автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:РАЦИОНАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ЖЕЛЕЙНЫХ И ПЕНООБРАЗНЫХ КОНДИТЕРСКИХ МАСС С ФУРЦЕЛЛАРАНОМ



-М-

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На правах рукописи Для служебного пользования Экз. №

I-: •)

" /¡¿¿I т ЛЕОНТЬЕВА Галина Федоровна УДК 663,916.1-404,5 + 663.916.1-404.8

*

РАЦИОНАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ЖЕЛЕЙНЫХ И ПЕНООБРАЗНЫХ КОНДИТЕРСКИХ МАСС С ФУР11ЕЛЛАРАНОМ

Специальность 05,18.01. — Технология хлебопекарных, макаронных и кокдитерскюс продуктов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технические наук

Москва - 1983

Работа- выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском институте кондитерской промышленности.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Г.А.НАНШКИН

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор А.Б. ЛУКЬЯНОВ доктор технических ааук, профессор В.С* БАРАНОВ

Ведущая организация: Упркондитер МШ1 СССР

Защита состоятся "Я?". . на заседании

специалиаарованного Совета Л 063.51.02 в Московском ордена Трудового Красного Знамени технологическом институте акще во8 прошлые нности

С дмссертациев можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан 1983 года.

Прост Вас принять участие в работе Совета или прислать отзыв на автореферат диссертации в двух экземпляра!, заверенных печатью учреждения, по адресу: Москва, 125080, Волоколамское шоссе, II.

Ученый секретарь Совета к.т.я., доцеяг

И.С.ЩуЙ

ОНШ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. В соответствии о решениями ХХУ1 омах* КПСС.утверджвивго "Основные направления вкономичееяого ж ссциаль-ного развития СССР на 1981-1985 годи I ва пвржод да 1990 года", одной кз основных задач раввлтжя кондитерской проявленности «а перспективу является полное удовлетворение потредиостн васелекжя в разнообразных к высококачественных кондитерских- мадвлжях.

В настоящее время конджтерсхая проиышежжость в целом,по количеству вырабатываемых из дели! »удовлетворяет потребвостж мюелв-вня.Однако по отдельна* группам к наименованиям живется определенный дефицит х более воего-по иармеладо-пастщльяш мймкш ■ Сбивным конфетам тип а" суфю* »которые польиугтся наибохижм Спросом.Поэтому в Продовольственной программ СССР яа период до 1990 года,одобренной майским(1982 года) Пленумом ЦК КПОС,уввлжчвжж» объема производства мармехадо-паепиьвых яадмжй уделено особое вшиввяе.

Отличительной особенностью производства указанных иадалиК является использование студнеобразсвателе8( агара, агароидл,фурцелла-реяа ж пект*ва),ограя»чеаяив ресурсы которых, в основа ом,и одаривают рост производства изделий ятях групп,

Современная потребность в студнеЬбраэователях настолько превитает объемы их производства, что Советский Союз вынужден импорт-ровать агар я пектжн на других стран поэтому задача обеспечения кондитерской промышленности студнеобраэователями в необходимых количествам имеет первостепенное значение.

Основной сырьевой базой для получения отечественных студнеоб-раэователей служат красные морские водорослн.шз которых' получают агар, агароид и фурцелларая.

Среди этих студлеобразователей самой высокой студяеобраэугае! способностью и универсальное

- I -

ааваяжя—ж^тсем

РГАУ-МСХА имрнн Х.А. Тимирязева ИНГ; имени Н.И, Жслеэнова Фоид «аучрм^литературы

жояхжтерожжх жаделлй обладает траддцяошшй агар. Но в последние годи ойъем прожзводства ого ревко оократ«лсд вв|ду шстощания sanecos водоросли AnfellUt püuaia,

С точи арежжя сырьевых ресурсов несколько лучше обстоит дело с агарождом,получаемым 13 черноморской водоросли Phyticphoza. nstaoicL. Однако по своей студяеобраэугчей способности агарожд зна-чжтел&яо уступает агару,что вызывает необходимость увеличения ре-цеп тур аих норм его а производстве мармелада а 2,5-3,0 раза.Кондитере кие массы о агарождом шага больвую вязкость.Процесс студне-обра*ояанжя а них протекает прв очень высокой температуре к с болью! скорость»,что затрудняет жх формовая вв. Это является прятано! то го, что агарожд имеет весьма ограниченную область применения.

В последвше года в кондитерской промышленности стали исполь-эовать фурцалларан, получаемый яз водоросли Juiceftazla faütigiata. Объем производства этого студяеобразоватвля яз гола в год неуклонно увеличивается без опасности подрыва воспроивводства вслоро-сш,т.х.в яроишленную переработку ждут,в основном, штормовые выброси, собираете на побережье Балтийского моря.

Несмотря на то,что фдоцедлараж яо своей студнеобраэугаей способности,примерво» в 1,5 раза превышает агарожд,нормы расхода его в производстве мармелада необоснованно находятся на уровне рецептурных норм агароида.в то время как ожж могут бить значительно сяжхевы.Использование же фурцеллараяа вместо агара в производстве сбивных я вделай (састили,зефира .конфет типа"суфле") по суще-ствущим технологическим схемам вообще невозможно ж требует разработки новых технологических параметров.

Цель исследований.Целью настоящих исследований является разработка новой техяолопн.поаводягцей жс'польэовать фурцелларан ждя сбивных изделий, ж совершенствование сущаотвутаой технологии мармелада в направлении более рационального ж экономного расходования фурцеллараяа.

