автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.15, диссертация на тему:Разработка и оценка качества функциональных быстрорастворимых киселей



На правах рукописи

ШЛЯПИН АЛЕКСАНДР ФЕДОРОВИЧ

РАЗРАБОТКА И ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ БЫСТРОРАСТВОРИМЫХ КИСЕЛЕЙ

05.18.15 - Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

5 ДПР 1Ш

Кемерово-2012

005020540

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Попов Анатолий Михайлович

Официальные оппоненты: Гореликова Галина Анатольевна,

доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «КемТИПП», профессор кафедры «Товароведение и управление качеством»

Верещагин Александр Леонидович

доктор химических наук, профессор, Бийский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «АлтГТУ им. И.И. Ползунова» заведующий кафедрой «Общая химия и экспертиза товаров»

Ведущая организация: Государственное научное учреждение

Всероссийский научно-исследовательский институт зерна и продуктов его переработки Россеяьхозакадемии (г. Москва)

Защита состоится «28» апреля 2012 года в часов на заседании диссертационного совета Д 212.089.02 при ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47, тел./факс 8(3842)39-68-88.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности». С авторефератом можно ознакомиться на официальном сайте ВАК Минобрнауки РФ {http://vak.ed.gov.ru/ru/dissertatiori) и ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» (уууууу. кетНрр. ги).

Автореферат разослан « ¿-О» 2012 года

Ученый секретарь диссертационного совета

Бакин И. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важной задачей, стоящей перед пищевой промышленностью, является создание комплекса мероприятий, направленных на удовлетворение потребностей различных групп населения в здоровом питании с учетом их традиций, привычек и экономического положения, что закреплено распоряжением Правительства РФ № 1873-р от 25.10.2010 г. «Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года».

В последние время значительно увеличилась часть населения, часто использующая готовые блюда и полуфабрикаты. Кроме этого существенно изменились традиционные вкусы населения в результате все большей осведомленности о воздействии различных продуктов на здоровье и продолжительность жизни человека. Немаловажное значение в этой ситуации имеют быстрорастворимые продукты, содержащие физиологически активные ингредиенты. Достоинством данных продуктов является способность сохранять свои полезные свойства и отсутствие особых условий хранения и специальных способов приготовления. Однако с точки зрения физиологии питания, такая тенденция питания может иметь ряд отрицательных последствий, связанных, прежде всего, с тем, что большинство пищевых продуктов содержит сложные, высокомолекулярные и нерастворимые в воде соединения, имеющие особые физиологические характеристики.

Для того, чтобы предотвратить отрицательные последствия питания, необходимо научно обосновать и создать такие продукты массового потребления, которые бы, с одной стороны, позволили не трать лишнее время на еду, а с другой - обеспечили организм человека физиологически активными компонентами. Существенный вклад в развитие и решение рассматриваемой проблемы внесли A.A. Покровский, В.А. Тутельян, В.Ф. Добровольский, В.Б. Спиричев, JI.H. Шатнюк, В.М. Позняковский, JI.A. Маюрникова, Т.Ф. Киселева, A.M. Попов и другие.

Неотъемлемой частью питания современного человека являются безалкогольные напитки, в том числе композиционные (на плодоовощном сырье, обогащенные различными витаминами, минеральными веществами или премиксами). Представляется целесообразным расширение ассортимента быстрорастворимых киселей отечественного производства, в том числе функциональных, за счет использования плодоовощного сырья местного производства и витаминных премиксов, которые могут быть использованы для укрепления и поддержания здоровья.

Цель и задачи исследований. Цель исследования - разработка рецептуры, технологии и оценка качества функциональных быстрорастворимых киселей.

В соответствии с целью поставлены следующие задачи:

- исследовать отношение потребителей к функциональным быстрорастворимым киселям (ФБК) для установления потребительских предпочтений к качеству данной группы продукции;

- провести товароведную оценку качества яблок, облепихи, лимонника и топинамбура, произрастающих на территории Кемеровской области;

— разработать и исследовать потребительские свойства плодоовощной продукции, в связи с использованием ее в производстве функциональной продукции;

— исследовать закономерности формирования сенсорных показателей качества новых ФБК;

— разработать рецептурный состав, обосновать технологические режимы и параметры производства ФБК;

— исследовать потребительские свойства ФБК в процессе хранения, установить регламентируемые показатели качества, в том числе пищевой ценности и безопасности, условия и сроки годности;

— разработать и утвердить комплект технической документации на новую продукцию, апробировать и внедрить в производство.

Работа является обобщением результатов методического, теоретического и прикладного характера, выполненных автором лично или при его непосредственном участии.

Научная новизна диссертационной работы.

В результате социологических исследований выявлены потребительские требования к ФБК, послужившие основой для разработки новой продукции.

Обоснован выбор плодоовощного сырья, позволяющего получать на его основе продукты с высоким содержанием биологически активных компонентов для производства ФБК. На основании сенсорных исследований получены рациональные соотношения между овсяной мукой и картофельным модифицированным крахмалом, яблочным, лимонниковым и облепиховым соками, а также порошком стевии и фруктозы, позволяющие получить продукцию с высокими потребительскими свойствами.

Обоснована технология изготовления ФБК - гранулирование методом окатывания, позволяющая сохранить их физиолого-функциональные свойства до окончания срока годности продукции. Дана оценка качества новых видов ФБК по совокупности органолептических и физико-химических показателей, критериев безопасности, обоснованы режимы и сроки годности, обеспечивающие стабильность качественных характеристик.

Практическая значимость работы. По результатам проведенных исследований разработана и утверждена техническая документация: ТУ и ТИ 9195-00116362254-05 «Кисели плодово-ягодные, быстрорастворимые, гранулированные». Технология производства разработанного продукта внедрена на ООО «НПО «Здоровое питание» (г. Кемерово).

Результаты работы внедрены в учебный процесс на кафедре товароведения и управления качеством ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности», используются при разработке учебно-методической литературы по специальности «Товароведение и экспертиза товаров».

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на конференциях и конгрессах различного уровня: II международной научно-практической конференции Омского государственного аграрного университета (Омск, 2005), IX Всероссийском форуме молодых уче-

ных и студентов «Конкурентоспособность территорий и предприятий во взаимозависимом мире» (Екатеринбург, 2006), сб. науч. работ «Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов» (Кемерово, 2005-2008), IX научно-практической конференции «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств» (Барнаул, 2006), межрегиональной научно-практической конференции «Здоровое питание - основа жизнедеятельности человека» (Красноярск, 2006), сб. науч. работ «Техника и технология пищевых производств» (Кемерово, 2006), региональной научно-практической конференции «Непрерывной профессиональное образование и карьера - XXI век.» (Юрга, 2007), IV Международной научно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств» (Могилев, 2007), международной научно-практической конференции «Техника и технологии переработки гидробионтов и сельскохозяйственного

сырья» (Мурманск, 2008),

Диссертационная работа обсуждена на совместном заседании кафедры товароведения и управления качеством, НИИ биотехнологии и сертификации пищевых продуктов ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» и рекомендована к защите.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ, отражающих ее основное содержание, в том числе 1 в журнале, рекомендованном ВАК.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, выводов, списка литературы и приложений. Основной текст изложен на 127 страницах. Диссертация содержит 23 таблицы и 27 рисунков. Список использованной литературы включает 154 наименований, в том числе 17 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Теоретические и экспериментальные исследования проведены в период с 2004 по 2010 гг. в соответствии с поставленными задачами в ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности». Ряд исследований выполнены на базе лаборатории предприятия ООО «НПО «Здоровое питание» (г. Кемерово), а также в аккредитованной испытательной лаборатории НОЦ КемТИПП по проведению исследований на наличие генетически модифицированных источников (ГМИ) в продуктах питания, пищевом сырье и кормах, а также филиалах кафедры - в аккредитованных испытательных лабораториях ФГУ «Кемеровская межобластная ветеринарная лаборатория» и ФГУ «Кемеровский центр стандартизации, метрологии и сертификации».

