автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.16, диссертация на тему:Разработка рациональных технологий мучных кондитерских изделий на основе фруктозы

Міністерство освіти і науки України Київський державний торговельно-економічний університет

- і, 0\О *** „

На правах рукопису

ДОРОХОВИЧ ВІКТОРІЯ ВІТАЛІЇВНА

УДК 641.12

РОЗРОБКА РАЦІОНАЛЬНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ДІАБЕТИЧНИХ БОРОШНЯНИХ КОНДИТЕРСЬКИХ ВИРОБІВ НА ОСНОВІ

ФРУКТОЗИ

Спеціальність 05.18.16 - технологія продуктів харчування

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Київ - 2000

Дисертацією є рукопис. .

Робота виконана в Київському державному торговельно-економічному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, професор

Калакура Марія Михайлівна, Київський державний торговельно-економічний університет, завідувач кафедри технології та організації громадського харчування

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Дейниченко Григорій Вікторович,

Харківська державна академія технології та організації харчування, завідувач кафедри устаткування підприємств харчування;

кандидат технічних наук, доцент Гніцевич Вікторія Альбертівна,

Донецький державний університет економіки і торгівлі, доцент кафедри технології, мікробіології і хімії продуктів харчування

Провідна установа:. Одеська державна академія харчових технологій, кафедра технології хліба, кондитерських виробів та громадського харчування, м. Одеса

Захист відбудеться «6 » жовтня 2000 року об 1100 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.055.02 у Київському державному торговельно-економічному університеті за адресою: 02156, м. Київ, вул. Кіото 19

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського державного торговельно-економічного університету за адресою: 02156, м. Київ, вул. Кіото 19

Автореферат розісланий » вересня 2000 року

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ

Актуальність теми. У сучасних умовах одним із найрозпов-сюдженіших ендокринних захворювань в світі є цукровий діабет. За даними Міністерства охорони здоров’я України на 1 січня 2000 року в Україні 907622 особи хворих на цукровий діабет. Внаслідок цього, одним з важливих завдань соціально-економічного розвитку України є забезпечення хворих цукровим діабетом спеціальними дієто-профілактичними продуктами харчування. Хворим цією недугою цукроза, яка є традиційним носієм солодкого смаку, протипоказана. З усіх цукрозамінників за органолептичними і економічними показниками найбільш доцільним є використання фруктози.

Асортимент діабетичних кондитерських виробів, які виробляють на Україні, дуже обмежений і потребує перебудови: покращення

органолептичних властивостей, підвищення харчової та біологічної цінності

Основною сировиною виробництва діабетичних борошняних кондитерських виробів (ДБКВ) є пшеничне борошно, яке має недостатньо високу харчову цінність, тому при розробці нових ДБКВ потрібно використовувати сировину, яка була б багата незамінними амінокислотами, вітамінами, мінеральними речовинами. Такою сировиною є борошно солоду гороху, сої, вівсяне, житнє; зародки пшеничні (ЗП), овочеві порошки та інше

У зв’язку з цим, розробка науково обгрунтованих раціональних технологій і нових конкурентноздатних видів ДБКВ на фруктозі з покращеними органолептичними властивостями, підвищеною харчовою та біологічною цінністю є актуальною, і своєчасною.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась у зв’язку з темою «Конструювання кулінарних та кондитерських виробів шляхом впровадження новітніх технологій та сировини підвищеної біологічної цінності» Київського державного торговельно-економічного університету, яку було присвячено проблемі розробки діабетичних борошняних кондитерських виробів та покращення їх біологічної цінності

Мета та задачі досліджень. Метою досліджень є наукове обгрунтування та розробка раціональних технологій ДБКВ на фруктозі з покращеними органолептичними показниками, підвищеною харчовою та біологічною цінністю, які були б конкурентноспроможними як на внутрішньому, так і на зовнішньому ринках. Досягнення поставленої мети здійснювали на основі програми, що включає ряд взаємопов’язаних задач, а саме:

— дослідити виробництво ДБКВ як велику систему, визначити її основні

підсистеми, згідно яких оптимізувати технологічні процеси, визначити критерій ефективності функціонування великої системи;

- встановити раціональне дозування сировинних інгредієнтів у рецептурних композиціях ДБКВ, для чого розробити відповідні математичні моделі;.

- дослідити вплив фруктози та сировинних інгредієнтів, що покращують харчову та біологічну цінність ДБКВ (борошно солоду гороху, сої, вівсяне, житнє, ЗП, морквяний порошок), на структурно-механічні властивості тіста та готової продукції;

- дослідити вплив фруктози та сировинних інгредієнтів на процеси термообробки: випікання (пряники, кекси), випікання - сушіння (здобне печиво), розробити та науково обгрунтувати раціональні параметри термообробки;

- вивчити процеси, які відбуваються при зберіганні діабетичного печива, пряників, кексів, дослідити вплив фруктози на окислення жирів у процесі зберігання печива та кексів, а також вивчити і науково обгрунтувати вплив фруктози на процеси їх черствіння;

- розробити методи кваліметричної оцінки якості ДБКВ за комплексними і диференційними показниками, що враховують харчову цінність, а також вимоги Державних стандартів або технічних умов, скласти математичні моделі оцінки якості

- на основі проведених досліджень розробити нові види ДБКВ, затвердити нормативну документацію (рецептури та технологічні інструкції), розробити проект технічних умов, визначити техніко-економічну доцільність випуску продукції; провести апробацію нових технологій ДБКВ на фруктозі у промислових умовах.

