автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Разработка рациональной технологии производства кондитерских глазурей с заданными показателями качества

На правах рукописи

ЛИНОВСКАЯ НАТАЛИЯ ВЛАДИМИРОВНА

РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КОНДИТЕРСКИХ ГЛАЗУРЕЙ С ЗАДАННЫМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ

КАЧЕСТВА

Специальность 05.18.01

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 1 тон 2012

Москва -2012

005045595

005045595

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

Научный руководитель: - кандидат технических наук,

Рысева Лариса Ивановна

Официальные оппоненты:

-Скобельская Зинаида Григорьевна, доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств, заведующая кафедрой «Технология кондитерского производства»

- Кондакова Ирина Алексеевна, кандидат технических наук, ОАО «Московская кондитерская фабрика «Красный Октябрь», директор по контролю качества

Ведущая организация

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»

Защита состоится «21» июня 2012 г. в 12^° часов на заседании совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.148.03 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств», 125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д.11., ауд.302. корп. А.

Просим Вас принять участие в заседании Совета или прислать отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, по вышеуказанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств».

Автореферат разослан «18» мая 2012 г.

Учёный секретарь

Совета Д 212.148.03 /||й ^ к.т.н., доц. И.Г. Белявская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Особенностью современного развития пищевой промышленности является разработка новых способов производства продукции, усиление конкурентной борьбы и насыщение российского рынка кондитерскими изделиями высокого качества.

Маркетинговые исследования кондитерского рынка в 2010-2011 гг. показали, что неизменной популярностью у потребителя пользуются шоколадные и глазированные изделия. При этом в глазированной продукции глазурь выполняет функционально-технологические свойства: замедляет процессы окисления, черствения, попадания влаги, тем самым продлевая сроки годности изделия, а также обеспечивает внешнюю привлекательность, композиционную завершённость и вкусовую палитру продукта.

Наряду с традиционной шоколадной глазурью используются другие виды: кондитерская, жировая, какаосодержащая, фруктовосодержащая и т.д. Глазури различаются по качеству, свойствам, вкусу и цветовым оттенкам.

Согласно новому стандарту ГОСТ Р 53897-2010 глазурь идентифицируется по составу. Однако в документе не учтены важные показатели качества глазури: гранулометрический состав и реологические характеристики.

Важную роль в формировании качества кондитерских глазурей играют жиры -ЗМК , какао порошки, сухие молочные ингредиенты и ПАВ. Сырьевые компоненты и ПАВ производятся в соответствии с ТД. в которой не учитываются технологические особенности показателей их качествадля производства кондитерских глазурей.

Анализ работы кондитерских предприятий за последние годы показал, что обновился техно логический парк для производства глазурей. Наряду с длительной и дорогостоящей классической технологией производства глазурей с измельчением на пятивалковых мельницах, появились технологические линии, включающие турбоконш-машину типа «Макинтай» или шариковые мельницы. Однако специалисты кондитерских предприятий отмечают, что глазури, вырабатываемые на новых видах оборудования, нестабильны по гранулометрическому составу и реологическим характеристикам.

Учитывая вышеизложенное, актуальной задачей является разработка технологических решений по формированию заданных показателей качества глазурей.

Для создания научных основ рациональной технологии производства кондитерских глазурей были использованы результаты работ Г.А. Маршалкина, A.B. Зубченко, Т.П. Ермаковой, Г.М. Клешко, З.Г. Скобельской, JI.M. Аксёновой, М.А. Талейсника, И.А. Кондаковой, Ю.В. Антиповой, В.Я. Черных идругих.

Цель и задачи исследования

Цель диссертационного исследования - разработка рациональной технологии производства кондитерских глазурей, обеспечивающей получение полуфабриката заданного состава и качества, интенсификацию процесса производства и энергосбережение.

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

-разработать современный метод оценки гранулометрического состава сыпучих компонентов (сахарная пудра, какао порошок, молоко сухое, молоко сухое цельное, сливки сухие и т.п.), используемых для производства кондитерских глазурей и кондитерских полуфабрикатов (глазурей);

*Примечание: список сокращений представлен в конце автореферата

- разработать методику определения способности поверхностно-активных веществ (ПАВ) разжижать кондитерские глазури;

-провести диагностику штока классической технологической схемы производства кондитерских глазурей с целью определения её развития;

-провести анализ сырьевых компонентов и ПАВ различной природы для производства ко идете рек их глазурей, с целью обоснования и разработки научных требований к ним;

-изучить гранулометрический состав твёрдой фазы кондитерских глазурей и их реологические характеристики в зависимости от принципа испособа измельчения;

-выявить зависимость реологических показателей кондитерских глазурей от гранулометрического состава их твёрдой фазы и разжижающей способности ПАВ, с целью оптимизации технологии производства кондитерских полуфабрикатов;

- провести диагностику потока производства кондитерской глазури по рациональной схеме;

-разработать ТД на кондитерскую глазурь с заданными показателями качества и внедрить рациональную технологию в производство.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

Развитие технологии производства кондитерских глазурей на основе диагностики существующего и вновь созданного технологического потока.

Разработка методологии оценки гранулометрического состава твёрдой фазы сыпучих компонентов и глазурей.

Обоснование принципа повышения стабильности технологического потока кондитерской глазури путём сужения диапазона факторов на входе и выходе подсистем.

Научная новизна работы

Установлены зависимости изменения пластической вязкости и предела текучести кондитерских глазурейот интегрального распределения частиц твёрдой фазы глазури по размерам.

Установлена зависимость изменения гранулометрического состава частиц твёрдой фазы кондитерской глазури от способа воздействия на дисперсную фазу. Показано изменение интегрального распределения частиц по размерам: доля частиц размером 10-30 мкм в классической технологии составляет 17,4-29,6%, в рациональной технологии в 3,5 раза больше.

Выявлены зависимости изменения интегрального распределения частиц твёрдой фазы глазури от диаметра шаров измельчающего оборудования: использование композиции шаров с диаметрами 6.3-7,9 мм и 4,8-6,3 мм позволяет получить максимальное интегральное распределение частиц в диапазоне 10-30 мкм в количестве 68,4-74.9 %.

Научно обоснован показатель «разжижающая способность» ПАВ (жидкий соевый лецитин, РОРЯ), как критерий оценки технологической адекватности для обеспечения стабилизации реологических характеристик и качества глазури, представляющий собой числовое значение, выраженное в процентах экономии жира на 1 тонну глазури.

Показано влияние постадийного введения ПАВ на значения пластической вязкости и предела текучести кондитерских глазурей.

Обоснована номенклатура и числовые значения критериев качества жиров -ЗМК различной природы для обеспечения заданных свойств глазури.

Получены математические модели, описывающие зависимость изменения реологических свойств кондитерских глазурей от их гранулометрического состава и разжижающей способности ПАВ.

Практическая значимость работы

Разработана и внедрена рациональная технология кондитерских глазурей, обеспечивающая получение полуфабрикатов с заданными показателями качества и интенсификацию процесса производства в 2-2,5 раза с ожидаемым годовым экономическим эффектом на сумму 36.45 млн. руб. Практическая значимость и новизна технологии подтверждается патентом «Способ производства кондитерской глазури» (патент РФ на изобретение № 2421011 от 26.10.2009 г.).

Разработана МВИ № 020-00334675-10 «Методика оценки гранулометрического состава шоколадных масс, кондитерских полуфабрикатов (глазурей) и сырьевых компонентов, входящих в их состав», которая заложена в основу ГОСТ Р 54052-2010 «ИЗДЕЛИЯ КОНДИТЕРСКИЕ. Методы определения степени измельчения шоколада, шоколадных изделий, полуфабрикатов производства шоколада, какао и глазури».

Разработана МВИ 024-00334675-2011 «Методика определения способности поверхностно-активных веществ (ПАВ) разжижать шоколадные и кондитерские массы (глазури)».

Разработана ТД на кондитерские глазури (рецептуры и технологическая инструкция).

