Помощь студентам в учебе
РАЗРАБОТКА АНТИМИКРОБНОЙ КОМПОЗИЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИРОДНОГО ВОСПРОИЗОДИМОГО БИОСЫРЬЯ
|
1 Литературный обзор 13
1.1 Современные антимикробные средства для обеспечения защиты мясопродукции 13
1.2 Отходы производства риса и перспективы их дальнейшего
промышленного применения 17
1.3 Антибактериальная активность рисовой шелухи 25
1.4 Способы получения диоксида кремния из рисовой шелухи.
Применение в промышленности 27
1.5 Антимикробные и фунгицидные свойства диоксида кремния и кремнийорганических соединений 32
1.6 Характеристика компонентов, используемых в качестве ингредиентов
для разработки антимикробной композиции 36
2. Объекты, материалы и методы исследования 41
2.1 Характеристика объектов и материалов исследования 41
2.2 Методы исследований 45
3. Разработка антимикробной композиции для защиты колбасной продукции 49
3.1 Экспериментальные исследования по разработке состава
антимикробной композиции 49
3.2 Разработка и описание технологической схемы производства
антимикробной композиции 63
3.3 Расчет расхода сырья 69
3.3.1 Расчет потребности вспомогательных, упаковочных материалов и тары 76
3.4 Подбор и расчет оборудования 77
3.5 Расчет воды 79
3.6 Расчет расхода электроэнергии 81
3.7 Экономическая эффективность участка по производству антимикробной композиции 84
Заключение 93
Список используемых источников 95
Приложение А 104
1.1 Современные антимикробные средства для обеспечения защиты мясопродукции 13
1.2 Отходы производства риса и перспективы их дальнейшего
промышленного применения 17
1.3 Антибактериальная активность рисовой шелухи 25
1.4 Способы получения диоксида кремния из рисовой шелухи.
Применение в промышленности 27
1.5 Антимикробные и фунгицидные свойства диоксида кремния и кремнийорганических соединений 32
1.6 Характеристика компонентов, используемых в качестве ингредиентов
для разработки антимикробной композиции 36
2. Объекты, материалы и методы исследования 41
2.1 Характеристика объектов и материалов исследования 41
2.2 Методы исследований 45
3. Разработка антимикробной композиции для защиты колбасной продукции 49
3.1 Экспериментальные исследования по разработке состава
антимикробной композиции 49
3.2 Разработка и описание технологической схемы производства
антимикробной композиции 63
3.3 Расчет расхода сырья 69
3.3.1 Расчет потребности вспомогательных, упаковочных материалов и тары 76
3.4 Подбор и расчет оборудования 77
3.5 Расчет воды 79
3.6 Расчет расхода электроэнергии 81
3.7 Экономическая эффективность участка по производству антимикробной композиции 84
Заключение 93
Список используемых источников 95
Приложение А 104
Одним из приоритетных направлений развития мясной
промышленности является защита продуктов от поражения патогенными
микроорганизмами и плесенями, защита их от окисления, сохранение
качества и товарного вида, а также обеспечение биологической безопасности
при длительном хранении.Качество мясных продуктов тесно связано с их микробиологической безопасностью и стабильностью. В связи с этим, актуальная проблема мясоперерабатывающего производства заключается в выпуске продукции с длительным сроком годности без изменения ее качественных показателей. В настоящее время не прекращается работа по разработке новых эффективных и безопасных методов, которые способны обеспечить снижение интенсивности роста и развития патогенной микрофлоры как на поверхности колбасных изделий, так и внутри продукта [19].
Причиной возникновения пищевой интоксикации является употребление пищи, содержащей токсины, накопившиеся в результате развития микроорганизмов, которые могут попасть в продукт во время производства, упаковки или хранения. К сожалению, при несоблюдении необходимых условий, упаковка сама может стать фактором микробиологической порчи. На поверхности изделия или внутри упаковки могут активно развиваться аэробные и анаэробные микроорганизмы, в том числе патогенные, некоторые виды плесеней, и это, к сожалению, представляет собой очень серьёзную проблему современных упаковочных материалов [22].
На сегодняшний день для обеспечения конкурентоспособности на рынке, сырокопченая и сыровяленая колбаса должна не только отличаться высоким уровнем потребительских свойств, но и быть безопасной. Микроорганизмы, развивающиеся на поверхности и проникающие внутрь колбасных изделий, продуцируют высокотоксичные вещества, обладающие мутагенными и канцерогенными свойствами [29].
Решение подобной проблемы - разработка и создание таких покрытий, которые смогли бы обладать комплексом антимикробных свойств: бактерицидных и фунгицидных. Использование таких покрытий особенно актуально для рынка РФ, так как транспортировка продуктов питания производится на большие расстояния, что требует увеличения сроков хранения упакованных продуктов и гарантию микробиологической безопасности. По всему миру, биотехнологи совместно с микробиологами проводят исследования, направленные на разработку и создание новых антибактериальных покрытий для пищевых продуктов, в частности для колбасных изделий [33].
