автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Разработка технологии функциональных вафельных изделий с использованием порошка топинамбура и палатинозы

На правах рукописи

ФИЛИППОВА Елизавета Валентиновна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВАФЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОРОШКА ТОПИНАМБУРА И ПАЛАТИНОЗЫ

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

Краснодар - 2013

005536913

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» (ФГБОУ ВПО «КубГТУ»)

Научный руководитель: Красина Ирина Борисовна,

доктор технических наук, профессор Официальные оппоненты: Першакова Татьяна Викторовна,

доктор технических наук, доцент, проректор по научной работе Краснодарского кооперативного института (филиала) АНО ВПО ЦС РФ «Российский университет кооперации»

Агеева Наталья Васильевна,

кандидат технических наук, заместитель генерального директора по качеству и связям с общественностью ОАО Кондитерский комбинат «Кубань» (г. Тимашевск)

Ведущая организация: ГНУ Краснодарский научно-

исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии

Защита состоится 28 ноября 2013 года в 13— часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-248.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет». Автореферат разослан 25 октября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук, доцент

В.В. Гончар

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1 Актуальность работы. Концепция государственной политики в области здорового питания населения России в качестве основной задачи предусматривает создание функциональных пищевых, продуктов. Такие продукты снижают риск развития многих заболеваний, связанных с питанием, сохраняют и улучшают здоровье за счет наличия в их составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов.

Значительное потребление мучных кондитерских изделий позволяет считать их одним из основных продуктов питания. Согласно данным Росста-та за последние 10 лет производство мучных кондитерских изделий в стране увеличилось почти в 2 раза с 897,8 до 1527,1 тыс.т в год. На долю вафельных изделий приходится более 20 % от общего объема потребления мучных кондитерских изделий; причем изделия этой группы содержат недостаточное количество таких нутриентов как витамины, пищевые волокна и минеральные вещества, а также имеет высокую сахароемкость и жироемкость.

Одним из приоритетных направлений в обогащении мучных кондитерских изделий уникальным набором нутриентов, является использование порошка, получаемого из клубней топинамбура, а полная замена сахара на пала-тинозу и внесение в жировую вафельную начинку порошка из клубней топинамбура позволит снизить сахароемкость и жироемкость, придать продукту функциональные свойства.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии тематикой НИР кафедры Технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производства КубГТУ «Совершенствование технологий производства хлебобулочных, кондитерских и макаронных изделий повышенной пищевой и биологической ценности» (№ госрегистрации 01200612961).

1.2 Цель н задачи исследований. Целью исследований явилась разработка технологии функциональных вафельных изделий с использованием порошка из клубней топинамбура и палатинозы.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- изучение, анализ и систематизация отечественной и зарубежной научной и патентной литературы по теме исследований;

- теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение целесообразности использования порошка, полученного из клубней топинамбура, в качестве добавки для обогащения вафельных изделий;

- исследование показателей качества и безопасности клубней и порошка, полученного из клубней топинамбура;

- исследование химического состава и технологических свойств порошка из клубней топинамбура;

- исследование химического состава и технологических свойств пала-тинозы;

- исследование влияния порошка из клубней топинамбура на реологические, физико-химические и оргаполептические свойства вафельного теста и вафельных листов;

- исследование возможности замены сахара-песка палатинозой в рецептуре жировой вафельной начинки;

- исследование влияния порошка из клубней топинамбура и палатинозы на реологические, физико-химические и органолептические свойства жировой вафельной начинки;

- разработка технологии и рецеп туры функциональных вафельных изделий с использованием порошка из клубней топинамбура и палатинозы;

- оценка потребительских свойств, пищевой ценности и безопасности вафельных изделий без сахара, обогащенных порошком из клубней топинамбура;

- исследование влияния порошка из клубней топинамбура и палатинозы на показатели качества вафель в процессе хранения;

- опытно-промышленная апробация результатов исследований, разработка и утверждение комплекта технической документации на функциональные вафельные изделия с порошком из клубней топинамбура, не содержащих сахара;

- расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения предлагаемых технологии и рецептуры и реализации функциональных вафельных изделий.

1.3 Научная новизна. Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность и эффективность использования порошка из клубней топинамбура и палатинозы при создании и производстве функциональных вафельных изделий.

На основании впервые исследованных функциональных и технологических свойств порошка топинамбура и палатинозы установлена целесообразность их использования в рецептуре функциональных вафельных изделий.

Впервые установлено, что внесение порошка топинамбура позволяет улучшить технологические свойства вафельного теста, а также структурно-механические свойства вафельных листов.

Впервые выявлено и оценено влияние порошка топинамбура и палати-нозы на технологические свойства жировой начинки, которое позволило получить вафельные изделия с не содержащие сахара, функциональными свойствами.

Обоснована возможность снижения сахароемкости и жироемкости вафельной начинки за счет полной замены сахара на палатинозу и внесения порошка из клубней топинамбура в жировую начинку, что приводит к снижению энергетической ценности готовых изделий.

С использованием метода математического моделирования разработана рецептура функциональных вафель без сахара, обогащенных порошком топинамбура

Впервые показано, что палатиноза и порошок, полученный из клубней топинамбура, улучшают потребительские свойства и увеличивают сохраняемость вафельных изделий.

Новизна технологических и технических решений подтверждена патентами РФ на изобретения и полезную модель.

1.4 Практическая значимость. Разработана рецептура вафель «Глория», обладающих высокими потребительскими свойствами и физиологической ценностью. На основе анализа и обобщения результатов теоретических и экспериментальных исследований разработаны практические рекомендации по выпуску функциональных вафельных изделий, обогащенных порошком из клубней топинамбура и не содержащих сахара.

Разработан комплект технической документации на вафли без сахара, обогащенные порошком из клубней топинамбура (ТУ 9137-330-020678622012; ТИ 02067862-330-2012, РЦ 02067862-330).

1.5 Реализация результатов исследования. Разработанные технологические режимы приготовления вафельных изделий с жировой начинкой, обогащенной порошком из клубней топинамбура, с полной заменой сахара-песка на палатинозу и с заменой части муки на порошок топинамбура в рецептуре вафельных листов, а также рецептура мучных кондитерских изделий прошли производственные испытания в условиях учебно-научно-производственного комплекса института пищевой и перерабатывающей промышленности.

Опытно-промышленная апробация разработанных технологических и технических решений проведена в ОАО «Кубаньхлебпром» (г. Краснодар) и ООО «Новые технологии» (Республика Адыгея, аул Тахтамукай).

Разработанные технические и технологические решения рекомендованы к внедрению на ООО «Новые технологии» (Республика Адыгея, аул Тахтамукай). Ожидаемый экономический эффект от внедрения и реализации функциональных вафельных изделий с порошком топинамбура без сахара в объеме 1000 тонн в год составит 700 тыс. руб.

