автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.06, диссертация на тему:Разработка новых рецептур и технологии комбинированных масложировых продуктов

На правах рукописи

Ливинский Алексей Александрович

РАЗРАБОТКА НОВЫХ РЕЦЕПТУР И ТЕХНОЛОГИИ КОМБИНИРОВАННЫХ МАСЛОЖИРОВЫХ ПРОДУКТОВ

Специальность 05.18.06 — Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2006

Работа выполнена в Московском государственном университете пищевых производств (ГОУ ВПО МГУПП)

УДК: 664.315.6.032:658.527

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: кандидат технических наук,

доцент Белокрылов Юрий Федорович

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор технических наук, профессор Тырсин Юрий Александрович

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Кюрегян Гоар Пайлаковна

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: Российская экономическая

академия им. Г.В. Плеханова

Защита диссертации состоится 1 декабря 2006 года в 13 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.122.05. при Московском государственном университете технологий и управления по адресу: 109316, г. Москва, ул. Талалихина, д. 31, ауд. 42.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУТУ.

Автореферат разослан 31 октября 2006 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

О.С. Восконян

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Обеспечение жировыми продуктами является важным элементом продовольственной безопасности страны. Направлением развития масложировой отрасли РФ является диверсификация производства, выпуск комбинированных продуктов эмульсионной структуры, которые должны соответствовать изменяющимся новым требованиям потребителей. Необходимость направленного регулирования качества комбинированных продуктов широко обсуждается в настоящее время. Разрабатываемые новые продукты должны отвечать международному уровню качества и безопасности и соответствовать традиционным свойствам, присущим данным видам.

В последние годы открытия в области медицины, биохимии, химии, а также рост образованности покупателей обусловили более высокие требования к пищевым продуктам. Появилась необходимость расширения рамок традиционных требований и к комбинированным жировым продуктам.

В мировой практике получило распространение производство маргариновой продукции более узкого целевого назначения, при этом каждый вид комбинированных масложи-ровых продуктов должен отвечать своему назначению по функции применения. При создании новых видов комбинированных масложировых продуктов проблемой является стабилизация их структуры, что достигается внесением в рецептуру дополнительных ингредиентов.

Использование для прогнозирования технологических и потребительских свойств продукции температуры плавления, твердости по Каминскому, жирнокислотного состава не всегда гарантирует получение продукции с заданными свойствами.

Одновременно, в связи с интеграцией РФ в международную дистрибьютерскую систему, произошли значительные изменения требований к качеству сырьевой базы отрасли. Сырье должно обеспечивать снижение содержания трансизомеров и холестерина, повышение содержания ненасыщенных триглицеридов в готовой продукции.

Поэтому, создание конкурентоспособного ассортимента масложировых продуктов целевого назначения — комбинированных жировых продуктов, изготовленных из натурального сырья с гарантированным комплексом свойств и также технологии для их производства — задача актуальная и своевременная.

Данная работа выполнялась в соответствии с хоздоговорными и инициативными НИР на кафедрах «Сопротивление материалов, теоретическая и прикладная механика», «Технологии жиров и биоорганического синтеза» МГУПП (2001-2006 гг.).

Степень разработанности проблемы. Научные основы процессов технологии переработки жиров, разработки новых видов маргаринов и майонезов, их продвижение на рынке созданы работами Н.С. Арутюняна, В.В. Ключкина, Н.И. Козина, Е.П. Корненой, А.Ю. Кривовой, A.A. Кочетковой, Ю.А. Мачи-хина, А.П. Нечаева, В.Х. Пароняна, И.В. Павловой, П.А. Ребин-дера, А.Г. Сергеева, Н.М. Скрябиной, A.B. Стеценко, Ю.А. Тыр-сина, В.А. Тутельяна, A.A. Шмидта.

Цель и задачи работы. Целью настоящей диссертационной работы является создание новых конкурентоспособных видов комбинированных масложировых продуктов целевого назначения, изготовленных из натурального сырья, а также технологии их производства.

Для реализации поставленной цели определены следующие задачи:

— выявить критерии оценки свойств стабилизирующих ингредиентов;

— установить эффективные нормы их введения в рецептуры;

— обосновать состав жировой фазы и рекомендовать соотношения жировых продуктов, гарантирующие получение заданных структурно-механических свойств готовой продукции;

— предложить критерии контроля качества и безопасности, гарантирующие соответствие продукции современным требованиям потребителей;

— исследовать влияние различных факторов на качество и безопасность продуктов при производстве, хранении и использовании;

- осуществить выбор оборудования; разработать технологические схемы и режимы, гарантирующие получение продукции с комплексом заданных свойств;

— разработать нормативно-техническую документацию на выработанные технические решения.

Научная новизна работы. Обоснована методология разработки рецептур комбинированных масложировых продуктов целевого назначения. Впервые апробировано использование математических зависимостей «состав-свойство» при установлении массовой доли индивидуальных ингредиентов в составе композиций стабилизаторов структуры для водной фазы комбинированных масложировых продуктов, гарантирующее требуемые реологические свойства готовой продукции. Разработаны критерии прогнозирования и оценки комплекса структурно-механических показателей комбинированных масложировых продуктов.