Общая схема исследований представлена на рисунке 1 и состоит из нескольких взаимосвязанных этапов.

На первом, в рамках литературного обзора, проведен анализ научных и практических аспектов создания функциональных пищевых продуктов, показано их значение в коррекции питания и здоровья современного человека. Рассмотрены особенности производства и необходимость расширения ассортимента гранулированных функциональных быстрорастворимых киселей. Представлена товароведная характеристика основных функциональных пищевых ингредиентов. Сформулирована цель, обоснованы задачи исследования.

осведомленности о функциональных пищевых продуктах; установлению источников информации о функциональных пищевых продуктах; определению отношения к функциональным пищевым продуктам; определению частоты употребления исследуемой продукции; установлению причин употребления функциональных продуктов питания; выявлению отношения к функциональным быстрорастворимым продуктам; определению основных потребительских требований к качеству функциональных быстрорастворимых киселей с целью обоснования

разработки новой продукции.

На третьем этапе обоснован выбор сырья и биологически активных компонентов, определены требования к технологическим свойствам функционального быстрорастворимого киселя.

Разработаны рецептура и технология получения функционального быстрорастворимого киселя «Активный день» с заданными потребительскими свойствами. Определены технологические режимы и параметры производства, а также структурно-механические свойства готовой продукции.

Дана оценка потребительских свойств и установлены регламентируемые показатели качества функционального быстрорастворимого киселя.

На завершающем этапе разработана и утверждена техническая документация. Проведена промышленная апробация и внедрение в производство.

Объектами маркетинговых исследований служили результаты анкетирования, характеризующие мотивации, ожидания и отношение потребителей к ФБК.

В качестве рецептурных ингредиентов, при разработке функционального быстрорастворимого напитка использовались: свежие плоды (облепихи, яблок, ягоды лимонника китайского), соки плодовые и ягодные концентрированные (яблочный, облепиховый, лимонниковый); свежий топинамбур, порошок из клубней топинамбура, «Свита» 100 % (8\уе1а) натуральный низкокалорийный заменитель сахара на основе экстракта стевии, мука овсяная, крахмал картофельный сорт «Экстра».

Объектами при разработке нового вида продукции являлись функциональный быстрорастворимый кисель «Активный день».

Все виды сырья и вспомогательные материалы, используемые в работе, разрешены к применению в производстве продуктов питания органами Роспотреб-надзора РФ.

При выполнении работы использовались общепринятые и специальные методы исследований, в т.ч. органолептические, физико-химические, микробиологические, экспертные, социологические и статистические. Все исследования проводились в 3-5-х кратной повторности.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Исследования потребительских предпочтений в отношении функциональных быстрорастворимых киселей (ФБК).

При исследовании потребительского спроса в г. Кемерово установлено, что основная часть опрошенных (86 %), осведомлена о существовании такой группы продукции, как функциональные пищевые продукты. При этом многие опрашиваемые отмечали, что не довольны качеством своих знаний, поскольку они получают их из различных источников (рис. 2) и не могут сориентироваться, какая доля получаемой информации является достоверной и, соответственно, не могут конкретизировать своего отношения к ней.

Необходимо отметить, что, только 59 % респондентов регулярно употребляет функциональные пищевые продукты, 25 % опрошенных употребляет их от случая к случаю, а 16 % - не употребляет их совсем.

Главными причинами употребления функциональных пищевых продуктов является корректировка рациона питания основным биологически активным ве-

Рисунок 2 - Источники информации о функциональных пищевых продуктах, %

ществам (витаминам, минеральным компонентам и т.д.) - 48 % - вследствие

потери последних в процессе длительной тепловой обработки при изготовлении готовых продуктов питания, курения или нахождения в прокуренных помещениях, употребления алкоголя и т.д. (рис. 3).

На втором месте идет такая причина, как укрепление и под-|нде^ше держание здоровья вследствие нарушений функций основных органов из-за стрессов, травм, приема лекарственных средств и т.д. (36 %).

10 % опрошенных отмечают такую тенденцию, как «дань моде», которая рассматривает функциональные продукты питания как пищу для повседневного употребления, которая должна приносить организму ощутимую пользу, альтернативу приема многочисленных БА-Дов, которые не всегда приятны на вкус и зачастую неудобны для применения. Под своим вариантом подразумевали «любопытство», «отсутствие в магазине альтернативных продуктов», «стоимость» и т.д.

Необходимо отметить, что мужчины употребляют функциональные пищевые продукты в основном для укрепления и поддержания здоровья, в остальных вариантах наибольший удельный вес занимают женщины.

Рынок быстрорастворимых продуктов - достаточно плотный рынок, на котором уже не осталось «пустых мест» и идет жесткая конкурентная борьба между производителями. Быстрорастворимые продукты стали привычной частью современной культуры потребления. По мнению экспертов, этот рынок находится на пике своего насыщения: производителям становится все сложнее находить перспективные ниши и отслеживать актуальные тенденции спроса.

В ходе проведенных исследований выявлено, что большинство респондентов (48,1 %) положительно относятся к функциональной быстрорастворимой продукции и только 17,3 % опрошенных выразили к ней свое негативное отношение, которое связано, прежде всего, со сложившимся стереотипом «быстро-приготовленные продукты - значит ненатуральные». Необходимо отметить, что 34,6 % всех опрошенных нейтрально относятся к данной группе продуктов, от-

Рисунок 3 - Причины употребления функциональных пищевых продуктов, %

мечая при этом недостаточность информации о быстрорастворимых продуктах.

Анализируя потребительские предпочтения при употреблении продуктов быстрого приготовления, можно констатировать, что основная часть опрошенных предпочитают пищевые концентраты - 46,4 %, безалкогольные напитки -36,8 %, кондитерские изделия - 16,8 %.

На основании вышеуказанного, определяли, какие требования потребители предъявляют к функциональным быстрорастворимым киселям (рисунок 4).

Рисунок 4 - Показатели качества, значимые при употреблении функциональных быстрорастворимых киселей

Из представленных данных видно, что основную часть опрашиваемых при употреблении функциональных быстрорастворимых киселей интересуют сенсорные характеристики готовой продукции (32,4 %), такие как вкус и запах продукции, а также ее внешний вид, консистенция и цвет. Данный вариант ответа отмечают все потребители вне зависимости от пола или возраста.

На втором месте респонденты отмечают функциональную направленность употребляемой продукции, что, скорее всего, связано с заботой о семье, собственной красоте и т.д. (13,6 %). Далее идет вариант ответа «состав» (а именно его натуральность) (11,4 %), причем его в большей степени выделяют женщины (7,0 %), считая, что продукция из местного растительного сырья более полезна для них, чем продукция, изготовленная в зарубежных странах (не без основания ответ о производителе находится на одиннадцатом месте - 0,4 %; мужчины предпочитают зарубежных производителей, считая, что отечественное производство находится в экономическом упадке (2,5 %), при этом натуральность состава интересует только 4,4 %). Вариант ответа «способ приготовления» отметили 9,6 %, в основном это люди трудоспособного возраста (18-50 лет - 8,5 %). На пятом месте респонденты отмечают такой ответ как «безопасность» (что объясняется потребителями отсутствием побочных эффектов (аллергических), мнением о том, что они «безопаснее лекарств» и т.д.) (8,8 %), а на шестом - «упаковка» (разовая или групповая, удобство использования) (7,2 %). Цена интересует, в ос-

новном, респондентов либо в возрасте 18-25 лет (1,4 %) или старше 41 года (3 2 что связано, скорее всего, с финансовым положением данных потребителей. Под вариантом «свой варианта ответа» респонденты отвечали - красочность оформления упаковки, информативность маркировочной надписи, форма готового продукта (порошкообразный, жидкий, гранулированный и т.д.), эффективность применения, информационное стимулирование. На десятом месте потребители отмечают «срок годности» (4,1 %), этот критерий в основном интересует женщин трудоспособного возраста (26-50 лет) и мужчин в возрасте 41-50 лет.

