качества молочного сырья. Образцы молока, отобранные в указанных зонах, подвергались воздействию двух факторов:

  • ультразвуковой кавитации (УЗ)  с помощью аппарат «Волна» модель УЗТА-0,4/22-ОМ с частотой механических колебаний,  22 кГц, экспозицией – 1,3 и 5минут при 30% мощности воздействующего фактора;
  • наносекундных электромагнитных импульсов (НЭМИ) В качестве источника НЭМИ применялся специальный генератор ГНИ-01-1-6, изготовленный Южно-Уральским государственным университетом. С экспозицией воздействия – 5, 10 и 15 минут.

Анализ гигиенических и медико-биологических характеристик исследуемых методов электрофизического воздействия позволил установить возможность их использования в комплексе приемов детоксикации молочного сырья.

6.3.1. Исследование влияния ультразвукового воздействия на показатели молока. Экспериментальные данные отражают явное влияние ультразвукового воздействия на основные показатели качества молока, что было уже отмечено в исследованиях профессора Мельбурнского университета Ashokkumarа Muthupandianа, д.т.н., профессора кафедры «Технологии молока и молочных продуктов» МГУПП Тихомировой Н. А., д.т.н., профессора МГУТУ Шестакова С.Д.

Для оценки возможности сочетания УЗ обработки с сорбентом был исследован дисперсный состав среды молока до и после обработки (рис. 10).

а)                                                               б)

Рисунок  10 – Совокупные кривые распределения частиц молока контрольного образца (а)  и обработанного УЗ (б)

После воздействия на молоко ультразвуковой кавитации  длительностью 180с фракционный состав дисперсной системы молока изменился, и можно отметить некоторое выравнивание частиц по размерам. Определяются три фракции следующих размерных рядов: первая – 2076…2760nm; вторая – 293…472nm; третья – 119…154nm. Увеличение длительности ультразвукового воздействия фактически выравнивает размеры частиц до значений от 75nm до 369nm, доводя их до истинных систем, таким образом наблюдаются эффекты гомогенизации.

Эти изменения согласуются с визуальными наблюдениями, полученными при проведении микроскопических исследований, представленными в таблице 2.

Таблица 2 ? Характеристика микроструктуры дисперсной системы молока после ультразвуковой кавитации разной длительности

Характеристика

образцов

Характеристика микроструктуры (увеличение х1500) для образцов с разной массовой долей жира

4,5%-ной

2,6%-ной

3,7%-ной

Длительность УЗ воздействия

Контроль

Image64

Image72

Image62

1 мин

Image81

Image72

Image80

3 мин

Image78

Image83

Image84

5 мин

Image123

Image124

Image71

Анализ распределения жировой и белковой фракций в образцах до и после обработки при воздействии на них фактора разной длительности показал, что частицы и их конгломераты имеют разные размерные характеристики в контрольном образце и образцах после действия ультразвука. Кроме того, можно утверждать, что белок, окружающий новые жировые образования в молоке, способствует формированию липидно-белковой оболочки вновь образованных раздробленных частиц.

Однако, при удлинении экспозиции показатели значений плотности остаются в пределах норм, установленных Техническим регламентом. Наиболее значимые изменения в содержании жира и белка в сторону уменьшения были отмечены после воздействия на исходный материал при длительности экспозиции УЗ кавитации около 5 минут. Общие потери по массовой доле белка от 0,30…0,58 % и жира 0,15…0,55% наблюдалось также нарастание СОМО, при длительности взаимодействия от 3 до 5 минут в молоке с массовой долей жира 4,5 % увеличение составляет 2,5 единицы значения. Оптимальным можно считать время воздействия не более 3 минут, т.к. при этом наблюдается максимальное сохранение исходных значений показателей

Проведенный регрессионный анализ полученных экспериментальных данных позволил вывести уравнения квадратичной регрессии (1-3), описывающие зависимость показателей качества молока от экспозиции  (х1) и мощности воздействия (х2 ):

у = 8,53 + 0,07х1 +0,23 х2 –0,07х 12 –0,06 х22  + 0,16 х1 х2;        (1)

у1= 2,69 – 0,33х1 –0,13 х2 +0,06х 12 +0,06 х22  – 0,02 х1 х2 ;     (2)

у2 = 4,34 – 0,11х1 –0,13 х2 –0,08х 12 –0,03 х22  – 0,13 х1 х2.      (3)

где: у? сухой обезжиренный молочный остаток (СОМО);

у1 ? массовая доля белка;

у2 ? массовая доля жира;

Наилучшие параметры качества достигаются  при ультразвуковом воздействии в течение не более 180 секунд, с частотой механических колебаний,  22 кГц, при 30% мощности воздействующего фактора.

6.3.2. Исследование влияния наносекундных электромагнитных импульсов (НЭМИ) на показатели качества молока. Для решения задач исследования, было изучено влияние НЭМИ на дисперсный состав и основные компоненты молока. Длительность обработки составляла 5, 10 и 15 минут, после чего молоко выдерживали для разделения дисперсной среды и последующего послойного анализа дисперсного состава (рис.11).

Было установлено, что наносекундные электромагнитные колебания  способствуют дезинтеграции сложных химических комплексов, позволяют за счет образования каналов электрического пробоя и микротрещин изменить дисперсную систему. Можно отметить, что в представленных распределениях наблюдается не только изменение размерных параметров частиц, но и их соотношение. Если в контрольном образце молока модус кривой распределения включает три значения –5630 nm; 325 nm; 121,8 nm, то после обработки наносекундным электромагнитным излучением наблюдается уменьшение фракции частиц с размерным рядом более 5000 nm  и увеличение доли частиц в размерном ряду от 90 до 300 nm.

Размеры частиц ,nm

 

Рисунок 11 – Размер дисперсных частиц и их объемное распределение в дисперсии молока обработанного НЭМИ с разной экспозицией, %

Экспериментальные данные оценки электропроводности до и после воздействия НЭМИ указывают на изменение этого показателя. Наблюдается снижение его значения  при первых минутах воздействия, а затем небольшой рост на 0,5 См/м. Несколько иная картина вырисовывается по данным послойного исследования обработанного продукта. Зафиксированы снижение, последующий рост и вновь снижение значения показателя от 31,8 См/м в контроле до 29, 4 См/м в верхнем слое  и 30, 7 См/м в нижнем слое соответственно.

