Основное назначение пищевой и перерабатывающей промышленности заключается в выработке безопасных для здоровья продуктов питания в требуемых количествах и в достаточном ассортименте, обеспечивающем все группы населения с учетом национального, возрастного и полового состава, состояния здоровья, регионального размещения и условий труда.
Многообразие задач, стоящих перед пищевым подкомплексом АПК поставило перед учеными и инженерами вопрос о наиболее важных фундаментальных и прикладных исследованиях, которые бы реально способствовали развитию производства.
Это послужило одной из причин разработки системы научного и инженерного обеспечения пищевых производств. Еще более веским основанием для ее создания явилось то, что пищевая и перерабатывающая промышленность насчитывает около 30 отраслей, выпускающих тысячи продуктов, отличающихся один от другого.
Однако пищевые и перерабатывающие отрасли с позиции современной науки имеют больше общего, чем различий. Их объединяют общая цель, требования к сырью и готовой продукции, задачи в охране окружающей среды. Наконец, и это является главным, их объединяют общие технологические процессы, которые базируются на основных законах природы.
Именно глубинная общность различных пищевых технологий и явилась исходной базой для разработки Системы, которая должна стать основой всех планов научных исследований и опытно-конструкторских работ специалистов пищевых производств.
Основные направления фундаментальных и прикладных исследований. Современные технологии переработки сельскохозяйственного сырья и изготовления продуктов питания, как известно, базируются на достижениях физической химии, биофизики, биохимии, микробиологии, биотехнологии, механики, теплотехники, электроники, экологии, системологии и других научных направлений. Без использования достижений науки в этих областях невозможно перейти на новую ступень развития промышленности, когда требуется развивать сеть их информационного обеспечения с применением ЭВМ и микропроцессорной техники, создавать автоматизированные производства.
Главная цель основных направлений фундаментальных и приоритетных прикладных научных исследовании заключается в том, чтобы коренным образом изменить и усовершенствовать технологию пищевых производств, резко повысить эффективность комплексной переработки сельскохозяйственного сырья, увеличить выпуск высококачественных продуктов питания с минимальным количеством отходов.
Производство новых пищевых продуктов должно базироваться на современных индустриальных методах переработки продовольственного сырья, использовать непрерывные автоматизированные технологические процессы с минимальными затратами ручного труда.
Используемые технологические процессы обычно характеризуются универсальностью по исходному перерабатываемому продовольственному сырью. Тем самым растет эффективность производственных мощностей, возрастает гибкость технологических линий, сокращаются неблагоприятные эффекты сезонных колебаний цен, объема выпуска и качества продукции, обеспечивается комплексное, безотходное использование белка и других ценных компонентов пищевого сырья, возрастают возможности производить широчайший набор лучше хранимых, широко и эффективно используемых пищевых продуктов, получать ценнейшие пищевые добавки, улучшающие качество и биологическую ценность традиционных продуктов питания массового потребления.
В числе приоритетных задач — проблема качества сырья. Необходимо исследовать на глобулярном и молекулярном уровне структурно-механические, физико-химические, биохимические, теплофизические, массообменные, электрофизические, реологические, органолептические и другие свойства сельскохозяйственного сырья растительного и животного происхождения, чтобы выявить закономерности, взаимосвязи, позволяющие научно обосновать современные индустриальные требования к ним.
Результаты этих исследований необходимы как ученым в области растениеводства и животноводства (селекция новых сортов растений, пород животных), так и разработчикам новых методов анализа, контроля сырья и процессов его переработки. Ждет своего решения важная в теоретическом и практическом плане задача — создать квалиметрические модели качества сырья, с помощью которых можно будет определить общие научные принципы стандартизации и сертификации важнейших его видов. Это будет способствовать обеспечению производства экологически безопасных продуктов с высокой пищевой ценностью.
Научные проблемы хранения и транспортирования сырья и готовых продуктов также требуют внимания. Из-за малой разработанности они представляют особый интерес и сложность. Специалисты пищевых производств должны рассматривать транспортирование и хранение продуктов как составляющую часть технологии и как важный этап производственного цикла. До сих пор отсутствуют единые подходы к оптимизации типов холодильников и хранилищ, которых в стране крайне недостаточно.
Непосредственно к этим проблемам примыкают вопросы, связанные с разработкой тары и новых видов упаковочных материалов для пищевых продуктов. Известно, что завершающий этап любого производственного процесса получения продуктов питания – упаковка. Наряду с приданием привлекательного товарного вида очевидны преимущества производства и хранения упакованных продуктов и с точки зрения их качества и экологической чистоты. Доля продуктов, производимых в упакованном виде, все возрастает, ассортимент применяемых упаковочных материалов становится все шире, и в настоящее время индустрия, связанная с упаковкой, выходит на одно из ведущих мест в мировом производстве. Вместе с тем это порождает очень серьезную экологическую проблему. Как показывает опыт развитых промышленных стран, доля использованных полимерных упаковок составляет около 1/3 бытового мусора. Поэтому вопросы производства биодеградируемых (биоразрушаемых) упаковочных материалов, вторичной переработки полимерной тары выходят на первый план.