Таким образом, определена структура требований потребителей функциональных быстрорастворимых киселей (ФБК), которые оказывают влияние на решение об употреблении. Результаты сегментации и выявленные факторы предпочтений потребителей дают возможность понять тенденции формирования потребительского спроса и эффективно организовать разработку, производство и реализацию ФБК.

Разработка рецептур функциональных быстрорастворимых киселей с заданными потребительскими свойствами.

Рецептурный состав ФБК подбирался с учетом содержания в сырье биологически активных веществ, определяющих действующее начало растительных компонентов для обеспечения функциональной направленности продукции и обладающих высокой пищевой ценностью и благотворным влиянием на организм человека. Состав ФБК подбирался таким образом, чтобы он содержал ингредиенты, усиливающие положительное воздействие друг друга на организм.

В таблице 1 представлен химический состав свежего плодоовощного сырья.

Таблица 1 - Химический состав свежего плодоовощного сырья

Показатель Облепиха Яблоки Лимонник Топинамбур

Сухие вещества, % 16,0+2,4 16,6+2,3 18,6+2,9 22,0+3,1

Органические кислоты, % 2,8+0,14 1,2+0,04 6,4+0,44 0,1+0,01

Сахара, % 6,8+0,33 11,9+0,49 9,8+0,50 12,9+1,11

Азотистые вещества, % 0,6+0,02 0,4+0,02 0,1+0,01 2,4+0,12

Липиды, % 3,2+0,50 0,3+0,01 0,1+0,01 0,2+0,01

Пектиновые вещества, % 1,4+0,05 2,6+0,15 1,6+0,05 3,2+0,19

Зола, % 0,7+0,03 0,5+0,01 0,4+0,01 0,5+0,02

Натрий, мг/100 г 4,2+0,22 28,0+3,1 5,4+0,21 2,8+0,32

Калий, мг/100 г 182,0+8,40 284,0+10,1 59,0+2,9 210,0+8,90

Кальций, мг/100 г 23,0+3,90 15,0+2,3 5,0+0,21 18,0+3,10

Магний, мг/100 г 32,0+4,40 10,0+0,54 6,0+0,29 11,1+2,60

Фосфор, мг/100 г 10,0+0,51 12,0+0,64 12,5+0,55 81,0+4,70

Витамин С, мг/100 г 231,1+11,4 34,1+4,9 67,4+0,32 26,2+1,70

р-каротин, мг/100 г 163,0+8,21 31,4+4,0 0,2+0,01 8,4+0,68

Витамин Е, мг/100 г 5,2+0,27 0,25+0,01 2,2+0,14 0,14+0,01

Установлено, что облепиха, лимонник, яблоки, топинамбур являются источником природных высокоэффективных комплексов витаминов и других биологически активных веществ, поэтому их использование в качестве поливитаминного сырья для производства продуктов здорового питания является обоснованным.

Исследованное сырье будет входить в ФБК в различных формах. Так, несомненный интерес представляет изучение пищевой ценности порошка из клубней

и

топинамбура (таблица 2).

Таблица 2 - Химический состав порошка Из данных ВИДНО, ЧТО порошок ИЗ

топинамбура по основным нутриентам превышает показатели свежих клубней в среднем в 4 раза и содержит компоненты углеводного комплекса, представленных в основном полисахаридом инулиновой природы (до 62 %), белки (до 10 %), липиды (до 1,0 %), пектиновые вещества (до 13 %), минеральные вещества и витамины. Топинамбур не относится к группе высоко-кислотного овощного сырья. В целом недостаток кислот можно компенсировать купажированием с более высоко кислотными концентрированными плодово-ягодными соками при составлении рецептур. Следующим этапом было изучение химического состава плодово-ягодных концентрированных неосветленных нестерилизованных соков (табл.3).

Таблица 3 - Химический состав плодово-ягодных концентрированных

Показатель Порошок из

топинамбура

Влаги, % 8,4+0,55

Органические кислоты, % 0,4+0,01

Сахара, % 61,6+5,4

Азотистые вещества, % 9,8+0,61

Липиды, % 0,68+0,06

Пектиновые вещества, % 12,9+0,74

Зола, % 2,2+0,38

Натрий, мг/100 г 11,5+0,84

Калий, мг/100 г 819,0+14,50

Кальций, мг/100 г 70,0+4,10

Магний, мг /100 г 42,0+2,9

Фосфор, мг /100 г 300,0+9,8

Витамин С, мг /100 г 89,0+4,5

Показатель Из лимонника Облепиховый Яблочный

Массовая доля растворимых сухих веществ, % 64,0+2,11 65,00+2,64 54,00+2,46

Массовая доля титруемых кислот в пересчете на яблочную, % 12,0+0,50 12,4+0,67 2,4+0,50

Массовая доля Сахаров, % 49,0+3,45 49,6+3,11 48,4+2,41

Массовая доля золы, % 1,3+0,05 2,6+0,13 1,7+0,05

Массовая доля витамина С, мг/100 г 94,6+4,87 674,2+13,57 99,4+5,08

Изучаемые концентрированные неосветленные нестерилизованные соки из плодов и ягод, произрастающих в Кемеровской области, являются дополнительным источником биологически активных веществ.

В качестве одного из ингредиентов создаваемых ФБК является порошок из стевии, который представляет собой - белый кристаллический порошок без запаха; коэффициент сладости порошка 180 единиц по сравнению с сахарозой; легко растворяется в продуктах на водной и спиртовой основе; хорошо сочетается с природными экстрактами и органическими кислотами; не влияет на массовую долю сухих веществ в растворе; не разрушается на свету, не теряет сладость при хранении и в готовых продуктах; препятствует брожению, что продлевает срок хранения продуктов.

Так как стевия в Сибири не произрастает, проведены исследования химического состава поставляемого порошка из стевии (таблица 4).

Как показали исследования, в порошке из стевии содержание сухих веществ составляет 92 %, основную часть из которых составляют сахара (78,8 %) и органические кислоты (11,0 %). В незначительном количестве в порошке из стевии содержатся минеральные компоненты, а также антиоксиданты (биофлавоноиды)

Высоких органолептических показателей продукта достигали подбором ингредиентов по гармоничной сочетаемости и органолептическим показателям: вкусу, аромату, цвету и консистенции. Для выбора оптимальной дозировки компонентов рецептуры готовили модельные ФБК с различным сочетанием этих компонентов. Модельный раствор ФБК готовили по общепринятой методике. Особое внимание было уделено соотношению таких компонентов как: крахмал : овсяная мука; плодово-ягодных соков; фруктоза: стевия.

Подбор рационального соотношения крахмала и овсяной муки. С целью получения однородной вязкой консистенции ФБК подбирали рациональное соотношение вышеуказанных компонентов, участвующих в образовании устойчивой структуры. Оценка модельного раствора ФБК по органолептическим показателям представлена в таблице 5 и 6.

