Одним из приоритетных направлений развития пищевой промышленности Российской Федерации является внедрение инновационных методов в технологии обработки сырья и пищевых продуктов. В статье рассматривается высокотехнологичный прогрессивный метод кавитационной обработки жидких пищевых на примере молока коровьего питьевого.
Ключевые слова: молоко коровье питьевое, кавитационная технология, гидратация белков, бактерицидная обработка.
С каждым годом численность населения нашей планеты растет все более быстрыми темпами. Для того чтобы выжить, человечество вынуждено производит возрастающие в объемах запасы пищевого сырья. Известные современные технологии хранения не гарантируют первозданной сохранности пищевого сырья и продуктов. Все мы хотим пить свежее молоко и употреблять в пищу свежие молочные продукты. В настоящее время обеспечение качества, сохранности и безопасности пищевого сырья является одним из приоритетных направлений развития пищевой промышленности [1, 2, 3, 4].
Вследствие этого на первый план выходит проблема восстановления утрачиваемых при хранении свойств и качеств сырья и продуктов питания, получение более совершенных по своему физическому и химическому составу пищевых продуктов [5–12].
И здесь возможны два пути: первый — это использование различных пищевых добавок в процессе восстановления природных свойств сырья и второй путь — это применение современных физических методов обработки пищевого сырья. Второй путь представляется наиболее прогрессивным, так как существующая практика внесения пищевых добавок при производстве продуктов питания далеко не всегда безвредна для здоровья человека. В этой связи важная роль отводится не только улучшению существующих методов технологической обработки пищевых продуктов, но и внедрению современных инновационных технологий. Из современных физических методов обработки сырья наибольший интерес представляет кавитационная технология.
Под кавитацией понимают процесс образования в жидкости парогазовых каверн вследствие разрыва ее сплошности из-за неспособности выдерживать растягивающие напряжения. То есть, если создать такие условия, при которых давление понизится до давления насыщенного пара, то в жидкости образуются парогазовые каверны или пузырьки, соотношение содержания газа и пара в полости которых может быть различным — теоретически от нуля до единицы. В зависимости от концентрации пара или газа в полости их называют паровыми или газовыми. Образовавшиеся микроскопические пузырьки схлопываются. Это явление носит название «синпериодическая кавитация» — процесс одновременного возникновения и схлопывания парогазовых пузырьков. Понижение давления в жидкости до давления насыщенного пара можно осуществить, например, за счет местного снижения давления в потоке жидкости при обтекании твердого тела (гидродинамическая кавитация) или при прохождении через жидкость акустических колебаний (акустическая кавитация).
Кавитационные явления имеют волновую природу, так как при схлопывании пузырьков образуются интенсивные встречные струи, которые, сталкиваясь, порождают высокочастотный колебательный процесс и, как следствие, резкие точечные повышения давления и температуры, в окружающей жидкости выделяется значительная энергия и распространяется сферическая ударная волна. Динамическое воздействие ударной волны может привести как к отрицательному, так и к положительному эффекту в жидкой среде. Так до недавнего времени кавитационные явления рассматривались только как отрицательные. Это было обусловлено эрозионной способностью кавитации. Затем было замечено, что жидкие среды после кавитационной обработки приобретают удивительные свойства. Поэтому такие технологии стали применять в теплоэнергетике, нефтяной, химической и пр. промышленности [13, 14, 15].
Позднее высокотехнические и экологически безопасные процессы кавитационные технологии стали применять в пищевой промышленности [16, 17, 18].
Применение кавитационной обработки пищевого сырья и кавитационных реакторов в нашей стране официально разрешено. Разработаны соответствующие сертификаты и лицензии. Разработки запатентованы в России [19, 20] и патентуются за рубежом. Результаты применения всесторонне исследованы профильными институтами РАСХН, РАМН и ведущими университетами России. В результате проведенных исследований были даны положительные официальные заключения.
Кавитационное воздействие на жидкость позволяет получать высококачественные технологические, пищевые и биологически активные растворы экстрактов, эмульсии и суспензии, осуществлять очистку и водоподготовку на промышленном предприятии [21].