Наукова новизна отриманих результатів. В роботі виконані дослідження, наукова новизна яких виражена у наступному. Комплексно вирішена важлива проблема створення нових ДБКВ на основі цукрозамінника фруктози і сировини, що підвищує їх харчову та біологічну(визначену за кількістью незамінних амінокислрт) цінність шляхом використання системного підходу до розробки раціональних технологій, принципів нутріціології щодо збалансованості харчових нутрієнтів при розробці рецептур на нові вироби для хворих на цукровий діабет, принципів кваліметрії для розрахунків оцінки якості за комплексними і диференційними показниками. Теоретично обгрунтовано та експериментально підтверджено, що системний підхід до розробки раціональних технологій дозволяє підвищити ефективність розробки нових ДБКВ покращеної якості, оптимізувати технологічні процеси. Розроблено новий графо-математичний метод розрахунків, який забез-

з

печує оптимальний склад рецептурних композицій ДБКВ (печиво, пряники, кекси) з високими органолептичними показниками та підвищеною біологічною цінністю (розрахованою по складу незамінних амінокислот). Встановлено та науково обгрунтовано комплексний вплив фруктози і сировини, яка підвищує харчову цінність на реологічні і адгезійні властивості ткта для здобного печива, сирцевих пряників, кексів, доведено та обгрунтовано дію фруктози на послаблення структури тістових заготовок, розроблені заходи по покращенню структури.

Встановлено і науково обгрунтовано позитивний вплив фруктози на інтенсифікацію тепломасообмінних процесів при випіканні сирцевих пряників, кексів та випіканні-сушінні здобного печива, виявлена висока реакційна здатність фруктози до реакції меланоїдиноутворення при термообробці тістових заготовок. За допомогою рентгенофазового та диференційно-термічного аналізу, визначення сорбційних та десорбційних процесів встановлено і науково обгрунтовано механізм черствіння діабетичних пряників і кексів на фруктозі, виявлено, що фруктоза збільшує термін зберігання ДБКВ в 2 рази по відношенню до терміну зберігання виробів на цукрі. Керуючись принципами кваліметрії, розроблені математичні моделі і методи оцінки якості ДБКВ, які враховують харчову цінність виробів, а також вимоги Державних стандартів. Новизну технічних рішень які є у дисертацій підтверджено рішенням держпатенту України про видачу патенту на винахід.

Практичне значення одержаних результатів. На основі теоретичних і експериментальних досліджень розроблені нові види ДБКВ: здобне печиво "Фруктозка", "Союшка", "Геракл”, "Арей", "Кузя"; сирцевих пряників "Вівсяночка","Смачний"; кексів "Сойка", "Морквяночка". Розроблена і затверджена нормативна документація (рецептури, технологічні інструкції) нових видів діабетичних борошняних кондитерських виробів, які були розглянуті і схвалені Галузевою дегустаційною комісією Держхарчопрому по визначенню якості кондитерських та харчоконцентратних виробів. Технології нових ДБКВ на фруктозі апробовані у промислових умовах СП «Ворзельський кондитер».

Особистий внесок здобувана полягає у проведені аналітичної та експериментальної роботи в лабораторних та промислових умовах, одержанні наукових результатів щодо використання фруктози, а також сировини, що підвищує харчову цінність ДБКВ визначенні структурно-механічних, фізико-хімічних, мікробіологічних тепломасообмінних властивостей напів-фабрикатів та готових виробів, визначення змін, які відбуваються при зберіганні ДБКВ, формулюванні висновків та пропозицій.

Апробація результатів дисертаційної роботи. Основні результати роботи доповідались на міжнародній науково-практичній конференції «Вироблення та впровадження прогресивних ресурсозберігаючих технологій та обладнання харчової та переробної промисловості» (Київ, 1997), міжнародній конференції «Проблеми якості у громадському харчуванні, готельному господарстві і туризмі» (Київ 1998), науково-практичній конференції « Прогресивні ресурсозберігаючі технології та їх економічна обгрунтованість у підприємствах харчування. Економічні проблеми торгівлі» (Харків, 1998), міжнародній науково-технічній конференції «Проблеми та перспективи створення і впровадження нових ресурсо- та енергоощадних технологій, обладнання в галузях харчової та переробної промисловості (Київ, 1999), міжнародній науково-практичній конференції «Кондитерские изделия - 99» (Москва, 1999), міжнародній науково-практичній конференції «Торты и пирожные 2000» (Москва, 2000), першому міжнародному інформаційно-консультативному науково технічному практикумі «Новітнє в технології та обладнанні - майбутнє кондитерської промисловості» (Київ. - Львів, 2000).

Публікації За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 11 наукових робіт.

Структура дисертації Дисертаційна робота складається зі вступу, 6 розділів, списку використаних джерел і додатків.

Робота викладена на 2/5“ сторінках комп’ютерного тексту, ілюстрована 48 таблицями, 37 рисунками і містить 5 додатків. Список списку використаних джерел включає 204 роботи.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтована актуальність теми, мета та задачі досліджень. Визначена наукова і практична цінність роботи.

Розділ 1 «Аналітичний огляд літератури». Розглянуті вимоги щодо харчування хворих цукровим діабетом. Проведений аналіз виробництва ДБКВ в Україні та за кордоном. Дана характеристика підсолоджувачів та цукрозамінників, обгрунтована доцільність використання фруктози при виробництві ДБКВ. Проаналізована сировина для підвищення харчової та біологічної цінності ДБВК. Опрацьовані теоретичні основи процесів тістоутворення та термообробки борошняних кондитерських виробів. Проведений аналіз процесів, які відбуваються при зберіганні готових виробів (здобного печива, пряників, кексів).

Розділ 2 «Об’єкти та методи досліджень». Наведена стисла характеристика об’єктів та методів досліджень як загальнонаукових, так і

спеціальних фізико-хімічних, біохімічних, мікробіологічних, структурно-механічних, технологічних. Об’єктами досліджень є виробництво здобного печива, сирцевих пряників, кексів для хворих цукровим діабетом.