Таблица 5 - Сравнительная органолептическая оценка ФБК с различным соотношением структурообразующих компонентов

Соотношение компонентов крахмал : овсяная мука

1:1 1:2 1:3 1:4 1:5

Консистенция густая. Крахмал не растворяется. Ощущается привкус крахмала Ощущается частички крахмала. Не приятная вязкая консистенция Ощущается крахмалистость во рту. Консистенция - вязкая Консистенция киселеобразная. Остается слабый привкус крахмала Консистенция киселеобразная. Вкус приятный

Таблица 6 - Балльная органолептическая оценка ФБК с различным соотношением структурообразующих компонентов

Наименование показателя Соотношение компонентов крахмал : овсяная мука

1:1 1:2 1:3 1:4 1:5

Внешний вид, цвет (шах 7 - min 1) 1,6±0,5 3,5±0,5 4,5±0,5 5,3±0,5 6,4±0,5

Аромат и вкус (max 12 - min 6 6,1 ±0,3 7,0±0,8 10,0±0,8 10,6±0,5 11,6±0,5

Комплексная оценка (max 19 - min 7) 7,7±0,6 (неудов.) 10,5±0,9 (удовл.) 14,5±0,8 (хорошо) 15,9±0,5 (хорошо) 18,0±0,7 (отлично)

Анализируя полученные данные, можно сделать вывод о том, что наилучшими органолептическими показателями обладает последний вариант.

Динамика реологических кривых течения смеси компонентов (крахмал : овсяная мука) представлена на рисунке 5. Анализ полученных данных позволяет сделать вывод, что наибольшее значение эффективной вязкости при одинаковой температуре восстановления при соотношении (1:5).

Таким образом, с увеличением доли овсяной муки наблюдается улучшение вкусовых характеристик и консистенции модельного раствора ФБК.

Подбор рационального соотношения плодово-ягодных соков.

Плодово-ягодные соки формируют изысканные вкусовые качества ФБК и

-1,8%.

Таблица 4 - Химический состав стевии

Показатель Порошок из стевии

Влаги. % 8,0±0,И

Органические кислоты, % 11,0 + 0,28

Сахара, % 78,8 ±2,74

Зола, % 0,24 ±0,01

Натрий, мг/100г 4,57 ±0,23

Калий, мг/100 г 0,24 + 0,01

Кальций, мг /100 г 3,82 ±0,3

Магний, мг /100 г 0,24 ±0,02

Фосфор, мг/100 г 0,20 ±0,01

Биофлавоноиды (в пересчете на рутин), % 1,8+0,50

Рисунок 5 - Влияние соотношения структурообразующих компонентов киселя (картофельный крахмал: овсяная мука) на эффективную вязкость

повышают пищевую ценность готового продукта. Сок лимонника в чистом виде не пользуется широким спросом из-за высокой кислотности. Поэтому добавление к нему относительно низкокислотного яблочного и облепихового соков позволит получить продукт с хорошими органолептическими свойствами и высоким содержанием биологически активных веществ - витаминов, минеральных солей, полифенолов и т.д.

Для определения вкусового порога приготовлены образцы с различным соотношением концентрированных соков: облепихового, яблочного и лимонника. Полученную смесь разбавляли водой температурой 18+2 °С. После смешивания этих компонентов проводили бальную оценку модельных растворов ФБК по ор-ганолептическим показателям (таблица 7 и 8).

Таблица 7 - Сравнительная органолептическая оценка ФБК с композицией соков

Соотношение плодово-ягодных соков (яблочный : лимонниковый : облепиховый)

1:1:1 1:1:2 2:1:3 2:1:4

Ярко-кислый вкус, горькое послевкусие. Ощущается только вкус лимонника Вкус-кислый. Горькое послевкусие. Слабо ощущается облепиха Ощущается присутствие облепихи и яблока. Во рту послевкусие, кислое Вкус нежно- кислый, приятное кислое послевкусие

Таблица 8 - Балльная органолептическая оценка ФБК с композицией плодово-ягодных соков

Наименование показателя Соотношение плодово-ягодных соков (яблочный : лимонниковый : облепиховый)

1:1:1 1:1:2 2:1:3 2:1:4

Внешний вид, цвет (шах 7 - min 1) 5,2±0,4 5,4±0,5 5,6±0,5 6,9±0,3

Аромат и вкус (шах 12 - min б) 8,0±0,9 8,8±0,4 10,2±0,6 11,6±0,5

Комплексная оценка (max 19-min 7) 13,2±1,1 (удов.) 14,2±0,б (хорошо) 15,8±0,4 (хорошо) 18,5±0,7 (отлично)

Анализируя полученные данные об органолептических свойствах разных вариантов соотношений, можно сделать вывод о том, что наилучшим является четвертый вариант. Данный модельный ФБК обладает привлекательным внешним видом и цветом, приятным ароматом и нежно-кислым вкусом, с легким освежающим послевкусием. Все это позволило этому варианту получить высокую комплексную оценку - 18,5 баллов. Следовательно, данное соотношение может быть использовано для разработки рецептуры ФБК.

Подбор рационального соотношения стевия : фруктоза. В последнее время изменилась структура питания человека, наблюдается тенденция к замене высококалорийных Сахаров низкокалорийными подслащивающими добавками растительного происхождения. Такие продукты смогут употреблять лица с нарушениями углеводного обмена, а также люди, заботящиеся о своем здоровье. Поэтому при производстве ФБК целесообразно использовать такие подсластители, как фруктоза и стевия.

В связи с тем, что фруктоза и стевия превышают сладость сахарозы, целесообразно было подобрать рациональное соотношение данных компонентов для производства ФБК. Результаты исследований представлены в таблицах 9 и 10.

Таблица 9-Сравнительная органолептическая оценка ФБК с компонентами стевия : фруктоза

Соотношение компонентов стевия : фруктоза

1:1 1:10 1:50 1:70 1:80 1:100

Горький вкус стевии, металлическое послевкусие. Фруктоза не ощущается Фруктоза не ощущается, горький вкус стевии. Послевкусие, горечь Ощущается присутствие фруктозы, горькое послевкусие Ощущается слабая горечь стевии Имеется слабая горечь Вкус сладкий, послевкусия и горечи нет

Таблица 10 - Балльная органолептическая оценка ФБК

Наименование показателя Соотношение компонентов стевия : фруктоза

1:1 1:10 1:50 1:70 1:80 1:100

Внешний вид, цвет (max 7 - min 1) 6,1±0,3 б,2±0,4 6,2±0,4 6,3±0,5 6,3±0,5 6,4±0,5

Аромат и вкус (max 12-min 6) 2,0±0,00 6,5±0,5 7,4±0,7 7,4±0,7 9,2±0,4 11,3±0,5

Комплексная оценка (max 19-min 7) 12,1±0,3 (удовл.) 12,7±0,8 (удовл.) 13,6±0,6 (удовл.) 13,6±0,6 (хор.) 15,5±0,5 (хор.) 17,7±0,6 (отл.)

l * - г -------------------- »uLMuiv^m^ iiujij ч^ипшл □а^пап-

тов, можно сделать вывод о том, что наилучшим является последний образец ФБК. Он характеризуется отсутствием горького послевкусия, обладает привлекательным внешним видом и цветом, приятными и гармоничными сладкими запахом и вкусом. Все это позволило этому варианту получить высокую комплексную оценку - 17,7 баллов. Следовательно, рациональное соотношение фруктозы и стевии в готовом продукте должно составлять 1:100. При снижении количества фруктозы появляется горький вкус и металлическое послевкусие.

Разработка технологии получения ФБК. Д-ром техн. наук, профессором Поповым А.М. была предложена базовая технология производства быстрорастворимых гранулированных продуктов питания. На основании данной технологии с учетом результатов выполненных в объеме данной работы исследований предложена технология производства ФБК «Активный день» методом окатывания в тарельчатом грануляторе. Технологическая схема производства представлена на рисунке 6.