Наносекундные электромагнитные импульсы влияют на отдельные показатели качества молока (табл. 3), при этом в разных слоях продукта, обработанного НЭМИ, были отмечены различия в содержании белка и жира, которые адекватно соотносятся с изменением плотности и соответственно СОМО продукта, а также температурой замерзания. Нами была выдвинута гипотеза, объясняющая эти колебания за счет изменения структуры водной среды молока как растворителя и следующей затем седиментации,  частицы сухого остатка испытывают воздействие молекул водной среды При седиментации численная концентрация высокодисперсных частиц  в вышележащем слое превышает концентрацию в тех слоях, которые расположены ниже. Это согласуется с анализом гистограмм и совокупных кривых распределения частиц  и свидетельствует о влиянии наносекундных электромагнитных импульсов на изменение дисперсности среды. В полученных распределениях наблюдается не только изменение размерных параметров частиц, но и их фракционного состава.

Таблица 3 ? Усредненные значения  показателей качества молока при воздействии наносекундных электромагнитных импульсов разной длительности

 

Обозначение образцов

Экспозиция

Значения показателей (послойно)

Массовая доля жира,

%

СОМО,%

Плотность , град.

Масовая доля белка,

%

Температура замерзания,

град

норма

 

2,8-6,0

Не менее 8,2

27,0-28,0

2,8

-0,502

не выше

1 (контроль)

 

4,09

8,08

27,70

3,01

-0,510

2

5А*

3,98

8,09

27,83

3,21

-0,511

3

5В*

3,89

8,02

27,65

2,99

-0,507

4

10А*

4,01

8,02

27,53

3,01

-0,506

5

10В*

3,98

8,03

27,59

3,02

-0,507

6

15А*

3,84

8,02

27,72

3,0

-0,507

7

15В*

3,83

8,10

27,94

2,99

-0,511

*Примечание: А – верхний слой продукта; В – нижний слой продукта

Рассматривая влияние наносекундных электромагнитных импульсов на коллоидную систему молока, можно констатировать, что наиболее приближено к оптимальным критериям качества молоко после экспозиции воздействия 10 минут. Отмечены явные различия в значениях показателей качества молока верхнего и нижнего слоев, следовательно, есть возможность использования данного метода обработки молочного сырья перед запуском его в производство для корректировки технологических свойств.

6.3.3 Исследование влияния комбинированного воздействия на показатели безопасности молока. На данном этапе исследования оценивалась возможность сочетания сорбента с электрофизическим воздействием для минимизации контаминации. Был определен характер изменения состояния тяжелых металлов в дисперсной системе молока на основе объемов уноса как фактора разрушения химических связей металлокомплексов в  молоке.

Ультразвуковое воздействие в сочетании с сорбентом несколько иначе влияет на характер изменений массовой доли тяжелых металлов, чем действие электромагнитного импульса. На основе анализа результатов исследования были определены следующие тенденции изменения контаминации: наиболее эффективным является обработка сырого молока ультразвуком в течение 5 минут с последующей обработкой его сорбентом; обработка молока ультразвуком в течение 1 и 3 минут приводит к некоторому увеличению массовой доли свинца, мышьяка и ртути, хотя и остается в пределах ПДК, кроме массовой доли свинца.

По интенсивности уноса контаминантов сорбентами были получены следующие ряды распределения для молока, подвергнутого детоксикации на основе ультразвукового  и наносекундного воздействия:

Экспозиция обработки

УЗ, мин

Ряд распределения по снижению  массовой доли элемента

УЗ 1 минут + сорбент

Pb^ >  Cd^ > As ^          Hgv

УЗ 3 минуты + сорбент

Pb^> As^  >Hg ^            Cdv

УЗ 5 минут + сорбент

Pbv > As v> Hg v           Cd^

 

Экспозиция обработки

НЭМИ, мин

 

Ряд распределения по снижению  массовой доли элемента

НЭМИ 5 минут + сорбент

Pbv > Asv > Hgv ..          Cd^

НЭМИ 10 мин + сорбент

Pbv >Hg v> Asv  > Cdv

НЭМИ 15 минут + сорбент

Pbv > As v> Hg v               Cd^

Свинец при проведении детоксикационных приемов извлекается значительнее других, в то время как  в рядах свойств характеризуется слабым их проявлением. Кадмий в отличие от свинца является лидером по растворимости и более сильным комплексообразователем, вероятно, поэтому он задерживается в продукте. Ртуть во всех рядах свойств занимает средние позиции, что согласуется с изменением содержания этого контаминанта в молоке. Полученные ряды распределения показателей указывают на явное влияние длительности электрофизического воздействия на остаточную контаминацию, при этом стабильности снижения содержания тяжелых металлов не достигается, кроме воздействии наносекундными электромагнитными импульсами с экспозицией 10 минут.

Последующая работа была направлена  на изучение влияния детоксикационных мероприятий в отношении молочного сырья  на потребительские свойства продуктов его переработки.

Глава 7. Исследование влияния методов детоксикации молочного сырья на потребительские  свойства функциональных молочных продуктов. Маркетинговые исследования потребительского рынка и предпочтений населения г. Челябинска и Челябинской области, которые находятся в хонах техногенного загрязнения, в совокупности молочных продуктов указывают на неравномерность популярности и частоту потребления различных видов молочной продукции (рис. 12). Анализ результатов опроса показал, что кисломолочные продукты пользуются стабильным потребительским спросом: 29% респондентов каждый день пьют кефир, сметану ежедневно употребляет более 19% респондентов, а творог – 21%. Кроме того, пользуются популярностью ряженка (14,2%) и творожные сырки (6,88%). Эти показатели в совокупности значительно превышают количество потребителей молока.

Рисунок 12 – Характеристика распределения потребительских предпочтений  в  группе молочных продуктов по годам, %

Определяющими критериями при выборе молочной продукции того или иного производителя для 50% респондентов являются вкусовые свойства и внешний вид (консистенция), для 32% – цена, а для 25% – жирность (рис.13).

Рисунок 13 – Распределение приоритетов потребителей,

определяющих выбор молочной продукции, %

Исследования предпочтений потребителей по критерию – «жирность», указывают, что наиболее популярными являются молочные продукты жирностью 2,5 % и 3,2 %, что, в свою очередь, определило выбор исследуемых объектов в отношении массовой доли жира. Учитывая, что среди органолептических показателей структура и консистенция, вкус и запах – это наиболее значимые показатели, определяющие выбор продукции, а, следовательно, успех производителя на потребительском рынке, именно эти показатели были определены в исследованиях как приоритетные.

