автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.15, диссертация на тему:Разработка технологии и товароведная оценка специализированного воздушного полуфабриката повышенной пищевой ценности на основе перловой крупы

На правах рукощі

САЛОМАТОВ АЛЕКСЕИ СЕРГЕЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ТОВАРОВЕДНАЯ ОЦЕНКА СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ВОЗДУШНОГО ПОЛУФАБРИКАТА ПОВЫШЕННОЙ ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ НА ОСНОВЕ ПЕРЛОВОЙ КРУПЫ

Специальность 05.18.15 -Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания

005061460

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2013

005061460

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «ЮжноУральский государственный университет» (национальный исследовательский университет) на кафедре технологии и организации питания

Научный руководитель: - доктор технических наук, профессор

Тошев Абдували Джабарович

Официальные оппоненты: - Васькина Валентина Андреевна,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств», профессор кафедры «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств»

- Горячева Галина Николаевна,

кандидат технических наук, ГНУ НИИ кондитерской промышленности Россель-хозакадемии, заведующая сектором оборудования

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Челябинская

государственная агроинженерная академия»

Защита состоится «20» июня 2013 г. в 13 часов на заседании Совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.148.08 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11 ауд. 302.

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

Автореферат разослан «20» мая 2013 г.

Ученый секретарь Совета, к.х.н., доцент

В.С. Штерман 2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Воздушные полуфабрикаты получили широкое распространение в кондитерской промышленности при изготовлении и отделке тортов и пирожных. Кондитерские изделия на основе воздушного полуфабриката привлекательны благодаря их высокой пищевой и органолепти-ческой ценности. В состав полуфабриката входят легко усваевыемые частично гидролизованные в процессе взрывания крахмала и белков олигосахариды и пептиды. Предварительная гидротермическая обработка зернопродуктов позволяет использовать такие полуфабрикаты в целях получения продуктов питания специализированного назначения: для детского, геронтологического, спортивного, лечебного и профилактического питания. Одновременно зерновые воздушные полуфабрикаты являются источником легко доступных для кишечной микрофлоры пищевых волокон, что повышает их пищевую ценность с учетом требований адекватного питания. Ячмень и получаемая из него перловая крупа являются наиболее благоприятным видом сырья для получения воздушных полуфабрикатов благодаря высокому содержанию в них пищевых волокон, растительных белков и крахмала.

В последние десятилетия в соответствии с разработанной академиком А. М. Уголевым теорией адекватного питания отечественные и зарубежные ученые уделяют особое внимание введению в пищевые рационы, в том числе специализированного назначения, пищевых волокон.

Анализ научных трудов Ребиндера П. А., Маршалкина Г. А., Нечаева А. П., Корячкиной С. Я., Аксеновой Л.М., Кочетковой A.A., Савенковой Т. В., Румянцевой В. В., Цыгановой Т. Б., Васькиной В. А., Горячевой Г. Н., Дубцовой Г. Н., Тошева А. Д. и других показал, что продукты специализированного назначения на основе сырья, содержащего пищевые волокна, широко используют в практике хлебопекарного и кондитерского производств, и в частности в области технологии сбивных кондитерских изделий.

Одним из способов снижения сахароемкости сбивного изделия, его гликемического индекса, повышения пищевой ценности и расширения ассортимента является использование добавок из взорванной перловой крупы в комплексе с порошком яичной скорлупы. Во взорванной перловой крупе содержится полисахарид ß-глюкан, препятствующий резкому повышению количества сахара в крови и витамины группы В, оказывающие влияние на усвоение кальция. Кроме того, в процессе получения взорванной крупы происходит разрыхление структуры продукта, глубокие изменения химического состава и декстринизация крахмала, что приводит к значительному повышению его усвояемости. Яичная скорлупа является биологически активным веществом, в состав которого входит от 14 до 27 микро- и макроэлементов, при этом до 35 % их массы составляет легкоусвояемый кальций, что благоприятно влияет на формирующуюся текстуру сбивного изделия за счет повышения его коллоидной устойчивости.

Технологические режимы введения комплексной добавки из взорванной перловой крупы и измельченной яичной скорлупы в состав сбивных изделий недостаточно изучены. Требуют исследования вопросы влияния добавок на пенообразующую способность яичного белка, на процесс выпечки и сроки хранения готового продукта.

Разработка рецептуры, технологии воздушного полуфабриката для специализированных целей питания, в том числе для профилактического питания людей, имеющих склонность к избыточной массе тела или дефициту кальция, является актуальной задачей.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является разработка технологии специализированного сбивного воздушного полуфабриката на основе перловой крупы и оценка его потребительских характеристик.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать технологию добавки на основе перловой крупы;

- разработать технологию добавки из яичной скорлупы;

- исследовать влияние добавок из перловой крупы и яичной скорлупы на пенообразующую способность яичного белка;

- исследовать влияние режимов термообработки на потребительские характеристики воздушного полуфабриката;

- разработать сбалансированную по макро- и микронутриентам рецептуру комплексной добавки для получения специализированного воздушного полуфабриката;

- разработать технологию воздушного полуфабриката повышенной пищевой ценности с комплексной добавкой;

- оценить конкурентоспособность разработанной рецептуры и технологии; определить экономическую эффективность от внедрения продукции на предприятия.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- обоснование выбора компонентов комплексной добавки, обеспечивающих достижение повышенных потребительских характеристик и обоснование технологических режимов их обработки;

-разработка технологического регламента получения воздушного полуфабриката с использованием комплексной добавки на основе перловой крупы и яичной скорлупы;

- потребительская оценка воздушного полуфабриката.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- выявлены физико-химические особенности коллоидной системы, сформированной путем сбивания яичного белка в присутствии добавки из яичной скорлупы с последующим введением добавки из взорванной перловой крупы, позволяющие получать стабильные пены.

- предложен механизм формирования новых специальных свойств воздушного полуфабриката за счет последовательности технологических опера-

ций и предварительной подготовки ингредиентов комплексной пищевой добавки.

Практическая значимость диссертационной работы состоит в следующем:

-разработана нормативная документация на продукты «Добавка из перловой крупы» (проект ТУ 9841-001-71554597-13) и «Порошок яичной скорлупы» (проект ТУ 9841-002-71554597-13);

- разработаны рецептура и технология воздушного полуфабриката с комплексной добавкой, позволившие расширить ассортимент сбивных сахаристых кондитерских изделий и повысить их пищевую ценность, разработан проект ТУ 9841-003-71554597-13 «Полуфабрикат воздушный».

На разработанный воздушный полуфабрикат получен патент на изобретение «Воздушный полуфабрикат для кондитерских изделий» № 2428042.

Рецептура и технология разработанного изделия приняты к промышленному внедрению на предприятиях общественного питания г. Челябинска и Челябинской области.

Результаты научных исследований включены в дисциплины учебного плана направления 260800 «Технология продукции и организация общественного питания» ФГБОУ ВПО ЮУрГУ (НИУ).

Апробация работы. Основные результаты исследований, изложенные в диссертации, обсуждены на III и IV Всероссийской научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания», г. Челябинск, 2009, 2010; Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Инновационный форум пищевых технологий», г. Москва, 2010; II, III и IV научной конференции аспирантов и докторантов «Научный поиск», г.Челябинск, 2010, 2011, 2012; IV Всероссийской конференции с международным участием «Пищевые продукты и здоровье человека», г. Кемерово, 2011; Научной конференции профессорско-преподавательского состава ЮУрГУ, г. Челябинск, 2011, 2012; IX международной научной конференции «Инновации в науке и образовании», г. Калининград.

Личный вклад соискателя в ходе выполнения диссертационной работы заключался в планировании эксперимента, проведении экспериментальных работ, анализе и теоретическом обосновании результатов, публикации полученных результатов, разработке нормативной документации и апробации полученных результатов.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе две работы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Получен патент на изобретение. Разработан проект технических условий.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает: введение, обзор литературы, описание объектов и методов исследования, экспериментальную часть, выводы, список использованных источников (211 наименований, в том числе 111 зарубежных) и приложения.

Основной текст диссертации изложен на 150 страницах машинописного текста, включает 54 таблицы и 24 рисунка

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы; обозначены цель и задачи исследований; представлены научная новизна и практическая значимость диссертационной работы; выделены основные положения, выносимые на защиту; дана информация об апробации и публикациях результатов работы; охарактеризованы структура и объем диссертации.