В состав разрабатываемого ФБК введен витаминный премикс 994 EU, производится ЗАО «Валетек-Продимпекс» и представляет собой гомогенную смесь 10 различных витаминов, которые полностью идентичны природным, по своей чистоте и эффективности отвечают требованиям государственной фармакопеи.

Фруктоза

Мука

Порошок из топинамбура

Порошок

из стевии +

Просеивание (сито № 2,0-2,5)

Крахмал картофельный

Измельчение до <50 мкм і V

[< рупные

Смешивание

І

Просеивание

(сито №0,1-0,25 мм)

Смешивание

Гранулирование методом окатывания

Измельчение гранул с (1>2,0 мм)

Сушка конвективная (1=50-55 °С, ф<6 %)

Классификация ♦ —

6<0.5 мм

Упаковка

Хранение (т=6 мес., 1$20°С, ф<75 %)

Витаминный премикс 994

Водный раствор 1:1

Соки плодово-ягодные концентрированные

Рисунок 6 - Схема технологического процесса производства ФБК «Активный день»

Для обеспечения стабильности качества и безопасности пищевых концентратов киселей функционального назначения определен перечень контрольных точек и контролируемых параметров.

Для подтверждения правильности выбранных технологических режимов, определили физико-механические свойства ФБК, полученных в итоге гранулирования методом окатывания.

В результате проведенных на данном этапе исследований установлено: -насыпная плотность ФБК «Активный день» составляет 650-875 кг/м3, с увеличением размера гранул насыпная плотность увеличивается;

-с увеличением размера гранул киселя механическая прочность их также-увеличивается. Это объясняется тем, что в крупных агломератах частички гранулируемого материала располагаются более компактно (плотнее друг к другу). При этом в начальный период сушки происходит частичное уменьшение прочности гранул, что связано частичным плавлением фруктозы, которая в дальнейшем кристаллизуется;

-угол естественного откоса с увеличением влажности изменяется незначительно (в пределах 27-31,5°).

-коэффициенты внутреннего и внешнего трения (по стали, дереву, резине) с повышением влажности до 10-12% плавно возрастают.

-фракционный состав гранулята киселя подчиняется закону нормального распределения, т.к. плотность имеет одновершинный симметричный вид при <1=1,5 мм.

Проведенные исследования подтвердили правильность выбранных технологических параметров и режимов производства ФБК «Активный день», позволяющие сохранить биологически активные компоненты продукции.

Оценка потребительских свойств и установление регламентируемых показателей качества, условий и сроков хранения ФБК.

Для выявления технологических свойств ФБК необходимо рассмотреть

процесс структурообразования (восстановления) киселя. С этой целью, изучая механизм превращения исходных компонентов в структурированную систему в процессе восстановления, было выявлено влияние температуры восстановления на качество готового продукта - ФБК «Активный день».

Проведенные ранее исследования позволили определить диапазон температур восстановления ФБК, при которых необходимо исследовать вязкость. Напитки восстанавливались при заданной температуре, далее охлаждались до 20 °С и при этой температуре проводили исследования для всех образцов. Результаты исследований представлены на рисунке 7 и 8. Анализ кривых течения показал, что значения предельного напряжения сдвига в интервале температур от 20°С до 60°С имеют практически линейную зависимость, а при повышении температуры более 60°С происходит резкое увеличение значений предельного напряжения сдвига.

10 20 30 40

Предельное напряжение сдвига, Ю'1 Па

Рисунок 7 - Кривые течения ФБК «Активный день 1 - 50°С; 2 - 60°С; 3 - 70°С; 4 - 80°С; 5 - 90°С

Рисунок 8 - Зависимость минимальной эффективной вязкости ФБК от температуры разведения

Установлено, что у образцов киселей разведенных при температурах 80-90 °С, достигается наиболее оптимальная структура с большей вязкостной составляющей нежели для образцов при 50-70 °С. Также было установлено, что восстановление киселя при 1=90 °С, последующая выдержка его в течении 10 минут (для образования стабильной однородной консистенции продукта) и быстрое охлаждение до 1=20 °С увеличили вязкость киселя в 2 раза, а через 24 ч - в 2,5 раза по сравнению с начальным значением.

Таким образом, проведенные на данном этапе исследования позволяют установить оптимальную температуру восстановления ФБК «Активный день» с наиболее выраженными структурно-механическими свойствами в температурном режиме 1О1ГГ.=90 °С. Но учитывая, что в процессе заваривания ФБК происходит частичная потеря тепла необходимо обеспечить первоначальную температуру приготовления продукта в пределах 95-100 °С. При этих температурах и происходит максимальное растворение сухих веществ, что способствует получению более вязкой структуры.

Органолептические показатели качества сухого и готового к употреблению ФБК «Активный день» должны соответствовать требованиям, представленным в таблице 11.

Таблица 11 - Регламентируемые органолептические показатели качества _ФБК «Активный день»

Показатель | Характеристика

Гранулы

Внешний вид, цвет Однородная сыпучая масса с частицами в виде гранул размером от 0,5 до 2,0 мм. Гранулы компактные, плотные, округлой формы с матовой поверхностью, однородно окрашенные в желтый насыщенный цвет. Допускаются неплотно слежавшиеся комочки

Аромат Соответствующий облепихе и овсяной муке, без посторонних оттенков

Готовый к употреблению по способу, указанному на этикетке

Внешний вид, цвет Однородная, вязкая масса без комочков, нежно-желтого цвета, опалес-цирующая. Не допускается расслоение продукта, допустимы белые вкрапления, включения овсяной муки и плодово-ягодной мякоти

Аромат и вкус Кисло-сладкие, свойственные облепихе и овсяной муке. Посторонние тона не допускаются

Установлены регламентируемые физико-химические показатели (таблица 12), а также регламентируемая пищевая и энергетическая ценность разработанной продукции ФБК «Активный день» (таблица 13).

Таблица 12 - Регламентируемые физико-химические показатели качества «Активный день»

Показатель Значение

Массовая доля влаги, %, не более 6,0

Массовая доля титруемых кислот (в пересчете на лимонную кислоту), %, не более 0,7

Время растворения, сек., не более 20,0

Гранулометрический состав, %: - остаток на сите 0,5 мм, не более - остаток на сите 2,0 мм, не более 98 0,5

Сыпучесть, г/сек., не менее. 8,5

Массовая доля металлических примесей, %, не более 3-Ю4

Массовая доля посторонних минеральных примесей, %, не более МО"1

Посторонние примеси (кроме металлических и минеральных), а также зараженность вредителями Не допускаются

Массовая доля витамина С, мг/ 25 г, не менее 30

Из данных таблицы 13 следует, что употребление 1 стакана ФБК «Активный день» (200 см3) обеспечивает не менее 1/3-2/3 потребности взрослого человека в незаменимых нутриентах.

25 г (3 чайные ложки) ФБК «Активный день» заливается водой в количестве 200 см3 температурой 90-100 °С, через 20 секунд продукт готов к употреблению. Преимущества разработанного ФБК «Активный день»:

• хорошие органолептические свойства: приятные вкус, цвет, запах;

• функциональность и эстетичность упаковки, и, соответственно, быстрота и легкость в приготовлении и использовании;

• точно установленные (стандартизованные) технологические показатели (технологии изготовления и наличие конкретного функционального ингредиента, группы их в определенных физиологических концентрациях);

• безопасность при длительном применении в традиционной форме и физиологических количествах;

• рекомендованы к использованию Роспотребнадзором.