1.6 Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований доложены, обсуждены и одобрены на: Межд. конф. «Новые технологии переработки сельскохозяйственного сырья в производстве продуктов общественного питания» (г.Владивосток, 2010 г.); V Межд. науч.-практич. конф. «Молодежь и наука: реальность и будущее» (г.Невинномысск, 2011-2013 гг.); Межд. науч.-технич. конф. «Современные достижения биотехнологии» (г.Ставрополь, 2011 г.); Межд. науч.-практич. конф. «Актуальные вопросы науки» (г.Москва, 2011г.); II и III Межд. науч.-практич. конф. «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXIпека»(г.Краснодар,2011 и2013гг.); Межд. конф. «Современные технологии и оборудование для хлебопекарного и кондитерского производства» (г.Минск, 2011г.); восьмой межд. конф. «Торты, вафли, печенье, пряники-2012. Инновации и традиции.»(г.Москва, 2012г.);Умежа. науч. конф. студ. и аспирантов «Техника и технология пищевых производств» (г.Могилев, 2012г.); Межд. науч.-практич. конф. «Теоретические и практические вопросы развития научной мысли в современном мире» (г.Уфа, 2013г.); Межд. паучн. форум «Пищевые инновации и биотехнологии» (г.Кемерово,2013г.).

Разработанные вафельные изделия удостоены диплома 2 степени лауреата краевого конкурса среди аспирантов высших учебных заведений за 2012 год Минобрнауки Краснодарского края, диплома 1-й степени конкурса молодежных научных и инновационных проектов «InnoTech-2012» (ФГБОУ ВПО «КубГТУ»).

1.7 Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 26 научных работ, в том числе 3 статьи - в журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России, получены патенты РФ на изобретения и на полезную модель, а также положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение.

1.8 Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора отечественной и зарубежной научно-технической и патентной литературы, методической части, экспериментальной части, выводов, списка использованных литературных источников и приложения. Ос-

повиая часть работы выполнена на 150 страницах компьютерного текста, включает 24 таблицы и 34 рисунка. Список литературных источников включает 161 наименование отечественных и зарубежных авторов.

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследований использовали клубни топинамбура и порошок, полученный из клубней топинамбура по технологии ООО «Эспланада - Южная» (ТУ 9164-282-04801346-08), натуральный сахарозаменитель - палагиноза, полуфабрикаты - вафельные листы и жировую начинку, а также готовые вафельные изделия.

2.2 Методы исследований. При проведении экспериментальных исследований использовали общепринятые и специальные методы анализа состава и свойств продуктов, а также современные физико-химические методы анализа.

Гигроскопичность подсластителей определяли при 20°С; гранулометрический состав и растворимость порошка топинамбура в воде - седимента-ционным методом; активную кислотность порошка топинамбура в его растворе 10% концентрации - на рН-метре И-130; массовую долю белка-методом Кьельдаля, химический состава сырья и готовой продукции (содержание микро-, макроэлементов и витаминов) - методом капиллярного электрофореза на приборе КАПЕЛЬ"0-ЮЗР. Определение равномерности распределения рецептурных компонентов - методом Гаусса.

При проведении лабораторных исследований и производственных испытаний вафельных изделий использовали общепринятые и специальные методы оценки качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий. Определение реологических характеристик полуфабрикатов и готовых изделий проводили на приборах «Реотест-2» и Структурометр СТ-1.

Оценку результатов и их статистической достоверности проводили с использованием современных методов расчёта статистической достоверности результатов измерений с помощью пакетов прикладных программ Microsoft Office Excel 2007 и Statistic 6.0 for Windows. Компьютерное моделирование рецептур выполнено в пакете MathCAD 13.

Структурная схема исследования представлена на рисунке 1.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Обоснование выбора обогащающей добавки и сахарозаменителя.

Основным приемом в создании функциональных продуктов является поиск и внедрение в производство нетрадиционных добавок растительного происхождо

ния, обладающих одновременно технологической и физиологической функционала ностыо. Использование продуктов переработки клубней топинамбура при производстве вафельных изделий особенно актуально, так как содержащиеся в нем компоненты обладают уникальным набором эссенциальных нутриентов.

Анализ и систематизация отечественной и зарубежной научно-технической и патентной информации по теме исследования

Теоретическое и экспериментальное обоснование выбора функциональных рецептурных компонентов для вафельных изделий

Порошок топинамбура

Органолептические

показатели

Физико-химические показатели

Химический состав Фракционный состав

-С

Показатели безопасности

Исследование влияние замены муки порошком топинамбура на реологические свойства вабелыюго теста

Влияние порошка топинамбура на показатели качества вафельных листов

Разработка технологии и рецептуры функциональных вафельных изделий

Оценка пищевой ценности обогащенных вафельных изделий

Оценка потребительских свойств разработанных вафельных изделий

Палатиноза

Органолептические показатели

Физико-химические показатели

Химический состав

Показатели безопасности

Создание вафельной начинки с использованием палатинозы и порошка из клубней топинамбура

Влияние палатинозы и порошка топинамбура на качество вафель

Влияние добавок на сохранность липидов жировой начинки

Оценка безопасности разработанных изделий

Опытно-промышленная апробация разработанных обогащенных вафельных изделий

Расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения предлагаемых технологии и рецептуры и реализации функциональных вафельных изделий

Рисунок 1 - Структурная схема исследований В пищевой промышленности клубни топинамбура в своем первоначальном виде использовать неэффективно, поэтому нами в качестве обогащающей добавки выбран порошок, полученный из клубней топинамбура сор-

та «Интерес» по ТУ 9164-282-04801346-08. Порошок из клубней топинамбура способен сохранять псе ценные вещества клубней, что видно из таблицы 1. Таблица 1 - Химический состав клубней и порошка топинамбура

Наименование показателя Значение показателя

клубни топинамбура порошок топинамбура

Массовая лоля. %:

влаги 77,92 6,0

белков 2,0 8,19

жиров 0,01 0,05

углеводов 17,51 74,56

золы 2,54 10,75

Приведенные данные показывают, что в порошке топинамбура в значительном количестве содержатся углеводы и минеральные вещества, следует отметить незначительное содержание липидов.

При исследовании углеводного состава клубней и порошка топинамбура отмечено высокое содержание фруктозы и инулина (таблица 2). Из приведенных данных видно, что порошок топинамбура содержит этих компонентов в 4,3 раза больше чем клубни. Из пищевых волокон отмечается наибольшее содержание протопектина.

Таблица 2 - Углеводный состав клубней и порошка топинамбура

Наименование показателя Значение показателя

клубни топинамбура порошок топинамбура

Общее количество углеводов г/1 ООг, 17,51 74,56

в том числе:

фруктозы 6,19 26,35

инулина 8,28 35,23

пищевых волокон, в том числе: 3,04 12,98

пектина 0,69 2,94

протопектина 1,47 6,29

целлюлозы 0,54 2,30

гем и целлюлозы 0,34 1,45

Минеральный состав клубней и порошка топинамбура представлен марганцем, железом, цинком, медыо и другими макро-и микроолемаггами, необходимыми для организма человека. Отмечено высокое содержание калия и незначительное натрия, как в клубнях, так и в порошке топинамбура, что является положительным фактором в профилактике атеросклероза и гипертонической болезни. По содержанию железа, цинка и марганца ЮОг порошка

топинамбура могут удовлетворить суточную потребность в них.

Таким образом, выполненные исследования свидетельствуют о том, что порошок топинамбура является ценным пищевым сырьем, что позволяет использовать его для производства функциональных пищевых продуктов.

Исследования показателей безопасности показали, что порошок топинамбура является безопасным по содержанию токсичных элементов, радионуклидов и пестицидов и по микробиологическим показателям, значения которых значительно ниже допустимых уровней, регламентированных СанПиН 2.3.2.1078-01.