Кавитационные технологии в настоящее время широко применяют в молочной промышленности. Так кавитацию используют для гомогенизации и пастеризации молока. Выбор режимов пастеризации при производстве молока предопределяется технологическими условиями и свойствами продукта. При содержании в продукте компонентов, отличающихся высокой термоустойчивостью, следует применять длительную пастеризацию. Процесс длительной пастеризации хотя и обеспечивает надежное уничтожение патогенных микробов и наименьшее изменение физико-химических свойств молока, однако требует больших затрат, связанных с использованием малопроизводительного оборудования. Кавитационное же воздействие кратковременно. К тому же оно не только способствует повышению дисперсности эмульсии, но и уничтожает вредные микроорганизмы. При обработке молока при температуре 70 °С общее микробное число снижается в 103–105 раз. При этом происходит полное уничтожение вегетативных форм дрожжей и плесеней, а также патогенных микроорганизмов группы кишечной палочки и нейтрализация фосфатазы. Такая обработка молока позволяет увеличить сроки его хранения при температуре 9–12 °С в неасептической упаковке не менее 5 суток без признаков его скисания.
И это еще далеко не все способы использования кавитационных технологий в переработке молока и молочных продуктов. В процессе кавитационной обработки цельного молока происходит биологическая активация воды, составляющей его эмульсионную среду, в результате чего за счет гидратации белков молока такой водой происходит увеличение их содержания. Кавитационная обработка также дает возможность увеличивать содержание белка в цельном молоке за счет добавления сухого обезжиренного молока.
Кавитационная обработка позволяет синтезировать молоко из молочной сыворотки и сухого молока, а также обогащать его искусственно вносимыми пищевыми компонентами, и таким образом существенно нарастить объем его производства без увеличения стада и значительно уменьшить его цену. Технологии кавитационной обработки можно эффективно использовать и для бактерицидной обработки молока на сборных пунктах с целью увеличения сроков створаживания при его дальней транспортировке. Изменение свойств биополимерной структуры молока под воздействием энергии кавитации, используемое в технологическом цикле производства, позволяет существенно улучшить качество кисломолочных продуктов, значительно увеличить их выход и создать новые виды продукции.
Таким образом, кавитация является высокоэффективным способом переработки молочных продуктов и улучшения их потребительских качеств. Технологические параметры метода могут служить основой для производства функциональных продуктов питания с заранее заданными свойствами. При помощи кавитации также можно получать легкие, высокоусвояемые продукты питания, предназначенные для лечебного, диетического и детского питания.
Литература:
1. Ребезов, М. Б. Качество и безопасность молочного сырья / М. Б. Ребезов, Г. К. Альхамова., Н. Н. Максимюк, Б. Н. Талеб // Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания: мат. IV междунар. научн.-практ. конф. — Челябинск: ИЦ ЮУрГУ, 2010. — C. 278–281.
2. Белокаменская, А. М. Применение физико-химических методов исследований в лабораториях Челябинской области / А. М. Белокаменская, М. Б. Ребезов, А. Н. Мазаев, Я. М. Ребезов, О. В. Зинина // Молодой ученый. 2013. № 4. С. 48–53.
3. Ребезов, М. Б. Экология и питание. Проблемы и пути решения. / Ребезов М. Б., Наумова Н. Л., Альхамова Г. К., Лукин А. А., Хайруллин М. Ф. // Фундаментальные исследования. 2011. № 8–2. С. 393–396.
4. Белокаменская, А. М. Оценка методов инверсионной вольтамперометрии, атомно-абсорбционного и фотометрического анализа токсичных элементов в продовольственном сырье и пищевых продуктах (монография) / Белокаменская А. М., Ребезов М. Б., Зинина О. В., Максимюк Н. Н., Наумова Н. Л. –Челябинск: издат. центр ЮУрГУ, 2012. — 128 с.
5. Догарева, Н.Г, Создание новых видов продуктов из сырья животного происхождения и безотходных технологий их производства / Н. Г. Догарева, С. В. Стадникова, М. Б. Ребезов М. Б. // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: мат. всерос. научн.-метод. конференции– Оренбург: ООО ИПК «Университет», 2012. — С. 945–953.
6. Ребезов, М. Б. Конъюнктура предложения обогащенных молочных продуктов на примере Челябинска / Ребезов М. Б., Наумова Н. Л., Альхамова Г. К., Кожевникова Е. Ю., Сорокин А. В. // Молочная промышленность. 2011. № 8. С. 38–39.
7. Ребезов, М. Б. Изучение отношения потребителей к обогащенным продуктам питания. / Ребезов М. Б., Наумова Н. Л., Хайруллин М. Ф., Альхамова Г. К., Лукин А. А. // Пищевая промышленность. 2011. № 5. С. 13–15.
