автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Научное обоснование повышения сохранности шоколада, мучных и сахаристых кондитерских изделий

На правах рукописи

Кондратьев Николай Борисович

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ СОХРАННОСТИ ШОКОЛАДА, МУЧНЫХ И САХАРИСТЫХ КОНДИТЕРСКИХ

ИЗДЕЛИЙ

Специальность 05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и

виноградарства.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

і з!::с;і 20/3

005061302

Москва-2013

005061302

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Научно-исследовательском институте кондитерской промышленности Российской академии сельскохозяйственных наук

Научный консультант: Аксенова Лариса Михайловна

доктор технических наук, профессор, академик Россельхозакадемии

Официальные оппоненты: Цыганова Татьяна Борисовна

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского», заведующий кафедрой «Технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств»

Кочеткова Алла Алексеевна

доктор технических наук, профессор,

ФГБУ НИИ питания РАМН, руководитель лаборатории

«Технологии новых специализированных продуктов

профилактического действия»

Магомедов Газибег Омарович доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий», заведующий кафедрой «Технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств»

Ведущая организация: Негосударственное образовательное учреждение

дополнительного профессионального образования «Международная промышленная академия»

Защита состоится: «27 июня» 2013 г. в 10.00 часов на заседании Совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.148.03 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, Москва, А-80, Волоколамское шоссе, д. 11, корп. А, ауд. 302.

Просим Вас принять участие в заседании Совета или прислать отзыв в двух экземплярах с печатью учреждения по адресу: 125080, г. Москва, Волоколамское ш., д. 11, ФГБОУ ВПО «МГУПП».

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «МГУПП».

Автореферат разослан мая 2013 г

Ученый секретарь диссертационного совета

И. Г. Белявская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Российский рынок кондитерских изделий один из самых объемных и занимает четвертое место в мире, а кондитерская промышленность является бюджетообразующей отраслью экономики России. Вступление России в ВТО требует повышения конкурентоспособности кондитерских изделий за счет научного обоснования и разработки национальной системы оценки показателей безопасности и качества, а также гармонизации ее с международными подходами.

Проблемы соответствия заявленного срока годности кондитерских изделий фактическому периоду сохранности качества инициируют разработку методик и обоснование показателей, характеризующих и прогнозирующих нежелательные изменения. Замены рецептурных компонентов с целью снижения стоимости продукции приводит к информационной фальсификации и к изменениям показателей качества изделий в течение заявленных сроков годности. Вопросы фальсификации кондитерских изделий обусловили исследования по разработке методик определения критериев идентификации.

Технологии производства кондитерских изделий с различными исходными рецептурными компонентами на входе и потребительскими свойствами готовых изделий на выходе из технологических систем объединяют общие требования к показателям качества и безопасности сырья, обеспечению стабильности технологических потоков, к качеству изделий и его воспроизводимости.

Воздействие на качество рецептурных компонентов, например, изменение окислительной стабильности используемых жиров или жиросодержащего сырья на входе приводит к изменению сохранности кондитерских изделий на выходе из технологической системы.

При маркировании изделий производитель обязан указывать значеній важнейших показателей качества, которые должны соответствовать фактическому содержанию, в том числе по содержанию основных пищевых компонентов жиров, белков и углеводов, а также по ряду других показателей.

Действующая документация на сырье и полуфабрикаты не гарантирует длительные сроки годности кондитерских изделий, что обуславливает разработку дополнительных более жестких требований к качеству сырья и полуфабрикатов.

Исследования изменений органолептических и физико-химических показателей качества типичных представителей кондитерских изделий в процессе хранения стали основой разработки и дальнейшего развития методологии комплексной оценки качества кондитерских, а также для прогнозирования изменений качества исследуемых изделий при хранении. Выявленные закономерности позволяют обосновать требования для оценки качества исходного сырья в соответствии с основами государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года, одной из основных задач которой является расширение отечественного производства основных видов продовольственного сырья, отвечающего современным требованиям качества и безопасности.

Практически все изменения качества кондитерских изделий при хранении связаны с изменениями состояния жировой или водной фазы. Повышение сохранности кондитерских изделий происходит в результате комплексного подхода к физическим, микробиологическим, окислительным процессам и, в первую очередь, к обоснованию требований к используемым жирам и уменьшении содержания насыщенных жирных кислот и трансизомеров ненасыщенных жирных кислот.

Теоретико-методологические основы повышения качества кондитерских изделий изложены в научных трудах ведущих ученых Л. М. Аксеновой, Б. Я. Голанта, А. В. Зубченко, Б. В. Кафки, Г. О. Магомедова, Г. А. Маршалкина, А. П. Нечаева, Л. И. Пучковой, А.В. Рыжаковой, Т.В. Савенковой, 3. Г. Скобельской, Л. Е. Скокан, В. Я. Черныха, М. А. Талейсника, Т. Б. Цыгановой и многих других.

В данной работе обобщены результаты исследований влияния показателей качества исходного сырья на показатели качества готовых изделий, обоснованы критерии идентификации и их использование для прогнозирования изменений показателей качества различных кондитерских изделий при хранении. Цель и задачи исследования.

Целью диссертационного исследования явилась разработка научного обоснования повышения сохранности шоколада, мучных и сахаристых кондитерских изделий.

В соответствии с поставленной целью было предусмотрено решение следующих задач:

- обосновать и разработать требования к сырьевым компонентам для производства различных групп кондитерских изделий, обеспечивающие безопасность и качество изделий при хранении;

- обосновать критерии для оценки изменения качества мучных и сахаристых кондитерских изделий при хранении, позволяющие оценить направление и скорость окислительных, микробиологических и физических процессов для последующей разработки системы оценки и прогнозирования сохранности кондитерских изделий;

- выявить закономерности воздействия жиров сырья и полуфабрикатов с определенными диапазонами значений показателей окислительной порчи на изменения качества готовых изделий по органолептическим показателям и показателям безопасности при хранении;

- выявить закономерности изменения качества кондитерских изделий с массовой долей влаги менее 10% в процессе хранения по показателям окислительной порчи жиров;

- исследовать закономерности изменения показателей влагопереноса и окислительной порчи жиров для обоснования требований к качеству мучных кондитерских изделий с массовой долей влаги 10 - 20 % для обоснования их срока годности;

- выявить закономерности миграции влаги в многокомпонентных кондитерских изделиях, состоящих из двух и более полуфабрикатов и ее влияния на сохранность изделий;

- обосновать способы повышения сохранности изделий путем оптимизации показателей влагопереноса и повышения окислительной стабильности жиров;

4

- разработать способы прогнозирования срока годности мучных кондитерских изделий в зависимости от массовой доли и окислительной стабильности жира, использованного для производства изделий с массовой долей влаги менее 10%.

- разработать методики оценки качества шоколада по идентификационным критериям сухой обезжиренный остаток какао, молочный жир, сухой обезжиренный остаток молока в шоколадных изделиях;

- разработать методики определения общего сухого остатка какао и массовой доли жира в кондитерских изделиях;

- разработать способы прогнозирования срока годности шоколада с различными значениями показателей идентификации в зависимости от значений индукционного периода жировой фракции изделия;

Научная копцепцпя.

В основу методологии повышения сохранности многокомпонентных кондитерских систем заложен комплексный подход, основанный на изучении закономерностей процессов окислительной порчи и миграции жиров, влагопереноса и математическом описании взаимосвязи срока годности, показателей идентификации и окислительной порчи жиров изделий.

Положения диссертации, выносимые на защиту.

1. Методологический подход к оценке качества кондитерских изделий, обеспечивающий заданный срок годности и обосновывающий дополнительные требования к комплексу показателей качества исходного сырья и полуфабрикатов (массовая доля влаги и активность воды, микробиологические показатели, перекисное число, индукционный период, массовая доля жира, жирнокислотный состав, состав токоферолов, технологические показатели) с целью повышения сохранности изделий.

2. Математическое описание адекватного прогнозирования срока годности кондитерских изделий с массовой долей влаги менее 10% и активностью воды в диапазоне от 0,2 до 0,7 на основе совокупности показателей химического состава и окислительной стабильности жиров сырья и изделий.

3. Совокупность экспериментальных данных изменения физико-химических показателей качества различных кондитерских систем - основа методик «ускоренного старения» отдельных групп кондитерских изделий для прогнозирования сроков годности.

4. Теоретическое обоснование и практические аспекты оценки состава шоколадных изделий для их идентификации и прогнозирования сохранности.

Научная новизна.

Научно обоснована комплексная оценка качества кондитерских изделий с использованием показателей окислительной порчи жиров, микробиологических и физических изменений с учетом технологических показателей.

Выявлена взаимосвязь между качеством сырья, полуфабрикатов и мучных кондитерских изделий группы печенья по показателям окислительной порчи жиров (перекисное число, индукционный период, сумма карбонильных соединений).

Выявлены закономерности влияния показателей окислительной порчи

5

жиров жиросодержащего сырья и полуфабрикатов на сохранность шоколада и мучных кондитерских изделий группы печенья.

Возрастание интенсивности окислительных процессов при увеличении массовой доли жира в мучных кондитерских изделиях группы печенья позволило установить математическую зависимость срока годности печенья от массовой доли и индукционного периода использованного жира, зависящего от жирнокислотного состава.

Получены экспериментальные зависимости изменения жирнокислотного состава частей глазированных изделий при хранении, что позволило рекомендовать этот показатель как основной при исследовании скорости миграции жиров.

Показано, что повышение сохранности различных видов кондитерских изделий зависит от стабилизации процессов влагопереноса между частями одного изделия, обеспечивающей снижение риска микробиологической порчи и накопления перекисных соединений.

Обосновано прогнозирование срока годности шоколада на основе выявленных закономерностей изменения окислительной стабильности. Установлена математическая зависимость срока годности шоколада от величины идентификационных показателей и прогнозируемые сроки годности шоколада с различной массовой долей общего сухого остатка какао в зависимости от индукционного периода жировой фракции изделий. Раскрыта взаимосвязь между показателями идентификации и окислительной стабильностью шоколада, влияющей на изменения качества изделий при длительном хранении.

Обоснованы методики определения идентификационных признаков шоколада. Получены экспериментальные данные значений идентификационных показателей различных видов шоколада.

Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены предельные числовые значения показателей окислительной порчи жиров шоколада и печенья с заданными сроками годности.

Экспериментально обоснованы способы прогнозирования сроков годности кондитерских изделий с массовой долей влаги менее 10% и активностью воды в диапазоне от 0,2 до 0,7 по показателям окислительной порчи жиров (индукционный период, перекисное число, массовая доля токоферолов, сумма карбонильных соединений).

Обоснован показатель - прогнозируемый срок годности шоколада для создания рецептур шоколада с заданными технико-экономическими показателями.

Практическая значимость и реализация научных результатов. Исследования закономерностей влияния качества сырья на качество кондитерских изделий с различными сроками годности выполнялись в соответствии с планом научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ РАСХН в ГНУ НИИКП Россельхозакадемии по Программе фундаментальных и приоритетных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации.

Разработаны основные технологические принципы обеспечения качества и безопасности, позволяющие прогнозировать изменения качества изделий в

6

процессе хранения и устанавливать требования к качеству сырья на базе современных методов и показателей с целью обеспечения заданных сроков годности кондитерских изделий.

Результаты исследований реализованы в следующих документах:

- ГОСТ Р 53164-2008 ИЗДЕЛИЯ КОНДИТЕРСКИЕ Метод определения содержания сухого обезжиренного остатка какао в шоколадных изделиях;

- ГОСТ Р 53156-2008 ИЗДЕЛИЯ КОНДИТЕРСКИЕ Методы определения содержания общего сухого остатка какао в шоколадных изделиях;

- ГОСТ Р 53122-2008 ИЗДЕЛИЯ КОНДИТЕРСКИЕ Методы определения содержания молочного жира в шоколадных изделиях;

- ГОСТ Р 53212-2008 ИЗДЕЛИЯ КОНДИТЕРСКИЕ Методы определения сухого обезжиренного остатка молока в шоколадных изделиях с молоком;

- ГОСТ Р 54053-2010 ИЗДЕЛИЯ КОНДИТЕРСКИЕ Метод определения массовой доли жира;

- «Методика определения массовой доли белка в кондитерских изделиях»;

- «Методика определения массовой доли жира в кондитерских изделиях»;

- «Методология комплексной оценки изменения качества кондитерских изделий с низкой влажностью (по показателям окислительной порчи) в течение заданных сроков годности».

Разработан комплекс мер, включающих введение новых показателей качества в нормативно-техническую документацию и определение их предельных значений, снижающих скорость процессов порчи кондитерских изделий, что явилось основой при создании усовершенствованных технологий мучных и сахаристых кондитерских изделий.

Обоснованы предельно допустимые значения перекисного числа, массовой доли токоферолов, индукционного периода, суммы карбонильных соединений жиров кондитерских изделий. Требования к величине перекисного числа и индукционного периода жиров включены в стандарты отрасли «Полуфабрикаты. Шоколадная масса и шоколадная глазурь», ГОСТ Р 54054-2010 «Эквиваленты масла какао и улучшители масла какао БОЗ-типа. Технические условия». Показана возможность корректировки технологии производства шоколада с целью снижения себестоимости продукции.

Результаты исследований, представленные в диссертации использованы в выступлениях на конференциях и семинарах, на курсах повышения квалификации специалистов кондитерских предприятий, Апробация работы.

Основные положения и результаты работы были доложены на II международной конференции «Торты и пирожные - 2002» в 2002 г. МПА, г. Москва; на семинаре «Новое в законодательстве оборота кондитерских изделий и проблемы идентификации кондитерских изделий в современных условиях» на III Международной конференции «Кондитерские изделия XXI века»; на Международном семинаре «Вафли, печенье, пряники» в 2003 г., на седьмой международной конференции «Кондитерские изделия XXI века» в 2009 г., на Международном семинаре «Кондитерское производство: новые подходы и решения»; на семинаре «Современное хлебопечение 2010»; на III Международной

7

конференции «Кондитерские изделия XXI века»; на Международном семинаре «Кондитерское производство: новые подходы и решения»; на семинаре «Актуальные вопросы законодательства при производстве кондитерских изделий: новые подходы и технологические решения, М., Экспоцентр, 2011 г., на восьмой международной конференции «Кондитерские изделия XXI века» 22-30 марта 2011 г. МПА г. Москва; на восьмой международной конференции «Торты, вафли, печенье, пряники - 2012» 27 - 29 февраля 2012.; МПА г. Москва, на научно-практических семинарах и курсах повышения квалификации технологов кондитерской отрасли.

Публикации результатов исследований.

По материалам диссертации опубликованы 53 печатные работы, в том числе 20 статей в журналах, рекомендованных ВАК, материалы, изданные в трудах международных конференций, 8 государственных стандартов, 6 патентов.

Представленная работа является обобщением научных исследований, проведенных автором лично и в качестве научного руководителя в период с 1998 года по 2013 год. Отдельные этапы исследования выполнены в качестве руководителя диссертационной работы «Развитие технологии шоколада на основе совершенствования системы оценки его качества», защищенной Осиповым М.В. в октябре 2011 г., а также при выполнении дипломных и магистерских работ студентами ВУЗов.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 415 страницах машинописного текста, содержит 86 таблиц и 57 рисунков. Список литературы включает 380 источников, в том числе 90 на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Теоретическое обоснование и методологические основы изменений качества кондитерских изделий в процессе хранения

Теоретической основой исследований, на которой базируется концепция повышения сохранности кондитерских систем, служат основные положения пищевой и физической химии, современные достижения технологии кондитерских изделий, апробированные в многочисленных публикациях.