ГЛАВА 1. ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Приведен анализ отечественных и зарубежных источников о роли сбивных кондитерских изделий в питании человека, их пищевой ценности. Описана традиционная и современные технологии производства сбивных кондитерских изделий. Проведен обзор новых сырьевых компонентов, применяемых в технологии кондитерских изделий пенной структуры, способствующих формированию рациона питания, путем придания продуктам новых свойств.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

При выполнении диссертационной работы исследования проводились в лаборатории по контролю качества продуктов питания кафедры «Технология и организация питания» Южно-Уральского государственного университета; на предприятии ООО «Новые продукты»; в лаборатории ФГУ Центра химизации и с/х радиологии; в аккредитованном Испытательном лабораторном центре ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Челябинской области».

2.1. Объекты исследований

Объектами исследования являлись: крупа ячменная перловая №2, (ГОСТ 5784-60); добавки из перловой крупы (ТУ 9841-001-71554597-13); яйца куриные пищевые (ГОСТ Р 51121-2003); порошок яичной скорлупы (ТУ 9841-002-71554597-13); сахар-песок (ГОСТ 21-94); лимонная кислота (ГОСТ 908-2004); ванилин (ГОСТ 16599-71).

2.2. Методы исследований

При выполнении работы применялись общепринятые и специальные методы исследований свойств сырья, полуфабрикатов и готовой продукции.

Отбор проб и подготовку сырья проводили по единой методике по ГОСТ 26929-94, готовых изделий - согласно ГОСТ 5904-82. Опытные и контрольные образцы готовили из одних партий сырья. Органолептические показатели определяли по общепринятым методам с использованием пятибалльной шкалы по ГОСТ 26312.2-84;. по ГОСТ 15113.1-77: масса нетто, объемная масса, массовая доля отдельных компонентов, размеры отдельных зерен взорванной перловой крупы. Исследование структуры образцов крупы и измельченной яичной скорлупы проводили при помощи электронного микроскопа "ГЕОЬ" ^М-6460ЬУ. Ниже приведены документы для определения

6

физико-химических показателей: содержание Сахаров в крупе -ГОСТ 15113.6-77; содержание общего азота с пересчетом на общий белок в крупе по коэффициенту 6,25 методом Къельдаля - ГОСТ 10846-91; содержание крахмала в крупе методом Эверса - ГОСТ 10845-98; содержание амилозы в крахмале крупы по методике, описанной в работе Juliano В. О., содержание целлюлозу - по методу Кюршнера и Ганека; содержание сырой клетчатки - ГОСТ Р 52839-2007; содержание жира экстракционным методом с помощью аппарата Сокслета - ГОСТ 29033-91; содержание экстрактивных веществ - ГОСТ 12136-77; содержание золы - гравиметрическим методом (ГОСТ 15113.3-77); минеральный состав - ГОСТ 30504-97, ГОСТ 26657-97, ГОСТ 26570-95, ГОСТ 30502-97, ГОСТ 30503-97; Измерение активности гамма-излучающих радионуклидов (цезий-137, стронций-90) проводили на спектрометре с сцинтилляционным детектором типа ДГДК-80В. Содержание декстринов в крупе определяли по методике, разработанной М. П. Поповым и Е. С. Шаненко. Структурно-механические показатели воздушных полуфабрикатов определяли по ГОСТ 5902-80.

Реологические свойства сырья и готовой продукции определяли с использованием вискозиметра FIRST RM. При микробиологическом контроле воздушного полуфабриката определяли мезофильные, аэробные и факультативно-анаэробные микроорганизмы (КМАФАнМ), дрожжи, плесени, бактерии группы кишечной палочки (БГКП), стафилококки, патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы.

Структурная схема исследований приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структурно-логическая схема проведения исследований

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДУШНОГО ПОЛУФАБРИКАТА ПОВЫШЕННОЙ ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ

В рецептуру воздушного полуфабриката входят следующие компоненты: сахар-песок, яичный белок, лимонная кислота. Воздушный полуфабрикат отличается повышенным содержанием сахара, что делает актуальной задачу обогащения. По этой причине, на первом этапе проведена разработка технологий приготовления добавок из перловой крупы и яичной скорлупы.

3.1. Разработка технологии добавки из перловой крупы

Одним из перспективных направлений, позволяющих снизить долю сахара в воздушном полуфабрикате, является применение в технологии взо-

рванной крупы. Технология производства взорванной перловой крупы включает следующие стадии: увлажнение крупы до влажности 18±2%; нагрева-ниеЮ-^15 мин под избыточным давлением; взрывание при достижении температуры 220±10 °С и давления 900±50 кПа; охлаждение; просеивание.

Проведены исследования химического состава нативной и взорванной перловой крупы, полученной из ячменя урожая 2009, 2010 и 2011 гг., полученной в аппарате «Пушка» (таблица 1).

Таблица 1 - Изменение качества перловой крупы в зависимости

от года урожая ячменя

Химический состав крупы, % Показатели качества перловой крупы, полученной из ячменя урожая, год

2009 2010 2011

нативная взорванная нативная взорванная нативная взорванная

Вода 9,6±0,1 3,8±0,1 10,2±0,1 4,0±0,1 9,4±0,1 3,7±0,1

Белки 14,2±0,1 16,3±0,1 11,1±<М 12,2±0,1 14,б±0,1 16,б±0,1

Жиры 1,3±0,1 1,3±0Д 1,1±0,1 1,1±0,1 1,3±0,1 1,2±0,1

Крахмал: 75,3±0,2 5б,1±0,2 79,9±0,2 59,5±0,2 74,6±0,2 54,8±0,2

амилоза 15,4±0,2 11,7±0,2 16,2±0,2 11,2±0,2 14,7±0,2 11,2±0,2

амилопектин 59,9±0,2 44,4±0,2 63,7±0,2 48,3±0,2 59,9±0,2 43,6±0,2

Декстрины 0,70±0,05 14,20±0,05 0,80±0,05 16,00±0,05 0,70±0,05 14,60±0,05

Моно- и дисахариды 1,6±0,05 2,9±0,05 0,9±0,05 3,2±0,05 1,8±0,05 3,1±0,05

Пищевые волокна 5,4±0,1 7,1±0,1 5,0±0,1 6,3±0,1 5,5±0,1 7,7±0,1

Витамины, мг%

Тиамин 0,22±0,06 0,18±0,06 0,20±0,06 0,19±0,06 0,21 ±0,06 0,19±0,06

Рибофлавин 0,05±0,01 0,04±0,01 0,047±0,011 0,043±0,011 0,056±0,011 0,039±0,011

Ниацин 2,40±0,04 2,10±0,04 2,10±0,04 2,00±0,04 2,30±0,04 2,20±0,04

Минеральные вещества, мг%

Натрий 0,22±0,01 0,23±0,01 0,20±0,01 0,24±0,01 0,25±0,01 0,26±0,01

Калий 0,21±0,01 0,25±0,01 0,18±0,01 0,23 ±0,01 0,23±0,01 0,25±0,01

Кальций 0,15±0,01 0,19±0,01 0,14±0,01 0,17±0,01 0,14±0,01 0,16±0,01

Магний 0,01 ±0,002 0,01 ±0,002 0,01 ±0,002 0,01 ±0,002 0,01±0,002 0,01±0,02

Фосфор 0,31±0,01 0,36±0,01 0,27±0,01 0,33±0,01 0,34±0,01 0,35±0,01

Зола 1,10±0,01 1,50±0,01 0,90±0,01 1,30±0,01 1,20±0,01 1,50±0,01

Насыпная плотность, г/м' 825±1,0 135±0,5 825±1,0 125±0,5 825±1,0 139±0,5

Установлено (таблица 1), что образцы крупы из сырья 2009 и 2011 гг. урожая достаточно близки по содержанию влаги, белка, крахмала. Крупа из сырья урожая 2010 г. отличается повышенным содержанием крахмала. Кроме того, в составе перловой крупы, полученной из урожая 2009-2011 гг. определены витамины группы В, РР, а также минеральные вещества: Ыа, К, Са, Мд, Р. Следует отметить, что получение взорванной крупы сопровождается значительным снижением количества влаги, крахмала, а также уменьшением насыпной плотности при одновременном увеличении содержания декстринов. Отмечено, что для получения высокотехнологичной взорванной крупы, обладающей низкой насыпной плотностью, целесообразно использовать пер-

ловую крупу из урожая 2010 г., отличающуюся большим содержанием крахмала (79,9 %).