Апробация работы

Основные положения и результаты исследований диссертационной работы были представлены: на VI Международной конференции «Торты и пирожные 2008 (Москва, МПА, 2008 г.), на XIV Всероссийской конференции «Научно-практические аспекты экологизации продуктов питания» (Углич, ГНУ ВНИИМС, 2008 г.), на II, III, V -ой конференции молодых учёных и специалистов институтов Отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии (Москва, ВНИИМП. 2008-2009 гг., ГНУ ВНИИЗ, 2011 г.), на VII, VIII Международной конференции «Кондитерские изделия XXI века» (Москва, МПА 2009 г.,2011 г.), на XV Всероссийской научно-практической конференции «Современные биотехнологии переработки сельскохозяйственного сырья и вторичных ресурсов», (Углич, ГНУ ВНИИМС, 2009 г.), на XVI Всероссийской научно-практической конференции «Принципы пищевой комбинаторики — основа моделирования поликомпонентных пищевых продуктов» (Углич, ГНУ ВНИИМС. 2010 г.), на VIII Международной научной конференции студентов и молодых учёных «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, МГУПБ, 2010 г.), на семинарах «Новое в законодательстве оборота кондитерских изделий на российском рынке и проблемы идентификации кондитерских изделий в современных условиях» и «Актуальные вопросы законодательства при производстве кондитерских изделий: новые подходы и технологические решения» в рамках выставки «Современное хлебопечение» (Москва, ЦВК Экспоцентр, 2010-2011 гг.).

Основные результаты работы отмечены дипломами конференции молодых ученых и специалистов Отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии и грамотой международной конференции студентов и молодых ученых ассоциации «Университетский комплекс прикладнойбиотехнологии».

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 15 печатных работ, из них 3 статьи в журналах перечня, установленного ВАК, 2 патента РФ.

Структура и объём работы

Диссертация состоит га введения. 6 глав, выводов, списка литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 172 страницах печатного текста, включает 43 таблицы и 57 рисунков. Список использованной литературы включает 223 источника из них 44 на иностранном языке. Структурная схема исследований представлена на рисунке 1.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, показаны научная новизна и практическая значимость результатов исследований.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

В обзоре научно-технической литературы проанализированы рецептуры на полуфабрикаты кондитерская и молочная кондитерская глазурь и технологии их производства Проведён анализ жировых продуктов, используемых в настоящее время для производства кондитерских глазурей, и рассмотрена роль жиров в физиологии питания. Рассмотрены нетрадиционные для кондитерских глазурей вицы сырья.

На основании литературных данных сделаны выводы и сформулированы задачи исследований.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СТРУКТУРООБР АЗОВ АЛИЯ ГЛАЗУРЕЙ. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГЛАЗУРЕЙ И МЕТОДОЛОГИЯ ИХ ОЦЕНКИ

В данном разделе освещены вопросы структурообразования глазурей и факторы, влияющие на их реологические свойства, а также показаны пути управления ими. Рассмотрены методы определения степени измельчения и гранулометрического состава сырьевых компонентов, кондитерских полуфабрикатов и изделий и выявлены их недостатки.

ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводили в отделах технологии производства сахарных ковдитерских изделий; современных методов оценки качества ГНУ НИИКП Россе льхозакадемии.

3.1. ОЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектами исследований являлись: -сахарная пудра по ГОСТ Р 53396-2009;

- какао порошок по ОСТ 10-94-87;

- сухие молочные продукты: молоко сухое цельное и молоко сухое обезжиренное по ГОСТ Р 52791-2007, сливки сухие по ГОСТ 1349-85 и сыворотка молочная сухая творожная по ГОСТ Р 53492-2009;

- растительные жиры — заменители масла какао нелауринового и лауринового типа;

- соевые лецитины по ГОСТ Р 53070-2010 и синтетические эмульгаторы -PGPR;

- кондитерские и молочные кондитерские глазури, выработанные на основе жиров — ЗМК.

3.2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В работе использовали современные общепринятые и оригинальные методы: органолепгические, физико-химические и технологические.

Рисунок 1 —Структурная схема исследований 7

Органолепгическую оценку какао порошков и кондитерских глазурей осуществляли профильным методом по ISO 11035:1994.

Определение жирнокислотного состава жиров - ЗМК на газовом хроматографе HP4890D.

Определение массовой доли твёрдых триглицеридов методом импульсного ядерного магнитного резонанса по ГОСТ Р 53158-2008.

Определение реологических свойств глазурей по методу Кассона на ротационном вискозиметре «RV 1» фирмы «Хааке».

Для расчёта уровня целостности системы использовали методику, разработанную академиком В.А. Панфиловым. Степень воздействия внешних и внутренних факторов оценивали уровнем стохастичности связей по критерию Пирсона (х 2).

Равномерность распределения компонентов -показатель, оценивающий качество смешивания рецептурных ингредиентов, определяли мо методу, разработанному в ГНУ НИИКП. Метод основан на определении поля рассеивания массовой доли жира, характеризуемого коэффициентом равномерности распределения -Р, %.

Разработана методика оценки гранулометрического состава шоколадных масс, кондитерских полуфабрикатов (глазурей) и сырьевых компонентов, входящих в их состав, которая основана на определении распределения твёрдых частиц по размерам с помощью метода лазерной дифракции. Апробация разработанной методики в условиях кондитерских предприятий показала, что она отличается экспрессностью и высокой воспроизводимостью результатов анализа. Методика вошла составной частью в ГОСТ Р 54052-2010 «ИЗДЕЛИЯ КОНДИТЕРСКИЕ. Методы определения степени измельчения шоколада, шоколадных изделий, полуфабрикатов производства шоколада, какао и глазури».

Исследования степени измельчения кондитерских глазурей, представленных на сырьевом рынке, с применением методики показали, что не все значения данного показателя соответствуют требованиям ГОСТ Р 53897-2010 «Глазурь», согласно которому степень измельчения кондитерских глазурей должна составлять не менее 92,0%, а по данным аналша - (85,9 ^96,9)%, то есть ряд глазурей неконкурентоспособен.

Разработана и апробирована методика определения способности ПАВ разжижать шоколадные и кондитерские массы (глазури), основанная на определении их пластической вязкости и предела текучести (по Кассону), зависящих от массовой доли жира и массовойдоли ПАВ, используемых для производства полуфабрикатов.

Обработку экспериментальных данных проводили с использованием методов математической статистики.

ГЛАВА 4. ДИАГНОСТИКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПОТОКА

ПРОИЗВОДСТВА КОНДИТЕРСКОЙ ГЛАЗУРИ ПО КЛАССИЧЕСКОЙ

ТЕХНОЛОГИИ

Кондитерская глазурь, вырабатываемая по классической технологии, характеризуется нестабильными органолептическими и физико -химическим и показателями качества, и как следствие, не соответствует требованиям ГОСТ Р 538972010 «Глазурь».

Проведена диагностика классического технологического потока производства кондитерской глазури с целью оценки уровня организованности и определения направления совершенствования нестабильных подсистем.

Разработанная операторная модель прошводства кондитерской глазури включает подсистемы: образования глазури - А, измельчения рецептурной смеси - В. подготовки сырьевых компонентов — (Cj—С4). Выход подсистем характеризовали по органолепгическим, физико-химическим, технологическим и реологическим показателям.

Для определения качества технологического потока оценивали стабильность функционирования отдельных подсистем и уровень целостности всей системы QCi-c4ba в течение часа и смены (8 часов) по следующей формуле:

Qd-C4BA= ЛС4+ Лез + Лс2 + Па + Лв/С1-С3+ ЛА/ВС1-С4 — 5, (1) где: пС1 - стабильность работы подсистемы получения жира;

г)С2 — стабильность работы подсистемы получения сахарной пудры; г|сз -стабильность работы подсистемы получения какао порошка; г)С4 —стабильность работы подсистемы получения смеси лецитина и жира; Пв/а-сз - стабильность работы подсистемы образования измельчённой рецептурной смеси относительно подсистем С3, С2 и С,;

Аа/во-С4 - стабильность работы подсистемы образования глазури относительно подсистем С4, С3, С2, С, и В.

Q41C= 0,21+ 0,77 + 0,42 + 0,42 + 0,57 + 0,77 - 5 = -1,84 QcMeH = 0,13 + 0,57 + 0,37 + 0,23 + 0,35 + 0,42 - 5 = -2,93 Результаты диагностики позволили установить, что уровень целостности системы весьма низок (Q < 0) и значительно снижается во времени. Значительное колебание технологических параметров вносят подсистемы C¡—С4 и В, что объясняется большим разбросом качественных характеристик сырьевых компонентов и физико-химических характеристик кондитерской глазури в процессе измельчения.

Ранжирование различных факторов, влияющих на качество продукта, (рисунок 2) установило, что основными факторами являются реологические характеристики глазури, степень измельчения, гранулометрический состав и качественные показатели сырья.