Практическая значимость работы. Предложены критерии контроля качества и безопасности комбинированных масложировых продуктов. Разработаны многокомпонентные жировые основы комбинированных масложировых продуктов целевого назначения. Предложены области совместимости компонентов в жировых основах маргариновой продукции; предложены области совместимости стабилизирующих ингредиентов в композициях стабилизаторов структуры. Разработаны рецептуры на новые виды комбинированных масложировых продуктов. Разработан способ производства, гарантирующий соответствие продукции комплексу современных требований к качеству и безопасности пищевых продуктов. Разработаны технологические инструкции для производства новых видов.

Результаты научных исследований диссертации используются в учебном процессе - при чтении лекций, выполнении лабораторных работ, курсовых и дипломных НИР на кафедрах «Технология жиров и биоорганического синтеза» и «Сопротивление материалов, теоретическая и прикладная механика» МГУПП. Научно-технические разработки диссертации под-

тверждены актами испытаний и дегустаций, протоколы которых приведены в приложениях диссертации.

Новизна и практическая значимость технических решений диссертационного исследования подтверждена 2 Патентами: ЬШ № 2246844; 1Ш № 2272532.

Апробация работы и личный вклад автора. Полученные результаты исследований подтверждены в промышленных условиях предприятий и приняты к внедрению ООО «МТО Каскад», ООО «Знаменский маргариновый комбинат». Суммарный экономический эффект от внедрения предлагаемых разработок составит 3,49 млн. руб. в год. Материалы исследований используются в учебном процессе: в лекционных и лабораторных курсах «Пищевые эмульсии масложировой промышленности», «Патентоведение», «Проектирование масложировых предприятий», при выполнении студентами курсовых и дипломных работ по специальности «Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов» в МГУПП.

Основные положения и результаты исследований диссертации докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях: «Качество и безопасность продовольственного сырья и продуктов питания» (МГУПП, 2002); «Спреды и смеси топленые» (МГУПП, 2005); 5-ой международной молодежной конференции ИБХФ РАН-ВУЗы (Москва, 2005); 5-ой международной конференции «Масло-жировая индустрия-2005» (С-Пб. ВНИИЖ, 2005); Юбилейной научной конференции (МГУПП, 2005).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 11 работах (одна статья в издании по списку ВАК), в том числе в 2 Патентах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 148 страницах, в том числе содержит 43 рисунка, 18 таблиц. Список литературы включает 172 источника отечественных и зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована научная новизна и отражена практическая значимость проведенного исследования по разработке новых рецептур комбинированных масложировых продуктов целевого назначения и технологии их получения.

В первой главе осуществлен анализ научно-технической информации. Анализ проводили по направлениям: требования диетологов к комбинированным жировым продуктам; целевые требования к масложировым продуктам; влияние жирового сырья на качество и безопасность пищевых продуктов; влияние рецептурных ингредиентов на потребительские свойства готовой продукции; современные принципы создания жировых продуктов различного назначения; методы оценки качества и безопасности масложировой продукции. Установлено, что обсуждаемая проблема находится в центре внимания ученых и специалистов. Показано, что для повышения конкурентной способности отечественной масложировой продукции необходимо расширять ее ассортимент. Создание новых видов направлено на изменение жировой основы и водной фазы. При этом, жировая фаза должна соответствовать требованиям современной науки о питании и придавать продукции традиционные потребительские свойства. Водная фаза должна содержать эффективные стабилизаторы структуры. Одним из направлений стабилизации эмульсий является использование комплексов стабилизирующих веществ.

Оборудование, входящее в состав технологической линии на каждой стадии технологического процесса, должно гарантировать структурообразование, качество и безопасность готовой продукции. На основе анализа информации сформулированы цели и задачи исследований

Во второй главе представлены объекты и современные методы физико-химических, реологических, микробиологических исследований, призванных оценить свойства сырья и продуктов. На разных этапах, в качестве методов исследования применяли типовые, стандартные методики, рекомендуемые ВНИИ жиров. В составе жировой основы использовали расти-

тельные жидкие и твердые масла и их фракции, эмульгаторы по действующей нормативной документации. В составе вводной фазы использовали гуаровую камедь (Е 412), камедь рожкового дерева (Е 410), ксантановую камедь (Е 415), альгинат натрия (Е 401), другие рецептурные ингредиенты, разрешенные к применению в установленном порядке.

Достоверность приведенных результатов подтверждается применением математических методов планирования и обработки экспериментальных данных статистическими методами. В таблицах и на рисунках приведены средние значения, с погрешностью 1,0-1,5 % при доверительной вероятности Р=0,95.

В третьей главе осуществлено обоснование состава жировой и водной фаз для новых рецептур продуктов с целевыми свойствами. При создании новых видов комбинированных мас-ложировых продуктов проблемой является стабилизация их структуры, что достигается внесением в рецептуру дополнительных ингредиентов — стабилизаторов структуры. Ранее проведенными исследованиями Русаковой Е.А (1998), Леоновой И.А. (2000) было показано, что гидроколлоиды обладают сильными влагоудерживающими свойствами: они связывают воду, в результате чего водная фаза эмульсионной системы теряет свою подвижность. Переход композиции в коллоидную систему сопровождается одновременным повышением вязкости, то есть стабилизаторы структуры проявляют функции загустителя. Эффект изменения консистенции (повышение вязкости или ге-леобразование) имеет технологическое значение и зависит от типа стабилизатора структуры. Направленное смешение индивидуальных веществ гарантирует получение композиций с заданными реологическими свойствами.