Проведены сравнительные микроскопические исследования нативной и взорванной крупы. Разработана методика микроскопирования структуры, оптимальное увеличение составило х104. Результаты экспериментов представлены на рисунках 2 и 3.

Рисунок 2 - Структура нативной Рисунок 3 - Структура взорванной

перловой крупы перловой крупы

Представленные фотографии (рисунки 2 и 3) подтверждают, что воздействие высокой температуры и давления приводит к значительным изменениям структуры перловой крупы: крахмальные зерна клейстеризуются и разрушаются, утрачивая свою нативную структуру; компоненты перловой крупы вступают в межмолекулярное взаимодействие с образованием новых соединений.

Установлено, что выход взорванной крупы изменяется в зависимости от степени измельчения. При измельчении взорванной крупы до размера частиц 1,5 10"3-2,0 10"3 м, получен максимальный выход добавки (99,1 %). При измельчении от 1,5• 10~3 м до 0,5-10"3 м выход добавки изменяется от 99,1 % до 95,6 %.

Проведены исследования перловой крупы из урожая 2009-2011 гг. Выполнен сравнительный анализ химического состава взорванной крупы, полученной из данных образцов. Установлено, что для производства добавки из перловой крупы необходимо использовать крупу с содержанием крахмала не ниже 79 %. Качество добавки из перловой крупы должно соответствовать следующим требованиям: массовая доля сухих веществ - 96 %; размер частиц - от 1,5-10"3 до 2,0-10'3 м.

3.2. Разработка технологии добавки из яичной скорлупы

Исследования содержания кальция в нативной и взорванной перловой крупе показали незначительное его количество. Кальций необходим для придания устойчивой коллоидной системы при сбивании яичных белков. Очевидно, тонкодиспергированный двухвалентный кальций выступает в качестве противоиона двойного электрического слоя мицелл коллоидной системы. Одновременно ионы двух и одновалентных металлов стабилизирует по-

10

верхностноактивные белки, на поверхности раздела «жидкость - газ» при формировании устойчивой пены. Носителем диспергируемого при сбивании кальция является яичная скорлупа. Имеется положительный опыт ее применения в кондитерских изделиях, например, в зефире.

Для получения добавки из яичной скорлупы (ДЯС) разработана технология, включающая следующие стадии: промывание, отделение пленки, СВЧ сушка скорлупы, тонкое измельчение, просеивание. В исследованиях использована яичная скорлупа с дисперсностью (20-100)-10"6 м.

Результаты проведенных нами исследований химического состава порошка яичной скорлупы подтвердили высокое содержание микро- и макроэлементов, в частности кальция, что подтверждает целесообразность проведения исследований по ее использованию при получении воздушного полуфабриката (таблица 2).

Таблица 2 — Химический состав яичной скорлупы

Наименование химических веществ Содержание химического вещества, мг% Наименование химических веществ Содержание химического вещества, мг%

Алюминий 0,005±0,001 Марганец 0,0004±0,0002

Барий 0,03±0,02 Медь 0,0003±0,00003

Железо 0,006±0,001 Молибден 0,00010±0,00003

Кальций 34,05±0,01 Натрий 0,Ю±0,01

Кремний 0,030±0,001 Стронций 0,05±0,01

Литий 0,002±0,001 Фосфор 0,07±0,03

Магний 1,200±0,001 Цинк 0,003±0,002

Анализы проведены в трехкратной повторности. Данные таблицы 2 свидетельствуют о значительном содержании в яичной скорлупе кальция, более 34 мг%, магния - 1,2 мг%; натрия - 0,1 мг%.

3.3. Исследование влияния добавок на пенообразующую

способность яичного белка Качество воздушного полуфабриката в значительной степени зависит от качества пенной массы, полученной при сбивании яичного белка. По этой причине проведены исследования по выявлению оптимальных параметров приготовления пенной массы.

В рецептуре воздушного полуфабриката одним из основных компонентов является яичный белок (27,1 %). При сбивании яичного белка происходит насыщение массы воздухом, что приводит к образованию пены. Сбивание яичного белка проводили в присутствии лимонной кислоты.

С целью выявления оптимальных параметров сбивания яичного белка проведена серия опытов, в которых изменяли частоту вращения лопастей сбивальной машины (5,0-22,5 с'1) и температуру массы белка (0-40 °С). Достоверность экспериментальных данных оценивали методами математической статистики с привлечением современных средств программирования. Результаты исследования представлены на рисунке 4.

10 15 20 25 Температура, "С

Рисунок 4 - Зависимость кратности белковой пены от температуры и частоты вращения лопастей сбивальной машины, с"1: (1 -5,0; 2-10,0; 3-20,0; 4-22,5)

Данные, представленные на рисунке 4 показывают, что наибольшая кратность белковой пены (633 %) наблюдается при сбивании яичного белка с температурой 0-10 °С и частоте вращения лопастей сбивальной машины 10,0 с"1 (кривая 2). Увеличение температуры массы яичного белка до 40 "С, приводит к снижению пенообразующей способности до 325±15 %. Подобные зависимости наблюдаются у кривых 1,3,4, полученных при частоте вращения лопастей сбивальной машины 5,0 с"1, 20,0 с"1,

22,5 с соответственно. Как увеличение, так и уменьшение частоты вращения лопастей относительно оптимального, приводит к снижению кратности пены.

Следовательно, для получения максимальной кратности белковой пены (633 %) яичный белок необходимо сбивать при частоте вращения лопастей сбивальной машины 10,0 с"1 и температура от 0 до 10 °С.

С целью выявления оптимальной продолжительности сбивания яичного белка, проведена серия опытов, в которых пенную массу получали при различной частоте вращения лопастей сбивальной машины (5,022,5 с"1), при этом продолжительность сбивания выбрана в течение 30 мин. Результаты исследования представлены на рисунке 5.

Данные, представленные на рисунке 5, показывают, что максимальная кратность пены, равная 633 % (кривая 2) при частоте вращения лопастей сбивальной

0 5 10 15 20 25 Продолжительность сбивания, мин Рисунок 5 - Зависимость кратности белковой пены от продолжительности сбивания и частоты вращения лопастей сбивальной машины, с"1: (1 -5,0; 2-10,0; 3-20,0; 4-22,5)

машины 10,0 с"1 достигается на 20±2 мин сбивания. Как увеличение, так и сокращение продолжительности сбивания белковой массы приводит к снижению кратности пены. Подобные зависимости наблюдаются у кривых 1, 3, 4, полученных при частоте вращения лопастей сбивальной машины 5,0 с"1, 20,0 с"1, 22,5 с соответственно. Максимальная кратность пены для кривой 1

составляет 460 % и достигается на 22±2 мин сбивания. Для кривых 3 и 4 максимальная кратность пены. составляет 535±10 % при продолжительности сбивания 7-12 мин.

Следовательно, продолжительность сбивания яичного белка в значительной степени зависит от температуры и частоты вращения лопастей сбивальной машины (рисунок 5). Увеличение частоты вращения более Юс"1 приводит к сокращению продолжительности процесса, но оказывает существенное влияние на кратность пены.

Рекомендуются следующие параметры сбивания яичного белка: температура охлажденного белка - (0-10) °С; частота вращения лопастей сбивальной машины - 10,0 с'1; продолжительность сбивания - 20-25 мин.

3.3.1. Исследование влияния добавки из перловой крупы на пенообразующую способность яичного белка

На данном этапе проведены исследования влияния добавки из перловой крупы (ДПК) на пенообразующую способность яичного белка. ДПК вводили в количестве от 1 до 10 % с размером частиц (1,5-2,0)-10'3 м на стадии сбивания яичного белка. Качество сбитой массы с ДПК оценивали по величине показателя кратности пены. В качестве контроля использовали пенную массу без добавок. Результаты экспериментов представлены на рисунке 6.