С целыо снижения сахароемкости начинки был выбран натуральный са-харозаменитель нового поколения - палатиноза, что позволило придать начинке функциональные свойства и снизить сахарную нагрузку на организм, т.к. палатиноза не вызывает кариеса зубов, незначительно влияет на конце!працию глюкозы и инсулина в крови, не метаболизируется большинством бактерий и дрожжами, селективно обеспечивает рост бифидобактерий кишечной микрофлоры человека

3.2 Исследование технологических свойств порошка из клубней топинамбура и палатинозы. При создании сложных поликомпонентных пищевых систем и формировании необходимых потребительских свойств готового продукта необходимо учитывать технологические свойства, проявляемые добавками.

В таблице 3 приведены данные, характеризующие технологические свойства порошка топинамбура.

Таблица 3 - Технологические свойства порошка из клубней топинамбура

Наименование показателя 3i отениепоказателя

Водосвязывающая способность, % 225

Влагоудерживающая способность, г/г 1,6

Жиросвязывающая способность, % 135

Жироудерживающая способность, г/г 0,73

Эмульгирующая способность, % неразрушенной

эмульсии

в воде 75

в масле 60

Степень измельчения, % частиц с размером не более 35 мкм 98,90-99,00

Из приведенных данных видно, что порошок из клубней топинамбура обладает высокой водопоглотителыюй и'водоудерживающей способностью, что необходимо учитывать при его внесении в пищевую систему.

Порошок из клубней топинамбура содержит полисахариды, которые в сочетании с водой образуют коллоидные системы и проявляют свои функциональные свойства лишь при достаточном гидратировании.

Эмульгирующая способность порошка из клубней топинамбура в воде составляет 75% неразрушенной эмульсии, тогда как в масле его эмульгирующая способность значительно ниже и составляет 60 %.

Установлено, что эмульсии с введением порошка топинамбура отличаются повышенной стойкостью по сравнению с контролем, что позволяет использовать их для улучшения технологических свойств вафельных полуфабрикате®. Также установлено, что введение порошка топинамбура повышает стойкость, как свежеприготовленных эмульсий, так и эмульсий в процессе хранения.

Одним из основных требований, предъявляемых к сахарозаменителям используемым для создания мучных кондитерских изделий и формирования необходимых потребительских свойств готовых изделий является проявление определенных технологических свойств. Технологические свойства палати-нозы приведены в таблице 4.

Таблица 4 — Технологические свойства палатинозы

Наименование показателя Значение показателя

Массовая доля влаги, % 6,0

Активность воды, ед.пр. 0,43

Жироудерживающая способность, г/г 2,1

Растворимость при 25° С, г/л 30

Гигроскопичность, % 0,05

Размер частиц, мкм <40

Следует отметить высокую растворимость и низкую гигроскопичность палатинозы, что очень важно с точки зрения сохранения потребительских свойств готовых изделий при хранении.

3.3 Формирование потребительских свойств и стабилизации качественных показателен вафельных листов. В составе готового вафельного изделия листы составляют около 20%, и именно от их качества зависят такие свойства готовых вафель, как хрупкость и хруст. Поэтому для достижения хрустящих свойств вафельного листа необходимо обеспечить оптимальную влажность и вязкость вафельного теста, и равномерное распределение всех его компонентов.

В ходе исследований определяли влияние порошка топинамбура на по-

казатели качества вафельного теста и готовых листов. Порошок топинамбура вносили в тесто в количестве от 5 до 15%, заменяя им соответствующее количество пшеничной муки.

Данные о влиянии порошка топинамбура на вязкость вафельного теста свидетельствуют о необходимости внесения дополнительного количества воды при замене пшеничной муки порошком топинамбура для достижения заданной вязкости теста

При внесении гидрагированного порошка топинамбура уже на стадии замешивания наблюдается снижение вязкости вафельного теста.

Как видно из зависимости, приведенной на рисунке 2, у контрольного образна теста с течением времени снижается текучесть в связи с образованием клейковинных нитей, из-за чего мучная суспензия теряет однородность и расслаивается. Введение в тесто порошка из топинамбура плавно разжижает суспензию, при этом текучесть теста со временем изменяется незначительно.

Я 450 Ч

Р 400

! 350

¡- о

о 300

X н

¡2 В 250 и Н

200

*

0

1

С

150

50

1 у^Л-

/3 / г __.—О

1 А т

/

\

Рисунок 2 - Изменение текучести вафельного теста с течением времени при дозировке порошка из клубней топинамбура:

1- контроль;

2- 5%;

3- 10%;

4- 15%

0

15

45

60

30

Время, мин

Изменение массовой доли порошка топинамбура в рецептуре вафельного теста оказывает влияние и на структуру готового вафельного листа, изменяя его хрупкость (рисунок 3).

Рисунок 3 - Влияние порошка топинамбура на хрупкость вафельного листа

Дозировка порошка топинамбура. %

Хрупкость вафель увеличивается при внесении в тесто порошка топинамбура от 5 до 10%, при этом контрольный образец имеет самое высокое значение разрывного напряжения и наименьшую хрупкость по сравнению с опытными образцами. Повышение хрупкости приводит, с одной стороны, к улучшению таких органолеп-тических показателей как нежность и воздушность вафельного листа, с другой, - к увеличению лома при выпечке листа и сколов при резке вафельных пластов. Вафельный лист должен обладать достаточной упругостью, чтобы не ломаться при охлаждении и нанесении на него начинки. Упругость вафельного листа оценивали по модулю Юнга, полученные данные представлены на рисунке 4.

Рисунок 4 - Влияние порошка топинамбура на упругость вафельного листа

о 5 ю 15

Дозировка порошка топинамбура, %

Как видно их полученных данных, с увеличением дозировки порошка топинамбура возрастает- модуль Юнга, а, следовательно, уменьшается упругость вафельного листа. Наиболее упругими являются образцы с наименьшим содержанием порошка топинамбура - 5%. При дозировке порошка топинамбура в количестве 10% значение мо,21уля Юнга наиболее близко аналогичному показателю контрольного образца. Наилучшие технологические свойства имеют вафельные листы с содержанием порошка топинамбура в количестве 10% взамен муки.

Таким образом, внесение порошка топинамбура в вафельное тесто в количестве 10% взамен муки позволяет достичь снижения вязкости теста и стабилизировать ее в ходе технологического процесса. При этом вафельные листы имеют стабильные показатели качества, значительно улучшается их внешний вид и текстура.

3.4 Разработка технологии приготовления вафельных листов, обогащенных порошком из клубней топинамбура. Для выбора оптимальных режимов приготовления вафельного теста порошок топинамбура в количестве 10% взамен муки вносили в тесто в гидратированном виде.

В связи с тем, что дисперсность вафельного теста является одним из показателей, влияющих на его технологические характеристики, определяли влияние продолжительности сбивания на дисперсность вафельного теста. Результаты приведены на рисунке 5.

10 15 30

Продолжительность сбивания, мин

Из приведенных данных видно, что сбивание вафельного теста в течение 15 мин тесто позволяет обеспечить его высокую дисперсность: количество частиц с размером от 1 до 4 мкм составляет 49%.

3.5 Разработка вафельной начинки с использованием палатинозы и порошка из клубней топинамбура. При разработке новых видов мучных кондитерских изделий с использованием сахарозаменителей необходимо учитывать традиционное направление вкуса готового продукта, а, следовательно, одной из важнейших задач является подбор их оптимальных дозировок. Использование палатинозы в качестве натурального сахарозаменителя предполагает внесение ее в таком количестве, чтобы в результате, были получены вафельные изделия, которые по степени сладости были адекватны аналогичным изделиям с сахаром. Определение оптимальных дозировок осуществляли на основе сенсорной оценки, исходя из коэффициента сладости палатинозы 0,45 по отношению к сахарозе. Результаты исследований представлены на рисунке 6.

