разработка ресурсосберегающей технологии пищевых волокон
Мазалова Н.В.
ФГБОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК», г. Орел, Россия
В соответствии со стратегией развития пищевой и перерабатывающей промышленности Российской Федерации на период до 2020 года необходимо повысить глубину переработки, вовлечь в хозяйственный оборот вторичные ресурсы, что позволит увеличить выход готовой продукции с единицы перерабатываемого сырья.
Обогащение продуктов питания пищевыми волокнами, в том числе из сахарной свеклы, является одной из важнейших задач, так как введение в рецептуры придает готовым изделиям профилактическую направленность.
Особенности производства сахара-песка из свеклы заключаются и в том, что в промышленности образуются большие количества вторичных сырьевых ресурсов (жом, меласса) и отходов производства (транспортно-моечный и фильтрационный осадки, мелкие обломки корнеплодов свеклы, отсев известнякового камня, сточные воды и др.). Неэффективное использование вторичных сырьевых ресурсов приводит не только к их потерям, но и загрязнению окружающей среды, нарушению экологического баланса в отдельных регионах, а также значительным финансовым затратам на вывоз неиспользуемых отходов.
Комплексное использование нетрадиционного сырья является актуальным для пищевой промышленности, пищевые волокна из сахарной свеклы, являются привлекательным ингредиентом в производстве продуктов функционального питания.
Исходя из вышеизложенного, целью исследования является разработка ресурсосберегающей и экологически чистой технологии пищевых добавок из свекловичного жома.
Водосвязывающая и сорбционная способность являются важными показателями качества источников пищевых волокон. Высокая гидрофильность волокон будет оказывать влияние на реологические свойства полуфабрикатов и качество готовых изделий, а так же играть определенную роль, усиливая моторику кишечника и сокращая время транзита по желудочно-кишечному тракту. Сорбционная способность источников пищевых волокон характеризует способность их связывать тяжелые металлы и другие ядовитые вещества, попадающие в организм с пищей.
Для построения математической модели исследовали влияние факторов: рН среда Х1, продолжительность замачивания Х2, температура Х3. В качестве параметров оптимизации (выхода) Y были приняты водосвязывающая и сорбционная способность жома порошка сахарной свеклы.
рН среды и температуру в эксперименте регулировали с помощью раствора уксусной кислоты с соответствующей рН и температурой. Температурные режимы поддерживали с помощью водяной бани. После обработки жом сахарной свеклы высушивали до влажности 12-14 %.
Данные эксперимента были обработаны с помощью программы Statictica 6.0.
Графическая интерпретация в виде сечений влияния исследуемых факторов на водосвязывающую способность свекловичного жома представлена на рисунке 1.
пищевой волокно свекловичный жом
Рисунок 1 - Влияние рН среды (Х1), продолжительности замачивания (Х2) и температуры (Х3) на водосвязывающую способность свекловичного жома
Графическая интерпретация данных, приведенных на рисунке 1 показывает, что водосвязывающая способность свекловичного жома незначительно связана с температурой замачивания, в большей степени наблюдается влияние на данный показатель продолжительности и рН-среды.
Рисунок 1 - Влияние рН среды (Х1), продолжительности замачивания (Х2) и температуры (Х3) на сорбционную способность свекловичного жома
Графическая интерпретация данных, приведенных на рисунке 2 показывает, что водосвязывающая способность свекловичного жома незначительно связана с температурой замачивания, в большей степени наблюдается влияние на данный показатель продолжительности и рН-среды.
Обработка данных позволила получить математические модели второго порядка:
Водосвязывающая способность
Y1 = -0,81 + 2,36Х1 - 0,23Х12 - 0,032Х2 + 0,0003Х22 - 0,022Х3 - 0,000004Х32 + 0,009Х1Х2 - 0,008Х1Х3 + 0,0004Х2Х3
R2 = 0,5, S2 = 0,02
Сорбционная способность
Y1 = -0,085 + 0,03Х1 - 0,0013Х12 + 0,0017Х2 + 0,000002Х22 + 0,0006Х3 + 0Х32 - 0,0004Х1Х2 - 0,00008Х1Х3 - 0,000009Х2Х3
R2 = 0,51, S2 = 0,00017
Анализ моделей показывает, что наибольший вклад в параметры оптимизации Y1 и Y2 оказывает фактор Х1 (рН-среды), т.к. имеет самый большой размер коэффициента.
Для водосвязывающей способности увеличение фактора Х1 (рН-среды) оказывает положительное влияние на параметр оптимизации (коэффициент имеет положительный знак), остальные факторы имеют отрицательные знаки, свидетельствующие об их снижающем действии на параметр оптимизации - водосвязывающую способность.
Для сорбционной способности знак «+» при коэффициенте Х1 (рН-среды) показывает положительное влияние увеличения этого фактора на параметр оптимизации - сорбционную способность. При этом сочетания факторов Х1Х2, Х1Х3, Х2Х3 в модели для сорбционной способности имеют отрицательные знаки, показывающие отрицательное влияние сочетания всех факторов на параметр оптимизации.
Нахождение оптимальных параметров проводили с помощью программы Excel, входящей в состав пакета программ Microsoft Office.
Решение уравнений позволило установить величину параметров оптимальную для водосвязывающей и сорбционной способности жома сахарной свеклы.
На основании проведенных исследований была разработана техническая документация ТУ 9112-304-02069036-2013 Порошки пищевые свекловичные «Сахарные волокна». Полученные режимы прошли промышленную апробацию на промышленном предприятии Орловской области ОАО «Колпнянский сахарный завод».