МИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА) Кафедра ЭУТ РЕФЕРАТ по дисциплине «Введение в специальность» Тема: Моя будущая профессия Студентка гр. 9583 Салаватова Н.Т. Преподаватель Вьюгинова А. А. Санкт-Петербург 2019 ЗАДАНИЕ НА РЕФЕРАТ Студентка Салаватова Н. Т. Группа 9583 Тема реферата: Моя будущая профессия Исходные данные: Реферат один от одного студента на тему: «Моя будущая профессия». Полноценная, интересная, с интересными фактами маленькая исследовательская работа, имеющая смысл и идею. Предполагаемый объем реферата: Не менее 15 страниц Дата выдачи задания: Дата сдачи реферата: Дата защиты реферата: Студентка Салаватова Н. Т. Преподаватель Вьюгинова А. А. 2 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................................... 4 1. Ультразвук в пищевой промышленности ............................................................................... 5 2. Ультразвуковая обработка молока[1][2] ................................................................................. 6 3. Использование ультразвука при получении крахмала[1] .................................................... 8 4. Ультразвуковая обработка соков и пива[3] ........................................................................... 9 5. Ультразвуковая обработка сои и семян[1] [2] ....................................................................... 11 ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................................................................ 13 Cписок использованных источников....................................................................................... 14 3 ВВЕДЕНИЕ Главным источником многих биологически активных соединений все еще остается натуральное сырье, как животного, так и растительного происхождения, несмотря на то, что современная химия достигла впечатляющих успехов в области синтеза большого числа таких веществ. Следовательно, особого внимания заслуживает изучение и интенсификация процесса экстрагирования разнообразных ценных компонентов из природного сырья. К сожалению, традиционные методы экстрагирования являются достаточно длительными, трудоемкими и, что самое неприятное, довольно малоэффективными. Сложившаяся на сегодняшний день довольно сложная экологическая обстановка диктует новые подходы к переработке природного сырья: необходимы пути его наиболее полного использования. В частности, возникает вопрос наиболее рационального выбора технологических аппаратов для осуществления процесса экстрагирования. Одним из новых и перспективных методов является использование ультразвукового воздействия в процессе экстракции разнообразных биологически активных веществ из природных материалов. Для достижения максимального выхода ценных компонентов в жидкую фазу при сохранении ими своей нативной структуры необходим индивидуальный подход к выбору оптимальных режимов ультразвуковой обработки для каждого вида сырья. 4 1. Ультразвук в пищевой промышленности В пищевой промышленности применение ультразвуковой техники даёт значимый эффект в целом ряде технологических процессов. Для стерилизации, пастеризации и дезинфекции продуктов. Благодаря ультразвуковым колебаниям повышается качество пищевых продуктов, и интенсифицируются (улучшаются) технологические процессы их изготовления. Рядом исследований установлено, что ультразвуковые колебания способны изменять диспергировать, эмульгировать кристаллизации и растворение интенсифицировать агрегатное его, изменять веществ, технологические состояние вещества, скорость диффузии, активизировать процессы. реакции, Воздействие ультразвуковых колебаний на физико-химические процессы в пищевой промышленности дает возможность повысить производительность труда, сократить энергозатраты, улучшить качество готовой продукции, продлить сроки хранения, а также создать новые продукты с новыми потребительскими свойствами. Наиболее перспективным и достаточно освоенным использованием ультразвуковых технологий являются следующие технологические процессы: — приготовление пищевых водных и водо-жировых эмульсий в мясомолочной, кондитерской, пищевкусовой отраслях промышленности, при изготовлении колбас, молочных продуктов, соков, пива и т.д.; — низкотемпературная обработка продуктов с целью «мягкой» варки; — диспергирование, гомогенизация и пастеризация сырья, полуфабрикатов и продуктов; — биологическая активизация пищевых продуктов с целью улучшения потребительских и лечебно — биологических свойств; 5 гидрогенизация жиров, осветление растительных масел; — мгновенная варка водомучных суспензий в хлебопекарных и спиртовых технологиях; — подавление микробиологических процессов в диффузионных аппаратах при производстве сахара за счет ультразвука; — интенсификация диффузионного процесса в диффузионных аппаратах при производстве сахара за счет ультразвука; — очистка диффузионного сахарного сока; — осаждение вино — кислых солей, содержащихся в вине; — обеззараживание воды 2. Ультразвуковая обработка молока[1][2] Особенность многих компонентов молока в том, что природа не повторяет их ни в каком другом продукте питания. В молоке жир распределен в виде жировых шариков, окруженных сложной белковой оболочкой, т.