Якість готових виробів визначали відповідно до стандарту на методи випробувань кондитерських виробів ГОСТ 24901 - 81. Розміри, масу, складові частини визначали - за ГОСТ 5897-70, масову частку вологи та сухих речовин - за ГОСТ 5900-73, лужність - за ГОСТ 5898-74, намокання - за ГОСТ 1011-80, вміст редукуючих речовин та загального цукру - за ГОСТ 5903-89.

Рентгенофазовий аналіз зразків проводили на дифрактометрі ДРОН. Амінокислотний склад білків продуктів вивчали на амінокислотному аналізаторі LG - 5001. Ступінь окислення жирів визначали за перекисним числом та кількістю альдегідів та дикарбонільних сполук.

Структурно-механічні властивості визначали за граничною напругою зсуву, напругою відриву, в’язкютю (за допомогою пенетрометру, адгезіометру, ротаційного віскозиметру Reotest - 2). Форми зв’язку вологи з матеріалом досліджували за допомогою диференційно-термічного аналізу (ДТА). Кінетику термообробки за допомогою хромель-капелевих термопар із записуванням даних на автоматичному потенціометрі КСП-4. Ізотерми сорбцїї-десорбціі отримали на установці Мак-Бена. Мікробіологічні показники готових виробів визначали за ГОСТ 26968 -86, СанПин 42 - 123 - 4840, ГОСТ 26972 - 86.

Результати досліджень опрацьовані методами математичної статистики за стандартними алгоритмами. Дані, отримані в результаті розрахунків, представлені у зручній графічній формі за допомогою комп’ютерної програми MS Excel 5,0.

Розділ 3 «Системний підхід при розробці раціональних технологій борошняних кондитерських виробів на фруктозі та розробка оптимальних рецептурних композицій». Виробництво ДБКВ з точки зору теорії систем є велика система, яку поділено на наступні підсистеми: склад рецептурних композицій, замішування тіста, термообробка (випікання, випікання - сушіння), зберігання виробів.

Метою першої підсистеми — склад рецептурних композицій - є розробка рецептурних композицій, які забезпечують високі органолептичні показники, харчову та біологічну цінність максимально наближену до вимог нутріціології Дослідженнями встановлено, що заміну цукру на фруктозу доцільно проводити за одиницями маси, а не одиницями солодкості Для підвищення харчової та біологічної цінності (розраховано за кількістю незамінних амінокислот) виробів використовували борошно солоду гороху, сої; вівсяне, житнє, зародки пшениці, морквяний порошок.

Розроблено склад рецептурної композиції за складом незамінних амінокислот, максимально наближений до складу „ідеального білка“. Для розробки оптимальних рецептурних композицій використовували різні методи. При розробці рецептурних композицій, коли сировина не погіршує органолептичні властивості ДБКВ (ЗП, борошно сої), дотримувались принципу збалансованості амінокислотного складу за шкалою ФАО/ВООЗ. Розрахунками встановлені наступні оптимальні співвідношення: пшеничне борошно : ЗП - 55 : 45; пшеничне борошно : борошно сої — 65 : 35.

Для тих випадків, коли сировинні інгредієнти, які підвищують харчову та біологічну цінність, знижують органолептичні показники готової продукції; розроблена нова методика визначення складу рецептурних композицій за допомогою графоматематичного методу. За цією методикою розраховувались комплексні показники Кб та К0, які характеризують відповідно біологічну цінність рецептурної суміші (за вмістом незамінних амінокислот) та органолептичні показники готової продукції

Ко

0.9

0,5

0 10 20 ЗО 40 С%

Рис. 1. Визначення оптимального спшвідтіїюпи тшичного борошна та борошна солоду гороху. 1 - значення показника К& 2 - значення показника Ко

амінокислот;

Р0І, Ро2, Р0з, Ро4, Ро5, Ро6 -відповідно значення смаку, запаху, кольору, виду у зламі, стану поверхні, формі (за 5-ти бальною системою) у рецептурних

КОМПОЗИЦІЯХ; Р0Іб, Ро2б, Р0/‘. Р0/, Ро5> Роб6 значення тих же

органолептичних показників у базовому зразку; М0І Мо2, М0з , Мо4, Мо5„ М0б - коефіцієнти вагомості відповідних органолептичних показників. За проведеними розрахунками Ке =ґ(С) та К0 =Г(С) побудували графіки залежності (рис 1), де: С - % заміни пшеничного борошна новою сировиною. Даним методом визначено співвідношення між пшеничним борошном та борошном солоду гороху, вівсяним борошном, яке відповідно складає 70 : ЗО, 50 : 50. Значення К0 = 0,82 та 0,9, що відповідає оцінкам добре та відмінно.

Розділ 4 «Дослідження і оптимізація процесів підсистем замішування тіста та термообробки тістових заготовок діабетичних борошняних кондитерських виробів». Для вивчення підсистеми замішування ткта проведен ряд досліджень. Оптимальні параметри замюу тіста для сирцевих пряників, кексів, печива визначали методом багатофакторного планування експерименту. В якості керуємих факторів були прийняті температура замішування тіста хь тривалість замісу х2. За фактор оптимізації (У) прийнято значення граничної напруги зсуву для тіста пряників та печива, густини для тіста кексів.

Отримані наступні рівняння регресії: для пряників у = 1553,19 + 251,44 -л, + 31,94 •х2 + 165-х, •х2 (3)

ДЛЯ кексів у = 1 883,3 + 283,3 5 -х, + 25 х2 + 208 ■ х] -х2 (4)

для печива у = 5 3 7,5 + 37,5 • х, + 62,5 • х2 + 12,5 • х, ■ х2 (5)

Шляхом складання програми крутого сходження Бокса-Уілсона отримані оптимальні параметри замісу тіста. Температура замісу тіста сирцевих пряників, кексів, печива складала відповідно: 23°С, 23°С, 25°С; тривалість замісу відповідно: 11, 21,12 хв.