Рисунок 2- Степень влияния различных факторов на технологический процесс производства кондитерской глазури:

11- реологические характеристики глазури;

12- гранулометрический состав глазури; 13 - степень измельчения; 1 -показатели качества жира;

2- показатели качества какао порошка; 10- разжижающая способность лецитина;

14- органолептаческие характеристики глазури;

7 -температура конширования; 9- способ внесения лецитина в глазурь;

5- массовая доля жира рецептурной смеси;

3- температура жира;

4- время вымешивания ингредиентов в РСС;

6- зазор между ватками пятивалковой мельницы;

8- продолжительность конширования; 17- квалификация рабочих;

15- управление процессом; 16 -климатические условия в цехе.

11 12 13 1

10 14 7

5 3 4 6 8 17 15 16 Номер фактора В управляющие Н входные □ возмушаюшие

По результатам диагностики технологического потока сделан вывод о необходимости разработки рациональной технологии производства кондитерской глазурис заданными показателями качества.

ГЛАВА 5. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЫБОРА СЫРЬЕВЫХ КОМПОНЕНТОВ И ПАВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ПРОИЗВОДСТВЕ КОНДИТЕРСКИХ ГЛАЗУРЕЙ

В пятой главе представлены результаты по обоснованию выбора сырьевых компонентов и ПАВ для производства кондитерских глазурей с заданными свойствами и исследованы их качественные характеристики.

Изучение гранулометрического состава сыпучих рецептурных компонентов кондитерской глазури. Исследованиями и практикой производства шоколадных масс, а, следовательно, и кондитерских глазурей, установлено, что для достижения высоких органолепгических и оптимальных реологических показателей все частицы твёрдой фазы продукта должны находиться в узком диапазоне распределения от 10 до 30 мкм.

Принимая во внимание, что основу твёрдой фазы глазури составляют частицы сахара, какао и молочных продуктов, необходимо, чтобы их гранулометрический состав был равномерным и находился в узком диапазоне распределения от 30 до 75 мкм при отсутствии мелких и крупных частиц, поскольку они подвергаются измельчению в процессе производства.

Результаты проведённых исследований по определению гранулометрического состава сыпучих рецептурных компонентов (рисунок Забив) показали, что сахарная пудра и какао порошок характеризуются неоднородным гранулометрическим составом и широким диапазоном распределения частиц от менее 5 до 400 мкм и более.

о

ч:

е; о

100% 80% 60% 40% 20% 0%

2 3 4 5

№ образца б)

я

о СЗ

г к о

4

100% 80% 60% 40% 20% 0%

Г=1

•п.:

5.0?

1

°-3~ Рисунок 3- Гранулометрический состав — а-сахарной пудры, б- какао порошка, _ в- молочных продуктов: _ 1,2 - молоко сухое обезжиренное;

3 - молоко сухое цельное;

4 - сливки сухие: ^ 5,6 - сыворотка молочная сухая

подсырная и творожная

№ образца

И менее 30 мкм □ 30-75 мкм □ более 75 мкм В)

Значительная доля приходится на мелкую фракцию с размером частиц менее 30 мкм, которая доходит до 73,2% для сахарной пудры и до 78,3% для какао порошка. Сухие молочные продукты более однородны, (90,Н97,5)% составляют частицы размером от 30 до 75 мкм.

По результатам исследований для разработки рецептур кондитерских глазурей, были выбраны образцы сахарной пудры № 1 и № 2, образцы какао порошка № 3 и № 6, образцы молочных продуктов № 1, № 2 и№ 3 как, наиболее приближенные к оптимуму дисперсности (доля частиц размером 30^-75 мкм от 55,4% до 97,5%).

Обоснование показателей качества какао порошков для производства кондитерской глазури. С целью получения кондитерской глазури с заданными показателями качества, исследованы органолепгические и физико-химические показатели какао порошков, представленных на российском сырьевом рынке (таблица

О-

Таблица 1- Физнко-химические показатели какао порошков

Наименование показателя Образец №

1 2 о 4 5 6

1. Массовая доля влага. % 6.5 3,7 2,7 5.8 4,5 4.3

2. Массовая доля жира % 8.4 12.7 10.4 11,4 12.3 9.9

3. Массовая доля золы, нерастворимой в 10%-ном растворе НС 1, % 0.26 0,09 0,12 0.12 0.08 ОД

4. Показатель рН 6.0 6,2 5.8 8.2 6.8 6,9

На основе анализа результатов исследований для включения в рецептуры кондитерских глазурей отобраны образцы какао порошков, показатели которых: вкус и аромат - насыщенные, без посторонних привкусов и запахов, массовая доля влаги (4,3-5,8)%, массовая доля жира порядка 10%, уровень рН 5,8 -^6,9, позволят обеспечить заданное качество кондитерских глазурей.

Исследование качественных характеристик жиров — заменителей масла какао нелауринового и лауринового типа. В состав рецептур кондитерских и молочных кондитерских глазурей входит от 30 до 35% жира - ЗМК. ТР ТС 024/2011 «Технический регламеш' на масложировую продукцию» отражает только идентификационные признаки жиров и не учитывает особенности показателей качества жиров — ЗМК для производства глазурей. В этой связи, возникла необходимость разработки научно обоснованных требований к жирам — ЗМК для производства глазурей.

Изучение органолептических свойств и комплекса физико-химических, технологических и структурно-механических показателей жиров - ЗМК нелауринового и лауринового типа позволили установить, что жиры имеют низкие значения перекисного (0,3-1,5) моль акт. кисл./кг, кислотного (0,2-0,6) мг КОН/г и анизидинового чисел (0,10,6) и высокие (более 20 часов) значения индукционного периода, что характеризует их как стабильные при хранении.

Установлено, что температура полного расплавления некоторых образцов исследуемых жиров составила более 36,0°С, что отрицательно скажется на вкусовых достоинствах кондитерских глазурей, выработанных с их использованием.

Характеристика кристаллизации по Дженсену жиров оказывает существенное влияние на процессы формования и глазирования изделий. Чем выше температура застывания жира и чем меньше продолжительность кристаллизации (в определённых

пределах), тем лучше и быстрее он кристаллизуется. Исследования характеристик кристаллизации жиров по Дженсену показали, что температура застывания для ЗМК составляет более 30°С, продолжительность кристаллизации для жиров нелауринового типа в интервале 38-45 минут; для лауриновых жиров в интервале 7-19 минут. Подобная характеристика кристаллизации свидетельствует об их технологичности и простоте использования.

Известно, что массовая доля твёрдых триглицеридов при 20°С определяет такие структурно-механические свойства, как твёрдость и ломкость (чем выше доля ТТГ, тем твёрже жир), чем выше массовая доля ТТГ при температуре (25-30)°С, тем выше термоустойчивость жира, но слишком высокое содержание ТТГ (около 50% при 30°С) также не рекомендуется, так как может вызвать ощущение повышенной тугоплавкости. Количество ТТГ в интервале температур (30-35)°С обуславливает органолептические свойства продукта: таяние во рту, выделение аромата Чем ниже массовая доля ТТГ при этих температурах, тем жир и глазури на его основе будут лучше таять во рту.

Изучение массовой доли ТТГ в диапазоне температур 20-40°С позволило определить как органолептические достоинства, так и технологические свойства жиров. Установлено, что по сравнению с нелауриновыми ЗМК, лауриновые жиры имеют преимущества из-за резкого профиля плавления, что обеспечит более интенсивную кристаллизацию глазури на поверхности изделия.

Совокупность проведённых исследований по оценке качества жиров —ЗМК, позволила сформулировать ряд научно обоснованных требований (таблица 2), в числе которых на основе изучения жирнокислотного состава, ограничено до 5% содержание транс изомеров.

