Регистрация / Вход
Прислать материал

«Разработка
комплексных экологически безопасных ресурсосберегающих технологий
переработки растительного сырья с применением физико-химических и
биотехнологических методов»

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.0042
Организация
ФГБОУ ВО "КубГТУ"
Руководитель работ
Корнена Елена Павловна

Информация отсутствует

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Бугаец Иван Алексеевич
Зам. руководителя работ
Бутина Елена Александровна

Этапы проекта

1
15.06.2009 - 30.09.2009
1. Наименование разрабатываемой продукции

- Экспериментальные образцы поточных анализаторов, позволяющие осуществлять видовую и качественную идентификацию растительного сырья и продуктов его переработки –4 единицы, в том числе:
• анализатор, позволяющий идентифицировать сортовые особенности злаковых и масличных семян, основанный на использовании методов компьютерного зрения, а именно методов Фурье- и вейвлет-анализов, а также статистической теории распознавания – 2 единицы;
• анализатор массовой доли фосфолипидов в растительных маслах, основанный на использовании методов электрофизики – 2 единицы.
• Лабораторный образец анализатора массовой доли свободных жирных кислот в растительных маслах, основанный на использовании методов электрофизики - 2 единицы.
• Метод идентификации масложировых продуктов на основе выявленных корреляционных зависимостей ядерно-магнитной релаксации (ЯМ-релаксация) и критериальных показателей продукции.
- Технологии, а также способы управления и регулирования процессами комплексной переработки следующих видов растительного сырья с получением ассортимента продуктов инновационного уровня качества:
• зерна кукурузы с получением крупы, масла повышенной физиологической ценности, фосфолипидов (лецитина) и продуктов их фракционирования;
• семян подсолнечника с получением семян без оболочки, халвы, масла, фосфолипидов (лецитина) и продуктов их фракционирования, а также структурно-модифицированных белков.
- Теоретические модели прогнозирования характера изменения растительного сырья и продуктов его переработки в процессе биотрансформации при использовании биотехнологических методов.
- Рекомендации по использованию продуктов переработки растительного сырья нового уровня качества, полученных с использованием разработанных технологий, а также способов управления и контроля технологических процессов, при конструировании продуктов питания, в том числе:
• создание белково-полисахаридных комплексов на основе структурно-модифицированных белков семян подсолнечника и пектинов, полученных с применением инновационных технологий из вторичного сырья - жома сахарной свеклы и выжимок яблок;
• создание технологий и рецептур инкапсуляции микронутриентных комплексов с использованием фракционированных лецитинов и биополимеров на примере фитополисахаридов (пектинов, альгинатов и хитозанов).
- Математическая модель процесса конструирования продуктов питания с заданными физиологически функциональными свойствами.
- Рекомендации по использованию сконструированных продуктов питания в функциональном и диетическом питании, а также при формировании рационов питания организованных коллективов.
- Отчет о НИР, содержащий обоснование развиваемого направления исследований, изложение методик проведения исследований, а также описание полученных результатов.

2. Характеристика выполненных на этапе работ по созданию продукции

2.1. Результаты работы на 1 этапе, в том числе: разработанные виды продукции (веществ / устройств / программных продуктов / технологий / методов и результатов исследований) с указанием их характеристик, полученных, в том числе, по результатам испытаний, оценка соответствия этих характеристик требованиям задания.
В соответствии с техническим заданием на этапе 1 была разработана следующая научно-техническая продукция в виде.
- метод идентификации семян масличных культур и злаковых;
- техническое задание на изготовление экспериментального образца установки;
- экспериментальный образец анализатора, позволяющего идентифицировать сортовые особенности семян масличных культур и злаковых, основанный на использовании методов компьютерного зрения и обеспечивающий идентификацию исследуемой продукции, определяемую закрытым множеством критериев, с доверительной вероятностью не менее 0,85;
- техническая документация для внесения методики в государственный реестр средств измерений;
- программа внедрения результатов НИР в образовательный процесс;
- отчет о НИР.
Характеристики разработанной научно-технической продукции соответствуют требованиям технического задания.
2.2. Новизна применяемых решений в сравнении с другими работами, родственными по тематике и целевому назначению и определяющими мировой уровень.
Анализ патентной информации и научно-технической литературы позволил определить наиболее перспективное направление разработки, соответствующее мировому уровню.
2.3. Особенности исследования, разработки, метода или методологии проведения работы на отчетном этапе.
Разработанный способ идентификации семян масличных культур и злаковых обладает высокой чувствительностью при восстановлении базового контура семени или зерна за минимальное количество приемов. Экспериментальные исследования позволили выявить не только характерные признаки идентификации, изложенные выше, но также экспрессно определить длину, ширину и толщину зерна рисе и семени подсолнечнмка, их объём, площадь поверхности, степень повреждения оболочек в результате механического воздействия.
Спектры исследуемых сортов и гибридов, представленные в виде цифровой информации позволяют хранить и воспроизводить базовые показатели качества в графические файлы и, наоборот, из графических файлов вновь восстановить спектральные функции в виде цифровой информации.
При обобщении результатов исследований дана экспериментальная оценка чувствительности разработанного способа. которая соответствует требованиям технического задания.
2.4. Объекты интеллектуальной собственности, созданные на отчетном этапе.
В результате проведения работ по разработке метода идентификации семян масличных культур и злаковых, а также его аппаратурного оформления были получены данные, обладающие новизной. Ряд разработанных технологических и технических решений может быть позиционирован, как «ноу-хау».
Учитывая это, были подготовлены и поданы следующие заявки на патент РФ на изобретение:
- Способ идентификации кондитерского сорта семян подсолнечника;
- Способ идентификации семян подсолнечника олеинового типа;
- Способ идентификации сорта семян подсолнечника линолевого типа.

3. Области и масштабы использования полученных результатов

3.1. Области применения полученных результатов (области науки и техники; отрасли промышленности и социальной сферы, в которых могут использоваться полученные результаты или созданная на их основе инновационная продукция).
Научно-техническая продукция, полученная в рамках выполнения проекта, имеет значимость в международном масштабе:
- для реализации нового уровня автоматического контроля и управления технологическими процессами переработки масличного и зернового сырья;
- для развития инструментальной базы лабораторных исследований в учебном процессе, а также в лабораторных комплексах перерабатывающих и пищевых производств.
Результаты работы востребованы перерабатывающими предприятиями масложировой и мукомольно-крупяной отраслей. а также предприятиями, производящими обогащенные и функциональные продукты питания, относящиеся к различным отраслям пищевой промышленности.
Внедрение разработанной научно-технической продукции на предприятия масло-жировой и зерноперерабатывающей отраслей пищевой промышленности обеспечит эффективное решение следующих актуальных задач:
– возможность идентификации сорта семян подсолнечника и зерна риса и определение их количественного содержания в сортосмеси товарной партии;
– выявление наличия дефектов внешних повреждений на поверхности семени или зерна;
– выявление наличия посторонних примесей в массе товарной партии и их идентификацию;
– идентификация показателей качества товарной массы, например, выявление семян обрушенных, целых и дробленых ядер.
3.2. Ход практического внедрения полученных результатов.
Разработана программа внедрения результатов НИР в образовательный процесс.
3.3. Оценка или прогноз влияния полученных результатов, товаров и услуг, созданных на основе полученных результатов, на подготовку и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, достижение или превышение заданных индикаторов и показателей.
Полученные научные и научно-технические результаты будут способствовать подготовке кадров высшей квалификации, продуктивному развитию учебного процесса, освоению новых форм технологий обучения и формированию курсов по выбору студентов за счет:
- включения разработанной научно-технической пролдукции в план проведения лабораторных занятий по дисциплине «Технология отрасли»;
- использование методики и лабораторной установки по идентификации семян масличных культур и злаковых при подготовке курсовых и дипломных проектов; в проведении учебно-исследовательских и научно-исследовательских работ студентов; при подготовке кандидатских диссертаций аспирантами