Исследования химического состава сырья и пищевых продуктов на его основе, научные основы создания и применения пищевых добавок, теоретические основы и практические аспекты физико-химических методов исследований пищевых систем позволили в общем виде создать концепцию основных направлений изменений качества кондитерских изделий при хранении (рисунок 1).

В соответствии с ГОСТ Р 51074-2003 «Продукты пищевые. Информация для потребителя. Общие требования» изготовитель (продавец) обязан предоставлять потребителю необходимую и достоверную информацию о пищевых продуктах. Для кондитерских изделий при маркировке указывают состав продукта и пищевую ценность, а для шоколада - значения идентификационных показателей.

Изменения состава сырья (при изменении климата, химической обработке растений и почвы, модификации сортов растений и т.д.), появление его новых видов

8

приводит к несовпадению расчетного и фактического состава и требует разработки новых методик оценки качества кондитерских изделий.

Государственный стандарт ГОСТ Р 53041-2008 «Изделия кондитерские и полуфабрикаты кондитерского производства. Термины и определения» устанавливает основные термины и определения в области кондитерских изделий и полуфабрикатов, обладающих определенными диапазонами идентификационных показателей. Для предотвращения фальсификации необходима разработка новых методик.

Поскольку каждая группа кондитерских изделий имеет характерные особенности рецептурного состава и органолептических характеристик, которые должны сохраняться в заданном диапазоне в течение срока годности, разработана «Методология комплексной оценки качества кондитерских изделий с низкой влажностью», устанавливающая влияние сырья на качество готовых изделий в процессе хранения.

«Методология ...» включает выбор типичных представителей для распространения результатов исследований на группу изделий; обоснование показателей качества требований к ним для оценки и прогноза хранения сырья, полуфабрикатов и кондитерских изделий с заданными сроками годности, (перекисное число, жирнокислотный состав, сумма карбонильных соединений, состав природных токоферолов, индукционный период).

Использование «Методологии ...» позволяет выявить закономерности изменений показателей окислительной порчи жиров и влагопереноса изделий при хранении и разработать требования к качеству сырья и, тем самым, оказывать влияние на протекание определенных стадий технологического процесса.

Изменения качества кондитерских изделий при хранении происходят по трем взаимосвязанным направлениям: окислительные, микробиологические и физические процессы (рисунок 1). Соотношение массовой доли влаги и активности воды изделий используется для прогнозирования направления и скорости процессов микробиологических порчи.

На основе обеспечения принципов безопасности и невведения потребителей в заблуждение использован подход прогнозирования направления и скорости изменений качества кондитерских изделий в зависимости от массовой доли влаги и активности воды. В кондитерских изделиях с различными скоростями протекают одновременно микробиологические, окислительные и физические процессы.

Для изделий с массовой долей влаги менее 10% протекают, преимущественно, процессы окислительной порчи жиров, интенсивность которых зависит, прежде всего, от состава жиров, использованных для производства кондитерских изделий, от технологических параметров производства и от условий хранения этих изделий. Типичными представителями этой группы изделий являются шоколад, печенье, галеты и др.

Рисунок 1 - Концептуальная схема изменения качества кондитерских изделий в

процессе хранения

Для изделий с массовой долей влаги более 20%, к которым относятся некоторые виды тортов и пирожных, микробиологические процессы обусловлены числовыми значениями исходных показателей микробиологической обсемененности и условиями для роста микроорганизмов, связанными, прежде всего, с доступностью влаги, характеризуемой показателем активность воды. В зависимости от (температуры, рН, микроэлементы и др.) создаются благоприятные условия для роста определенных видов микроорганизмов. За границами этих условий рост микроорганизмов существенно замедляется.

Для изделий с массовой долей влаги от 10% до 20% окислительные или микробиологические процессы происходят с относительно небольшой скоростью. Задача прогнозирования изменений качества данной группы кондитерских изделий при хранении сводится к определению наиболее вероятного направления развития и предотвращению развития изменений. К физическим изменениям относятся процессы изменения качества кондитерских изделий, произошедшие в результате протекания процессов влагопереноса, миграции жиров, не связанные с окислительными и микробиологическими процессами. Каждое из направлений подразделяется на более мелкие взаимосвязанные процессы.

Типичными представителями изделий с массовой долей влаги от 10% до 20% являются пряники и кексы, при хранении которых, обычно, происходят процессы черствения или плесневения. Миграция молекул воды на всех стадиях жизненного цикла кондитерских изделий оказывает значительное воздействие на изменения органолептических, физико-химических и микробиологических показателей.

В соответствии с ГОСТ Р 52821-2007 «Шоколад, Общие технические условия» на этикетке изделий должны быть указаны величины основных показателей идентификации: массовая доля сухого обезжиренного остатка какао, массовая доля общего сухого остатка какао, массовая доля молочного жира и др.

Массовая доля общего сухого остатка какао (к) в шоколаде расчетным путем установлена как сумма какао продуктов: какао тертое (KT), какао порошок (КП) и масло какао (МК): к = KT + КП + МК - П (потери при производстве). Массовая доля сухого обезжиренного остатка какао (COOK) рассчитывается по формуле: COOK = 0,54хКТ + 0,87хКП.

Экспериментальным путем выявлена взаимосвязь показателей идентификации и сохранности шоколада. Прогнозируемый срок годности шоколада .v с различной массовой долей общего сухого остатка какао к получен в виде математического описания:

д: = (Ти - 0,86к - 59,2) / (0,17к -16,8) (1)

где Ти - индукционный период выделенного жира.

В формуле (1) срок годности прямо пропорционален индукционному периоду жира, выделенного из различных видов шоколада и обратно пропорционален массовой доле общего сухого остатка какао к. Прогнозируемый срок годности изделий группы печенья т с различной массовой долей жира т получено в виде математического описания:

т = 6,31 In (Т) - 0,46 т In (Т) -1,04 т + 0,85 (2)

где Т - индукционный период использованного жира, час. (120 °С);

Например, для жира с индукционным периодом 10 час. в соответствии с формулой (2) можно рассчитать прогнозируемый срок годности:

т = - 3,15 Ln (m) + 12,05 + С (3)

При увеличении массовой доли жира в печенье его срок годности уменьшается. Из формулы (2) также можно рассчитать ориентировочную величину индукционного периода Т используемого жира для изделий с заданным сроком годности т.

Следует отметить, что прогнозирование срока годности шоколада возможно только при отсутствии исходной микробиологической обсемененности какао продуктов. Фактический срок годности шоколада без добавлений, в настоящее время зависит только от изменения органолептических характеристик, не связанных с окислительными процессами.

В связи с тем, что существенное влияние на сохранность кондитерских изделий оказывают условия хранения, для моделирования изменений качества за более короткий период хранения, чем фактический срок годности, обоснованы условия «ускоренного старения» различных групп кондитерских изделий.

При повышении или цикличном изменении температуры хранения, изменении относительной влажности окружающей среды, срок годности изделий

11

изменяется. Скорость изменений показателей качества определенной группы кондитерских изделий зависит от параметров использованной методики «ускоренного старения» и характеризуется соответствующим коэффициентом.

2. Объекты и методы исследований.

Различные технологии со схожими технологическими режимами производства обеспечивают многообразие кондитерских изделий с общими требованиями к безопасности и предотвращают фальсификацию изделий, гарантируя заданные сроки годности. При этом сроки годности кондитерских изделий зависят от многих факторов, среди которых наиболее важными являются показатели окислительной порчи жиров, пищевой ценности, упаковка, условия хранения (температура, освещенность и др.).

Объектами исследований выбраны типичные представители общего ассортимента кондитерских изделий и сырья для их производства трех групп.

Для первой группы с массовой долей влаги менее 10% характерны, преимущественно, процессы окислительной порчи жиров, а микробиологические показатели в процессе хранения изменяются незначительно и, поэтому, не являются доминирующими:

- галеты, крекер, сахарное печенье;

- вафельные изделия;

- шоколад с различной массовой долей какао продуктов без добавлений;

- молочный шоколад;

- шоколад с крупными добавлениями;

- кондитерские плитки и фигурные изделия;

- глазированные конфеты.

Для второй группы изделий с массовой долей влаги от 10 до 20 % в процессе хранения возможны микробиологические изменения:

- пряники и кексы;

- глазированное сдобное печенье.

Третья группа включает заменители масла какао, орехи, арахис, мука, в которых возможны окислительные и микробиологические изменения.

Измерение индукционного периода жировой фракции сырья, полуфабрикатов и кондитерских изделий проведено на приборе RANCIMAT 617 (Donau, Швейцария) по ГОСТ Р 53160-2008 (ГОСТ Р 51481-99).

Определение перекисного и кислотного чисел проведено согласно методике МИ 2586-2000 «Перекисное, кислотное и йодное число жира в кондитерских изделиях», разработанной в ГНУ НИИКП Россельхозакадемии.

Жирнокислотный состав выделенных жиров исследован на газовом хроматографе HP 4890D с пламенно-ионизационным детектором. Получение метиловых эфиров жирных кислот проводилось по ГОСТ Р 51486-99, анализ метиловых эфиров жирных кислот по ГОСТ Р 51483-99.

Определение массовой доли токоферолов проведено согласно методике «Методика выполнения измерений массовой доли токоферолов в сырье и полуфабрикатах шоколадного производства», разработанной в ГНУ НИИКП Россельхозакадемии.

Определение массовой доли белка в образцах шоколада проведено по методу Кьельдаля по методике, разработанной в ГНУ НИИКП Россельхозакадемии.

Определение массовой доли жира проведено по ГОСТ 5899-85. Жировая фракция для исследований перекисного, кислотного чисел, индукционного периода и жирнокислотного состава экстрагирована методом Сокслета смесью растворителей хлороформ-этанол в соотношении 95:5.

Массовая доля влаги определена по ГОСТ 11812-66. Активность воды определена на приборе AquaLab series ЗТЕ.

Для оценки органолептических показателей использован профильный анализ.

Структурная схема исследования представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Общая схема проведения исследований

3. Оценка качества сырья для производства кондитерских изделий.

Направление и скорость физических и микробиологических изменений формируется, в основном, технологическими процессами производства кондитерских изделий, а характер окислительных изменений обусловлен качеством используемых жиров и жиросодержащего сырья.

Основное жиросодержашее сырье различается массовой долей жира, жирнокислотным составом, технологическими показателями, составом природных антиоксидантов и окислительной стабильностью. При этом физико-химические показатели качества сырья оказывают существенное воздействие на качество готовых изделий.

Числовые значения показателей окислительной порчи жиросодержащего сырья характеризуют скорость изменения органолептических показателей при длительном хранении кондитерских изделий. Использование сырья с невысокими значениями показателей качества или в конце его срока годности не позволяет гарантировать заданный срок годности изделий.

Орехи, арахис, семена подсолнечника в значительной степени подвержены процессам окислительной порчи из-за высокого содержания легкоокисляющихся ненасыщенных жирных кислот. Природные токоферолы защищают жировую фракцию орехового сырья и арахиса от окислительных процессов (таблица 1). Широкие диапазоны токоферолов обусловлены географическими условиями произрастания растительного сырья, длительностью и условиями хранения и т.д.

Таблица 1 - Токоферолы в орехосодержащем сырье

Токоферолы Массовая доля, мг на 100 г продукта

арахис фундук семена подсолнечника

а - 0,8 - 7,9 10,5 - 25,0 15,0 - 50,2

Р + 7- 3,1-6,8 1,2-6,4 3,5 - 7,5

5- 0,2-3,1 0,2-1,2 1,0-5,7

сумма 8,0 - 16,5 11,9-32,6 19,6 - 63,4

Показатели окислительной порчи жиров орехового сырья также характеризуются широкими диапазонами значений (таблицы 2, 3), которые свидетельствуют о нестабильности качества поступающего сырья и параметров технологической обработки. Технологические процессы обработки (удаление оболочки, дробление, обжаривание и др.) значительно увеличивают риск окислительных изменений жировой фракции орехового сырья и арахиса.

Увеличение перекисного и кислотного чисел сопровождается снижением индукционного периода и срока годности изделий.

Сумма карбонильных соединений показывает количество вторичных продуктов окисления жиров, накопленных за период хранения и может служить для оценки степени свежести ореховосодержащего сырья, например, в начальном периоде хранения этот показатель не превышает 1-2 ММоль/кг.

Показатель арахис фундук миндаль грецкий орех пекан подсолнечник

Перекисное число, ММоль акт. кисл./кг 0,4 - 9,0 0,3 - 9,0 0,2-4,5 1,0-2,5 1,5- 2,9 1,5-12

Кислотное число, мг КОН/г 1,1 -4,0 0,6-3,1 0,6-1,5 0,6 - 2,2 0,5- 2,0 0,5- 3,0

Сумма карбонильных соединений, ММоль/кг 1-5 1-5 1-3 1-4 1-3 2-5

Индукционный период, 120 С, час. 4-18 6-18 5-15 4-18 7-8 1-5

Показатель окислительной стабильности «индукционный период» может быть использован для оценки стабильности при входном контроле качества поступающих на производство жира и жиросодержащего сырья, а также для оценки правильности технологических решений, например изменений параметров выпечки печенья или обжарки орехового сырья (таблица 3).

Таблица 3 - Индукционный период жиров сырья

Сырье Индукционный период, час. (120 °С)

Фундук 2-20

Миндаль 5-10

Арахис сырой 3-19

обжаренный 1-10

2 мес. хранения 0-3

На основе полученных данных по ореховому сырью разработаны

рекомендуемые требования к показателям их качества для производства

кондитерских изделий в соответствии с требованиями действующей документации (таблица 4).

Таблица 4 - Рекомендуемые показатели качества сырья

Контролируемые показатели

Перекисное число, ММоль/кг, не более Сумма карбонильных соединений ММоль/кг, не более Индукционный период (120 °С), час., не менее

семена подсолнечника 2,0 5,0 4,0

фундук 1,0 4,0 15,0

арахис сырой/обжарен. 1,0/2.0 4,0/9,0 10,0/8,0

Арахис является важнейшим видом сырья. Поскольку в составе его липидов содержится высокая массовая доля легкоокисляющейся линоленовой кислоты, то закономерности процессов окисления (таблица 5) можно использовать при прогнозировании сохранности орехосодержаших кондитерских изделий.

Таблица 5 - Динамика показателей окислительной порчи жира арахиса

Показатель Длительность хранения при температуре 20 С, мес.

