автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Разработка системного подхода к проектированию хлебобулочных изделий целевого назначения

У&

/

Московский государствЕнный заочный институт

ПШЦЕВОй прОМЬШЛЕННОСТи

На правах рукописи

Рывчинский Андрей СкргЕЕвич

УДК 664.66.022.39

РАЗРАБОТКА СИСТЕМНОГО ПОДХОДА К ПРОЕКТИРОВАНИЮ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ ЦЕЛЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ

СпЕциальность 05.18.01 - Технология хлЕвопЕкарных, макаронных и кондитЕрских продуктов

ДИССЕРТАЦИЯ на соисканиЕ учЕной стЕПЕни кандидата тЕХничЕСких наук

Научный руководитЕль, профессор, д.т.н. Т.Б. Цыганова

Москва - 1999

Автор выражаЕт глувокую признатЕльность сотрудникам КафЕДрЫ «ТЕХНОЛОГиЯ ХЛЕБОПЕКарНОГО, кондитЕрского и макаронного производств» за помощь, оказанную при написании диссЕртационной равоты.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение ..........................................................................................6

1 Овзор литЕратуры ..................................................10

1.1 ПиЩЕВаЯ ЦЕННОСТЬ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ иЗДЕЛий . . . 11

1 . 2 Пути ПОВЫШЕНиЯ ПиЩЕВОй ЦЕННОСТи хлебобу-

лочных иЗДЕЛий......................................................17

1.3 ИнтЕнсификация процЕСса проЕктирования с примЕИЕниЕМ средств автоматизации и вычисЛиТЕЛЬНОй ТЕХНики ................................................27

1.4 ПроЕктированиЕ многокомпонентных объектов с примЕИЕниЕм систЕм управлЕния вазами данных......................................................................30

1.5 ЗаключЕниЕ по овзору литЕратуры....................32

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 34

2.1 Объекты исслЕдования ..........................................34

2.2 ИзучаЕМЫЕ показатЕли ..........................................34

2.2.1 ПищЕвая ценность ..................................................34

2.2.2 БиологичЕская ценность ......................................35

2.2.3 БиологичЕская эффективность ............................37

2.2.4 ЭнЕргЕтичЕСкая ценность ....................................38

2.3 Методы исслЕдований ............................................39

2.3.1 Построение вазы данных хлЕвопЕкарного сырья и рецептурных композиций......................41

2.3.2 МЕтодика расчЕта изучаЕмых показатЕЛЕй . . . 45

2.3.2.1 Рэсчет химичЕского состава рЕЦЕптурной композиции..............................................................46

2.3.2.2 Рэсчет виологичЕСКой ЦЕнности рЕЦЕптурной композиции..............................................................46

2 . 3 • 2 .3

2.3.2.4

2.3.2.5

2.3.2.6

2.3.3

2.3.4

2.4 2.4.1

2.4.1.1

2.4.1.2

2.4.1.3

2.4.1.3.1

2.4.1.3.2

РаСЧЕТ БиОЛОГиЧЕСКОй ЭффЕКТиВНОСТи рЕЦЕптурной композиции ................... 48

РаСЧЕТ ЭНЕрГЕТиЧЕСКОй ЦЕННОСТи рЕЦЕптурной

композиции............................... 48

РаСЧЕТ СТЕПЕНи покрытия суточной ПОТрЕБности по отдельным показатЕлям пищЕвой цЕнности рЕЦЕптурной композиции .......... 48

РасчЕт выхода издЕлия при проЕктировании рЕЦЕптурной композиции ................... 48

МЕТОДика ПрОЕКТирОВаниЯ рецептурных

композиций............................... 48

Основные принципы разработки исполняЕмых модулей проЕктирования рецептурных композиций и управлЕния вазой данных по хлебоПЕкарному сырью и рецептурным композициям 53

РЕзультаты исслЕдований и их анализ...... 57

разравотка вазы данных по хлЕвопЕкарному сырью и рецептурным композициям.......... 57