Полученные данные показывают, что по ощущению сладости наиболее близким к контрольному образцу является образец начинки с внесением палатинозы в количестве 120% от массы сахара по рецептуре, однако начинка с заменой сахара на 100% имеет более приятный мягкий сладкий вкус не вызывающий ощущения приторности, поэтому в дальнейших исследованиях было решено использовать 100%-пую замену сахара палатинозой.

Для обогащения жировой вафельной начинки микрону гриентами и прида

Рисунок 6 - Сенсорная оценка жировой вафельной начинки с заменой сахара-песка палатинозой:

.........- контроль;

-- 100%;

----110%;

—— 120%

Цвет

пия ей функциональных свойств в нее вводили порошок топинамбура в количестве от 5 до 10% к массе начинки. Влияние вносимой добавки на реологические характеристики полуфабриката - жировой начинки имеет большое значение при производстве вафель и являегся важным фактором, обеспечивающим выпуск качественной продукции. Важно, чтобы начинка имела определённые свойства для равномерного нанесения на вафельный лист и стабилизации в процессе выстойки.

В таблице 5 приведены данные, характеризующие изменение технологических характеристик жировой вафельной начинки с палатинозой при внесении порошка топинамбура.

Таблица 5 - Технологические характеристики жировой вафельной начинки

Наименование показателя Контроль Дозировка порошка из клубней топинамбура, %

5 7 10

Вязкость, ГТа-с 13,85 13,9 13,98 14,15

Плотность, кг/м3 840 831 826 820

Адгезионное напряжение сдвига, Па 1132,34 1416,1 1273,89 1260,0

Определено, что но мере увеличения дозировки порошка топинамбура увеличивается вязкость пачинки и уменьшается се плотность. Введение порошка топинамбура в количестве более 7% уменьшает адгезию вафельной начинки, что приводит к последующему отслоению начинки от листа. Также установлено, что увеличение количества порошка топинамбура в жировой начинке более 7% приводит к неравномерной её консистенции за счет увеличения вязкости, и равномерное нанесение такой начинки на вафельный лист становится достаточно сложным. Таким образом, из приведенных данных видно, что дозировка порошка топинамбура в количестве 7% к массе начинки обеспечивает высокие структурно-механические свойства жировой вафельной начинки.

Степен ь сладости

3.6 Разработка технологии приготовления жировой начинки с палатинозой и обогащенной порошком из клубней топинамбура. Для

выбора эффективного способа приготовления жировой вафельной начинки в опытных образцах сахар полностью заменяли палатинозой, порошок топинамбура вносили в количестве 7% к массе начинки.

С целью повышения равномерности распределения рецептурных компонентов в начинке, представляло интерес изучение процесса смешивания её компонентов. Зависимость удельной мощности смешивания от продолжительности приготовления жировой начинки приведена на рисунке 7. 800

*

| 700

/ \ I

Рисунок 7 - Зависимость удельной мощности смешивания от продолжительности приготовления жировой начинки:

1 - контрольный образец;

2 - опытный образец.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Продолжительноть приготолеиия жировой начинки, мин

Из представленных данных видно, что образование однородной структуры начинки в опытном образце происходит значительно быстрее, чем в контрольном. Для образования сложной коагуляционной структуры начинки во всем объеме массы в опытном образце жировой начинки затрачивается значительно меньшая удельная мощность, чем в контрольном образце, что вероятнее всего связано с тем, что использование палатинозы и топинамбура способствует более быстрому соединению твердых частиц рецетурпых компонен тов и жира в сплошную упруго-вязко-пластичную систему.

Таким образом, для образования однородной структуры вафельной начинки и равномерного распределения рецептурных компонентов при использовании палатинозы и порошка топинамбура оптимальным временем смешивания является 10- 12 мин.

3.7 Разработка научно-обоснованной рецептуры обогащенных вафельных изделий. На основании проведенных исследований и обобщения экспериментальных данных была разработана рецептура функциональных вафель «Глория» без сахара, представленная в таблице 6.

Таблица 6 - Сводная рецептура разработанных вафельных изделий

Наименование сырья и полуфабриката Расход сырья, кг

контроль «Глория»

Жир кондитерский 348,68 293,95

Мука пшеничная высшего сорта 272,35 245,11

Желтки 27,24 27,24

Порошок топинамбура - 84,57

Эссенция 2,38 1,86

Палатиноза - 433,14

Кислота лимонная 3,94 3,94

Сахар 433,14 -

Соль пищевая 1,37 1,37

Сода питьевая 1,37 1,37

Итого 1090,47 1052,68

Выход 1000,00 1000,00

В таблице 7 приведены технологические режимы приготовления

функциональных вафельных изделий с палатииозой и порошком топинамбура. Таблица 7 - Технологические режимы производства разработанных вафельных изделий с жировой начинкой

Наименование режима технологического процесса Параметры технологического режима производства вафель

контроль «Глория»

Продолжительность замеса теста, мин 15-18 10-12

Температура теста, °С 15-20 15-20

Влажность теста, % 60-65 60-65

Температура выпечки вафельных листов, °С 170 170

Продолжительность выпечки, мин 2,0-2,5 2,0-2,5

Продолжительность выстойки, мин 1,0-2,0 1,0-2,0

Температура листов, °С 30-32 30-32

Продолжительность вымешивания начинки, мин 15-18 10-12

Температура начинки после вымешивания, °С 22-26 22-26

Температура начинки перед намазкой, °С 29-31 29-31

Толщина слоя начинки, мм 1,5-2,5 1,0-1,5

Продолжительность выстойки пластов, мин 15-20 10-12

Температура выстойки, °С 6-13 6-13

Температура пластов после выстойки, °С 20-22 20-22

3.8 Оценка потребительских свойств вафельных изделий. Следующим этапом исследований являлась комплексная оценка потребительских свойств разработанных вафельных изделий.

Установлено, что разработанные ва])елы1ые изделия «Глория» отличаются более

высокими органолепгическими показателями по сравнению с контрольным образцом.

По основным физико-химическим показателям разработанные виды вафельных изделий не только отличаются от контрольного образца, но и превосходят его, т.к. имеют меньшее содержание жира и практически не содержат сахара (таблица 8). Увеличение соотношения вафельный лист: начинка в сторону вафельного листа обусловлено увеличением пластичности вафельной начинки, и в связи с этим возможностью нанесения ее более тонким слоем.

Таблица 8 - Физико-химические показатели качеспи разработанных вафелы |ых изделий

Показатели Контроль «Глория»

Массовая доля влаги, % Массовая доля жира на сухое вещество, % Массовая доля сахара по сахарозе на сухое вещес тво, % Соотношение вафельный лист: начинка 2,45 38,9 32,3 20:80 2,57 36,1 30:70

Установлено, что по гигиеническим и микробиологическим показателям безопасности разработанные вафельные изделия соответствуют требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01.

С целью выявления возможности позиционировать разработанные вафельные изделия, как продукт функционального назначения, изучали состав и содержание физиологически(]>ункциональных ингредиентов в вафлях (таблица 9).