Задачи работу.Мармеладные и пенообразные массы для кондитерски изделий: мармелада, пастилы, зефира г конфет типа "суфле" лредставдяют собой сложные системы, обладающие способностью к студ-необразованию. В мармеладных массах процесс студнеобразов&аия протекает равжжеряо по всему объему кондитерской массы с образованием сплошной структурной сетки. В результате получаются изделия студнеобразно! структура (мармелад). В пенообразных массах процесс студаеобраэования осуществляется в тонком слое, окружаицем воздушные пузырьки. В этом случае получаются изделия губкообразной структуры (пастила, зефир, конфеты типа "суфле"). В производстве указанных изделий процессы геле- ше студвеобразования играпт первостепенную роль и определяют в целой всю технологию и качество готовых продуктов.

Учитывая вышеизложенное, в работе были поставлены задачи:

1. Изучять физико-химические свойства промышленных фурцелла-ранов.

2. Исследовать влияние основных технологаческих факторов на процесс студвеобразования кондитерских масс и струяту рно-механи-ческие свойства студней фурцедлараяа.

3. Оптимизировать параметры приготовления мармеладных масс.

4. Исследовать реологические ж $шзико-иехашгтаскяе свойства пенообразных масс с фурцедлараном к обосновать параметры их приготовления в формования.

Натчяая новизна.Изучен процесс студнеобразованкя кондитерских масс с фурцедлараном и впервые получена количественная оценка влияния основных технологических факторов на него.

Впервые проведены исследования реологических и £взкко-иехани-ческих свойств пенообразных кондитерских масс с фурцеллараном в качество стабилизатора пены.

Установлено, что условно-мгновенный модуль упругости я прочность по прибору Валента студней фурцелларана, содержащих 70SC сахара, - степенные функции концентрации студнеобразователя. Зависи-

. - 3 -

моста прочности студяя по Вале я ту от концентрации фдаелларааа может быть использочана для установления норм расхода фурцеллара-на, с учетом его студнеобраэувдей способности, в рабочих рецептурах ва кондитерские изделия.

Показано, что условно-мгновенный модуль упругости студней фу-р-целдарана коррелирует с прочность» по Валеяту при условии: Б0 1,8 * I04 Па.

Выявлена сопоставимость органолестжческой оценки консистенции студней фурцвллараяа с к объективными характеристиками{условно--кгвовеят») модулем упругости в пластической вязкость».

Получены данные о термолизе фурцедларана в системах,содержащее большое (до 70i) количество сахара, присущее кондитерским массам.

Практическая ценность работы.Разработана оптимальная технология желеКяого мармелада да фурцеллараяе, позволяющая, значительно увеличить оАем его производства за счет сэкономленного студнеоб-раэователя.Годовой экономический аффект от внедрения оптимальной технологии мармелада ва кондитерски фабриках Со»за-1400 тыс.руб.

Разработана принципиально новая технология поточного производства сбивных кондитерских изделий с фурцеллараном.На базе этой технологии создана экспериментальная поточно-механизироваяяая лиши,которая находится в стадии опытных испытаний на Московской кондитерской фабрике "Ударница". Экономический аффект от внедрения новой технологи сбивных ■аделий-в условиях одной поточно--мехаяиаироваиной линии составит 166 тыс.руб.

Предложен и внедрен в практику производства кондитерских изделий новы* метод установления рецептурных норм фурцелларана о учетом его отуднеобразухщей способности, исключивший необходимость проведения трудоемких лабораторных варок желейной кассы. .

Обстждевве работы. По материалам диссертации сделаны доклады на 17 и У конференциях кондитерской промыщлваности стран-членов СЭВ к СФИЭ в г.г.Будапепте (1977 г.) к Лейшщге (1981 гЛ* ва Всесоюзных к Республиканском семинарах по жсполъэоваяхю студвеоб-разователей в производства кондитерских изделий в г.г.Таллияе (1970 г.), Бобруйске (1978 г.) и Волгограде (1960 г.),а сапе ва заседаниях Совета ВНИИ кондитерской промышленности 1970-1983 гг.

руЛл^твчии. По материалам диссертация имеется 6 публикаций и получено авторское свидетельство.

Структура и объем работа. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальное части, выводов, списка литератур» и приложений, включавдих выписку из протокола Дегустационного совета фабрики "Ударница", рецептуры и технологические инструкции, Рекомендации Упркоядитера КПП СССР по корректировке рецептур ва изделия с фурцедлараяом, расчеты экономической эффективности.

Работа изложена на 140 страницах машинописного текста,содержи; 29 рисунков, 18 таблиц. Библиография - 168 наименований, в т.ч. 43 иаостраезм источника.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Обзор литературы состоит иЬ трех разделов. В первом разделе дается краткая характеристика мармеладных и пенообразных кондитерских масс, обладающих способность!) к студне образованию.

Второй раздел посвящен полисахаридам краевых морских водорослей труппы каррагенана (каррагвяая,аг8роид,фурцелларая), используемым в производстве кондитерских масс. Приводятся новейшие данные об особенностях их химического строения и механизме процессов студнеобразования.

В третьей разделе дается критический анализ литературных све-

дений о влиянии различных факторов яа лроцесо студяеобразоваяия кондитерских масс.

Первая глава аксперимеятальвой части посвядеяа методам и объектам исследования.

Для характеристики физико-химических свойств фурцеллараяа к. студне! яа его основе,а такие различных кондитерских масс и изделий,использовали методики, преду смотренные ГОСТ 16280-70. Агар пищевой; ГОСТ 6441-77.Изделия кондитерские пастильные; ГОСТ 6442-69. Марш лед; ОСТ 1594-75* Агар из морской водоросли фущеллярии . ОСТ 15-96-75. Агаронд; ГОСТ 5902-80. Изделия кондитерские .Методы определении степени измельчения и плотности пористых изделий.