ОпрЕДЕЛЕниЕ предметной овласти вазы данных ПО ХЛЕБОПЕКарНОМу сырью и РЕЦЕПТУРНЫМ композициям.............................. 57

ПОСТрОЕНиЕ иНфОЛОГиЧЕСКОй МОДЕЛи вазы данных ПО ХЛЕБОПЕКарНОМу сырью и рЕЦЕптурным композициям .................. 61

ПостроЕниЕ даталогичЕСкой модЕли вазы данных ПО ХЛЕБОПЕКарНОМу сырью и рЕЦЕптурным композициям .................. 65

Нормализация вазы данных по хлЕвопЕкарному сырью и рЕЦЕптурным композициям.......... 65

Структура тавлиц вазы данных по хлебопекарному сырью и рЕЦЕптурным композициям . . 70

ЗаключЕниЕ по раздЕлу 2.4.1.............. 80

2.4.2 Разработка исполняЕмого модуля проЕктирования хлебобулочных издЕлий .............. 81

2.4.2.1 ОсоБЕнности программирования исполняемого модуля проЕктирования хлебобулочных иЗДЕЛий.................................. 81

2.4.2.2 Рэсчет изучаЕмых показатЕЛЕй хлЕвопЕкарно-

го сырья................................. 83

2.4.2.3 Рэсчет изучаЕмых показатЕЛЕй рЕЦЕптурной композиции............................... 84

2.4.2.4 Рэсчет изучаЕмых показатЕЛЕй при проЕктировании рЕЦЕптурной композиции .... 92

ЗаключЕниЕ по раздЕлу 2.4.2.............. 95

2.4.3 МЕтодика проЕктирования рецептурных композиций............................... 98

2.4.3.1 ФормированиЕ и вЕДЕниЕ каталога хлЕвопЕкарного сырья ..................... 99

2.4.3.2 ФормированиЕ и ведение каталога рецептурных композиций ................... 104

2.4.3.3 ПроЕктированиЕ рецептурных композиций .... 111 ЗаключЕниЕ по раздЕлу 2.4.3.............. 125

3 ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.................... 129

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ........................ 132

4 ПРИЛОЖЕНИЯ............................... 147

4.1 ИнфологичЕСкая модель вазы данных по

ХЛЕБОПЕКарНОМу сырью и составу

ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛий

расчЕта химичЕского состава рЕЦЕптурной композиции

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы.

Одним из направлЕний государствЕнной политики в овласти здорового питания является увЕличЕниЕ производства диЕтичЕСких хлебобулочных издЕлий, прЕдназначЕнных как для лечебного, так и для профилактичЕСкого питания насЕЛЕния.

В настоящЕЕ время создаются тЕхнологии производства диЕтичЕСких хлебобулочных издЕлий, диффЕрЕнцированных для профилактики и лЕЧЕния различных заволЕваний и укрЕплЕния защитных функций организма, снижЕния риска воздЕйствий вредных веществ, в том числЕ для насЕЛЕния ЭКОЛОГиЧЕСКи НЕвлагополучных районов.

СозданиЕ таких издЕлий с ДЕТЕрминированным комплексом показатЕЛЕй пищЕвой цЕнности прЕдусматриваЕт использованиЕ нЕтрадиционных видов сырья и виологичЕСки активных довавок.

Одним из НаиБОЛЕЕ ПЕрСПЕКТиВНЫХ путЕй получЕния продуктов с выражЕнными ЦЕЛЕВЫми свойствами при овщих высоких показатЕлях пищЕвой ЦЕнности становится созданиЕ новых видов издЕлий на основе эффЕКта взаимного овогащЕния компонентов.

Однако, до настоящЕго врЕМЕни отсутствует систЕмный подход к созданию рецептурных композиций диЕтичЕСких хлебобулочных издЕлий.

