Звіт про науково-дослідну роботу "Дослідження процесів мембранного розділення полікомпонентних рідинних систем у харчовій промисловості" (остаточний)

Abstract

Соки є важливим продуктом харчування, оскільки разом зі свіжими фруктами і овочами забезпечують людський організм набором всіх фізіологічно активних речовин – вітамінів, макро- і мікроелементів, поліфенолів і багатьох інших, необхідних для нормальної життєдіяльності людини. Однією з основних стадій процесу виробництва яблучного соку є стадія освітлення. Цей процес проводиться з метою колоїдної стабілізації продукту під час зберігання, а також для поліпшення споживчого виду продукту і його органолептичних властивостей. Для того щоб продукт відповідав міжнародним стандартам необхідно застосовувати сучасні технології та обладнання, які базується на передових технологіях. До такого виду обладнання відносяться мембранні технології, які забезпечують більш високий вихід, поліпшення смаку, товарного вигляду і харчової цінності плодово-ягідних соків. При цьому зберігаються вітаміни, амінокислоти та інші біологічно активні компоненти. Це можливо за рахунок відмови від консервантів і стадії теплової стерилізації. Комбінування різних видів мембранних процесів дозволяє створювати енергоефективні технології концентрування соків і отримувати нові види продуктів. На сьогодні основними етапами процесу одержання пектинових концентратів, що потребують удосконалення, є процеси концентрування і очищення одержаних пектинових екстрактів (ПЕ), що може бути вирішене залученням баромембранних методів обробки пектинових екстрактів. Актуальним завдання є удосконалення процесу виробництва сухих пектинових концентратів шляхом комплексного використання мембранних методів концентрування і очищення пектинових екстрактів, вирішення якої дозволить не тільки створити енергозберігаючий процес виробництва пектинових концентратів, але й розробити економічно високоефективне обладнання для його реалізації. Це дасть змогу впровадити одержані пектинові концентрати в розробку нових технологій оздоровчої кулінарної продукції. Метою досліджень є інтенсифікація процесу розділення фруктових соків та удосконалення процесу виробництва сухих пектинових концентратів та його апаратурне оформлення Завдання дослідження: - провести аналітичні дослідження процесів розділення соку; - провести дослідження тиску сировини на продуктивність мембрани; - дослідити параметри роботи ультрафільтраційної установки; - здійснити комплекс заходів для практичного впровадження розробки у навчальний процес; – дослідити процес ультрафільтраційного (УФ) концентрування та діафільтраційного (ДФ) очищення пектинових екстрактів з використанням мембран типу ПАН в тупиковому режимі та режимі з вібраційним перемішуванням; – проаналізувати чинники, що впливають на рівень концентраційної поляризації на поверхні мембран в процесі УФ-концентрування та ДФ-очищення ПЕ; – встановити раціональні параметри технологічних режимів процесу УФ-концентрування та ДФ-очищення пектинових екстрактів з вібраційним перемішуванням вихідної сировини; – визначити якісні показники одержаних пектинових концентратів; Об'єкт дослідження – процес розділення плодового соку, баромембранні процеси концентрування і очищення пектинових екстрактів. Предмет дослідження – плодовий сік, пектиновий екстракт, мембранні модулі з плоскими фільтрувальними елементами та продукти мембранної обробки пектинового екстракту – концентрат і пермеат. Теоретичне та практичне значення результатів дослідження: - проведені дослідження стосовно актуальності застосуванням процесу ультрафільтрації під час виробництва освітлених соків; - визначені можливі технологічні схеми виробництва із застосуванням ультрафільтраційних мембранних апаратів, проведено аналіз виробництва соків, їх апаратурне оформлення, конструкцію, принцип дії, недоліки; - обґрунтовано методи дослідження процесу ультрафільтрації, наведено опис досліджуваної сировини та запропонована апаратурно-технологічна схему її переробки; - запропоновано технічну реалізацію процесу освітлення соків; - науково обґрунтовано та експериментально підтверджено доцільність мембранної обробки ПЕ у режимі з вібраційним перемішуванням; - встановлено вплив температури, тиску та тривалості процесу мембранного концентрування та очищення ПЕ на характеристики УФ-мембран типу ПАН; - запропоновані математичні моделі процесів УФ-обробки ПЕ для визначення раціональних параметрів процесів на основі методів аналізу розмірностей та методу планування експериментів; - визначено раціональні параметри і режими процесу УФ-концентрування і очищення ПЕ; - встановлено фізико-хімічні показники якості кінцевого продукту – ПК за різних параметрів процесів обробки пектинвмісної сировини. - визначено вплив вібраційного перемішування на продуктивність напівпроникних мембран типу ПАН за баромембранної обробки ПЕ; - розроблено принципову схему технологічної лінії для виробництва сухих пектинових концентратів (пектину) з використанням розробленого обладнання.