Структурно-механические свойства студней фурцеллараяа изучали в условиях простого сдвига на приборе Толстого. Этот метод позволяет исследовать упруго-мастичные свойства студней при длительно* статическом погружении в области малой непрерывной деформации (процесса ползучести). По кривим ползучести определяй: условяо-- мгновенные модуль упругости (Е0), модуль эластичности иди конфигурационно! упругости (Ва), пластическую вязкость (), пластичность Ш), эластичность (Э), упругость (У).

Предельное напряжение сдвига ( ) определяй на коническом плаотометре Ребиндера.

Реологические исследования различных кондитерских масс проводил с помощью ротационного вискозиметра Воларовнча РВ-Э.

В качестве объектов в работе быки исследованы:

- 16 образцов прокошенных фурцеллараяов производства Архангельского водорослевого комбината и агаровых цехов фабрики "Калев" ЭОСР и кожхоза"Накотяе" Лат.ССР,полученных в период 19б7-1979гг., т.е. с момента организации промышленного производства фурцеллараяа в Советском Союзе;

- различные кондитерские массы и изделия из них.

Во второй глав« представлены результате исследований по «я?™ основных факторов на структурно-мхаяжчесхм свойства студней фурцелларана.

Кеханжческие свойства кондитерских студней вахжвяг от ряда факторов, средж которых решащее значение кшят ксяцеятрвцжж ступнеобразоватедя к пржсутствжв различных компонентов рецептуре (сахара, патоки, солей, кислот к т.д.).

При увеличении концентрации сухжх веществ фурцеллараиж(С) от

!

0.5Í до 2,0f к массе сухжх веществ студня, растет тесло поверенных связей между макромолекулам! полисахарида ж жх агрегатамж.' Поэтому студень становится боле* жестом (В„ увеличивается почти в 20 раз) ж менее эластичным. Упругость студией несколько умягш-вается, а эластичность остается величиной постоянно! (оком 40S).. По-видимому, она зависит от строения полисахарида и состжш да», персжонной среды. Пластическая вязкость студня увеличивается более чей в 30 раз при увеличении концентрации фуровшряв» в исследованных пределах.

Экспериментальные данные зависимости усдовно-мгвовеивого модуля упругости (Е0) и прочности по Валенту (Р) студней фурцелларана от концентрации последнего в логарифмических координатах с высокой степенью точности ап рокеими рутеся прямшж линиями. Это позволило сделать вывод о том, что для студней фурцелларана,содар-жшиит 70Í сахара,кривые гависимостн EQ i Р от концентрат студ-яеобразователя могут быть представлены в вида степенных фушщж!.

Экспериментальная проверка на образцах фурцелларана е различной студнеобразущей способностью показала, что -исследованяю зависимости с достаточной степенью точности описывается уравнениями:

Е0 - % . С2'2 , (1)

Р - • С1»5 , (2)

где ж - эмпирически» коэффвцлвкгы, которые зависят от с'тудае образующих своЗств фурцелларана^

С - концентрация фурцелларана.

Установленная ваш степенная зависимость Р )позволяла

предложить новый метод определения количества фурцелларана в рабочих рецептурах яа кондитерские изделия о учетом его студяеобра-зуицей способности.

Согласно указаниям к рецептурам на мармелад, ват, пастилу и зефир, расход фурцеллер&на в унифицированных рецептурах принят, исходя из прочности его стандартного студня 1500 г по Валеяту. Эта прочность является базисной. В случае отклонения прочности стандартного студия от базисной величины, расход фурцелларана в рецептурах уточняется в зависимости от концентрации фурцелларана в студне с базисной прочностью 1500 г. Эта концентрация подбирается мдогохратными пробными лабораторными варками желейной массы.

Полученная нами зависимость {2) позволяет сразу, без лабораторных варок, по указанной в качественном удостоверено на партию фурцелларана прочности стандартного студия, рассчитать концентрация фурцелларана в студне с базисной прочностью 1500 г по прибору Валента, а затем соответствующим образом скорректировать количество фурцелларана в рабочей рецептуре.

л.ь-д»;-; , о)

рб «г *сб1,а где Рс - прочность стандартного студня, указанная в качественном

удостоверении,г ;

Рф - базисная прочность, равная 1500 г;

С0 - концентрация сухого веиества фурцелларана в стандартном студив> равная 1,25$;

Сй - хоацентрация оухого веиества фурцелларана в студне с базисной прочностью 1500 г»

Т.к. "К2" для одного я того ие образца фурцеллараяа величина'

постоянная, сокращая ее, нал

ий " со —'

С Цель» упрощения вышеприведенного расчета предлагается график (рис.1) в координатах "Рс - К^", где Кд - коэффициент,определяемый как С^

<4>

„ *з* юя /лс мели «м г*—

Ррочиостьстошдартногое/гшдня. по г призеру ЗапЬн/па

Рис.1. Гра<{жх дяя определения коэффициента Кд по прочности стандартного студия фурцелларана.

Используя этот гранок, находят К3, а затем вычисляют количество воздуино-сухого фурцелларана в рабочей рецептуре кондитерского изделия - с' :

с* г . , „

/со- V » <5)

где - норма сухого веиества фурцелларана в унифицированной рецептуре, кг; "V/ - фактическая влажность фурцеллараяа. Предлагаемый график может быть использован только в тон случае, если Рс 2000 г, т.к. на основе статистических методов анализа нами было установлено:

Р - 227 * 0,098 • Е0 , (6)

Г» 1,8 • 10* Па.

Дли студией, Е0 которих больше указанной величины, прибор Вахента дав* заниженный рввультат, а поэтому не рекомендуется для определатак прочности.