Дослідження впливу фруктози на структурно-механічні характеристики тіста для печива показали, що фруктоза послаблює структуру тіста на 30 - 35% по відношенню до тіста на цукрі (рис.2). Тістова маса пкля замішування не одночасно підлягає формуванню, тобто певна частина тісто-вої маси підлягає вистоюванню, тому виникла необхідність визначити, як буде впливати тривалість вилежування тіста на структурно-механічні властивості тктових мас (рис.2) Структура тіста в процесі вилежування зміцнюється

Для формуванні тктових заготовок печива велике значення мають ад-гезійні та когезійні характеристики тістових мас, тому важливо визначити, вплив фруктози на значення цих показників. Про адгезійні властивості тктових мас судили по напрузі відриву (рис.З). Збільшення напруги відриву тістових мас на фруктозі, вірогідно, пов’язана із зменшенням сил когезії тістових мас за рахунок збільшення у тісті кількості вільної води.

Дослідження показали, що у тістових мас як на цукрі, так і на фруктозі, після замісу мав місце адгезійно-когезійний відрив, а через 30хв. вистоювання відрив мав чисто адгезійний характер.

У зв’язку з тим, що заміс діабетичного печива на фруктозі та формування тістових заготовок ми пропонуємо проводити на тому ж обладнанні, яке призначене для виготовлення тютових заготовок на цукрі, структурно-механічні властивості тістових мас на фруктозі повинні наближатися за своїми значеннями до відповідних характеристик тіста на цукрі 3 цією метою проведено комплекс досліджень для встановлення раціональних рецептурних композицій тістових мас на фруктозі структурно-механічні характеристики яких наближалися б за своїми значеннями до характеристик тіста на цукрі 3 врахуванням технологічних, органолептичних, економічних факторів встановлено доцільність збільшити на 10% кількість пшеничного борошна.

Рис.2. Вплив тривалості відлежування на граничну напругу зсуву тіста здобного печива.

1 - тісто на цукрі; 2 - тісто на фруктозі із збіль шеною кількістю борошна; 3 - тісто на фруктозі.

Рис.З. Напруга відриву тіста здобного печива. 1 - тісто на фруктозі; 2 - тісто ги фруктозі із збільшеною кількістю борошіи; 3 - тісто на цукрі.

Для покращення харчової та біологічної цінності ДБКВ запропоновано використовувати борошно солоду гороху, сої, вівсяне та житнє борошно, ЗП. Дослідження граничної напруги зсуву показали, що борошно солоду гороху та борошно сої зміцнюють структуру відповідно на 8,4% і 3,4%, а зародки пшениці та вівсяне борошно послаблюють структуру відповідно на 9% і 5%. У процесі вилежування гранична напруга зсуву тстових мас з цією сировиною збільшується.

Тісто для сирцевих пряників істотно відрізняється від тіста для здобного печива. Для замісу пряничного тіста потрібно додатково вводити воду, внаслідок чого створюються сприятливі умови для утворення клейковинного комплексу пшеничного борошна. Дослідження впливу фруктози на формування клейковинного комплексу показали, що фруктоза послаблює пружно-еластичні властивості клейковини. Так, розтяжність збільшується на 11%, опір деформації зменшується на 10% по відношенню

до контрольного зразка (без фруктози). Послаблення клейковинного комплексу пояснюється тим, що малі молекули води легше та швидше заповнюють міжмолекулярний простір в середині макромолекул білка, ніж гідратовані молекули фруктози. Крім того, фруктоза підвищує осмотичний тиск в інтермолекулярній фазі тіста, що також сприяє зменшенню набухання колоїдів борошна.

Гранична напруга зсуву пряничного тіста на цукрі на 38...40%більша за граничну напругу пряничного тіста на фруктозі ( 2000 Па, 1200 Па.) Послаблення струкіури тіста на фруктозі зумовлено різною розчинністю фруктози та цукрози. Проведені розрахунки показали, що в пряничному тісті на фруктозі на 49% більше вільної води, ніж у тісті на цукрі. Для того, щоб структурно-механічні характеристики тіста на фруктозі наблизилися за своїми значеннями до відповідних характеристик тіста на цукрі, пропонується вологість тіста зменшити на 2%.

Встановлено, що борошно солоду гороху та сої ущільнює структуру пряничного тіста, вівсяне та житнє борошно послаблює його структуру. Вплив фруктози на структурно-механічні властивості тіста для кексів визначали по значенню ефективної в’язкості в залежності від зміни швидкості зсуву (І,с'!).

Результати триманих даних представлені на рис.4

Аналіз отриманих даних показав, що фруктоза послаблює структурно-механічні показники тіста кексу на 25%.

Аналіз кривих течії дозволяє визначити наступні константи: т\о — пластичну в’язкість не зруйнованої структури,кПа, т]т — пластичну в’язкість гранично зруйнованої структури,кПа, тг — умовну границю практично не зруйнованої струкіури, Па, т к—умовну динамічну границю текучості,Па, тт — умовну границю гранично зруйнованої струкіури,Па (таблі).

Рис. 4. Криві залежності ефективної вязкості від швидкості зсуву . 1 - тісто кексу на цукрі ; 2 - тісто кексу на фруктозі із борошном сої ; 3 - тісто кексу на фруктозі

Таблиця 1

Реологічні характеристики тіста кексу

Тісто По П ш Тг

кексу на цукрі 2,0 0,2 900 1820 2500

кексу на фруктозі 1,7 0,2 700 1110 1750

кексу на фруктозі з борошном сої 1,85 0,2 820 1560 2000

Центральною підсистемою виробництва ДБВК є термообробка. Математичним методом багатофакторного планування експерименту були визначені наступні оптимальні параметри: для пряників температура випікання 178°С, тривалість Пхв, для кекав - 177°С, 22хв, для печива -205°С, 7хв.