Поиск и ОБОСНОВЭНиЕ НаиБОЛЕЕ ПрЕДПОЧТиТЕЛЬНОГО соотноШЕНиЯ массовых ДОЛЕЙ КОМПОНЕНТОВ РЕЦЕПТУРНЫХ композиций диЕтичЕСких ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ иЗДЕЛий, ОБЕСПЕЧиваЮЩиХ максиМаЛЬНОЕ ПриБЛиЖЕННиЕ показатЕЛЕй ПиЩЕВОй ЦЕННОСТи к установленным эталонным значЕниям, наиволЕЕ цЕЛЕСООвразно проводить с использованиЕм формализованных или «систЕмных» подходов к проЕктированию пищЕвых продуктов, что прЕДпола-гэет примЕИЕниЕ методов матЕматичЕСкого модЕлирования с приВЛЕЧЕНиЕМ к раСЧЕТаМ ВЫЧиСЛиТЕЛЬНОй тЕхники.

Эти соовражЕния и опрЕДЕлили выбор темы настоящЕй равоты.

Цель и задачи исследований.

Цель проведенных исслЕдований состояла в разравоткЕ системного подхода к проЕктированию хлебобулочных иЗДЕЛий целевого назначЕния на основе модЕлирования рецептурных композиций.

Для ВЫПОЛНЕНиЯ ПОСТаВЛЕННОй ЦЕЛи БЫЛО НЕОБХОДиМО:

* разравотать овщий подход к проЕктированию хлебобулочных иЗДЕЛий как МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СиСТЕМ;

* создать вазу данных по хлЕвопЕкарному сырью и рецептурным композициям;

* разравотать программный модуль проЕктирования хлебобулочных издЕлий;

* ПрЕДЛОЖиТЬ МЕТОДОЛОГиЮ ПрОЕКТирОВаниЯ РЕЦЕПТУРНЫХ

композиций с использованиЕм разравотанного программного модуля;

* выполнить проЕктированиЕ хлебобулочных иЗДЕЛий целевого назначЕния по предложенной МЕТОдикЕ;

* провЕСти апровацию разравотанного хлебобулочного изДЕлия в лавораторных условиях.

Научная новизна.

В равотЕ развита мЕтодология и выравотаны принципы системного подхода к проЕктированию хлебобулочных иЗДЕЛий целевого назначЕния как многокомпонентных систЕм, заключающиеся в следующем:

* разравотана структура комплексэ проЕктирования хлебобулочных издЕлий, включающая вазу данных по хлебопЕкарному сырью и рецептурным композициям, БЛОК поддЕржания цЕлостности хранящихся данных с функциями управлЕния и ПрОВЕДЕНиЯ раСЧЕТОВ СТЭТиЧЕСКиХ иССЛЕдуЕмых показатЕЛЕй, а такжЕ аналитичЕСкий блок проЕктирования, позволяющий проводить изучЕниЕ иССЛЕДу-

емых показатЕЛЕй в динамикЕ и проЕктированиЕ хлебобулочных издЕлий целевого назначЕния;

* создана рЕляционная ваза данных по химичЕСкому составу хлЕвопЕкарного сырья и рецептурным композициям на ОСНОВЕ иНфОЛОГиЧЕСКОГО и даталогичЕСкого модЕлирования;

* разравотан программный комплекс расчЕта показатЕЛЕй пищЕвой цЕнности и химичЕСкого состава с возможностью проЕктирования рецептурных композиций целевого назначЕния на пЕрсональном компьютере.

* разравотан графичЕСкий способ качЕСтвЕнной оцЕнки показатЕЛЕй пищЕвой ЦЕнности и химичЕСкого состава изДЕлий с целью повышЕния интЕнсификации процЕССЭ проЕктирования ;

* прЕдложЕна МЕТодика проЕктирования рецептурных композиций целевого назначЕния, описывающая последовэ-тельность дЕйствий при прОЕктировании с использованиЕМ разравотанных средств автоматизации.

Практическая ценность.