Обоснование состава стабилизаторов структуры. Выбор стабилизирующих веществ осуществляли по проявляемым максимальным вязкостным свойствам растворов гидроколлоидов, их двух- и трехкомпонентных композиций.

Актуальным является создание трехкомпонентных систем. В соответствии с планом многофакторного эксперимента составлены смеси гидроколлоидов: камедь рожкового дерева — ксантановая камедь — гуаровая камедь и альгинат натрия -

ксантановая камедь — гуаровая камедь. По результатам экспериментальных данных зависимостей «состав — относительная вязкость», построены диаграммы состояния «состав-свойство» для трехкомпонентных систем при температурах 20 и 40 °С, представленные на рис. 1 (1-4). А так же, с помощью автоматизированных методов вычислений получены уравнения регрессии, адекватно описывающие вязкостное поведение композиций стабилизаторов в системах:

1. камедь рожкового дерева — ксантановая камедь — гуаровая камедь, при температурах 20 и 40 °С соответственно:

0,1х+2,7у+0,9г+16ху+0,2хг+1,4уг (1) у2= 0,75х+2,5у+1,5г-1,3ху-0,06х2-0,2у2 (2)

2. альгинат натрия — ксантановая камедь — гуаровая камедь, при температурах 20 и 40 °С соответственно:

у3= 2,7х+2,7у+0,9г+4ху+1,6хг+1,4уг (3) у4= 2,75х+2,5у+1,5г+2,3ху+1,5х2-0,2у2 (4) На рис. 1.1 наибольшая относительная вязкость - 5,3 при 20 °С наблюдается при соотношении компонентов, равным 45:50:5. При повышении температуры до 40 °С (рис. 1.2) данный эффект не наблюдается, поскольку максимальное значение вязкости - 2,4. На рис. 1.3 для системы альгинат натрия -ксантановая камедь — гуаровая камедь при 20 °С, наибольшему значению относительной вязкости, равному 3,4, отвечает область со значениями массовых долей ксантановой камеди, равной 25-75 % и альгината натрия - 25-75 %. В данной области максимальным значениям относительной вязкости соответствуют следующие соотношения компонентов: альгинат натрия: ксантановая камедь:гуаровая камедь, равные 54:39:7; 60:33:7; 67:28:5; 48:45:7. При температуре 40 °С (рис. 1.4) значение максимальной относительной вязкости понижается до 3,2, но тенденция поведения сохраняется. Таким образом, установленные соотношения ингредиентов рекомендованы для использования в качестве стабилизаторов структуры комбинированных масложировых продуктов.

Рис.1 Относительная вязкость растворов трехкомпо-нентных композиций:

1.1— диаграмма в системе камедь рожкового дерева — ксантано-вая камедь - гуаровая камедь, при температуре 20 °С; 1.2 - диаграмма в системе камедь рожкового дерева — ксантановая камедь - гуаровая камедь, при температуре 40 °С; 1.3 - альгинат натрия - ксантановая камедь - гуаровая камедь, при температуре 20 °С; 1.4 — альгинат натрия — ксантановая камедь — гуаровая камедь, при температуре 40 °С.

Обоснование состава жировой основы маргариновой продукции. При разработке состава жировых основ в качестве сырья использовали жидкие и твердые растительные жиры — фракции пальмового масла, кокосовое масло в рафинированном и дезодорированном виде. Физико-химические показатели и содержание основных жирных кислот представлены в таблице 1.

Физико-химические

Таблица 1. показатели и содержание основных

"""-^-^Наименование Показатели Фракция пальм. Кокосов, масло Подсолнечное масло

37 (жир 1) 49 (жир 4)

Физико-химические показатели Т плавления, сС 37,3 52,6 32,5 -

Т застывания, °С 20,0 39,0 19,0 -

ИТТ, при °С 10 34,00 68,64 43,10 0,30

20 26,11 53,00 21,10 0,22

30 9,10 36,60 5,60 0,05

Твердость ,г/см 116 561 280 —

Содержание основных жирных кислот, % Каприловая 8:0 — — 8.3 —

Каприновая 10:0 — — 6.3 —

Лауриновая 12:0 0.5 следы 47.6 —

Миристиновая 14:0 1.1 0.9 16.4 —

Пальмитиновая 16:0 44.6 59.9 8.5 6.4

Стеариновая 18:0 4.3 3.3 — 2.4

Олеиновая 18:1 38.3 29.5 6.5 21,6

Линолевая 18:2 12.3 7.4 — 70

На первом этапе, для определения эталонных свойств маргариновой продукции целевого назначения, нами исследо-

вано 16 образцов традиционных жировых продуктов, представленных в торговой сети Москвы.

В продуктах были установлены физико-химические (массовая доля жира, массовая доля влаги, содержание сухого обезжиренного остатка, кислотность, термоустойчивость, содержание соли, жирно-кислотный состав, твердость) и органо-лептические (вкус, цвет, запах, консистенция) показатели. Полученные результаты и их сопоставление с результатами сенсорного тестирования позволили разделить данную группу комбинированных масложировых продуктов на виды по качественным показателям, которые представлены в таблице 2.