Проведені до-

слідження кінетики, зміни температур центральних та поверхневих шарах тіс-тових заготовок для печива, пряників, кексів, які показали, що фруктоза інтенсифікує процес термообробки на 8...10% порівняно з термообробкою цих виробів на цукрі Сировина, яка підвищує харчову виробів по-різному впливає на швидкість термообробки. Борошно солоду гороху, сої уповільнюють швидкість термообробки, вівсяне та житнє борошно прискорюють процес термообробки. При термообробці усіх вказаних ДБКВ відмічена забарвленість центральних та поверхневих шарів. На забарвлення поверхневих шарів ймовірно впливає низька температура плавлення фруктози 104-105°С (цукру -180°С). Забарвлення центральних шарів можна пояснити реакцією меланоїдиноутворення. При випіканні кексів найбільш яскраво виражена різниця забарвлення верхніх, нижніх та центральних шарів. Криві кінетики прогріву тіста-кексу представлені на рис.5. Проведений комплекс досліджень по визначенню зміни кількості амінокислот та редукуючих цукрів при випіканні кексів (табл.2). Аналіз отриманих даних показав, що реакція меланоїдиноутворення залежить від

Рис.5. Криві кінетики прогріву тіста-кексу на фруктозі по шарам. 1 - нижня шкоринка; 2 - верхня шкоринка; 3 - нижній шар (її = 10мм); 4 - верхній шар (Ь = 50 мм);

5 - центральний шар (Ь = 25мм)

температури прогріву зразків, що підтверджено також спектроскопічними дослідженнями (рис. 6). .

Таблиця 2

Кількісний склад амінокислот та редукуючих цукрів у тісті та готових ви_________________________________робах.__________________________________

Найменування показника Кількість у перерахунку на сухі речовини амінокислот -мг/ІООг, редукуючі речовини — %

в тісті на фруктозі в кексі на фруктозі по шарах в ткті на цукрі в кексі на цукрі

верхні й цен- тральний нижній

Лізин 0,156 0,111 0,082 0,074 0,156 0,125

Треонін 0,135 0,159 0,133 0,122 0,135 0,115

Цистін 0,042 0,041 0,030 0,027 0,042 0,040

Валін 0,155 0,168 0,149 0,136 0,155 0,144

Метіонін 0,070 0,055 0,048 0,046 0,070 0,045

Ізолейцин 0,138 0,181 0,159 0.145 0,138 0,144

Лейцин 0,286 0,323 0,307 0,279 0,286 0,253

Тирозин 0,104 0,131. 0,121 0,110 0,104 0,113

Фенілаланін 0,173 0,168 0.159 0,144 0,173 0,147

Редукуючі цукри 23,25 22,9 22,6 22,2 0,17 0,16

Аналіз отриманих даних показав, що світ-лопоглинання водних витяжок з різних шарів кексу на цукрі майже однакове, а на фруктозі ктотно відрізняється між собою. Піки при довжині хвилі 270 — 280нм, свідчать про появу продуктів реакції ме-ланоїдиноутворення.

Рис.6. Криві світлопоглинання водних витяжок з кексу на фруктозі. 1 - нижній шар, 2 - центральний шар,

З - верхній шар. 4 - на цукрі.

Розділ 5 «Дослідження впливу фруктози на термін зберігання діабетичних борошняних кондитерських виробів». При зберіганні ДБКВ відбуваються складні фізико-хімічні, біохімічні, структурно-механічні, мікробіологічні процеси. Одні процеси суттєво впливають на термін зберігання, інші — здійснюють незначний вплив. Термін зберігання здобного печива визначається станом ліпідного комплексу. Нами проведені дослідження щодо встановлення впливу фруктози на стан ліпідного комплексу печива під час зберігання з різним вмктом жирів (рис.7).

Аналіз отриманих даних показав, що при досягнені значення перекисного числа 0,08І2 відбувається зміна органолептичних показників печива, яка обумовлюється появою вторинних продуктів окислення. Значно меншу інтенсивність накопичення перекисного числа у печиві на фруктозі можна пояснити тим, що у цьому печиві в значній кількості присутні продукти реакції меланоїдиноутворення, які мають властивості антиоксидантів.

Встановлено, що термін зберігання печива на фруктозі в два рази більше, ніж пе-чива на цукрі

Для встановлення терміну зберігання пряників на фруктозі визначали зміну маси та видалення вологи при зберіганні, а також зміни стану м’якушки пряників за допомогою рентгенофазового аналізу.

Були отримані дифрактограми: пшеничного борошна, фруктози, цукру, тіста на фруктозі та цукрі м'якушки сирцевого пряникана фруктозі та на цукрі відразу після випікання та після 10 діб зберігання. Аналіз дифрактограм свідчить про те, що тісто пряника на фруктозі і цукрі має рентгеноспектр, подібний до рентгеноспектру пшеничного борошна, типовий для кристалічної будови крохмальних зерен. Рентгенограми зразків свіже випеченого пряника на фруктозі та цукрі показують наявність частково клейстеризованої структури крохмалю, який поєднує елементи

Рис.7.Зміна перекисного числа в процесі зберігання здобного печива 1 - печиво на цукрі з вмістом жиру 27%; 2 -печиво на цукрі з вмістом жиру 17%; 3-печиво на фруктозі з вмістом жиру 27%; 4-печиво на фруктозі з вмістом жиру 17%

2Ш і

ЮЙЗ

аморфної та кристалічної фази. Через 10 діб пряник на цукрі повністю зачерствів, тоді як пряник на фруктозі залишався м'яким.