Таблица 2 - Требования к жирам- ЗМК, используемых в производстве кондитерской

глазури

Наименование показателя Жир- -ЗМК

нелауриновый тип лауриновый тип

Кислотное число, мг КОН/г не более 0,5

Перекисное число, ммольакт. кисл./кг не более 1,0

Анизидиновое число не более 3,0

Индукционный период (120°С), час не менее 30

Температура полного расплавления, °С 33,5-35,5

Массовая доля трансизомеров. % не более 5,0

Характеристика кристаллизации по Дженсену:

-температура застывания, °С не менее 28,5 не менее 29.5

-продолжительность кристаллизации, мин 35-45 12-20

Массовая доля ТТГ, % при температуре: 20°С не менее 75

25°С не менее 50

30°С не более 45

35°С не более 5

Изучение влияния различных видов ПАВ и их композиций на реологические свойства глазурей. Для успешного проведения операций формования или глазирования реологические показатели кондитерских глазурей (определяемые в соответствии с между народ ным методом Кассона) должны находиться в определённых пределах (пластическая вязкость 1,0-3,0 Па с, предел текучести 4,0-9,0 Па). Для регулирования реологических свойств глазурей применяют ПАВ. Как показывает практика жидкие

соевые лецитины и синтетические эмульгаторы (РОРЯ) по способности разжижать глазури превосходят другие ПАВ. Установлено, что введение различных соевых лецитинов в кондитерскую глазурь в количестве 0,4% дает различные результаты по показателям - пластическая вязкость и предел текучести. Из исследуемых лецитинов лишь образец № 6 позволяет достичь максимального снижения реологических показателей (рисунок 4 а. б). Аналогичные исследования проведены с синтетическими эмульгаторами, которые используются в сочетании с соевыми лецитинами для регулирования предела текучести глазурей (рисунок 5 а, б).

~№1 -№2 №3 -№4 ~№5 -№6

0,3 0.4 0,5 0.6 Количество лецитина, % а)

0.3 0,4 0,5 0,6 Количество лецитина, %

б)

Рисунок 4 — Изменение а- пластической вязкости; б- предела текучести глазури в зависимости от количества лецитина

25

С

Р 20

0)

>,

¡4 15

£

10

С

0,15 0,25

Количество РСРЯ,%

0,15 0,25

Количество РОРЯ,%

"№1 ' №2 "№3

а) б)

Рисунок 5 - Изменение а- пластической вязкости: б- предела текучести глазури в зависимости от количества РОРЯ, используемого в сочетании с 0,4% лецитина

Действующая ТД на ПАВ не позволяет выявить различия и набор показателей для их выбора в производстве глазурей. В этой связи, предложен показатель технологической адекватности ПАВ - средняя суммарная (по пластической вязкости и пределу текучести) эффективность действия (разжижающая способность), характеризующая количество жира, которое снижает реологические показатели глазури также как и оптимальное количество ПАВ (% экономии жира). Показано, что средняя суммарная эффективность действия образца лецитина № 6 составила 5,8% экономии жира, что соответствует экономии 58 кг жира на каждую тонну глазури. Определён

минимально допустимый уровень средней суммарной эффективности действия ПАВ в кондитерских глазурях: для жидких соевых лецитинов - не менее 4.0% экономии жира на 1 тонну полуфабриката; для синтетических эмульгаторов в сочетании с лецитином не менее 6,0% экономии жира на 1 тонну полуфабриката (рисунок 6 а, б).

! ^

й у

-е-

¡минимальный 4.1

4.1 уровень

Л

7

№ образца лецитина

а)

№ образца РСРЯ, используемого 8 сочетании с лецитином № ]

б)

Рисунок 6 — Средняя суммарная эффективность действия: а- жидких соевых лецитинов; б-синтетических эмульгаторов в сочетании с жидким соевым лецитином

По результатам исследований, представленным в главе 5. выявлены и научно обоснованы требования к качественным характеристикам сырья и ПАВ для производства кондитерских и молочных кондитерских глазурей и разработаны рецептуры (РЦ 9125-242-00334675-11. РЦ 9125-243-00334675-1 1), что позволило перейти к разработке технологической схемы производства

ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КОНДИТЕРСКИХ ГЛАЗУРЕЙ

Технологические операции производства кондитерских глазурей являются процессами, связанными с преобразованиями дисперсных структур и созданием продуктов с заданными органолептическими, физико-химическими и реологическими свойствами. Свойства кондитерского полуфабриката являются главным критерием эффективности технологических операций его производства, а также эффективности использования того или иного сырья.

Изучение процесса производства кондитерских глазурей на различных технологических линиях. В связи с тем, что производство глазурей с измельчением на пятивалковых мельницах - процесс длительный и энергозатратный, проведены сравнительные исследования показателей качества кондитерских и молочных кондитерских глазурей, полученных на различных технологических линиях, включающих: турбоконш-машину типа «Макинтай» и шариковые мельницы с различным диаметром измельчающих тел — шариков (таблица 3).

Установлено, что производство глазурей в турбоконш-машине «Макинтай» упрощает классический процесс производства и позволяет получить глазури с требуемыми реологическими показателями, но не приводит к получению необходимого гранулометрического состава, доля фракций размером 10-30 мкм невелика и составляет 27,6-34.1%.

Таблица 3 - Результаты исследований показателей качества кондитерских и молочных кондитерских глазурей, полученных

на различных технологических линиях

Наименование показателя Оптимум Классическая схема с измельчением на пятив алковой мельнице Турбоконш- машина «Макинтай» Линия по производству глазури, включающая:

Одну шариковую мельницу с диаметром шаров, (мм): Две шариковые мельницы с диаметром шаров, (мм):

4,8-6,3 6,3-7,9 4,8-6,3-7,9 6,3-7,9 и 4,8-6.3

Гранулометрический состав, мкм: Доля частиц, %: - менее 10 -10-30 - более 30 < 20 > 70 < ю 44,2-51,3 17,4-29,6 19,1-26,2 45.2-59,4 27,6-34,1 10.3-21,6 67,1-71,1 19,0-25,2 7,3-9,9 7,0-10,3 65,4-70,6 19,1-27,4 64,2-68,0 24,1-29,8 3,2-11,7 18,9-27,9 68,4-74,9 3,7-6,2

Степень измельчения, % >92 89,3-97,2 92,1-96,7 97,0-98,8 83,6-89,2 95,1-98,6 96,8-98.5

Реологические показатели (по Кассону): -пластическая вязкость, Пас -предел текучести, Па 1-3 4-9 0,9-4,7 2,3-14,8 1,6-3,2 7,1-12,3 1,3-2,0 6,3-9,8 1,3-1,5 6,0-7,2 1,7-2,1 7,5-10,1 3,2-4,0 13,3-16,2

Массовая доля жира, % 30-32 35-37 31-33 34-36 31-32

Продолжительность процесса производства, час 3,5-4 6,5-10 8-10 3,5-4 5-6 3,5-4 3,5-4

Измельчение глазурей в одиночной шариковой мельнице с диаметрами шаров 4,86,3 мм и в одиночной шариковой мельнице с диаметрами шаров 4,8-6.3-7.9 мм. также упрощает и интенсифицирует процесс производства глазурей, но не позволяет получить глазури с оптимальным гранулометрическим составом. Следует отметить, что глазури, полученные в шариковой мельнице с диаметром шаров 6,3-7,9 мм отличались наибольшим содержанием оптимальных по размеру частиц 10-30 мкм - 65,4-70.6%, однако, не соответствовали требованиям ГОСТ Р 53897-2010 «Глазурь» по показателю -степень измельчения. Выявлено, что выработка глазурей на линии, включающей две последовательно установленные шариковые мельницы с различным диаметром шаров, обеспечивает получение полуфабрикатов, с одной стороны, с узким и оптимальным диапазоном гранулометрического состава - доля частиц размером 10-30 мкм является преобладающей и составляет 68,4-74,9%, с другой стороны, отвечающих требованиям ГОСТ Р 53897-2010 по показателю — степень измельчения.

Проведены исследования изменения реологических показателей глазурей в процессе их измельчения на различных видах оборудования (рисунок 7 а. б).

Показано, что независимо от вида измельчающего оборудования, значения пластической вязкости и предела текучести глазурей снижаются в начале процесса измельчения, что обусловлено уменьшением доли частиц размером более 30 мкм, а затем возрастают, что связано с увеличением удельной поверхности частиц твёрдой фазы глазури, уменьшением жировой прослойки между ними и упрочнением структуры в результате сил межмолекулярного сцепления. Последующее снижение пластической вязкости и предела текучести в процессе измельчения достигнуто посредством внесения ПАВ.

40

35

с 30 з

5 25

о

I- 20

0123456789 10 1 Продолжительность измельчения, час

12 10

8 6 4 2 0

0 123456789 10 1

Продолжительность юмельчения, час

а) б)

Рисунок 7 - Изменение а- пластической вязкости; б- предела текучести глазури в процессе измельчения на различных видах оборудования: 1- конш-машина; 2- турбоконш -машина «Макинтай», 3- шариковая мельница с диаметром шаров 4,8-6,3-7,9 мм, 4-две шариковые мельницы с диаметром шаров 6,3-7,9 мм и 4,8-6,3 мм

Исследование влияния способа введения ПАВ на реологические показатели кондитерских глазурей. Основной задачей данного этапа исследований явилось получение глазурей с оптимальными реологическими показателями и массовой долей жира 31-32 %.