0 1 2 3 4 5 6

Перекисное число, ММоль акт.кисл./кг 0,4-2,1 4,1-20 5,0-52 4,3-39 4,6-109 4,6-124 5,3-166

Кислотное число, мг КОН/г 1,4-2,9 1,7-3,0 2,3-3,4 1,943 1,7-2,9 1,8-3,1 1,9-3,4

Сумма карбон, соед-ний, ММоль/кг 0,9-3,3 1,3-3,7 2,6-9,7 2,7-10 2,8-15 3,0-18 3,5-21

Индукционный период, 120 °С, час. 4,0-10,5 3,7-11 3,0-8,5 2,1-7,0 1,5-5,0 0,5-4,5 0-4,0

Широкие диапазоны показателей окислительной порчи арахиса обусловлены различной антиоксидантной защитой разных партий сырья. Фактический срок годности арахиса различных партий колеблется от 2 до 6 месяцев (установленный производителями срок годности 6 месяцев). Нестабильность качества поступающего сырья обуславливает необходимость контроля и установление требований к показателям окислительной порчи жиров орехового сырья для прогнозирования изменений качества изделий при хранении.

Для арахиса в начальном периоде хранения перекисное число находится в диапазоне от 0,4 до 2,0 ММоль акт. кисл./кг, сумма карбонильных соединений - от 0,9 до 10,5 ММоль/кг. Нижняя граница указанных показателей соответствует минимальной скорости окислительных процессов. При увеличении суммы карбонильных соединений выше 8-10 ММоль/кг происходит ухудшение органолептических показателей вкуса и запаха.

Для обеспечения органолептических показателей орехового сырья в соответствии с действующей документацией сумма карбонильных соединений не должна превышать 4-5 ММоль/кг, величина перекисного числа жировой фракции орехов и арахиса не должна превышать:

в начальном периоде хранения 0,5 - 1,0 ММоль акт. кислУкг; на конечном этапе хранения 5 — 7 ММоль акт. кислУкг.

С целью прогнозирования окислительных процессов за более короткий промежуток времени использована методика «ускоренного старения» орехового сырья. Увеличение скорости накопления продуктов окисления и время появления пиков перекисного числа характеризуются коэффициентами «ускоренного старения», которые составляют для арахиса, миндаля и фундука от 3,4 до 3,7 при температуре хранения 50 °С и равновесной относительной влажности окружающего воздуха не выше 20%.

Для установления требований к орехосодержащему сырью по показателям влагопереноса исследованы образцы различных партий фундука и арахиса в процессе хранения по показателям: массовая доля влаги и активность воды. Для исследования распределения влаги проведены исследования измельченных и целых ядер. Диапазон массовой доли влаги для различных партий фундука составил от 4,0 до 6,5 %, что соответствует требованиям ГОСТ 16885-81 «Ядра орехов фундука», активность воды находится в диапазоне от 0,50 до 0,65 и не регламентирована документацией.

Диапазоны массовой доли влаги для арахиса от 7,0 до 8,5 % соответствуют требованиям ГОСТ 1711-88 «Арахис. Требования при заготовках и поставках», активность воды находится в диапазоне от 0,55 до 0,70. За 6 месяцев хранения показатели влагопереноса изменились в широких диапазонах (таблица 6).

При относительной влажности окружающего воздуха ниже, чем над поверхностью исследуемых объектов происходит уменьшении массовой доли влаги. В этом случае активность воды в слоях, прилегающих к поверхности существенно ниже, чем активность воды средней пробы. При увеличении относительной влажности окружающего воздуха, активность воды в слоях, прилегающих к поверхности, увеличивается и может быть выше, чем активность воды средней пробы орехового сырья. Таким образом, по соотношению активности воды поверхностного слоя и средней пробы можно судить о длительности и условиях предварительного хранения.

Таблица б - Показатели влагопереноса при хранении фундука и арахиса

Сырье Температура, °С Относит, влажность воздуха, % Активность воды Массовая доля влаги,%

исходные 6 мес. исходные 6 мес.

Фундук 10-20 30-50 0,50 - 0.65 0.48 - 0.62 4,0 - 6.5 3,7 - 5.0

Арахис 0,55 - 0,70 0,52 - 0,69 7,0 - 8,5 5,5 - 8,0

Для гарантии качества кондитерских изделий с заданными сроками годности устанавливаются соответствующие этим срокам годности диапазоны показателей влагопереноса орехового сырья.

Снижение массовой доли влаги с 6,5% до 3,7% и активности воды с 0,65 до 0,48 значительно повышает риск окислительных изменений и снижает скорость микробиологических процессов. Для повышения сохранности орехового сырья , используемого в производстве кондитерских изделий, предложены диапазоны массовой доли влаги используемого фундука 4,5 - 6,5 %, а арахиса до 6,5 - 8,0 %.

Исследованы основные виды жиросодержащего сырья и полуфабрикаты, используемые для изготовления кондитерских изделий по комплексу показателей, характеризующих окислительную порчу жиров: жирнокислотный состав, массовая доля токоферолов, перекисное число, индукционный период (таблицы 7-11).

Таблица 7 - Токоферолы муке, сухом молоке и яичном порошке

Токофе ролы Массовая доля, мг на 100 г продукта

мука пшеничная сухое молоко яичныи порошок какао порошок какао тертое какао масло

а - 0,1 -0,4 0-0.2 5-18 0,2 - 0,6 1,3-1,5 1.1 -1,6

ñ + y- 0,9-1,7 0 0,3 - 0,5 2-6 13-15 25-29

8- 0-0,1 0 0-0,1 0,1 -0.8 0,3 - 0,8 0,3 - 0,8

сумма 1,0-2.2 0-0,2 5-19 2-8 14-18 26-31

Содержание природных токоферолов в различных полуфабрикатах зависит от параметров технологической обработки и длительностью и условиями хранения исходного сырья (таблицы 7-8).

Таблица 8 - Токоферолы в полуфабрикатах

Токоферолы Массовая доля, мг на 100 г продукта

глазурь на тесто вафельный лист начинка пралине

а - 0.2-2,4 0,2 - 0.3 0,3-0,7 3.2-4.6

В + V - 3,1-6,4 0,3-0,5 0,8-1,1 0,2 - 6.6

8- 0,1-1.5 0-0,1 0-0,3 0,1-2,3

сумма 3,4-10,3 0.5-0,9 1.1-2,1 3,5 - 13.5

Широкие диапазоны содержания антиоксидантов токоферолов в сырье и полуфабрикатах являются причиной различных сроков годности различных партий кондитерских изделий. Для повышения сохранности изделий необходимы дополнительные требования к составу токоферолов, например, сумма р + у -токоферолов для глазури и начинки пралине должна быть не менее 5 - 6 мг на 100 г.

Индукционный период жировой фракции сухого молока находится в диапазоне от 2,0 до 5,0 час.; какао масла - от 20 до 70 час. (120 "С). Индукционный период жировой фракции изделия зависит от состава использованного сырья и технологических параметров производства. Увеличение содержания сухого молока в рецептуре шоколада или других изделий приводит к уменьшению индукционного периода жировой фракции изделия и срока годности.

На основе исследований влияния качества сырья на показатели окислительной порчи изделий обоснованы рекомендуемые значения показателей окислительной порчи для некоторых видов сырья, обеспечивающих срок годности изделий в соответствии с действующими государственными стандартами на изделия (таблица 9).

Таблица 9 - Рекомендуемые показатели качества сырья

Контролируемые показатели

Перекисное число ММоль/кг, не более Сумма карбон, соед-ний, ММоль/кг, не более Индукционный период (120 °С), час., не менее

мука пшеничная 2,0 20,0 -

масло соевое 1,5 14,0 3,1

пальмовое масло 1,0 10,0 8,0

подсолнечное масло 1,5 14,0 4,0

какао масло 1,0 4,0 20,0

какао порошок 1,0 10,0 -

яичный порошок 1,5 9,5 -

сухое молоко 2,0 22,0 3,0

жир кондитерский 1,0 3,5 9,0

Органолептические исследования показали, что кондитерская глазурь для сохранения требуемых характеристик вкуса и запаха в течение своего срока годности должна содержать не менее 3,0 мг суммы ¡3 + у - токоферолов, а начинка пралине - не менее 2,0 мг а - и 4,0 мг суммы р + у - токоферолов на 100 г.

При меньшем содержании токоферолов происходят изменения органолептических показателей в процессе хранения.

Заменители какао масла по органолептическим и физико-химическим показателям подразделяют на нелауриновые и лауриновой группы (таблица 10).

Для жиров лауриновой группы характерна высокая окислительная стабильность. Основной причиной изменений органолептических показателей кондитерских изделий, изготовленных с использованием таких жиров, являются процессы миграции жира и микробиологические изменения.

Таблица 10-Жирнокислотный состав заменителей какао масла

Жирная кислота Обозначение Массовая доля жирных кислот, %

нелауриновые жиры лауриновая группа

Лауриновая 12:0 не более 0,5 50-60

Миристиновая 14:0 0,5 - 1,5 16-20

Пальмитиновая 16:0 25-35 7-10

Стеариновая 18:0 7- 10 9-10

Олеиновая 18:1 10-15 0,5 - 2,0

Элаидиновая 18:1-trans до 50 -

Интенсивность «поседения» поверхности кондитерских плиток и глазированных изделий, обусловленная процессами миграции жиров или полиморфизмом зависит от температурных условий хранения. Повышение или циклические изменения температуры хранения на 5 - 10 °С ниже температуры плавления лежат в основе методики «ускоренного старения» таких изделий.

Перекисное число жиров менее 1,0 Ммоль акт. кисл./кг, индукционный период более 30 час. и низкие значения анизидинового числа прогнозируют срок годности изделий более 6-8 месяцев (таблица 11).

Таблица 11 - Физико-химические показатели образцов жиров

Перекисное число, ММоль акт. Кислотное число, мг КОН/г Анизидиновое число, ММоль/кг Индукционный период (120 °С), час.

1 0,3 - 0,7 0,3 - 0,4 0,1 -0,5 35-42

2 0,3 - 1,0 0,4 - 0,5 0,1-0,4 70 -105

Для повышения сохранности глазированных изделий необходимо установить дополнительные требования к величине индукционного периода используемых жиров в зависимости от заданного срока годности изделий.

Поскольку индукционный период многих кондитерских жиров не превышает 10 час., то с целью увеличения сохранности изделий и предотвращения окислительных изменений на стадии производства доказана необходимость проведения технологических процессов так, чтобы температура кондитерского жира не превышала 50 "С.

Далее в общем виде рассмотрены особенности изменений показателей качества различных кондитерских изделий при хранении.

4. Исследования качества кондитерских изделий 4.1 Кондитерские изделия, изготовленные из одного основного

полуфабриката. 4.1.1 Шоколад без добавлений и с добавлением сухого молока.

Комплексные исследования различных видов шоколада выявили, что массовые доли жира, влаги, общего сахара, обезжиренного сухого остатка какао, а также кислотное число находятся в определенных заданных диапазонах. Массовая доля жира находится в диапазоне 25% - 40%, массовая доля влаги не превышает 2%, массовая доля сахара не превышает 60%. Шоколад относится к изделиям с низкой влажностью, в которых протекают, преимущественно, процессы окислительной порчи жиров.

При хранении шоколада без добавлений процессы происходят изменения поверхности или «поседение», обусловленные полиморфизмом какао масла (рисунки 3, 4). Добавление молочного жира существенно понижает скорость «поседения» поверхности.

Вкус

Коней ПП!-] ЦП я

Обшее впечатление

Яркость вкуса

Степень сладости

Яркость аромата

Запах

Рисунок 3 - Профилограмма органолептических показателей шоколада без

добавлений

При увеличении массовой доли молочного жира в молочном шоколаде вкус и запах ухудшаются быстрее, чем для шоколада без добавлений, что обусловлено окислительными процессами.

Повсрхнос

Форма'

Консистенция

Обшее впечатление

Вкус Яркость вкуса

Яркость аромата

" 0 мес. -З мес.

- 6 мес.

- 9 мес. -12 мес.

Запах

Рисунок 4 - Профилограмма органолептических показателей молочного шоколада

Сохранность высоких значений органолептических показателей в течение длительных сроков хранения шоколада обеспечиваются стабильностью показателей окислительной порчи.

Состояние поверхности при длительном хранении в значительной степени

зависит от полноты проведения этапа темперирования шоколадной массы, а окислительная стабильность жировой фракции шоколада формируется на стадии измельчения рецептурной смеси и конширования и зависит от индукционного периода жиров сырья и качества фосфатидных концентратов.

Индукционный периода жира исходных образцов шоколада более 80 - 100 час. (120 °С) свидетельствует о высокой окислительной стабильности и о длительных сроках годности (не менее 6 - 9 месяцев) при традиционных условиях хранения. В конце срока годности шоколада индукционный период находится в диапазоне от 0 до 30 - 70 час., что прогнозирует увеличение срока годности шоколада.

Динамика перекисного числа жира типичных образцов шоколада без добавлений и с добавлением сухого молока (рисунок 5) показывает низкие значения перекисного числа жировой фракции при длительном хранении.

2 -4 -з —20 град.

с ' -50 град.

Л

и1

0 2 4 6 8 10 12 М 4

•20 град. - 50 град.

15 Мес.

без добавлений с добавлением сухого молока

Рисунок 5 - Изменение перекисного числа жировой фракции шоколада

Исследования изменения содержания токоферолов при хранении выявили, что значительное количество токоферолов шоколада без добавлений сохраняется после 12 месяцев хранения, что свидетельствует о возможности значительного увеличения его срока годности (рисунок 6).

Массовая доля токоферолов, Мг/100 г

9 12 15

Длительность хранении. Мес.

Рисунок 6 - Изменение массовой доли токоферолов при хранении шоколада

без добавлений

Коэффициенты «ускоренного старения» при температуре хранения 50 °С составляют: для шоколада без добавлений - 3,5; с добавлением сухого молока - 3,6.

4.1.2 Фигурные изделия и кондитерские плитки, изготовленные на основе заменителей какао масла.

Проведены исследования качества кондитерских плиток, изготовленных на

основе заменителей какао масла лауриновой группы, в процессе длительного хранения по показателям окислительной порчи жиров и миграции жиров. Индукционный период жировой фракции составил от 40 до 52 час. Органолептические показатели были стабильными в течение периода хранения. Массовая доля влаги находилась в пределах от 0,2% до 0,6 %. Активность воды исходных изделий для различных партий изделий в диапазоне от 0,35 до 0,45 прогнозирует низкую скорость окислительных и микробиологических изменений.

Индукционный период жировой фракции фигурных изделий составил 120 -130 час., 1,5 года хранения - 100 - 110 час., для кондитерской массы - более 150 час., что позволяют прогнозировать относительно высокие сроки годности.

Показатели качества исходных изделий, а также изделий после «ускоренного старения» позволяют спрогнозировать отсутствие процессов прогоркания жиров и появления постороннего вкуса и запаха на протяжении хранения изделий при температуре 18 °С, что подтверждено динамикой перекисного и кислотного чисел жиров изделий (рисунок 7). Активность воды изделий в диапазоне от 0,3 до 0,4 прогнозирует низкую скорость процессов окислительных и микробиологических изменений.

переписное

ЧИСЛО, ММоль акт.

КИСЛ./КГ

кислотное

число, мг КОН/кг

8 10 12 14 длительность хранения, нед.

6 В 10 12 14 16

длительность хранения, нед.