Аналіз дифрактограм м’якушки пряників на фруктозі та цукрі показав їх істотну відмінність. Втрата вологи до 7% у пряника на цукрі сприяє тому, що розчин цукру переходить з насиченого в пересичений стан, тому на дифрактограмі (рис. 8,6.) явно спостерігаються піки на тих самих довжинах хвиль, що і цукру. На дифрактограмі діабетичного пряника (рис 8а) викркталізації фруктози не відбувається тому,

що втрата вологи складає 2,2%, але відбувається

часткова ретроградація крохмалю. Для вивчення впливу фруктози на сорбційну та десорбці

йну здатність пряника були проведені дослід

на установці Мак-Бена.

Аналіз отриманих даних засвідчує, що рівноважна вологоутримуюча здатність пряників на фруктозі значно вища, ніж у пряників на цукрі

Для визначення впливу фруктози на термін зберігання кексів були проведені ДОСЛІД- вісь х - кут повороту,град

ЖЄННЯ ПО визначенню вісь у-інтенсивність відображення

втрат вологи в процесі Рис.8. Дифрактограми пряників після 10 діб

зберігання. Методом зберігання: а - пряник на фруктозі; б - пряник на цукрі

диференційно-термічного аналізу встановлено кількість вільної та зв’язаної вологи в кексах на фруктозі та цукрі Визначено, що у кексах на фруктозі більше вільної вологи, ніж в кексах на цукрі Проведені рентгенофазові дослідження м’якушки кексів на фруктозі та цукрі одразу після випікання та через 7 діб зберігання. Аналіз отриманих даних показав, що в процесі черствіння домінуючим чинником є кристалізація жирової складової Проведені дослідження показали, що фруктоза сприяє подовженню терміну зберігання ДБКВ в два рази.

Розділ 6 «Розробка раціональних технологій та нових видів діабетичних борошняних кондитерських виробів». Розроблені рецептури та технології печива "Фруктозка", "Союшка", "Геракл", "Арей", "Кузя"; сирцевих пряників: "Вівсяночка", "Смачний"; кексів: "Сойка",

"Морквяночка". У нових ДБКВ розрахована харчова (за інтегральним скором), біологічна (за амінокислотним скором), енергетична цінність.

Проведений розрахунок оцінки якості (3-х рівнів властивостей) нових ДБКВ по комплексному показнику, який враховує харчову та біологічну цінність по загальному вмету білків, жирів, вуглеводів, вітамінів, мінеральних речовин - перший рівень властивостей. На другому рівні властивостей представлена загальна кількість незамінних та замінних амінокислот, насичених, моно- і полиненасичених жирних кислот, дицукридів, фруктози, засвоюваних те незасвоюваних поліцукридів, вітамінів - Ві,В2,В3 РР,А,Е, мінеральних речовин - Са, К, F, Na, Mg, Fe. Вміст окремих незамінних амінокислот представлений на третьому рівні Для кожного рівня властивостей розроблена математична модель. Оцінка за комплексним показником вказує на відсоток забезпеченості харчовими нутрієнтами нових ДБКВ від добової потреби.

Розроблена методика оцінки якості ДБКВ (за основними принципамив кваліметрії), яка враховує вимоги Державних стандартів або технічних умов за органолептичними, фізико-хімічними, мікробіологічними показниками. Для цього розроблено ієрархічне дерево властивостей двох рівнів та математична модель оцінки якості за комплексним показником. Проведені промислові апробації технологій на СП «Ворзельський кондитер» дали можливість розрахувати якють ДБКВ на основі запропонованої методології відповідно вимог Державних стандартів. Комплексний показник якості нових ДБКВ на фруктозі дорівнює 0,85 — 0,9, що відповідає оцінкам добре та відмінно.

Проведенні розрахунки собівартості нової продукції показали, що собівартість нових ДБКВ на фруктозі на 18% менша, ніж на сорбіті та на 26% менша ніж на ксиліті

ВИСНОВКИ

1. На основі системного підходу та узагальнення теоретичного і експериментального матеріалу досліджень розроблені раціональні технології та нові ДБКВ (печиво, пряники, кекси) на фруктозі із збалансованим хімічним складом згідно з вимогами нутріціології до харчування хворих на цукровий діабет, за рахунок оптимального використання фруктози та сировини, що сприяє покращенню харчової та біологічної цінності (борошно солоду гороху, сої, вівсяне, житнє, зародки пшениці, морквяний порошок).

2. Розроблені та науково обгрунтовані критерії ефективності функціонування великих систем (виробництво печива, сирцевих пряників, кексів) за оцінкою якості готових виробів, властивості яких повинні відповідати вимогам проекту розроблених нами технічних умов та існуючих

Державних стандартів. Згідно основних принципів кваліметрії розроблена математична модель оцінки якості.

3. Проведений аналіз визначених підсистем (склад рецептурних композицій, замішування тіста, термообробка (випікання, випікання-сушіння), зберігання виробів) на макро- та мікрорівні. Складені математичні моделі і визначені оптимальні параметри процесів вказаних підсистем.

4. Розроблений новий графо-математичний метод визначення оптимальних рецептурних композицій за комплексними показниками, які враховують: К0- органолептичні властивості (смак, запах, колір, стан поверхні, форму) та Кб- біологічну цінність рецептурної суміші за вмістом незамінних амінокислот. Відповідно до запропонованого методу розроблені рецептури на нові види діабетичних печива, пряників, кексів.

5. Встановлено, що фруктоза послаблює структуру тіста по відношенню до структури тіста на цукрі. Гранична напруга зсуву здобного тіста послаблюється на ЗО - 35 %, тістасирцевих пряників 38 - 40 %, ефективна в’язкість тіста для кексів на 25 %. Проведені дослідження і розроблені рецептурні композиції тіста на фруктозі (печив^,сирцевих пряників, кексів) з використанням борошна солоду гороху, сої, вівсяного, житнього, зародків пшениці, морквяного порошку, структурно-механічні характеристики яких наближаються до структури тіста на цукрі, що дає можливість проводити заміс тіста та формування тістових заготовок на тому ж обладнанні, не змінюючи режиму роботи.