8. Наумова, Н.Л., Функциональные продукты. Спрос и предложение (монография) / Н. Л. Наумова, М. Б. Ребезов, Е. Я. Варганова. — Челябинск: ИЦ ЮУрГУ, 2012. — 78 с.
9. Ребезов, М.Б., Инновационные технологии / М. Б. Ребезов, Наумова Н. Л., Зайнутдинов Р. Р., Альхамова Г. К., Лукин А. А. и др. // Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания: мат. IV междунар. научн.-практ. конф. — Челябинск: ИЦ ЮУрГУ, 2010. — C. 282–285.
10. Ребезов, М. Б., Патентный поиск проектирования функциональных продуктов питания / М. Б. Ребезов, О. В. Зинина, О. В. Несмеянова, Н. Н. Максимюк, Б. К. Асенова // Научное обеспечение инновационного развития животноводства: мат. ХХ междунар. научн.-практ. конф. — Жодино:РУП «Научно-практический центр НАН Беларуси по животноводству», 2013. — С. 435–436.
11. Ребезов, М.Б., Технология получения новых кисломолочных и мясных биопродуктов функционального назначения на основе поликомпонентных смесей (патентный поиск) / М. Б. Ребезов, О. В. Несмеянова // Экономика и бизнес. Взгляд молодых: мат. междунар. заочной научн.-практ. конф. молодых ученых, 3 декабря 2012 г. — Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2012. — С. 263–265.
12. Асенова, Б.К., Технология производства функциональных продуктов питания для экологически неблагоприятных регионов / Б. К. Асенова, К. Ж. Амирханов, М. Б. Ребезов // Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства: мат. междунар. научн.-практ. конф. (22–24 апреля 2013 года). — Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2013. — С. 313–317.
13. Прохасько, Л. С. Гидродинамика и расчет кавитационных смесителей непрерывного действия: автореферат дис. на соиск. уч. степени канд. техн. наук / Л. С. Прохасько. — Пермь. Изд-во ПГТУ, 2000. — 20 с.
14. Спиридонов, Е. К. Гидродинамика и расчет кавитационных смесителей непрерывного действия / Е. К. Спиридонов, Л. С. Прохасько // Аэрокосмическая техника и высокие технологии — 2000: Сборник научных трудов. — Пермь: Изд. ПГТУ, 2000 г. — C. 199.
15. Спиридонов, Е. К. Рабочий процесс и характеристики гидродинамических кавитационных эмульгаторов / Спиридонов Е. К., Прохасько Л. С. // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. 2000. № 5. С. 93–98.
16. Прохасько, Л. С. Применение гидродинамических кавитационных устройств для дезинтеграции пищевых сред / Прохасько Л. С., Ребезов М. Б., Асенова Б. К., Зинина О. В., Залилов Р. В., Ярмаркин Д. А. //Сборник научных трудов Sworld по материалам международной научно-практической конференции. 2013. Т. 7. № 2. С. 62–67.
17. Прохасько, Л. С. Гидродинамическая кавитационная технология обработки пищевых сред / Л. С. Прохасько, В. А. Евдокимов // Наука. Образование. Молодежь: мат. научн.-практ. конференции, посв. 55-летию Алматинского технологического университета. — Алматы: АТУ, 2012. — С. 256–257.
18. Прохасько, Л. С. Расчет кавитационных устройств для обработки жидких пищевых сред / Л. С. Прохасько, Р. В. Залилов, Я. М. Ребезов // Техника и технология пищевых производств: мат IХ междунар. науч.- технич. конференции. — Могилев: МГУП, 2013. С. 260.
19. Патент на изобретение RUS 2158627 23.03.1999 Российская Федерация, МПК 7B01F5/08. Смеситель кавитационного типа / Е. К. Спиридонов, Л. С. Прохасько, В. С. Боковиков, А. Х. Валиев. ─ № 99105906/12; заявл. 23.03.1999; опубл. 10.11.2000.
20. Смеситель кавитационного типа для жидких пищевых сред / Л. С. Прохасько, М. Б. Ребезов, О. В. Зинина, Р. В. Залилов, А. Н. Мазаев, Б. К. Асенова, Д. А. Ярмаркин. ─ Заявка на выдачу патента 2013117605; заявл. 16.04.2013; решение о выдаче патента 11.09.2013 (патент на публикации).
21. Прохасько, Л. С. Применение гидродинамических кавитационных устройств для процессов водоочистки // Международная научно-практическая конференция «Чистая вода — 2009»: сб. науч. тр. — Кемерово: Изд-во КТИПП, 2009. — С. 460–464.