*

Сформирован на основе вазы данных по хлЕвопЕкарному сырью каталог, содЕржащий информацию по химичЕСкому составу (влажности, зольности, содЕржанию белков, жиров, УГЛЕВОДОВ, клЕтчатки, минЕральных веществ, витаминов, нЕзамЕнимых аминокислот белкэ и фракций ли-пидов) видов основного и ДОПОЛНиТЕЛЬНОГО сырья, исПОЛЬЗУЕМОГО в ХЛЕБОПЕКарНОй ПрОМЫШЛЕННОСТи.

Сформирован на основе вазы данных по рецептурным композициям каталог, содЕржащий информацию о составЕ и технологичЕСких парамЕтрах (виды используЕмого хлЕвопЕкар-ного сырья и их мэссовые доли, влажность мякиша и выход готового издЕлия, затраты на врожЕниЕ, упек, усушку) рЕкомЕндованных к использованию или используЕмых в промышленном производствЕ рецептур хлебобулочных издЕлий.

*

*

*

Предложен и рЕализован в видЕ подключэемых вивлиотЕк алгоритм расчЕта показатЕЛЕй пищЕвой цЕнности и химичЕСкого состава рецептурных композиций.

Разравотаны программныЕ срЕдства для расчЕта зависимости эффЕкта взаимного овогащЕния рецептурных компонентов от их СООТНОШЕНиЯ в рецептурной композиции и тЕхнологичЕСких условий приготовлЕния теста и выПЕЧки;

Создан на основе разравотанного систЕмного подхода программный комплекс проЕктирования рецептурных композиций и рЕализован в видЕ пакЕта прикладных программ как автоматизированноЕ равочЕЕ место (АРМ) технологэ проЕктировщика хлебобулочных издЕлий, что подтверждено авторским свидЕТЕльством о рЕгистрации программы для ЭВМ N990045 от 08.02.99 .

Апробация работы.

Основные положЕния диссЕртационной равоты докладывались и овсуждались на мЕждународных научно-тЕхничЕСких конференциях «Холод и пищЕвыЕ производства», Санкт-Петербург, 1996; «ПриОриТЕТНЫЕ ТЕХНОЛОГии в пищЕвой промышлЕнности», Москва, МГЗИПП, 1998; на научной конфЕрЕнции «Современные проблемы пищЕвой промышлЕнности», Москва, МГЗИПП, 1997.

Публикации.

По теме диссЕртации опувликовано 5 пЕчатных равот и получЕно свидЕТЕЛьство об официальной рЕгистрации программы для ЭВМ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

ХлЕвопЕкарная и макаронная отрасли занимают ведущее место в насыщкнии рынка продовольственных товаров. Хлеб - одна из важнЕйших составных частЕй рациона питания чЕловЕка, овЕСПЕчивающая около 3 0% его физичЕской ПОТрЕБНОСТи в ПиЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВаХ и ЭНЕргии.

Обеспеченце качЕства ПРОДОВОЛЬСТВЕННОГО сырья и пищЕвых продуктов, качЕства с МЕдицинской точки зрЕния, т.е. гарантированной БЕзопасности и высокой пищЕвой цЕнности — таков блок важнЕйших и актуальных СЕГОДНЯ ПРОБЛЕМ. ПитаниЕ ЧЕЛОВЕКа является одним из важнЕйших факторов, опосрЕдующих связь чЕловЕка с ВНЕШНЕй СрЕДОй и опрЕДЕЛяющих состояниЕ здоровья насЕЛЕния. РациональноЕ питаниЕ создаЕт условия для нормального физичЕСкого и умственного развития организма, поддЕрживаЕт высокую равотоспосовность, способствует профилактикЕ зщаволЕваний и оказываЕт существенное влияниЕ на на возможность организма противостоять воздЕйствию нЕвлагоприятных факторов ОКружаЮЩЕй СРЕДЫ физичЕской, химичЕской и

виологичЕСкой природы.

