Разработка новых технологий биоразрушаемых полимеров на основе термопластичных крахмалов

Совместно с Всероссийским научно-исследовательским институтом крахмалопродуктов

Объем производства полимерных материалов в последние годы непрерывно и быстро возрастает. В связи с чем большое значение приобретают как вопросы повышения качества, надежности и долговечности получаемых из данных материалов изделий, так и проблема уничтожения и захоронения их по истечении срока эксплуатации. Одним из наиболее приемлемых способов решения этих важных вопросов является создание биоразрушаемых материалов.

Радикальным решением проблемы «полимерного мусора» является создание и освоение широкой гаммы полимеров, способных при соответствующих условиях биодеградировать на безвредные для живой природы компоненты.

Важное место в исследованиях занимает проблема придания свойств биоразложения хорошо освоенным промышленным полимерам – полиэтилену, полипропилену, поливинилхлориду. Так как перечисленные полимеры и изделия из них при захоронении могут храниться очень долго, то вопрос придания им биоразлагаемости стоит особенно остро. В качестве источника питательной среды для микроорганизмов в композициях служит крахмал.

Поскольку крахмал является типичным гидрофильным полимером, то он может содержать до 30-40% связанной влаги. Данное свойство позволяет использовать воду как один из наиболее доступных пластификаторов крахмала. Такого рода пластификация проводится при одновременном воздействии температуры и механических напряжений. В результате чего происходит значительное изменение физических и механических свойств крахмала. Причина таких изменений заключается в необратимом разрушении крахмальных гранул, причем механическое воздействие является основным фактором необратимости процесса. Пластифицирующее действие на крахмал оказывают также глицерин и сорбитол.

Выбор последнего в качестве пластификатора обусловлен наличием его производства в Российской Федерации, что является важным экономическим аспектом.

Новизна инновационного решения, конкурентные преимущества:

Создание биоутилизируемых полимерных упаковочных материалов для пищевой и перерабатывающей промышленности, других отраслей экономики, производство и потребление которых послужит эффективной мерой защиты окружающей среды от твердых бытовых отходов.

Разработчики:

• Институт «Технологии пищевых продуктов», кафедра «Технологии продуктов из растительного сырья и парфюмерно-косметических изделий», д.т.н., проф. Славянский А.А.

• Всероссийский научно-исследовательский институт крахмалопродуктов, д.т.н., проф. Лукин Н.Д.

Разработка промышленного способа и организация серийного производства инновационного оборудования, используемого в технологиях концентрированных молочных консервов общего и специального назначения

Совместно с Всероссийским научно-исследовательским институтом молочной промышленности

С учетом территориальных особенностей России особую важность приобретает задача рационализации технологии сгущенных и сухих молочных и молокосодержащих консервов как высокопитательных продуктов с длительными сроками годности. Одним из приоритетных направлений исследований в рамках технологий консервированных продуктов на молочной основе по праву считается процесс кристаллизации лактозы. На сегодняшний день при производстве сгущенных молочных (молокосодержащих, молочных составных) продуктов с сахаром наиболее распространен периодический способ кристаллизации лактозы, предполагающий использование вакуум-кристаллизаторов периодического действия с применением затравочного материала в виде мелкокристаллической сухой лактозы или её суспензии. А при производстве сухих продуктов – либо отсутствует, либо представлен аналогичным оборудованием.

Соответственно, эффективность процесса напрямую зависит от соблюдения температурных режимов, концентрационных особенностей системы, качества затравочного материала, а его аппаратурное оформление предполагает наличие больших площадей, высокую энергоемкость, наличие сложных инженерных систем с обязательным наличием котельной при производстве. Продолжительность процесса в классических технологиях составляет от 40 минут до 1,5 часов и более.

Новизна инновационного решения, конкурентные преимущества:

Разработка инвариантной энерго- и ресурсосберегающей технологии, создание инновационного оборудования для проведения кристаллизации лактозы в технологиях концентрированных молочных консервов общего и специального назначения.

Разработчики:

Институт «Технологический менеджмент», кафедра «Технологии продуктов питания и экспертизы товаров», д.т.н., проф. Шлёнская Т.В., кафедра «Технологии консервирования и продуктов детского питания», д.т.н., проф. Кутина О.И., базовая кафедра «Технологии молочной продукции», директор ВНИИ молочной промышленности Харитонов В.Д.

Разработка и освоение производства мембранных фильтровальных установок с вращающимися фильтрующими элементами из пористой корундовой керамики для молочной и пищевой промышленности

Совместно с Всероссийским научно-исследовательским институтом молочной промышленности

.