Таблица 2

Виды комбинированных растительно-жировых продуктов

№ Наименование показателя Норма, %

1. Содержание соли слабосоленые соленые

0,06-0,10 0,11-1,00

2. Содержание COMO низкое высокое

0,80-1,50 1,51-3,70

3. Кислотность, иК слабокислые кислые

0,08-0,30 0,31-1,50

Установлено, что слабосоленым продуктам соответствует содержание соли 0,06-0,10 %; соленым — содержание соли 0,11-1,00 %; слабокислым соответствует значение кислотности 0,08-0,30 °К; кислым - 0,31-1,50 °К. Все значения кислотности соответствуют действующим нормам. Образцы с высокой кислотностью имеют высокое значение кислотного числа — 0,9-1,2 мг КОН/г жира. Количество COMO характеризует количество белков и углеводов в продукции, полученные значения лежат в интервале 0,8-3,7 %. Все образцы выпущены в сладкосливочной гамме вкуса. Таким образом, при сопоставлении полученных экспериментальных данных с предпочтениями потребителей, выявленными сенсорным анализом продукции, в качестве эталонного образца выбран соленый, слабокислый, с низким содержанием COMO, изготовленный в сладкосливочной гамме продукт.

Структурно-механические свойства комбинированных масложировых продуктов обеспечиваются сочетанием взаимно связанных параметров консистенции и плавления. Характер плавления жировых композиций в НТД фиксируется температурой плавления и содержанием твердых триглицеридов при 20 °С. Показана необходимость установления содержания твердых триглицеридов в заданном интервале температур 10-30 °С методом ЯМР-спектроскопии (ИТТ). Сформулирована область оптимальных значений ИТТ, представленная на рисунке 2.4.

Консистентность, как параметр пластичности, оценивается в промышленной практике РФ твердостью, определяемой на твердомере Каминского и характеризует свойства сопротивления продукта деформациям при разрезании. Нами изучены свойства сопротивление продукта усилиям разрезания и сдвига на приборе СТ-1. На рис. 2 представлены графические изображения, полученные после обработки с помощью сопроводительного программного обеспечения. Были получены зависимости усилий при разрезании и усилий сдвига, в частности зависимость усилия при разрезании представлена на рис. 2.1.

Для характеристики свойств продукта и фиксации потребительских показателей маргариновой продукции рассчитывалось напряжение при разрезании и при сдвиге. На рис. 2.2 приведена зависимость напряжения при разрезании продукта. На рис. 2.3 приведена зависимость напряжения сдвига продукта. Установлено, что чем выше регистрируемые напряжения, тем выше твердость продукта и тем выше содержание твердых триглицеридов при данной температуре. В условиях эксперимента для намазываемых продуктов рекомендован интервал напряжений при разрезании — 1200-1400 кПа, и интервал напряжений сдвига - 500-1000 кПа, содержание твердых триглицеридов (ИТТ) при 10 °С - 17-25 %, при 20 °С - 11-16 % и при 30 °С - 5-8 %.

Рис. 2.1 Рис. 2.2

Рис. 2. Структурно-механические свойства продуктов для намазывания

2.1 — усилие при разрезании, 2.2 — напряжение при разрезании, 2.3 - напряжение сдвига, 2.4 - содержание твердых триглицеридов.

На втором этапе для установления оптимальных соотношений ингредиентов в жировых основах для новых рецептур использованы треугольные диаграммы зависимости «состав жировых композиций-свойство» (температура плавления, температура застывания, ИТТ при 10,20 и 30 °С). В качестве составляющих жировых основ было использовано сырье, физико-химические показатели которого приведены в таблице 1. При статистической обработке данных были получены уравнения регрессии, адекватно описывающие поведение системы: Тпл, °С = 37,Зх+52,6у+32,5г+6,2ху-19,6x2-1 б,2уг (5)

Тз, °С = 20х+39у+19х+18х у+22х г+24у ъ (6)

С10 = 34х+68,6у+43г-8,4ху+15бхг+6,8уг (7)

С20 = 26,1 х+5 3 у+21,1 г-15 ху+8 0,8х/-18 Дуг (8)

СЗО = 9,1 х+3 6,6у+5,6г+11, 8ху-13, 8хг-3,2уг (9)

Основываясь на результатах математической обработки полученных данных, были выбраны композиции с составами, соответствующими эталонной продукции. Установлено экспериментальным путем соответствие свойств модельных смесей с выбранными составами оптимальным областям по температуре застывания, температуре плавления, содержанию твердых тритлицеридов при 10 °С, 20 °С, 30 °С, прочностным характеристикам.

При реализации метода подбора жировых основ комбинированных продуктов рекомендован в соответствии с заданными свойствами, следующий состав жировой основы — не более 25 % кокосового масла; не более 10 % фракции пальмового масла с температурой плавления 49 °С. При таких условиях содержание линолевой кислоты составляет не менее 15 %, что отвечает ограничениям действующей НТД.

Таким образом, для производства комбинированных масложировых продуктов для намазывания рекомендованы следующие составы жировых основ — фракции пальмового масла с температурой плавления 37 °С: фракции пальмового масла с температурой плавления 49 °С: кокосовое масло, соответствующие 65:10:25, 77:8:15, 72:5:23.