Данные рисунка 6 показы-

о4

100 о

}

/

А 2 ь?/

) У

м

700 600 :5оо §400

вают, что максимальная кратность пены (633 %) получена при сбивании контрольного образца без добавки (кривая 1). Введение ДПК в любых количествах на стадии сбивания яичного белка (кривые 2, 3, 4, 5 и 6) оказывает негативное влияние на кратность пены. Так, например, введение ДПК в количестве 2 % приводит к снижению кратности пены до 300 % (кривая 2). Подобные зависимости наблюдаются и при введении в яичный белок до 10 % ДПК. Введение добавки в количестве, превышающем 10%, приводило к значительному уплотнению массы, что делало невозможным процесс сбивания.

Вероятно, частицы ДПК имеют остроугольную форму и при внесении на стадии сбивания вызывают разрушение белковой пены. Следовательно, ДПК необходимо вводить в пенную массу с сахарной пудрой при перемешивании. Точное количество вводимого ДПК выявляется после исследования

0 5 10 15 20 25 30 Продолжительность сбивания, мин Рисунок 6 - Зависимость кратности белковой пены от продолжительности сбивания и количества перловой крупы, %: (1 - Контроль; 2-2; 3-4; 4-6; 5-8; 6-10)

процесса термообработки (раздел 3.4).

3.3.2. Исследование влияния добавки из яичной скорлупы на пенообразующую способность яичного белка

Применение порошка яичной скорлупы в технологии воздушного полуфабриката в качестве одного из компонентов обогащающего комплекса, требует проведения исследований по выявлению влияния добавки на пено-образующие свойства белка, что позволит определить технологические условия введения. Качество пенной массы с ДЯС оценивали по величине кратности пены.

С целью выявления степени измельчения ДЯС и оптимальных его дозировок, проведена серия экспериментов. ДЯС в количестве от 0 до 4 % вводили в яичный белок перед сбиванием. Степень измельчения ДЯС изменяли от 20-10"6 до ЮО-Ю^м. Влияние количества и степени измельчения ДЯС на кратность пены представлено на рисунке 7. ■

Данные на рисунке 7 показывают, что наибольшее влияние на кратность белковой пены оказывает размер частиц ДЯС. Так при введении ДЯС с размером частиц 40-10"6м (кривая 4) и гО-Ю^м (кривая 5) в количестве 2 % от массы сахара наблюдаются наибольшие величины пено-образующей способности (736 % и 724 % соответственно). Как увеличение, так и уменьшение доли ДЯС приводит к снижению пенообразующей способности яичного белка. Увеличение доли ДЯС до 4 % приводит к получению минимальной кратности пены (300 %). Введение ДЯС с размером частиц более 60-Ю"6 м (кривые 1, 2 и 3) приводит к значительному снижению кратности белковой пены. При этом кратность пены снижается пропорционально доли ДЯС, введенной в сбитую массу. Введение ДЯС в количестве 4 % оказывает негативное влияние на кратность пены при любой степени измельчения яичного порошка. Вероятно, как крупные частицы ДЯС, так и большое их количество разрушают структуру пены, тем самым препятствуют процессу ценообразования.

В условиях производства на стадии формования на сбитую массу осуществляется механическое воздействие, поэтому важным является определение влияния ДЯС на реологические характеристики пенной массы.

В лабораторных условиях проведены исследования по влиянию ДЯС на показатели эффективной вязкости пенной массы. Исследовали зависимость эффективной вязкости пенной массы от градиента скорости. Результаты исследований показали, что ДЯС оказывает стабилизирующее действие на пен-

800

700

°а'600

г

и

5 500

5400

300

200

4

\\ 1

ч, 2

1 \\

3,5 4

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Количество ДЯС, % Рисунок 7 - Зависимость кратности белковой пены от количества ДЯС и степени

его измельчения, -10"6 м: (1 -100; 2 - 80; 3 - 60; 4 - 40; 5 - 20)

ную массу препятствуя резкому снижению эффективной вязкости при увеличении частоты вращения. ..:,.■•

Таким образом, введение добавки с размером частиц 40-Ю"6 м в количестве 2 % на стадии сбивания способствует увеличению кратности белковой пены на 16 %. Сбитая масса с добавкой из яичной скорлупы должна соответствовать следующим требованиям: кратность 730±10 %; количество добавки из яичной скорлупы 2,0±0,1 %.

3.4. Исследование влияния добавки на термообработку и качество воздушного полуфабриката

Потребительские свойства воздушного полуфабриката с комплексной добавкой в значительной степени зависят от параметров выпечки и охлаждения. По этой причине на данном этапе работы проведены исследования процесса выпечки и охлаждения воздушного полуфабриката с комплексной добавкой. Для определения оптимального количества ДПК в составе комплексной добавки исследовали плотность и хрупкость образцов воздушных полуфабрикатов.

Результаты исследования влияния добавок на процесс сбивания яичного белка позволили установить, что добавки необходимо вводить раздельно: ДЯС - на стадии сбивания яичного белка; ДПК - в сбитую массу с ДЯС и сахарной пудрой. Сахарную пудру вводили в яичный белок с ДЯС за 2-3 мин до окончания процесса сбивания.

С целью определения влияния термообработки на качество воздушного полуфабриката выбраны следующие режимы: температура выпечки 100 °С; содержание массовой доли сухих веществ 96,0 %. Оценку качества образцов воздушных полуфабрикатов производили по двум показателям: плотности (кг/м3) и хрупкость (кПа). Показатели качества контрольного образца установлены: плотность - 340 кг/м3; хрупкость - 62 кПа.

В образцах воздушных полуфабрикатов количество ДПК составляло от 0 до 10 %. Основой для получения воздушного полуфабриката являлась сбитая масса с сахарной пудрой и ДЯС (2 %). ДПК вводили в сбитую массу при перемешивании.

Результаты экспериментов по определению влияния добавки на плотность воздушного полуфабриката представлены на рисунке 8.

Данные представленные на рисунке 8 показывают, что плотность воздушного полуфабриката с ДЯС (2 %), без введения ДПК составляет 320 кг/м3. Введение ДПК в количестве до 6 % приводит к уменьшению плотности воздушного полуфабриката до 305 кг/м3. Дальнейшее увеличения количества ДПК до 10 % приводит к увеличению плотности образцов до 480 кг/м3.

Другим важным показателем качества воздушного полуфабриката является хрупкость. Для определения влияния ДПК на хрупкость воздушного полуфабриката были приготовлены образцы воздушных полуфабрикатов с содержанием добавки в количестве от 1 % до 10 %, при этом количество ДЯС во всех образцах составляло 2 %. Также был приготовлен контрольный обра-

15

зец без добавок. Хрупкость определяли на основе стандартной трехточечной схемы нагру-жения, в которой испытываемый образец в виде пластины помещался на две точечные опоры, а сосредоточенная сила / прикладывалась ортогонально плоскости пластины между опорами. Количественно за хрупкость принимали критическую величину силы / (¡=/сгц), при которой образец разрушался вследствие возникновения магистральной трещины. Чем ниже величина /сги, тем выше хрупкость. Результаты экспериментов по определению влияния ДПК на хрупкость воздушного полуфабриката с ДЯС представлены на рисунке 9. 70

500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0

0

10

2 4 6! Количество ДПК, % Рисунок 8 - Влияние ДПК на плотность воздушного полуфабриката

65 60

ей

С255 £ 50

С»

о

Ё 45 >.

а.

X 40 35 30

К,

0

10

2 4 6 ! Количество ДПК, % Рисунок 9 - Влияние ДПК на хрупкость воздушного полуфабриката

Данные представленные на рисунке 9 показывают, что хрупкость воздушного полуфабриката с ДЯС (2%), без введения ДПК составляет 63 кПа. Введение ДПК в количестве до 6 % при доле ДЯС, равной 2 %, приводит к незначительному изменению хрупкости воздушного полуфабриката в пределах 3 % (63-65 кПа). Из рисунка 9 создается впечатление, что дальнейшее увеличение количества добавки до 10 % приводит к существенному охрупчиванию образ-

ца (вплоть до/спг^7 кПа). Это впечатление может быть обманчиво, т.к. при увеличении доли добавки, видимо, из-за возникновения неупругих деформаций величина/сп, соответствует пределу текучести. При этом наблюдается не хрупкое, а вязкое разрушение образца.