4. Выводы

Разработанный способ идентификации семян масличных культур и злаковых обладает высокой чувствительностью при восстановлении базового контура семени или зерна за минимальное количество приемов. Экспериментальные исследования позволили выявить не только характерные признаки идентификации, изложенные выше, но также экспрессно определить длину, ширину и толщину зерна рисе и семени подсолнечнмка, их объём, площадь поверхности, степень повреждения оболочек в результате механического воздействия.
Спектры исследуемых сортов и гибридов, представленные в виде цифровой информации позволяют хранить и воспроизводить базовые показатели качества в графические файлы и, наоборот, из графических файлов вновь восстановить спектральные функции в виде цифровой информации.
При обобщении результатов исследований дана экспериментальная оценка чувствительности разработанного способа при решении следующих задач:
– возможность идентификации сорта семян подсолнечника и зерна риса и определение их количественного содержания в сортосмеси товарной партии;
– наличие дефектов внешних повреждений на поверхности семени или зерна;
– наличие посторонних примесей в массе товарной партии и их идентификацию;
– идентификация показателей качества товарной массы, например, выявление семян обрушенных, целых и дробленых ядер.
Развернуть
2
01.10.2009 - 15.12.2009
1. Наименование разрабатываемой продукции
Экспериментальные образцы поточных анализаторов, позволяющие осуществлять видовую и качественную идентификацию растительного сырья и продуктов его переработки –4 единицы, в том числе:
• анализатор, позволяющий идентифицировать сортовые особенности злаковых и масличных семян, основанный на использовании методов компьютерного зрения, а именно методов Фурье- и вейвлет-анализов, а также статистической теории распознавания – 2 единицы;
• анализатор массовой доли фосфолипидов в растительных маслах, основанный на использовании методов электрофизики – 2 единицы.
• Лабораторный образец анализатора массовой доли свободных жирных кислот в растительных маслах, основанный на использовании методов электрофизики - 2 единицы.
• Разработанный метод идентификации масложировых продуктов на основе выявленных корреляционных зависимостей ЯМ-релаксации и критериальных показателей продукции.
- Разработанные технологии, а также способы управления и регулирования процессами комплексной переработки следующих видов растительного сырья с получением ассортимента продуктов инновационного уровня качества:
• зерна кукурузы с получением крупы, масла повышенной физиологической ценности, фосфолипидов (лецитина) и продуктов их фракционирования;
• семян подсолнечника с получением семян без оболочки, халвы, масла, фосфолипидов (лецитина) и продуктов их фракционирования, а также структурно-модифицированных белков.
- Теоретические модели прогнозирования характера изменения растительного сырья и продуктов его переработки в процессе биотрансформации при использовании биотехнологических методов.
- Разработанные рекомендации по использованию продуктов переработки растительного сырья нового уровня качества, полученных с использованием разработанных технологий, а также способов управления и контроля технологических процессов, при конструировании продуктов питания, в том числе:
• создание белково-полисахаридных комплексов на основе структурно-модифицированных белков семян подсолнечника и пектинов, полученных с применением инновационных технологий из вторичного сырья - жома сахарной свеклы и выжимок яблок;
• создание технологий и рецептур инкапсуляции микронутриентных комплексов с использованием фракционированных лецитинов и биополимеров на примере фитополисахаридов (пектинов, альгинатов и хитозанов).
- Математическая модель процесса конструирования продуктов питания с заданными физиологически функциональными свойствами.
- Разработанные рекомендации по использованию сконструированных продуктов питания в функциональном и диетическом питании, а также при формировании рационов питания организованных коллективов.
- Отчет о НИР, содержащий обоснование развиваемого направления исследований, изложение методик проведения исследований, а также описание полученных результатов.
• Диссертационные работы на соискание ученой степени доктора (три диссертации) и кандидата (девять диссертаций) наук.
• Статьи в высокорейтинговых российских и зарубежных журналах (не менее 10 статей), в других изданиях (не менее 25 статей); материалы докладов на научных конференциях различного уровня (не менее 15 материалов докладов).
2. Характеристика выполненных на этапе работ по созданию продукции
2.1. Результаты работы на 2 этапе, в том числе: разработанные виды продукции (веществ / устройств / программных продуктов / технологий / методов и результатов исследований) с указанием их характеристик, полученных, в том числе, по результатам испытаний, оценка соответствия этих характеристик требованиям задания.
В соответствии с техническим заданием на этапе 2 была разработана следующая научно-техническая продукция:
- анализ патентной информации и научно-технической литературы, позволивший обосновать направление исследования и определить научные подходы к решению проблемы;
- метод идентификации масложировых продуктов на примере ценных видов растительных масел на основе выявления корреляционных зависимостей ЯМ-релаксационных характеристик протонов триациглицеринов растительных масел и их критериальных показателей - содержание ацилов характеристической жирной кислоты;
- оптимальные параметры процесса идентификации и статистические характеристики разработанного метода (Систематическая составляющая погрешности измерения, %, не более + 1,0 %; среднеквадратическое отклонение случайной составляющей погрешности измерения, не более 1,0%; допускаемое относительное расхождение между результатами последовательных определений, к среднему значению показателя, не более 5,0%; доверительная вероятность, не менее 0,95);
- техническая документация для внесения разработанной методики в государственный реестр средств измерений;
- программа испытаний установки и метода по идентификации масложировых продуктов на примере ценных видов растительных масел, результаты испытаний и скорректированные параметры работы установки, служащие основанием для последующего утверждения типа ЯМР-анализатора растительных масел и сертификации разработанной методики.
- подготовлены и поданы 2 заявки на патент РФ на изобретение.
- программа внедрения результатов НИР в образовательный процесс.
Характеристики разработанной научно-технической продукции соответствуют требованиям технического задания.
2.2. Новизна применяемых решений в сравнении с другими работами, родственными по тематике и целевому назначению и определяющими мировой уровень.
Анализ патентной информации и научно-технической литературы позволил определить наиболее перспективное направление разработки, соответствующее мировому уровню.
2.3. Особенности исследования, разработки, метода или методологии проведения работы на отчетном этапе.
В основу разработки способа идентификации и оценки качества масложировых продуктов на примере ценных видов растительных масел с использованием метода ядерно-магнитной релаксации был положен системный подход в решении логически взаимосвязанных задач - от разработки математической модели, углубленного изучения и анализа ядерно-магнитных релаксационных характеристик протонов масла, воды и индивидуальных жирных кислот в анализируемых средах до разработки практических способов определения конкретных показателей качества, создания средств их технической реализации и метрологического обеспечения, разработки технической документации, гарантирующих точность, оперативность, воспроизводимость и единство результатов измерения основных показателей качества масложировых продуктов.
Предлагаемая программа исследований, определяющая пути решения выдвинутых задач, базируется на анализе имеющегося опыта существующих разработок в области исследования масличного сырья и продуктов его переработки, а также использования методов ядерной магнитной релаксации в анализе различных природных объектов. Это позволит наиболее эффективно решить поставленные задачи по обеспечению агропромышленного комплекса РФ простыми и надежными способами идентификации и оценки качества масличного сырья и продуктов его переработки, что в свою очередь явится существенным реальным вкладом в продвижении экономики по инновационному пути развития.
2.4. Объекты интеллектуальной собственности, созданные на отчетном этапе.
В результате проведения работ по разработке метода идентификации масложировых продуктов на основе ЯМР были получены данные, обладающие новизной. Ряд разработанных технологических и технических решений может быть позиционирован, как «ноу-хау».
Учитывая это, были подготовлены и поданы следующие заявки на патент РФ на изобретение:
- Способ определения содержания олеиновой кислоты;
- Способ идентификации оливкового масла.
3. Области и масштабы использования полученных результатов
3.1. Области применения полученных результатов (области науки и техники; отрасли промышленности и социальной сферы, в которых могут использоваться полученные результаты или созданная на их основе инновационная продукция).
Научно-техническая продукция, полученная в рамках выполнения проекта, имеет значимость в международном масштабе:
- для реализации нового уровня автоматического контроля и управления технологическими процессами переработки растительных масел, а также создания масложировых продуктов и пищевых продуктов на их основе, в том числе позиционируемых как функциональные;
- для развития инструментальной базы лабораторных исследований в учебном процессе, а также в лабораторных комплексах перерабатывающих и пищевых производств.
Результаты работы востребованы перерабатывающими предприятиями масложировой отрасли, а также предприятиями, производящими обогащенные и функциональные продукты питания, относящиеся к различным отраслям пищевой промышленности.
Внедрение разработанной научно-технической продукции на предприятия масложировой отрасли пищевой промышленности обеспечит эффективное решение следующих актуальных задач:
– возможность экспрессной идентификации подсолнечных высокоолеиновых масел;
- оливковых масел;
- льняных высоколиноленовых масел.
3.2. Ход практического внедрения полученных результатов.
Разработана программа внедрения результатов НИР в образовательный процесс.
3.3. Оценка или прогноз влияния полученных результатов, товаров и услуг, созданных на основе полученных результатов, на подготовку и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, достижение или превышение заданных индикаторов и показателей.
Полученные научные и научно-технические результаты будут способствовать подготовке кадров высшей квалификации, продуктивному развитию учебного процесса, освоению новых форм технологий обучения и формированию курсов по выбору студентов за счет:
- включения разработанной научно-технической пролдукции в план проведения лабораторных занятий по дисциплинам «Технология отрасли», «Технология отрасли», «Идентификация и фальсификация продовольственного сырья и пищевых продуктов»; «Товароведение однородных групп товаров»; «Современные методы физико-химического анализа»;
- использование методики и лабораторной установки по идентификации семян масличных культур и злаковых при подготовке курсовых и дипломных проектов; в проведении учебно-исследовательских и научно-исследовательских работ студентов; при подготовке кандидатских диссертаций аспирантами.
По результатам исследования защищена 1 диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук; полученные результаты использованы при подготовке 3 диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук, защищенных участниками проекта за отчетный период, а также планируемых к защите до конца 2009 года.
4. Выводы
Обоснован выбор в качестве объектов исследования ценных видов растительных масел – подсолнечного высокоолеинового, оливкового и высоколиноленового льняного, как наиболее частых объектов фальсификации среди масложировых продуктов, а также как основы масложировых продуктов, обладающих повышенной пищевой ценностью и физиологически функциональными свойствами.
На основании рассмотрения теоретических основ процесса ядерно магнитной релаксации, показано, что методы идентификации с использованием ЯМР анализатора низкого разрешения отличаются достаточной простотой реализации и позволяют наиболее эффективно осуществить оценку качества и идентификацию растительных масел за максимально короткое время, без применения химических токсичных веществ.
Выявлено, что критерием идентификации для ценных видов растительных масел является содержание в них характеристической жирной кислоты, а именно олеиновой и линоленовой кислот. При этом содержание олеиновой кислоты является критерием идентификации оливковых и подсолнечных масел на их принадлежность к высокоолеиновым, а содержание линоленовой – критерием идентификации льняных масел на их принадлежность в высоколиноленовым.
Установлено, что многокомпонентный характер огибающей сигналов спинового эха протонов триацилглицеринов растительных масел объясняется тем, что триацилглицерины в природных растительных маслах находятся в различном структурном состоянии, определяемым составом ацилов жирных кислот: в виде индивидуальных молекул; в виде ассоциатов низких порядков; в виде более сложных ассоциатов высоких порядков, образованных в результате Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий.
Экспериментально показано и научно обосновано, что суммарная амплитуда сигналов ЯМР протонов ТАГ (∑Аi) компонент в жидкой фазе может служить аналитическим критерием идентификации подсолнечных высокоолеиновых и льняных высоколиноленовых масел, а в твердой фазе – оливковых масел.
На основании экспериментальных данных, полученных при исследовании ЯМ-релаксационных характеристик протонов триацилглицеринов высокоолеиновых подсолнечных, оливковых и высоколиноленовых льняных масел при различных температурах, выделена область значений времен спин-спиновой релаксации Т21, которая характерна для каждого из указанных масел.
С помощью математической обработки данных экспериментальных исследований получены линейные уравнения, по которым рассчитывается массовая доля характеристической кислоты в исследуемых растительных маслах, в процентах.
Установлены параметрические особенности проведения анализа с целью идентификации каждого вида исследуемых ценных видов растительных масел, соответствующие наиболее высокому значению коэффициента корреляции (0,993) при линейной аппроксимации. Определены статистические характеристики метода.
Разработана техническая документация для внесения методики в государственный реестр средств измерений.
Разработана программа испытаний, предназначенная для проведения испытаний c целью утверждения типа ЯМР-анализатора растительных масел и сертификации разработанной методики идентификации масложировых продуктов на примере растительных масел.
Разработана программа внедрения результатов, полученных на этапе 2 научно-исследовательских работ, в образовательный процесс.
Развернуть
3
01.01.2010 - 30.06.2010
1. Наименование разрабатываемой продукции
Экспериментальные образцы поточных анализаторов, позволяющие осуществлять видовую и качественную идентификацию растительного сырья и продуктов его переработки –4 единицы, в том числе:
• анализатор, позволяющий идентифицировать сортовые особенности злаковых и масличных семян, основанный на использовании методов компьютерного зрения, а именно методов Фурье- и вейвлет-анализов, а также статистической теории распознавания – 2 единицы;
• анализатор массовой доли фосфолипидов в растительных маслах, основанный на использовании методов электрофизики – 2 единицы.
• Лабораторный образец анализатора массовой доли свободных жирных кислот в растительных маслах, основанный на использовании методов электрофизики - 2 единицы.
• Разработанный метод идентификации масложировых продуктов на основе выявленных корреляционных зависимостей ЯМ-релаксации и критериальных показателей продукции.
- Разработанные технологии, а также способы управления и регулирования процессами комплексной переработки следующих видов растительного сырья с получением ассортимента продуктов инновационного уровня качества:
• зерна кукурузы с получением крупы, масла повышенной физиологической ценности, фосфолипидов (лецитина) и продуктов их фракционирования;
• семян подсолнечника с получением семян без оболочки, халвы, масла, фосфолипидов (лецитина) и продуктов их фракционирования, а также структурно-модифицированных белков.
- Теоретические модели прогнозирования характера изменения растительного сырья и продуктов его переработки в процессе биотрансформации при использовании биотехнологических методов.
- Разработанные рекомендации по использованию продуктов переработки растительного сырья нового уровня качества, полученных с использованием разработанных технологий, а также способов управления и контроля технологических процессов, при конструировании продуктов питания, в том числе:
• создание белково-полисахаридных комплексов на основе структурно-модифицированных белков семян подсолнечника и пектинов, полученных с применением инновационных технологий из вторичного сырья - жома сахарной свеклы и выжимок яблок;
• создание технологий и рецептур инкапсуляции микронутриентных комплексов с использованием фракционированных лецитинов и биополимеров на примере фитополисахаридов (пектинов, альгинатов и хитозанов).
- Математическая модель процесса конструирования продуктов питания с заданными физиологически функциональными свойствами.
- Разработанные рекомендации по использованию сконструированных продуктов питания в функциональном и диетическом питании, а также при формировании рационов питания организованных коллективов.
- Отчет о НИР, содержащий обоснование развиваемого направления исследований, изложение методик проведения исследований, а также описание полученных результатов.
• Диссертационные работы на соискание ученой степени доктора (три диссертации) и кандидата (девять диссертаций) наук.
• Статьи в высокорейтинговых российских и зарубежных журналах (не менее 10 статей), в других изданиях (не менее 25 статей); материалы докладов на научных конференциях различного уровня (не менее 15 материалов докладов).