В случав, если Р0 >■ 2000 г (что в практике бывает крайне редко) дли установления количества фугцеллар&яа в рабочей рецептуре ъоедует сделать всего одну пробную варку с заведомо малой (I,25í) концентрацией фурцеллараяа. Прочность полученного студня и соответствующую ей концентрацию следует подставить в уравнение (4) соответственно вместо Р0 и С0 и вычислить C¿, а затем - Кд и Ор по уравнению (5).

При исследовании влияния концентрации фурцелларана на структуре о- мехаяичв окне свойства его студней вами было установлено,что органолептическая оценка консистенции студней фурцелларана коррелирует со значениями условно-мгновенного модуля упругости и пластической вязкости.Нормальную, свойственную келейному мармеладу ковсиотенцию имеет студни с Бо«1,4ч2,0*Ю4Па и ^в45*70>107Па>с.

В производстве кондитерских масс, способных к стужнеобраэова-ип>,хак правило, используют сахаро-паточные сиропы*содержащие тот или ивой студнеобраэователь.

Для определения оптимального соотношения сухих веществ патоки и сахара в сиропе (С^/Сс) исследовали ползучесть студней фурцелларана,меняя Сц/Сф от О до 1,0 так,чтобы общее содержание сухих веществ (сахар+патока) в студне было постоянным и равнда 70Í.

Введете патоки в сахарные сиропы, содержащие фурцелларан, снижает величину модулей Б0 и Еэ полученных студией,особенно в ишда-зоне C0/CQ от 0,0 до 0,5. Студень становится менее жестким и более зластичнш!. Дальнейшее повышение доли патоки в студне менее значительно влияет на величину модулей,зависимости Е0 в Еа от Сп /Сс

приближаются к постоянному значении. Пластическая вязкость лрн увеличении содержания патоки в студне в исследованных пределах уменьшается более чем в 2,5 раза. Следует также отмегжть, что оря Сд/С0> 0,3 ухудшается консистенция студня (Ей«с 1,2-Ю^Па, ^ <¿1 35-Ю7Па-с), поэтому указанное соотношение следует считать предельно допустимым.

Для придания кондитерским массам кислого вкуса в практике кондитерского производства используются молочная I лимонная кислоты, анконы которых способны оказывать влияние на механические свойства кондитерских масс н изделий из них. Кроме того, что самое главное, под действием кислоты происходит деструкция молекул фурцедлараяа, в результате чего снижается его способность к студяеобраэоваяию.

В целях получения данных о термолизе фурцелларава в кондитерских массах, содержащих большое количество сахара, оказывающего "защитное" действие на студяеобразователь, исследовали влияние лимонной кислоты в концентрациях до 1,556 на структурно-механические свойства мармеладных студяе 0. Кислоту в желейную массу вводили при 70 и 80°С. Продолжительность темперирования о клслотой--10 мин.Термолиз фурцедлараяа характеризовали по величине модулей (Е0 к Еэ) и пластической вязкости студней.

Термолиз фурцедлараяа под действием кислоты протекает интенсивнее по мере увеличения ее концентрация до 0,75?,а при дальнейшем увеличении концентрации до 1,52 интенсивность термолиза несколько снижается. Кроме того,упругие свойства студня фурцедла-рана понижаются с увеличением температуры фурцедлараяо-сахаро--паточяого сиропа при введении в него кислоты и в период пребывания с кислотой.Кислота значительно снижает пластическую вязкость студня,которая уменьшается в 4 раза при температуре 70°С ж в 8 раз при температуре 8СРС (рис.2 и 3).

to 1

Рис.2. Зависимость условяо-мгвовеяаого модуля упругости мармеладного студня от концентрация лимонной кислоты я температуры желейной массы при ее введения.

Рис.3. Зависимость пластической вязкости мармеладного студня от концентрации лимонной кислоты и температуры хелейяой массы при ее в ведано.

Для ослабления терюляза студнеобрезователей используют натриевые соли молочной, фосфорной х лямояяой кислот в концентрациях 0,35 * 0,75% сухого вещества соли к массе сухих веществ готового продукта. Сдерживая процесс» гидролитического расцепления фурцел-

ларана я сахароза в присутствия кислота, соля сами по себе влияют *

на процесс студвеобраэоваяяя.

В результате исследования влияния втих octet (в присутствии 1% молочной ждя лимонной кислот) на процесс студнеобразования желейных масс с фурцеллараяом установлено,что для придания кондитерским массам кислого вкуса следует использовать молочную кислоту, а в целях ослабления термолиза фурцелларана (для создания буферной системы) - ее натриевую соль.

Таким образом определены факторы, возводящие управлять структурно-механическими свойствами студней фурцеллараяа.

В третьей главе представлен материал по-оптимизации технологических параметров приготовления мармеладных масс с фурцеллараной.

При производстве мармелада осуществляются различные по своей природе,но тесно взаимосвязанные между собой процессы,важнейшим из которых является процесс студвеобразоваяжя мармеладной массы, т.к. от него £ итоге зависит качество готовых изделий.Следовательно ,факторы,влиягщне на процесс студнеобрезовавял,определяют в целом всю технологию производства мармелада .Поэтому оптимизация параметров Приготовления мармеладных масс,по сути дела,сводится к оптимизация процесса жх студяеобразоваяжя. .

Исследования процесса студнеобразовання ■ структурно-механических свойств студней фурцеллараяа,выполаеиные во второй главе методом одяофахторного аксперимевта, затрудняют количественную оценку влияния всей совокупности факторов ва процесс студнеобразования я,следовательно,па позволяют наиболее эффективно оптимизж-

ровать этот процесс. Поэтому в целях оптимизация процесса студне-образования мармеладных масс был использован метод многофакторного планирования экстремального эксперимента.