Выработку глазурей осуществляли на технологической линии, включающей рецегтгурно-смесигельную станцию, две последовательно установленные шариковые

мельницы с диаметрами шаров (Д,,) 6.3-7,9 мм и 4,8-6,3 мм и гомогенизатор. При этом ПАВ вводились в несколько приёмов на разных этапах процесса производства. Выявлено, что наибольшего снижения пластической вязкости и предела текучести глазурей в процессе их производства можно добиться путём внесения лецитина в три этапа (в РСС, во вторую шариковую мельницу и гомогенизатор) в равных количествах и РвРЯв гомогенизатор через 'Л часа после внесения лецитина (рисунок 8).

Рецептурно- Шариковая НЬрикокм

смесительная мельница с мельница с Гомогенизатор

етаншм ¡1 и„ 6.3 - 7,9 мм <1 ,„ . 4.8-6,3 мм

Рисунок 8 — Оптимальный способ введения ПАВ в процессе производства глазури

Выявление зависимости реологических показателей кондитерских глазурей от их гранулометрического состава и разжижающей способности ПАВ, используемых в процессе производства. Реологические свойства глазурей зависят от таких факторов как массовая доля жира-(Р), массовая доля влаги гранулометрический состав- (Ъ), количество и разжижающая способность ПАВ- (Я), вносимых в процессе производства.

Математическую зависимость реологических характеристик глазурей от их гранулометрического состава и разжижающей способности ПАВ определяли для полуфабрикатов с показателями: Р=31,0%; \У=0,5% ; Z (доля частиц размером 10-30 мкм) = 57-75% и ПАВ с Я =4.4-8,0%.

Поиск формул для расчёта пластической вязкости и предела текучести (по Кассону) в зависимости от гранулометрического состава и разжижающей способности ПАВ осуществляли в виде:

Пса=С, <-(Р) (2),

Тса=С2 ДР) (3),

где п са_ пластическая вязкость по Кассону, Па с; т са - предел текучести по Кассону; Па;

С, и С2 -коэффициенты, учитывающие влияние на реологические параметры всех факторов, кроме массовой доли жира;

(Р) - функция, характеризующая влияние массовая доля жира на реологические параметры.

В окончательной форме уравнения для расчёта реологических показателей имеют

вид:

п са = 1098,7 • г"1,13 • е"0'2835 к (4),

ГПП-» * -7-1.35 -0,2125 11 ,,,

тса = 6002,4 • X • е р),

где е = 2,7182...

Сравнительные результаты экспериментально определенных значений реологических показателей кондитерских глазурей и полученных с помощью уравнений (4) и (5) выявили высокую точность аппроксимации экспериментальных данных во всём исследованном диапазоне гранулометрического состава глазурей и разжижающей способности ПАВ.

Разработка рациональной технологии производства кондитерских глазурей и её диагностика. Проведённые исследования позволили разработать технологическую схему, включающую две последовательно установленные шариковые мельницы с диаметрами шаров 6,3-7,9 мм и 4,8-6,3 мм (рисунок 9), новизна которой защищена патентом РФ № 2421011.

Технологическая схема производства кондитерских глазурей состоит из следующих основных стадий: подготовка сырья к производству, приготовление рецептурной смеси, измельчение рецептурной смеси и гомогенизация.

Рисунок 9 — Технологическая схема производства кондитерских глазурей по рациональной технологии

Проведённая диагностика технологического потока производства кондитерских глазурей по рациональной схеме (рисунок 10) выявила высокие показатели целостности, как отдельных подсистем, так и всей системы в целом, что свидетельствует о стабильности технологии.

<}час = 0,92+ 0,92+ 1 + 1 +0,86+ 1 +1-6 =0,7 Осмен = 0,86 + 0,86 + 1 + 1 +0,86+1 + 1 -6 = 0,58

Отходы

Ншы

Рисунок 10- Операторная модель системы производства кондитерской глазури по рациональной технологии

Разработка технической документации и производственные испытания рациональной технологии производства кондитерских глазурей с заданными показателями качества. По результатам исследований разработана технологическая инструкция по производству кондитерских глазурей (ТИ 9125-122-00334675-11).

Выработаны опытные партии кондитерской и молочной кондитерской глазури в производственных условиях кондитерского предприятия «АтАг» п. Шексна.

Органолегггические показатели глазурей представлены на рисунке 11, физико-химические и реологические показатели в таблице 4. Для сравнения приведены качественные показатели глазурей, полученных по классической технологии.

■ рациональная технология

■ классическая технолог™

■ рациональная технология

■ классическая технология

а) б)

Рисунок 11- Органолептические показатели качества а- кондитерской глазури; б- молочной кондитерской глазури

Таблица4 - Физико-химические и реологические показатели качества глазурей

Наименование показателя ГОСТР 53897-2010 Классическая технология Рациональная технология

Кондитерская глазурь Молочная кондитерская глазурь Кондитерская глазурь Молочная кондитерская глазурь

1. Массовая доля общего сухого остатка какао. % Не менее 15 14,8 13,5 18,9 15,0

2. Массовая доля жира, % - 34,5 35.2 31,3 31.8

3. Степень измельчения. % Не менее 92 93,2 92,1 97,7 96.5

4. Доля частиц размером 10-30 мкм - 27,4 25,8 72,3 70.4

5. Пластическая вязкость по Кассону. Па-с - 2,7 3,4 1,2 1,4

6. Предел текучести по Кассону, Па - 9.2 11,0 5.3 6.)

Органолепгическая оценка глазурей, выработанных по рациональной технологии, выявила улучшение запаха вкуса, структуры и консистенции в сравнении с глазурями, произведенными по классической технологии.

Данные таблицы 4 показывают, что опытные партии кондитерской и молочной кондитерской глазури, благодаря оптимально подобранным сырьевым компонентам, а также поэтапному введению ПАВ, превосходят по качеству глазури, выработанные по классической технологии. Глазури, полученные по рациональной схеме характеризуются более высокими значениями степени измельчения и оптимальными реологическими характеристиками, а также отвечают требованиям ГОСТ Р 53897-2010 по массовой доле общего сухого остатка какао.

В ходе исследования гранулометрического состава глазурей, полученных на технологической линии, включающей две последовательно установленные шариковые мельницы с различными диаметрами шаров выявлено, что более 70% частиц твёрдой фазы продукта находится в узком и оптимальном диапазоне дисперсности. Количество мелких фракций размером менее 10 мкм по рациональной технологии сократилось в 2,43 раза

Таким образом, кондитерские глазури, выработанные по рациональный технологии обладают требуемым гранулометрическим составом, при этом в них снижается массовая доля жира на 3,1-3,4% за счёт сокращения доли мелких частиц размером менее 10 мкм, а также за счет применения высокоэффективных ПАВ. Кроме того, процесс производства кондитерских глазурей по рациональной схеме интенсифицируется в 2 -2,5 раза по сравнению с процессом производства по классической технологии.

Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения рациональной технологии на российских предприятшх составит 36,45 млн. руб.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана рациональная технология кондитерских глазурей с применением высококачественного сырья и высокоэффективных ПАВ, обеспечивающая поучение полуфабрикатов с заданным гранулометрическим составом (доля частиц размером 10-30 мкм - более 70%), оптимальными реологическими показателями (пластическая вязкость 1-3 Па с. предел текучести 4-9 Па), а также снижение массовой доли жира на 3,1-3,4% и интенсификацию процесса производства в 2-2,5 раза

2. Разработана МВИ № 020-00334675-10 «Методика оценки гранулометрического состава шоколадных масс, кондитерских полуфабрикатов (глазурей) и сырьевых компонентов, входящих в их состав», являющаяся основой ГОСТ Р 54052-2010 «ИЗДЕЛИЯ КОНДИТЕРСКИЕ. Методы определения степени измельчения шоколада, шоколадных изделий, полуфабрикатов производства шоколада, какао и глазури».

3. Разработана МВИ 024-00334675-2011 «Методика определения способности поверхностно-активных веществ (ПАВ) разжижать шоколадные и кондитерские массы (глазури)», позволяющая определить важнейший критерий технологической адекватности ПАВ - разжижающую способность (процент экономии жира на 1 тонну глазури).

