Комплексна мембранна технологія концентрування яблучного соку

Практичне значення одержаних результатів. На основі результатів наукових досліджень спроектовано і виготовлено установку МД-1 для концентрування яблучного соку методом мембранної дистиляції, яка була використана для проведення приймальних випробувань комплексної мембранної технології на державному підприємстві “Росич” (м. Біла Церква Київської обл.). Розроблено та затверджено нормативну документацію (технічні умови, технологічну інструкцію) на технологію виготовлення освітлених концентрованих яблучних соків з використанням ультрафільтрації та мембранної дистиляції. Економічна ефективність застосування комплексної мембранної технології, в порівнянні з найбільш поширеним вакуумним випарюванням, на 1 т готової продукції (освітленого концентрованого яблучного соку) складає 156,75 грн., що досягається за рахунок скорочення втрат соку при освітленні та зменшення витрат енергоносіїв (пари) при концентруванні. Капіталовкладення запропонованої технології знаходяться на рівні технології вакуумного випарювання. 

Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана згідно з тематичним планом Інституту овочівництва та баштанництва Української академії аграрних наук за темою: “Розробити дієтичні, лікувальні і профілактичні плодоовочеві консерви з використанням концентрованих соків, одержаних на основі новітньої мембранної технології” (державна реєстрація №0196U017174). При виконанні проекту автор був відповідальним виконавцем.

Особистий внесок здобувача. Брав участь у постановці мети та завдань дисертаційної роботи, аналізі результатів, розробці технічної документації та проведенні приймальних випробувань запропонованої технології; самостійно проводив наукові дослідження; систематизував і математично обробляв експериментальні дані. Частка особистої участі здобувача - не менше 70 %. 

Апробація роботи. Основні результати досліджень були викладені та схвалені на засіданнях вченої ради Інституту винограду і вина “Магарач” УААН (1995-2000 рр.), на XI Українському семінарі з мембран і мембранних технологій (с. Ворзель Київської обл., 23-25 вересня 1997р.), на 6-тій Міжнародній науково-технічній конференції “Проблеми та перспективи створення і впровадження нових ресурсо- та енергозаощаджуючих технологій, обладнання в галузях харчової і переробної промисловості “ (м. Київ, УДУХТ, 19-21 жовтня 1999 р.) та на 6 і 7 Щорічних наукових конференціях Національного університету “Києво-Могилянська академія” (2000 і 2001 рр.). Результати дисертаційної роботи отримали високу оцінку Кабінету Міністрів України, а здобувач став лауреатом стипендії Кабінету Міністрів України 2001-2002 рр. 

Публікації. Матеріали дисертації викладено у 5 наукових статтях у фахових журналах. Одержано деклараційний патент України №32219А.

Об’єм та структура дисертації. Дисертація викладена на 206 сторінках машинописного тексту, складається з вступу, п'яти розділів, висновків. Список використаних джерел налічує 195 найменувань, з них - 95 закордонних авторів. Робота містить 29 таблиць і 35 рисунків, має 6 додатків. 

 

 

У вступі обґрунтовано актуальність дисертаційної роботи, сформульовано мету та задачі 

досліджень, відмічено наукову новизну, практичну цінність роботи, наведено відомості про особистий внесок здобувача та апробацію роботи. 

У першому розділі, який є аналітичним оглядом літератури, наведено динаміку врожаїв яблук та виробництва з них натуральних і концентрованих соків за останні роки в Україні, а також в інших країнах. Детально охарактеризовано хімічний склад плодово-ягідних соків. Проаналізовано способи освітлення соків, показано їх переваги, недоліки та існуючі проблемні питання. На основі проведеного аналізу зроблено висновок, що найбільш ефективними способами освітлення є мікрофільтрація та ультрафільтрація. Проаналізовано переваги і недоліки існуючих способів концентрування та встановлено, що перспективним способом концентрування соків є нова мембранна технологія - мембранна дистиляція. За результатами літературного огляду зроблено висновок про доцільність створення комплексної технології виготовлення освітлених концентрованих яблучних соків з використанням ультрафільтрації та мембранної дистиляції. 

У другому розділі наведено характеристику об’єктів досліджень та представлено методику проведення експериментів. Обєктами досліджень були свіжі і консервовані яблучні соки, виготовлені у 1995-2001 рр. на підприємствах Київській області із сортосуміші плодів середніх і пізніх строків дозрівання; соки, освітлені ультрафільтрацією; соки, освітлені бентонітом; концентровані соки, виготовлені методом вакуумного випарювання; концентровані соки, одержані методом мембранної дистиляції.

Дослідження проводилися протягом 1995-2001 рр. на Київській дослідній станції Інституту овочівництва та баштанництва УААН, в Інституті винограду і вина “Магарач” УААН, Національному університеті “Києво-Могилянська академія” та державному підприємстві “Росич”. 

У роботі використані методи технохімічного та мікробіологічного контролю консервного виробництва та виноробної промисловості. В яблучних соках поряд із визначенням фізико-хімічних показників, регламентованих нормативною документацією, визначали каламутність (Г.Г. Валуйко, 1985), коефіцієнт світлопропускання, проводили тести на стійкість до колоїдних помутнінь (Г.Г. Валуйко, В.Т. Косюра, 2000) та якісні реакції на пектин і крохмаль (А.Н. Самсонова, В.Б. Ушева, 1990). При дослідженні процесів ультрафільтрації і мембранної дистиляції визначали проникність мембрани (М.Т. Брик, А.Є. Цапюк, 1989), ефективність регенерації (Т.В. Сєдякіна, 1995) та термін експлуатації ультрафільтраційних мембран (Г. Самір, 1991). 

При виконанні роботи використовували ультрафільтраційні мембранні елементи тупікового та проточного типів з різною площею поверхні фільтрування, лабораторну та пілотну мембранно-дистиляційні установки.

Для пошуку оптимального режиму ультрафільтрації яблучного соку був реалізований повний факторний експеримент проведений за планом ПФЕ3.

У третьому розділі представлено результати дослідження процесу ультрафільтрації яблучного соку. Розроблено спосіб попередньої обробки соку перед його освітленням ультрафільтрацією за допомогою ферментних препаратів. Встановлено, що для ультрафільтрації соку при використанні тонкопористих мембран типу УАМ-300 найбільш ефективною є обробка ферментними препаратами пектолітичної, амілолітичної і протеолітичної дії з наступною сепарацією. При використанні широкопористих мембран типу УАМ-1000 достатньо обробки ферментними