В качестве критерия оптимизации процесса, студнеобраэоваяия (7) был выбран условно-мгновенный модуль упругости, количественное значение которого tE0d,4 • ХО^Па) было установлено с учетом требований,предъявляемых к качеству готового мармелада. Fanee выполненные исследования показали, что студни с Eo«I,4-»2,0*I(Aja имеют хорошую консистенции(свойственную желейному мармеладу.

Априорная информация о процессах студнеобразования различных систем с фурцеллараном, а также собственные исследования позволили определить факторы,наиболее существенно влияющие на процесс: концентрация фурцелларана,концентрация молочной гагслоты,концентрация хлористого калия,концентрация лактата натрия, продолжительность воздействия температуры па мармеладную массу с кислотой, температура массы при введении кислоты и до момента ее формования.

Ддя изучения влияния 6 факторов на критерий оптимизации технически сложно реализовать матрицу планирования типа 2®,т.к.потребуется осуществить для трех дублей 192 опыта. Поэтому сочли целесообразным выполнять поочередно два факторных эксперимента, исследуя в одном влияние основных технологических факторов,а в другом-влияние солей, способных воздействовать яа процесс студае-образования мармеладных масс.

Априорная информация показала, что поверхность отклика мало отличается от плоскости, поэтому факторы варьировали на 2-х уровнях. Анализ унифицированных рецептур и технологических инструкция производства мадоеледа на фурцеллараяе» а также анализ результатов исследований,выполненных во второй главе, послужили основой для оградичения факторного пространства' первого эксперимента <табл.1).

Таблица I

Область факторвого пространства первого

эксперимента тжпа 2*

ровенА' I КоДжро^-* 1 Фай*оры ж юс разм4Ри7сН

•ваяяое 1концентра-!коацен-Шродолжятель-<температур* фактора! эяаче кие!цхя фур- Ттрация шость возлей-! массы прх В1 ! 'цеддараяа,Тгасдоты'ствжя темпе- !двяжх кислоты ! Т % ! % "ретуры на иар4ж до момента ! 1 ! !меладную мас-'ее формования, ' 1 ! !су с кнслото1М ©С ! ! __• _ 1мжя. _ 1 _

! ч \ ! *2 ! Ч *л

Верхний + 3,0 1,1 15,0 вО '

Нулевой 0 2,5 0,9 12,5 75

Нижний - 2,0 0,7 10,0 70

Опыты выполнены в трехкратной повторяости. С целы» исключен*» влияния систематических ошибок последовательность проведения опытов раядомиэ ироваяа,

Математическая модель процесса студнеобравования мармеладной массы представлена уравнением:

У =2,57 » Т,2вХ1 - 0,0612 - О.ОЭХд 4 ~ О.ИДд!,, -

-0,02 Х113 + 0,04 Х1Х4 - 0,13 1^3 - 0,02 1^4 - 0,09 ХдХд --0,08 II - О,II - 0,07 11^3^4 -

-0,08 Х1Х2Х3Х4. (7)

Статистический анализ результатов эксперимента показал, что опыты воспроизводимы с вероятностью 96}, значимы с вероятностью 90% лишь подчеркнутые коэффициенты, а линейная модель неадекватна физическому процессу.

Анализ полученной модели подтверждает ранее сделанные выводы о том, что условно-мгновенный модуль упругости студней растет с увеличением концентрации фурцелларана (Х^) и уменьшается при повышения температуры (Х4) ж продолжительности ее воздействия не

мармеладную пассу с кислотой (Ig), что связано с термолизом фур-цвлляраяа.

По степени влияния на критерий оптимизаций фактор температуры в 2,7 раза превыше* фактор продолжительности, т.е. с точки время деструкции фурцелларана наиболее опасна, температура,ори которой кислота вводится в желейную массу.

Кислота (Xg) в исследованных пределах ее концентраций (0,7 -- 1,1$ к массе сухих везеств студня) - фактор незначимый. Однако в сочетании о другими факторами концентрация кислоты значимо влияет ш величину условно-мгновенного модуля упругости мармеладного с ту для/ В частности, влияние концентрации кислоты на снижение К0 зависит от продолжительности воздействия температуры на кассу с кислотой (Ig) к тем более, чем продолжительнее воздействие температуры (взаимодействие XgXg).

Вжияяие кислоты на условно-мгновенный модуль упругости студня связано о температурой ж продолжительностью ее действия на студ— иеобразователь (взаимодействие X2X3I4). Чем выше уровни Хд ж Х4, тем интенсивнее протекает процесс термолиза фурцелларана, в ре-еультате чего снижается 60 мармеладного студня. И, вместе с тем, вшявхе температуря ■ продолжительности ее воздействия на снижение 10 тем эффективнее, чем выае содержание кислоты в студне.

Оптимизация процесса осуществляли по программе, представленной в табл.2. При поиске наиболее экономичного (о точки зрения расхода фурцелларана) режима знак шагового коэффициента при Xj сменили на обратный.

Начиааясо второго опыта, фактор был зафиксировав как оп-тимальвый аа уровне 69°С, т.к. при попытке дальнейшего снижения температуры каблвдалось начало процесса студнеобразования.