Рисунок 7 - Перекисное и кислотное числа в процессе хранения фигурных изделий в условиях «ускоренного старения» при температуре 50 °С

Содержание КМАФАнМ исходных изделий находилось в диапазоне от 1,0x10' до 1,5хЮ2 КОЕ/г, содержание дрожжей и плесеней не превышало 10 КОЕ/г. Органолептические показатели вкуса и запаха практически не изменились, что можно объяснить низкими диапазонами микробиологических показателей и отсутствием липолитических ферментов. Количество споровых микроорганизмов исходных образцов не превышало 1,5х102 КОЕ/г в процессе традиционного и «ускоренного» хранения.

Для прогноза скорости процессов окислительной порчи проведены исследования перекисного и кислотного чисел в условиях традиционного хранения и в условиях «ускоренного старения». Исследования процесса окислительной порчи фигурных изделий в условиях «ускоренного старения» показали, что перекисное число изделий при их хранении увеличивается до 5,2 ММоль акт. кислУкг, кислотное число находилось в диапазоне 1,5 до 2,5 мг КОН/г.

Использование коэффициента «ускоренного старения» и результатов микробиологических исследований позволяет сделать прогноз низкой скорости

22

окислительных изменений при температуре хранения 18 °С, а прогнозируемый срок годности для различных партий фигурных изделий составит от 15 до 18 мес.

4.1.3 Пряники и кексы.

Исследовано влияние показателей влагопереноса пряников и кексов с массовой долей влаги от 10% до 20% на изменения органолептических, физико-химических показателей (массовая доля влаги и активность воды в различных частях изделий) и микробиологических показателей изделий при хранении изделий. Для прогноза микробиологической порчи определены массовая доля влаги и активность воды в средней части кекса и в слоях, прилегающих к поверхности (таблица 12).

Таблица 12 - Изменение показателей качества в процессе хранения кексов

Образец Массовая доля влаги, % Активность воды, а„

исходный хранение 30 сут. исходный хранение 30 сут.

средняя проба 18,0- 18,6 15,4 - 15,6 0,75 - 0,76 0,73 - 0,74

поверхностный слой 13,9- 15,1 14,9 - 15,2 0.71-0,72 0,72 - 0,73

Поскольку массовая доля влаги пряников превышает 18 %, а активность воды составляет 0,71 - 0,76, то происходят, преимущественно, процессы влагопереноса и микробиологической порчи. При хранении пряников с низкими значениями показателей микробиологической порчи происходит уменьшение массовой доли влаги (черствение) из-за миграции влаги в окружающую среду.

Для уменьшения скорости миграции влаги из пряников в окружающую среду проведены исследования процессов влагопереноса в пряниках с добавлением влагоудерживающей добавки (соевая мука, Е412, Е282). Вода распределена неоднородно по объему изделий (таблица 13).

Массовая доля влаги на поверхности изделий значительно меньше, чем в середине, поскольку с поверхности вода испаряется в окружающую атмосферу. Введение влагоудерживающей добавки уменьшает скорость влагопереноса, при введении добавки активность воды практически не изменилась и находится в диапазоне от 0,70 до 0,76, однако массовая доля влаги в конце периода хранения увеличилась на 1,1 %.

Таблица 13 - Массовая доля влаги и активность воды при хранении пряников

поверхностный слой средняя проба

исходные 1 месяц исходные 1 месяц

XV я,„ XV а... XV я,„ XV я„

оез добавки 11,4-11,5 0,74-0,76 11,3-11,9 0,66-0,74 13,0-13,4 0,73-0,75 12,5-13,5 0,71-0.74

с добавкой 12,1-13,2 0,74-0,75 12,3-13,3 0,76-0,77 15,8-16,2 0,78-0,79 12,8-15,5 0,70-0.76

Введение влагоудерживающей добавки позволило сохранить органолептические характеристики вкуса, запаха, структуры и увеличить срок

годности пряников без изменения качества упаковки в 1,5 - 2,0 раза.

Структура изделий при хранении практически не изменяется, срок годности увеличивается. Ожидаемая экономическая эффективность 15 - 20 %.

4.1.4 Галеты и печенье сахарное.

Показано, что уменьшение суммарной массовой доли токоферолов в процессе хранения до 0,5 - 1 мг/100 г приводит к существенному ухудшению органолептических показателей запаха и вкуса, сопровождающемуся уменьшением массовой доли ненасыщенных кислот в жирнокислотном составе жировой фракции мучных кондитерских изделий группы печенья и увеличением массой доли карбонильных соединений.

Для оценки окислительных процессов исследованы изменения перекисного числа липидов галет изготовленных с использованием различных видов жира в процессе их длительного хранения при температуре 20 °С.

На основании динамики перекисного числа и органолептических показателей установлено, что срок годности галет изготовленных на жидком растительном жире с индукционным периодом 3-4 час. наименьший и составляет 4-5 мес.

Для галет изготовленных на твердом растительном жире с индукционным периодом 10 - 15 час. увеличение перекисного числа более 10 ММоль акт. кисл./кг жира и ухудшение органолептических показателей запаха и вкуса происходит после хранения в течение 10-12 мес.

На основании исследований динамики перекисного числа жиров галет в процессе хранения в условиях «ускоренного старения» при температуре 50 "С. Коэффициенты «ускоренного старения» составили:

- для галет - 3,7;

- для печенья с массовой долей жира 3-15 % - 3,2;

- для печенья с массовой долей жира 15-20 % - 3,9.

Исследования влияния массовой доли жира и индукционного периода на ориентировочный срок годности мучных кондитерских изделий группы печенья выявили зависимость срока годности от массовой доли жира и его индукционного периода (таблица 14).

Таблица 14 - Влияние массовой доли жира и индукционного периода на

ориентировочный срок годности

Массовая доля жира, % Индукционный период, час, не менее Ориентировочный срок годности, мес.

галеты 4,5 - 5,0 10-12 9-10

печенье 1 10-12 10-12 4-6

печенье 2 17-19 10-12 5-7

печенье 3 23-25 30-35 6-7

печенье 4 24-26 10-12 2-3

Например, использование в производстве жира с индукционным периодом 38,1 час. обуславливает срок годности галет 9 мес.

Изменение жирнокислотного состава жировой фракции мучных кондитерских изделий группы печенья при хранении сопровождается ухудшением органолептических показателей и свидетельствует о порче изделий.

Полученные результаты подтверждают необходимость введения в техническую документацию дополнительных показателей окислительной стабильности жиров сырья для производства галет и сахарного печенья: жирнокислотный состав, состав токоферолов, индукционный период.

4.1.5 Слоеные изделия.

Проведены исследования показателей окислительной порчи слоеных изделий, изготовленных с использованием различных жиров (таблица 16).

Перекисное число жиров для производства слоеных изделий, предлагаемых на рынке жиров, находится в диапазоне от 0,7 до 9-10 ммоль акт.кисл./кг, для некоторых жиров - более 25 ММоль акт.кисл./кг, что значительно превышает предельный уровень, установленный СанПиН 2.3.2.1078-01, поэтому для изделий, изготовленных на их основе, нельзя гарантировать безопасность.

Закономерности изменения перекисного числа при уменьшении индукционного периода (Ти) жира изделий различных партий показали, что комплекс показателей качества жиров сырья для производства слоеных изделий обуславливает показатели качества изделий, в том числе при их хранении.

Индукционный период находится в диапазоне от 1,5 до 15 часов, что характерно для многих жиров отечественного производства и не позволяет прогнозировать длительный срок годности. Индукционный период жиров изделий выше, чем для жиров сырья, что обусловлено образованием меланоидинов при выпечке. Индукционный период жировой фракции изделий, изготовленных с использованием жира с индукционным периодом 15 час. составляет более 30 час.

На основании проведенных исследований можно спрогнозировать, что наибольший срок годности имеет изделие с наименьшей величиной перекисного числа и наибольшим значением индукционного периода.

4.2 Исследования качества кондитерских изделий, состоящих из двух основных полуфабрикатов.

4.2.1 Шоколад с добавлением орехов и арахиса.

Добавления различных видов жиросодержащего сырья оказывает существенное влияние на сохранность кондитерских изделий. Высокая массовая доля ненасыщенных жирных кислот в орехосодержащем сырье значительно увеличивает скорость окислительной порчи и уменьшает сохранность изделий

Сумма токоферолов за 6 мес. хранения уменьшилась в шоколаде с добавлениями целого фундука в 2,5 раза. После 12 месяцев хранения сохраняется высокая массовая доля токоферолов, что свидетельствует о возможности дальнейшего хранения этого шоколада без существенного снижения органолептических показателей.

Проведены исследования динамики перекисного числа жира шоколада с добавлением фундука и арахиса (рисунок 10). Повышение и уменьшение перекисного числа происходит волнообразно при нарушении равновесия скоростей образования и распада перекисных соединений. Скорость изменения перекисного числа обусловлена качественным и количественным составом различных жиросодержащих добавлений.

Рисунок 8 - Изменение перекисного числа жира шоколада

Известно, что при повышении температуры происходит увеличение скорости окислительных процессов в пищевых продуктах.

Для сравнения скоростей окислительных процессов при различных температурах, исследована динамика перекисного числа жировой фракции в процессе хранения кондитерских изделий при температуре 50 СС, при которой изменения сопутствующих компонентов (протеинов, углеводов и др.) незначительны и ими можно пренебречь.

На этой основе с целью предварительной оценки срока годности и экономии времени, затрачиваемого на исследование изменений показателей качества при хранении различных групп кондитерских изделий, разработана методика «ускоренного старения» по показателям окислительной порчи жиров. Коэффициенты «ускоренного старения» при температуре хранения 50 °С составляют: для шоколада с добавлением фундука - 5,0; арахиса - 3,9.

4.2.2 Торты на основе песочных и бисквитных полуфабрикатов.

Исследования процессов влагопереноса ряда пищевых систем, состоящих из двух полуфабрикатов: выпеченный полуфабрикат и фруктовая начинка показали, что массовая доля влаги выпеченного полуфабриката находится в диапазоне от 10% до 15%, активность воды - от 0,6 до 0,7, а массовая доля влаги в начинке составляет от 20% до 30%, при этом активность воды находится в диапазоне 0,7 - 0,85.

Снижение скорости влагопереноса между частями одной кондитерской системы путем понижения активности воды до оптимального значения в диапазоне 0,7 - 0,8 и стабилизация процессов влагопереноса гарантирует повышение сохранности и уменьшение риска микробиологической порчи и накопления перекисных соединений.

Представлены результаты исследования процессов влагопереноса в трех различных кондитерских системах, состоящих из двух полуфабрикатов: № 1 -

«суфле - бисквит», № 2 - «полуфабрикат - джем», № 3 - «крем - бисквит» (таблица 15). Для системы 1 при хранении массовая доля влаги и активность воды в полуфабрикате суфле уменьшаются, вероятность развития микроорганизмов уменьшается.

Таблица 15 - Влагоперенос в кондитерских системах

№ Полуфабрикаты Длительность хранения, сутки

0 5

XV, % а., V/. % а»

1 суфле 21,6 0,79 19,9 0,77

бисквит 7,9 0,70 8,2 0,75

2 джем 24,9 0,80 23,1 0,78

песочный 10,9 0,66 12,4 0,76

3 крем 51,1 0,99 41,9 0,98

бисквит 29,9 0,84 49,9 0,96

Для системы 2 молекулы «воды» мигрируют из джема в песочный полуфабрикат. Джем становится более жестким, органолептические показатели ухудшаются. Для бисквита третьей системы при увеличении массовой доли влаги до 49,9% и активности воды до 0,96 увеличивается риск микробиологической порчи (таблица 16).

При увеличении массовой доли влаги для системы «крем-бисквит» выявлен увеличение количества КМАФАнМ, приблизительно, в 10 раз, что связано с перераспределением молекул воды между частями изделия.

Таблица 16 - Изменение микробиологических показателей

Полуфаб Период хранения, сутки

№ рикаты 0 5

КМАФАнМ КОЕ/г Плесени КОЕ/г Дрожжи КОЕ/г КМАФАнМ КОЕ/г Плесени КОЕ/г Дрожжи КОЕ/г

1 суфле 1,6x10і 10 110 8.0x10" 0 40

бисквит 3,8х104 10 470 1,0x104 0 30

2 джем 5.2x104 0 180 1,0x10' 0 20

песочный 4.0x102 0 10 1.0x10" 0 0

3 крем 1,2x10- <10 <10 1.4х102 <10 <10

бисквит 1,8x10" 160 <10 2.6x10' 220 <10

Понижение активности воды полуфабрикатов до 0,7 - 0,8 приводит к снижению скорости влагопереноса между частями одной кондитерской системы. Это достигается уменьшением массовой доли влаги, введением влагоудерживающих добавок или изменением рецептуры. Выявленные закономерности влагопереноса используются для прогнозирования скорости миграции влаги в различных кондитерских системах.

Показатель качества «сахар в водной фазе» для полуфабриката суфле Системы 1 составил 61,3% при активности воды 0,79, что прогнозирует низкую

скорость микробиологических изменений.

Для крема системы 3 а„ = 0,99 сахар в водной фазе 26,4% (ниже 60 %), что прогнозирует увеличение количества микроорганизмов.

Развитие технологий связано, в первую очередь, с формированием форм связи влаги при производстве кондитерских изделий и изменения форм связи влаги в процессе их хранения при использовании различных упаковочных материалов, с исследованием скорости миграции влаги в процессе хранения продукции в зависимости от влияния его параметров, видов упаковочных материалов, а также с разработкой технологических приемов, позволяющих управлять скоростью влагопереноса.

4.3 Исследования качества кондитерских изделий, состоящих из трех основных полуфабрикатов.

Сроки годности для мучных кондитерских изделий с массовой долей влаги 10 - 20 % зависят, в первую очередь, от характера влагопереноса.

Для кондитерских изделий состоящих из нескольких частей характерны процессы влагопереноса и миграции жира между частями изделий (рисунок 9). Направление и скорость этих процессов обуславливают сохранность показателей качества и срок годности таких изделий. В результате таких процессов изменяются органолептические показатели: возможно высыхание начинки, «поседение» глазури или увлажнение выпеченного мучного полуфабриката.

^Глазурь

Начинка (фруктовая, жировая и др.)

'Выпеченный полуфабрикат (бисквит, вафли ц др.)

Рисунок 9 - Схема кондитерского изделия, состоящего из трех полуфабрикатов

43.1 Вафельные изделия.

Вафельные торты относятся к кондитерским изделиям с массовой долей влаги менее 10% и низкой активностью воды <0,6, поэтому исследования качества сырья, полуфабрикатов для их производства целесообразно проводить, прежде всего, по показателям окислительной порчи жиров.

Исследования индукционного периода жиров для различных партий вафельных тортов показали, что этот показатель находится в диапазоне от 1,5 до 47 час. Индукционный период жира фундука для пралиновой начинки более 19 час. свидетельствует о возможности производства вафельных тортов со сроком годности до 12 месяцев. Индукционный период жира арахиса 4,5 час. прогнозирует быстрые изменения органолептических показателей вкуса и запаха вафельных тортов и низкий срок годности (1-2 месяца).

В процессе хранения жиросодержащих сырья, полуфабрикатов и готовых изделий перекисное число может изменяться в широких диапазонах и повышаться до опасных значений более 10 ММоль акт. кисл./кг.

Исследования перекисного числа жировой фракции вафельных тортов, изготовленных с использованием различных жиров проведены в условиях традиционного хранения и «ускоренного старения». Коэффициент ускорения составил К = 4,0.