Учитывая высокий спрос на диетические кисломолочные напитки, а также сохранение в процессе переработки всех исходных компонентов, исследование потребительских свойств молочных продуктов данной группы, полученных из сырья после приемов детоксикации, вполне оправдано. Объектами исследования являлись диетические кисломолочные напитки (кефир и ряженка), выработанные термостатным способом из молока, подвергнутого комбинированной детоксикации.

На первом этапе проводился контроль качества исходного молока по комплексу показателей: массовая доля жира, СОМО, плотность, массовая доля белка, титруемая кислотность. Результаты исследования представлены в таблице 4.

Таблица 4 ? Характеристика показателей качества исходного молочного сырья, используемого для сквашивания (с целью получения КМН)

Факторы воздействия

Экспозиция, мин

Массовая доля жира, %

Массовая доля белка,%

СОМО,%

Плотность,

град. ареометра

Титруемая кислотность, град.Т

контроль

3,65±0,02

2,88±0,02

7,82±0,02

27,07±0,03

19±0,04

НЭМИ

5

3,73±0,03

2,88±0,03

7,78±0,03

26,85±0,02

19±0,03

 НЭМИ

10

3,69±0,02

2,92±0,02

7,82±0,03

27,02±0.03

18,5±0,03

НЭМИ

15

3,73±0,02

2,9±0,02

7,79±0,02

26,89±0,02

18,0±0,04

НЭМИ +ПФП

5

3,66±0,02

2,85±0,02

7,75±0,02

26,78±0,03

19±0,02

НЭМИ+ ПФП

10

3,62±0,03

2,87±0,03

7,79±0,03

26,9±0,02

18,5±0,02

НЭМИ +ПФП

15

3,58±0,03

2,84±0,02

7,69±0,02

26,61±0,02

18,0±0,03

  •  

Полученные данные свидетельствуют о влиянии приемов детоксикации на основные характеристики качества молока, при этом можно отметить как снижение, так и увеличение значений исследуемых показателей. Если рассматривать изменение массовой доли белка, то воздействие НЭМИ не снижает его содержания, хотя наблюдается незначительное увеличение при экспозиции 10 и 15 минут, что можно рассматривать как благоприятный фактор, так как воздействие сорбента снижает содержание белка в молоке. Наносекундные электромагнитные импульсы без участия сорбента при длительности от 5 до 15 минут дают увеличение массовой доли жира на 0,04…0,08%. Вместе с тем, сорбент поглощает жир, в среднем, от 0,08 до 0,05 %., такие, даже незначительные колебания в содержании жира и белка, естественным образом, отражаются на показателе «плотность». После воздействия НЭМИ и сорбента плотность только при экспозиции электрофизического фактора 10 минут остается в пределах нормы.

Структурно-механические (реологические) свойства сгустков зависят от активности микрофлоры и состояния дисперсной системы, а способность сгустка сохранять свою структуру во времени обусловлена течением  процессов кислотной коагуляции казеина и гелеобразования. Следует отметить, что  воздействие наносекундных электромагнитных импульсов как самостоятельных факторов способствует снижению показателя титруемой кислотности на начальном этапе воздействия. Через 10 часов сбраживания титруемая кислотность (табл.5) обработанных образцов молока по отношению к контролю (99±0,02°Т) была следующей:

Таблица 5 ? Результаты оценки титруемой кислотности молочного сгустка, (воздействие НЭМИ)

Характеристика

образцов

Титруемая кислотность сгустка молока , °Т

фракция продукта

Верхний слой

Нижний слой 

Длительность воздействия фактора

Контроль

83±0,2

83±0,2

5 мин

94±0,3

82±0,4

10 мин

88,5±0,2

89±0,3

15 мин

93,5±0,2

89±0,3

Направленность изменений показателя не однородна, так сгусток молока после 5- минутной обработки имеет более высокую кислотность, чем сгусток молока 10-и и 15-и минут обработки, что коррелирует с состоянием дисперсной системы молока.

Анализ кривых распределения термогравиметрического анализа молока до и после обработки, указывает на явное изменение водосвязывающих свойств белков молока, что наглядно отражают данные уноса влаги (рис. 14). Так, общее количество потери массы (линии TG) составляет: для сырого молока – 24,77%; обработанного полифепаном –30,81%; после воздействия НЭМИ в течение 10 минут – 23,42%; НЭМИ в течение 10 минут и сорбента –25,46%. Полученные данные еще раз подтверждают, что время  наиболее оптимальной экспозициия воздействия НЭМИ составляет 10 минут.

TG

 dg_2009_2potoroko_51 а

TG

 dg_2009_2potoroko_52б

TG

 dg_2009_2potoroko_54в

Рисунок 14–.Кривые распределения термогравиметрического анализа а) молока (контроль), б) молока, обработанного полифепаном в) молока обработанного НЭМИ и полифепаном.

Кривые изменения вязкости сгустков (рис. 15), полученных при сквашивании молока после наносекундного электромагнитного воздействия, имеет разную степень кривизны, что наглядно отражает влияние экспозиции воздействия НЭМИ на данный показатель. В большей степени коррелирует кривые контроля и 10 минутного воздействия НЭМИ, в то время, как 15 минутная экспозиция дает сгусток слабый, легко отдающий влагу.  Снижение вязкости сгустков наблюдается при комплексном воздействии НЭМИ и сорбента. Кривые вязкости практически параллельны, однако лучшими свойствами обладает сгусток, полученный в молоке после 10 минутного воздействии НЭМИ с последующей сорбцией полифепаном, что согласуется с результатами визуальной оценки.

1)

2)

Рисунок 15 – Изменение вязкости сгустков молока после разной экспозиции воздействия: 1) воздействие НЭМИ, 2) комплексное воздействие, mPas

Исследования влияния комплекса приемов детоксикации на процессы сквашивания показали, что:

  • небольшая длительность воздействия наносекундных электромагнитных импульсов дает некоторое снижения при 5 минутной экспозиции титруемой кислотности и вязкости (92±0,05°Т и 25,57 mPas ) по отношению к контролю (99±0,02°Т и 34,87 mPas соответственно);
  • увеличение длительности воздействия НЭМИ более 15 минут дает неадекватный эффект, когда при незначительном росте титруемой кислотности на 1…2 градуса по отношению к контролю наблюдается снижение вязкости до 26,54…23,81 mPas;
  • при сопоставлении данных показателей вязкости с дисперсией частиц можно предположить, что тонкое дробление частиц дисперсной системы молока снижает влагоудерживающую способность сгустка.