Научные изыскания в области создания современной таро-упаковочной отрасли и на ее базе высококачественной, надежной, экологически безопасной тары и упаковки, обеспечивающей сохранность, экономию и высокие потребительские свойства продукции предприятий, ее конкурентоспособность на внутреннем и внешнем рынке, являются весьма актуальными.
Серьезное внимание необходимо уделить асептическим технологиям, при которых не требуется добавлять консерванты или проводить общую стерилизацию продукта и упаковочных средств в автоклавах. Этим технологиям принадлежит будущее.
Необходимо подчеркнуть, что наиболее важными и многообразными являются научные проблемы непосредственно связанные с технологическими процессами в самом пищевом производстве. На основе новейших достижений фундаментальных наук на очереди стоит задача создания общей теории пищевых технологий, обеспечивающей производство биологически полноценных продуктов, отвечающих современным требованиям науки о питании. В основе этой общей теории должны лежать закономерности взаимосвязей и превращений, происходящих в белках, липидах, углеводах и других компонентах, содержащихся в сырье растительного и животного происхождения. Создание принципиально новых и радикальное совершенствование известных технологий, оборудования, а также приборов для анализа и контроля производства возможно только на основе углубленного изучения гидродинамических, электродинамических, электрохимических, биологических и других процессов, происходящих в пищевых средах при их обработке. Аналогичные исследования необходимы для оптимизации технологических связей в сложившихся производствах и при разработке теоретических основ создания системы машин и аппаратов для комплексной переработки сырья с минимальными затратами воды и энергии.
Дефицит белка в питании населения сегодня составляет 26 %, в том числе животного — почти 33 %, недостаток его ожидается и в будущем. Это является серьезной причиной для разработки научно обоснованных способов получения и рационального использования белков растительного и животного происхождения из традиционного и нетрадиционного сырья, для создания комбинированных продуктов питания из вторичных ресурсов при переработке животноводческого сырья, а также из таких культур, как соя, горох, люпин и др.
При этом решается несколько важных проблем. Прежде всего, расширяется производство продуктов лечебного и диетического питания, относящихся к группе «Здоровье», создаются условия для комплексной безотходной переработки сельскохозяйственного сырья. Известно, что ежегодно в отраслях пищевой промышленности образуется около 40 млн. т вторичных ресурсов и побочных продуктов, которые сами по себе представляют ценнейшее органическое сырье, как для получения продуктов питания, так и для технических целей. Сегодня значительную часть этого сырья направляют на кормовые цели или сбрасывают в канализацию, чем наносится большой ущерб окружающей среде. Поэтому разработка технологий, обеспечивающих рациональное использование всех составных частей сельскохозяйственного сырья, является наиболее приоритетным направлением в научных исследованиях и инженерных разработках.
Химия пищи, микробиология и биотехнология в настоящее время стали составной частью пищевой технологии, основой интенсификации производственных процессов. В связи с этим разработка на базе генетики и генной инженерии основ пищевой микробиологии позволит получать такие виды микроорганизмов и их бакконцентратов, которые будут способствовать созданию новых и интенсификации традиционных производств высококачественных пищевых продуктов.
В пищевых технологиях нет других процессов, кроме баромембранных, которые позволяли бы сохранить нативность ценнейших компонентов (белков, витаминов, ферментов и т.д.). К сожалению, эти методы еще не заняли должного места в пищевых производствах, да и в исследованиях научных коллективов. Возрастает значимость экструзионных процессов.
В последнее время остро встал вопрос о малых предприятиях. Преимущество крупных предприятий общеизвестно, но и малые предприятия должны найти свое место, особенно там, откуда трудно поставлять скоропортящееся сельскохозяйственное сырье. Это, прежде всего, касается мясной, молочной и овощной продукции. В то же время целесообразность строительства малых цехов должна определяться возможностями создания безотходного производства, глубокой комплексной переработки сельскохозяйственного сырья, качеством и стоимостью конечной продукции.
Таким образом, в настоящее время целесообразно развернуть перспективные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по циклу: новое сырье – новые высокоэффективные технологии – современная техника – упаковочные материалы – транспортные средства.
Задачи по развитию фундаментальных и приоритетных прикладных научных исследований.* Основные исследования необходимо сосредоточить на разработке научных основ технологического обеспечения хранения и комплексной переработки сельскохозяйственного сырья при производстве экологически безопасных конкурентоспособных пищевых продуктов общего и специального назначения, соотвествующих положениям Концепции государственной политики в области здорового питания населения Российиской Федерации и требованиям Федерального закона «О качестве и безопасности пищевых продуктов».