Таблица 9 - Содержание физиологически функциональных ингредиентов в разработанных вафельных изделиях

Наименование Содержание в 100 г

контроль «Глория»

Пищевые волокна, г/100г 0,50 2,54

Инулин, г/100г - 2,96

Содержание макроэлементов, мг/ 100г:

калий 43,1 254,6

фосфор 28,89 81,7

Содержание микроэлементов, мкг/кг:

железо 500 3556

цинк - 6270

медь - 330

марганец - 600

селен - 10,1

кобальт - 2,12

кремний - 5,97

Содержание витаминов, мг/100г:

Витамин С _ 13,90

Витамин В| _ 0,19

Витамин В2 _ 0,24

Витамин В7, мкг/ЮОг - 4,8

Показано, что в разработанных вафельных изделиях, в отличие от контрольного образца, содержатся витамины В7 и С, микроэлементы - кремний, кобальт, селен цинк, марганец, медь и йод, а также инулин и пектин.

Кроме этого, разработанные вафельные изделия по сравнению с контрольным образцом обогащены в большей степени витаминами В] и В 2, макроэлементами - калием, фосфором и микроэлементом - железом.

Результаты, характеризующие уровень удовлетворения от адекватной суточной нормы в физиологически функциональных ингредиентах при потреблении 100г в сутки разработанных вафельных изделий в соответствии с МР 2.3.1.1915-08, представлены на рисунке 8.

Рисунок 8 - Уровень удовлетворения в физиологически функциональных ингредиентах от адекватной суточной нормы при потреблении ЮОг разработанных вафельных изделий: В^Н — контроль; КШ — «Глория».

10 20 31) 40 50

С те пепь удовлетворения, %

Установлено, что уровень удовлетворения суточной потребности от адекватной нормы в ряде физиологически функциональных ингредиентов при потреблении ЮОг разработанных вафельных изделий составляет от 10 % до 50 %, следовательно, разработанные вафельные изделия можно позиционировать, как функциональные пищевые продукты.

Одним из важных потребительских свойств пищевых продуктов является их сохраняемость. Для исследования сохраняемости изделия хранили в гофрированных коробах, упакованными в целлофановые пакеты при температуре

18±3°С и относительной влажности воздуха 65-70% в течение 60 суток.

Высокая сохраняемость разработанных мучных кондитерских изделий подтверждается результатами исследования изменений перекисного числа жировой фазы и влажности готового изделия при хранении (таблица 10). Таблица 10 - Физико-химические показатели образцов разработанных вафельных изделий во время хранения

Наименование показателя Значение показателя

контроль «Глория»

Влажность, %:

начальная 2,45 2,57

через 1 месяц 2,77 2,83

через 2 месяца 3,35 3,05

Перекисное число жировой фазы,

ммоль/кг активного кислорода:

начальное 8 7

через 1 месяц 8 7

через 2 месяца 8,7 7,6

В процессе хранения вафельных изделий изменяется их структурная прочность, которая связана с распределением влаги между начинкой и вафельными листами и вафельными листами и влагообменом с окружающей средой, при этом гак же изменяются и их хрустящие свойства. Изменение

структурной прочности при хранении представлено на рисунке 9. 155 •

"„ 150

В

I 145

I

| 140

Q.

Р

130

1

¡—1■ ' с

' \2_

Рисунок 9 - Изменение структурной прочности вафель при хранении

1-контроль;

2-«Глория»

30

45

60

Срок хранения, сутки

Из приведенных данных видно, что в контрольном образце структурная прочность нарастает быстро и к 45 суткам вафли имели мягкую консистенцию, а в разработанных вафлях прочность нарастает в процессе хранения медленно, что позволяет сохранять им хрустящие свойства на протяжении всего срока хранения. Это объясняется низкой гигроскопичностью палатино-

зы и замедленной потерей влаги в окружающую среду за счет высокой водо-удерживающей способности порошка топинамбура.

На вафельные изделия с жировой начинкой, а также на технологию их получения разработан и утвержден комплект технической документации, включающий технические условия, рецептуру и техническую инструкцию.

ВЫВОДЫ

Выполнено комплексное исследование, позволившее теоретически обосновать и экспериментально подтвердить целесообразность использования порошка, полученного из клубней топинамбура и сахарозаменителя - па-латинозы в качестве высокоэффективных добавок для регулирования технологических свойств вафельных листов, жировой начинки для вафель и формирования потребительских свойств вафельных изделий.

1. Теоретически и экспериментально обоснована целесообразность использования порошка топинамбура в качестве добавки для обогащения и формирования функциональных свойств вафельных изделий.

2. Показано, что в порошке из клубней топинамбура содержание токсичных элементов значительно ниже допустимых норм, установленных «Медико-биологическими требованиями и санитарными нормами качества продовольственного сырья и пищевых продуктов».

3. Установлено, что порошок, полученный из клубней топинамбура, имеет высокую пищевую ценность, которая обусловлена наличием в его составе комплекса физиологически функциональных ингредиентов таких, как белки, пищевые волокна, инулин, витамины группы В, макроэлементы и микроэлементы, играющих важную роль в составе функциональных пищевых продуктов.

4. На основании комплексного исследования технологических свойств порошка из клубней топинамбура, разработаны основные направления по их использованию при создании функциональных вафельных изделий: замена части муки в вафельном тесте и внесение в вафельную начинку в сухом виде совместно с палатинозой.

5. Обоснован выбор п&чатинозы в качестве сахарозаменителя в рецептуре вафельных изделий и установлено, что она имеет низкую гигроскопичность и высокую жироудерживающую способность 2,1 г/г, что позволяет достичь равномерности распределения компонентов в начинке и повысить ее стабильность в процессе приготовления.

6. Установлено, что внесение порошка топинамбура в вафельное тесто в количестве 10% вместо пшеничной муки высшего сорта позволяет достичь снижения вязкости теста и стабилизировать ее в ходе технологического процесса; при этом вафельные листы приобретают стабильные показатели качества, значительно улучшается их внешний вид и текстура.

7. Обоснована возможность полной замены сахара-песка палатинозой в жировой вафельной начинке, при этом начинка имеет более приятный мягкий сладкий вкус, не вызывающий ощущения приторности.

8. Показано, что использование палатинозы и порошка, полученного из клубней топинамбура, в количестве 7% к массе начинки, позволяет получить начинку с оптимальными органолептическими и структурно-механическими свойствами: плотность снижается на 24,5%, адгезионное напряжение повышается на 30%, что позволяет наносить ее более тонким слоем и достигать при этом плотного прилегания листов к начинке.

9. Обоснованы оптимальные технологические режимы приготовления вафельных листов, начинки и готовых вафель: сбивание теста в течение 10 мин, вымешивание начинки в течение 10-12 мин, длительность выстойки 10мин.

10. Научно обоснована и разработана рецептура вафельных изделий, состав которых максимально приближен к эталонному, в соответствии с требованиями к функциональным продуктам. Установлено, что уровень удовлетворения суточной потребности от адекватной нормы в ряде физиологически функциональных ингредиентов при потреблении 100г разработанных вафельных изделий составляет от 10 % до 50 %, следовательно, разработанные вафельные изделия можно позиционировать как функциональные пищевые продукты.

11. Выявлено положительное влияние порошка, полученного из клубней топинамбура и палатинозы на формирование потребительских свойств и физиологической ценности вафельных изделий; установлено, что при их хранении в течение 60 дней обеспечивается сохраняемость потребительских свойств.