Сенсорная характеристика сгустков показала неоднородность результатов, однако можно выделить образец, полученный из молока после 10 минутной экспозиции НЭМИ, который имеет лучшую структуру сгустка без отстоя жира и отделения сыворотки. Таким образом, наиболее эффективным, с точки зрения реологических характеристик, определяющих консистенцию напитков, является режим детоксикации при экспозиции наносекундного электромагнитного воздействия 10 минут. Именно при этом режиме показатели титруемой кислотности (104±0,05°Т) и вязкости (22,96 mPas ) по отношению к контролю (99±0,02°Т и 34,87 mPas соответственно) были наиболее приемлемы.

На втором этапе исследовали потребительские свойства и проводили  товароведную оценку кефира и ряженки, полученных термостатным способом из молочного сырья, подвергнутого детоксикации. Для хранения были определены два режима, через 24 часа хранения напитки имели характерную микрофлору (рис.16) Развитие заквасочной микрофлоры протекало весьма интенсивно и сохраняло высокую видовую характерность при хранении, что можно связать с освобождением молока от солей тяжелых металлов оказывающих чаще всего ингибирующее воздействие на молочнокислое брожение и способностью прежде всего белков участвовать в процессах ферментации.

Сравнительная органолептическая оценка (табл. 6) кисломолочных напитков показала, что они превосходили контроль по таким показателям, как вкус и консистенция, и были отмечены экспертной группой.

Таблица 6 ? Обобщенная оценка органолептических показателей качества напитков в процессе хранения

 

УСЛОВИЯ

 

Наименование

продукта

 

Режим хранения

Обобщенная  органолептическая оценка, балл

Отклонение от исходного качества, балл

Исход

ное

1 сут

3 сут.

5сут

Кефир

I

3,8

3,9

3,7

3,5

0,3

II

3,7

3,4

3,1

0,7

Кефир (контроль)

I

2,8

2,7

2,4

2,1

0,7

II

2,6

2,4

2,0

0,8

Ряженка

I

4,2

4,2

4,0

3,8

0,4

II

4,0

3,7

3,4

0,8

Ряженка (контроль)

I

4,1

4,1

4,0

3,8

0,3

II

4,0

3,8

3,5

0,6

Ранее было установлено, что электрофизическое воздействие в совокупности с сорбентом несколько улучшает функционально-технологические свойства молочного сырья, а значит создается благоприятная среда для развития заквасочной микрофлоры.

В процессе хранения в напитках наблюдается увеличение содержания продуктов протеолиза и флеворобразующих веществ. Так, увеличение аминного азота (табл. 7) к концу хранения при первом режиме хранения  составляет соответственно 1,35…1,79 мг%, а во втором 2,05…2,65 мг%. , в то время как в контрольных образцах  увеличение содержания аминного азота составляет в среднем на 0,66…1,12 мг% для кефира и 0,7…0,95 мг% для ряженки. Это явно свидетельствует о положительном влиянии проведения детоксикационных мер в отношении исходного сырья, активизирует заквасочную микрофлору и, как следствие, скорость преобразования основных  компонентов сырья.

Общий прирост значения показателя ЛЖК к концу хранения составляет 0,67…1,98 мг%. Были отмечены следующие изменения на 0,13…0,26 мг% у кефира и 0,28…0,32мг% у ряженки, что коррелирует с накоплением других флеворобразующих веществ (диацетилом, ацетоином, молочной кислотой). 

Таблица 7 ? Изменение содержания аминного азота при хранении

кисломолочных напитков

Наименование продукта

Режим хранения

Содержание аминного азота ( мг%) в напитках при хранении(сутки)

Начало

хранения

1 сутки

2 сутки

3 сутки

4 сутки

5 сутки

Кефир (контроль)

I

9,52 ± 0,56

9,75 ± 0,37

9,94 ± 0,25

10,38± 0,42

10,93 ± 0,52

11,31±0,25

II

9,52 ± 0,25

9,82 ± 0,26

10,25 ± 0,59

11,03 ±0,38

11,46 ± 0,19

11,97±0,51

Кефир

I

12,34 ± 0,48

12,86 ± 0,32

13,08 ± 0,58

13,37 ±0,39

13,69 ± 0,47

13,85 ± ,43

II

12,34 ± 0,57

12,95 ± 0,45

13,42 ± 0,54

14,25 ±0,49

14,73 ± 0,65

14,96±0,33

Ряженка (контроль)

I

4,48 ± 0,43

4,83 ± 0,19

4,96 ± 0,45

5,17 ± 0,38

5,42 ± 0,52

5,83±0,35

II

4,48 ± 0,32

4,92 ± 0,27

5,32 ± 0,46

5,59 ± 0,35

6,04 ± 0,72

6,53±0,41

Ряженка

I

5,72 ± 0,53

6,21 ± 0,48

6,45 ± 0,31

6,67 ± 0,27

7,06 ± 0,35

7,42±0,53

II

5,72 ± 0,28

6,36 ± 0,53

6,78 ± 0,29

7,32 ± 0,62

7,89 ± 0,34

8,37±0,62

Наблюдается снижение интенсивности отделения сыворотки в продукте, для кефира и ряженки интенсивность отделения сыворотки снизилась соответственно на 10±1,5 % и 14±1% (рис. 17).

Вид продукта

 

Рисунок 17 –  Характеристика объема выделившейся сыворотки, %

Проведение исследования по установлению степени токсичности показало (табл. 8), что в процессе хранения наблюдается некоторая разница в показателях безопасности при равных условиях хранения. К концу хранения все напитки попадали в градацию нетоксичных объектов, однако образцы кисломолочных напитков, полученных из молока подвергнутого детоксикации, имеют более низкое значение показателя токсичности, а выживаемость простейших увеличивается на 3…15 % по отношению к контролю.

Таблица 8 ?Результаты определения токсичности

кисломолочных напитков биопробой

Наименование оцениваемого продукта

Выживаемость простейших

(при экспозиции 3 час),%

Исходное

В конце хранения

Кефир (контроль)

89±0,3

69±0,5

Кефир

92±0,5

84±0,3

Ряженка (контроль)

86±0,3

67±0,4

Ряженка

90±0,2

79±0,3

Таким образом, результаты исследования позволили комплексно оценить возможности использования детоксикационных приемов молочного сырья на территориях техногенного загрязнения для формирования потребительских свойств молочных продуктов и обеспечения их безопасности в условиях информационной неопределенности.