4. Проведённая диагностика позволила установить, что классический способ производства кондитерских глазурей (с измельчением на пятивачковых мельницах) нуждается в совершенствовании с целью интенсификации технологического процесса и получения конкурентоспособных кондитерских полуфабрикатов.

5. Обоснована номенклатура и числовые значения критериев качества сырьевых компонентов и ПАВ. используемыхв производстве кондитерских глазурей:

определение гранулометрического состава сыпучих компонентов позволяет моделировать рецептурную смесь кондитерских глазурей с целью достижения оптимального распределения частиц твёрдой фазы по размерам; рекомендовано использовать жиры - ЗМК с температурой полного расплавления (33,5-К35,5)°С; температурой застывания: - для нелауриновых ЗМК не менее 28,5°С, -для лауриновых не менее 29.5°С; продолжительностью кристаллизации для нелауриновых жиров (30-45) минут, для лауриновых жиров (12-20) минут; массовой долей твёрдых триглицеридов при 20°С — не менее 75%, при 25°С не менее 45-50%, при 30°С- не более 50%, при 35°С- не более 5%;

- показана целесообразность применения в кондитерских глазурях ПАВ различной природы со средней суммарной эффективностью действия: для жидких соевых лецитинов - не менее 4,0% экономии жира на 1 т полуфабриката; для РОРЯ, используемого в сочетании с лецитином - не менее 6,0% экономии жира на 1 т глазури

6. Исследована возможность получения заданного гранулометрического состава и оптимальных реологических характеристик кондитерских глазурей в зависимости от принципа и способа измельчения:

- установлено, что производство глазурей в турбоконш-машине «Макинтай», несколько упрощает и интенсифицирует технологический процесс по сравнению с классическим способом производства, но не приводит к получению глазурей с оптимальным гранулометрическим составом (доля частиц размером 10-30 мкм составляет лишь 27,6-34,1%);

определена оптимальная продолжительность смешивания рецептурных компонентов (20-25 минут) на основе оценки равномерности распределения компонентов по всему объёму рецепгурно-смесигельной станции; показана зависимость изменения пластической вязкости и предела текучести от распределения частиц твёрдой фазы кондитерских глазурей по размерам в процессе их производства на различных видах оборудования; доказана целесообразность двухступенчатого измельчения (две последовательно установленные шариковые мельницы с композицией шаров с диаметрами 6,3-7,9 мм и 4,8-6,3 мм) рецептурных смесей для получения кондитерских глазурей с оптимальным и однородным гранулометрическим составом (доля частиц размером 10-30 мкм - 68,4-74,9%);

- определены технологические приёмы введения ПАВ в процессе производства глазурей на линии, включающей две последовательно установленные шариковые мельницы, обеспечивающие оптимальные значения пластической вязкости и предела текучести: 1/3 рецептурного количества жидкого соевого лецитина сразу в рецепгурно-смесигельную станцию; 1/3 рецептурного количества жидкого соевого лецитина после полутора часов общего времени измельчения; 1/3 рецептурного количества жидкого соевого лецитина в гомогенизатор (в начале процесса гомогенизации); синтетический эмульгатор через 1/2 часа после внесения последней части лецитина в гомогенизатор.

7. Получены математические уравнения, позволяющие прогнозировать значения пластической вязкости по Кассону (от 1 до 3 Па с) и предела текучести по Кассону (от 4 до 8 Па) в зависимости от гранулометрического состава глазурей и разжижающей способности ПАВ.

8. В результате проведённой диагностики получены количественные оценки стабильности рациональной технологической схемы производства кондитерских глазурей, которые свидетельствуют о том, что предложенная схема производства глазурей привела к повышению целостности отдельных подсистем и всей системы в целом.

9. Проведена опытно-промышленная апробация рациональной технологии кондитерских глазурей в условиях кондитерского предприятия «АтАг». Разработана техническая документация на полуфабрикаты: кондитерская и молочная кондитерская глазурь (РЦ и ТИ).

10. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения технологии на российских предприятиях составит 36,45 млн. руб.

Список принятых сокращений

ЗМК - заменитель масла какао PGPR - эфиры полиглицерина и взаимо-

этерифицированных рициноловых кислот ПАВ — поверхностно-активное вещество РСС- рецептурно-смесительная станция

ТД - техническая документация ТТГ - твёрдые триглицериды

МВИ— методика выполнения измеренш1

Список работ опубликованн ых по теме диссертации

1. Рысева Л.И., Линовская Н.В. Особенности использования жиров — заменителей какао масла лауриновой группы в производстве кондитерских глазурей // Материалы VI Международной конференции «Торты и пирожные- 2008»/ Международная промышленная академия, 17-19 марта 2008 г.-М.: Пшцепромиздат, 2008. - С.122-123.

2. Линовская Н.В., Рысева Л.И. Изучение закономерностей изменения показателей качества и технологических свойств жиров — заменителей какао масла нелауринового типа для глазурей в зависимости от массовой доли входящих в их состав трансгоомеризованных жирных кислот// Сборник докладов конференции конкурса научно-инновационных работ молодых учёных и специалистов «Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии/ ГНУ ВНИИПМ им. В.М. Горбатова 4 декабря 2008г.-Москва-2008.- С.73-76.

3. Линовская Н.В., Рысева Л.И. Влияние суммарной доли насыщенных и трансизомеризированных жирных кислот заменителей какао масла нелауринового типа на технологические свойства полуфабриката — кондитерская глазурь// Материалы VII Международной конференции «Кондитерские изделия XXI века» /Международная промышленная академия, 30 марта-1 апреля 2009 г.-М.:Пищепромиздат, 2009.-С.149-151.

4. Рысева Л.И., Линовская Н.В. Зависимость реологических свойств шоколадных масс от качественных характеристик жидких соевых лецитинов// Материалы всероссийской научно-практической конференции «Современные биотехнологии переработки сельскохозяйственного сырья и вторичных ресурсов» / ГНУ ВНИИМС Россельхозакадемии, 8-11 сентября 2009 г. - Углич, 2009,- С.182-185.

5. Линовская Н.В., Рысева Л.И. Оценка качества шоколада и шоколадных полуфабрикатов по показателю — степень измельчения на основе применения современных принципов оценки гранулометрического состава твёрдых частиц //Материалы III конференции — конкурса молодых учёных и специалистов «Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции»

Россельхозакадемии/ ГНУ ВНИИПМ им. В.М. Горбатова. 10 декабря 2009 г.-Москва, 2009.-С. 150-153.

6. Линовская Н.В., Рысева Л.И. Изучение качественных характеристик отечественных жиров - заменителей масла какао с целью формирования качества кондитерских глазурей и повышения их конкурентоспособности // Материалы всероссийской научно-практической конференции «Принципы пищевой комбинаторики — основа моделирования поликомпоненгных пищевых продуктов» / ГНУ ВНИИМС Россельхозакадемии, 8-9 сентября 2010 г.- Углич.-2010,- С.146-148.

7. Скокан Л.Е., Рысева Л.И., Линовская Н.В. Об использовании жиров -замените лей масла какао нелаурино вой группы в производстве кондитерской глазури // Кондитерское производство.-2010.- №4.- С.12-13.

8. Линовская Н.В., Рысева Л.И., Алтунджи К.С. Определяем степень измельчения и гранулометрический состав шоколадных и кондитерских полуфабрикатов методом лазерной дифракции // Кондитерское производство.-2010.-№4.- С. 18-19.

9. Линовская Н.В., Рысева Л.И. Формирование показателей качества кондитерских глазурей// Пищевая промышленность.-2010.-№9.- С.58-60.

10. Линовская Н.В., Рысева Л.И. Научный подход к производству глазурей //Кондитерское и хлебопекарное производство.-2010.-№ 11.-С.18-19.

11. Линовская Н.В., Рысева Л.И. Оценка качества шоколада, шоколадных и кондитерских полуфабрикатов по показателям степень измельчения и гранулометрический состав методом лазерной дифракции// Материалы VIII Международной научной конференции студентов и молодых учёных/ МГУПБ, 17-18 ноября 2010 г.-Москва-2010,- С.169-170.

12. Линовская Н.В., Рысева Л.И. Современный метод определения гранулометрического состава шоколада, шоколадных и кондитерских полуфабрикатов для контроля качества // Материалы восьмой Международной конференции «Кондитерские изделия XXI века»/ Международная промышленная академия, 28-30 марта2011 г.-М.: Пшцепромиздат, 2011.-С.110-112.