12. Разработан и утвержден комплект технической документации (ТУ, ТИ и РЦ) на производство функциональных вафельных изделий «Глория» с использованием палатинозы и порошка из клубней топинамбура; выработаны опытно-промышленные партии вафельных : изделий в производственных условиях в ОАО «Кубаньхлебпром» и ООО «Новые технологии».

Ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство и реализации разработанных технологии и рецептуры вафельных изделий в объеме 1000 тонн в год составит 700 тыс. руб.

Список основных опубликованных работ по теме диссертации

1. Филиппова Е В. Разработка технологии вафельных изделий с использованием сахарозаменителей нового поколения / Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, H.A. Тарасенко // Известия вузов. Пищевая технология, -2011. -№ 5-6. - С. 44-45.

2. Филиппова Е.В. Влияние топинамбура на свойства вафельного листа/ Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, H.A. Тарасенко, Д.П. Навицкас// Известия вузов. Пищевая технология, - 2012. - № 4. - С. 62-64.

3. Филиппова Е.В. Формирование потребительских свойств вафельных изделий специального назначения / Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, H.A. Тарасенко, Д.П. Навицкас// Известия вузов. Пищевая технология, - 2013. -№ 2-3. С. 110-112.

4. Состав для приготовления мучного кондитерского изделия / Патент РФ на изобретение № 2422019 от 16.11.2019. Опубл. 27.06.2011. Бюл. № 20 // H.A. Тарасенко, И.Б. Красина, О.И. Джахимова, Е.В. Капаева (Филиппова).

5. Технологическая линия для производства мучных кондитерских изделий функционального назначения/ Патент РФ на полезную модель № 94114 от 09.03.2010. Опубл. 20.05.2010. Бюл. № 6 // H.A. Тарасенко, И.Б. Красина, Ю.Г. Денисенко, Е.В. Капаева (Филиппова).

6. Способ производства вафель диабетического назначения Патент РФ на изобретение №2494628 от04.06.2012. Опубл. 10.10.2013. Бюл. №28//Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, H.A. Тарасенко, Д.П. Навицкас.

7. Состав для приготовления начинки для вафель/ Решение о выдаче патента РФ на изобретение заявка № 2012123110 от 04.06.2012. // Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, H.A. Тарасенко, Д.П. Навицкас.

8. Филиппова Е.В. Исследование влияния порошка топинамбура на свойства вафельного теста и готовых вафельных листов/ Е В. Филиппова, И.Б. Красина, H.A. Тарасенко, Д.П. Навицкас// Наука Кубани, - 2012. - №2. - С. 42-47.

9. Филиппова Е.В. Технологические аспекты обогащения вафельных листов функциональными ингредиентами / И.Б. Красина, Е.В. Филиппова, H.A. Тарасенко // Харчова наука i технолопя, - 2013. - № 1(22). - С. 28-30.

10. Филиппова Е.В. Технологические аспекты использования функциональных пищевых добавок в производстве вафель / Капаева (Филиппова) Е.В., Красина И.Б., Зуб-ко Н.В.// Матер. V-й межд. науч.-практ. конф. «Современная наука: теория и практика», г. Ставрополь, 2010. - С. 444-447.

11. Филиппова Е. В. Разработка вафельных изделий с использованием сахарозаменителей нового поколения / Е.В. Филиппова, И.Б. Красина// Сб. матер. IV межд. науч.-практ. конф. «Инновационные направления в пищевых технологиях», г. Пятигорск, 2010.-С. 210-212.

12. Филиппова Е.В. Разработка технологии вафельных изделий с использованием палатинозы/ Капаева (Филиппова) ЕВ., Красина И.Б.// Матер, межд. конф. « Новые технологии переработки сельскохозяйственного сырья в производстве продуктов общественного питания», г. Владивосток, 2010. -С. 50-52.

13. Филиппова Е.В. Разработка вафельных изделий с использованием сахарозаменителей нового поколения / ЕВ. Филиппова, И.Б. Красина// Сб. матер IV межд. науч.-практ. конф. «Инновационные направления в пищевых технологиях», г. Пятигорск, 2010.-С. 210-212.

14. Филиппова Е.В. Экологически чистые кондитерские изделия с использованием натуральных ингредиентов / И.Б. Красина, Е.В. Филиппова, Б.О. Хашпакаянц, Н.В. Зубко // Сб. матер. Всерос. науч.-технич. интернет-конф. «Экология и безопасность в техносфере», г. Орел, 2011. - С. 150-151.

15. Филиппова Е.В. Разработка технологии обогащенных вафельных изделий/ Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, Д.П. Навицкас, А Л. Клименко//Сб. матер, межд. науч.-

щ

практ. конф. «Модернизация современного! общества: проблемы, пути развития и перспективы», г. Ставрополь, 2011. -С. 93-95.

16. Филиппова Е.В. Разработка вафельных изделий с использованием сахарозаме-нителей нового поколения / ЕВ. Филиппова, И.Б. Красина, Д.П. Навицкас // Сб. матер. П-й межд. науч.-практ. конф. «Актуальные вопросы науки», г. Москва, 2011. - С. 65-67.

17. Филиппова Е.В. Использование палатинозы для производства экологически безопасных мучных кондитерских изделий / Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, Д.П. Навицкас // Сб. матер, межд. студ. науч.-практ. конф. «Молодежь и наука: модернизация и инновационное развитие страны», г. Пенза, 2011. - С. 202-203.

18. Филиппова Е.В. Использование палатинозы в технологии вафельных изделий с диетическими свойствами / Е.В. Филиппова, И.Б. Красива, Д.П. Навицкас // Сб. матер, межд. конф. «Современные технологии и оборудование для хлебопекарного и кондитерского производства», г. Минск, 2011. - С. 108-109.

19. Филиппова Е.В. Палатиноза - перспективное сырье для кондитерской промышленности / И.Б. Красина, Е.В. Филиппова, Д.П. Навицкас // Сб. матер. 11-й межд. науч.-практ. конф., г. Краснодар, 2011 - С. 22-24.

20. Филиппова Е.В. Вафельные изделия с использованием инулинсодержащего сырья/ Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, Д.П. Навицкас// Сб. матер, восьмой межд. конф. «Торты, вафли, печенье, пряники-2012. Инновации и традиции», г. Москва, 2012. - С. 174-175 .

21. Филиппова Е.В. Порошок топинамбура в производстве функциональных вафель/ Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, Д.П. Навицкас// Матер. VIII межд. науч. конф. сгуд. и аспирантов «Техника и технология пищевых производств», г. Могилев, 2012. - С. 167.

22. Филиппова Е.В. Нетрадиционное сырье в производстве вафель специального назначения/ Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, H.A. Тарасеико, Д.П. Навицкас// Матер. I межд. лауч.-практ. конф. «Инновационные технологии в пищевой и перерабатывающей промышленности», г. Краснодар, 2012. - С. 273-276.

23. Филиппова Е.В. Физиологические и технологические аспекты применения нетрадиционного сырья в производстве вафель/ Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, Д.П. Навицкас // Сб. матер. V межд. науч.-практ. конф. «Молодежь и наука: реальность и будущее», г. Невинномысск, 2012. - С. 272.

24. Филиппова Е.В. Порошок топинамбура - улучшитель вафельного листа/ И.Б. Красина, Е.В. Филиппова, Б.О. Хашпакяпц// Сб. матер. VI межд. науч.-практ. конф. «Молодежь и наука: реальность и будущее», г. Невинномысск , 2013. - С. 212-213.