ГЛАВА 8 СОЗДАНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА И БЕЗОПАСНОСТИ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ. Разработка и внедрение системы менеджмента безопасности пищевых производств (СМБПП) на предприятиях молочной промышленности имеет особую приоритетность, так как данный сегмент пищевых продуктов потребляется повсеместно независимо от региона проживания и возрастной группы потребителя.

Проектирование и разработка СМБПП для реального молокоперерабатывающего предприятия базировались на обеспечении решения следующих задач ( побудительные мотивы):

  •  повышение безопасности продукции;
  • усовершенствование системы пищевой безопасности;
  •  повышение доверия потребителей к качеству продукции
  • повышение доверия потребителей к компании в целом.

Работа осуществлялась поэтапно при этом учитывалось, что функционирование СМБПП зависит от комплекса факторов (рис. 18).

 

 

 

 


Рисунок 18 – Обобщенные аспекты внедрения СМБПП в условиях

реального производства

На этапе подготовки к внедрению были разработаны и утверждены индивидуальные ППК для каждого вида молочного продукта. Разработанные карты процессов (табл. 9 и 10) послужили основой к формированию руководства по качеству в рамках внедрения СМБПП.

Таблица 9 ? Результаты анализа опасных факторов производства кефира, связанных с молочным сырьем (фрагмент карты)

Ингредиенты, этапы процесса

Потенциальная опасность

Описание

Возможна ли опасность?

Предупредительные меры

Сырье и компоненты

Молоко сырое

Биологическая:

патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы

Наличие патогенных микроорганизмов в готовом продукте может вызвать тяжелые кишечные заболевания

Да

В результате несоответствующей фермерской практики, а также нарушения режимов хранения и транспортирования указанные загрязнители могут накапливаться в сыром молоке

Контроль сопроводительной документации, контроль молока при приемке, программы предварительных мероприятий (ППМ) в отношении поставщиков

Химическая:

токсичные элементы;

микотоксины;

антибиотики, ингибирующие вещества;

пестициды;

радионуклиды;

остатки моющих и дезинфицирующих веществ

Наличие указанных веществ в количествах, превышающих допустимые уровни, может привести к отравлению потребителей

Да

В результате несоответствующей фермерской практики загрязнители могут содержаться в сыром молоке в неприемлемых количествах. Ингибиторы могут вноситься в молоко для раскисления

 

1.Контроль молока при приемке на содержание токсичных веществ 2.Проведение детоксикационных мероприятий

ППМ в отношении подбора поставщика

Физическая:

посторонние твердые включения

Присутствие в продукте камней, металлических включений, частиц дерева, стекла и др. могут серьезно травмировать потребителей

Да

В результате несоответствующей фермерской практики молоко может содержать посторонние твердые включения

Контроль при приемке, очистка. ППМ в отношении подбора поставщика

Было определено влияние каждого фактора на безопасность молочных продуктов, произведенных в заданных условиях производства на основе оценивания их влияния на потребительские свойства.  Теория управления рисками предполагает обязательный обмен информацией между всеми сторонами, которые способны оказывать управляющие воздействия, направленные на предотвращение, устранение или снижение выявленных опасностей до приемлемых уровней.

Таблица 10 ? Определения критических контрольных точек для производства кефира (фрагмент карты)

Наименование компонента или этапа

Определение критических контрольных точек

Идентифицированные опасные факторы

Вопрос

1

Вопрос

2

Вопрос

3

Вопрос

4

ККТ или меры предупреждения

Сырье и материалы

Молоко сырое

Биологические

Да

Да

Да.

Пастеризация

Контроль сопроводительной документации, контроль молока на приемке, ППМ в отношении поставщиков

Химические

(ингибиторы)

Да

Да

Нет

Потенциальная ККТ -1

контроль  при приемке на содержание ингибиторов,

.Проведение детоксикационных мероприятий

ППМ в отношении подбора поставщика

Физические

Да

Да

Да.

Очистка

Контроль  при приемке, очистка ППМ в отношении подбора поставщика

Анализ и актуализация системы проводилась по установленной схеме, разработанные карты процессов легли в основу формирования руководства по качеству в рамках внедрения СМБПП.

Разработанная «Программа производственного контроля (ППК)», была апробирована ОАО «Южно-Уральский молочный завод» как основной документ, регламентирующий проведение производственного контроля на предприятии-изготовителе.

На основании вышеизложенного становится очевидным, что внедрения СМБПП на основе стандарта ИСО серии 22000можно достичь только в том случае, если в каждой критической контрольной точке в режиме реального времени действует предупреждающий контроль, а информационные потоки охватывают всю цепь товародвижения.

ВЫВОДЫ

  • Выполнено комплексное исследование, позволившее научно обосновать и практически реализовать инновационные подходы к технологиям детоксикации молочного сырья в условиях информационной неопределенности для обеспечения заданного качества и безопасности молочных продуктов в регионах с техногенным загрязнением территорий.
  • На основе системного анализа предложена модель формирования качества БМП для населения территорий техногенного загрязнения, которая базируется на применении комбинированных методов детоксикации молочного сырья, поступающего на предприятия молочной промышленности с территорий, имеющих различную техногенную нагрузку.

Необходимость разработки и внедрения данной модели подтверждают результаты  исследования миграции контаминантов по пищевым цепям на этапе производства. Наибольшие изменения происходят в контаминации при переработке молока напряженной и условно-удовлетворительной зон, при первичном более низком значении показателя. Заметно снижается содержание железа  и меди, а массовая доля цинка и свинца увеличивается, что обусловлено различием в содержании белка и жира, а также состоянием металлов в среде продукта.

  • Установлены доминирующие факторы, обусловливающие контаминацию молочного сырья в регионах техногенного загрязнения. Результаты исследований свидетельствуют о неоднородной загрязненности природной среды хозяйств, поставляющих молочное сырье на переработку Количество железа и  никеля в водных ресурсах зон превышает ПДК в 2,9….1,4 и 10…1,3 раза соответственно. В некоторых зонах в сене и силосе, используемых на откорм скота, содержание никеля превышает ПДК в 2…10 раз, содержание свинца – 2…3 раза, кобальта в 2 раза.

Оценка показателей безопасности молочного сырья показала, что практически во всех зонах содержание отдельных элементов приближается к предельно допустимым концентрациям. Сложная ситуация отмечена в кризисной и критических зонах, когда даже усредненное значение по отдельным элементам превышает ПДК в 1,5…2,6 раза.

  • Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена перспективность и эффективность использования инновационных методов детоксикации молочного сырья на основе природных сорбентов и электрофизических методов воздействия. Результаты исследования распределения тяжелых металлов в различных фракциях молока впервые позволили сформировать  схему их убывающего распределения в следующем порядке фракций: белковая>водно-белковая>белково-жировая>жировая, которая может быть положена в основу разработки инновационной технологии  производства  безопасной  молочной продукции.
  • Экспериментально полученные данные по содержанию тяжелых металлов и их распределению в сыворотке и коагуляте молока позволили  установить, что белково-жировая фракция обладает более высокой кумулятивной способностью, чем водно-белковая по всем металлам, кроме свинца. На основе результатов синхронного термического анализа, характеризующего термодинамические процессы в различных фракциях молока, была подтверждена корреляция между влагоудерживающей способностью белков различных фракций молока и содержанием тяжелых металлов. Дифференциальные кривые DTA нагревания фракций имеют два термических эффекты, однако линия DTA сывороточной фракции имеет характерный внутренний излом при температуре 137,3°С с потерей влаги в объеме 8,01%. Изменения в коагуляционной фракции имеют несколько иной характер, первый термический эффект сопряжен с потерей 0,46 мг влаги около 170°С.
  • Аналитически определены инновационные методы детоксикации  за счет минимизации рисков контаминации при условии сохранения оптимальных параметров качества молока. На основе анализа объемов уноса как фактора разрушения химических связей металлокомплексов в молоке после электрофизического воздействия, был определен характер изменения состояния тяжелых металлов в молочной эмульсии. Результаты исследования позволили впервые определить наиболее оптимальные сочетания приемов детоксикации и условия их ведения в отношении всего комплекса тяжелых металлов и сохранения нативных свойств молока. Наиболее эффективным является обработка сырого молока ультразвуком в течение 5 минут, а наносекундными электромагнитными импульсами в течение 10 мин с последующей  обработкой сорбентом.
  • Доказаны опытным путем и впервые установлены ряды распределения тяжелых металлов для молока, подвергнутого детоксикации на основе ультразвукового и наносекундного воздействия. Получены зависимости, определяющие закономерности процессов детоксикации, которые могут быть применены по отдельно взятым контаминантам. Их применение в практической деятельности даст реальный эффект экономии средств на исследования и позволит выявить направленность мероприятий  по минимизации рисков контаминации сырья и продуктов его переработки.
  • Экспериментально подтверждено влияние комплексных методов детоксикации на основе сочетания УЗ и НЭМИ с сорбентом, на дисперсный состав среды. Выявлено, что дисперсия продукта характеризуется модусом кривой распределения с размерным рядом более 5000 nm  и увеличением доли частиц в размерном ряду от 90 до 300 nm при начальной характеристике включающей три значения –5630 nm; 325 nm; 121,8 nm, что обусловлено дезинтеграцией сложных химических комплексов, образованием каналов электрического пробоя и микротрещин.
  • Доказана возможность применения инновационных технологий детоксикации для оптимизации потребительских свойств БМП, установлено положительное влияние на изменение их органолептических и физико-химических показателей качества. По отношению к контролю напитки превосходили по таким показателям, как вкус и консистенция. Наблюдается снижение  интенсивности отделения сыворотки в продукте, для кефира и ряженки интенсивность отделения сыворотки снизилась соответственно на 10±1,5 % и 14±1%. При сопоставлении данных вязкости с дисперсией частиц было установлено, что тонкое дробление частиц дисперсии молочной эмульсии  понижает влагоудерживающую способность сгустка.
  • Разработана и апробирована в условиях реального предприятия «Программа производственного контроля (ППК)», как основной документ, регламентирующий проведение производственного контроля на предприятии. Усовершенствованы методы моделирования производственных процессов с целью оптимизации учета неопределенностей и рисков технологических параметров для обеспечения качества и безопасности выпускаемой продукции.
  • Разработана модель алгоритма прослеживаемостиконтаминации, охватывающая все этапы жизненного цикла продукции, которая предназначена для поиска путей встраивания процессов детоксикации в технологии производства, для обеспечения безопасности молочных продуктов. В свою очередь выполнение задач контроля и передачи информации по цепи обеспечит пищевую безопасность по всех этапах жизненного цикла продукции от  производства и потребления БМП, вплоть до их конечного потребления.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Монографии

  • Потороко И.Ю. Оптимизация технологии производства безопасных молочных продуктов.– Челябинск: Изд-во ЮУрГУ Издательский центр, 2008.- 172 с.
  • Потороко И.Ю. Управление процессами формирования потребительских достоинств безопасных функциональных продуктов.– Челябинск: Изд-во ЮУрГУ Издательский центр, 2009.- 159 с.
  • Потороко И.Ю. Теоретические основы технологии безопасных молочных продуктов – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ Издательский центр, 2010.- 167 с.
  • Потороко И.Ю. Системный подход к управлению качеством молока и молочных продуктов.– Москва: Изд-во Экономика, 2011.- 128 с.
  • Потороко И.Ю. Электрофизические методы в формировании потребительских свойств, качества и безопасности товаров/ И.Ю. Потороко, Н.В. Науменко // Челябинск: Изд-во ЮУрГУ Издательский центр, 2011.- 197с.