е. представляет собой эмульсию молочного жира в воде. Размер жировых шариков колеблется от 1 до 5мкм. Причем количество жировых шариков, имеющих размер более 2мкм, составляет более 50% и зависит от породы и индивидуальных особенностей коровы. Питательная ценность молока в значительной степени определяется размерами частиц жира в молоке. Сверхтонкое дробление жира в эмульсиях очень сильно изменяет свойства исходного продукта. Известно, что дробление жировых шариков молока до меньших, чем в исходном состоянии, размеров на треть повышает питательную ценность молока. Оптимальной является обработка 6 молока при температуре 55–70ºС, позволяющая получать более 80% от общего числа жировых шариков размером менее 2мкм. При такой обработке молока происходит пастеризация молока. При этом количество болезнетворных бактерий существенно сокращается за 8– 10мин обработки сырого молока (250мл), обеспечивается снижение обсемененности до нормы (менее 200000КОЕ в 1мл.). При ультразвуковой обработке молока, не происходит разрушения наиболее лабильной части витамина С и его содержание остается практически равным исходному – 0,83мг (пастеризация паром снижает концентрацию до 0,65мг, инфракрасным излучением – до 0,75мг, кипячение практически полностью разрушает витамин С). При достаточной плотности ультразвука происходит стерилизация молока. В отличие от стерилизации и кипячения при ультразвуковой обработке молока не происходит разрушение витамина С. Таким образом, УЗ обработка обеспечивает повышение питательной ценности молока его пастеризацию (холодная пастеризация), гомогенизацию и стерилизацию. Ультразвуковая гомогенизация находит применение в производстве цельного, сгущенного, стерилизованного, сухого молока, а также сливок, сметаны, плавленых и твердых сыров и кисломолочных продуктов. Ультразвук эффективен при изготовлении обогащенных биологически активными веществами и витаминами молочных смесей, майонезов, кремов и др. Следует отметить еще несколько положительных сторон УЗ обработки молока, способных найти широкое применение: 1. Обработанное УЗ и замороженное для длительного хранения молоко после размораживания полностью сохраняет свои питательные и вкусовые качества; 2. Сухое молоко, выработанное из обработанного ультразвуком, хранится значительно дольше. При восстановлении не отличается от натурального; 7 3. При ультразвуковой обработке пригодного к употреблению молока (в т.ч. пастеризованного) в домашних условиях в течение нескольких минут, кислотность молока не повышается более 5 часов. 3. Использование ультразвука при получении крахмала[1] Ультразвуковая обработка является эффективным средством разрушения структуры клеток. Этот эффект можно использовать для извлечения внутриклеточных материалов, например, крахмала из матрикса клетки. Ультразвуковая обработка образует в обрабатываемой жидкости области пониженного и повышенного давления. В ходе цикла низкого давления ультразвуковые волны высокой интенсивности создают в жидкости небольшие вакуумные пузырьки или пустоты. Это явление называется кавитацией. Разрыв кавитационных пузырьков вызывает образование гидродинамических сил трения большого значения. Данные силы способны расщеплять волокнистые и целлюлозные материалы на тонкие частицы, а также разрушать стенки клеток. Благодаря этому внутриклеточные вещества в большом количестве высвобождаются и попадают в жидкость. Кроме того, стенки клеток разрушаются на мелкие части. Данный эффект может использоваться при ферментации, гидролизе и в других процессах преобразования органических веществ. Помимо измельчения и дробления, ультразвуковая обработка позволяет выделять из клеток внутриклеточные материалы, например крахмал, а из остатков клеточных стенок – ферменты, которые превращают крахмал в сахар. Также ультразвуковая поверхности, обработка подвергающейся позволяет воздействию увеличить площадь ферментов при диастатическом разжижении или сахарообразовании. Это, как правило, позволяет увеличить скорость и объем выхода дрожжевого брожения, а также повысить эффективность других процессов, например, увеличить производство этанола из биомассы. 8 Ультразвуковая обработка эффективное средство разрушения структуры клеток В Ибресинском районе Чувашской Республики на крахмальном заводе в 2008 году был установлен ультразвуковой генератор серии USP1 (GENERUS) на измельчитель картофеля, где выход крахмала был увеличен на 13-15% по сравнению с традиционным способом. Бренд USP1 в настоящее время снят с производства, с заменой на усовершенствованную серию GENERUS. 4. Ультразвуковая обработка соков и пива[3] Препараты из свежих растений содержат значительно больше активных веществ, чем из высушенного сырья. В этих препаратах и соках содержится весь комплекс веществ в их естественном виде. Традиционные способы изготовления соков и извлечений из свежих растений и плодов заключается в прессовании предварительно измельченного сырья в специальных матерчатых мешках или салфетках. Малосочные растения измельчают и настаивают со спиртом в течении длительного времени (10-15 суток). В обоих случаях живые клетки оказывают сопротивление внешнему воздействию, т.