Перекисное число торта 1 превысило уровень 10 Ммоль акт. кислорода/кг жира на 8-ом месяце «ускоренного» хранения. На основании динамики перекисного числа можно спрогнозировать, что срок годности торта 1 составит 7 месяцев, а торта 2 не превысит 3 месяцев (рисунок 10).

торт 1 (пальмовый жир) торт 2 (кондитерский жир)

Рисунок 10 - Перекисное число жировой фракции вафельных тортов при хранении

Активность воды фундука, арахиса и вафельного листа находится в оптимальном диапазоне с точки зрения уменьшения скорости окислительных процессов - от 0,2 до 0,5. Активность воды жиров, сухого молока и какао порошка находится в диапазоне 0,30 - 0,50; а жировых начинок - от 0,40 до 0,60.

Градиент активности воды между вафельным листом и начинками обуславливает скорость миграции влаги между частями готовых вафельных изделий при хранении. Широкий диапазон значений активности воды начинок от 0,32 до 0,52 разных партий одной рецептуры свидетельствует о нестабильности технологических процессов и качества используемого сырья (таблица 17).

Таблица 17 - Результаты исследования активности воды при хранении

Активность воды

Исх. 20°С,75% 2 нед. 30 °С, -50% 30 °С, 75% 30-40% -30 °С, 7 мес.

2 нед. 8 нед. 2 нед. 8 нед.

Вафельный лист 0,22-0,30 0,28-0,30 - - - - 0,30-0,40

Торт вафельный 0,22-0,24 0,31-0,33 0,38-0,47 0,30-0,31 0,41-0,45 0,61-0,69 0,30-0,32

Вафли с фрукт, начинкой 0,52 0,60 0,38-0,43 0,36-0,39 0,68 0,69-0,71 0,28-0,32

Арахис в качестве полуфабриката для производства вафельных тортов уменьшает срок годности вафельного торта до 5 месяцев. Вафельный лист, изготовленный с использованием растительного масла с индукционным периодом 1,5 часа прогоркает уже через - 1-2 месяца хранения при температуре 30 °С.

4.3.2 Глазированное сдобное печенье.

Для обоснования повышения сохранности глазированного сдобного печенья с начинкой проведены исследования органолептических, физико-химических и микробиологических показателей, С целью прогнозирования сохранности проведены исследования окислительной стабильности жира сырья, изделий и глазури (таблица 18).

Перекисное число жира изделий и полуфабрикатов не превышает 1,1 ММоль акт. кислУкг, а кислотное число - 2,7 мг КОН/г жира, что свидетельствует о низкой скорости процессов окислительной порчи используемого сырья.

Индукционный период жировой фракции изделий находится в диапазоне от 6,4 до 18,4 час., используемого жира - от 7,6 до 13,5 час., а жира глазури (заменитель какао масла) - от 4,6 до 12,0 час.

Таблица 18 - Перекисное и кислотное числа выделенного жира

Перекисное число, ММоль акт. кисл./кг Кислотное число, мг КОН/г Индукционный период, час., 120 °С

Изделие 0,8 - 0,9 2,5 - 2,7 6,4-18.4

Жир 0,7-1,1 - 7,6- 13.5

Глазурь 0,7-1,1 - 4,6-12,0

Исследования перекисного числа и органолептических показателей сдобного печенья при хранении показали, что для гарантии сохранности органолептических показателей и безопасности в течение 3-х месяцев индукционный период (120 °С) используемого жира должен быть не менее 10 час., а для жира глазури (заменитель масла какао) - не менее 10 час.

Для прогнозирования процессов микробиологических изменений и миграции влаги между кремом и бисквитным полуфабрикатом при длительном хранении изделий проведены исследования показателей влагопереноса массовой доли влаги и активности воды различных частей изделий.

Активность воды начинки и выпеченного полуфабриката находится в диапазоне от 0,70 до 0,75 и не изменяется при хранении, массовая доля влаги уменьшилась от 11,5 - 12,5 % до 10,5 - 11,1 %- после трех месяцев хранения, что позволяет прогнозировать низкую скорость микробиологических изменений.

Поэтому повышение сохранности глазированного сдобного печенья достигается увеличением индукционного периода используемых жиров (использование жира с индукционным периодом 30 - 40 часов и глазури с индукционным периодом жировой фракции не менее 20 часов позволяет прогнозировать срок годности глазированного сдобного печенья не менее 6 месяцев).

4.33 Глазированные конфеты

Массовая доля влаги глазированных конфет со сбивными корпусами находится в диапазоне 19-21 %. В таких изделиях протекают, преимущественно, физические и микробиологические процессы.

Для прогнозирования сроков годности конфет со сбивными корпусами проведены исследования массовой доли сорбиновой кислоты, влаги и

редуцирующих веществ, активности воды в условиях «ускоренного старения» при температуре 30 и равновесной относительной влажности воздуха 70% в течение 4-х недель. Увеличение срока годности таких изделий возможно за счет введения консервантов, например, сорбиновой кислоты (таблицы 19 и 20).

Таблица 19 - Изменений массовой доли влаги и активности воды конфет

со сбивными корпусами в условиях «ускоренного старения»

изделие массовая доля влаги, % активность воды

исходные хранение 1 мес. пои 30 °С. 70% исходные хранение 1 мес. пои 30 °С. 70%

1 20,9 20,4 0,800 0,768

2 20,3 19,7 0,792 0,772

3 21,8 19,7 0,791 0,783

При введении сорбиновой кислоты микробиологические показатели уменьшаются, однако органолегггические характеристики изделий могут существенно измениться. При хранении конфет в условиях «ускоренного старения» наблюдалось незначительное уменьшение массовой доли сорбиновой кислоты.

Таблица 20 - Изменений массовой доли сорбиновой кислоты и редуцирующих веществ конфет со сбивными корпусами в условиях «ускоренного старения»

№ наименование сорбиновая кислота, % редуцирующие вещества, %

исходные хранение 1 мес при 30 °С. 70% исходные хранение 1 мес при 30 °С, 70%

1 сливочные 0,030 0.027 6,9 7,7

2 шоколадные 0,030 0.025 7,6 7,8

3 молочные 0,030 0,026 5,7 6,5

Градиент активности воды и относительной влажности окружающего воздуха обуславливают высокую скорость влагопереноса и прогнозирует отслоение шоколадной глазури от корпуса при их хранении и «втягивание» поверхности изделий.

Микробиологические показатели при хранении конфет со сбивными корпусами с добавленной сорбиновой кислотой не изменились, поэтому повышение сохранности достигается стабилизацией процессов влагопереноса достижением приблизительно равных значений относительной влажности окружающего воздуха и равновесной относительной влажности изделий.

Для изделий с массовой долей влаги 8 - 15 %, к которым относятся глазированные орехи, характерны процессы окислительной порчи и миграции жиров. Перекисное число жира орехов составляет 1,0 - 1,5 ММоль акт. кисл./кг (таблица 21). Перекисное число жировой фракции изделия значительно ниже использованного ореха, что обусловлено влиянием шоколадной глазури с очень низким значением перекисного числа и высокой окислительной стабильностью.

Таблица 21 - Перекисное и кислотное числа, индукционный период жировой

_фракции полуфабриката и изделия_

Наименование Перекисное число, I Кислотное число ¡Индукционный __ММоль акт, кисл./кг мг КОН/г__период, час.

грецкий орех__1,0 - 1,5__:__4,5 - 6,0

конфеты 0,1 -0,2 8,8- 10 30-36

Для прогнозирования срока годности глазированного ореха исследован индукционный период жировой фракции ореховых полуфабрикатов - 4,5 - 6,0 час. и изделий - 30 - 36 час. Индукционный период жира свежих орехов - 14 - 18 часов. Таким образом, полуфабрикат глазурь с высоким значением индукционного периода повышает сохранность целого изделия.

Показано, что при использовании полуфабрикатов с различными диапазонами индукционного периода можно влиять на сохранность изделий.

Процессы миграции жиров между частями конфет на основе семян подсолнечника в условиях традиционного и «ускоренного старения» проведены путем исследования жирнокислотного состава жира поверхности изделий (таблица 22).

Таблица 22 - Изменение жирнокислотного состава при хранении

Жирная кислота Обозначение живнокислотный состав. % пп и хранении, мес.

глазурь КОРПУС

0 3 6 0 6

Каприловая 8:0 2,9-3,3 1,7-1,9 1,0-1,7 - -

Каприновая 10:0 2,7-2,8 2,3-3,3 1,9-3,1 - -

Лауриновая 12:0 48,1-50,2 47,3-52,1 43,9-49,9 - 3,8-8,7

Миристиновая 14:0 15,2-17,1 12,7-15,7 9,9-15,3 0,7-0,9 1,2-2,6

Пальмитиновая 16:0 9,8-11,2 10,0-11,0 9,5-10,5 10,1-13,6 11,9-12,8

Стеариновая 18:0 2,7-3,7 2,6-3,7 2,0-3,4 4,0-4,2 4,2-4,6

Олеиновая 18:1 12,9-13,9 13,0-16,3 14,1-18,0 38,4-46,8 36,9-45,7

Линолевая 18:2 1,1-1,3 1,3-3,1 2,3-5,2 30,8-37,6 27,0-38,5

Различные жирные кислоты мигрируют с различными скоростями. На принципе изменения жирнокислотного состава поверхностного слоя может быть рассчитана скорость миграции жира.

На фотографиях поверхности глазури наблюдается увеличение площади «поседевшей» поверхности и увеличение диаметра очагов «поседения» (рисунок 11).

а) б)

Рисунок 11 — «Поседение» поверхности глазури: а) вид сверху; б) вид сбоку

32

После шести месяцев хранения в условиях «ускоренного старения» при температуре 25 °С массовая доля лауриновой кислоты на поверхности изделий уменьшилась до 22 - 45 %, в корпусе - увеличилась до 7 -10 %.

При хранении изделий в условиях «ускоренного старения» скорость миграции жира возрастает на 25 - 40 %, что позволяет сократить время исследования состояния поверхности.

Отдельная глава диссертации посвящена развитию методологии комплексной оценки качества кондитерских изделий с низкой влажностью по показателям окислительной порчи жиров.

5. Развитие методологии комплексной оценки качества кондитерских изделий с низкой влажностью по показателям окислительной порчи жиров.

С использованием основных принципов методологии комплексной оценки качества кондитерских изделий с низкой влажностью по показателям окислительной порчи жиров (системный анализ, логическая структура исследований, обоснование объектов и методов, временная структура исследования показателей) проведены исследования взаимовлияния показателей качества сырья на сохранность кондитерских изделий.

Установлены исходные предельные значения показателей качества сырья и полуфабрикатов для производства кондитерских изделий с заданными сроками годности, которые оказывают существенное влияние на формирование заданных показателей качества изделий и на скорость окислительных процессов и, тем самым, на сохранность качества изделий в течение заданного срока годности.

На основании экспериментальных закономерностей соотношения различных показателей окислительной порчи проведено обоснование предельных значений показателей качества кондитерских изделий с массовой долей влаги менее 10%. Каждому комплексу показателей кондитерских изделий соответствует определенный срок годности (таблица 23).

Предельные требования к показателям качества исходных изделий обеспечивают заданный срок годности изделий установленный действующими государственными стандартами на кондитерские изделия.

Для увеличения срока годности и сохранения органолептических показателей качества кондитерских изделий в течение гарантированного срока годности необходимо увеличить указанные предельные величины показателей окислительной порчи жиров, таких как индукционный период и массовая доля токоферолов, а также уменьшить величину перекисного числа жировой фракции используемых полуфабрикатов и сырья.

Фактические сроки годности могут отличаться от заявленных на этикетке изделий. Причиной этого являются не только нарушения температурного режима хранения, но и отклонения от заданных параметров технологии производства изделий, обусловленные нестабильностью показателей качества сырья и полуфабрикатов.

Таблица 23 - Требования к показателям качества кондитерских изделий для

обеспечения заданного срока годности

Объекты исследований Перекисное число, ММоль/кг, не более Массовая доля токоферолов, мг/100 г, не менее Индукционный период, час, не менее Ориентировочный срок годности,

а. - Р+Г 5-

ш о к О л а д без добавлений 1,0 2,0 15,0 1,0 100 12

с молочными доб. 2,0 2,0 14,0 0.5 70 10

с ореховыми доб. 3,0 3,0 8,0 0,5 40 6

0 1 т ы с пралиновыми корпусами 2,5 0,5 10,0 0,5 10 6

с корпусами на основе жиров 1,5 10,0 5,0 0,5 12 6

халва подсолнечная 5,0 20,0 4,0 2,0 4,5 2

г а л е т ы соевое масло 1,5 18,8 30,6 1,2 3,5 5

кондитерский жир 1,0 12,0 0,6 0,2 6,7 6

пальмовое масло 1,0 19,2 12,5 2,5 20 9

11 е ч е н ь е затяжное 1,5 - - - 20 4

сахарное 1,0 - - - 30 5

сдобное 1,0 - - - 15 3

крекер 1,0 - - - 70 12

6. Использование антиоксидантов для повышения сохранности кондитерских изделий

На кондитерские предприятия поступают жиры с нестабильными показателями окислительной стабильности (с различным жирнокислотным составом). Поэтому, для повышения сохранности кондитерских изделий при хранении в жиры вводят различные антиоксиданты. Проведены исследования различных групп антиоксидантов для повышения срока годности кондитерских изделий с массовой долей влаги до 10%.

Исследовано влияние массовой доли добавленных флавоноидных антиоксидантов на примере дигидрокверцетина (ДГК) на индукционный период различных жиров, которые, служат моделями кондитерских изделий при прогнозирования изменений показателей окислительной порчи..

Индукционный период исследованных жиров находился в диапазоне от 2,2 до 19,2 часов. При этом индукционный период повышается в различной степени для жиров различных групп (таблица 24).

Добавление 0,01% ДГК увеличивает срок годности изделий, содержащих натуральный молочный жир, в 1,5 - 2,0 раза. 0,02% ДГК увеличивает срок годности шоколадных изделий в 1,1 - 1,2 раза, а 0,01 - 0,1% ДГК увеличивает срок годности мучных кондитерских изделий в 1,1 - 2,0 раза.

№ Вид жира Т час. Массовая доля ДГК. %

0 0.001 0,005 0,010 0,020 0,050 0,100

1 Масло сливочное 15,6 1.0 1,7 - 1,7 1,8 2,0 2.2

2 Молочный жир 3,4 1,0 1,6 2,6 3.5 3,9 4,9 7,9

3 Пальмовое масло 13.2 1,0 1.0 1,1 1,2 1.3 1,5 1,8

4 Кондитерский жир 6.9 1,0 1,4 1,7 2,1 2.3

5 Соевое масло 2.2 1,0 - 1,0 - - 1.0 1,1

6 Масло какао 19,2 1.0 1,0 - 1,1 1,2 1.6 2,3

Антиоксидантная активность ДГК проявляется в наибольшей степени для молочного жира животного происхождения или для растительных масел с массовой долей насыщенных жирных кислот более 50% и массовой долей токоферолов менее 10 мг/100 г.