В СООТВЕТСТВии С современной ТЕОриЕЙ питания /91,114/ выделено три функции питания, пЕрвая из которых заключаЕтся в снавжЕнии организма энЕргиЕй, вторая связана со снавжЕниЕм организма пластичЕскими вЕЩЕствами, третья — в овЕСПЕЧЕнии организма ВиОЛОГиЧЕСКими ВЕЩЕСТВами, нЕовходимыми для рЕгуляции его жи з^здеятел ьности — фЕрмЕнтами и гормонами. В

последнее время выделяют и четвертую функцию —

выравотку иммунитЕта, которая зависит от содЕржания в пищЕ полноценных белков и витаминов /72/. МЕдико-виологичЕскиЕ трЕвования и санитарныЕ нормы качЕства ПРОДОВОЛЬСТВЕННОГО сырья и пищЕвых продуктов включают в себя критЕрии ПиЩЕВОЙ ЦЕнности и КриТЕрии

БЕЗОПаСНОСТи ПО ОТДЕЛЬНЫМ видам пиЩЕВЫХ продуктов и вызывают НЕОБХОДиМОСТЬ НОВЫХ ПОДХОДОВ в ТЕХНОЛОГии иЗРОТОВЛЕНиЯ хлебобулочных иЗДЕЛий, их рецептуре, примЕИЕнии овогащающих довавок, оценке пищЕвой ЦЕнности.

1.1. Пищевая ценность хлебобулочных изделий

ПищЕвая ЦЕННОСТЬ - это понятиЕ, интЕгрально отраЖаЮЩЕЕ ВСЮ полноту ПОЛЕЗНЫХ свойств пиЩЕВЫХ продуктов, включая степень овЕСПЕЧЕния физиологичЕСких потребноСТЕЙ ЧЕЛОВЕКа в ОСНОВНЫХ пиЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВаХ и ЭНЕрГии

/96/.

ПищЕвая ценность характЕризувтся ПРЕЖДЕ всего химичЕСким составом ПиЩЕВОГО продукта С УЧЕТОМ ПОТРЕБЛЕния ЕГО В ОБЩЕПриНЯТЫХ КОЛиЧЕСТВЭХ /92,131/.

Многочисленные равоты /31,48,49,50,65,72,87,109, 122, 124,142/ указывают, что пищЕвая ценность хлЕва определяется его ЭНЕрГЕТиЧЕСКОй ценностью, усвояемостью и содЕржаниЕм в нем дополнитЕльных факторов питания: витаминов, минЕральных веществ и нЕзамЕнимых аминокислот .

МЕдико-виологичЕСкими трЕвованиями в понятиии пищЕвой ЦЕнности хлЕва помимо пищЕвого состава включаются такиЕ его свойства как вкус, аромат, пористость мякиша и внЕшний вид издЕлия, а такжЕ роль хлЕва во вСЕй Физиологии питания /131/.

Вкус и аромат хлЕва - важнЕйшиЕ его признаки, влияющиЕ на аппЕтит, усвояемость и, слЕДОватЕльно, на пищЕвую ценность хлЕва. Вкус и аромат хлЕва зависит прежде всего от качЕСтва муки и других видов хлебопекарного сырья, используЕМых при его приготовлЕнии. С помощью современных методов анализа МНОГОЧЯиСЛЕННЫМи исслЕдованиями установлЕЫО более 250 веществ, овразу-ющих вкусовой и ароматичЕСкий комлекс хлЕва и паров,

ВЫДЕЛЯЮЩийСЯ из ТЕСТа при выпечке /5,114/.

НаиВОЛЕЕ ценным компонентом пищи является БЕЛОК. Для взрослого чЕловЕка требуется в сутки в среднем 85г БЕЛКа. СОДЕржаНиЕ БЕЛКа в хлебе колеблется (г/на 100г): из пшЕничной муки - от 7,4 до 8,3. При рассчЕ-те на 350 г/день человек получаЕт 22,6 г БЕлка или 26% средней потрЕвности в белке. ЗЕрно пшЕницы разных видов СОДЕрЖиТ БЕЛКа в среднем 11,6~12,7%, а СОДЕржаниЕ БЕЛКа в хлебе снижЕно по сравнЕнию С зерном в среднем на 40% /5,47,131,132/.

