Анотація до роботи:

Матко С. В. Удосконалення процесу адсорбційного очищення яблучного соку та його купажу. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.12 – процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв. – Національний університет харчових технологій, Київ, 2009.

Дисертація присвячена удосконаленню очищення яблучного соку та його купажу українськими природними адсорбентами.

Підібрано ефективний адсорбент – палигорськіт. Досліджено процес його змочування яблучним соком. Отримано кінетичні залежності зміни концентрації пектинових речовин у соку і у палигорськіті, визначено коефіцієнт дифузії пектинових речовин в порах адсорбента.

Встановлено адсорбційну спроможність палигорськіта щодо високомолекулярних сполук, важких металів та мікроорганізмів при очищенні яблучного соку, запропоновано та обґрунтовано механізми процесів, які при цьому відбуваються. Удосконалено апаратурно-технологічні схеми адсорбційного очищення соку та його купажу палигорськітом, обґрунтовано їх економічну ефективність.

Вивчено закономірності осідання завислих частинок після оброблення купажу палигорськітом з метою розрахунку розмірів відстійного апарата.

Розроблено математичні моделі очищення яблучного соку та його купажу палигорськітом, що дають можливість вести процеси в оптимальному режимі.

За результатами аналізу літературних джерел, теоретичних та експериментальних досліджень удосконалено процес адсорбційного очищення яблучного соку і його купажу, реалізація якого дає можливість забезпечити підвищення ефективності виробництва соків і напоїв, якості продукції та тривалості її зберігання. Розроблено математичні моделі, що описують процеси, які відбуваються у системі "адсорбент – сік, купаж". Запропоновано шляхи їх практичного використання.

1. Проведено теоретико-експериментальні дослідження адсорбційного очищення натурального яблучного соку та його купажу від високомолекулярних сполук, іонів важких металів та мікроорганізмів природними дисперсними мінералами українських родовищ.

2. Підібрано природні глинисті мінерали для адсорбційного очищення яблучного соку і його купажу. Серед досліджених адсорбентів (гідрослюда, глауконіт, палигорськіт, сапоніт) ефективним виявився палигорськіт.

Вивчено процес змочування палигорськіта яблучним соком; розрахункова максимальна його тривалість для палигорськіта еквівалентним діаметром 2,45 мм становить 2…3 с (підтверджено експериментально), що у порівнянні з тривалістю встановлення адсорбційної рівноваги є нехтовно малою величиною. Наведено рівняння для визначення швидкості та тривалості цього процесу.

3. Вивчено кінетику адсорбції пектинових речовин з яблучного соку. Розраховано коефіцієнт дифузії пектинових речовин в порах адсорбента D = = 0,12410^-9 м²/с. Запропоновано систему рівнянь для визначення концентрації адсорбтиву в рідині і в порах адсорбента. Отримані дані можуть бути використані при проектуванні адсорберів.

Досліджено вплив різних технологічних факторів (фракційність матеріалу, концентрація адсорбента, температура, тривалість оброблення) на очищення яблучного соку та його купажу. Експериментально встановлені оптимальні режими ведення процесу: для яблучного соку – фракція 3,0…2,0 мм, температура 70 С, тривалість 15…20 хв, концентрація 3,3% мас.; для купажу – температура 60…70С, тривалість 30…35 хв, концентрація 2,5% мас.

4. Встановлено спроможність палигорськіта адсорбувати високомолекулярні сполуки із яблучного соку (вміст пектинових речовин зменшується на 60…65 %, вміст колоїдних речовин – у 5 разів); важкі метали (вміст міді зменшується в 1,5 рази, свинцю та цинку – в 1,7, кадмію – в 2,7, ртуті – в 4,75); мікроорганізми (кількість бактерій і грибів зменшується в 2…4 рази); обґрунтовано механізми адсорбційних процесів, що відбуваються при цьому;

Підвищується стабільність обробленого палигорськітом купажу при його зберіганні як при низьких температурах 1...6 С, так і при 18...20 С (не утворюються вторинні колоїдні помутніння);

Фізико-хімічні та органолептичні показники яблучного соку і його купажу після адсорбційного очищення палигорськітом відповідають нормативним;

Дані розробки мають практичне значення і захищені патентами України.

5. Визначено швидкість та вивчено закономірності осідання завислих частинок при відстоюванні купажу, які використано для розрахунків відстійного апарата.