Разработка новых рецептур комбинированных масложировых продуктов. С целью определения оптимальной концентрации исследуемых веществ (стабилизационной системы и эмульгатсфа) использовался метод многофакторного планирования эксперимента. Определены эффективные концентрации веществ, позволяющие при использовании в рецептурах комбинированных масложировых продуктов с массовой долей жира 40, 50 и 60 % получить продукцию со стойкостью модельной эмульсии 99,8-100,00 %. (рис. 3).

■эмульгатор •стабилизатор

30 50 70

Массовая доля жира, %

Рис. 3. Количество ингредиентов в зависимости от массовой доли жира в продукте.

На основании проведенных исследований разработаны рецептуры комбинированных масложировых продуктов (таблица 4), которые по физико-химическим (массовая доля жира, массовая доля влаги, содержание сухого обезжиренного остатка, кислотность, термоустойчивость, содержание соли, жирно-кислотный состав, твердость), органолептическим (вкус, цвет, запах, консистенция) показателям и потребительским свойствам соответствуют отработанным критериям.

Таблица 4

№ п/п Наименование компонентов Норма, по вариантам, %

1 2 3

1. Эмульгатор 1,60 1,45. 1Д

2. Стабилизатор структуры 6,00 5^ 4,6

3. Жировая основа 32,40 43,25 54,3

4. Ароматизатор «Сливочное масло» 0,18 0,15 0,12

5. Бетакаротин, водорастворимый 0,05 0,06 0,07

6. Соль 1,10 1,0 0,9

7. Сахар 1,00 0,8 0,6

8. Сухое молоко 0,80 0,8 0,8

9 Вода 56,97 47,19 37,51

10. Итого 100,00 100,00 100,00

11. В том числе жиров 40,00 50,00 60,00

Апробация предлагаемой методологии разработки рецептур комбинированных масложировых продуктов (на примере маргарина для слоеных изделий). Маргарины для слоеных изделий должны иметь определенные технологические свойства, гарантирующие получение слоев в изделии. На основании опытно-промышленных выработок мучных слоеных изделий установлена оптимальная область содержания твердых триглицеридов, характеризуемая следующими значениями: при температуре 10 °С - 45-60 %, при 20 °С - 30-40 %, при 30 °С - 15-22 %. Реализация методологии подбора жировой основы позволила разработать прочностные характеристики продукта, которые представлены на рисунках 4.1 и 4.2.

Рис. 4.1 I Рис. 4.2

Рис. 4 Прочностные характеристики

4.1 — напряжения при разрезании маргарина для слоеных изделий,

4.2 — напряжения сдвига маргарина для слоеных изделий.

Напряжение при разрезании — 1650 кПа и напряжение сдвига — 2400 кПа. Разработанная рецептура маргарина для слоеного теста представлена в таблице 5.

Таблица 5

Рецептура маргарина для слоеного теста

№ п/п Наименование компонентов Соотношение по вариантам рецептур,%

1 2

1. Жировая основа 78,30 78,10

2. Эмульгатор МГД 1,00 0,80

3. Лецитин 0,50 0,80

4. Соль 1,50 1,50

5. Лимонная кислота 0,01 0,01

6. Ароматизатор 0,20 0,20

7. Вода 18,49 18,49

8. Всего 100,00 100,00

в том числе жиров 80,00 80,00

Данный вид маргариновой продукции должен соответствовать по физико-химическим показателям требованиям, представленным в таблице 6.

Таблица 6

Физико-химические и органолептические показатели

№ Показатели Норма

1. Цвет От белого до светло-желтого, однородный

2. Запах Чистый, без посторонних, сладкосливочный

3. Вкус Чистый, салистый, сбалансированный

4. Массовая для жира, %, не менее 80,00

5. Массовая доля влаги и летучих веществ, %, не более 20,00

6. Содержание соли, % 0,10-0,50

7. Содержание лимонной кислоты,% 0,01-0,03

8. Содержание сахара,% 0,10-0,30

9. РН водной фазы 3,2-3,5

10. Температура плавления ,иС 39,0-41,0

Таким образом, разработана универсальная методология, позволяющая на основании зависимостей «состав-

свойство» разрабатывать комбинированные масложировые продукты целевого назначения.

В Главе 4 осуществлено обоснование выбора оборудования, компоновки технологической линии и режимов технологии комбинированных масложировых продуктов. При разработке учитывали, что производство должно складываться из следующих стадий: подготовка водорастворимых и жирорастворимых ингредиентов для производства, приготовление грубой эмульсии, гомогенизация, придание продукту потребительских свойств. Для гомогенизиции продуктов использован активатор «Багри». Конструктивно он состоит из неподвижного корпуса в виде конуса и ротора, выполненного в виде усеченного конуса с призматическими насечками. Размер частиц обеспечивается регулировкой величины зазора между ротором и статором и давлением в системе. Электронным микроскопи-рованием продукции установлено, что размер частиц дисперсной фазы соответствует общепринятым требованиям к размерам частиц устойчивой эмульсии, сохраняющей свои свойства в течение всего срока годности: 95 % всех частиц с размером 1-10 мкм, при этом распределение частиц подчиняется нормальному закону.