Таблица 13 - Регламентируемые пищевая и энергетическая ценности ФБК «Активный день» (1 порция - 25 г)

Углеводы, г

Показатель

Белки,г

Жиры, г_

Органические кислоты, г

витамин С, мг, не менее

витамин Е, мг, не менее

витамин В], мг, не менее

витамин В;, мг, не менее

витамин В6, мг, не менее

Значение

1,91

0,19

0,08

0,06

30,00 (33,3)

5,00 (33,3)

0,7 (46,7)

0,85 (47,2)

1,0 (50)

Витамин В12, мкг, не менее

5,0(166,7)

Фолиевая кислота, мкг, не менее

100,0(25,0)

Пантотеновая кислота, мг, не менее Ниацин. мг, не менее

3,0 (60,0)

Биотин, мкг, не менее_

Энергетическая ценность, ккал

9,0 (45,0)

75,0(150,0)

9,31

* В скобках % от суточной потребности для взрослых

На основании проведенных исследований установлены регламентируемые показатели качества, разработаны и утверждена техническая документация, включающая технические условия и технологическую инструкцию - ТУ и ТИ 9195-001-16362254-05 «Кисели плодово-ягодные, быстрорастворимые, гранулированные», получено Санитарно-эпидемиологическое заключение № 42.21.01.919.Т.000651.08.09.

ВЫВОДЫ

1. Результаты социологические исследований показали, что 86 % опрошенных осведомлены о существовании функциональных пищевых продуктах, однако только 59 % их регулярно употребляет для корректировки своего пищевого рациона, а также укрепления и поддержания здоровья. Основная часть опрашиваемых 48,1 %, положительно относятся к функциональным быстрорастворимым продуктам, в том числе киселям. Выявлены основные потребительские требования к ФБК, которые необходимо учитывать при разработке - сенсорные характеристики, функциональная направленность, состав, способ приготовления, безопасность, упаковка, стоимость, срок годности, производитель.

2. Установлено, что исследуемые плоды и овощи, произрастающие на территории Кемеровской области, обладают высокими потребительскими свойства, являются источником биологически активных компонентов, и могут быть использованы для получения высококачественной продукции с их использованием.

3. Обоснована возможность использования плодово-ягодного сырья при изготовлении соков концентрированных, овощного сырья - порошка. Доказана возможность и целесообразность их использования в расширении ассортимента функциональных продуктов питания.

4. Обоснована возможность использования плодово-ягодных концентрированных соков, овсяной муки, картофельного модифицированного крахмала, порошка из стевии и фруктозы при производстве ФБК на основании исследований

органолептических и реологических характеристик. Установлено, что для получения продукции с высокими органолептическими свойствами рациональное соотношение между овсяной мукой и картофельным модифицированным крахмалом составляет 5:1, яблочным, лимонниковым и облепиховым соками - 2:1:4; порошком стевии и фруктозы - 1:100, а оптимальная температура восстановления смеси составляет 90 °С.

5. Установлено, что для получения безалкогольных киселей с функциональными свойствами, массовая доля витаминного премикса 994 EU должна составлять не более 0,72 %.

Показано, что гранулирование ФБК методом окатывания позволяет получать продукцию с высокими потребительскими свойствами, в том числе пищевой ценностью и гарантированным содержанием микронутриентов, отвечающих требованиям по качеству и безопасности. Доказательством ее целесообразности является определение насыпной плотности, прочности, угла естественного откоса, сыпучести, гранулометрического состава и подбором оптимального способа приготовления готовой продукции - соответственно 650-875 кг /м2, 33-49 Н /мм2, 33-37 град., 8,5-9,8 г/сек, 0,5-2,0 мм, температура воды 95-100 °С и количеством 200 см3.

6. Оценка потребительских свойств ФБК «Активный день» показала, что органолептические, физико-химические и микробиологические показатели, а также лабильные компоненты разработанной продукции сохраняют стабильность в процессе хранения. Установлены регламентируемые показатели качества, режимы и сроки годности - при температуре и относительной влажности воздуха ниже, соответственно, 20 °С и 75 %, не более 6 мес. Употребление 25 г /200 см ФБК «Активный день» обеспечивает не менее 1/3-2/3 суточной потребности в незаменимых нутриентах.

7. Разработана и утверждена техническая документация на ФБК «Активный день» (ТУ и ТИ 9195-001-16362254-05 «Кисели плодово-ягодные, быстрорастворимые, гранулированные».

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Попов, A.M. Предпочтения потребителей и критерии выбора витаминизированных продуктов / A.M. Попов, М.А. Постолова, Г.С. Драпкина, А.Ф. Шляпин и др. // Сибирская финансовая школа. - 2010. - № 6. - С. 17-19.

2. Драпкина, Г.С. Производство обогащенных быстрорастворимых гранулированных продуктов / Г.С. Драпкина, М.А. Постолова, А.Ф. Шляпин и др. // Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: Сборник научных работ. - Вып. 10. - Кемерово, 2005 - С. 48-49.

3. Попов, A.M. Технология получения быстрорастворимых гранулированных продуктов и изучение их физико-химических свойств / А.М. Попов, С.П. Мальцева, А.Ф. Шляпин // II международная научно-практическая конференция, посвященная 75-летию факультета технологии молочных продуктов Омского государственного аграрного университета: Сборник материалов. - Омск 2005 -С. 89-93.

4. Шляпин, А.Ф. О повышении конкурентоспособности напитков / А.Ф. Шляпин, О.В. Балагура // Конкурентоспособность территорий и предприятий вл

взаимозависимом мире: Материалы IX Всероссийского форума молодых ученых и студентов. - Екатеринбург, 2006. - Ч. 4. - С. 205.

5. Попов, А.М. Изучение зависимости эффективной вязкости от температуры восстановления функциональных напитков / А.М. Попов, О.В. Балагура, А.Ф. Шляпин // Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: сборник статей и докладов девятой научно-практической конференции с международным участием. - Барнаул, 2006. - С. 172-174.

6. Балагура, О.В. Стевия в функциональных продуктах / О.В. Балагура, А.Ф. Шляпин // Здоровое питание - основа жизнедеятельности человека: Сборник материалов Межрегиональной научно-практической конференции. - Кпас-ноярск, 2006. -С. 393-395.

7. Шляпин, А.Ф. Реологические исследования напитков функционального назначения / А.Ф. Шляпин, О.В. Балагура, A.B. Шилов // Техника и технология пищевых производств: Сборник научных работ. -Кемерово, 2006. - С. 109-111.

8. Балагура, О.В. Товароведная оценка напитков функционального назначения / О.В. Балагура, А.Ф. Шляпин // Непрерывной профессиональное образование и карьера - XXI век: Сборник материалов Региональной научно-практической конференции. - Томск, 2007. - С. 60-61.

9. Попов, A.M. Напитки-как источники биологически активных веществ /

• Попов> А ф- Шляпин, О.В. Балагура // Техника и технология пищевых

производств: Тезесы докладов VI Международной научно-технической конференции- Могилев, 2007. - С. 26-27.

10. Шляпин, А.Ф. Производство гранулированных функциональных напитков с использованием лимонника китайского / А.Ф. Шляпин, О.В. Балагура // Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: Сборник научных работ. - Вып. 15. - Кемерово, 2008.- С. 75.

11. Попов, A.M. Рецептура производства функционального напитка / А.М. Попов, А.Ф. Шляпин, О.В. Балагура // Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: Сборник научных работ. - Вып. 15. - Кемерово, 2008,—С. 133-135.

12. Постолова, М.А. Технология производства гранулированных напитков лечебно-профилактического действия / М.А. Постолова, Г.С. Драпкина, А.Ф. Шляпин и др. // Техника и технологии переработки гидробионтов и сельскохозяйственного сырья: Материалы Международной научно-практической конференции. - Мурманск, 2008. - С. 102-103.