6. Розроблено математичні моделі для визначення прозорості, вмісту пектинових речовин в очищеному палигорськітом яблучному соку, прозорості і об’єму згустку муті в купажі залежно від вхідних параметрів. Здійснено оптимізацію та встановлено оптимальні параметри адсорбційного очищення купажу: температура – 70±1 С і тривалість процесу – 32±0,5 хв при сталому вмісті палигорськіта 2,5 % мас. Похибки дослідів знаходяться в допустимих межах – 6…9 %.

7. Економічний ефект від впровадження на Овруцькому заводі продтоварів адсорбційного очищення яблучного соку палигорськітом склав – 0,1 коп/дал соку.

Впровадження на Сумському лікеро-горілчаному заводі “Горобина” розробленої апаратурно-технологічної схеми і оптимальних параметрів ведення процесу адсорбційного очищення купажу дали змогу знизити собівартість продукції на 0,3 коп/дал купажу. Дослідно-промислові випробування показали високу ефективність запропонованого методу очищення купажу від ВМС. Прозорість купажу збільшена від 78,8 до 95,6…96,0 % та підвищена стабільність щодо утворення вторинних колоїдних помутнінь.

Публікації автора:

1. Освітлення яблучного соку палигорськітом / С. Матко, В. Манк, Л. Мельник [та ін.] // Харчова і переробна промисловість. – 2004. – № 12. – С. 24–25.

2. Дослідження адсорбції колоїдних речовин яблучного соку палигорськітом / С. В. Матко, В. В. Манк, Л. М. Мельник [та ін.] // Харчова промисловість. – 2005. – № 4. – С. 50–53.

3. Стабілізація збродженого яблучного соку з метою уникнення вторинних колоїдних помутніть лікеро-горілчаних виробів / І. Ф. Малежик, С. В. Матко, В. В. Манк [та ін.] // Збірник наукових праць Вінницького державного аграрного університету. Серія: Технічні науки. Випуск 1. – 2006. – С. 34–37.

4. Использование палыгорскита для обработки купажа на основе сброженного яблочного сока / С. В. Матко, В. В. Манк, Л. М. Мельник [и др.] // Производство спирта и ликероводочных изделий. – 2007. – № 1. – С. 19–21.

5. Дослідження адсорбції пектинових речовин яблучного соку природними мінералами / С. В. Матко, В. В. Манк, Л. М. Мельник [та ін.] // Наукові праці НУХТ. – 2007. – № 20. – С. 61–63.

6. Адсорбція важких металів із яблучного соку природними мінералами / С. В. Матко, Л. М. Мельник, В. В. Манк [та ін.] // Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. П.Василенка. Вип. 58. Сучасні напрямки технології та механізації процесів переробних і харчових виробництв. – Харків. – 2007. – С. 208–214.

7. Матко С. Використання сорбентів різних типів для очищення фруктових соків і контролю їх якості / С. Матко, Є.Костенко, Л. Мельник // Харчова і переробна промисловість. – 2008. – № 8–9. – С. 16–17.

8. Пат. 70641 А України, С 25 H 1/06, A 23 L 2/70 Спосіб освітлення фруктового соку / Матко С. B., Мельник Л. М., Жестерева Н. А., Манк В. В.; заявник і патентовласник НУХТ. – № 20031211872; заявл. 18.12.03; опубл. 15.10.04, Бюл. № 10.

9. Пат. 70717 А України, С 12 H 1/06, A 23 L 2/70 Спосіб адсорбційного очищення фруктового соку / Матко С. B., Мельник Л. М., Жестерева Н. А., Манк В. В.; заявник і патентовласник НУХТ.– №20031212352; заявл. 25.12.03; опубл. 15.10. 04, Бюл. № 10.

10. Пат. 16201 Україна, МПК, С 12 H 1/06, A 23 L 2/70 Спосіб прояснення фруктового соку / Матко С. B., Мельник Л. М., Жестерева Н. А., Манк В. В., Мельник З. П.; заявник і патентовласник НУХТ. – № 200603033; заявл. 21.03.06; опубл. 17.07.06, Бюл. № 7.

11. Пат. 18940 України, МПК, С 12 G 3/08, C 12 H 1/02 Спосіб стабілізації купажу на основі збродженого яблучного соку / Матко С.B., Манк В.В., Мельник Л.М., Жестерева Н.А., Олейніков В.М., Козловська А.П.; заявник і патентовласник НУХТ. – № 200606984; заявл. 22.06.06; опубл. 15.11.2006, Бюл. № 11.