Публикации в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК

  • Потороко И.Ю. Влияние биологически активных добавок на сохранение потребительских достоинств кисломолочных напитков / И.Ю. Потороко, Т.В. Пилипенко  // Вестник ЮУрГУ, Серия «Рынок:теория и практика».– 2006.–Вып.3 №4(59).– С. 117-123
  • Потороко И.Ю. Проблемы ассортиментной идентификации кисломолочных продуктов / И.Ю. Потороко // Вестник ЮУрГУ, Серия «Рынок:теория и практика».– 2006.–Вып.2  №1(56).– С. 106-113
  • Потороко И.Ю. Государственная политика России в области продовольственной безопасности и безопасности пищевых продуктов. Современное состояние вопроса / И.Ю. Потороко, Н.В. Попова // Вестник ЮУрГУ, Серия «Экономика и менеджмент».– 2009.–Вып. 10  №21(154).– С. 92-98
  • Потороко И.Ю. Management of technological processes of manufacture based on system HACCP and their efficiency   [текст] / И.Ю. Потороко // Trakia Journal of Sciences Vol. 8 № 1, 2010 Trakia University, Stara Zagora, Bulgaria pp 114-119 . Режим доступа к журн.: http://www.uni-sz.bg свободный.
  • Потороко И.Ю. Исследование возможностей регулирования состава микрофлоры продовольственных товаров электрофизическими методами воздействия  [текст] / И.Ю. Потороко, Н.В. Науменко // Товаровед продовольственных товаров. – 2011. – № 2. – С. 6– 9.
  • Потороко И.Ю. Управление качеством и безопасностью молочных продуктов, производимых в условиях экологически неблагополучных территорий / И.Ю. Потороко // Вестник ЮУрГУ, Серия «Экономика и менеджмент».– 2011.–Вып. 18  №21(238).– С. 188-193
  • И.Ю. Потороко, Л.А. Забодалова Электрофизические методы воздействия в технологии переработки молока [Электронный ресурс]: Электронный научный журнал «Процессы и аппараты пищевых производств»/ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий. – Электрон.журнал – Санкт-Петербург: СПбГУНиПТ, 2011. – №1. – март. 2011.» Режим доступа к журн.: http://www.open-mechanics.com/journals свободный.
  • Потороко И.Ю. Управление качеством и безопасностью молочных продуктов на основе внедрения СМБПП / И.Ю. Потороко, Л.А. Забодалова  // Вестник ЮУрГУ, Серия «Экономика и менеджмент».– 2011.–Вып. 17  №8(225).– С. 190-194
  • И.Ю. Потороко, Л.А. Забодалова  Влияние методов детоксикации на технологические свойства молочного сырья [Электронный ресурс]: Электронный научный журнал «Процессы и аппараты пищевых производств»/ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий». – Электрон. журнал – Санкт-Петербург: СПбГУНиПТ, 2011. – №2. – сент. 2011. Режим доступа к журн.: http://www.open-mechanics.com/journals свободный.
  • Потороко И.Ю. Пилипенко Т.В. Инновационные подходы в формировании потребительских свойств молочных продуктов / И.Ю. Потороко, Т.В. Пилипенко // Вестник ЮУрГУ, Серия «Экономика и менеджмент».– 2011.–Вып. 19  №28(245).- С.189-194.
  • Потороко И.Ю. Оценка факторов качества и безопасности молочных продуктов в условиях Уральского региона (Istimation of factors of quality and safety of dairy products in the condition of the URAL REGION)// .– International scientific-practical conference «Commodity science and trade entrepreneurship: research, innovations, education» – Kyiv,KNTEU, 2011.– p.122-125.
  • Потороко И. Ю,. Пилипенко Т.В, Пилипенко Н.И. Использование электрофизических методов при производстве и контроле качества пищевых продуктов[текст] / И.Ю. Потороко, Т.В. Пилипенко, Н.И. Пилипенко// Товаровед продовольственных товаров. – 2011. – № 9. – С. 9– 13.

Научные труды институтов, учебные пособия

  • Потороко И.Ю. Физико-химические свойства и методы контроля качества товаров: учебное пособие.[текст]/ И.Ю. Потороко, И.В. Калинина. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2004. – 51 с .
  • Потороко И.Ю. Исследование вопросов оптимизации параметров, обусловливающих изменение качества кисломолочных напитков при хранении [текст]  / И.Ю. Потороко, Т.В. Пилипенко, Л.П. Нилова//Сборник научных трудов . Новое в технологии продуктов общественного питания, товароведения и экспертизы потребительских товаров. - Санкт-Петербург: С-Пб ТЭИ, 2005  С56-61
  • Потороко И.Ю.Формирование потребительских характеристик кисломолочных продуктов: учебное пособие.[текст]/ И.Ю. Потороко, Г.Н. Айлова. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. – 75 с .
  • Потороко И.Ю. Товароведение и экспертиза потребительских товаров: учебное пособие.[текст]/ И.Ю. Потороко, Г.Н. Айлова. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. – 167 с . (уч. пособие с грифом УМО).
  • Потороко И.Ю. Изучение биологической ценности кисломолочных напитков [текст]  / И.Ю. Потороко, Т.В. Пилипенко, Л.П. Нилова//Сборник научных трудов . Научно прикладные аспекты товароведения, экспертизы потребительских товаров и технологии продуктов общественного питания. - Санкт-Петербург: С-Пб ТЭИ, 2005 С 32-37
  • Потороко И.Ю. Товароведение и экспертиза продовольственных товаров: учебное пособие.[текст]/ И.Ю. Потороко, Э.И. Черкасова, И.В. Калинина. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2008. – 167 с .
  • Потороко И.Ю. Дегустационный анализ: учебное пособие.[текст]/ И.Ю. Потороко. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2009. – 142 с .
  • Потороко И.Ю. Системный анализ и принятие решений учебное пособие.[текст]/ И.Ю. Потороко. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2010. – 64 с
  • Потороко И.Ю. Влияние электрофизических методов воздействия на микроструктуру дисперсной среды коровьего молока/ И.Ю. Потороко, И.В. Калинина // Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании: Сборник научных работ.– Одесса, Изд-во Черноморье, 2011.– Том 6 Технические науки.- С. 74-76.
  •  Потороко И.Ю. Современные технологии производства молочных продуктов: учебное пособие.[текст]/ И.Ю. Потороко, Э.И. Черкасова, Н.В. Науменко , Н.В.Попова. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2011. – 87 с (уч. пособие с грифом УМО).
  • Потороко И.Ю. Использование электрофизических методов в технологии производства продовольственных товаров: учебное пособие.[текст]/ И.Ю. Потороко, В.В. Ботвинникова. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2011. – 72 с (уч. пособие с грифом УМО).
  • Потороко И.Ю. Исследование факторов формирования потребительских свойств восстановленных молочных продуктов/ И.Ю. Потороко, П.В. Попова // Современные направления теоретических и прикладных исследований: Сборник научных работ.– Одесса, Изд-во Черноморье, 2011.– Том 4 Технические науки.- С. 89-95.