13. Линовская Н.В., Рысева Л.И. Изучение разжижающей способности жидких соевых лецитинов с целью оптимизации реологических характеристик шоколадных и кондитерских полуфабрикатов // Сборник научных трудов 5-й Конференции молодых учёных и специалистов институтов Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии «Современные методы направленного изменения физико-химических и технологических свойств сельскохозяйственного сырья для производства продуктов здорового питания/ ГНУ ВНИИЗ Россельхозакадемии, 12 октября 2011 г. М.:Изд-во РГАУ-МСХА им. К.А. Тим ирязева, 2011.- С. 163-167.

14. Патент РФ № 2351146 С1 А 23в 1/30 (2006.01). Способ производства шоколадной глазури/ Аксёнова Л.М., Савенкова Т.В., Рысева Л.И., Линовская Н.В.-Опубл. 10.04.2009.-Бюл. №10.

15. Патент РФ № 2421011, С1 А23 0 1/32 (2006.01). Способ производства кондитерской глазури/ Рысева Л.И., Линовская Н.В.. Аксёнова Л.М., Савенкова Т.В.-Опубл. 20.06.2011,- Бюл. №17.

LinovskayaN.V.

SUMMARY

Development of the rational production technology of confectionery glazes with the set indicators of quality.

Organoleptic, physical and chemical and technological properties of fats-substitutes of cocoa butter, powdered sugar, cocoa of powders and the surface-active substances used in production of glazes are studied. Requirements to raw components for receiving glazes with the set properties are scientifically proved. The granulometric structure and rheological indicators of the confectionery glazes developed on various technological lines is studied. The way of introduction of surface-active substances in the course of production of glazes on the line including two consistently established ball mills is defined.

Типография 1ЛегаЛ Подписано в печать 16.05.2012 г. Тираж 120 экз. Заказ № 137. г. Москва, ул. Цветной бульвар 32/4, оф. 3 Тел. (495) 785 92 72

61 12-5/3860

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ

НАУК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОНДИТЕРСКОЙ

ПРОМЫШЛЕННОСТИ (ГНУ НИИКП РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ)

На правах рукописи

ЛИНОВСКАЯ НАТАЛИЯ ВЛАДИМИРОВНА

РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КОНДИТЕРСКИХ ГЛАЗУРЕЙ С ЗАДАННЫМИ

ПОКАЗАТЕЛЯМИ КАЧЕСТВА

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

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель: кандидат технических наук, Рысева Л.И.

МОСКВА-2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................4

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ...........................10

1.1. Глазурь в структуре рынка кондитерских изделий...........................10

1.2. Сравнительный анализ нормативной документации на полуфабрикаты: шоколадная и кондитерская глазурь в России и за рубежом.....................16

1.3. Анализ рецептур и технологий производства полуфабрикатов: кондитерская и молочная кондитерская глазурь....................................21

1.4. Какао масло и обзор рынка заменителей масла какао.......................31

1.5. Роль жиров в физиологии питания...............................................38

1.6. Другие виды сырья, применяемые в производстве глазурей..................40

Выводы по главе 1.........................................................................42

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ ГЛАЗУРЕЙ. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ГЛАЗУРЕЙ И МЕТОДОЛОГИЯ ИХ ОЦЕНКИ.....................................45

Выводы по главе 2.........................................................................62

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ...........................63

3.1. Объекты исследований...............................................................63

3.2. Методы исследований...............................................................65

3.2.1. Методика профильного анализа органолептических показателей..66

3.2.2. Системный анализ технологического потока............................67

3.2.3. Методика оценки равномерности распределения компонентов.....70

3.3. Методы исследования, разработанные автором...............................71

3.3.1. Разработка и апробация «Методики оценки гранулометрического состава шоколадных масс, кондитерских полуфабрикатов (глазурей) и сырьевых компонентов, входящих в их состав»......................71

3.3.2. Разработка «Методики определения способности поверхностно-активных веществ (ПАВ) разжижать шоколадные и кондитерские массы (глазури)»...............................................................78

ГЛАВА 4. ДИАГНОСТИКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПОТОКА ПРОИЗВОДСТВА КОНДИТЕРСКОЙ ГЛАЗУРИ ПО КЛАССИЧЕСКОЙ

ТЕХНОЛОГИИ............................................................................79

4.1. Разработка операторной модели технологического потока производства кондитерской глазури...............................................................80

4.2. Оценка уровня целостности технологической системы производства кондитерской глазури..............................................................84

4.3. Оценка уровня стохастичности связей (влияние факторов ранжирования)........................................................................86

Выводы по главе 4........................................................................89

ГЛАВА 5. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЫБОРА СЫРЬЕВЫХ КОМПОНЕТОВ И ПАВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ПРОИЗВОДСТВЕ КОНДИТЕРСКИХ ГЛАЗУРЕЙ...90 5.1. Изучение гранулометрического состава сыпучих рецептурных

компонентов кондитерской глазури.............................................90

5.2. Обоснование показателей качества какао порошков для производства кондитерской глазури.............................................................96

5.2.1. Изучение органолептических характеристик какао порошков......96

5.2.2. Изучение физико-химических характеристик какао порошков.... 100

5.3. Исследование качественных характеристик жиров - заменителей масла какао нелауринового и лауринового типа.................................... 102

5.3.1. Исследование органолептических свойств жиров......................102

5.3.2. Изучение жирнокислотного состава жиров.............................104

5.3.3. Исследование показателей окислительной порчи жиров............106

5.3.4. Исследование физико-химических, структурно-механических и технологических показателей жиров ...........................................108

5.4. Изучение влияния различных видов поверхностно-активных

веществ и их композиций на реологические свойства глазурей.........112

5.4.1. Определение эффективности действия жидких соевых лецитинов.....................................................................ИЗ

5.4.2. Определение эффективности действия синтетических эмульгаторов.................................................................llg

ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КОНДИТЕРСКИХ ГЛАЗУРЕЙ...............................123

6.1. Изучение процесса производства кондитерских глазурей на различных технологических линиях..........................................................123

6.1.1. Изучение процесса производства кондитерских глазурей в турбоконш-машине «Макинтай»........................................123

6.1.2. Изучение процесса производства кондитерских глазурей на технологических линиях, включающих шариковую мельницу... 130

6.1.3. Изучение процесса производства кондитерских глазурей на технологической линии, включающей две последовательно установленные шариковые мельницы с различными диаметрами шаров............................................................................142

6.2. Исследование влияния способа введения ПАВ на реологические показатели кондитерских глазурей.............................................148

6.3. Выявление зависимости реологических характеристик кондитерской глазури от её гранулометрического состава и разжижающей способности ПАВ, используемых в процессе производства...............................152

6.4. Разработка рациональной технологии производства кондитерских глазурей и её диагностика.......................................................157

6.5. Разработка технической документации и производственные испытания рациональной технологии производства кондитерских глазурей с заданными показателями качества...............................................164

6.6. Расчёт годового экономического эффекта....................................167

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ..................................169

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ........................173

ПРИЛОЖЕНИЯ...................................................................195

ВВЕДЕНИЕ

Стабилизация и развитие экономики России, вступающей во Всемирную Торговую Организацию (ВТО) требует от отечественных производителей использования современных методов производства, изготовления ими конкурентоспособной продукции и насыщения рынка кондитерскими изделиями высокого качества.

Конкурентоспособность продукции определяется её составляющими

элементами, в роли которых выступают качество продукции и затраты на

приобретение и использование. На сегодняшний день обеспечение качества

является чрезвычайно актуальной народнохозяйственной задачей,

направленной на развитие пищевой индустрии и создание инновационных технологий.

Теоретико-методологические аспекты и основы повышения качества кондитерских полуфабрикатов и изделий изложены в научных работах таких ведущих учёных как: Г.А. Маршалкин, A.B. Зубченко, Т.П. Ермакова, Г.М. Клешко, Л.М. Аксёнова, З.Г. Скобельская, М.А. Талейсник, И.А. Кондакова, Ю.В. Антипова, В.Я. Черных и многих других.

Кондитерские изделия в глазури: конфеты, зефир, печенье, вафли, торты, творожные сырки и другие всегда являлись любимыми лакомствами, как детей, так и взрослых.

При этом в глазированной продукции глазурь выполняет функционально-технологические свойства: замедляет процессы окисления, черствения, попадания влаги, тем самым продлевая сроки годности изделия, а также обеспечивает внешнюю привлекательность, композиционную завершённость и вкусовую палитру продукта.