6. Встановлено, що фруктоза інтенсифікує процес термообробки на 8... 10 %, це пояснюється наявністю більшої кількості вільної води в тістових заготовках, обумовленою підвищеною розчинністю фруктози по відношенню до розчинності цукрози. Науково обгрунтовано та експериментально підтверджено, що фруктоза сприяє збільшенню забарвлення поверхневих та центральних шарів діабетичних виробів, що зумовлюється низкою температурою плавлення фруктози 104 — 105 °С впорівнянні з цукрозою 175 — 180 °С, а також високою реакційною здатністю фруктози до реакції меланоідиноутворення. Результати підтверджені спектрометричними дослідженнями та зміною редукуючих цукрів і амінокислот в процесі термообробки.

7. Досліджений та науково обгрунтований вплив сировини, що покращує харчову ДБКВ, на порцеси випікання та випікання-сушіння: борошно солоду гороху, сої та морквяний порошок уповільнюють процес термообробки, вівсяне та житнє борошно, ЗП прискорюють.

8. Досліджений та науково обгрунтований за допомогою рентгенофазового аналізу механізм черствіння пряників та кексів на фруктозі,

визначена суттєва різниця від черствіння пряників та кексів на цукрі. Встановлено, що фруктоза сприяє подовженню терміну зберігання ДБКВ в 2 рази, при зберіганні здобного печива за рахунок антиокисної дії меланоїдинів, що утворилися в значній кількості при термообробці печива, при зберіганні сирцевих пряників та кексів за рахунок підвищеної гігроскопічності.

9. Розроблені нові види діабетичного печива: "Фруктозка", "Союшка", "Геракл", "Арей", "Кузя"; сирцевих пряників: "Вівсяночка", "Смачний"; кексів: "Сойка", "Морквяночка". Розрахована харчова (за інтегральним скором), біологічна (за амінокислотним скором), енергетична цінність нових ДБКВ. Згідно розробленої математичної моделі проведений розрахунок оцінки якості нових ДБКВ по комплексних показниках трьох рівнів властивостей, які вказують на % забезпеченості хімічними речовинами від добової потреби.

Ю.На нові види ДБКВ розроблена та затверджена нормативна документація (рецептури, технологічні інструкції) розроблсн проект технічнихі умов), проведені розрахунки техніко-економічної ефективності, технологія апробована в промислових умовах СП «Ворзельський кондитер». За розробленою методологією проведено розрахунок оцінки якості нових ДБКВ, які відповідають вимоги Державних стандартів та технічним умовам. Комплексний показник оцінки якості ДБКВ має значення 0,85 - 0,9, що відповідає оцінкам добре та відмінно.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1.М.М. Калакура, В.В. Дорохович, Б.І. Хіврич, О.М. Чернишова. Новий вид нетрадиційної сировини - борошно солоду гороху та оптимізація його використання у виробництві здобного діабетичного печива // 36. наук. пр. «Громадське харчування і туристична індустрія у ринкових умовах - K.: КДТЕУ. - 1999. - С. 65-71

2. А.М. Дорохович, Б.І. Хіврич, О.М. Чернишова, М.М. Калакура,

В.В.Дорохович. Графічний метод моделювання складу рецептурних

. композицій борошняних кондитерських виробів підвищеної біологічної цінності //.Прогресивні ресурсозберігаючі технології та їх економічна обгрунтованість у підприємствах харчування. Економічні проблеми торгівлі. - Харків: ХДАТОХ, 1998. - ч.І - С.47-49

3. Дорохович В., Олексієнко Н. Вплив фруктози та сахарози на зберігання пряників // Харчова та переробна промисловість - 1999. - № 5, 6. - С. 24 -25.

4. Олексієнко Н., Дорохович В. Вплив фруктози на процес черствіння пряників // Харчова та переробна промисловість. - 1999. - № 8. - С. 22 - 23.

5. Калакура М.М., Дорохович В.В. Використання нової сировини у виробництві діабетичних борошняних кондитерських виробів // 36. наук, пр. «Громадське харчування і туристична індустрія у ринкових умовах -К.: КДТЕУ,-2000.-С. 187-195

6. Н.В. Алексеенко, В.В. Дорохович. Изучение особенностей механизма черствения пряников и влияния фруктози на замедление процесса чер-ствение // Российская академия сельскохозяйстванных наук, теоретический журнал. Хранение и переработка сельхозсырья. - 2000.-№2. -

С.14- 17.

7. Калакура М.М., Дорохович В.В. Використання фруктози при розробці

нових видів діабетичних кексів // матеріал міжнарод. конф. «Проблеми якості у громадському харчуванні, готельному господарстві і туризмі».-Київ, 1998.С. 139-141. ‘

8. Калакура М.М., Дорохович В.В. Разработка рациональных технологий и новых мучных кондитерских изделий на фруктозе, улучшенной пищевой и биологической ценности. // материалы 2-й международной конф.» Кондитерские изделия - 99». - М.: ИПП. - 1999. - С. -101.

9. М.М. Калакура, В.В. Дорохович. Використання фруктози при виробництві діабетичних борошняних кондитерських виробів // перший міжнародний інформаційно-консультативний науково-технічний практикум «Новітнє в технології та обладнанні - майбутнє кондитерської промисловості» (Київ. - Львів 2000). - С.13 - 14.

10.В.В. Дорохович, М.М. Калакура (КДТЕУ), Чернишова (КДУХТ) Системний підхід при розробці раціональних технологій діабетичних борошняних кондитерських виробів на фруктозі //матеріали шостої міжнарод. наук.-техн. конференції. (Київ, УДУХТ, 2000р.). - С.73.