ЛР № 020524 от 02.06.97 Подписано в печать 19.03.12. Формат 60*84"" Бумага типографская. Гарнитура Times Уч.-изд. л. 1,25. Тираж 80 экз. Заказ № 45

Оригинал-макет изготовлен в редакционно-издательском центре Кемеровского технологического института пищевой промышленности 650056, г. Кемерово, б-р Строителей, 47

61 12-5/2195

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

На правах рукописи

ШЛЯПИН АЛЕКСАНДР ФЕДОРОВИЧ

РАЗРАБОТКА И ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ БЫСТРОРАСТВОРИМЫХ

КИСЕЛЕЙ

Специальность: 05.18.15 - Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного

питания

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Попов А.М.

Кемерово - 2012

Содержание

стр.

4

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7

1.1. Перспективы развития пищеконцентратной отрасли и методологические принципы проектирования функциональных продуктов

1.2. Основные факторы, формирующие потребительские свойства быстрорастворимых продуктов

1.2.1. Современные технологии и процессы производства быстрорастворимых продуктов

1.2.2. Современные тенденции получения функциональных киселей

1.3. Товароведная характеристика плодоовощного сырья Заключение по обзору литературы. Цель и задачи исследований 35

7

13

21 23 30

Глава 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА 38

38

2.1. Организация проведения эксперимента

2.2. Объекты и материалы исследований

2.3. Методы исследований

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1. Обоснование выбора быстрорастворимых киселей, как перспективных продуктов функционального питания

3.2. Разработка рецептур функциональных быстрорастворимых киселей (ФБК) с заданными потребительскими свойствами

3.2.1. Исследование пищевой ценности плодоовощного сырья

3.2.2. Исследование пищевой ценности плодоовощных полуфабрикатов

3.2.3. Подбор рационального соотношения овсяной муки и крахмала

3.2.4. Подбор рационального соотношения плодово-ягодных соков

3.2.5. Подбор рационального соотношения стевия : фруктоза

40

41

48 48

58

59

66 76 81 83

3.2.6. Разработка рецептур ФБК 85

3.3. Разработка технологии получения ФБК 8 7 3.3.1. Определение структурно-механических свойств ФБК 91

3.3.1.1. Определение насыпной плотности 91

3.3.1.2. Оценка механической прочности 93

3.3.1.3. Определение угла естественного откоса 96

3.3.1.4. Определение коэффициента внутреннего и внешнего трения ФБК по различным поверхностям 96

3.3.1.5. Определение гранулометрического состава 99

3.4. Оценка потребительских свойств и установление регламентируемых показателей качества ФБК 102

3.4.1. Исследование технологических свойств ФБК 102

3.4.2. Исследование органолептических, физико-химических и микробиологических показателей качества в процессе хранения ФБК 105

3.4.3. Регламентируемые показатели качества ФБК 108

ВЫВОДЫ 112

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 114

ПРИЛОЖЕНИЯ

128

ВВЕДЕНИЕ

Важной задачей, стоящей перед пищевой промышленностью, является создание комплекса мероприятий, направленных на удовлетворение потребностей различных групп населения в здоровом питании с учетом их традиций, привычек и экономического положения, что закреплено распоряжением Правительства РФ № 1873-р от 25.10.2010 г. «Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года».

В последние время значительно увеличилась часть населения, часто использующая готовые блюда и полуфабрикаты. Кроме этого существенно изменились традиционные вкусы населения в результате все большей осведомленности о воздействии различных продуктов на здоровье и продолжительность жизни человека. Немаловажное значение в этой ситуации имеют быстрорастворимые продукты, содержащие физиологически активные ингредиенты. Достоинством данных продуктов является способность сохранять свои полезные свойства и отсутствие особых условий хранения и специальных способов приготовления. Однако с точки зрения физиологии питания, такая тенденция питания может иметь ряд отрицательных последствий, связанных, прежде всего, с тем, что большинство пищевых продуктов содержит сложные, высокомолекулярные и нерастворимые в воде соединения, имеющие особые физиологические характеристики.

Для того, чтобы предотвратить отрицательные последствия питания, необходимо научно обосновать и создать такие продукты массового потребления, которые бы, с одной стороны, позволили не трать лишнее время на еду, а с другой - обеспечили организм человека физиологически активными компонентами. Существенный вклад в развитие и решение рассматриваемой проблемы внесли A.A. Покровский, В.А. Тутельян, В.Ф. Добровольский, В.Б. Спиричев, J1.H. Шатнюк, В.М. Позняковский, JI.A. Маюрникова, Т.Ф. Киселева, A.M. Попов и др.

Неотъемлемой частью питания современного человека являются пищевые концентраты, в том числе композиционные (на плодоовощном сырье, обогащенные различными витаминами, минеральными веществами). Представляется целесообразным расширение ассортимента быстрорастворимых киселей отечественного производства, в том числе функциональных за счет использования плодоовощного сырья местного производства и витаминных премиксов, которые могут быть использованы для укрепления и поддержания здоровья.

Научная новизна. В результате социологических исследований выявлены потребительские требования к ФБК, послужившие основой для разработки новой продукции.

Обоснован выбор плодоовощного сырья, позволяющего получать на его основе продукты с высоким содержанием биологически активных компонентов для производства ФБК.

На основании сенсорных исследований получены рациональные соотношения между овсяной мукой и картофельным модифицированным крахмалом, яблочным, лимонниковым и облепиховым соками, а также порошком стевии и фруктозы, позволяющие получить продукцию с высокими потребительскими свойствами.

Обоснована технология изготовления ФБК - гранулирование методом окатывания, позволяющая сохранить их физиолого-функциональные свойства до окончания срока годности продукции. Дана оценка качества новых видов ФБК по совокупности органолептических и физико-химических показателей, критериев безопасности, обоснованы режимы и сроки годности, обеспечивающие стабильность качественных характеристик.

Практическая значимость работы. Разработана и утверждена техническая документация ТУ и ТИ 9195-001-16362254-05 «Кисели плодово-ягодные, быстрорастворимые, гранулированные» (Приложение Б,В).

Технология производства разработанного функционального быстрорастворимого продукта внедрена на ООО «НПО «Здоровое питание» (г. Кемерово).

Результаты работы используются в учебном процессе на кафедре «Товароведение и управление качеством» ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности», используются при разработке учебно-методической литературы для бакалавров и магистрантов направления «Товароведение» (Приложение Е).

Апробация работы. Положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на всероссийских и международных конференциях и форумах: II международной научно-практической конференции Омского государственного аграрного университета (Омск, 2005), IX Всероссийском форуме молодых ученых и студентов «Конкурентоспособность территорий и предприятий во взаимозависимом мире» (Екатеринбург, 2006), сб. науч. работ «Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов» (Кемерово, 2005-2008), IX научно-практической конференции «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств» (Барнаул, 2006), межрегиональной научно-практической конференции «Здоровое питание - основа жизнедеятельности человека» (Красноярск, 2006), сб. науч. работ «Техника и технология пищевых производств» (Кемерово, 2006), региональной научно-практической конференции «Непрерывной профессиональное образование и карьера - XXI век.» (Юрга, 2007), IV Международной научно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств» (Могилев, 2007), международной научно-практической конференции «Техника и технологии переработки гидробионтов и сельскохозяйственного сырья» (Мурманск, 2008).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 работ, отражающих ее основное содержание, в том числе 1 в журнале, рекомендованном ВАК.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, выводов, списка литературы и приложений. Основной текст изложен на 127 страницах. Диссертация содержит 23 таблицы и 27 рисунков. Список использованной литературы включает 154 наименований, в том числе 17 иностранных.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Перспективы развития пищеконцентратной отрасли и методологические принципы проектирования функциональных продуктов

Функциональными называют пищевые продукты, предназначенные для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами здорового населения, снижающие риск развития заболеваний, связанных с питанием, сохраняющие и улучшающие здоровье за счет наличия в их составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов [13, 39, 128].