В настоящее время на отечественном рынке представлен широкий ассортимент глазурей различающихся по качеству, свойствам, вкусу и цветовым оттенкам. Перед потребителем всегда стоит непростая задача -выбрать лучшую глазурь, оптимальную по цене и качеству,

удовлетворяющую технологическим условиям, сочетающуюся по вкусу с корпусом глазируемого изделия.

В 2011 году вступил в силу ГОСТ Р 53897-2010 «Глазурь. Общие технические условия». В нём отражено всё многообразие вырабатываемых на сегодняшний день глазурей и их идентификационные критерии. Однако в данном документе не отражены важные физико-химические, технологические и реологические показатели качества глазурей, в то время как эти показатели должны быть стабильны и отвечать самым взыскательным требованиям технологов и потребителей кондитерской продукции.

Основным сырьём при производстве шоколадных и кондитерских глазурей являются: растительный жир, какао порошок, сахарная пудра, сухие молочные ингредиенты и поверхностно-активные вещества. В Техническом регламенте Таможенного союза ТР ТС 024/2011 «Технический регламент на масложировую продукцию» минимизированы показатели качества жиров, используемых в производстве кондитерских полуфабрикатов, а поставщики сырья зачастую поставляют на рынок жиры с неудовлетворительными показателями качества и с высокими значениями показателей окислительной порчи.

В нормативно-технической документации на сухие сыпучие компоненты, входящие в рецептуры глазурей, отсутствуют требования к их гранулометрическому составу, а в ГОСТ Р 53070-2010 «Добавки пищевые Лецитины Е 322. Общие технические условия» отсутствует такой важнейший показатель качества лецитинов, как разжижающая способность.

Учитывая вышеизложенное, необходимо расширить ряд требований к сырьевым компонентам для обеспечения качества глазурей.

В настоящее время для производства глазурей наряду с длительной и энергоёмкой классической технологией (измельчение на пятивалковых мельницах) используются разнообразные сжатые технологии, поэтому разработка наилучшей технологии, позволяющей выпускать продукцию

гарантированно высокого качества за относительно небольшой период времени, является весьма актуальной задачей.

Цель работы - разработка рациональной технологии производства кондитерских глазурей, обеспечивающей получение полуфабриката заданного состава и качества, интенсификацию процесса производства и энергосбережение.

Для достижения цели поставлены следующие задачи исследований: -разработать современный метод оценки гранулометрического состава сыпучих компонентов (сахарная пудра, какао порошок, молоко сухое, молоко сухое цельное, сливки сухие и т.п.), используемых для производства кондитерских глазурей и кондитерских полуфабрикатов (глазурей);

- разработать методику определения способности поверхностно-активных веществ (ПАВ) разжижать кондитерские глазури;

-провести диагностику потока классической технологической схемы производства кондитерских глазурей с целью определения её развития;

-провести анализ сырьевых компонентов и ПАВ различной природы для производства кондитерских глазурей, с целью обоснования и разработки научных требований к ним;

-изучить гранулометрический состав твёрдой фазы кондитерских глазурей и их реологические характеристики в зависимости от принципа и способа измельчения;

-выявить зависимость реологических показателей кондитерских глазурей от гранулометрического состава их твёрдой фазы и разжижающей способности ПАВ, с целью оптимизации технологии производства кондитерских полуфабрикатов;

- провести диагностику потока производства кондитерской глазури по рациональной схеме;

-разработать ТД на кондитерскую глазурь с заданными показателями качества и внедрить рациональную технологию в производство.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

Развитие технологии производства кондитерских глазурей на основе диагностики существующего и вновь созданного технологического потока.

Разработка методологии оценки гранулометрического состава твёрдой фазы сыпучих компонентов и глазурей.

Обоснование принципа повышения стабильности технологического потока кондитерской глазури путём сужения диапазона факторов на входе и выходе подсистем.

Научная новизна работы

Установлены зависимости изменения пластической вязкости и предела текучести кондитерских глазурей от интегрального распределения частиц твёрдой фазы глазури по размерам.

Установлена зависимость изменения гранулометрического состава частиц твёрдой фазы кондитерской глазури от способа воздействия на дисперсную фазу. Показано изменение интегрального распределения частиц по размерам: доля частиц размером 10-30 мкм в классической технологии составляет 17,4-29,6%, в рациональной технологии в 3,5 раза больше.

Выявлены зависимости изменения интегрального распределения частиц твёрдой фазы глазури от диаметра шаров измельчающего оборудования: использование композиции шаров с диаметрами 6,3-7,9 мм и 4,8-6,3 мм позволяет получить максимальное интегральное распределение частиц в диапазоне 10-30 мкм в количестве 68,4-74,9 %.

Научно обоснован показатель «разжижающая способность» ПАВ (жидкий соевый лецитин, РвРЯ), как критерий оценки технологической адекватности для обеспечения стабилизации реологических характеристик и качества глазури, представляющий собой числовое значение, выраженное в процентах экономии жира на 1 тонну глазури.

Показано влияние постадийного введения ПАВ на значения пластической вязкости и предела текучести кондитерских глазурей.

Обоснована номенклатура и числовые значения критериев качества жиров - ЗМК различной природы для обеспечения заданных свойств глазури.

Получены математические модели, описывающие зависимость изменения реологических свойств кондитерских глазурей от их гранулометрического состава и разжижающей способности ПАВ.

Практическая значимость работы

Разработана и внедрена рациональная технология кондитерских глазурей, обеспечивающая получение полуфабрикатов с заданными показателями качества и интенсификацию процесса производства в 2-2,5 раза с ожидаемым годовым экономическим эффектом на сумму 36,45 млн. руб. Практическая значимость и новизна технологии подтверждается патентом «Способ производства кондитерской глазури» (патент РФ на изобретение № 2421011 от 26.10.2009 г.).

Разработана МВИ № 020-00334675-10 «Методика оценки гранулометрического состава шоколадных масс, кондитерских полуфабрикатов (глазурей) и сырьевых компонентов, входящих в их состав», которая заложена в основу ГОСТ Р 54052-2010 «ИЗДЕЛИЯ КОНДИТЕРСКИЕ. Методы определения степени измельчения шоколада, шоколадных изделий, полуфабрикатов производства шоколада, какао и глазури».

Разработана МВИ 024-00334675-2011 «Методика определения способности поверхностно-активных веществ (ПАВ) разжижать шоколадные и кондитерские массы (глазури)».

Разработана ТД на кондитерские глазури (рецептуры и технологическая инструкция).

Апробация работы

Основные положения и результаты исследований диссертационной работы были представлены: на VI Международной конференции «Торты и пирожные 2008 (Москва, МПА, 2008 г.), на XIV Всероссийской конференции «Научно-практические аспекты экологизации продуктов питания» (Углич,

ГНУ ВНИИМС, 2008 г.), на II, III, V -ой конференции молодых учёных и специалистов институтов Отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии (Москва, ВНИИМП, 2008-2009 гг., ГНУ ВНИИЗ, 2011 г.), на VII, VIII Международной конференции «Кондитерские изделия XXI века» (Москва, МПА 2009 г.,2011 г.), на XV Всероссийской научно-практической конференции «Современные биотехнологии переработки сельскохозяйственного сырья и вторичных ресурсов», (Углич, ГНУ ВНИИМС, 2009 г.), на XVI Всероссийской научно-практической конференции «Принципы пищевой комбинаторики -основа моделирования поликомпонентных пищевых продуктов» (Углич, ГНУ ВНИИМС, 2010 г.), на VIII Международной научной конференции студентов и молодых учёных «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, МГУПБ, 2010 г.), на семинарах «Новое законодательстве оборота кондитерских изделий на российском рынке и проблемы идентификации кондитерских изделий в современных условиях» и «Актуальные вопросы законодательства при производстве кондитерских изделий: новые подходы и технологические решения» в рамках выставки «Современное хлебопечение» (Москва, ЦВК Экспоцентр, 2010-2011 гг.).

Публикации

По материалам диссертационной работы опубликовано 15 печатных

работ, из них 3 статьи в журналах перечня, установленного ВАК, 2 патента РФ.

Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 173 страницах печатного текста, включает 43 таблицы и 57 рисунков. Список использованной литературы включает 223 источника из них 44 на иностранном языке.

в

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 1.1. Глазурь в структуре рынка кондитерских изделий

По данным отечественных экспертов, годовой объём российского рынка кондитерских изделий составляет примерно 12 миллиардов долларов в денежном выражении и занимает второе место в мире после США [1].

По мнению э