С учетом времени, необходимого для введения кислоты в келей-

Таблица 2

Программ оптимизации процесса студнеобразованжя мармеладной массы

-гтеоб-тама^пга р&мбЕЦбщкранАЯГ"

1ваче—!а -д.—— — ^ д ошимива— Показатели !нжя !1Г, %1 Хд.мжн.?^, "С !оп, _! I ! ь 1т* ЮГ*,Да

Верхний уровень Нулевой уровень Нижний уровень + 0 3 2,5 2,0 15,0 12,5 10,0 80 75 70

Интервал варьирования Коэффициенты регрессии линеиных членов уравнения «г к 0,5 +1,28 2,5 -0,09 5 -0,24

Произведение кЧ 0,64 -0,33

Базовый ваг 35<и. 0,1

Масштаб Шаг í 0,156 -0,1 -0,006 -0,19

Округленный ваг к -0,1 -2 -3

Опыт на нулевом уровне 2,5 12,5 75 2,63

Мысленный 1-ый опыт 2,4 10,5 72 -

Реализованный 2-ой опыт 2,3 8,5 69 2,53

Мысленный 3-ий опыт Реализованный 4-ый опыт Реализованный 5-ый опыт 2,2 2,1 2,0 • 6,5 4,5 2,5 69 69 69 1,96 1,65

Реализованный 6-ой опыт 1,9 . 2,5 69 1,52

Реализованный 7-оЙ опыт 1,8 2,5 69 1,41

нув массу я перемешивания ее в условиях производства, начина* с 5 опита,был зафиксирован как оптимальный факто_р Хд - 2,5 мин.

Во втором факторном эксперименте исследовала влияние солей (лактата натрия и хлористого калия) на процесс студнеобразования мармеладной массы.

С целью получены приближенного представления о степени влияниями? ва процесс, бал выполнен предварительный эксперимент. По-лучеввые данные и результаты первого факторного эксперимента послужили основой для ограничения факторного пространства второго эксперимента (табл.3).

Таблица 3

Область факторного пространства второго эксперимента типа 2

.уровень ¡[щдиро— 1 Факторы и ил размерность фактора {ванное (Концентра-!Концентра- ¡Кошд&ятра- 1темйератур^ !эначеяже!ция фур- !ция лактата!ция хлорас- 'массы при ! !целларана,!натрия, % 'того калия, ! введении .

[ !? ~ . ( " Г % „ Гкямоты, °С

I Ч ! *т ! % ! *з I *4

Верхний + 1,8 0,65 0,20 95

Нулевой 0 1,6 0,50 0,13 90

Нижний - 1,4 0,85 0,06 85

. Концентрация кислоты и продолжительность воздействия температуры на желейную массу с кислотой во втором эксперименте были стабилизированы на установленных в первом эксперименте оптимальных уровнях.

Методически опиты выполнялись так же, как в первом эксперименте. После обработки экспериментальных данных построили математическую модель: 7 » 2,10 + 0,56Л1 - О.СбХд + - 0,06Х4 - 0,0041^ +

+ .0,00X2X3 - 0,041^ + О.ОЗХ^з - 0,01X3X4 - 0,0ИзХ4 + + 010вХ1Х2Х3 - 0,07ХТХ?Х^ -_о±оях2х3х4 - 0,01X^X3X4 -- 0,ООХ1Х2Х3Х4. (8)

Статистический анализ результатов эксперимента показал, что опыты воспроизводимы с вероятностью 95?, значимы с вероятностью только подчеркнутые коэффициенты, а линейная модель неадекватна физическому процессу.

На величину условно-мгновенного модуля упругости мармеладного студня значительно влияют концентрации фурцеллараяа (1^) и НС1 <%) • При этом по степени влияния фактор в 2,5 раза пропитает фактор Хд.

Оптимизацию процесса приготовления мармеладной массы осуществляли по аналогии с оптимизацией, выполяеяяой в первом эксперименте.

В результате двух последовательных факторных экспериментов определены оптимальные технологические параметры процесса приготовления мармеладной массы, позволяющие получать готовые изделия хорошего качества (Е0 не менее 1,4 • !0%а) с минимально необходимым содержанием фурцеллараяа. Эти параметры, в сравнении о существующими, представлены в табл.4.

Таблица 4

Параметры производства мармеладных масс с фурцеллараяом

'Единица! параметры производства

!олтимиэиро -(¿уществутайе

Наименование

!ванные -_!

Концентрация фурцеллараяа Концентрация хлористого калия Концентрация кислоты:

% 1,3 - 1,4 2,4 - 2,6

% 0,23-0,28

%

а) молочной

0,9- 1,0

б) лимонной

Концентрация лахтата натрия

Температура желейной массы при введении кислоты и до момента формования

% 0,45-0,50 0,60-0,75

90

1,3 - 1,4

75-77

Продолжительность воздействия температуры па келейную массу с кислотой

мин.

2,5

15'- 20

Четвертая глава посвняена исследованиям в области производств* п«яообраввых кондитерских касс о фурцедлараяом.

Пенообразные кондитерские масси для сбжвяых изделий представляет собой дисперсные системы, в которых прерывистой дисперсной фааой является воздух, а непрерывной дисперсионной средой - золь, переходом затем в процессе структурообразоввяжя в гель. Последний »акрепляет структуру массы, сообщая ей повышенную упругость и л ро адость.

При таком совмещении пенообразной структуры со студнеобразной следует, прежде всего, учитывать параметры процесса студнеобразования дисперсионной среды.

Выполненные исследования по влиянию основных факторов на процесс стуянеобразования кондитерских масс с фурцеллараяом послужили вазой для разработки технология производства сбквных изделий о использованием этого студнеобразователя.

Производство пенообразных кондитерских масс, такхе как а мармеладных, начинается с получения агаро-сахаро-паточных сиропов. В пенообразную кондитерскую массу агаро-сахаро-паточннй сироп превращают путем охлаждения и сбивания его с пенообразователем (как правило, зто белок куриных яиц) до требуемой плотности с последующим введением в сбитую массу вкусовых, ароматических и красящих веществ.

В процессе сбивания большое значение имеют реологические свойства сбиваемой массы. Опыт промынленяостж по эксплуатации агрегатов непрерывного действия ПВД для сбивания зефирной массы при избыточном давленый 300 кПа показал, что рецептурная смесь, поступающая в сбивальную камеру, должна иметь вязкость порядка 1,5Па*с. Такая вязкость является оптимальной с точки зрения процесса сбивания я качества получаемой массы.