Результаты исследования плотности и хрупкости образцов воздушных полуфабрикатов, приготовленных с добавление ДПК в количестве 1-10%, позволили выявить значительное влияние добавки. По результатам исследований экспериментально установлен состав комплексной добавки, включающий 6 % ДПК.

В процессе выпечки воздушного полуфабриката влага, содержащаяся в сбитой массе, испаряется в результате чего происходи формирование хруп-

кой воздушной структуры. Выпечку воздушного полуфабриката осуществляют при температуре не превышающей 100 °С, что бы избежать растрескивание поверхности и карамелизацию сахара, приводящую к потемнению изделия. При температуре выше 100 °С корка изделия подсыхает, при том, что в центре изделия остается значительное количество влаги. Влага из центра изделия, испаряясь, выходит наружу, что приводит к растрескиванию поверхности воздушного полуфабриката, что в свою очередь является недопустимым браком. Продолжительность выпечки воздушного полуфабриката в значительной степени зависит от толщины слоя сбитой массы, отсаженной на листы. Сбитая масса, благодаря своей пенной структуре, обладает низкой теплопроводностью, что является причиной длительного процесса выпечки. Добавка, вводимая в сбитую массу, оказывает влияние на теплопроводность системы, а следовательно, на продолжительность выпечки.

С целью определения продолжительности выпечки воздушного полуфабриката с комплексной добавкой проведены исследования процесса термообработки. Масса исследуемых образцов составляла 50±2 г. Образцы отсаживали с помощью кондитерского мешка на листы застланные пергаментом в виде пирожных. В исследуемые образцы вводили щуп для определения изменения температуры в процессе выпечки. Щуп вводили на различную глубину для исследования изменения температуры в поверхностном слое, в середине и в донышке изделия. Температуру считывали с монитора прибора каждые 5 мин. Выпечку производили в пароконвектомате при температуре 100 °С. Влияние комплексной добавки на распределение температур в объеме воздушного полуфабриката представлено на рисунках 10, 11 и 12.

Данные рисунка 10 показывают, что процесс выпечки контрольного полуфабриката (кривая 1) можно разделить на три этапа: прогревание, выпечка и сушка. Процесс прогревания корки воздушного полуфабриката занимает 11-12 мин, что характеризуется стремительным увеличением температуры до 80 °С. На этапе выпечки происходит формирование структуры воздушного полуфабриката и перераспределение влаги, при этом температура в поверхностном слое повышается не более

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

/| + 94

"О . + / / у

п

II 1 ^ /

0 15 30 45 60 75 90 Продолжительность выпечки, мин Рисунок 10 - Изменение температуры в поверхностном слое воздушного полуфабриката при выпечке: (1 - контроль; 2 - опыт)

чем на 15 °С. Процесс формирование структуры поверхностного слоя воздушного полуфабриката завершается на 55±1 мин выпечки. Затем наступает этап сушки в процессе которого происходит закрепление структуры, при этом температура изменяется незначительно, на 1-2 °С. Процесс выпечки

воздушного полуфабриката с комплексной добавкой (кривая 2) имеет подобную зависимость. Поверхность воздушного полуфабриката равномерно прогревается и добавка не оказывает существенного влияние на распределение температуры в поверхностном слое.

По этой причине проведены исследования влияния добавки на распределение температуры в более глубоких слоях (рисунки 11 и 12).

Данные, представленные на рисунке 11 показывают, что процесс прогревания центральной части контрольного образца воздушного полуфабриката (кривая 1) характеризуется увеличением температуры до 80 СС и по продолжительности занимает 25±1 мин, что в 2 раза длительней процесса прогреванием 0 15 30 45 60 75 90 К0РКИ (РисУнок11)- Выпечка

Продолжительность выпечки, мин полуфабриката сопровождается

Рисунок 11 - Изменение температуры формированием пористой

в середине воздушного полуфабриката структуры при постепенном при выпечке: (1 - контроль; 2 - опыт) увеличении температуры массы. Процесс завершается на 74±1 мин при достижении температуры 95±1 °С. Затем происходит закрепление структуры воздушного полуфабриката, в результате чего температура увеличивается не более чем на 1-2 "С. Продолжительность сушки занимает 5±1 мин и сопровождается закреплением пористой структуры и приданием воздушному полуфабрикату хрупкости. Изменения, происходящие в глубоких слоев воздушного полуфабриката с комплексной добавкой, имеют ряд отличий по продолжительности процессов. Следует отметить, что процесс прогревания для кривой 2 сократился до 22±1 мин, а процесс выпечки завершается на 68±1 мин. Длительность сушки также сократилась до 3±1 мин. Влияние добавки на сокращение продолжительности выпечки заметно в более глубоких слоях воздушного полуфабриката. Для получения полной картины влияния добавки на процесс выпечки исследовано изменение температуры в донышке воздушного полуфабриката (рисунок 12).

Данные рисунка 12 показывают, что процесс прогревания донышка контрольного образца воздушного полуфабриката занимает 22±1 мин и характеризуется увеличением температуры до 60 °С (кривая 1). Процесс прогревания донышка происходит более интенсивно по сравнению с серединой воздушного полуфабриката (рисунок 11). Вероятно, это связано с дополнительным подогревом сбитой массы возникающей при контакте с металлическим противнем. Затем наступает процесс выпечки при котором температура увеличивается до 95 °С. Процесс выпечки завершается на 71±1 мин. Этап

и

сушки характеризуется незначительным увеличением температуры, в результате которого происходит закрепление структуры. Изменение температуры

в донышке воздушного полуфабриката с комплексной добавкой (кривая 2) имеет аналогичную зависимость, при этом добавка не оказывает влияния на сокращение процесса прогревания. Этап выпечки для кривой 2 завершается на 67±1 мин. Следовательно, теплопроводность добавки выше по сравнению с пенной массой, по этой причине увеличение температуры происходит более интенсивно, что способствует сокращению продолжительности выпечки с 80 до

100 90 80 70 | 60 I 50

I 40

н 30 20 10

г* 1 к *

ч

'За

- А:

Г > / А

0 15 30 45 60 75 90 Продолжительность выпечки, мин Рисунок 12 - Изменение температуры в донышке воздушного полуфабриката при выпечке: (1 - контроль; 2 - опыт)

70 мин.

Установлено, что введение ДПК в количестве 6 % приводит к снижению плотности воздушного полуфабриката на 4,7 % и незначительным вариациям в хрупкости (в пределах 3 %). Следует отметить, что содержание сухих веществ в воздушном полуфабрикате достигает значения 96 % при температуре в центре 96 °С. Кроме того, введение ДПК способствует сокращению продолжительности выпечки на 12,5 %. Таким образом, качество воздушного полуфабриката должно соответствовать следующим показателям: содержание сухих веществ не менее 96 %; плотность - 305±10 кг/м3; хрупкость - 65±2 кПа.

Проведены микроскопические исследования образца воздушного полуфабриката. Отработана методика микроскопиро-вания структуры, оптимальное увеличение составило х5• 103. Результаты экспериментов представлены на рисунке 13.

В результате исследования процесса охлаждения воздушного полуфабриката с комплексной добавкой установлено, что охлаждение выпеченного полуфабриката необходимо осуществлять в мягком режиме при конвекционном способе, температуре 20-25 "С, скорости воздушного потока 1,5-2,0 м/с и продолжительности охлаждения 35-40 мин.

Рисунок 13 - Структура воздушного полуфабриката с комплексной добавкой: (1 - ДПК; 2 - ДЯС; 3 - воздушный полуфабрикат)

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

По результатам проведенных исследований разработана рецептура и технология воздушного полуфабриката с комплексной добавкой. Технологическая схема процесса производства воздушного полуфабриката с комплексной добавкой в виде пластов различной формы, толщиной до 1,5-10'2 м, представлена на рисунок 14.

Рисунок 14-Технологическая схема приготовления воздушного полуфабриката с комплексной добавкой

Для производства пирожных массой 50-70 г, технологическая схема уточнена по следующим стадиям производства: продолжительность выпекания 20-30 мин; охлаждение 25-30 мин.

Сравнительные показатели пищевой ценности воздушных полуфабрикатов, приготовленных по традиционной; и новой технологии, представлены в таблице 3.