На стадии входного контроля исключали сырье и ингредиенты, контаминированные патогенными микроорганизмами и другими, ограничиваемыми СанПиН. Для сопоставления определялось значение КМАФАнМ, которое является точным индикатором контаминирования продукта и, как следствие, показателем потенциального срока годности. На основании микробиологических исследований выбраны ингредиенты со значениями КМАФАнМ не более 1*103 КОЕ/г пастеризуемых видов. Вода, один из основных рецептурных ингредиентов, рассмотрена как возможный источник микробного контаминирования. Разработана схема водоподготовки, введенная в технологическую инструкцию (представлена в приложении к диссертации). Схема содержит стадии: фильтрация через механический фильтр, ионообменная очистка, ультрафиолетовая обработка в потоке. Количество загрязняющих веществ после очистки соответствует Европейскому стандарту. Разработанная технологическая линия представлена на рис. 5, технологическая схема и режимы описаны в диссертации.

на фасовку

1. Емкость дм воды 8. Система фильтров

2. Емкость для масла 9. Активатор «Багри»

3.1-3.4 Ванна длительной 10. Регулирующий

патеризацин клапан

4. Ванна дли жировой 11. Переохладитепь

основы

5.1.5.2 Центробежный насос 12. Охладитель

6 Смеситель 13. Бак готовой

продукции

7 Винтовой насос

Рис. 5 Технологическая схема производства комбинированных масложи-ровых продуктов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана универсальная методология, позволяющая на основании зависимостей «состав-свойство» разрабатывать комбинированные масложировые продукты целевого назначения. Разработаны новые рецептуры комбинированных масложировых продуктов.

2. Предложено в качестве критерия оценки свойств гидроколлоидов использовать максимальную относительную вязкость их растворов. Рекомендованы следующие соотношения компонентов: альгинат натрия:ксантановая камедь:гуаровая камедь равные 54:39:7; 60:33:7; 67:28:5; 48:45:7 для использования в качестве стабилизаторов структуры.

3. Установлены эффективные нормы введения (%) стабилизаторов в зависимости от массовой доли жира (%) в рецептурах: 40- 1,6; 50- 1,45; 60- 1,1.

4. Обоснован состав жировых основ, гарантирующий получение продукта с заданными структурно-механическими свойствами, соответствующими целевой функции продукта. Рекомендовано введение не более 25 % кокосового масла, не более 10 % фракции пальмового масла с температурой плавления 49 °С.

5. Микробиологическими исследованиями обоснованы безопасные значения КМАФАнМ в сырье и готовой продукции.

6. На основе исследования влияния различных факторов, влияющих на качество и безопасность продукции при производстве, хранении и использовании, осуществлен выбор оборудования, разработаны технологические схемы и режимы, гарантирующие получение комбинированных масложировых продуктов с заданным комплексом свойств. На предложенные способы получены патенты 1Ш № 2246844; 1Ш № 2272532.

7. Разработана нормативно-техническая документация на выработанные технологические решения: рецептура маргарина для слоеных изделий, рецептура жидкого маргарина, рецептура бутербродных продуктов, рецептура низкожирного майонеза, а также технологические инструкции их производства. Экономический эффект от внедрения разработок составит 3,49 млн рублей в год.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Ливинский A.A., Гаврилова Е.Б. Тенденции развития технологий и рецептур спредов // Масложировая промышленность, № 2, 2006.

2. Бакланов В.А., Ливинский A.A. и др. Способ получения маргарина //Патент RU. № 2246844, 2005.

3. Бакланов В,А., Белокрылов Ю.Ф, Ливинский A.A. и др. Способ получения майонеза // Патент RU. № 2246844,2006.

4. Ливинский A.A., Белокрылов Ю.Ф и др. Исследование совместимости жиров в двух- и трехкомпонентных жировых основах для маргариновой продукции// Сборник трудов 5-ой международной конференции ИБХФ РАН-ВУЗы. - М: ИБХФ, 2005, с. 286-289.

5. Ливинский A.A., Белокрылов Ю.Ф. и др. Использование ДТА для контроля качества маргариновой продукции. // Сборник трудов 5-ой межд. конференции ИБХФ РАН-ВУЗы. — М: ИБХФ, 2005, с. 276-280.

6. Ливинский A.A., Белокрылов Ю.Ф., Грачев Ю.П. и др. Оптимизация жировых основ маргариновой продукции с помощью треугольника Гиббса // Информационный бюллетень «Масла и жиры», №8, 2005, с. 1-4.

7. Ливинский А.А, Руб М.Д. Характеристика оборудования для производства эмульсионных продуктов// «Качество и безопасность продовольственного сырья и продуктов питания» сб.трудов НТК-B. - М: МГУПП, 2002, с. 36-37.

8. Ливинский А.А Тенденции расширения ассортимента соусов на жировой основе // Информационный бюллетень «Масла и жиры», № 12, 2002, с. 10-11.

9. Ливинский A.A., Грачев Ю.П. и др. Использование треугольника Гиббса при разработке композитных стабилизаторов структуры майонезов // Информационный бюллетень «Масла и жиры», № 9, 2005, с. 10-13.