2. Характеристика выполненных на этапе работ по созданию продукции
2.1. Результаты работы на 3 этапе, в том числе: разработанные виды продукции (веществ / устройств / программных продуктов / технологий / методов и результатов исследований) с указанием их характеристик, полученных, в том числе, по результатам испытаний, оценка соответствия этих характеристик требованиям задания.
В соответствии с техническим заданием на этапе 3 была разработана следующая научно-техническая продукция:
- анализ патентной информации и научно-технической литературы, позволивший обосновать направление исследования и определить научные подходы к решению проблемы;
- выявленные корреляционные зависимости между электрофизическими характеристиками растительных масел и содержанием в них фосфолипидов;
- лабораторная установка поточного определения фосфолипидов в растительных маслах (основана на использовании методов электрофизики, обеспечивает диапазон определения фосфолипидов в растительных маслах, составляющий 0,01-0,03 % при относительной погрешности измерений не более 8,0%);
  - результаты испытаний лабораторной установки; установленные оптимальные режимы измерения и статистические характеристики метода;
- инструкция по эксплуатации лабораторной установки поточного определения фосфолипидов в растительных маслах;
- экспериментальная установка поточного определения фосфолипидов в растительных маслах (основана на использовании методов электрофизики, обеспечивает диапазон определения фосфолипидов в растительных маслах, составляющий 0,01-3,00 % при относительной погрешности измерений не более 8,0%);
- результаты испытаний экспериментальной установки; скорректированные параметры работы экспериментальной установки поточного определения фосфолипидов в растительных маслах;
- стандарт предприятия и инструкция по эксплуатации экспериментальной установки поточного определения фосфолипидов в растительных маслах;
  - разработанные эффективные реагенты для рН-метрического косвенного определения кислотности пищевых продуктов;
- лабораторная установка рН-метрического определения кислотности растительных масел (основана на использовании методов электрофизики, обеспечивает нижний порог обнаружения кислотности растительных масел, составляющий 0,05% при относительной погрешности измерений не более 6,0%);
-результаты экспериментов по установлению оптимальных режимов измерения на лабораторной установке рН-метрического определения кислотности растительных масел, установленные статистические характеристики метода;
- инструкция по эксплуатации лабораторной установки рН-метрического определения кислотности растительных масел;
- техническая документация для внесения разработанных методик в государственный реестр средств измерений;
- подготовлены и поданы 2 заявки на патент РФ на изобретение.
- программа внедрения результатов НИР в образовательный процесс.
Характеристики разработанной научно-технической продукции соответствуют требованиям технического задания.
2.2. Новизна применяемых решений в сравнении с другими работами, родственными по тематике и целевому назначению и определяющими мировой уровень.
Анализ патентной информации и научно-технической литературы позволил определить наиболее перспективное направление разработок, соответствующее мировому уровню.
2.3. Особенности исследования, разработки, метода или методологии проведения работы на отчетном этапе.
В основу разработки экспресс-методов определения массовой доли фосфолипидов в растительных маслах и кислотности пищевых продуктов с использованием методов электрофизики и электрохимии был положен системный подход в решении логически взаимосвязанных задач - от, углубленного изучения и анализа физико-химических свойств сложных липидных систем, которыми являются растительные масла до разработки практических способов определения указанных параметров регулирования технологических процессов, создания средств их технической реализации и метрологического обеспечения, разработки технической документации, гарантирующих точность, оперативность, воспроизводимость и единство результатов измерения.
Предлагаемая программа исследований, определяющая пути решения выдвинутых задач, базируется на анализе имеющегося опыта существующих разработок в области исследования масличного сырья и продуктов его переработки, а также использования методов электрофизики и электрохимии в анализе различных природных объектов. Это позволит наиболее эффективно решить поставленные задачи по обеспечению агропромышленного комплекса РФ простыми и надежными способами идентификации и оценки качества масличного сырья и продуктов его переработки, что в свою очередь явится существенным реальным вкладом в продвижении экономики по инновационному пути развития.
2.4. Объекты интеллектуальной собственности, созданные на отчетном этапе.
В результате проведения работ по разработке способов контроля и управления технологическими процессами переработки растительных масел на основе методов электрофизики и электрохимии были получены данные, обладающие новизной. Ряд разработанных технологических и технических решений может быть позиционирован, как «ноу-хау».
Учитывая это, были подготовлены и поданы следующие заявки на патент РФ на изобретение:
- Способ определения содержанияфосфолипидов в растительных маслах;
- Способ определения кислотности пищевых продуктов.