11.Калакура М.М. Дорохович В.В. Розработка рациональних технологий диабетических пряников, сдобного печенья на основе фруктозы // мате-риали международ. конф «Торты и пирожные 2000» (Москва 2000).

АНОТАЦІЯ

Дорохович В.В. Розробка раціональних технологій діабетичних борошняних кондитерських виробів на основі фруктози. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.16 - технологія продуктів харчування. - Київський державний торговельно-економічний університет, Міністерство освіти та науки України, Київ, 2000.

Дисертація присвячена проблемі розробки діабетичних борошняних кондитерських виробів. В якості цукрозамінника використовується фруктоза. Для підвищення харчової використовується: борошно солоду гороху, борошно сої, зародки пшениці, вівсяне та житнє борошно, морквяний порошок. На основі проведеного комплексу досліджень розроблені та науково обгрунтовані раціональні технології та оптимальні рецептурні композиції нових видів здобного печива, сирцевих пряників, кексів.

Розроблені математичні моделі оцінки якості діабетичних борошняних кондитерських виробів за комплексним показниками, які враховують харчову та вимоги Державних стандартів. Розроблена та затверджена нормативна документація (рецептури, технологічні інструкції), технологія апробована в промислових умовах.

Ключові слова: діабетичні борошняні кондитерські вироби, фруктоза, підвищення харчової цінності, раціональні технології.

АННОТАЦИЯ

Дорохович В.В. Разработка рациональных технологий мучных кондитерских изделий на основе фруктозы. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.18.16 — технология продуктов питания. - Киевский государственный торгово-экономический университет Министерства образования и науки Украины, Киев, 2000.

Диссертация посвящена проблеме разработки рациональных технологий и новых видов диабетических мучных кондитерских изделий на фруктозе. В комплексе решена важная проблема — создание конкурентоспособных мучных кондитерских изделий для больных сахарным диабетом, на основе использования фруктозы и сырья, обеспечивающего повышение пищевой и биологической ценности. Эффективность решения проблемы основана на применении системного подхода при разработке рациональных технологий, принципов нутрициологии, относительно сбалансированности состава основных химических веществ (белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных веществ) для больных сахарным диабетом, при разработке рецептур на новые виды печенья, пряников, кексов; принципов квалиметрии для расчетов оценки качества изделий по комплексным и дифференциальным показателям.

Разработан и научно обоснован критерий эффективности функционирования больших систем — производства печенья, сырцовых пряников, кексов. Проведен на макро- и микроуровнях анализ подсистем: состав рецептурных композиций, замес теста, термообработка заготовок и

хранение готовой продукции. Установлен и рассчитан критерий оптимизации для каждой подсистемы.

Разработан новый графо-математический метод, позволяющий разрабатывать рецептурные композиции с оптимальными показателями, учитывающими органолептические свойства и биологическую ценность изделий.

Установлено и дано научное обоснование действию фруктозы на ослабление структуры теста на 30 ...40% по отношению к структуре теста на сахаре и интенсификацию процесса термообработки на 8...10%.

Исследовано влияние сырья, повышающего пищевую и биологическую ценность диабетических изделий (муки солода гороха, сои, ржаной, овсяной, зародышей пшеницы, морковного порошка) на реологические и адгезионные свойства теста для печенья, пряников, кексов, на кинетику процесса выпечки пряников и кексов и выпечки-сушки печенья.

Впервые исследован с помощью рентгенофазового, дифференциально-термического анализов и научно обоснован механизм черствения пряников и кексов на фруктозе. Установлено, что фруктоза обеспечивает продление в два раза гарантийного срока хранения печенья за счет анти-окислительного действия продуктов меланоидинообразования, пряников и кексов за счет свойства гигроскопичности.

В результате проведенных исследований разработаны рациональные технологии и новые виды диабетического печенья, пряников, кексов. Согласно разработанных методик и математических моделей проведены расчеты оценки качества, учитывающею пищевую, биологическую и энергетическую ценность, а так же требования Государственных стандартов и технических условий.

Разработаны и утверждены рецептуры и технические инструкции на новые виды диабетического печенья, пряников, кексов. Проведены технико-экономические расчеты. Технологии новых видов изделий апробированы в промышленных условиях.

Ключевые слова: диабетические мучные кондитерские изделия,

фруктоза, повышение пищевой ценности, рациональные технологии.

ANNOTATION

Dorohovich V.V. Development of rational technologies diabetic of flour pastries on the base fructose. - Manuscript.

Thesis on competition of scientific degree of the candidate of technical sciences on a speciality 05.18.16 - product technology of food products. - Kiev State University of Trade & Economics, Ministry of Education & Science of Ukrainian, Kiev, 2000.

Thesis is denoted problem of diabetic flour pastry development. Instead of the Sahara use fructose. For raising food and biological value use flour of malt pea, soybean flour, oat and rye flour, foetuses wheat’s, carrot powder. As result conducted complex of studies is designed and scientifically motivated technologies and composition on new types rich livers, gingerbread’s, plum-cakes.

Designed mathematical model of quality evaluation on complex factors.

Key words: diabetic flour confectioner pastries, fructose, raising food value, rational technologies.

ДОРОХОВИЧ Вікторія Віталіївна

РОЗРОБКА РАЦІОНАЛЬНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ДІАБЕТИЧНИХ БОРОШНЯНИХ КОНДИТЕРСЬКИХ ВИРОБІВ НА ОСНОВІ ФРУКТОЗИ

Підп. до друку 31.08.2000. Формат 60*84/16 .Папір письм. Офс. друк. Ум. друк. арк. 1,10 Ум. Фарбо-відб. 1,22 Обл.-вид.арк. 1,00 Тираж 100 пр. 3ам.386

Видавничий центр КДТЕУ. Друкарня ВЦ КДТЕУ 02156, Київ - 156, вул. Кіото,19