Таблица 3 — Сравнительная характеристика пищевой ценности

(на 100 г) воздушного полуфабриката, приготовленного _по разным технологиям__

<и Витамины, мг% Минеральные вещества, мг%

Воздушный полуфабрикат Энергетическая ц ность, ккал

Белки, г Жиры,г Углеводы, г ПВ, г Тиамин Рибофлавин Ниацин Натрий Калий Кальций Магний Фосфор

Контроль 3,9 - 91,5 - 382 - 0,21 0,12 63 51 3 3 9

С добавкой 4,7 - 86,8 0,7 366 0,12 0,32 0,32 67 92 488 36 126

Содержание белка в воздушном полуфабрикате с комплексной добавкой (таблица 3) увеличилось в 1,2 раза; количество витамина РР увеличилось в 2,7 раза, минеральных веществ: К - в 1,8 раза; М§ - в 12 раз, Р - в 14 раз. По содержанию Са разработанный воздушный полуфабрикат способен удовлетворить суточную потребность человека на 45-50 %.

Воздушный полуфабрикат имеет низкую влажность (менее 4 %), что препятствует развитию микроорганизмов, благодаря чему он не требует особых условий хранения и может длительное время сохранять свои свойства. Согласно сборнику рецептур срок годности воздушного полуфабриката составляет 72 ч. Введение новых компонентов в рецептуру воздушного полуфабриката способствует изменению качественного состава микроорганизмов, что требует более детального исследования процесса хранения. Проведены исследования разработанного воздушного полуфабриката по следующим микробиологическим показателям: КМАФАнМ, плесени, дрожжи. Отбор проб для исследований проводили в начале срока хранения и через 72 ч. Эксперименты проведены в трехкратной повторности.

Результаты сравнительных исследований стабильности при хранении показали, что хранение воздушного полуфабриката с комплексной добавкой, в сравнении с контрольным образцом, не приводит к существенному увеличению содержания микроорганизмов. По этой причине рекомендуемый срок годности воздушного полуфабриката с комплексной добавкой соответствует сроку годности воздушного полуфабриката, приготовленного по классической рецептуре, и составляет 72 часа.

Изменения, происходящие в воздушном полуфабрикате в значительной степени зависят от формы связи влаги. По этой причине проведены исследования влияния добавки на скорость изменения массы при нагревании. Нагрев образцов производили со скоростью 2,5 °С в минуту. Выявлено, что ком-

плексная добавка прочно связывает влагу, препятствуя выходу ее, что способствует сохранению потребительских характеристик воздушного полуфабриката в процессе хранения.

Оценена конкурентоспособность разработанной рецептуры и технологии, проведено внедрение данной продукции на предприятиях пищевой промышленности и общественного питания. Показано, что при производстве воздушного полуфабриката повышенной пищевой ценности, происходит снижение себестоимости изделий на 6,3 % по сравнению с воздушным полуфабрикатом, приготовленным по традиционной рецептуре. Следует отметить, что при выработке в сутки 100 кг воздушного полуфабриката экономическая эффективность в год, за счет включения в рецептуру воздушного полуфабриката комплексной добавки, будет составлять 128,5 тыс. руб. На одну тонну выработки воздушного полуфабриката повышенной пищевой ценности экономическая эффективность составит 3,7 тыс. руб.

ВЫВОДЫ

Проведены комплексные исследования по разработке технологии специализированного сбивного воздушного полуфабриката на основе перловой крупы и проведена оценка его потребительских характеристик. По результатам проведенной работы можно сделать следующие выводы:

1. Разработана технология добавки на основе перловой крупы. Для этого проведены исследования перловой крупы из урожая ячменя 2009-2011 гг. Выполнен сравнительный анализ химического состава взорванной крупы, полученной из данных образцов крупы. Установлено, что для производства добавки из перловой крупы необходимо использовать крупу с повышенным содержанием крахмала, не менее 79 %. Качество добавки из перловой крупы должно соответствовать следующим требованиям: массовая доля сухих веществ - 96 %; размера частиц - от 1,5-10'3 до 2,0-10'3 м.

2. Разработана технология добавки из яичной скорлупы. Для этого проведены исследования химического состава яичной скорлупы. Выявлено, значительное содержание кальция, более 34 мг%; магния - 1,2 мг%; натрия -0,1 мг%.

3. Проведены исследования влияния добавки из перловой крупы на пено-образующую способность яичного белка. Установлено, что добавку необходимо вводить в сбитую массу при перемешивании с частотой вращения не более 0,5 с"1.

4. Проведены исследования влияния порошка яичной скорлупы на пено-образующую способность яичного белка. Показано, что введение добавки с размером частиц 40-10"6 м в количестве 2 % на стадии сбивания способствует увеличению кратности белковой пены на 16 %. Сбитая масса с порошком яичной скорлупы должна соответствовать следующим требованиям: кратность 730±10 %; количество порошка яичной скорлупы 2,0±0,1 %.

5. Исследовано влияние режимов термообработки на потребительские характеристики воздушного полуфабриката. Установлено, что введение добав-

ки из перловой крупы в количестве 6 % приводит к снижению плотности воздушного полуфабриката на 4,7 % и незначительно сказывается на хрупкости. Содержание сухих веществ в воздушном полуфабрикате достигает значения 96 % при температуре в центре 96 °С. Введение добавки способствует сокращению продолжительности выпечки на 12,5 %. Качество воздушного полуфабриката должно соответствовать следующим требованиям: содержание сухих веществ не менее 96%; плотность - З05±10кг/м3; хрупкость -65±2 кПа.

6. Разработана сбалансированная по макро- и микронутриентам рецептура комплексной добавки для получения специализированного воздушного полуфабриката. Экспериментально установлен состав комплексной добавки, включающий: добавки из перловой крупы - 6 %; добавки из яичной скорлупы - 2 %. . •

7. Разработана технология воздушного полуфабриката повышенной пищевой ценности с комплексной добавкой. Установлено, что при внесении комплексной добавки в воздушный полуфабрикат повышается содержание белка в 1,2 раза; количество витаминов РР в 2,7 раза, минеральных веществ: К - в 1,8 раза; - в 12 раз, Р - в 14 раз. По содержанию Са разработанный воздушный полуфабрикат способен удовлетворить суточную потребность человека на 45-50 %.

8. Оценена конкурентоспособность разработанной рецептуры и технологии, проведено внедрение данной продукции на предприятиях пищевой промышленности и общественного питания. Показано, что при производстве воздушного полуфабриката повышенной пищевой ценности, происходит снижение себестоимости изделий на 6,3 %. При выработке в сутки 100 кг воздушного полуфабриката экономическая эффективность в год, за счет включения в рецептуру воздушного полуфабриката комплексной добавки, будет составлять 128,5 тыс. руб. На одну тонну выработки воздушного полуфабриката повышенной пищевой ценности экономическая эффективность составит 3,7 тыс. руб.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Публикации в изданиях рекомендованных ВАК РФ

1. Тошев, А. Д. Разработка технологии получения крупы ячменной перловой № 2 воздушной / А. Д. Тошев, Н. В. Полякова, А. С. Саломатов // Кондитерское производство. - 2010. - № 6. - С. 30-31.

2. Тошев, А. Д. Исследование технологических свойств крупы перловой №2 воздушной / А. Д. Тошев, Н. В. Полякова, А. С. Саломатов // Техника и технология пищевых производств. - 2012. - №1. - С. 77-81.

Авторские свидетельства и патенты РФ

3. Пат. 2428042 Российская Федерация, МПК А2303/00, А2303/34. Воздушный полуфабрикат для кондитерских изделий. Тошев, А. Д., Полякова, Н. В., Саломатов, А. С. ; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Юж-

но-Уральский государственный университет. - №2010117530/13 ; заявл. 30.04.2010; опубл. 10.09.2011.

Материалы конференций

4. Саломатов, А. С. Использование экструдированного сырья в технологии рыбных рубленых полуфабрикатов / А. С. Саломатов, А. Д. Тошев, Н.В.Полякова // Пищевая промышленность: состояние, проблемы, перспективы: сб. науч. тр. межд. науч.-практич. конф. - Оренбург: ГОУ ВПО ОГУ, 2009. - С. 74-76.

5. Полякова, Н. В. Использование экструдированного растительного сырья в технологии мучных кондитерских изделий / Н. В. Полякова, А. С. Саломатов // Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания: Том II: Общественное питание. Нутрициология: сб. тр. III всерос. науч.-практич. конф. с межд. участием. - Челябинск: ГОУ ВПО ЮУрГУ, 2009. - С. 64-66.