С целью повышения срока годности мучных кондитерских изделий группы печенья проведены исследования индукционного периода кондитерского жира с массовой долей пальмитиновой кислоты 30% и индукционным периодом 10 часов при введении различных антиоксидантов (таблица 25), которые выявили наибольшую антиоксидантную активность при введении в используемый жир 0,25% смеси токоферолов и 0,75% аскорбилпальмитата.

Таблица 25 - Индукционный период жира при введении антиоксидантов

№ Антиоксидант Введенная массовая доля, мг/100 г жира Индукционный период, час.

1 10% аскорбиновой к-ты 0,5 % БЬ-токоферолов 30 15,6

2 40 15,9

3 10% аскорбиновой к-ты 6,5 % смесь токоферолов 30 15,2

4 40 16,8

5 75% аскорбилпальмитат 25% смесь токоферолов 125 20,1

6 250 23,1

7 дигидрокверцетин 25 17,0

8 50 20,8

9 25% аскорбилпальмитат 5 % БЬ-токоферолов 70% лецитин 30 19,4

10 40 20,1

Исследование срока годности крекера и сахарного печенья с введенными антиоксидантами показали, что перекисное число жира при хранении изделий находится в диапазоне от 0,1 до 0,5 Ммоль акт. кисл./кг и свидетельствует о низкой скорости окислительных процессов (таблица 26).

Индукционный период жировой фракции изделий находится на уровне, обеспечивающем сохранность органолептических показателей весовых изделий в течение 6-8 месяцев.

Активность воды находится в диапазоне от 0,3 до 0,5 и массовая доля влаги менее 7% прогнозируют низкую скорость процессов окислительной и микробиологической порчи при хранении крекера и сахарного печенья. Результаты

микробиологических исследований представленных изделий соответствуют требованиям действующей документации.

Таблица 26 - Показатели окислительной порчи жировой фракции крекера и печенья

Массовая доля жира, % Перекисное число, Ммоль акт. кисл./кг Активность воды Массовая доля влаги, % Индукционный период (120 °С),час.

печенье 10,0-13,5 0,5-0,6 0,39-0,44 5,9-6,2 52-67

крекер 12,3-26,3 0,2-0,5 0,34-0,37 3,9-4,9 47-60

Сдобное печенье, изготовленное с использованием пальмового масла с массовой долей жира 25%, имело срок годности 3,0 месяца. С целью увеличения срока годности, проведены исследования по увеличению индукционного периода используемого жира. Наибольшая величина индукционного периода пальмового масла с 0,05% токоферолов составляет 14,0 часов (120 °С).

Индукционный 15 период,

5 0

0 0,02 0,05 0,1 1 Массовая доля

токоферолов, г/ЮОг

Рисунок 12 - Влияние токоферолов на индукционный период пальмового масла

Коэффициент антиоксидантной активности составил только 1,2, что недостаточно для существенного увеличения срока годности печенья. Поэтому в качестве синергиста токоферолов использован аскорбилпальмитат, введение которого увеличило индукционный период до 35 - 40 час., а срок годности до 6 месяцев. При использовании антиоксидантов важно обеспечение безопасности и необходимых органолептических характеристик готовых изделий.

Сопоставлены величины индукционного периода жира сырья и сроки годности печенья с массовой долей жира 19% (таблица 27).

Таблица 27 - Показатели качества жира и срок годности печенья

Индукционный период жира, час. Перекисное число, Моль акт. кисл./кг Ориентировочный срок годности, мес.

12 1,0 3

30 1,0 5

35 1,0 6

Использование сырья с высоким содержанием природных антиоксидантов и низкой массовой долей легкоокисляющихся полиненасыщенных жирных кислот повышает сохранность кондитерских изделий.

7. Прогнозирование срока годности кондитерских изделий.

7.1 Мучные кондитерские изделия группы печенья.

Изменения показателей окислительной порчи жиров и сроков годности изделий группы печенья при хранении показали логарифмическую зависимость срока годности изделий от индукционного периода жировой фракции (рисунок 13).

В общем виде срок годности т(Т, ш) = а11п (Т) + Ь,, где Т - индукционный период, ш - массовая доля использованного жира, коэффициенты и Ь[ получены из уравнений регрессии. После преобразований получена математическая зависимость т = 6,311п (Т) - 0,46 т 1п (Т) - 1,04 ш + 0,85.

Срок годности,

О 5 10 15 20 30 40 50 60

индукционный период жира, час.

Рисунок 13 - зависимость срока годности печенья от индукционного периода и

массовой доли жира

Алгоритм обоснования окислительной стабильности жира для производства печенья с заданным сроком годности при разработке усовершенствованной технологии кондитерских изделий приведен на рисунке 14.

При разработке технологии печенья с заданным сроком годности (более 6 -8 месяцев), необходимо выбрать жир, обеспечивающий сохранность изделия при хранении, после чего необходимо подтвердить срок годности

Используя зависимость срока годности от индукционного периода можно получить величину индукционного периода для изделий с заданным сроком годности и коэффициентом резерва С (10 - 20 %):

т+1.04 777-0,85

Т = е 6'3,~°'46т + С-

С целью значительной экономии времени, затрачиваемое на проведение исследований изменения качества при длительном хранении, подтверждение срока годности целесообразно проводить с помощью методов «ускоренного старения» кондитерских изделий.

Рисунок 14 - Алгоритм обоснования окислительной стабильности жира для производства печенья с заданным сроком годности при разработке усовершенствованной технологии сахарного печенья

Сахарное печенье, произведенное по существующей технологии, имеет срок годности 3 месяца, что соответствует 3 неделям при хранении в условиях «ускоренного старения».

Показатели ГОСТ 24901-89 «Печенье. Общие технические условия»: массовая доля влаги 3,0-8,5%; массовая доля общего сахара не более 27%; массовая доля жира в пересчете на сухое вещество 7,0-26,0; щелочность не более 2,0 град; намокаемость не менее 150%.

Разработана усовершенствованная технология. Производственная апробация этой технологии и исследование органолептических показателей изделий при хранении обосновали увеличение срока годности сахарного печенья до 6 месяцев.

Форма

Цвет

Исходи. 3 мес. > — 6 мес. 1—9 мес.

Вкус

Запах

верх-

Форма

Цвет

""Исходи.

3 мес. 1 - 6 мес. 1—9 мес.

Вкус

Запах

а - индукционный период жира 12 час.; б - индукционный период жира 34 час.

Рисунок 15 - Органолептические показатели печенья, изготовленного по существующей технологии (а) и по усовершенствованной технологии (б)

7.2 Шоколад

Методики идентификации шоколада разработаны на основе отечественных и зарубежных методов исследований. Обоснованы условия проведения испытаний и расчета показателей идентификации шоколада.

Методика определения массовой доли сухого обезжиренного остатка какао основана на последовательном удалении из продукта жировой и водорастворимой фракций и включает экстракцию жировой фракции, молочного белка (для молочного шоколада) и водорастворимой веществ.

При апробации методики выявлено, что до 25% исследованных образцов шоколада не соответствуют требованиям ГОСТ Р 52821-2007.

Методика определения массовой доли общего сухого остатка какао основана на измерениях массовой доли сухого обезжиренного остатка какао и массовой доли масла какао. Практически все образцы горького и молочного шоколада соответствуют требованиям ГОСТ Р 52821-2007.

Методика определения массовой доли молочного жира основана на методах отгонки с паром масляной и капроновой кислот и определении массовой доли молочного жира с помощью градуировочного графика или на определении массовой доли масляной кислоты на основе жирнокислотного состава выделенного жира. Выявлено, что 10-15 % исследованных образцов молочного шоколада не удовлетворяют требованиям ГОСТ Р 52821-2007.

Методика определения массовой доли сухого обезжиренного остатка молока основана на выделении только молочного белка из образца изделия и определении его количества методом Кьельдаля, включает стадии экстракции жира, молочного белка, осаждение молочного белка и его минерализация. Выявлено, что 30% образцов не отвечает требованиям ГОСТ Р 52821-2007.

При использовании в рецептурном составе сухой молочной сыворотки ферментативный метод показывает завышенный результат, а метод Кьельдаля -занижает фактическое содержание сухого обезжиренного остатка молока (таблица 28).

Таблица 28 - Массовая доля сухого обезжиренного остатка молока,

определенная различными методами

молочный шоколад Ферментативный По Кьельдалю

с добавлением молочной сыворотки 17,1 9,5

образец 2 24,9 23,5

образец 3 22,1 20,2

Ранее проведенные исследования изменений индукционного периода шоколада, шоколадных полуфабрикатов и шоколадных масс в различных условиях хранения выявили, что данный показатель в конце срока хранения не достигает предельной величины 5-10 часов и в сильной степени зависит от его исходного значения в начале хранения.

Исследования окислительной стабильности шоколада при хранении выявили, что при увеличении массовой доли общего сухого остатка какао продуктов происходит уменьшение скорости изменения индукционного периода жировой (Ьпакиии (Ъисунок 161.

Длительность хранения, мес

Рисунок 16 - Индукционный период шоколада с различной массовой долей общего сухого остатка какао-продуктов в условиях «ускоренного старения»

Преобразуя уравнения регрессии, получаем уравнение зависимости индукционного периода жировой фракции шоколада от массовой доли общего сухого остатка какао и от длительности хранения, позволяющее получить значения прогнозируемых сроков годности шоколада в диапазоне массовой доли общего сухого остатка какао к от 30 до 65%:

х = (Т„ - 0,86к - 59,20) / (0,17к - 16,77)

Разработано математическое описание, позволяющее прогнозировать сроки годности шоколада с различной массовой долей общего сухого остатка какао-продуктов. Возможна ориентировочная оценка длительности хранения шоколада до момента исследования.

Заключение

Обоснована общая концепция оценки качества кондитерских изделий, включающая определение и прогнозирование направления и скорости изменений их качества при хранении, установление требований к физико-химическим показателям сырья при его выборе, мероприятия при разработке усовершенствованной технологии и установление рекомендуемых значений показателей качества сырья и готовых изделий с заданным сроком годности.

Обоснована общая концепция повышения сохранности шоколада, мучных и сахаристых кондитерских изделий, позволяющая создать основу для развития технологии кондитерских изделий с целью производства высококачественных и конкурентоспособных кондитерских изделий.

Разработаны рекомендации по повышению сохранности кондитерских систем путем обеспечения заданных диапазонов показателей окислительной порчи жиров сырья, влагопереноса, соблюдения оптимальных режимов технологической обработки сырья и условий хранения сырья, полуфабрикатов и готовых изделий.

Выводы

1. Научно обоснованы требования к жиросодержащему сырью, которые обеспечивают безопасность и качество мучных кондитерских изделий с массовой долей влаги менее 10% и качество шоколада (в т.ч. горького и молочного). С целью повышения сохранности кондитерских изделий в течение длительных сроков годности впервые обосновано использование дополнительных требований к показателям качества изделий (относительно действующей нормативной и технической документации): индукционный период, массовая доля токоферолов.

2. Выполнено комплексное исследование по определению влияния показателей окислительной порчи жиров сырья на органолептические показатели и показатели окислительной порчи изделий в процессе хранения, позволившее теоретически и экспериментально обосновать аспекты повышения сохранности шоколада, мучных и сахаристых кондитерских изделий. Установлено, что:

- для мучных кондитерских изделий с массовой долей жира от 5% до 25% и индукционным периодом от 3 до 60 часов органолептические показатели соответствуют технической документации в течение 3 - 12 месяцев традиционного хранения.

- для шоколада без добавлений с перекисным числом масла какао не более 1,0 Ммоль акт. кисл./кг, с массовой долей токоферолов не менее 20 мг/100 г, индукционным периодом жира более 100 час. органолептические показатели соответствуют технической документации в течение 6-24 месяцев традиционного хранения.

3. Научно обоснована и разработана методология комплексной оценки качества кондитерских систем, в основе которой аргументированы критерии для оценки изменений качества различных кондитерских систем при хранении: индукционный период, жирнокислотный состав, активность воды и массовая доля влаги, совокупность значений которых позволяет прогнозировать направление и скорость процессов порчи. Обоснованы и разработаны требования к жиру и жиросодержащим сырьевым компонентам для производства кондитерских изделий с заданными сроками годности.

4. Научно обоснован и разработаны требования к показателям окислительной порчи для обеспечения гарантированного заданного срока годности мучных кондитерских изделий с массовой долей влаги менее 10% и улучшающие экономические показатели производства. Впервые обоснована эффективность использования методик ускоренного «старения» ряда кондитерских изделий с массовой долей влаги менее 10%, а также проведены исследования возможности прогнозирования сроков годности мучных кондитерских изделий с массовой долей влаги в диапазоне от 10% до 20%.

5. Выполнено комплексное исследование влияние показателей влагопереноса на показатели окислительной порчи и органолептические изменения пряников в процессе хранения. Научно и экспериментально обосновано прогнозирование соответствие органолептических показателей пряников с массовой долей влаги в диапазоне 10 до 20 % и активностью воды в диапазоне от 0,65 до 0,70 требованиям технической документации в течение 3 месяцев традиционного

41

хранения.

6. Выявлены закономерности влияния миграции влаги в многокомпонентных кондитерских изделиях, состоящих из двух и более полуфабрикатов на сохранность изделий; что является основой прогнозирования изменений органолептических и микробиологических показателей порчи. Установлен показатель активности воды различных полуфабрикатов кондитерских изделий в минимальном научно обоснованном диапазоне, обеспечивающим сохранность качества и безопасности кондитерской системы бисквитный полуфабрикат -суфле при хранении, активность воды этих полуфабрикатов находится в диапазоне 0,75 - 0,80.

7. Разработаны способы повышения сохранности изделий, включающие снижение скорости влагопереноса между изделием и окружающей средой путем введения влаге удерживающих добавок (Е 412, Е 282, соевая мука), снижение скорости влагопереноса между частями одной кондитерской системы путем понижения активности воды до оптимального значения в диапазоне 0,7 - 0,8; увеличение индукционного периода до 35 - 40 часов, обеспечивающие торможение окислительных процессов и отсутствие постороннего запаха и вкуса, обеспечивающего сохранность органолептических показателей кондитерских систем с массовой долей влаги менее 10% и массовой долей жира более 20% в течение 5-6 месяцев.

8. Разработано математическое описание сохранности мучных кондитерских изделий с массовой долей влаги менее 10%, выраженное зависимостью срока годности от массовой доли и индукционного периода использованного жира, позволяющее прогнозировать срок годности крекера, галет, печенья и устанавливать значения критериев окислительной порчи жиров сырья.

9. С целью идентификации кондитерских изделий разработаны методики определения сухого обезжиренного остатка какао, молочного жира, сухого обезжиренного остатка молока в шоколадных изделиях, которые явились основой для государственных стандартов:

- ГОСТ Р 53164-2008 «Изделия кондитерские. Метод определения содержания сухого обезжиренного остатка какао в шоколадных изделиях»;

- ГОСТ Р 53122-2008 «Изделия кондитерские. Методы определения содержания молочного жира в шоколадных изделиях»;

- ГОСТ Р 53212-2008 «Изделия кондитерские. Методы определения сухого обезжиренного остатка молока в шоколадных изделиях с молоком»;

10. С целью идентификации и прогнозирования срока годности кондитерских изделий разработаны методики определения общего сухого остатка какао в шоколадных изделиях, массовой доли жира в кондитерских изделиях, которые явились основой при разработке государственных стандартов:

- ГОСТ Р 53156-2008 «Изделия кондитерские. Методы определения содержания общего сухого остатка какао в шоколадных изделиях»;

- ГОСТ Р 54053-2010 «Изделия кондитерские. Метод определения массовой доли жира».