25. Филиппова Е.В. Продукты переработки топинамбура в производстве вафель/ Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, A.C. Кожина// Сб. статей межд. науч.-практ. конф. «Теоретические и практические вопросы развития научной мысли в современном мире», г. Уфа, 2013.-С. 231-234.

26. Филиппова Е.В. Использование продуктов переработки топинамбура а производстве вафель / Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, Б.О. Хашпакянц // Сб. матер. Ш-й межд. науч.-практ. конф. «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века», г. Краснодар, 2013 - С. 178-180.

Подписано в печать 24.10.2013. Формат 60x84 '/16 Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,35. Тираж 100 экз. Заказ № 981 Отпечатано в ООО «Издательский Дом-Юг» 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, корп. «В», оф. В-120, тел. 8-918-41-50-571, e-mail: olfomenko@yandex.ru

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кубанский государственный технологический университет»

На правах рукописи

04201 451 1 50

ФИЛИППОВА Елизавета Валентиновна /

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВАФЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОРОШКА ТОПИНАМБУРА И ПАЛАТИНОЗЫ

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

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Красина Ирина Борисовна

Краснодар - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 8

1.1 Алиментарно-зависимые заболевания и их профилактика 8

1.2 Применение сахарозаменителей в пищевой промышленности 15

1.3 Влияние нутриентов топинамбура на организм человека 18

1.4 Перспективы использования топинамбура при производстве пищевых продуктов 25

1.5 Применение функциональных ингредиентов в производстве мучных кондитерских изделий 27

2 МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 3 6

2.1 Характеристика объектов исследования 36

2.2 Методы исследования химического состава и свойств обогащающих добавок 38

2.3 Методы исследования сахарозаменителей 49

2.4 Методы исследования структурно-механических характеристик жировых масс 50

2.5 Методы исследования показателей качества полуфабрикатов и ^ готовых изделий

2.6 Методы математической обработки результатов исследований 56

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 5 8

3.1 Обоснование выбора обогащающей добавки и сахарозаменителя 58

3.1.1 Химический состав и свойства порошка топинамбура 5 8

3.1.2 Обоснование выбора сахарозаменителя 64

3.2 Исследование технологических свойств порошка из клубней

топинамбура и палатинозы 66

3.3 Формирование потребительских свойств и стабилизации качественных показателей вафельных листов 74 3.3.1 Исследование влияния замены пшеничной муки

порошком топинамбура на реологические свойства вафельного теста 74

3.3.2 Влияние порошка топинамбура на показатели качества

вафельного листа 80

3.4 Разработка технологии приготовления вафельных листов, обогащенных порошком из клубней топинамбура 91

3.5 Разработка вафельной начинки с использованием палатинозы и порошка из клубней топинамбура 96

3.6 Разработка технологии приготовления жировой начинки с палатинозой и обогащенной порошком из клубней топинамбура 109

3.7 Разработка научно-обоснованной рецептуры обогащенных

вафельных изделий 115

3.8 Оценка потребительских свойств вафельных изделий 121

3.8.1 Определение физико- химических и органолептических показателей качества функциональных вафельных изделий 121

3.8.2 Оценка пищевой ценности вафельных изделий 122

3.8.3 Исследование сохраняемости функциональных

вафельных изделий 126

3.8.4 Оценка безопасности разработанных функциональных вафельных изделий 130

4 ОПЫТНО - ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ И ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ВНЕДРЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ 132

ВЫВОДЫ 133

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 136

ПРИЛОЖЕНИЯ 153

ВВЕДЕНИЕ

Концепция государственной политики в области здорового питания населения России в качестве основной задачи предусматривает создание функциональных пищевых продуктов. Такие продукты снижают риск развития многих заболеваний, связанных с питанием, сохраняют и улучшают здоровье за счет наличия в их составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов [1].

Значительное потребление мучных кондитерских изделий позволяет считать их одним из основных продуктов питания. Согласно данным Росстата за последние 10 лет производство мучных кондитерских изделий в стране увеличилось почти в 2 раза с 897,8 до 1527,1 тыс.т в год. На долю вафельных изделий приходится более 20 % от общего объема потребления мучных кондитерских изделий; причем изделия этой группы содержат недостаточное количество таких нутриентов как витамины, пищевые волокна и минеральные вещества, а также имеет высокую сахароемкость и жироемкость [2].

Одним из приоритетных направлений в обогащении мучных кондитерских изделий уникальным набором нутриентов, является использование порошка, получаемого из клубней топинамбура, а полная замена сахара на палатинозу и внесение в жировую вафельную начинку порошка из клубней топинамбура позволит снизить сахароемкость и жироемкость, придать продукту функциональные свойства.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии тематикой НИР кафедры Технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производства КубГТУ «Совершенствование технологий производства хлебобулочных, кондитерских и макаронных изделий повышенной пищевой и биологической ценности» (№ госрегистрации 01200612961).

Целью исследований явилась разработка технологии функциональных вафельных изделий с использованием порошка из клубней топинамбура и

палатинозы.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- изучение, анализ и систематизация отечественной и зарубежной научной и патентной литературы по теме исследований;

- теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение целесообразности использования порошка, полученного из клубней топинамбура, в качестве добавки для обогащения вафельных изделий;

- исследование показателей качества и безопасности клубней и порошка, полученного из клубней топинамбура;

- исследование химического состава и технологических свойств порошка из клубней топинамбура;

- исследование химического состава и технологических свойств палатинозы;

- исследование влияния порошка из клубней топинамбура на реологические, физико-химические и органолептические свойства вафельного теста и вафельных листов;

- исследование возможности замены сахара-песка палатинозой в рецептуре жировой вафельной начинки;

- исследование влияния порошка из клубней топинамбура и палатинозы на реологические, физико-химические и органолептические свойства жировой вафельной начинки;

- разработка технологии и рецептуры функциональных вафельных изделий с использованием порошка из клубней топинамбура и палатинозы;

- оценка потребительских свойств, пищевой ценности и безопасности вафельных изделий без сахара, обогащенных порошком из клубней топинамбура;

- исследование влияния порошка из клубней топинамбура и палатинозы на показатели качества вафель в процессе хранения;

- опытно-промышленная апробация результатов исследований, разработка и утверждение комплекта технической документации на

функциональные вафельные изделия с порошком из клубней топинамбура, не содержащих сахара;

- расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения предлагаемых технологии и рецептуры и реализации функциональных вафельных изделий.

Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность и эффективность использования порошка из клубней топинамбура и палатинозы при создании и производстве функциональных вафельных изделий.

На основании впервые исследованных функциональных и технологических свойств порошка топинамбура и палатинозы установлена целесообразность их использования в рецептуре функциональных вафельных изделий.

Впервые установлено, что внесение порошка топинамбура позволяет улучшить технологические свойства вафельного теста, а также структурно-механические свойства вафельных листов.

Впервые выявлено и оценено влияние порошка топинамбура и палатинозы на технологические свойства жировой начинки, которое позволило получить вафельные изделия с не содержащие сахара, функциональными свойствами.

Обоснована возможность снижения сахароемкости и жироемкости вафельной начинки за счет полной замены сахара на палатинозу и внесения порошка из клубней топинамбура в жировую начинку, что приводит к снижению энергетической ценности готовых изделий.

С использованием метода математического моделирования разработана рецептура функциональных вафель без сахара, обогащенных порошком топинамбура.

Впервые показано, что палатиноза и порошок, полученный из клубней топинамбура, улучшают потребительские свойства и увеличивают сохраняемость вафельных изделий.