Биохимические свойства рисовой шелухи представляют огромный интерес у ученых по всему миру. Среди отходов рисового производства, наиболее ценным компонентом является рисовая лузга, в золе которой преобладает аморфный диоксид кремния, который в настоящий момент не находит должного применения в пищевой промышленности, хотя обладает антибактериальными свойствами [34].
Антимикробные материалы, произведенные из биосырья способны обеспечить асептические условия, предотвратить рост нежелательной микрофлоры, что гарантирует безопасность упаковываемой продукции, значительно увеличивает сроки хранения упакованных в них товаров [41].
Цель исследования выпускной магистерской работы - разработка антимикробной композиции с использованием природного
воспроизводимого биосырья.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
— обобщить данные о современных способах антимикробной защиты мясопродукции;
— изучить характеристику и химические свойства отходов производства риса и перспективы их дальнейшего промышленного применения;
— провести анализ способов получения диоксида кремния из рисовой шелухи;
— изучить антимикробные и фунгицидные свойства диоксида кремния в составе рисовой шелухи;
— дать характеристику компонентов, используемых в качестве ингредиентов для разработки рецептуры антимикробной композиции;
— провести экспериментальные исследования по разработке состава антимикробной композиции;
— разработать и описать технологическую схему производства антимикробной композиции;
— рассчитать экономическую эффективность участка по производству антимикробной композиции;
— подвести итоги проделанной работы с разъяснением результатов исследований и пояснением экономических расчетов.
Объект исследования: антимикробная композиция, в компонентный состав которой входит диоксид кремния, полученный из отходов рисового производства.
Предмет исследования: бактерицидные и фунгицидные свойства биосырья, используемые при разработке состава покрытия для защиты сырокопченых и сыровяленых колбас.
Научная новизна: экспериментальные результаты магистерской работы расширяют и уточняют научные представления о антимикробных свойствах диоксида кремния, полученного из отходов рисового производства.
Практическая значимость: экспериментально обоснована возможность получения антимикробной композиции с применением диоксида кремния, которая позволит предотвратить развитие нежелательной микрофлоры, и, получить покрытие с регулируемой проницаемостью к парам воды и другим летучим соединениям, а также придаст покрытиям антиокислительную и антимикробную активность.
Апробация работы. Основные положения проделанной науно- исследовательской работы доложены на научно-практических конференциях:
— Апрельская научно-практическая конференции молодых ученых
«Новая экономика, бизнес и общество»;
— II Международная научно-практическая конференция
Трансграничные рынки товаров и услуг: проблемы исследования»;
— Апрельская научно-практическая конференция молодых ученых
«Новая экономика, бизнес и общество - 2017» (приложение Г).
При подготовке выпускной магистерской работы использовались технические регламенты, материалы учебной литературы, рассматривающие различные антимикробные покрытия, отечественные и зарубежные научные статьи, патенты, нормативная документация, методические указания по выполнению работы, а также ресурсы сети Интернет. Было использовано 86 справочных источника, включая ресурсы сети Интернет.
промышленности является защита продуктов от поражения патогенными
микроорганизмами и плесенями, защита их от окисления, сохранение
качества и товарного вида, а также обеспечение биологической безопасности
при длительном хранении.Качество мясных продуктов тесно связано с их микробиологической безопасностью и стабильностью. В связи с этим, актуальная проблема мясоперерабатывающего производства заключается в выпуске продукции с длительным сроком годности без изменения ее качественных показателей. В настоящее время не прекращается работа по разработке новых эффективных и безопасных методов, которые способны обеспечить снижение интенсивности роста и развития патогенной микрофлоры как на поверхности колбасных изделий, так и внутри продукта [19].
Причиной возникновения пищевой интоксикации является употребление пищи, содержащей токсины, накопившиеся в результате развития микроорганизмов, которые могут попасть в продукт во время производства, упаковки или хранения. К сожалению, при несоблюдении необходимых условий, упаковка сама может стать фактором микробиологической порчи. На поверхности изделия или внутри упаковки могут активно развиваться аэробные и анаэробные микроорганизмы, в том числе патогенные, некоторые виды плесеней, и это, к сожалению, представляет собой очень серьёзную проблему современных упаковочных материалов [22].
На сегодняшний день для обеспечения конкурентоспособности на рынке, сырокопченая и сыровяленая колбаса должна не только отличаться высоким уровнем потребительских свойств, но и быть безопасной. Микроорганизмы, развивающиеся на поверхности и проникающие внутрь колбасных изделий, продуцируют высокотоксичные вещества, обладающие мутагенными и канцерогенными свойствами [29].