3. Области и масштабы использования полученных результатов
3.1. Области применения полученных результатов (области науки и техники; отрасли промышленности и социальной сферы, в которых могут использоваться полученные результаты или созданная на их основе инновационная продукция).
Научно-техническая продукция, полученная в рамках выполнения проекта, имеет значимость в международном масштабе:
- для реализации нового уровня автоматического контроля и управления технологическими процессами переработки растительных масел, а также создания масложировых продуктов и пищевых продуктов на их основе, в том числе позиционируемых как функциональные;
- для развития инструментальной базы лабораторных исследований в учебном процессе, а также в лабораторных комплексах перерабатывающих и пищевых производств.
Результаты работы востребованы перерабатывающими предприятиями масложировой отрасли, а также предприятиями, производящими обогащенные и функциональные продукты питания, относящиеся к различным отраслям пищевой промышленности.
Внедрение разработанной научно-технической продукции на предприятия масложировой отрасли пищевой промышленности обеспечит эффективное решение следующих актуальных задач:
- осуществление оперативного контроля массовой доли фосфолипидов и кислотности растительных масел, являющихся основной продукцией масложировой отрасли пищевой промышленности;
- реализации системы автоматизированного управления процессом рафинации растительных масел.
3.2. Ход практического внедрения полученных результатов.
Разработана программа внедрения результатов НИР в образовательный процесс.
3.3. Оценка или прогноз влияния полученных результатов, товаров и услуг, созданных на основе полученных результатов, на подготовку и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, достижение или превышение заданных индикаторов и показателей.
Полученные научные и научно-технические результаты будут способствовать подготовке кадров высшей квалификации, продуктивному развитию учебного процесса, освоению новых форм технологий обучения и формированию курсов по выбору студентов за счет:
- включения разработанной научно-технической продукции в план проведения лабораторных занятий по дисциплинам «Технология отрасли», «Идентификация и фальсификация продовольственного сырья и пищевых продуктов»; «Товароведение однородных групп товаров»; «Современные методы физико-химического анализа»;
- использование методик, созданных лабораторной и экспериментальной установки поточного определения фосфолипидов в растительных маслах, а также лабораторной установки рН-метрического определения кислотности растительных масел при подготовке курсовых и дипломных проектов; в проведении учебно-исследовательских и научно-исследовательских работ студентов; при подготовке кандидатских диссертаций аспирантами и докторских диссертаций докторантами.
Полученные результаты использованы при подготовке 2 диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук и 1 диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук, защищенных участниками проекта за отчетный период, а также планируемых к защите до конца 2010 года.