При учете ПиЩЕВОй ЦЕННОСТи ЛЮБОГО продукта, особенно продукта такой пЕрвостЕПЕнной важности как хлев, НЕОБХОДиМО учитывать не ТОЛЬЕО СОДЕржаниЕ в нем БЕЛКа, но такжЕ и качЕСтвЕнный состав белкэ, т. е. СОДЕржаниЕ в белке нЕзамЕнимых аминокислот.

Анализ цЕнности белкэ хлЕва (виологичЕСкой ценности) , привЕДЕнный в многочислЕнных равотах /5,48,49,65,66/ показываЕт, что в отношЕнии аминокислотного состава пшЕничный хлеб имЕЕт существенный дефицит по трвм важнЕйшим нЕзамЕнимым аминокислотам -лизину, трЕОнину и мЕтионину. Наряду с ИЕСвалансиро-ванностью нЕзамЕнимых аминокислот в хлебе имеет место рЕЗкая диспропорция соотношЕния их с замЕнимыми аминокислотами. Аминокислотный состав хлЕва отражаЕт состав муки, из которой он был приготовлЕН, а такжЕ состав рецептурных компонентов за вычетом потерь, связанных с ТЕХНОЛОГиЕй приготовлЕния ХЛЕБЭ /47,48/.

Хлеб из пшЕничной муки первого сорта покрываЕт по-трЕвности в нЕзамЕнимых аминокислотах - лизинЕ, трипТОфаНЕ и МЕТиОНиНЕ - при ПОТрЕБЛЕНии 3 50 г в день, соответственно, на 17, 16 и 15%. Хлев из пшЕничной муки большего выхода нЕзамЕнимыми аминокислотами обеспечен полнее, чем хлеб из муки первого сорта. ПшЕничный хлеб НаиБОЛЕЕ ПОЛНО ПОКрЫВаЕТ потребность ЧЕЛОВЕКа в фЕНи-

лалонинЕ, валинЕ и лЕйцинЕ, соответственно на 45-62% и 73-90% /5/.

СодЕржаниЕ жиров в пшЕничном хлебе зависит в основном от рЕЦЕптуры издЕлий, жиры выполняют различныЕ Функции в организмЕ. ЗначитЕльная часть жиров расходуется в качЕСтвЕ энЕргЕтичЕСкого матЕриала, они такжЕ являются пластичЕСким матЕриалом. ФизиологичЕСкоЕ знаЧЕНиЕ жиров обусловлено тем, что Они являются СТруКтурной частью клеток и тканЕй, способствуют усвоЕнию жирорастворимых витаминов А, Е и Д, каротинов. В состав липидов входят ПОЛНОЦЕННЫЕ ЖирНЫЕ КиСЛОТЫ, фОСфО-липиды, которые овладают высокой виологичЕской активностью /5,100/.

Средняя суточная потребность взрослого ЧЕловЕка в жирах состэвляет 106 гр, в том числЕ раститЕЛьных - 25 гр, нЕзамЕнимых полинЕнасыщЕнных жирных кислотах - 26 гр. Хлеб является источником раститЕЛьных жиров и покрываЕт потребность в них на 5-6% /131,50/.

Хлебобулочные издЕлия являются продуктами, содвр-жащими большое количество углеводов - от 40 до 54%, основную часть которых состэвляет крахмал /5,48,111/.

Углеводы являются важными энЕргЕтичЕскими компоНЕНтами продуктов питания. Они содЕржат в своем составе как усвояемые (сахара, крахмал, дЕкстрины, гликоГЕН), так и неусвояемые (ЦЕЛЛЮЛОЗа, ГЕМиЦЕЛЛЮЛОЗЫ) УГлеводы. При ОПрЕДЕЛЕНии ЗНЕрГЕТИЧЕСКОй ценности продукта учиТЫВаЕТСЯ СОДЕржаНИЕ в нем ТОЛЬКО УСВОЯЕМЫХ углеводов. Неусвояемые углеводы играют в органи