Решение подобной проблемы - разработка и создание таких покрытий, которые смогли бы обладать комплексом антимикробных свойств: бактерицидных и фунгицидных. Использование таких покрытий особенно актуально для рынка РФ, так как транспортировка продуктов питания производится на большие расстояния, что требует увеличения сроков хранения упакованных продуктов и гарантию микробиологической безопасности. По всему миру, биотехнологи совместно с микробиологами проводят исследования, направленные на разработку и создание новых антибактериальных покрытий для пищевых продуктов, в частности для колбасных изделий [33].
Биохимические свойства рисовой шелухи представляют огромный интерес у ученых по всему миру. Среди отходов рисового производства, наиболее ценным компонентом является рисовая лузга, в золе которой преобладает аморфный диоксид кремния, который в настоящий момент не находит должного применения в пищевой промышленности, хотя обладает антибактериальными свойствами [34].
Антимикробные материалы, произведенные из биосырья способны обеспечить асептические условия, предотвратить рост нежелательной микрофлоры, что гарантирует безопасность упаковываемой продукции, значительно увеличивает сроки хранения упакованных в них товаров [41].
Цель исследования выпускной магистерской работы - разработка антимикробной композиции с использованием природного
воспроизводимого биосырья.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
— обобщить данные о современных способах антимикробной защиты мясопродукции;
— изучить характеристику и химические свойства отходов производства риса и перспективы их дальнейшего промышленного применения;
— провести анализ способов получения диоксида кремния из рисовой шелухи;
— изучить антимикробные и фунгицидные свойства диоксида кремния в составе рисовой шелухи;
— дать характеристику компонентов, используемых в качестве ингредиентов для разработки рецептуры антимикробной композиции;
— провести экспериментальные исследования по разработке состава антимикробной композиции;
— разработать и описать технологическую схему производства антимикробной композиции;
— рассчитать экономическую эффективность участка по производству антимикробной композиции;
— подвести итоги проделанной работы с разъяснением результатов исследований и пояснением экономических расчетов.
Объект исследования: антимикробная композиция, в компонентный состав которой входит диоксид кремния, полученный из отходов рисового производства.
Предмет исследования: бактерицидные и фунгицидные свойства биосырья, используемые при разработке состава покрытия для защиты сырокопченых и сыровяленых колбас.
Научная новизна: экспериментальные результаты магистерской работы расширяют и уточняют научные представления о антимикробных свойствах диоксида кремния, полученного из отходов рисового производства.
Практическая значимость: экспериментально обоснована возможность получения антимикробной композиции с применением диоксида кремния, которая позволит предотвратить развитие нежелательной микрофлоры, и, получить покрытие с регулируемой проницаемостью к парам воды и другим летучим соединениям, а также придаст покрытиям антиокислительную и антимикробную активность.
Апробация работы. Основные положения проделанной науно- исследовательской работы доложены на научно-практических конференциях:
— Апрельская научно-практическая конференции молодых ученых
«Новая экономика, бизнес и общество»;
— II Международная научно-практическая конференция
Трансграничные рынки товаров и услуг: проблемы исследования»;
— Апрельская научно-практическая конференция молодых ученых
«Новая экономика, бизнес и общество - 2017» (приложение Г).
При подготовке выпускной магистерской работы использовались технические регламенты, материалы учебной литературы, рассматривающие различные антимикробные покрытия, отечественные и зарубежные научные статьи, патенты, нормативная документация, методические указания по выполнению работы, а также ресурсы сети Интернет. Было использовано 86 справочных источника, включая ресурсы сети Интернет.
Первый этап исследования был направлен на поиск и систематизацию сведений о антимикробных свойствах отходов производства риса, а именно диоксида кремния, в составе рисовой шелухи. Были проанализированы
данные о современных методах защиты мясопродукции. После чего, был
проведен подбор и характеристика сырья для создания антимикробной
композиции. В результате анализа и обобщения информации был предложен
список ингредиентов, входящих в состав антимикробной композиции.
На втором этапе были проведены исследования, с целью выбора
оптимальной концентрации веществ, входящих в рецептуру антимикробной
композиции. Экспериментальные исследования установили степень влияния различных концентраций ингредиентов в растворе на вязкость и свойства образующейся пленки.
Последующие исследования были направлены на изучение влияния антимикробной композиции, а именно на санитарно-показательную
микрофлору колбасных продуктов, что должно было гарантировать получение безопасного продукта.
Таким образом, бы разработан состав антимикробной композиции,
включающий гелеобразователь карагинан, загуститель конжак, консервант
лактат натрия, и антимикробный агент - диоксид кремния. В результате
совместного действия составляющих компонентов предлагаемого средства и
взаимного усиления их антимикробной активности создаются условия,
неблагоприятные для внедрения патогенных микроорганизмов, становится
невозможным их размножение, что было подтверждено серией проводимых
микробиологических исследований в динамике за 14 дней.