4. Выводы
1. Экспериментально подтверждена возможность оперативного в потоке контроля массовой доли фосфолипидов в растительных маслах, основанная на определении их удельной электропроводности в зоне электрического поля постоянного тока. Определены параметры электрического поля для измерения удельной электропроводности растительных масел.
2. В процессе переноса зарядов в модельных системах «ТАГ - фосфолипиды» и в реальных маслах принимают участие мицеллы фосфолипидов средних и малых порядков, при этом электропроводность имеет молионный (электрофоретический характер).
3. С увеличением массовой доли фосфолипидов в модельных системах «ТАГ - фосфолипиды» и в реальных маслах удельная электропроводность, как модельных систем, так и реальных масел, увеличивается.
4. При повышении температуры удельная электропроводность модельных систем «ТАГ - фосфолипиды» и реальных растительных масел увеличивается, что можно объяснить сдвигом динамического равновесия в сторону уменьшения порядка мицелл и увеличения их количества. Данная зависимость характерна, как для гидратируемых, так и для негидратируемых фосфолипидов.
5. Установлено, что влияние свободных жирных кислот, неомыляемых липидов и влаги в количествах, характерных для реальных масел, на значение удельной электропроводности, как модельных систем «ТАГ – фосфолипиды», так и реальных масел статистически незначимо.
6. В результате статистической обработки экспериментальных данных, отражающих зависимость электропроводности от массовой доли фосфолипидов в различных видах растительных масел отличающихся жирнокислотным составом, составом и содержанием фосфолипидов, а также других сопутствующих липидов, были получены корреляционные зависимости изменения электропроводности указанных масел от массовой доли фосфолипидов в них.
7. На основании результатов проведенных исследований разработан метод оперативного в потоке контроля массовой доли фосфолипидов в растительных маслах, а также конструкция лабораторной установки.
8. Разработана и создана лабораторная установка поточного определения фосфолипидов в растительных маслах, основанная на использовании методов электрофизики.
9. В результате испытаний лабораторной установки; установлены оптимальные режимы измерения и статистические характеристики метода оперативного в потоке определения массовой доли фосфолипидов в растительных маслах: диапазон определения массовой доли фосфолипидов в растительных маслах - от 0,01 до 3,00 %; относительная погрешность измерений не более 8,0%; температура измерения - 60 +5 оС.
10. Разработана инструкция по эксплуатации лабораторной установки поточного определения фосфолипидов в растительных маслах.
11. Разработана и создана экспериментальная установка поточного определения фосфолипидов в растительных маслах, основанная на использовании методов электрофизики.
12. В результате испытаний экспериментальной установки; скорректированы параметры работы экспериментальной установки поточного определения фосфолипидов в растительных маслах: температура измерения - 100 +5оС; допустимый интервал колебания температуры масла, поступающего в измерительную ячейку от 20 до 95 оС.
13. Разработан стандарт предприятия и инструкция по эксплуатации экспериментальной установки поточного определения фосфолипидов в растительных маслах.
14. Разработаны эффективные реагенты для рН-метрического косвенного определения кислотности пищевых продуктов. Установлено, что при смешении растительных масел со специально разработанным реагентом, (0,2M TЭА+ 0,02M KNO3 в 50%Н2О+50% i-PrOH) происходит экстракция свободных жирных кислот в реагент, при этом рН реакционной смеси «масло-реагент» находится в функциональной зависимости от содержания свободных жирных кислот в растительных маслах.
15. Для интенсификации экстракции процесс следует осуществлять при температуре 30 оС и гидродинамическом режиме, характеризуемом критерием Reм=4000, при этом степень экстракции свободных жирных кислот реагентом достигает 95%. Показано, что при Reм>4000 наблюдается эмульгирование системы, что затрудняет измерение рН реакционной смеси.
16. Кислые формы гидратуемых фосфолипидов, а именно фосфатидилсерины и фосфатидные кислоты, содержащиеся в растительных маслах в количестве 0,1-0,2%, снижают значение рН реакционной смеси «растительное масло – реагент», при этом погрешность определения содержания свободных жирных кислот не превышает 5 %. Влияние негидратруемых форм фосфолипидов и других сопутствующих липидов, содержащихся в растительных маслах на результат определения содержания свободных жирных кислот по разработанному методу статистически незначимо.
17. Разработан оперативный метод определения содержания свободных жирных кислот в растительных маслах, основывающийся на измерении рН реакционной смеси «растительное масло - реагент».
18. Разработана и создана лабораторная установка рН-метрического определения кислотности растительных масел, основанная на использовании методов электрофизики и электрохимии, которая обеспечивает нижний порог обнаружения кислотности растительных масел, составляющий 0,05% при относительной погрешности измерений не более 6,0%;
19. Установлению оптимальные режимы измерения с использованием разработанной лабораторной установки рН-метрического определения кислотности растительных масел: смешивание образца исследуемого масла с реагентом в соотношении 1:10, экстракции свободных жирных кислот в течение 120 с при температуре 30±0,5 оС и при перемешивании (Reм=4000), последующем измерении рН реакционной смеси и расчете содержания свободных жирных кислот в исследуемом масле по установленной формуле.
20. Установлены статистические характеристики метода: чувствительность метода: нижний порог обнаружения кислотности растительных масел - составляющий 0,05%; относительная погрешность измерений - не более 6,0%.
21. Разработана техническая документация для внесения разработанных методик в государственный реестр средств измерений.
22. Разработана программа внедрения результатов, полученных на этапе 3 научно-исследовательских работ, в образовательный процесс.
Развернуть
4
01.07.2010 - 15.12.2010
1. Наименование разрабатываемой продукции
Экспериментальные образцы поточных анализаторов, позволяющие осуществлять видовую и качественную идентификацию растительного сырья и продуктов его переработки –4 единицы, в том числе:
• анализатор, позволяющий идентифицировать сортовые особенности злаковых и масличных семян, основанный на использовании методов компьютерного зрения, а именно методов Фурье- и вейвлет-анализов, а также статистической теории распознавания – 2 единицы;
• анализатор массовой доли фосфолипидов в растительных маслах, основанный на использовании методов электрофизики – 2 единицы.
• Лабораторный образец анализатора массовой доли свободных жирных кислот в растительных маслах, основанный на использовании методов электрофизики - 2 единицы.
• Разработанный метод идентификации масложировых продуктов на основе выявленных корреляционных зависимостей ЯМ-релаксации и критериальных показателей продукции.
- Разработанные технологии, а также способы управления и регулирования процессами комплексной переработки следующих видов растительного сырья с получением ассортимента продуктов инновационного уровня качества:
• зерна кукурузы с получением крупы, масла повышенной физиологической ценности, фосфолипидов (лецитина) и продуктов их фракционирования;
• семян подсолнечника с получением семян без оболочки, халвы, масла, фосфолипидов (лецитина) и продуктов их фракционирования, а также структурно-модифицированных белков.
- Теоретические модели прогнозирования характера изменения растительного сырья и продуктов его переработки в процессе биотрансформации при использовании биотехнологических методов.
- Разработанные рекомендации по использованию продуктов переработки растительного сырья нового уровня качества, полученных с использованием разработанных технологий, а также способов управления и контроля технологических процессов, при конструировании продуктов питания, в том числе:
• создание белково-полисахаридных комплексов на основе структурно-модифицированных белков семян подсолнечника и пектинов, полученных с применением инновационных технологий из вторичного сырья - жома сахарной свеклы и выжимок яблок;
• создание технологий и рецептур инкапсуляции микронутриентных комплексов с использованием фракционированных лецитинов и биополимеров на примере фитополисахаридов (пектинов, альгинатов и хитозанов).
- Математическая модель процесса конструирования продуктов питания с заданными физиологически функциональными свойствами.
- Разработанные рекомендации по использованию сконструированных продуктов питания в функциональном и диетическом питании, а также при формировании рационов питания организованных коллективов.
- Отчет о НИР, содержащий обоснование развиваемого направления исследований, изложение методик проведения исследований, а также описание полученных результатов.
• Диссертационные работы на соискание ученой степени доктора (три диссертации) и кандидата (девять диссертаций) наук.
• Статьи в высокорейтинговых российских и зарубежных журналах (не менее 10 статей), в других изданиях (не менее 25 статей); материалы докладов на научных конференциях различного уровня (не менее 15 материалов докладов).