6. Тошев, А. Д. Ассортимент продуктов питания с использованием крупы ячменной перловой воздушной / А. Д. Тошев, Н. В. Полякова, А. С. Саломатов // Инновационные технологии, научно-техническая политика и деловое сотрудничество: сб. тр. III межд. науч.-практич. конф. - Тольятти - Москва: Изд-во Фонд развития через образование, 2010. — С. 161— 164.

7. Тошев, А. Д. Влияние гидротермической обработки растительного сырья в аппарате типа «Пушка» на содержание антипитательных веществ / А. Д. Тошев, Н. В. Полякова, А. С. Саломатов // Биотехнология растительного сырья, качество и безопасность продуктов питания: сб. тр. всерос. науч.-практич. конф. - Иркутск: ГОУ ВПО ИГТУ, 2010. - С. 213-215.

8. Саломатов, А. С. Разработка технологии воздушного полуфабриката пониженной калорийности с использованием крупы ячменной перловой воздушной / А. С. Саломатов // Инновационный форум пищевых технологий: сб. всерос. науч.-практич. конф. с межд. участием - Москва: ГОУ ВПО МГУПП, 2010. - С. 192-195.

9. Саломатов, А. С. Оптимизация режимов термической обработки крахмал-содержащего сырья / А. С. Саломатов // Научный поиск: мат. второй науч. конф. аспирантов и докторантов. Технические науки. - Челябинск: ГОУ ВПО ЮУрГУ, 2010. - Т. 1. - С. 278-281.

Ю.Саломатов, А. С. Изменения, происходящие с крахмалом в процессе обработки крупы ячменной перловой в аппарате типа «Пушка» / А. С. Саломатов // Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания: сб. мат. IV межд. науч.-практич. конф. - Челябинск: ГОУ ВПО ЮУрГУ, 2010 - С. 29-31.

11 .Саломатов, А. С. Перспективы использования воздушных круп в технологии кондитерских изделий / А. С. Саломатов // Пищевые продукты и здоровье человека: сб. мат. IV всерос. конф, с межд. участием — Кемерово: ГОУ ВПОКемТИПП, 2011 - С. 150-151.

12.Тошев, А. Д. Пути обогащения кондитерских изделий пищевыми волокнами / А. Д. Тошев, Н. В. Полякова, А. С. Саломатов // Современное хлебопекарное производство: перспективы развития: сб. мат. XII всерос. науч-практич. конф. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УрГЭУ, 2011. - С. 104-105.

13.Тошев, А. Д. Использование натуральных растительных добавок в технологии сбивных сахаристых кондитерских изделий / А. Д. Тошев, Н. В. Полякова, А. С. Саломатов // Инновации в науке и образовании : сб. мат. IX межд. науч. конф. - Калининград: ГОУ ВПО КГТУ, 2011 - С. 261— 264.

14.Тошев, А. Д. Расширение ассортимента сбивных сахаристых кондитерских изделий / А. Д. Тошев, Н. В. Полякова, А. С. Саломатов // Инновационные технологии в пищевой промышленности : сб. мат. II всерос. науч.-практич. конф. с межд. участием - Самара: ФГБОУ ВПО СамГТУ, 2011. - С. 27-28.

15.Саломатов, А. С. Изменение структурных характеристик крупы ячменной перловой № 2 в процессе обработки в аппарате типа «Пушка» / А. С. Саломатов // Научный поиск: материалы третьей научной конференции аспирантов и докторантов. Технические науки. - Челябинск: ФГБОУ ВПОЮУрГУ, 2011.-Т. 1.-С. 164-167.

16.Саломатов, А. С. Решение проблемы нехватки пищевых волокон в кондитерских изделиях /А. С. Саломатов // Инновационные технологии переработки продовольственного сырья: междунар. науч.-техн. конф. — Владивосток: Дальрыбвтуз, 2011. - С. 315-318.

Подписано в печать: 18.05.2013 Тираж: ЮОэкз. Заказ №980 Объем: 1,0усл.п.л. Отпечатано в типографии «Реглет» г. Москва, Ленинградский проспект д.74 (495)790-47-77 www.reglet.ru

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Южно-Уральский государственный университет» (национальный исследовательский университет)

Саломатов Алексей Сергеевич

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ТОВАРОВЕДНАЯ ОЦЕНКА СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ВОЗДУШНОГО ПОЛУФАБРИКАТА ПОВЫШЕННОЙ ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ НА ОСНОВЕ ПЕРЛОВОЙ КРУПЫ

Специальность: 05.18.15 - Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания

04201357576

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор

Тошев Абдували Джабарович

Москва-2013

СОДЕРЖАНИЕ

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

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ НАПРАВЛЕНИЙ ПОВЫШЕНИЯ ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ СБИВНЫХ

КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ...............................................................................9

1Л. Общие вопросы питания и роль сбивных кондитерских изделий...........9

1.2. Традиционная технология получения воздушного полуфабриката......20

1.3. Современные способы получения воздушного полуфабриката............22

1.4. Новые сырьевые компоненты для получения пенной структуры кондитерских масс.............................................................................................26

1.5. Обоснование темы и задачи исследования..............................................34

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ..................................38

2.1. Объекты исследований...............................................................................38

2.2. Методы исследований................................................................................39

2.2.1. Общепринятые методы исследования сырья....................................39

2.2.2. Определение содержания амилозы

и декстринов в перловой крупе.....................................................................43

2.2.3. Определение плотности перловой крупы..........................................43

2.2.4. Исследование структуры образцов....................................................44

2.2.5. Определение кислотности крупы.......................................................44

2.2.6. Определение перевариваемости белков крупы.................................45

2.2.7. Определение кратности пены.............................................................46

2.2.8. Определение реологических характеристик пены...........................47

2.2.9. Определение плотности сбитой массы..............................................47

2.2.10. Определение плотности воздушного полуфабриката....................47

2.2.11. Определение массовой доли Сахаров

в воздушном полуфабрикате.........................................................................48

2.2.12. Определение содержания сухих веществ

в воздушном полуфабрикате.........................................................................50

2.2.13. Определение аминокислотного состава

белков воздушного полуфабриката..............................................................51

2.2.14. Математическая обработка полученных результатов....................52

2.2.15. Определение органолептических показателей

воздушных полуфабрикатов.........................................................................52

2.2.16. Расчет пищевой ценности воздушных полуфабрикатов................53

2.2.17. Определение соотношения различных форм

влаги в воздушном полуфабрикате..............................................................54

2.2.18. Технология производства воздушного полуфабриката.................54

2.2.19. Разработка методологии создания воздушного полуфабриката повышенной пищевой ценности........................................55

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДУШНОГО ПОЛУФАБРИКАТА ПОВЫШЕННОЙ ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ.................57

3.1. Разработка технологии добавки из перловой крупы...............................57

3.2. Разработка технологии добавки из яичной скорлупы.............................73

3.3. Исследование пенообразующей способности яичного белка................75

3.3.1. Исследование влияния добавки из перловой крупы

на пенообразующую способность яичного белка.......................................79

3.3.2. Исследование влияния порошка яичной скорлупы

на пенообразующую способность яичного белка.......................................80

3.4. Исследование влияния добавки на термообработку

и качество воздушного полуфабриката...........................................................84

3.5. Выводы по Главе 3......................................................................................93

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ................................................................................................95

4.1 Выводы по Главе 4.....................................................................................121

ВЫВОДЫ.............................................................................................................122

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК...............................................................124

ПРИЛОЖЕНА...................................................................................................151

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Воздушные полуфабрикаты получили широкое распространение в кондитерской промышленности при изготовлении и отделке тортов и пирожных. Кондитерские изделия на основе воздушного полуфабриката привлекательны благодаря их высокой пищевой и органолептической ценности. В состав полуфабриката входят легко усваевыемые частично гидролизованные в процессе взрывания крахмала и белков олигосахариды и пептиды. Предварительная гидротермическая обработка зернопродуктов позволяет использовать такие полуфабрикаты в целях получения продуктов питания специализированного назначения: для детского, геронтологического, спортивного, лечебного и профилактического питания. Одновременно зерновые воздушные полуфабрикаты являются источником легко доступных для кишечной микрофлоры пищевых волокон, что повышает их пищевую ценность с учетом требований адекватного питания. Ячмень и получаемая из него перловая крупа являются наиболее благоприятным видом сырья для получения воздушных полуфабрикатов благодаря высокому содержанию в них пищевых волокон, растительных белков и крахмала.