В результате проведенных микробиологических испытаний, было
выявлено сохранение стабильных качественных и количественных
микробиологических характеристик колбасной продукции. Полученные
результаты служат подтверждением эффективности применения разработанной антимикробной композиции, а также её использования в пищевых упаковках при хранении колбасной продукции.
Была разработана и описана технологическая схема производства
антимикробной композиции, которая состояла из нескольких этапов: входной
контроль сырья, дозирование ингредиентов, смешивание в смесителе, сбор
порошка в сборник накопитель, фасовка, упаковка и хранение готовой продукции. В проекте реализована технология смешивания сухих
ингредиентов, с использованием современного оборудования, такого как вибросмеситель типа СмВ-5, в котором используется пространственная
(трехкомпонентная) вибрация.
В технологической части были рассмотрены, технологическая схема
производства с ее обоснованием и описанием, требования к качеству готовой
продукции, вспомогательных, упаковочных материалов и тары на основании НД.
Произведены расчёты необходимых количеств сырья, основных и
вспомогательных материалов, тары. Были определены масса сырья, готовой
продукции, отходов и потерь по технологической схеме производства на
основании действующих нормативов. Было выбрано, рассчитано и описано
технологическое оборудование согласно технологической схемы
производства, продуктовых расчетов и режима работы цеха.
После чего, была рассчитана экономическая эффективность участка по
производству антимикробной композиции.
Были рассчитаны затраты на производство в размере 35802,4 тыс. руб.,
в то время как стоимость готового продукта составила 39770,7 тыс. руб.
Расчеты показали, что затраты, направленные на покупку нового оборудования в размере 3112 тыс. руб., окупятся в течение 12 месяцев.
Рентабельность продукции составила 11,08%. Чистая прибыль от реализации
готового продукта составит 3174,6 тыс. в год.
данные о современных методах защиты мясопродукции. После чего, был
проведен подбор и характеристика сырья для создания антимикробной
композиции. В результате анализа и обобщения информации был предложен
список ингредиентов, входящих в состав антимикробной композиции.
На втором этапе были проведены исследования, с целью выбора
оптимальной концентрации веществ, входящих в рецептуру антимикробной
композиции. Экспериментальные исследования установили степень влияния различных концентраций ингредиентов в растворе на вязкость и свойства образующейся пленки.
Последующие исследования были направлены на изучение влияния антимикробной композиции, а именно на санитарно-показательную
микрофлору колбасных продуктов, что должно было гарантировать получение безопасного продукта.
Таким образом, бы разработан состав антимикробной композиции,
включающий гелеобразователь карагинан, загуститель конжак, консервант
лактат натрия, и антимикробный агент - диоксид кремния. В результате
совместного действия составляющих компонентов предлагаемого средства и
взаимного усиления их антимикробной активности создаются условия,
неблагоприятные для внедрения патогенных микроорганизмов, становится
невозможным их размножение, что было подтверждено серией проводимых
микробиологических исследований в динамике за 14 дней.
В результате проведенных микробиологических испытаний, было
выявлено сохранение стабильных качественных и количественных
микробиологических характеристик колбасной продукции. Полученные
результаты служат подтверждением эффективности применения разработанной антимикробной композиции, а также её использования в пищевых упаковках при хранении колбасной продукции.
Была разработана и описана технологическая схема производства
антимикробной композиции, которая состояла из нескольких этапов: входной
контроль сырья, дозирование ингредиентов, смешивание в смесителе, сбор
порошка в сборник накопитель, фасовка, упаковка и хранение готовой продукции. В проекте реализована технология смешивания сухих
ингредиентов, с использованием современного оборудования, такого как вибросмеситель типа СмВ-5, в котором используется пространственная
(трехкомпонентная) вибрация.
В технологической части были рассмотрены, технологическая схема
производства с ее обоснованием и описанием, требования к качеству готовой
продукции, вспомогательных, упаковочных материалов и тары на основании НД.
Произведены расчёты необходимых количеств сырья, основных и
вспомогательных материалов, тары. Были определены масса сырья, готовой
продукции, отходов и потерь по технологической схеме производства на
основании действующих нормативов. Было выбрано, рассчитано и описано
технологическое оборудование согласно технологической схемы
производства, продуктовых расчетов и режима работы цеха.
После чего, была рассчитана экономическая эффективность участка по
производству антимикробной композиции.
Были рассчитаны затраты на производство в размере 35802,4 тыс. руб.,
в то время как стоимость готового продукта составила 39770,7 тыс. руб.
Расчеты показали, что затраты, направленные на покупку нового оборудования в размере 3112 тыс. руб., окупятся в течение 12 месяцев.
Рентабельность продукции составила 11,08%. Чистая прибыль от реализации
готового продукта составит 3174,6 тыс. в год.