Необходимость обеспечения продовольственной безопасности страны выдвигает в число первоочередных задач ускоренное развитие производства отечественных продуктов питания, В целях создания конкурентоспособной среды формирующийся в России рынок требует, чтобы предложение товаров было в рациональном соотношении от отечественных производителей и по импорту.

Актуальность проблемы объясняется глубоким спадом производства в пищеконцентратной отрасли по всем видам продукции, в том числе на душу населения. Общий объем производства за период 1990-2008 гг. снизился в 1,8 раза, потребление сократилось в 1,9 раза; большая доля (33-46 %) потребления за последние восемь лет (2001-2008 гг.) обеспечивалась за счет импорта. [27, 75].

Приоритетное развитие производства отечественной продукции пищеконцентратной отрасли предполагает использование интенсивных факторов экономического роста. По мере развития научно-технического прогресса (НТП) и внедрения его результатов в производство на каком-то этапе (по оценкам специалистов, в 2010-2020 гг.) экстенсивные факторы уступают место интенсивным факторам. [30, 75].

Развитие НТП на перспективу связано с совершенствованием качества традиционно выпускаемых продуктов, с разработкой и внедрением новых инновационных технологий, ориентированных на максимальное удовлетворение меняющихся вкусов и предпочтений покупателей, создание продуктов особого класса; здорового питания, лечебно-профилактической направленности и др.

Экстенсивное и интенсивное направления развития обеспечиваются за счет более полного использования и совершенствования производственного потенциала. Производственный потенциал - это сумма трех составляющих: технический, сырьевой и трудовой. Все три составляющие взаимосвязаны единым процессом производства и реализации; от того, как они взаимодействуют, зависят качество продукции,- ее удельная себестоимость, удельная и абсолютная величина прибыли.

Пищеконцентратная отрасль относится к группе материалоемких отраслей пищевой промышленности, перерабатывающей как первичное сельскохозяйственное сырье, так и промышленное сырье, прошедшее стадию технологической обработки. [31, 75].

Продукция отрасли вырабатывается на нескольких специализированных предприятиях, в цехах, участках предприятий других отраслей пищевой промышленности, на малых предприятиях частных, частно-групповых форм собственности (ТОО, ООО).

Отрасль выпускает обеденные блюда быстрого и мгновенного приготовления на основе автоматизированных способов дозирования и смешивания компонентов сушеных видов сырья, полуфабрикатов. Кроме того, на основе технологического способа обжарки из зерен сырого кофе, закупаемого по импорту выпускается кофе натуральный в зерне, кофе молотый, кофе растворимый, кофейные напитки; на основе технологического способа экструзии - воздушные зерна из кукурузы, риса, воздушные крупяные палочки.

Продукция отличается малым объемным весом, быстрым приготовлением в любых условиях, длительными сроками хранения, энергонасыщенностью, высокими питательными свойствами, что очень удобно и выгодно для опреде-

ленных сегментных групп покупателей: геологов, подводников, альпинистов, туристов, студентов, пенсионеров, дачников и т.д. [58, 75].

Ассортиментный состав продукции отрасли включает более 400 наименований и подразделяется на четыре однородные по технологии изготовления и потребительскому использованию группы: пищевые концентраты (первые и вторые обеденные блюда, сладкие блюда - кексы, торты, муссы); сухие продукты детского и диетического питания (сухие молочные смеси, каши молочные крупяные); кофе и кофепродукты; продукты из кукурузы и других зерновых культур - сухие завтраки. [75, 100].

Основополагающий момент развития пищеконцентратной отрасли в период до 2012 г. и далее до 2020 г.: необходимо существенно поднять объемы производства пищеконцентратной продукции, пользующейся неснижаемым спросом. С одновременным ростом конкурентоспособности, акцентировать усилия из трех вышеназванных составляющих производственного потенциала на первом из них - техническом потенциале. Организовать производство качественных продуктов с высокой степенью производительности труда можно только на современных поточно-механизированных (автоматизированных) линиях с малоотходной, трудо-, энергосберегающей технологией, компактных по занимаемой производственной площади. [70, 71, 75].

Предприятия отрасли недостаточно оснащены современными, высокопроизводительными комплексно- механизированными и автоматизированными линиями производства всех выделенных групп пищеконцентратной продукции. Большая часть массового ассортимента вырабатывается на линиях, скомпонованных из разрозненных видов оборудования других отраслей пищевой промышленности. На период 2006-2008 гг. износ в отрасли составил свыше 80 %. [70, 75].

Для совершенствования технического потенциала предлагается следующее: для интенсивного наращивания объемов производства пищеконцентратной продукции, пользующейся спросом, в условиях отсутствия машиностроительной базы необходимо закупать предприятиям современные импортные ли-

нии и оборудование отечественного производства; для продуктов, традиционно пользующихся повышенным спросом в отрасли (сладкие блюда и сухие завтраки; кофе и кофепродукты) в ближайший период следует провести качественное обновление оборудования. [71, 75].

Сладкие блюда и сухие завтраки традиционно пользуются повышенным спросом у населения всех возрастных групп по всем регионам России. В 1990 г. по Российской Федерации потребление указанных продуктов было в 2-4 раза ниже, чем в странах Европы и США. В связи с резким спадом объемов производства в 2,3 раза (1990-2000 гг. - со 148,0 тыс. т до 63,0 тыс. т) и далее ростом в 1,5 раза (2000-2008 гг. - до 95,0 тыс. т) отставание среднедушевого потребления увеличилось с 2-4 раз в 1990 г. до 3-6 раз в 2008 г. [75].

Доля импорта от потребления указанных продуктов в 1990 г, была в размере 11 %, в 2008 г. - 34 %.[75].

Интенсивное наращивание производства сладких блюд (кисели, кексы, торты, муссы, желе) и сухих завтраков (воздушные зерна из кукурузы, риса, крупяные палочки) позволит, с учетом закупок по им- порту необходимого количества оборудования поточно-механизированных (автоматизированных линий, в масштабе регионов РФ выправить сложившееся положение, а именно, снизить долю импорта в балансе потребления до допустимых границ изменения (20-30 %) и, соответственно, обеспечить на перспективу продовольственную независимость. [75].

Рассматриваемая группа продукции получила широкое распространение т развитие в странах Европейского Союза, странах Северной и Южной Америки, Японии и др. [110, 117, 118, 119, 120]

В России также уделяется большое внимание разработке функциональных продуктов питания, в том числе пищеконцентратам. Например, научные и практические основы производства пищевых продуктов с применением белкового сырья растительного происхождения для замены продуктов из натурального мяса, рыбы и птицы в нашей стране заложены А. Несмеяновым с сотрудниками еще в 1971 г. [4, 83, 97]. На рубеже XXI в. академиком РАМН В.А.

Тутельяном выдвинута концепция «оптимального питания» населения России. Данная научно обоснованная концепция вобрала в себя практически все достижения современной науки о питании в России с учетом существующей экологической ситуации и нарастающим влиянием техногенной нагрузки на фоне нарушенной структуры питания населения страны [78, 94].

Работы в области разработки и апробации методологических принципов разработки функциональных пищевых продуктов продолжаются, в частности, Р.Г. Разумовской, М.Е. Цибизовой и А.А. Кильмаевой [78], представленные на рисунке 1.1.

1 этап: Характеристика отдельно взятого компонент