Registration Number
0826U003992, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
12-08-2026
popup.evolution
o
Чому дисертація має статус "Запланована"?
Title
Improvement of the ultrasonic cavitation stabilization process for a plant-based beverage made from hemp seeds
Author
Ihor O. Drachuk,
popup.head Iryna M. Bernyk
popup.opponent Iryna O. Dubovkina
popup.opponent Oleh I. Kravets
popup.review Ihor M. Ustymenko
popup.review Halyna A. Tolok
popup.rada
National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine
Description
У дисертації вирішено важливу науково-практичну задачу забезпечення стійкості рослинного напою з насіння конопель без використання доданих стабілізаторів та емульгаторів. Встановлено актуальність проблеми та необхідність пошуку рішень удосконалення процесу стабілізації рослинних жирових емульсій. Визначено, що наявні методи стабілізації рослинних жирових емульсій не повною мірою відповідають сучасним вимогам щодо якості та термінів зберігання рослинних напоїв.
Сучасний стан світової харчової індустрії характеризується стрімким зростанням попиту на рослинні аналоги молока. Водночас насіння технічних конопель має вагоме значення завдяки унікальному вмісту та співвідношенню білка і жирних кислот. Однак, головною технологічною проблемою під час отримання конопляних емульсій є їхня висока схильність до швидкої агрегації та седиментації дисперсної фази. Традиційні методи вирішення цієї задачі зазвичай передбачають введення екзогенних стабілізаторів та емульгаторів, що суперечить сучасним вимогам до компонентного складу та потребує пошуку інноваційних методів фізичного впливу на систему для максимального залучення внутрішнього ресурсного потенціалу сировини з метою забезпечення стабільності емульсій.
Доведено, що одним із ефективних напрямів вирішення проблеми стабілізації є застосування технології ультразвукової кавітаційної обробки емульсії типу «олія у воді» на основі насіння конопель. Використання у технологіях рослинних напоїв такої обробки забезпечує не лише механічне диспергування жирової фази, а й запускає механохімічну активацію білків. Енергія кавітаційного поля зумовлює розгортання молекул едестину, що значно покращує їхню адсорбційну здатність та сприяє формуванню стійких захисних оболонок на межі поділу фаз «олія-вода».
На основі системного аналізу властивостей, параметрів та характеристик впливу наявних інгредієнтів на процес виробництва рослинного напою обґрунтовано доцільність використання насіння конопель сорту Глесія як складової рецептури. Обґрунтовано технологію ультразвукової кавітаційної обробки насіння конопель сорту Глесія для здійснення теоретичних та експериментальних досліджень.
На основі системного підходу обґрунтовано узагальнену фізичну модель морфологічної трансформації та кінетичної стійкості нанодисперсних фаз конопляної емульсії під дією ультразвукової кавітації. У рамках реалізації алгоритму проведено теоретичні дослідження процесів кавітаційного впливу на динаміку руху компонентів конопляної емульсії. Зокрема здійснено математичне моделювання динаміки в системі «акустичний апарат – кавітаційна бульбашка» та досліджено процеси взаємодії кавітаційних бульбашок із краплями ліпідної фази. Отримані аналітичні залежності було використано для визначення раціональних режимів і параметрів ультразвукової дезінтеграції.
Встановлено, що агрегативна та кінетична стабільність емульсії досягається завдяки синергетичному поєднанню інтенсивного диспергування жирової фази та структурної модифікації білка едестину безпосередньо під дією ультразвуку. Доведено, що денатураційна активація едестину зумовлює вивільнення сульфгідрильних груп та утворення міжмолекулярних дисульфідних містків. Це безпосередньо призводить до формування навколо жирових крапель суцільної міцної в’язко-пружної оболонки.
Здійснено фізико-математичне обґрунтування оптимального розміру крапель конопляної емульсії. На основі використання умов розширеної теорії ДЛФО встановлено аналітичну залежність для визначення агрегативної стабільності напою Vmax≥20kBT. Підтверджено седиментаційну стійкість системи, що зумовлена домінуванням енергії теплового броунівського руху над гравітаційними силами згідно із законом Стокса.
На завершальному етапі виконано математичне моделювання дисперсності на основі багатофакторної оптимізації показників стабільності та якості продукту. Теоретично досліджено та експериментально підтверджено, що оптимальний діапазон дисперсності жирової фази знаходиться в межах 250–350 нм. Саме в цьому інтервалі досягається найбільш раціональний баланс між фізико-хімічною стійкістю та органолептичними показниками рослинного напою.
Здійснено комплексну оцінку впливу гідромодуля на нутрієнтний склад екстрактів. Із застосуванням методу узагальненої функції бажаності Харрінгтона кваліметрично підтверджено, що використання гідромодуля 1:8, за якого D=0,8687, забезпечує баланс органолептичних властивостей та наближає харчову цінність дисперсної системи до показників коров’ячого молока жирністю 3,2 %.
Registration Date
2026-07-27
popup.nrat_date
2026-07-27 / 2026-07-27