11. Разработан алгоритм прогнозирования срока годности шоколада с различными значениями показателей идентификации в зависимости от значений

42

индукционного периода жировой фракции изделия; разработан способ прогнозирования срока годности шоколада на основе показателей общего сухого остатка какао, молочного жира и индукционного периода, который обосновывает возможность увеличения срока годности шоколада и улучшения экономических показателей. Ожидаемый экономический эффект в результате экономии какао продуктов составляет 5-10 тыс. руб. на 1 т шоколада.

Результаты работы использованы при создании усовершенствованной технологии ряда мучных и сахаристых кондитерских изделий и могут быть использованы для создания информационной модели системы качества и безопасности кондитерских изделий в течение полного жизненного цикла.

Список наиболее значимых работ, опубликованных по теме диссертации.

Статьи в журналах, рекомендуемых ВАК.

1. Кондратьев Н.Б., Скокан JI.M., Фунтикова Н.С. Влияние природных антиоксидантов - токоферолов на стабильность пальмового масла // Кондитерское производство. - 2002. - № 3. - С. 36-37

2. Аксенова Л.М., Скокан Л.М., Кондратьев Н.Б., Нечаев А.П. Исследование изменений качества галет методом «ускоренного старения» // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2002. - № 4. - С. 6-8

3. Кондратьев Н.Б., Скокан JI.E., Фунтикова Н.С., Дегтярева H.A. Использование антиоксидантов в кондитерских изделиях // Пищевая промышленность. - 2003. -№ 1.-С. 50-51

4. Кондратьев Н.Б., Савенкова Т.В., Радецкий Д.Р., Гаврилов А.Б. Дигидрокверцетин в производстве кондитерских изделий // Кондитерское производство. - 2007. - № 5. - С. 8-9

5. Крылова Э.Н., Кондратьев Н.Б., Савенкова Т.В. Влияние углеводного состава леденцовой карамели с пшеничными пищевыми волокнами на сроки годности // Пищевая промышленность. - 2008. - № 6. - С. 66-67

6. Крылова Э.Н., Кондратьев Н.Б., Савенкова Т.В. Использование вторичных молочных продуктов при производстве леденцовой карамели // Кондитерское производство. - 2008. - № 6. - С. 14-15

7. Аксенова Л.М., Кондратьев Н.Б. Исследование качества тортов и пирожных при хранении // Хлебопродукты. - 2009. - № 8. - С. 46-48

8. Кондратьев Н.Б. Скокан Л.Е. Савенкова Т.В. Комплексный метод оценки качества фундука, арахиса, семян подсолнечника при производстве кондитерских изделий // Кондитерское производство. - 2009. - № 4. - С. 6-8

9. Кондратьев Н.Б., Осипов М.В., Руденко О.С., Аксенова Л.М. Научное обоснование методов идентификации шоколада // Кондитерское производство. - 2010. - № 3, С.40-41

10. Осипов М.В., Кондратьев Н.Б., Руденко О.С., Аксенова Л.М Влияние массовой доли общего сухого остатка какао-продуктов на сроки годности шоколада // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2010. -№ 5. - С. 47-48 (Osipov M.V., Kondrat'ev N.B., Rudenko O.S., Aksenova L.M. Effect

43

of Weight Fraction of Total Dry Residue of Cocoa-Products on Chocolate Shelf-Life // Russian Agricultural Sciences. - 2010. - Vol. 36. - № 5. - P. 382-383)

11. Кондратьев Н.Б., Руденко O.C., Парашина Ф.И., Осипов М.В., Ибрагимова М.М., Саян О.С., Савенкова Т.В. Некоторые аспекты выделения жиров из кондитерских изделий // Кондитерское производство. - 2011. - № 2. - С. 29-30

12. Кондратьев Н.Б., Ибрагимова М.М., Савенкова Т.В. Особенности идентификации фруктового сырья // Кондитерское производство. - 2011. - № 4.-С. 16-17

13. Святославова И.М., Кондратьев Н.Б., Рысева Л.И., Савенкова Т.В., Самойлов A.B., Ефимова Н.В. Научный подход к обоснованию выбора жиров для кондитерских изделий различных групп // Кондитерское производство. -

2011.-№4,-С. 34-35

14. Кондратьев Н.Б., Святославова И.М., Ходак А.П., Савенкова Т.В. Особенности оценки пищевой ценности кондитерских изделий здорового питания // Кондитерское производство. - 2011. - № 6. - С. 9-11

15. Кондратьев Н.Б. Влияние окислительной стабильности жира на сроки годности печенья // Кондитерское производство. - 2012. - № 2. - С. 2-4

16. Рысева Л.И., Линовская Н.В., Кондратьев Н.Б., Скокан Л.Е. Заменители масла какао лауринового типа. Состав и технологические особенности // Кондитерское производство. - 2012. - № 3. - С. 14-15

17. Кондратьев Н.Б., Савенкова Т.В., Кондратьева H.H., Мачнева A.C., Панкратов Г.Н. Исследование качества муки в целях увеличения сроков годности кондитерских изделий // Хлебопродукты. - 2012. - № 7. - С. 30-31

18. Кондратьев Н.Б. Причины порчи кондитерских изделий // Хлебопродукты. -

2012,-№8.-С. 54-55

19. Кондратьев Н.Б., Савенкова Т.В. Влияние массовой доли жира на срок годности печенья // Хлебопродукты. - 2012. - № 11. - С. 46-47

20. Кондратьев Н.Б., Савенкова Т.В. Некоторые аспекты оценки качества мучных кондитерских изделий на основе фруктового сырья // Хлебопродукты. -2012.-№ 12.-С. 50-51

Патенты

21. Патент 2210295 Способ стабилизации пищевых продуктов / Кузнецова О.В., Васильева Т.А., Квасенков О.И., Скокан Л.Е., Кнопова С.И., Кондратьев Н.Б. Огтубл. 31.08.2001.

22. Патент № 2351137 Способ производства печенья / Кондратьев Н.Б., Скокан Л.Е., Савенкова Т.В. Опубл. 10.04.2009. - Бюл. № 10

23. Патент РФ № 2352133 Способ производства леденцовой карамели / Аксенова Л.М., Крылова Э.Н., Савенкова Т.В., Кондратьев Н.Б. - Опубл. 20.04.2009. - Бюл. № 11

24. Патент РФ № 2429472 Способ определения массовой доли общего сухого остатка какао / Кондратьев Н.Б., Парашина Ф.И., Ушатова Ю.С., Саян О.С., Аксенова Л.М. - Опубл. 20.09.2011. - Бюл. № 26

25. Патент РФ № 2429473 Способ определения массовой доли белка в сахарном печенье / Кондратьев Н.Б., Парашина Ф.И., Руденко О.С., Осипов М.В., Савенкова Т.В. - Опубл. 20.09.2011. - Бюл. № 26

26. Патент РФ № 2446699 Способ производства халвы / Ходак А.П., Кочетова Л.И., Савенкова Т.В., Аксенова Л.М., Девяткина Л.А., Кондратьев Н.Б. - Опубл. 10.04.2012. - Бюл. № 10

Государственные стандарты

27. ГОСТ Р 53122-2008 «Изделия кондитерские. Методы определения содержания молочного жира в шоколадных изделиях» (Аксенова Л. М„ Скокан Л.Е., Алешина Л.Д., Рагалева Е.Ю., Матвеенко М.В., Кондратьев Н.Б., Осипов М.В., Ушатова Ю.С.), - М. - Стандартинформ.

28. ГОСТ Р 53212-2008 «Изделия кондитерские. Методы определения содержания сухого обезжиренного остатка молока в шоколадных изделиях с молоком» (Аксенова Л. М., Скокан Л.Е., Алешина Л.Д., Рагалева Е.Ю., Матвеенко М.В., Кондратьев Н.Б., Осипов М.В., Ушатова Ю.С.), - М. -Стандартинформ.

29. ГОСТ Р 53164-2008 «Изделия кондитерские. Метод определения сухого обезжиренного остатка какао в шоколадных изделиях» (Аксенова Л. М. Скокан Л.Е., Алешина Л.Д., Рагалева Е.Ю., Матвеенко М.В., Кондратьев Н.Б., Осипов М.В., Полякова С.П.), - М. - Стандартинформ.

30. ГОСТ Р 53156-2008 «Изделия кондитерские. Методы определения содержания общего сухого остатка какао в шоколадных изделиях» (Аксенова Л. М., Скокан Л.Е., Алешина Л.Д., Рагалева Е.Ю., Огородникова А.М., Кондратьев Н.Б., Осипов М.В., Полякова С.П.), - М. - Стандартинформ.

31. ГОСТ Р 54686-2011 «Изделия кондитерские. Метод определения массовой доли насыщенных жирных кислот» (Аксенова Л.М., Скокан Л.Е., Алешина Л.Д., Рагалева Е.Ю., Кондратьев Н.Б., Руденко О.С., Осипов М.В.), - М. -Стандартинформ.

32. ГОСТ Р 54687-2011 «Изделия кондитерские. Метод определения массовой доли трансизомеров ненасыщенных жирных кислот» (Аксенова Л.М., Скокан Л.Е., Алешина Л.Д., Рагалева Е.Ю., Кондратьев Н.Б., Руденко О.С., Осипов М.В.) -М. - Стандартинформ.

Статьи и материалы конференций.

33. Скокан Л.Е., Кондратьев Н.Б. Оценка качества семян подсолнечника и халвы по показателям окислительной порчи // Материалы научно-практической конференции «Приоритетные направления комплексных научных исследований в области производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» - М. - 2005. - С. 408-410

34. Кондратьев Н.Б. Влияние качества подсолнечного сырья на качество изделий на его основе по показателям окислительной порчи. // В сб. материалов «Стратегия научного обеспечения развития конкурентоспособного производства отечественных продуктов питания высокого качества» / Волгогр. научно-исследовательский технологический институт мясомолочного скотоводства и перереработки продукции животноводства РАСХН, 2006; 4.1. -С.115-117

35. Кондратьев Н.Б. Пути повышения окислительной стабильности кондитерских изделий // В сб. материалов V Международной научно-практической конференции «Технологии и продукты здорового питания 2007».

45

- РАСХН - 2007; ч.1. - С. 34- 36

36. Кондратьев Н.Б., Савенкова Т.В. Изучение влияния флаваноидных соединений на антиоксидантную активность жиров кондитерских изделий // Сб. научных трудов МПА: вып. VI/2; Под ред. В.А. Бугковского. - М.: ГИОРД, 2008. - С. 170-172

37. Кондратьев Н.Б., Осипов М.В., Скокан Л.Е., Аксенова JI.M. Управление стабильностью шоколада и шоколадных изделий при хранении // Сб. материалов всероссийской конференции «Научно-практические аспекты экологизации продуктов питания», Углич, 2008 г., С. 122-123

38. Кондратьев Н.Б., Савенкова Т.В., Аксенова JIM., Ушатова Ю.С., Шрейф М.С., Борисова A.B. Повышение стабильности качества кондитерских изделий с использованием жиров лауриновой группы // Сб. материалов всероссийской конференции «Научно-практические аспекты экологизации продуктов питания», Углич, 2008 г., С. 124-126

39. Осипов М.В., Кондратьев Н.Б. Увеличение сроков годности вафельных тортов // Материалы шестой международной конференции «Торты и пирожные 2008». 17-19 марта 2008 г., Москва, МПА, С. 124

40. Кондратьев Н.Б., Скокан JI.E., Аксенова JI.M. «Процессы влагопереноса при хранении тортов и пирожных» // Материалы шестой международной конференции «Торты и пирожные 2008». 17-19 марта 2008 г., Москва, МПА, С. 98-99

41. Кондратьев Н.Б., Савенкова Т.В., Скокан Л.Е. Важнейшие аспекты использования жиров для производства кондитерских изделий // Хлебопек. -Минск. - 2008. - № 5 (34). - С. 23

42. Кондратьев Н.Б., Савенкова Т.В., Скокан JI.E. Выбор жиров для кондитерского производства // Кондитерское и хлебопекарное производство. -2008. -№ 11.-С. 10-12

43. Скокан Л.Е. Аксенова Л.М. Кондратьев Н.Б. Микробиологический контроль некоторых пищевых сред. Теоретические основы пищевых технологий: в 2-х книгах.. Кн. 2. Отв. Редактор В.А. Панфилов. - М.: КолосС, 2009. - С. 1213-1231

44. Осипов М.В., Кондратьев Н.Б., Важнейшие аспекты формирования состава и сроки годности шоколада // Сб. материалов седьмой международной конференции «Кондитерские изделия XXI века», Москва, МПА 30 марта -1 апреля 2009 г., С. 113-114

45. Аксёнова Л.М., Скокан Л.Е., Руденко О.С., Осипов М.В., Кондратьев Н.Б. Разработка методической базы с целью идентификации шоколада // Сб. материалов седьмой международной конференции «Кондитерские изделия XXI века», Москва, МПА 30 марта - 1 апреля 2009. - С. 98-99

46. Кондратьев Н.Б., Руденко О.С., Осипов М.В., Савенкова Т.В. Особенности идентификации шоколада с учетом требований отечественного и зарубежного рынка // Материалы третьей международной конференции «Индустрия пищевых ингредиентов XXI века», Москва, МПА 25-27 мая 2009 г. - С. 99-102

47. Скокан Л.Е., Аксенова Л.М., Кондратьев Н.Б. Основные аспекты прогнозирования и обеспечения увеличенных сроков годности кондитерских изделий Сб. материалов всероссийской конференции «Актуальные проблемы в области создания инновационных технологий хранения сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов». ГНУ ВНИИМС - Углич, 2010. - С. 229

46

48. Осипов М.В., Кондратьев Н.Б., Парашина Ф.И. Перекисное число и массовая доля токоферолов как показатели безопасности шоколада // Сб. материалов VII международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» - М. - 2010. - С. 172-173

49. Кондратьев Н.Б., Ибрагимова М.М., Савенкова Т.В. Научные аспекты разработки методик определения содержания жиров в кондитерских изделиях // Материалы всероссийской научно-практической конференции «Принципы пищевой комбинаторики - основа моделирования поликомпо-нентных пищевых продуктов» 8-9 сентября 2010 г. / Углич, 2010. - С. 121-122

50. Кондратьев Н.Б., Геворкян A.JL, Савенкова Т.В., Аксенова JI.M. Исследование состояния влаги в кондитерских изделиях для прогнозирования сроков годности // Сб. материалов всероссийской конференции «Актуальные проблемы в области создания инновационных технологий хранения сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов» - Углич, 2011. - С. 90-91

51. Осипов М.В., Кондратьев Н.Б., Савенкова Т.В. Особенности методик идентификации шоколада // Материалы восьмой международной конференции «Кондитерские изделия XXI века» / Международная промышленная академия, 28-30 марта 2011. - М.: Пищепромиздат, 2011.- С. 68-69

52. Осипов М.В., Кондратьев Н.Б. Мониторинг показателей окислительной порчи жиров шоколада // Сборник материалов пятой конференции молодых ученых и специалистов институтов Отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии. - М.: ГНУ ВНИИЗ Россельхозакадемии, 12 октября 2011

53. Кондратьев Н.Б., Аксенова JI.M. Влияние окислительной стабильности жиров сырья на сохранность кондитерских изделий при длительном хранении // Сб. материалов восьмой международной конференции «Торты, вафли, печенье, пряники - 2012». - М.: МПА 27 - 29 февраля 2012. - С. 96-98

SUMMARY

The scientific justification enhances the conservation of chocolate, confectionery

and sugary confectionery.