В первом разделе по вискозиметрия приведеян результаты иссле-

доваяий эффективной вязкости фурцедларано-сахаро-паточинх сиропов.

С повышением доли сухих веществ фурцвллараяа в обпей мессе сухих веществ сиропа от 0,6 до 2,0$ увеличивается эффективная вязкость сиропа и тем более ярко проявляется ее зависимость от

-сахаро-паточянх сиропов с различной концентрацией студнеобраэователя (1-2£, 2-1,65{,&-1,35$, 4-1,СЛ, 5-0,6$) от градиента скорости.

. При концентрациях фурцеляарана менее сироп при 65°С и содержании сухих веществ 72$ практически не обнаруживает структурной вязкости, т.е. он имэет постоянную (ньютоновскую) вязкоеть.

Оптимальной является концентрация фурцелларана порядка 1,5%. С такой долей фурцелдарана сирой, содержащий 724 сухих веществ, при температуре 65°С имеет т? 1,5 Па. с (при - 30с"1). Студне обраэушая способность фурцелларена 2000 г. В случае использования фурцелларана с другой студнеобразующей способностью доля его в сиропе должна быть изменена в соответствии о ранее

(глава 2) разработанной нетоликой. Но и в этой случае можно получать сиропы с нужной вязкостью, изменяя в допустимых пределах их температуру.

С понижением температуры фурцедлараао-сахаро-паточво го сиропа от 75°С до 5б°С - 30 о-1) вязкость его плавно воэрао-& ос

тает,увеличиваясь,примерно, в 2,3 раза. Число одновременно сущв-ствувдих контактов (связей) с понижением температуры растет.Пока число этих контактов нижа критического, вязкость золя плавно возрастает (рис.5).

1

Ч>

1

———

1 \ 1 \

1 \

Логсу

епл^ец)

Рис.5. Зависимость аффективной вязкости

( « до с'1) фурцеллараяо-са-харо-паточяого сироса от температур«.

Дальнейшее понижение температура всего на 4°С резко увеличивает вязкость сиропа (более чем в 5 раз). Температура 52°С (¿3) является критической, соотвегствупаей образованию достаточно прочной сетки, не разрушающейся под действием теплового движения макромолекул фурцеллараяа.

Во второй разделе по вискозиметрии приведены результаты исследования реологических свойств пенообразных масс с фурцеллара-ном.

Формование пенообразных кондитерских масс имеет свои особенности. Ухе при малых градиентах скорости снв необратимо разрушаются.

С цель» определения критического значения градиента скорости при формовании, исследовали зависимость изменения плотности пенообразной массы от градиента скорости. В результате было установлено, что, чем больше градиент скорости, тем значительней разрушение пенообразной структуры. Однако при менее 6,5 с-1 уп-

Ctsс

лотневне массы незначительно (максимум на 2,Поэтому мы рекомендуем при выборе формующего оборудования или создании нового осуществлять формование с градиентами скорости не выпе 6,5 с"1.

Для определения параметров пенообразных масс (при формовании), обеспечивающих сохранение отформованным корпусам заданных размеров и формы, следует использовать критерий Н.В.Тябина:

- jog -> t9)

где критическая высота формосохракяемости изделия, м;

Р- •

предельное напряжение сдвига. Па;

J>- плотность массы, кг/jp;

J- ускорение свободно падагщего тела, м/с2.

При постоянном значении плотности массыД^ является функцией лишь температуры. Используя критерий Тябина и полученную нами зависимость = (i) для масс плотностью 360-420 кг/tf* можно

установить температуру ах при формовании в соответствии с желаемое высотой отформованных изделий.

Таким образом бшш обоснованы параметры сбивания и формования пенообразных масс.

На ооновании результатов исследований процесса студнеобраэо-ванял фурцеллараво-сахаро-паточных сиропов и структурно-механических свойств полученных студней (главы 2 и 3), а также пенообразных масс, в которых фурцелларано-сахаро-паточный сироп является дисперсионной средой, разработана принципиально новая технология производства сбивных изделий с фурцеллараяом в качестве стабилизатора пенообразных масс. Параметры этой технологии:

- содержание сухих веществ в фурцедлараяо-сахаро-паточнсм сиропе, % - 83-85;

- содержание сухих веществ в рецептурной смеси и сбитой массе, % - 74-76;

- температура фурцелларано-сахаро-паточвого сиропа, поступающего в смеситель, °С - 90-96;

- температура патоки и фруктово-ягодной добавки, поступавших в смеситель, °С - 40-45;

- температура рецептурной смеси и пенообразной массы,°С -- 65-67;

- плотность пенообразной массы, кг/м3 - 400-420.

На базе разработанной технологии на Московской кондитерской фабрике "Ударница" создана экспериментальная поточно-механизиро-вавная линия для производства сбивных изделий, схема которой представлена на рис.6.

ВЫВОДЫ

I; Технологию и качество мармелада и сбивных изделий с фур-целлараном определяет специфический процесс студнеобраэования кондитерских масс. Поэтому при разработке рациональной технологии

I - иервик вм веды; 2 - немце лдя- патока; 3 - авгсмси дхя сахара; открытые вврочаыЯ котел; 5 - прсшхуточаая «икос»; 6 - гиеевюювкв варочев* аппарат; ? - пожемяи емкость для сжрога: 8 - бах для фурделлараво-еагаро-оаточного «роса; 9 - еюисть ш йёптовоК добаюа; 10 * II -

- еиесхтеяж; 12 - емкость ТЛЯ патоки; 13 - сбжьахьаая камера; Ц - формугд&я маяхяа; 15 % 19 - траассортера; 16 - охмодащеа шеф; 17 - гллаирсвочаач мата; 10 - схдаждапш камера; 20 - васос; 21 ~ васос - дозатор; 22 - емкость Д1Я эдудьсю из а слоты, еесевда х красителя; 23 - фготр - сборки ил рецептурвой смесх.