10. Ливинский A.A. Тенденции развития оборудования и технологии производства масложировых продуктов // Сборник трудов 5-ой международной конференции «Масложировая инду-стрия-2005». С-Пб. ВНИИЖ, с. 81-84.

11. Ливинский A.A., Руб. М. Д., Белокрылов Ю.Ф. Разработка и расчет комплексной технологической линии для производства комбинированных продуктов питания // С. 112-115. Сборник трудов международной научной конференции, 2005. — М: МГУПП. 218 с.

Лицензия № ЛР-№ 040830 от 17.07.97

Подписано в печать 25.10.2006 г. Формат 60x84 1/16

Печать офсетная Объем 1,25 п.л.

Бум. тип Тираж 100 экз. Заказ №170

ООО «Полиграфсервис» 109316 Москва, ул. Талалихина, 26

Введение

1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1.Анализ современного состояния ассортимента маргаринов

1.1.1. Анализ современного состояния ассортимента маргариновой 7 продукции для непосредственного применения в пищу

1.1.2. Анализ современного состояния ассортимента маргариновой 13 продукции для промышленного применения

1.2. Анализ современного состояния ассортимента соусов на 14 жировой основе

1.3. Структурно-механические свойства жировых основ 18 и готовых комбинированных масложировых продуктов

1.4. Анализ конструктивных особенностей оборудования и 23 современные технологические схемы производства комбинированных масложировых продуктов

Актуальность темы. Обеспечение жировыми продуктами является важным элементом продовольственной безопасности страны [34,57, 60]. Направлением развития масложировой отрасли РФ является диверсификация производства, производство комбинированных продуктов эмульсионной структуры, которые должны соответствовать изменяющимся новым требованиям потребителей. Необходимость направленного регулирования качества комбинированных продуктов широко обсуждается в настоящее время. Разрабатываемые новые продукты должны отвечать международному уровню качества и безопасности а также соответствовать традиционным свойствам, присущим данным видам. В последние годы, открытия в области медицины, биохимии, химии и рост образованности покупателей, которые стали предъявлять к пищевым продуктам более высокие и широкие требования, обусловили необходимость расширения рамок традиционных требований и к комбинированным жировым продуктам. В мировой практике получило распространение производство маргариновой продукции более узкого целевого назначения [6,27,52,46]. Каждый вид комбинированных масложировых продуктов должен отвечать своему назначению по функции применения: маргарин для слоеных изделий - способствовать получению многих слоев теста; спред - намазываться при всех температурах, в том числе и при температуре хранения в холодильнике. Прогнозирование потребительских свойств продукции, биологической ценности и эффективности, по значениям температуры плавления, твердости по Каминскому, жирнокислотному составу не всегда гарантирует получение продукции с заданными структурно-механическими свойствами. Одновременно, в последнее десятилетие, в связи с интеграцией РФ в международную систему, произошли [6,27,52,46] изменения требований к качеству сырьевой базы масложировой отрасли. Поэтому, создание конкурентоспособного ассортимента масложировых продуктов целевого назначения - комбинированных жировых продуктов изготовленных из натурального сырья, с гарантированным комплексом свойств и технологии для их производства, задача актуальная и своевременная.

Данная работа выполнялась в соответствии с хоздоговорными и инициативными НИР на кафедрах «Сопротивление материалов, теоретическая и прикладная механика», «Технологии жиров и биоорганического синтеза» МГУПЩ2001 - 2006 гг).

Степень разработанности проблемы. Научная основа процессов технологии переработки жиров, разработки новых видов и их продвижения на рынке создана работами Н.С.Арутюняна, В.В.Ключкина, Н.И.Козина, Е.П.Корненой, А.Ю.Кривовой, А.А.Кочетковой, Ю.А. Мачихина, А.П. Нечаева, В.Х.Пароняна, И.В.Павловой, П.А.Ребиндера, А.Г. Сергеева, Н.М.Скрябиной, А.В.Стеценко, Ю.А.Тырсина, В.А.Тутеляна, А.А.Шмидта.

Цель и задачи работы. Целью настоящей диссертационной работы является создание новых конкурентоспособных видов комбинированных масложировых продуктов целевого назначения, изготовленных из натурального сырья и технологии их производства.

Для реализации поставленной цели; определены следующие задачи:

- выявить критерии оценки свойств стабилизирующих ингредиентов;

- установить эффективные нормы их введения в рецептуры;

- обосновать состав жировых фаз, гарантирующих получение заданных структурно-механических свойств в готовой продукции;

- предложить критерии контроля качества и безопасности новых продуктов;

- исследовать влияние различных факторов на качество и безопасность продуктов при производстве, хранении и использовании;

- осуществить выбор оборудования для производства продукции; разработать технологические схемы и режимы, гарантирующие получение продукта с комплексом заданных свойств;

- разработать нормативно-техническую документацию на выработанные технологические решения.

Научная новизна работы. Обоснована методология разработки рецептур комбинированных масложировых продуктов целевого назначения. Впервые апробировано использование математических зависимостей «состав-свойство» при установлении массовой доли индивидуальных ингредиентов в составе композиций стабилизаторов структуры для водной фазы таких продуктов. Разработаны критерии прогнозирования и оценки структурно-механических показателей продуктов.