There is substantiated the General concept of enhances the conservation of confectionery products, including the determination and prediction of the direction and rate of change of quality; the development of recommendations to the physical-chemical parameters of raw materials; the adjustment of technology and the establishment of the recommended values of the quality of raw materials and finished products with the specified shelf-life.

Подписано в печать 14.05.2013г.

Усл.п.л. - 2.5 Заказ №13959 Тираж: 130 экз.

Копицентр «ЧЕРТЕЖ.ру» ИНН 7701723201 107023, Москва, ул.Б.Семеновская 11, стр.12 (495) 542-7389 www.chertez.ru

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОНДИТЕРСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На правах рукописи

О52013э1ОО$

Кондратьев Николай Борисович

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ СОХРАННОСТИ ШОКОЛАДА, МУЧНЫХ И САХАРИСТЫХ КОНДИТЕРСКИХ

ИЗДЕЛИЙ

Специальность 05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и

виноградарства.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант д. т. н., профессор, академик РАСХН Л.М. Аксенова

Москва - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ........................................................................................ 6

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Глава 1. Обзор литературы....................................................................15

1.1 Технологические аспекты производства кондитерских изделий и их сохранность...........................................................................................................15

1.2 Основные направления изменений качества кондитерских изделий .... 21

1.2.1 Окислительные процессы и антиоксидантная защита.............22

1.2.2 Микробиологические изменения............................................42

1.2.3 Изменение органолептических показателей............................45

1.2.4 Миграция влаги в кондитерских изделиях.............................46

1.3 Жиросодержащее сырье для производства кондитерских

изделий. Обоснование выбора.................................................69

1.3.1 Влияние показателей качества орехов и арахиса

на сохранность кондитерских изделий................................70

1.3.2 Химический состав и способы выделения жира из кондитерских изделий.....................................................73

1.3.3 Основные показатели качества муки..................................82

1.3.4 Роль какао продуктов при производстве шоколада.................83

1.4 Оценка качества кондитерских изделий.....................................89

1.4.1 Пищевая ценность - фактор рецептурного состава изделий и «невведения потребителей в заблуждение».............................91

1.4.2 Взаимовлияние качества сырья и изделий. Прогнозирование срока годности кондитерских изделий...................................93

1.5 Моделирование состава и прогнозирование качества пищевых продуктов........................................................................95

1.6 Теоретическое обоснование и методологические основы изменений

качества кондитерских изделий в процессе хранения...................106

1.6.1 Основные направления изменения показателей качества кондитерских изделий при хранении. Факторы

прогнозирования сроков годности....................................106

1.6.2 Разработка общей концепции прогнозирования срока годности в зависимости от показателей окислительной порчи...............117

1.7 Общие принципы расчета массовой доли критериев идентификации шоколада....................................................119

1.8 Прогнозируемый срок годности.............................................123

1.9 Основные аспекты повышения сохранности кондитерских изделий 125 Глава 2. Объекты и методы исследований...............................................130

2.1 Органолептические методы исследования. Метод построения

профилограмм.................................................................131

2.2 Физико-химические методы исследований..............................136

2.3 Объекты исследований.........................................................140

Глава 3. Оценка качества сырья для производства кондитерских изделий.......143

3.1 Орехи, арахис, семена подсолнечника.....................................143

3.2 Мука, сухое молоко, яичный порошок.....................................160

3.3 Какао продукты и заменители масла какао...................................169

3.4 Основные принципы оценки качества жировой фракции сырья и полуфабрикатов.................................................................176

3.5 Выводы по главе 3...............................................................182

Глава 4. Особенности изменений показателей качества кондитерских изделий

при хранении.........................................................................183

4.1 Исследования качества кондитерских изделий, состоящих

из одного основного полуфабриката....................................183

4.1.1 Шоколад без добавлений и с добавлением сухого молока.....183

4.1.2 Кондитерские плитки и фигурные изделия, изготовленные

на основе заменителей масла какао....................................196

4.1.3 Пряники и кексы........................................................199

4.1.4 Галеты и печенье сахарное............................................204

4.1.5 Слоеные изделия........................................................210

4.2 Исследования качества кондитерских изделий, состоящих

из двух основных полуфабрикатов..........................................212

4.2.1 Шоколад с добавлением орехов и арахиса.........................212

4.2.2 Торты па основе песочных и бисквитных полуфабрикатов.....215

4.2.3 Конфеты глазированные...............................................219

4.3 Исследования качества кондитерских изделий, состоящих

из трех основных полуфабрикатов.............................................229

4.3.1 Вафельные изделия..................................................... 231

4.3.2. Сдобное печенье глазированное......................................242

4.4 Выводы по главе 4.................................................................243

Глава 5. Развитие методологии комплексной оценки качества кондитерских

изделий с низкой влажностью по показателям окислительной порчи жиров...................................................................................246

5.1 Разработка общей концепции увеличения сроков годности

кондитерских изделий с массовой долей влаги менее 10%.............246

5.2 Обоснование требований к показателям качества кондитерских изделий для обеспечения заданного срока годности......................249

Глава 6. Использование антиоксидантов для повышения сохранности

кондитерских изделий..............................................................257

6.1 Увеличение антиоксидантной активности различных групп жиров..257

6.2 Увеличение срока годности печенья путем оптимизации состава антиоксидантов жира сырья.............................................................260

Глава 7. Прогнозирование срока годности кондитерских изделий................266

7.1 Мучные кондитерские изделия группы печенья...........................266

7.2 Шоколад............................................................................271

7.2.1 Идентификационные показатели шоколада...........................272

7.2.2 Прикладные аспекты использования идентификационных признаков шоколада.....................................................279

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................282

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ....................................................................288

ПРИЛОЖЕНИЯ................................................................................324

1. «Методология комплексной оценки качества кондитерских изделий ....» ... .325

2. Государственные стандарты...............................................................332

3. Патенты.......................................................................................364

4. Методика определения скорости миграции жиров методом «ускоренного

старения».....................................................................................376

5. Методика определения массовой доли белка в кондитерских изделиях.......383

6. Методика выполнения измерений массовой доли жира в кондитерских

изделиях.................................................................................... 393

7. Методика прогнозирования ориентировочного срока годности мучных

кондитерских изделий группы печенья...............................................404

8. Методика прогнозирования ориентировочного срока годности шоколада .... 410

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Российский рынок кондитерских изделий один из самых объемных и занимает четвертое место в мире, а кондитерская промышленность - одна из бюджетообразующих отраслей экономики России. Вступление России в ВТО требует повышения конкурентоспособности кондитерских изделий за счет научного обоснования и разработки национальной системы оценки показателей безопасности и качества, а также гармонизации ее с международными подходами.

При маркировании изделий производитель обязан указывать величины важнейших показателей качества, которые должны соответствовать фактическому содержанию, в том числе по содержанию основных пищевых компонентов жиров, белков и углеводов, а также по ряду других показателей.

Срок годности является отражением целого комплекса показателей качества используемого сырья, параметров технологии, используемого оборудования, качества упаковки, санитарного состояния производства и условий хранения.

Проблемы соответствия заявленного срока годности кондитерских изделий фактическому периоду сохранности качества инициируют разработку методик и обоснование показателей, характеризующих и прогнозирующих нежелательные изменения. Замены рецептурных компонентов с целью снижения себестоимости продукции приводит к информационной фальсификации и к изменениям показателей качества изделий в течение заявленных сроков годности. Вопросы фальсификации кондитерских изделий обусловили работу по разработке методик определения критерием! идентификации.

Технологии производства кондитерских изделий с различными исходными рецептурными компонентами «на входе» и потребительскими свойствами готовых изделий «на выходе» из технологических систем объединяют общие требования к показателям качества и безопасности сырья, обеспечению

стабильности технологических потоков, к качеству изделий и его воспроизводимости.

Например, изменение окислительной стабильности используемых жиров или жиросодержащего сырья на входе приводит к изменению сохранности кондитерских изделий на выходе из технологической системы.

Практически все изменения качества кондитерских изделий при хранении связаны с изменениями состояния жировой или водной фазы. Повышение сохранности кондитерских изделий происходит в результате комплексного подхода к физическим, микробиологическим, окислительным процессам и, в первую очередь, к обоснованию требований к показателям окислительной порчи используемых жиров и уменьшения содержания насыщенных жирных кислот и трансизомеров ненасыщенных жирных кислот.

Понимание сущности процессов, происходящих в кондитерских изделиях в процессе их производства и хранения, дает возможность обоснования дополнительных требований к сырью, а изменение числовых значений критериев качества и безопасности позволяет производить изделия с более высокими показателями качества и с увеличенным сроком годности.

Требования, установленные действующей нормативной документацией к качеству сырья и полуфабрикатов, не всегда обеспечивают увеличенные сроки годности кондитерских изделий, поэтому возникает необходимость разработки дополнительных требований к качеству сырья и полуфабрикатов.

Исследования изменений органолептических и физико-химических показателей качества типичных представителей кондитерских изделий в процессе хранения стали основой разработки и дальнейшего развития методологии комплексной оценки качества кондитерских изделий с низкой влажностью, а также для прогнозирования изменений качества исследуемых изделий при хранении.

Выявленные закономерности позволяют обосновать требования для оценки качества исходного сырья с целью расширения отечественного производства основных видов продовольственного сырья, отвечающего современным требованиям качества и безопасности.

Теоретико-методологические основы повышения качества кондитерских изделий изложены в научных трудах ведущих ученых JI.M. Аксеновой, Б.Я. Голанта, A.B. Зубченко, Б.В. Кафки, Г.О. Магомедова, Г.А. Маршалкина, А.П. Нечаева, Л.И. Пучковой, A.B. Рыжаковой, Т.В. Савенковой, З.Г. Скобельской, JI.E. Скокан, М.А. Талейсника, Т.Б. I (ыгановой, В.Я. Черныха и многих других.

В данной работе обобщены результаты исследований влияния показателей качества исходного сырья на показатели качества готовых изделий, обоснованы критерии идентификации и их использование для прогнозирования изменений показателей качества различных кондитерских изделий при хранении.

Цель и задачи исследования. Целыо диссертационного исследования явилась разработка научного обоснования повышения сохранности шоколада, мучных и сахаристых кондитерских изделий.

В соответствии е поставленной целыо было предусмотрено решение следующих задач:

- обосновать и разработать требования к сырьевым компонентам для производства различных групп кондитерских изделий, обеспечивающие безопасность и качеа ,ю изделий в течение сроков хранения;

- обосновать критерии для оценки изменения качества мучных и сахаристых кондитерских изделии при хранении, позволяющие оценить направление и скорость окислительных, микр миологических и физических процессов для последующей разработки системы опенки и прогнозирования сохранности кондитерских изделий;

- выявить закономерности воздействия липидов сырья и полуфабрикатов с определенными Джим юлами значений показателей окислительной порчи на изменения качества гошпых изделий по органолептическим показателям и показателям безопасности при хранении;

- выявить закономерное! и изменения качества кондитерских изделий с массовой долей влаги менее 1(; » и процессе хранения по показателям окислительной порчи жиров;

- исследовать закономерности изменения показателей влагопереноса и окислительной порчи жиров для обоснования требований к качеству мучных

кондитерских изделии с массовой долей влаги 10 - 20 % для обоснования их срока годности;

- выявить закономерности миграции влаги в многокомпонентных кондитерских изделиях, состоящих из двух и более полуфабрикатов и ее влияния на сохранность изделий;

- обосновать способы повышения сохранности изделий путем оптимизации показателей влагопереиоса и повышения окислительной стабильности жиров;

- разработать способы прогнозирования срока годности мучных кондитерских изделий в зависимости от массовой доли и окислительной стабильности жира, использованного для производства изделий с массовой долей влаги менее 10%.

- разработать методики оценки качества шоколада по идентификационным критериям сухой обезжиренный остаток какао, молочный жир, сухой обезжиренный остаток молока в шоколадных изделиях;

- разработать методики определения общего сухого остатка какао и массовой доли жира в кондитерских ! ¡:у сел 11 ях;

- разработать способы прогнозирования срока годности шоколада с различными значениями показателей идентификации в зависимости от значений индукционного периода жировой фракции изделия;

Научная концепции.

В основу методологии повышения сохранности многокомпонентных кондитерских систем заложен комплексный подход, основанный на изучении закономерностей процессом окислительной порчи и миграции жиров, влагопереноса и математическом описании взаимосвязи срока годности, показателей идентификации и окислительной порчи жиров изделий.

Положении л п:'серч ации, выносимые на защиту.

1. Методоло!чески и подход к оценке качества кондитерских изделий, обеспечивающий зад.ппыи срок годности и обосновывающий дополнительные требования к ком иле су показателей качества исходного сырья и полуфабрикатов (массовая доля плгн и и активность воды, микробиологические показатели, перекисное число, индукционный период, массовая доля жира, жирнокислотный

состав, состав токоферолов, технологические показатели) с целью повышения сохранности изделии.

2. Математическое описание адекватного прогнозирования срока годности кондитерских изделии с массовой долей влаги менее 10 % и активностью воды в диапазоне от 0,2 до 0,7 па основе совокупности показателей химического состава и окислительной стабильности жиров сырья и изделий.

3. Совокупность экспериментальных данных изменения физико-химических показателей качества различных кондитерских систем - основа методик «ускоренного старения» отдельных групп кондитерских изделий для прогнозирования сроков годности.

4. Теоретическое обоснование и практические аспекты оценки состава шоколадных изделий для их идентификации и прогнозирования сохранности.

Научная повита.

Научно обоснована комплексная оценка качества кондитерских изделий с использованием показателей окислительной порчи жиров, микробиологических и физических изменений с учетом технологических показателей.

Выявлена взаимосвязь между качеством сырья, полуфабрикатов и мучных кондитерских изделий группы печенья по показателям окислительной порчи жиров (перекис ное число, индукционный период, сумма карбонильных соединений).

Выявлены закономерности влияния показателей окислительной порчи жиров жиросодсржап ;его сыр [.я и полуфабрикатов на сохранность шоколада и мучных кондитерских изделий группы печенья.

Возрастание интенсивности окислительных процессов при увеличении массовой доли жира и мучных кондитерских изделиях группы печенья позволило установить математическую зависимое;ь срока годности печенья от массовой доли и индукционного периода использованного жира, зависящего от жирнокислотного состава.

Получены экспериментальные зависимости изменения жирнокислотного состава частей глазированных изделий при хранении, что позволило

рекомендовать этот показатель как основной при исследовании скорости миграции жиров.

Показано, что повышение сохранности различных видов кондитерских изделий зависит от стабилизации процессов влагопереноса между частями одного изделия, обеспечивающей снижение риска микроби