мармелада и сбивных кондитерских изделий следует, прежде всего, обеспечить оптимальнее условия для осуществления этого процесса.

2. На основании результатов исследования процесса студяеобра- . зеваявя желейных касс с фурцеллараном, структурно-механических свойств его студней, а такжепенооОраэннх'иасс, полученных путем сбивания фурцелларано-сахаро-паточных сиропов с пенообразователем, разработаны:

- Оптимальные параметры производства мармелада, позволяющие получать изделия хорошего качества (с заданными структурно-меха- . ническими свойствами) с минимально необходимым содержанием фур-цеддарана - 1,3-1,4$ против 2,5$ (в среднем), предусмотренных действующими рецептурами, и значительно увеличить объем производства мармелада за счет сэкономленного фурцеллараяа.

Рецептура »елейного формового мармелада (с пониженным содержанием фурцеллараяа) и технологическая инструкция по его производству утверждены Упркондитером Ыишишсэпрома СССР.

- Новая технология сбивных изделий с фурцеллараном в качестве стабилизатора пенообразных масс.

Использование фурцеллараяа, растворы которого обладают повышенными температурой и скоростью процесса студнеобразованияг получение пенообразных масс с оптимальным соотношением рецептурных компонентов к содержанием сухих веществ 74-76$, вследствие чего отпала необходимость сутки отформованных корпусов перед их глазированием; осуществление процесса сгруктурообразованая корпусов в условиях организованного режима при пониженной температуре (8-Ю°С) о кружащего воздуха обеспечили значительное, по сравнению с суще-ствушими технологическими схемами, сокращение продолжительности производственного цикла приготовления сбивных изделий (35-40 минут. вместо 11-24 часов). Благодаря атому впервые разработан поточно-механизированный способ их производства, который позво-

ляет повысить производительность труда, сократить расход сырья на выработку продукции, увеличить съем ее с единицы производственной площади, улучшить санитарно-гигиенические условия труда.

На базе разработанной технологии создана экспериментальная поточно-механизированная линия, производительностью 3,5 т/смену.

Годовой экономический эффект от внедрения оптимальной технологии мармелада на кондитерских предприятиях Союза составит 1400 тыс.руб., от внедрения новой технологии сОжвншс изделий в условиях одной поточно-механизированной линии - 166 тыс.руб.

3. Полученная нами степенная зависимость срочности студней фурцелларана от его концентрации положена в основу нового метода установления норм закладки фурцелларана, с учетом его студнеобразующей способности, в рабочие рецептуры на изделия.

Метод вошел в практику кондитерского производства, исключив необходимость проведения трудоемких многократных лабораторных варок желейной массы.

4. Установленная сопоставимость органолептической оценки консистенция студней фурцелларана с величинами условно-мгновенного модуля упругости и пластической вязкости открывает возможность разработки объективного (количественного) метода оценки консистенции мармелада.

5. При формовании пенообразных масс плотностью до 420 кг/м3 допустимы градиенты скорости менее 6,5 с-'. При градиентах скорости более 6,5 с-1 пенообразная структура масс необратимо разрушается и тем значительней, чем больше градиент скорости.

6. Сохранность формы сбивных изделий (после формования) определяется критерием Тябина, составной частью которого является предельное напряжение сдвига.

Предельное напряжение сдвига пенообразных масс плотностью 360-420 кг/м3 является лишь функцией температуры. Это позволяет

устанавливать температуру массы при формовании в соответствия с желаемой высотой отформованных изделий.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

1. Леонтьева Г.Ф. Новые студнеобразователи я их физико-химические свойства. - В кн.: Новое в технике я технологии сахаристых кондитерских изделий, М., Пищевая промышленность, 1973, с.84-90.

2. Леонтьева Г.Ф. Студяеобразоватьля, их свойства и применение в кондитерской промышленности СССР,- в сб.: 17 конференция кондитерской промышленности стран-членов СЭВ, Будапешт, 1977,

С.137-144.

3. Леонтьева Г.Ф., фишкяна H.A., Панфилов В,А. Оптимизация процесса производства мармелада на агаре из фурцеллярии. - Хлебопекарная ж кондитерская промышленность, 1979, * 8, с.23-25.

4. Леонтьева Г.Ф., Фижкдна H.A. Определение расхода агара из фурцеллярии в кондитерском производстве.- Хлебопекарная и кондитерская промышленность, 1980, # 9, с.46-47.

5. Леонтьева Г.Ф., Соскина М.Л., Фишклна H.A. Сбивные изделия нового типа,- Хлебопекарная и кондитерская промышленность, 1973, * 7, с.32-35.

6. Производство эстагара (фурцелларана) и его применение в кондитерской промышленности //"Г.Ф.Леонтьева, М.Л.Соскина,Л.Б.Со-сновский, К.Я.Аргус, МЛ.Иохаасон, В.Р.Лапин}. - Хлебопекарная

я кондитерская промышленность, 1969, № 9, с.40-43.

.7. Способ производства обивных кондитерских «iacc/ГГ.«.Леонтьева, В.В.Парфененко, Г.В.Буэина я jtp.J . - A.C.724II4 (СССР)Т -Б.И., 1930, * 12.

Подписано к печати 05.01.83. Объем 1,75 п.л. Тираж 100 экз. Зек. 1.

Офсетное производство типографии №3 издательства 'Наука* Москва К-45, ул. Жданова, 12/1.