Новизна технологических и технических решений подтверждена патентами РФ на изобретения и полезную модель.

Разработана рецептура вафель «Глория», обладающих высокими потребительскими свойствами и физиологической ценностью. На основе анализа и обобщения результатов теоретических и экспериментальных исследований разработаны практические рекомендации по выпуску функциональных вафельных изделий, обогащенных порошком из клубней топинамбура и не содержащих сахара.

Разработан комплект технической документации на вафли без сахара, обогащенные порошком из клубней топинамбура (ТУ 9137-330-020678622012; ТИ 02067862-330-2012, РЦ 02067862-330).

Разработанные технологические режимы приготовления вафельных изделий с жировой начинкой, обогащенной порошком из клубней топинамбура, с полной заменой сахара-песка на палатинозу и с заменой части муки на порошок топинамбура в рецептуре вафельных листов, а также рецептура мучных кондитерских изделий прошли производственные испытания в условиях учебно-научно-производственного комплекса института пищевой и перерабатывающей промышленности.

Опытно-промышленная апробация разработанных технологических и технических решений проведена в ОАО «Кубаньхлебпром» (г. Краснодар) и ООО «Новые технологии» (Республика Адыгея, аул Тахтамукай).

Разработанные технические и технологические решения рекомендованы к внедрению на ООО «Новые технологии» (Республика Адыгея, аул Тахтамукай). Ожидаемый экономический эффект от внедрения и реализации функциональных вафельных изделий с порошком топинамбура без сахара в объеме 1000 тонн в год составит 700 тыс. руб.

1 Аналитический обзор

1.1 Алиментарно-зависимые заболевания и их профилактика

Известно, что полноценное и безопасное питание является важнейшим условием поддержания здоровья, высокой работоспособности и выносливости человека, сохранения генофонда нации. Рациональное питание снижает также риск возникновения различных заболеваний.

От качества питания в целом и отдельных его компонентов (продуктов и блюд) в частности напрямую зависит состояние здоровья человека. Питание играет огромную роль, как в профилактике, так и в возникновении большого числа заболеваний различных классов. Питание лежит в основе или имеет существенное значение в возникновении, развитии и течении около 80% всех известных патологических состояний [3].

Постановлением Правительства Российской Федерации от 10 августа 1998 г. № 917 была одобрена Концепция государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации на период до 2005 года, важным моментом реализации которой явилось принятие большинством субъектов Российской Федерации программ, направленных на улучшение структуры питания населения региона, а также организация в 4 федеральных округах и 26 субъектах Российской Федерации центров оздоровительного питания.

За прошедшие годы отмечены улучшения в области питания населения, однако, несмотря на положительные тенденции в питании населения, смертность от хронических болезней, развитие которых в значительной степени связано с алиментарным фактором, остается значительно выше, чем в большинстве европейских стран [1,4].

Среди заболеваний, основную роль, в происхождении которых играет фактор питания, 61 % составляют сердечнососудистые расстройства, 32 % — новообразования, 5 %— сахарный диабет II типа (инсулиннезависимый), 2 %

— алиментарные дефициты (йододефицит, железодефицит и т.д.). Питание имеет существенное значение в возникновении и развитии заболеваний желудочно-кишечного тракта, печени и желчевыводящих путей, эндокринных патологий, заболеваний опорно-двигательного аппарата, кариеса[4].

Болезни, связанные с приемом пищи, называются алиментарно-зависимыми заболеваниями. Сюда же относятся и так называемые, массовые неинфекционные заболевания, часто именуемые также «болезнями цивилизации», которые непосредственно связанные с пищевыми дисбалансами.

За последние годы во многом более точно установлена роль питания в профилактике и возникновении большой группы хронических неинфекционных заболеваний у населения развитых стран.

Нарушения рационального питания вызваны как кризисным состоянием производства продовольственного сырья и пищевых продуктов, так и резким снижением покупательской способности большей части населения нашей страны. Остро стоит проблема качества пищевых продуктов и продовольственного сырья. Доказано, в частности, что рост числа заболеваний, связанных с избыточной массой тела и ожирением, атеросклерозом, гипертонической болезнью, нарушениями обменных процессов, иммунодефицитными состояниями - обусловлен несколькими внешними факторами, ведущими из которых являются:

1) нарушение соотношения содержания в пище основных групп нутриентов (так называют биологически значимые химические элементы, необходимые организму человека для обеспечения нормальной жизнедеятельности;

2) изменение образа жизни современного человека (снижение физической активности и усиление стресса).

Основополагающими причинами таких изменений признаются индустриализация, урбанизация и глобализация рынка питания и услуг,

изменившие не только пищевое производство, но и стереотип пищевого выбора [5].

При этом отмечается неуклонная тенденция к распространению хронических неинфекционных заболеваний и среди населения развивающихся стран при изменении их питания. Это обусловлено быстрым переходом от дефицитного питания на избыточный среднеевропейский (среднеамериканский) рацион, отличающийся известными дисбалансами, так называемый «пищевой переход». В этой связи по существующим прогнозам к 2025 г. число заболевших сахарным диабетом в развивающихся странах вырастет более чем в 2,5 раза, достигнув 228 млн. чел. Уже вначале ХХ1в. больных сердечнососудистыми патологиями только в Индии и Китае зарегистрировано больше, чем во всех развитых странах вместе взятых. Таким образом, в ближайшей перспективе алиментарно-зависимые неинфекционные хронические заболевания станут общей глобальной проблемой всего человечества.

Под государственной политикой Российской Федерации в области здорового питания населения понимается комплекс мероприятий, направленных на создание условий, обеспечивающих удовлетворение в соответствии с требованиями медицинской науки потребностей различных групп населения в здоровом питании с учетом их традиций, привычек и экономического положения.

Целями государственной политики в области здорового питания являются сохранение и укрепление здоровья населения, профилактика заболеваний, обусловленных неполноценным и несбалансированным питанием [1, 4, 5].

Одними из основных задач государственной политики в области здорового питания являются: • расширение отечественного производства основных видов продовольственного сырья, отвечающего современным требованиям качества и безопасности;

• развитие производства пищевых продуктов, обогащенных незаменимыми компонентами, специализированных продуктов детского питания, продуктов функционального назначения, диетических (лечебных и профилактических) пищевых продуктов и биологически активных добавок к пище, в том числе для питания в организованных коллективах (трудовые, образовательные и ДР-)-

Изучение зависимости между качеством питания и заболеваемостью является предметом эпидемиологии питания. В рамках этого раздела гигиены питания осуществляются исследования, позволяющие не только констатировать фактическое положение дел, но и, что гораздо важнее, разрабатывать реальные пути профилактики алиментарно-зависимых патологий.

Большинство алиментарно-зависимых заболеваний относятся к управляемым патологиям. Их возникновение определено очевидными причинами, и стратегия их профилактики имеет практическое выражение. Однако существующие сложности широкого внедрения принципов профилактического питания не позволяют быстро и эффективно решить эту проблему. Для этого требуется не только общегосударственный подход и поддержка, но и наличие знаний и практических навыков здорового питания и образа жизни у каждого человека [6].

Человек в течение многотысячелетней эволюции адаптировался к поступлению определенной пищи в составе рациона. Химический состав рациона и соотношения в нем основных групп нутриентов во многом определили метаболический профиль современного человека. Традиционный рацион современного человека существенно изменился и содержит примерно в два раза больше жира (главным образом, за счет животного), в 10-20 раз больше моно- и д