2. Характеристика выполненных на этапе работ по созданию продукции
2.1. Результаты работы на 4 этапе, в том числе: разработанные виды продукции (веществ / устройств / программных продуктов / технологий / методов и результатов исследований) с указанием их характеристик, полученных, в том числе, по результатам испытаний, оценка соответствия этих характеристик требованиям задания.
В соответствии с техническим заданием на 3 этапе была разработана следующая научно-техническая продукция:
- анализ патентной информации и научно-технической литературы, позволивший обосновать направление исследования и определить научные подходы к решению проблемы;
- технология получения кукурузной крупы повышенной физиологической ценности, основанная на сухом отделении зародыша с использованием шлифовальной машины и фотоэлектросепарирования;
- технология получения кукурузного масла повышенной физиологической ценности с использованием спецальных режимов влаготепловой обработки и селективных экстрагентов;
- технология получения физиологически ценных фосфолипидов (лецитина) из зерен кукурузы и продуктов их фракционирования, основанная на использовании методов механохимии и поляризующих агентов;
- технология получения семян подсолнечника без оболочки, представляющих собой высококачественное ядро, не содержащее лузгу, которое целесообразно использовать для производства кондитерских изделий или получения физиологически ценных подсолнечных масел и лецитинов
- технология получения халвы с использованием в качестве основного сырья подсолнечного ядра, полученного по разработанной технологии, а в качестве поверхностно-активной добавк – подсолнечного лецитина, что позволило полностью исключить применение экстракта мыльного корня и получить халву высокого качества, обладающую повышенной физиологической ценностью;
- технология получения подсолнечного масла повышенной физиологической ценности, предусматривающая использование комплексного реагента на основе лимонной и янтарной кислот на стадии влаготепловой обработки подсолнечной мятки, что обеспечивает получение низкоокисленных подсолнечных масел повышенной физиологической ценности за счет связывания ионов металлов переменной валентности;
- технология получения фосфолипидов (лецитина) из семян подсолнечника и продуктов их фракционирования, основанная на применении методов электромагнитной активации и химической поляризации, обеспечивающая высокое качество, физиологическую ценность и антиоксидантный потенциал подсолнечных лецитинов;
- технология получения структурно-модифицированных белков семян подсолнечника, основанная на использовании ферментной и термической модификации, обусловливающая высокие физиологически и технологически функциональные свойства получаемых продуктов;
- белково-полисахаридные комплексы на основе структурно-модифицированных белков из семян подсолнечника и пектинов, полученных с применением инновационных технологий из вторичного растительного сырья (жома сахарной свеклы и выжимок яблок), проявляющие выраженные стабилизирующие, жиро- и влагоудерживающие свойства в пищевых полидисперсных системах;
- подготовлены и поданы 4 заявки на патент на изобретение
- разработана программа внедрения НИР в образовательный процесс.
2.2. Новизна применяемых решений в сравнении с другими работами, родственными по тематике и целевому назначению и определяющими мировой уровень.
2.3. Особенности исследования, разработки, метода или методологии проведения работы на отчетном этапе.
2.4. Объекты интеллектуальной собственности, созданные на отчетном этапе.
3. Области и масштабы использования полученных результатов
3.1. Области применения полученных результатов (области науки и техники; отрасли промышленности и социальной сферы, в которых могут использоваться полученные результаты или созданная на их основе инновационная продукция).
Учитывая, что выполненные разработки являются вкладом в комплексную проблему ресурсосбережения, обеспечения безопасности и повышения пищевой ценности масличного и зернового сырья, а также продуктов их переработки, полученные результаты, включающие разработанные инновационные технологии будут востребованы предприятиями масложировой и зерноперерабатывающей отраслей пищевой промышленности, а также предприятиями, производящими продукты питания, в том числе функционального и специализированного назначения.
3.2. Ход практического внедрения полученных результатов. Разработана программа внедрения результатов НИР в образовательный процесс.
3.3. Оценка или прогноз влияния полученных результатов, товаров и услуг, созданных на основе полученных результатов, на подготовку и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, достижение или превышение заданных индикаторов и показателей.