Основой теоретических разработок в данном направлении должно стать формирование новой системы знаний о взаимовлиянии физических, химических и биологических факторов на комплекс технологических и трофологических свойств сельскохозяйственного сырья как объекта промышленного хранения и переработки.
Актуальными задачами фундаментальных и приоритетных прикладных научных исследований являются:
создание системы ресурсосберегающих технологических процессов и машин, стабилизирующих показатели технологической адекватности и экологической безопасности пищевого сырья и готовой продукции;
создание ресурсосберегающих биотехнологических методов интенсификации технологических процессов переработки пищевого сырья и производства готовых продуктов питания;
разработка методологии проектирования продуктов нового поколения для ординарного, профилактического, лечебного и реабилитационного питания различных возрастных групп населения и спецконтингента;
подготовка высокоэффективных процессов производства и применения белковых препаратов, компонентов и биологически активных добавок с заданными функциональными свойствами, формирующих качество продуктов переработки сельскохозяйственного сырья;
разработка и проектирование технологий производства нового поколения продуктов питания, способствующих улучшению состояния здоровья детей;
разработка биотехнологических методов повышения эффективности процессов промышленной переработки сельскохозяйственного сырья с учетом реабилитации окружающей среды, пострадавшей от техногенных воздействий;
совершенствование нормативно-методической базы контроля за качеством и безопасностью продовольсвенного сырья и пищевых продуктов;
разработка научных основ технологий и машин для пищевых и перерабатывающих отраслей АПК на базе положений системологии и исследований технологических потоков пищевых производств;
создание новых технологических процессов и упаковочных материалов для хранения сырья и готовой продукции при отрицательных температурах, в среде инертных газов, при гипо- и гипербарических условиях;
развитие стандартизации и сертификации как важнейшего фактора обеспечения качества и безопасности растительного сырья.
Фундаментальные и приоритетные прикладные исследования должны базироваться на современных методологических принципах, теоретических, экспериментальных методах и практических достижениях физический и биологический химии, микробиологии, ферментологии, гидро- и термодинамики, системологии, информатики и других основопологающих наук.
Приоритетными задачами реализации результатов научного обеспечения пищевых и перерабатывающих отраслей АПК являются:
создание отечественного производства витаминов, минеральных веществ, микроэлементов и других пищевых добавок в объемах, достаточных для полного обеспечения населения, в том числе путем обогащения ими пищевых продуктов массового повседневного потребления;
организация крупнотоннажного производства пищевого белка и белковых препаратов, предназначенных для повышения биологической ценности пищевых продуктов;
совершенствование систем хранения продовольствия на всем пути продвижения сырья и готовой продукции от поля, фермы до потребителя, обеспечивающих сохранение качества и устранение потерь полезной продукции.
Концептуальная основа. Системы научного и инженерного обеспечения пищевых производств. Исходя из вышеизложенных предпосылок следует выделить следующие основные направления в совокупности составляющие концептуальную основу Системы научного и инженерного обеспечения пищевых производств:
– разработка технологий получения экологически безопасных пищевых продуктов питания нового поколения массового и лечебно-профилактического назначения с учетом современных медико-биологических требований;
– разработка технологий основных и вспомогательных пищевых компонентов;
– разработка биохимических тенденций производства белковых композитов с заданным аминокислотным составом и различными функциональными свойствами для использования их в пищевой инженерии экологически безопасных продуктов как основы совершенствования структуры питания населения страны;
– разработка технологий пищевых продуктов с использованием добавок из нетрадиционного и дешевого сырья;
– создание технологий пищевых продуктов на основе использования вторичных и побочных продуктов;
– разработка ресурсосберегающих технологий переработки сельскохозяйственного сырья на базе новых физических, биохимических и микробиологических методов обработки;
– разработка технологий утилизации отходов пищевых и микробиологических производств в смежных отраслях промышленности с целью экономии и высвобождения пищевого сырья;
– разработка технологий диетических, лечебно-профилактических продуктов и продуктов детского питания нового поколения;
– разработка биотехнологических процессов производства ферментных препаратов, ароматизаторов и пищевых кислот на базе биоконверсии сельскохозяйственного сырья и использования методов мутагенеза и генной инженерии;
– разработка современных методов хранения сельскохозяйственной продукции на основе исследования биохимических и биологических процессов, применения новых, экологически безопасных, биодеградуируемых упаковочных материалов;
– обеспечение аналитического контроля за составом и биологической ценностью продуктов.
Необходимо особо подчеркнуть, что за созданием всех этих технологий стоят сложные инженерные задачи, разработки прогрессивных конструкций машин, аппаратов и средств автоматизации, работающих в составе поточных линий.
* Эти задачи являются составной частью Концепции научного обеспечения развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на период до 2010 г., которая утверждена приказом Министерства сельского хозяйства Российской Федерации и Российской академии сельскохозяйственных наук от 27 июня 2002 г., № 584/44.
Свежие комментарии