Практическая реализация проекта позволит разработать новые технологии и осуществить серийное производство оборудования с использованием плоских керамических мембран в установках, обеспечивающих динамическое воздействие на пограничный слой для осуществления мембранных методов переработки вторичного пищевого сырья с выделением ценных компонентов (в том числе продуктов детского и диетического питания) из молочной, сырной и творожной сыворотки, кукурузного и картофельного крахмала, рапса и других пищевых продуктов очистки пищевых масел от фосфолипидов и следов металлов, а также водоподготовки и очистки сточных вод пищевых производств.

Актуальность данной тематики подтверждается наличием раздела в приоритетном направлении создания технологий и оборудования («Разработка волновых, мембранных, вибрационных кавитационных и других технологий при реализации процессов в стратегической программе исследований Технической платформы «БиоТех-2030»).

Новизна инновационного решения, конкурентные преимущества:

Создание технологии и организация производства мембранных фильтрующих элементов, из пористой проницаемой керамики и динамических тангенциальных фильтровальных установок на их основе с целью создания высокоэффективной конкурентоспособной продукции, повышающей эффективность пищевых производств.

Признаком научной новизны является постановка научно-технической задачи динамического воздействия на пограничный слой мембран с целью предотвращения их забивания, увеличение производительности и расширение области внедрения.

Разработчики:

Институт «Технологический менеджмент», кафедра «Машины, аппараты и процессы пищевых производств», д.т.н., проф. Калошин Ю.А. базовая кафедра «Технологии молочной продукции», директор ВНИИ молочной промышленности Харитонов В.Д.

Разработка инновационных технологий и создание опытного производства функциональных кондитерских и хлебобулочных изделий с заданным стабильным составом и свойствами, отвечающими требованиям адекватного питания детерминированных групп населения (дети дошкольного и школьного возраста, геродиетическое питание)

Совместно с НИИ кондитерской промышленности

и НИИ хлебопекарной промышленности (ФАНО)

В настоящее время во всех развитых странах мира вопросы здорового питания возведены в ранг государственной политики. Доказано, что правильное питание способствует профилактике заболеваний, повышению работоспособности и продлению жизни людей, создавая при этом условия для адекватной адаптации их к окружающей среде.

В последние годы в питании населения наблюдается снижение потребления пищевых источников энергии и белка. Одновременно выявлено много людей, страдающих ожирением, что является следствием нарушения обмена веществ. Увеличилось количество «заболеваний пожилого возраста», предпосылки к которым накапливаются в течение всей жизни человека: сердечно-сосудистые заболевания, рак, диабет, инсульт, катаракта и глаукома, остеопороз, некоторые болезни мозга и нервной системы, например болезнь Паркинсона и т.д.

Нарушение структуры питания – главный фактор, наносящий непоправимый, на несколько порядков более сильный, чем экологическая загрязненность, урон здоровью. Именно по этой причине у 70% населения России определяется дефицит витамина С, у 40% – дефицит β-каротина и витамина А, почти у трети населения – витаминов В-комплекса, абсолютно у всех – минерала селена.

К роме дефицита микронутриентов, который затрагивает все слои населения, очень настораживают результаты исследований, указывающие на хронический дефицит белка в питании, особенно в детском и пожилом возрасте. Ученые установили, что подобные заболевания во многом связаны с несбалансированным питанием, часто зависят от пристрастий в еде отдельного индивидуума.

В связи с этим в Университете совместно с НИИ кондитерской и хлебопекарной промышленности осуществляется разработка технологий хлебобулочных и кондитерских изделий с физиологически функциональными ингредиентами, входящими в рационы питания различных групп населения (изделия с продуктами переработки семян льна и люцерны, цикория, топинамбура, расторопши, с продуктами пчеловодства, с использованием муки из крупяных культур, фруктовыми и овощными порошками, с подсластителем стевиозидом, добавкой «Цыгапан»; обогащенные йодсодержащими добавками, соевыми белковыми изолятами и растительными маслами, сиропом лактулозы; изделия с пробиотическими свойствами на основе бифидумбактерина и др.).

Новизна инновационного решения, конкурентные преимущества:

Создание функциональных хлебобулочных и кондитерских изделий, систематическое потребление которых позволит обеспечить профилактику многих заболеваний, а также способствовать адаптации к современным техногенным факторам и продлению жизни населения.

Разработчики:

Институт «Технологии пищевых продуктов», кафедра «Технологии переработки зерна, хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств», д.т.н., проф. Малкина В.Д.; НИИ кондитерской промышленности, д.т.н., проф. Аксенова Л.М., НИИ хлебопекарной промышленности, д.т.н., проф. Косован А.П.