е. во время прессования не все клетки раздавливаются, а при действии спирта его проникновение внутрь клеток идет очень медленно. Поэтому, при приготовлении соков и извлечений, стремятся измельчить исходное сырье до мелкодисперсного состояния. Но это не всегда дает только положительный эффект, так как при этом в раствор выходит большое количество балластов (белков, пектинов и др.). Проведенные исследования подтвердили эффективность диспергирующего действия ультразвука для увеличения сокоотдачи при обработке свежего сырья (в том числе, лекарственного). Под действием ультразвука проницаемость оболочек клеток увеличивается и процесс извлечения биологически активных веществ ускоряется. Ультразвуковая обработка мезги свежих листьев алоэ, 9 корней белладонны, травы ландыша, листьев очистка большого, подорожника, каланхоэ, капусты перед прессованием, увеличивает выход выход сока из сырья в среднем на 10%. Получаемые соки более прозрачны, чем получаемые обычными способами. Оптимальное время обработки составляет 20-30 мин. Вкус и основные показатели приготовленного продукта при ультразвуковой обработке не изменяются. При приготовлении извлечений из свежих малосочных растений наибольший выход основных действующих веществ происходит через 1520 минут обработки. В отдельных случаях ультразвуковая обработка позволяет увеличить выход суммы извлекаемых полезных веществ на 5-7% (например, из травы донника белого и желтушника, корней радиолы розовой). Кроме приготовления воздействие лекарственных повышает соков эффективность и извлечений извлечения ультразвуковое пищевых соков (например, из мезги винограда и различных ягод). Сокоотдача винограда увеличивается с увеличением времени ультразвукового воздействия. Так при 30 минутной обработке выход сока увеличивается с 66 до 71% после первого прессования и с 74 до 79% после второго прессования. Время обработки мезги дробленных ягод в течение 20-30 мин является оптимальным, так как дальнейшее время обработки становится малоэффективным. Оптимальное время обработки в фитомиксере зависит от высоты слоя обрабатываемого сырья (т.е. от обрабатываемого объема). При объеме измельченного сырья 200-300 мл достаточно 10 мин обработки. При увеличении объема до 500-700 мл время обработки следует увеличивать до 20-30 мин. Вкусовых изменений в соке при обработке винограда ультразвуком, по результатам дегустационных проверок, не обнаружено. Таким образом, 10 ультразвуковая обработка предварительно измельченного винограда и других ягод, позволяет на 10- 15% увеличить выход сока. При обработке окрашенных сортов винограда и ягод резко повышается интенсивность окраски получаемого сока. Приготавливаемый в домашних и производственных условиях виноградный сок является насыщенным раствором винного камня, который необходимо удалить из сока. В производственных условиях кристаллизация винного камня производится путем выдержки виноградного сока в течение трехчетырех месяцев в 10 литровых стеклянных баллонах при температуре 0-3 град. Такая продолжительная выдержка, даже в производственных условиях, технологически очень не выгодна, т.к. требует больших площадей и энергозатрат. В домашних условиях такая выдержка создает большой перерыв между получением сока и приготовлением конечной продукции. Ультразвуковое воздействие на сок при низких температурах (-2...+2) интенсифицирует процесс выпадения винного камня. Оптимальный режим обработки заключается в ультразвуковой обработке сока в течение 20-40 мин с последующей выдержкой сока на холоде в течение 2-3 суток. Это обеспечивает удаление необходимого количества винного камня. 5. Ультразвуковая обработка сои и семян[1] [2] Ультразвуковая обработка часто используется для улучшения извлечения липидов и белков из семян растений, таких как соевые бобы (например, мука или обезжиренные соевые бобы) или прочих масличных семян. В этом случае разрушение стенок клеток облегчает (холодное или горячее) прессование, снижая, тем самым, количество остаточного масла или жира в отжиме. Ультразвук способен 11 пептизировать белки сои при практически любом коммерческом выходе и величина ультразвуковой энергии, требуется достаточно низкая. Из протокола испытаний известно, что на фирме ЗАО «СОЯ-Ч» в 2001 году был установлен ультразвуковой генератор серии USP (GENERUS) на экстрактор УСМ-150 для интенсификации процесса экстрагирования при получении белка из сои. При традиционной технологии выход белка (тофу) составил 3,4кг. С применением ультразвуковой технологии USP (GENERUS) выход белка составил 4,0кг, что составляет 17%. 12 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Таким образом, использование ультразвуковых технологий в различных пищевых производствах позволяет: — во много раз увеличить скорость физико-химических процессов; — снизить энерго и ресурсозатраты; — интенсифицировать процессы тепломассоэнергообмена; — радикально изменить аппаратурные оформления техпроцессов в сторону уменьшения металлоемкости и совмещения нескольких операций; — освободить производственные площади; — получить новые виды продуктов с биологически активными лечебными свойствами; — снизить себестоимость продукции. 13 Cписок использованных источников 1.Продажа техники и описание //http://u-sonic.ru. sonic.ru/ultrazvukovye-tekhnologii/emulgirovanie/emulgirovanie/ (дата URL: http://u- обращения: 27.10.2019). 2. Байер В., Дернер Э., "Ультразвук в биологии и медицине", пер. с нем., Л., 1958; 3. Доклады разных ученных// Works.doklads.ru, URL: https://works.doklad.ru/view/hTII-hYXhPE/all.html (дата обращения: 27.10.2019) 4. В.П. Северденко, В.В. Клубович. промышленности. – Минск : Наука и техника, 1967. 14 Применение ультразвука в