4. Выводы
1. Разработанная технология переработки зерна кукурузы, основанная на сухом отделении зародыша с использованием шлифовальной машины и фотоэлектросепарирования, обеспечивает получение крупы, существенно превосходящей по качественным показателем крупу, полученную по традиционной технологии. Совокупность значений качественных показателей крупы позволяет позиционировать ее, как крупу кукурузную шлифованную крупную или пятиномерную, соответствующую требованиям ГОСТ 6002-69 с изм.
Разработанная технология также обеспечивает получение зародыша высокого качества, при этом особенно следует отметить низкие показатели окисления липидной части, что свидетельствует о максимальном сохранении его целостности.
В целом, разработанная технология переработки зерна кукурузы отличается высокой эффективностью, что определяет перспективность ее внедрения на зерноперерабатывающих предприятиях.
2. Разработанная технология влаготепловой подготовки к экстракции зародышей кукурузы сухого способа получения позволяет не только добиться благоприятного соотношения форм связи масла с материалом для последующего извлечения масла, но и способствует лучшему протеканию процессов внешнего формообразования.
Использование этанола в качестве экстрагента обеспечивает извлечение наиболее физиологически ценных групп фосфолипидов, что обусловливает целесообразность использования такого масла в качестве продукта функционального или диетического назначения.
Использование в качестве экстрагента бензина или гексана обеспечивает получение масел аналогичных по составу сопутствующих липидов и характеристик качества. Использование этих экстрагентов целесообразно для получения физиологически ценных кукурузных масел, используемых в повседневных рационах питания.
3. Метод механохимической активации системы «фосфолипиды – триацилглицерины» позволяет увеличить поверхностную активность негидратируемых фосфолипидов на границе раздела фаз с водой, повысить плотность упаковки фосфолипидов в межфазном слое, что обусловливает повышение эффективности процесса гидратации кукурузных масел и извлечения фосфолипидного комплекса.
Разработанная технология гидратации с применением комплексного реагента на основе лимонной кислоты и хлорида натрия, а также метода механохимической активации позволяет получать жидкий кукурузный лецитин высокого качества, соответствующий требованиям нормативных документов стан Евросоюза.
4. Наиболее эффективным способом обрушивания семян подсолнечника кондитерских сортов, а также современных гидридов является применение шелушителей с обрезиненными валками с обязательным проведением предварительного фракционирования семян по ширине на четыре фракции.
Сочетание трех способов сепарирования рушанки: по аэродинамическим свойствам, геометрическим размерам и коэффициенту трения – позволяет повысить эффективность ее разделения на компоненты и снизить содержание лузги в ядре и ядра в лузге.
Осуществление технологического процесса получения ядра из семян подсолнечника по разработанной технологии в сравнении с традиционной позволяет получить высококачественное ядро, практически не содержащее лузгу, которое целесообразно использовать для производства кондитерских изделий или получения физиологически ценных подсолнечных масел и лецитинов.
5. Разработанная рецептура подсолнечной халвы с использованием в качестве основного сырья подсолнечного ядра, полученного по разработанной технологии, а в качестве поверхностно-активной добавки – подсолнечного лецитина позволяет исключить применение экстракта мыльного корня и получить халву высокого качества, обладающую повышенной физиологической ценностью.
6. Использование комплексного реагента на основе лимонной и янтарной кислот на стадии влаготепловой обработки подсолнечной мятки обусловливает эффективное снижение интенсивности протекания окислительных процессов за счет связывания ионов металлов переменной валентности. Это обусловливает получение низкоокисленных подсолнечных масел повышенной физиологической ценности.
7. Переменное вращающееся электромагнитное поле установленных параметров является эффективным фактором дестабилизации негидратируемых фосфолипидов. Наибольшая степень деассоциирующего воздействия поля на молекулы негидратируемых фосфолипидов наблюдается при индукции электромагнитного поля 0,4 Тл.
Использование комплексного реагента на основе лимонной кислоты и лимоннокислого натрия при получении жидких лецитинов оказывает поляризующее действие на молекулы фосфолипидов и позволяет существенно увеличить выход фосфолипидного комплекса при меньшем извлечении гликолипидов.
8. Обработка фосфолипидной эмульсии в электромагнитном поле позволяет значительно повысить эффективность процесса сушки за счет увеличения доли свободной влаги.
Подсолнечные лецитины, полученные по разработанной технологии превосходят фосфатидные концентраты по всем показателям, при этом они не только не уступают по качеству импортным соевым лецитинам, но и выгодно отличаются меньшим содержанием продуктов окисления.
9. Проведенное измельчение и фракционирование по гранулометрическим показателям обезжиренной муки из ядра подсолнечника, полученной по разработанной технологии, позволило выделить фракции наиболее богатые белком, и тем самым, подготовить белки к более полной, направленной ферментативной модификации. В зависимости от времени воздействия препаратом с высокой протеиназной активностью на белковый комплекс возможно получение белковых продуктов с заданными технологическими свойствами, что определяется глубиной гидролиза белковой молекулы. При обработке белковых фракций препаратом определено оптимальное время контакта препарата с белками, которое составило 30 минут.
10. Разработанный белково-алейроновый продукт, полученный из семян подсолнечника, проявляет синергизм с пектинами, полученными из вторичного сырья – выжимок яблок и жома сахарной свеклы, в отношении влаго- и жироудерживающих свойств, так как эти характеристики композиционных смесей существенно превосходят (более, чем в два раза) аналогичные показатели для монопродуктов.
Развернуть
5
01.01.2011 - 31.05.2011
На основании анализа строения, свойств, основных направлений получения и применения пектина предложены инновационные решения в области совершенствования технологии получения пектина из вторичного сырья – выжимок яблок и жома сахарной свеклы, основанные на применении воздействия электромагнитных полей крайне низкочастотного диапазона (ЭМП КНЧ) и инфракрасной сушки.
Определены оптимальные режимы проведения процесса гидролиза-экстрагирования: электромагнитная обработка смеси (f =29 Гц) в течение 80 – 90 минут с последующим гидролизом при температуре 80 °С в течение 60 – 70 минут. При таких технологических параметрах выход пектина составляет от 2,4 до 2,8 %, связывающая способность 750 – 800 мг Pb2+/г пектина.
Установлено, что при использовании ИК-сушки под вакуумом пектиновые вещества в меньшей степени подвергаются деструкции и обладают высокой связывающей способностью, что объясняется мягкими технологическими режимами по сравнению с конвекционной сушкой: температура процесса – не более 400С, продолжительность сушки снижена в 2,0 – 2,5 раза.
Разработана технология и технологическая схема получения пектиновых экстрактов с применением ЭМП КНЧ и ИК –сушки.
Показано, что пектины, полученные по разработанной технологии, обладают более высокой связывающей способностью, чем контрольные образцы, полученные по традиционной технологии. Так связывание ионов свинца яблочным пектином, полученным с обработкой ЭМП КНЧ, составляет 53 %, что выше связывающей способности контроля на 44%. Аналогичные показатели для свекловичного пектина составляют 81% и 45 % соответственно.
На основании анализа перспективных направлений в создании пищевых добавок, обладающих технологически и физиологически функциональными свойствами обоснована актуальность создания белково-полисахаридных комплексов на основе структурно-модифицированных белков семян подсолнечника и пектинов, полученных по усовершенствованным технологиям.
Установлено, что относительная вязкость системы «пектин – белок – вода» увеличивается в диапазоне рН от 3,8 до 6,22, что объясняется образованием сложных структурированных комплексов. Данный факт подтверждается результатами исследований с использованием метода ядерно-магнитной релаксации.
Показано, что разработанные белково-полисахаридные комплексы на основе структурно-модифицированных белков подсолнечника и пектина, полученных по усовершенствованным технологиям, обладают высокой связывающей способностью в отношении ионов металлов (связывание ионов свинца- до 80% и связывание ионов никеля – до 60%), что позволяет рекомендовать указанные комплексы для использования в производстве продуктов питания функционального назначения.
На основе анализа современных технологий и способов инкапсуляции микронутриентных комплексов обоснована перспективность использования в качестве инкапсулирующих агентов фракционированных лецитинов и биополимеров.
Установлено, что наибольшей эффективностью образования стабильных микрокапсул (везикул) с высокой удерживающей способностью, как гидрофильных, так и липофильных микронутриентов обладают подсолнечные лецитины с высоким (от 40 до 75%) содержанием фосфатидилхолинов.
Экспериментально доказано, что подсолнечные лецитины в водных средах образуют везикулы, которые можно охарактеризовать, как многослойные (мультиламеллярные) липосомы, полидисперсные по размеру, являющиеся наиболее эффективными с позиции захватываемого объема.
Установлено, что сушка полученных фосфолипидных везикул под вакуумом при температуре 65+5 оС до влажности, не превышающей 3%, с использованием в качестве носителя природного биополимера – яблочного пектина не приводит к изменению основных параметрических характеристик, что подтверждается восстановлением исходной морфологии везикул при последующем растворении образцов в дистиллированной воде.
Показано, что при рН среды от 1,0 до 3,5 предварительно обезвоженные фосфолипидно-пектиновые везикулы не восстанавливаются, но удерживают и защищают инкапсулированные вещества. Полное восстановление происходит при рН среды от 4,5 до 7,0. Полученные результаты свидетельствуют о надежной защите инкапсулированных веществ, разрушаемых под действием желудочного сока, например бифидо- и лактобактерий.
Установлено, что инкапсулированные лабильные микронутриенты -витамины С, Е и β-каротин сохраняют высокую стабильность в процессе хранения. Так, например, в течение 12 месяцев хранения микронутриентных комплексов, расфасованных в герметичные банки из полипропилена массой нетто 370 г, потери витамина С составили менее 12%, β-каротина - не более– 15% и витамина Е – менее 7%.
Разработаны рецептуры и технологии продуктов питания с заданными физиологически функциональными свойствами, включающие технологии и рецептуры концентратов напитков и супов быстрого приготовления функционального назначения из плодового и овощного сырья.
Развернуть
6
01.06.2011 - 31.08.2011
Характеристика выполненных на этапе работ по созданию продукции
1. Результаты работы на 6 этапе, в том числе: разработанные виды продукции (веществ / устройств / программных продуктов / технологий / методов и результатов исследований) с указанием их характеристик, полученных, в том числе, по результатам испытаний, оценка соответствия этих характеристик требованиям задания.
В соответствии с техническим заданием на 6 этапе была разработана следующая научно-техническая продукция:
- анализ патентной информации и научно-технической литературы, позволивший обосновать направление исследования и определить научные подходы к решению проблемы;
- рекомендации по использованию разработанных продуктов в функциональном питании;
- рекомендации по использованию разработанных продуктов в диетотерапии;
- рекомендации по использованию разработанных продуктов в рационах питания организованных коллективов: средних и высших учебных заведений; промышленных предприятий, санаторно-курортных учреждений;
- технико-экономическая оценка полученных результатов;
- подготовлены и поданы 3 заявки на объекты интеллектуальной собственности;
- разработана программа внедрения НИР в образовательный процесс;
- опубликовано 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК.
Характеристики разработанной научно-технической продукции соответствуют требованиям технического задания.
2. Новизна применяемых решений в сравнении с другими работами, родственными по тематике и целевому назначению и определяющими мировой уровень.
Анализ патентной информации и научно-технической литературы позволил определить наиболее перспективное направление разработки, соответствующее мировому уровню.
Инновационный характер разработок определяется использованием новых видов пищевых продуктов функционального и специализированного назначения, полученных из отечественного продовольственного сырья с использованием разработанных в рамках проекта инновационных технологий, для включения в рацион питания, в том числе диетического, функционального, организованных коллективов учебных заведений, промышленных предприятий и санаторно-курортных учреждений для восполнения нутриентной недостаточности, а также в профилактических и лечебных целях.
3. Особенности исследования, разработки, метода или методологии проведения работы на отчетном этапе.
Методология решения задач основана на использовании законодательной базы, нормативных документов и методических разработок в области организации питания, в том числе функционального и специализированного. При проведении экспериментальных исследований использовали методы математического планирования эксперимента; статистической обработки, интерполяции и корреляции результатов анализа с использованием пакета программ Mathcad.8 (Professional), Statistica 6.0 и Mathlab 5.
При проведении экспериментальных исследований использовались современные методы спектрального, хроматографического и других видов инструментального анализа.
4. Объекты интеллектуальной собственности, созданные на отчетном этапе:
В результате проведения работ по конструированию продуктов питания на основе продуктов переработки растительного сырья нового уровня качества были получены данные, обладающие новизной. Ряд разработанных технологических и технических решений может быть позиционирован, как «ноу-хау».
Учитывая это, были подготовлены и поданы следующие заявки на патент РФ на изобретение:
- Пищевой функциональный продукт, обладающий радиопротекторными свойствами;
- Пищевой функциональный продукт, обладающий иммуномоделирующими свойствами;
- Пищевой функциональный продукт, обладающий антитоксическими свойствами.