Практическая значимость работы. Предложены критерии контроля качества и безопасности комбинированных масложировых продуктов. Обоснованы многокомпонентные жировые основы комбинированных масложировых продуктов целевого назначения. Предложены области совместимости компонентов в жировых основах маргариновой продукции; предложены области совместимости стабилизирующих ингредиентов в композициях стабилизаторов структуры. Разработаны рецептуры на новые виды комбинированных масложировых продуктов. Разработан способ производства, гарантирующий соответствие продукции комплексу современных требований к качеству и безопасности пищевых продуктов. Разработаны технологические инструкции для производства новых видов.

Результаты научных исследований диссертации используются в учебном процессе кафедр «Технология жиров и биоорганического синтеза» и «Сопротивление материалов, теоретическая и прикладная механика». Научно-технические разработки диссертации подтверждены актами испытаний и дегустаций, протоколы которых приведены в приложениях диссертации. Новизна и практическая значимость технических решений диссертационного исследования подтверждена Патентом 1Ш № 2246844 (2005) и Патентом 1Ш№ 2272532 (2006).

5. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана универсальная методология, позволяющая на основании зависимостей состав-свойство, создавать комбинированные масложировые продукты целевого назначения.

2. Предложено в качестве критерия оценки свойств гидроколлоидов использовать максимальную относительную вязкость их растворов. Рекомендованы следующие композиции альгинат натрия : ксантановая камедь : гуаровая камедь равные 54:39:7; 60:33:7; 67:28:5; 48:45:7 для использования в качестве стабилизаторов структуры.

3. Установлены нормы введения (%) стабилизаторов в зависимости от масс, доли жира (%) в рецептурах: 40 -1,6; 50 - 1,45; 60-1,1.

4. Обоснован состав жировых основ, гарантирующий получение продукта с заданными структурно-механическими свойствами, соответствующими целевой функции продукта. Рекомендовано введение не более 25 % кокосового масла.

5. На основе исследования влияния различных факторов, влияющих на качество и безопасность продукции при производстве, хранении и использовании осуществлен выбор оборудования, разработаны технологические схемы и режимы, гарантирующие получение комбинированных масложировых продуктов с заданным комплексом свойств. На предложенные способы получены патенты 1Ш № 2246844; 1Ш № 2272532.

6. Микробиологическими исследованиями обоснованы безопасные значения КМАФАнМ в сырье и готовой продукции.

7. Разработана нормативно-техническая документация на выработанные технологические решения: рецептуры маргарина для слоеных изделий; рецептура жидкого маргарина; рецептуры бутербродных продуктов; рецептура низкожирного майонеза, а также технологические инструкции их производства. Экономический эффект от внедрения разработок составит 3,49 млн .рублей в год.

1. Аспекты физиологического влияния транс-изомеров ненасыщенныхжирных кислот/ Унтилова О.Н. Информационный бюллетень «Масла и жиры», №3,2001. С.4-5, №4,2001. С. 1-5.

2. Аппарат для дифференциального термического анализа с термопарным датчиком до 2200°/ Ю.А.Кочержинский, Е.А.Шишкин, В.И.Василенко// Сб.»Диаграммы состояния металлических систем».-М.: Наука, 1971.-С.245-249.

3. Азнаурьян М.П.,Калашева H.A. Современные технологии очистки жиров, производства маргарина и майонеза.- М.: Сампо-Принт, 1999.-493с.

4. A.c. №488579 (СССР). Способ производства сладкосливочного маргарина. Козин Н. И., Ребрина В. В. и др., 1974

5. A.c. № 1276896, кл. F28D1/02, Переохладитель для получениялаг\тъг\1яг1ъ 1QQA1. U^/IlilUj X У U4/

6. A.c. № 1279579, кл A23L1/24, Способ производства майонеза, 1986

7. A.c. № 1337031, кл. A23D3/00, Маргарин, 1987

8. A.c. № 1375222, кл. A23D3/02, Устройство для кристаллизации и пластификации маргарина, 23.02.1988

9. A.c. № 1495608, кл. F25C1/02, Скребковый кристаллизатор для производства маргарина, 23.07.1989

10. A.c. № 347049, кл. A23D5/00, Жировая основа для маргарина, 1972

11. A.c. № 360060, кл .A23D3/02, Способ производства маргарина, 1972

12. A.c. № 1729379, кл .A23D7/02, Установка для получения маргарина, 1992

13. A.c. № 430831, кл. A23D7/02, Способ получения жировой основы для маргарина, 1974

14. A.c. № 980676, кл. A23L1/24, Способ производства майонеза, 1982

15. А.с.№ 1687212 Мягкий маргарин 60%-ной жирности Ливинская С.А., Кочеткова A.A., Бакланов В.А. и др.

16. Аскинази А.И., Шмидт A.A., Сухонос В.Д. Влияние технологии рафинации на стабильность пальмового масла. Масложировая промышленность, 1980, № 1, с.15-18

17. A.c. 1717068 Столовый маргарин. Ливинская С.А., Стеценко А.В.Диденко И.А. и др.

18. Алиментариус Кодекс, www.codexalimentarius.com

19. Грачев Ю.П., Математические методы планирования экспериментов. -М.: Дели Принт.2006.304с.20