12. Матко С. В. Адсорбционная очистка яблочного сока природными адсорбентами / С. В. Матко, Л. М. Мельник, Н. А. Жестерева, В. В Манк // Техника и технология пищевых производств: 4-я междунар. науч. конф. студентов и аспирантов, 21-23 апреля 2004 г.: тезисы докл. – Могилев, 2004. – С. 182.

13. Матко С. В. Адсорбция ионов тяжелых металлов из яблочного сока палыгорскитом / С. В. Матко, В. В Манк, Л. М. Мельник, Н. А. Жестерева // Актуальные проблемы теории адсорбции, пористости и адсорбционной селективности: материалы X Всероссийского симпозиума с участием иностранных ученых, 18-25 апреля 2005 г. – Москва-Клязьма, 2005. – С. 112.

14. Матко С. В. Дослідження адсорбції пектинових речовин яблучного соку палигорськітом / С. В. Матко, Л. М. Мельник, Н. А. Жестерева // Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті: 71-ша наук. конф. молодих вчених аспірантів і студентів, 18-19 квітня 2005 р.: тези конф. – К., 2005. – Ч. 2– С. 126.

15. Мельник Л. М. Адсорбція високомолекулярних колоїдних речовин яблучного соку природними адсорбентами / Л. М. Мельник, С. В. Матко, Н. А. Жестерева, В. В Манк // Нові технології та технічні рішення в харчовій та переробній промисловості: сьогодення і перспективи: IX Міжнар. наук.-техн. конф., 17-19 жовт. 2005 р.: матеріали конф. – К., 2005. – Ч. 2. – С. 19.

16. Матко С. В. Використання збродженого яблучного соку у виробництві лікеро-горілчаних напоїв / С. В. Матко, Л. М. Мельник, Н. А. Жестерева, В. В. Манк // Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті: 72-а наук. конф. молодих вчених аспірантів і студентів, 17-18 кв. 2006 р.– К., 2006. – Ч. 2. – С. 114.

17. Матко С. В. Використання палигорськіту для оброблення купажу на основі збродженого яблучного соку в лікеро-горілчаному виробництві / С. В. Матко, В. В. Манк, Л. М. Мельник, Н. А. Жестерева // Нові ресурсо- та енергозберігаючі технології харчових виробництв, 1-2 березня 2007 р.: матеріали всеукр. наук.-практ. конф. – Полтава, 2007. – С.171.

18. Спідчук Н. І. Дослідження та обґрунтування процесу адсорбції високомолекулярних речовин яблучного соку природними мінералами / Н. І. Спідчук, С. А. Клязника, С. В. Матко, Н. А. Жестерева, Л. М Мельник // Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті: 73-я наук. конф. молодих вчених аспірантів і студентів, 23-24 кв. 2007р.– К., 2007. – Ч.ІІ. – С. 143.

19. Матко С. В. Математичне моделювання процесу адсорбційного очищення купажу на основі збродженого яблучного соку / С. В. Матко, В. О. Мірошник, Л. М. Мельник // Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті: 74-а наук. конф. молодих учених аспірантів і студентів, 22 кв. 2008 р.– К., 2008. – Ч.ІІ. – С. 110.

20. Матко С. В. Адсорбция пектиновых веществ из яблочного сока палыгорскитом / С. В. Матко, Л. М. Мельник, Ю. А. Тарасенко, И. И. Войтко // Актуальные проблемы теории адсорбции, пористости и адсорбционной селективности: приоритетная проблема – наноматериалы и нанотехнологии, 21-25 апреля 2008 г.: материалы XІІ Всероссийского симпозиума с участием иностранных ученых – Москва-Клязьма, 2008. – С. 94.

Особистий внесок:

проведення експериментальних досліджень, аналіз і узагальнення результатів, оформлення статей [1, 3–6 ].

участь у підборі літературних джерел, організації та проведенні досліджень, обробці експериментальних даних та написанні статті [2, 7];

патентний пошук, участь у експериментальних дослідженнях, узагальненні результатів, підготовці матеріалів та написанні заявки [8–11].

планування та проведення експериментальних досліджень, участь в обробці експериментальних даних та написанні тез доповідей [12–20].