Области и масштабы использования полученных результатов
1. Области применения полученных результатов (области науки и техники; отрасли промышленности и социальной сферы, в которых могут использоваться полученные результаты или созданная на их основе инновационная продукция).
Результаты работы востребованы предприятиями пищевой и перерабатывающей промышленности, в том числе предприятиями, производящими пищевые ингредиенты, специализированные и функциональные продукты питания, а также предприятиями общественного питания.
Внедрение разработок обеспечит весомый социальный эффект, так как будет способствовать расширению ассортимента доступных пищевых продуктов, отличающихся высоким качеством и гарантированным уровнем физиологически функциональных ингредиентов, потребление которых обеспечит коррекцию пищевого статуса населения и снижение уровня заболеваний, связанных с питанием.
2. Ход практического внедрения полученных результатов.
Разработана программа внедрения результатов НИР в образовательный процесс. Внедрение разработанной программы в образовательный процесс подтверждается актами внедрения.
3. Оценка или прогноз влияния полученных результатов, товаров и услуг, созданных на основе полученных результатов, на подготовку и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, достижение или превышение заданных индикаторов и показателей.
Полученные научные и научно-технические результаты будут способствовать подготовке кадров высшей квалификации, продуктивному развитию учебного процесса, освоению новых форм технологий обучения и формированию курсов по выбору студентов за счет:
- включения разработанной научно-технической продукции в план проведения лекционных занятий по дисциплинам: «Экологическая экспертиза товаров»; «Товароведение и экспертиза продуктов животного происхождения»; «Научные основы индустриальных технологий»; «Технология детского и функционального питания»; «Основы диетологии и диетотерапии»; «Технология продуктов общественного питания»;
• использования рекомендаций по применению разработанных пищевых продуктов в организации функционального и специализированного питания, а также предлагаемых подходов к анализу физиологически функциональных свойств пищевых продуктов при подготовке курсовых и дипломных проектов; в проведении учебно-исследовательских и научно-исследовательских работ студентов; при подготовке кандидатских диссертаций аспирантами.
По результатам исследования подготовлены и будут представлены в диссертационный совет к защите до конца 2011 года: 2 диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук и 1 диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук; также полученные результаты использованы при подготовке 2 диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук, защищенных в 2011 году.

Выводы
В результате выполнения работ с целью разработки рекомендаций по использованию сконструированных продуктов в функциональном и диетическом питании, а также при формировании рационов питания организованных коллективов получены следующие научные результаты.
1. Составлены рекомендации по использованию разработанных продуктов в функциональном питании.
Разработаны рекомендации по обогащению инкапсулированными микронутриентными комплексами двух видов продукции – основ кислородных коктейлей и концентратов киселей, предназначенных для использованию в функциональном питании. Установлено, что потребление кислородных коктейлей, обогащенных разработанными микронутриентными комплексами в инкапсулированной форме, взятых в количестве 2,0 г, позволяет удовлетворить суточную потребность в основных дефицитных микронутриентах на 25-90%, при этом в организм поступает около 350 см3 чистого кислорода, всасывание которого через слизистую желудка происходит в среднем в 10 раз эффективнее, чем при его вдыхании через легкие. Оценка среднего удовлетворения суточной потребности человека в физиологически функциональных ингредиентах при употреблении 1 порции восстановленного киселя, обогащенного микронутриентными комплексами, показала, что данный показатель для основных дефицитных микронутриентов составляет от 10 до 53 %. Это также позволяет позиционировать разработанные кисели, как продукты функционального назначения и рекомендовать их использование в традиционных рационах для ликвидации микронутриентной недостаточности.
Научно обоснованы технологии и рецептуры плодовых напитков с добавлением пектина, полученного нами по инновационной технологии: «Напиток яблочный с добавлением яблочного пектина и молочной сыворотки», «Напиток сливовый с добавлением свекловичного пектина и молочной сыворотки». Получены результаты исследований, свидетельствующие о том, что разработанные напитки удовлетворяют регламентированным требованиям и могут быть рекомендованы для использования в функциональном питании, особенно для групп населения, проживающих в экологически неблагоприятных условиях, а также лицам, деятельность которых сопряжена с производственной вредностью
2. Составлены рекомендации по использованию разработанных продуктов в диетотерапии.
Разработаны рекомендации по использованию концентратов супов, полученных по разработанной технологии из плодового и овощного сырья, в функциональном питании. Получены результаты исследований, свидетельствующие о том, что при разовом употреблении одной порции восстановленного концентрата супов быстрого приготовления из плодового и овощного сырья суточная потребность человека в физиологически активных ингредиентах покрывается для пектина на 43 %- , для белка от 7 до 12 % ; в витаминах: С, РР, а также в Na, Fe, К от 10 до 35 %. Это позволяет отнести разработанные концентраты супов к продуктам функционального назначения и рекомендовать их к использованию в рационе питания отдыхающих санаторно-курортных учреждений.
Разработаны рекомендации по использованию подсолнечного лецитина в диетотерапии. В результате исследования физиологически функциональных свойств установлено, что подсолнечный лецитин является эффективным натуральным средством диетической терапии, способствующим профилактике и лечению атеросклероза, ишемической болезни, гипертонической болезни, ожирения, гиперлипидемий, сахарного диабета посредством проявления гиполипидемического, антиоксидантного, гипохолестеринемического, гипогликемического и гипотензивного действия, повышает общую неспецифическую резистентность организма, что особенно важно для людей, проживающих в экологически неблагоприятных условиях.
Разработаны примерные однодневные меню диетической терапии при различных патологиях с включением в нее подсолнечного лецитина.
Разработаны рекомендации по использованию структурно-модифицированных белков семян подсолнечника и пектинов, полученных по разработанным технологиям для производства соуса майонез, предназначенного для использования в диетическом питании.
3. Составлены рекомендации по использованию разработанных продуктов в рационах питания организованных коллективов: средних и высших учебных заведений; промышленных предприятий, санаторно-курортных учреждений
Составлены рекомендации по использованию в школьном питании подсолнечных лецитинов, используемых для обогащения концентратов функциональных напитков «Коктейль здоровья». Пробные дегустации напитков, проводимые в школах, показали их привлекательность для детей и подростков, при этом среди вкусовых предпочтений преобладали напитки, полученные с использованием вишни, сливы и фруктовой смеси. Установлено, что одна порция напитка «Коктейль здоровья» позволяет в среднем удовлетворять потребность школьников в дефицитных макро- и микронутриентах на 20-50% от адекватного уровня их потребления, что подтверждает правомерность позиционирования разработанных напитков как функциональных. Полученные результаты биохимических исследований свидетельствуют о том, что употребление разработанных функциональных напитков «Коктейль здоровья» является эффективным средством нормализации пищевого статуса и общего оздоровления организма школьников.
Разработаны рекомендации по использованию пектина в формованной мясорастительной продукции функционального назначения для школьного питания. Выявлено, что при употреблении одной порции мясорастительной кулинарной продукции детьми школьного возраста суточная потребность в белке удовлетворяется на 20,8 %, в пищевых волокнах - от 26,3 до 42,3 %, в пектине - от 11 до 92,1 %, в железе от 19,4 до 20,5 %. Установлено, что мясорастительная кулинарная продукции, обогащенная пектином, сохраняет детоксикационные свойства, выявленные для пектина, после хранения в замороженном виде, - связывающая способность пищевой системы по отношению к ионам свинца оставалась без изменений.
Составлены рекомендации по использованию пектина и лецитина, а также инкапсулированных витаминов, полученных по разработанным технологиям, в рационах питания работников промышленных предприятий.
Разработаны рецептуры и технологии специализированных концентратов напитков на основе порошков из свеклы и топинамбура, с учетом диапазонов варьирования массовой доли пектина и лецитина, в которых рассмотрено их влияние на уменьшение негативного воздействия токсичных веществ нефтяной отрасли на организм человека. Установлено, что по фактическому содержанию пектина, лецитина и витаминов напитки можно отнести к функциональным.
4. Проведена технико-экономическая оценка полученных результатов.
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Тема
Разработка экологически безопасных комбинированных физико-технических и физико-химических технологий добычи и комплексной переработки руд.
Продолжительность работ
2007 - 2009, 29 мес.
Бюджетные средства
150 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка комплексной технологии химической очистки и обезвреживания фильтрата полигонов захоронения твердых бытовых отходов (ТБО)
Продолжительность работ
2008 - 2009, 17 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Количество заявок
7
Тема
Создание ресурсосберегающей технологии комплексной переработки минерализованных шахтных вод.
Продолжительность работ
2012 - 2013, 18 мес.
Бюджетные средства
105 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка научно-технических решений пироэлектрохимической переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) в замкнутом топливном цикле (ЗЯТЦ) ядерных энергетических установок с использованием расплавленных солей.
Продолжительность работ
2014 - 2016, 25 мес.
Бюджетные средства
70 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка безотходной, комплексной и экологически безопасной технологии переработки красного шлама и создание инновационной опытно-промышленной установки.
Продолжительность работ
2012 - 2013, 17 мес.
Бюджетные средства
150 млн
Количество заявок
2