Материалы симпозиумов, конгрессов, конференций

  • Потороко И.Ю. Структурно-механические свойства кисломолочных напитков и факторы их определеяющие  [текст] / И.Ю. Потороко //Сб. материалов  Международной научно-практической конференции «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства», – Челябинск, Изд-во ЮУрГУ. – 2004. – С. 146-150
  • Потороко И.Ю. Проблемы получения безопасных молочных продуктов  [текст] / И.Ю. Потороко //Сб. материалов XXLIII Международной научно-практической конференции  – Челябинск, Изд-во XUFE. – 2004. – С. 116-120.
  • Потороко И.Ю. Проблемы менеджмента качества производства молочных продуктов  [текст] / И.Ю. Потороко //Сб. материалов VI Международной научно-практической конференции «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства», – Челябинск, Изд-во ЮУрГУ. – 2007. – С. 143-149
  • Потороко И.Ю. О внедрении ресурсосберегающих технологий в пищевые производства  [текст] / И.Ю. Потороко, Н.В. Попова, А.П.Шалаев //Сб. материалов VI Международной научно-практической конференции «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства», – Челябинск, Изд-во ЮУрГУ. – 2008. – С. 93-96
  • Потороко И.Ю. Система управления безопасностью пищевых продуктов -ГОСТ Р ИСО 2200-2007  [текст] / И.Ю. Потороко, Н.В. Попова, А.П.Шалаев //Сб. материалов VII Международной научно-практической конференции «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства», – Челябинск, Изд-во ЮУрГУ. – 2009. – С. 219-222
  • Потороко И.Ю. Применение термического анализа в экспертизе компонентов кисломолочных продуктов [текст] / И.Ю. Потороко, Н.В. Попова, Д.А.Жеребцов //Сб. материалов конференции с элементами научной школы «Инструментальные методы для исследования живых систем в пищевых производствах»в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», – Кемерово, Изд-во КемТИПП. – 2009. – С. 35-37
  • Потороко И.Ю. Оптимизация критериев ассортиментной и качественной идентификации молочных продуктов [текст] / И.Ю. Потороко, Н.В.Попова, В.В.Ботвинникова //Сб. материалов Международной научно-практической конференции «Безопасность и качество продуктов питания и товаров народного потребления», – Алматы, Республика Казахстан, Изд-во АлмГТУ. – 2009. – С. 55-57
  • Потороко И.Ю. Возможности использования наносекундных электромагнитных импульсов для целей корректировки качества сырья пищевых продуктов [текст] / И.Ю. Потороко, Н.В. Науменко, В.В. Крымский //Сб. материалов Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности», – Самара, Изд-во СамГТУ. – 2009. – С. 35-37
  • Потороко И.Ю. Критерии качественной идентификации кисломолочных продуктов  [текст] / И.Ю. Потороко, Н.В. Попова, В.В. ботвинникова //Сб. материалов Международной научно-практической конференции «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств СПТ и ТПП-2009, – Барнаул, Изд-во АлтГТУ. – 2009. – С. 65-67
  • Потороко И.Ю. Влияние наносекундных электромагнитных импульсов на свойства пищевого сырья  [текст] / И.Ю. Потороко, Н.В. Попова, Н.В. Науменко //Сб. материалов V Международной научно-практической конференции «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг», – Орел, Изда-во Орел ГТУ. – 2009. – С. 35-37
  • Потороко И.Ю. Безопасность продуктов питания как фактор продовольственной безопасности населения [текст] / И.Ю. Потороко, И.В. Калинина, В.В. Ботвинникова. //Сб. материалов VIII Международной научно-практической конференции «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства», – Челябинск, Издательский центр ЮУрГУ. – 2010. – С. 50-54
  • Потороко И.Ю. Возможности использования электрофизического воздействия для обработки молочного сырья [текст] / И.Ю. Потороко, Забодалова Л.А., Попова Н.В. //Сб. материалов VIII Международной научно-практической конференции «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства», – Челябинск, Издательский центр ЮУрГУ. – 2010. – С. 54-57
  • Потороко И.Ю. Исследование факторов качества и безопасности молочных продуктов [текст] / И.Ю. Потороко, Л.А. Забодалова, И.В. Калинина. //Сб. материалов XIII Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. Мосоловские чтения», – Йошкар-Ола, Изда-воМарГУ. – 2011. – С. 101-104
  • Потороко И.Ю. Обеспечение безопасности пищевых производств на основе внедрения систем качества [текст] / И.Ю. Потороко, Цирульниченко Л.А., Попова Н..В. //Сб. материалов Международной научно-практической конференции», – Троицк, Изд-во УрГАУ. – 2011. – С. 151-154
  • Потороко И.Ю. Качество продуктов питания как экономическая категория и объект управления [текст] / И.Ю. Потороко, Цирульниченко Л.А., Ботвинникова В.В. //Сб. материалов IX Международной научно-практической конференции «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства», – Челябинск, Издательский центр ЮУрГУ. – 2011. – С. 151-154
  • Потороко И.Ю. Возможности использования электрофизического воздействия для целей корректировки качества молочного сырья [текст] / И.Ю. Потороко //Сб. материалов Международной научно-практической конференции «Достижения науки инновации в производстве, хранении и переработке сельскохозяйственной продукции», – Мичуринск, МичГАУ. – 2011. – С. 276-280
  •  Потороко И.Ю. Инновационные подходы в технологии безопасных молочных продуктов и оценке их качества [текст] / И.Ю. Потороко, Л.А. Забодалова //Сб. материалов V Международной научно-практической конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в 21 веке», – СПбГУНиПТ. – 2011. – С. 264-269
  • Потороко И.Ю. Исследование механизма взаимодействия тяжелых металлов с компонентами молока [текст] / И.Ю. Потороко //Сб. материалов VI Международной научно-практической конференции «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг», – Орел, Изда-во Орел ГТУ. – 2011. – С.  33-35
  • Потороко И.Ю. Исследование возможности интенсификации процессов в технологии молочных продуктов [текст] / И.Ю. Потороко, Н.В. Попова //Сб. материалов конференции с элементами научной школы ««Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук»в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры  инновационной России», – Кемерово, Изд-во Кузбассвузиздат. – 2011. – С. 69-72
  • Потороко И.Ю., Цирульниченко Л.А. Формирование системы прослеживаемости качества и безопасности пищевых продуктов [текст] / И.Ю. Потороко, Л.А. Цирульниченко //Сб. материалов VI Международной научно-практической конференции «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг», – Орел, Изд-во Орел ГТУ. – 2011. – С. 37-39

Патенты РФ

  • Решение о выдаче патента на изобретение. Способ производства ряженки / И.Ю. Потороко, И.В. Калинина, В.В. Ботвинникова // (заявка № 2010145436 (065500) от 08.11.2010.
  • Решение о выдаче патента на изобретение. Способ производства кефира / И.Ю. Потороко, И.В. Калинина, В.В. Ботвинникова // (заявка № 201014435 ( 065499)) от 08.11.2010
 



© 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.