В последние десятилетия в соответствии с разработанной академиком А. М. У голевым теорией адекватного питания отечественные и зарубежные ученые уделяют особое внимание введению в пищевые рационы, в том числе специализированного назначения, пищевых волокон.

Анализ научных трудов Ребиндера П. А., Маршалкина Г. А., Нечаева А. П., Корячкиной С. Я., Аксеновой JI.M., Кочетковой A.A., Савенковой Т. В., Румянцевой В. В., Цыгановой Т. Б., Васькиной В. А., Горячевой Г. Н., Дубцовой Г. Н., Тошева А. Д. и других показал, что продукты специализированного назначения на основе сырья, содержащего пищевые волокна, широко используют в практике хлебопекарного и кондитерского производств, и в частности в области технологии сбивных кондитерских изделий.

Одним из способов снижения сахароемкости сбивного изделия, его гликемического индекса, повышения пищевой ценности и расширения ассортимента является использование добавок из взорванной перловой крупы в комплексе с порошком яичной скорлупы. Во взорванной перловой крупе содержится полисахарид (3-глюкан, препятствующий резкому повышению количества сахара в крови и витамины группы В, оказывающие влияние на усвоение кальция. Кроме того, в процессе получения взорванной крупы происходит разрыхление структуры продукта, глубокие изменения химического состава и декстринизация крахмала, что приводит к значительному повышению его усвояемости. Яичная скорлупа является биологически активным веществом, в состав которого входит от 14 до 27 микро- и макроэлементов, при этом до 35 % их массы составляет легкоусвояемый кальций, что благоприятно влияет на формирующуюся текстуру сбивного изделия за счет повышения его коллоидной устойчивости.

Технологические режимы введения комплексной добавки из взорванной перловой крупы и измельченной яичной скорлупы в состав сбивных изделий недостаточно изучены. Требуют исследования вопросы влияния добавок на пенообразующую способность яичного белка, на процесс выпечки и сроки хранения готового продукта.

Разработка рецептуры, технологии воздушного полуфабриката для специализированных целей питания, в том числе для профилактического питания людей, имеющих склонность к избыточной массе тела или дефициту кальция, является актуальной задачей.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является разработка технологии специализированного сбивного воздушного полуфабриката на основе перловой крупы и оценка его потребительских характеристик.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать технологию добавки на основе перловой крупы;

- разработать технологию добавки из яичной скорлупы;

- исследовать влияние добавок из перловой крупы и яичной скорлупы на пенообразующую способность яичного белка;

- исследовать влияние режимов термообработки на потребительские характеристики воздушного полуфабриката;

- разработать сбалансированную по макро- и микронутриентам рецептуру комплексной добавки для получения специализированного воздушного полуфабриката;

- разработать технологию воздушного полуфабриката повышенной пищевой ценности с комплексной добавкой;

- оценить конкурентоспособность разработанной рецептуры и технологии; определить экономическую эффективность от внедрения продукции на предприятия.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- обоснование выбора компонентов комплексной добавки, обеспечивающих достижение повышенных потребительских характеристик и обоснование технологических режимов их обработки;

- разработка технологического регламента получения воздушного полуфабриката с использованием комплексной добавки на основе перловой крупы и яичной скорлупы;

- потребительская оценка воздушного полуфабриката.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- выявлены физико-химические особенности коллоидной системы, сформированной путем сбивания яичного белка в присутствии добавки из яичной скорлупы с последующим введением добавки из взорванной перловой крупы, позволяющие получать стабильные пены.

- предложен механизм формирования новых специальных свойств воздушного полуфабриката за счет последовательности технологических операций и предварительной подготовки ингредиентов комплексной пищевой добавки.

Практическая значимость диссертационной работы состоит в следующем:

- разработана нормативная документация на продукты «Добавка из перловой крупы» (проект ТУ 9841-001-71554597-13) и «Порошок яичной скорлупы» (проект ТУ 9841-002-71554597-13);

- разработаны рецептура и технология воздушного полуфабриката с комплексной добавкой, позволившие расширить ассортимент сбивных сахаристых кондитерских изделий и повысить их пищевую ценность, разработан проект ТУ 9841-003-71554597-13 «Полуфабрикат воздушный».

На разработанный воздушный полуфабрикат получен патент на изобретение «Воздушный полуфабрикат для кондитерских изделий» № 2428042.

Рецептура и технология разработанного изделия приняты к промышленному внедрению на предприятиях общественного питания г. Челябинска и Челябинской области.

Результаты научных исследований включены в дисциплины учебного плана направления 260800 «Технология продукции и организация общественного питания» ФГБОУ ВПО ЮУрГУ (НИУ).

Апробация работы. Основные результаты исследований, изложенные в диссертации, обсуждены на III и IV Всероссийской научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания», г.Челябинск, 2009, 2010; Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Инновационный форум пищевых технологий», г. Москва, 2010; II, III и IV научной конференции аспирантов и докторантов «Научный поиск», г.Челябинск, 2010, 2011, 2012; IV Всероссийской конференции с международным участием «Пищевые продукты и здоровье человека», г. Кемерово, 2011; Научной конференции профессорско-преподавательского состава ЮУрГУ, г.Челябинск, 2011, 2012; IX международной научной конференции «Инновации в науке и образовании», г. Калининград.

Личный вклад соискателя в ходе выполнения диссертационной работы заключался в планировании эксперимента, проведении экспериментальных работ, анализе и теоретическом обосновании результатов, публикации полученных результатов, разработке нормативной документации и апробации полученных результатов.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе две работы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Получен патент на изобретение. Разработан проект технических условий.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает: введение, обзор литературы, описание объектов и методов исследования, экспериментальную часть, выводы, список использованных источников (211 наименований, в том числе 111 зарубежных) и приложения.

Основной текст диссертации изложен на 150 страницах машинописного текста, включает 54 таблицы и 24 рисунка.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ НАПРАВЛЕНИЙ ПОВЫШЕНИЯ ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ СБИВНЫХ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ

1.1. Общие вопросы питания и роль сбивных кондитерских изделий

В настоящее время во всех развитых странах мира вопрос здорового питания возведен в ранг государственной политики. Мировой опыт показывает, что правильное питание обеспечивает рост и развитие детей, способствует профилактики заболеваний, повышению работоспособности, а также оказывает непосредственное влияние на адаптацию людей к окружающей среде [2, 19].

Имеются научные данные [58] доказывающие, что проблема дефицита нутриентов в питании населения земли является важнейшей составной частью мировой продовольственной проблемы, в которой одновременно сконцентрированы экономические, социальные, технические, медико-биологические проблемы и другие противоречия современной цивилизации [39].

В современном питании, особенно в условиях малоподвижного образа жизни и небольших энергозатрат, наибольшее внимание в структуре питания следует уделять соотношению между животными и растительными продуктами. Важнейшими характеристиками современных продуктов питания является сбалансированность химического состава [23].

Характер питания человека изменяется в результате социально-экономических преобразований. В Последние годы особенно актуальной становится проблема безопасности продовольственного сырья и продуктов питания. От обеспеченности населения качественными продуктами питания зависит благополучие общества в целом. Решение продовольственной проблемы в том или ином государстве является зеркальным отражением жизненного уровня народа [32, 41,71].

Индустрия питания при своем развитии должна учитывать такие важные аспекты, как рост численности населения с увеличением доли людей пожилого возраста, изменение условий жизни людей, стрессовые нагрузки и другие факторы [57,59]. В тоже время индустрия питания должна руководствоваться требованиями концепции рационального питания, повышенным вниманием к качеству и безопасности пищевых продуктов, достижениями науки, экономическим состоянием общества и покупательской способностью населения [18].

В настоящее время здоровье населения нашей страны характеризуется негативными тенденциями: наблюдается рост общей заболеваемости, продолжается оставаться низкой продолжительность жизни. Плохая экология также оказывает негативное воздействие на здоровье людей. Дополнительным негативным фактором является сложная ситуация с обеспечением продуктами питания лиц, страдающих генетически обусловленными и аллергическими заболеваниями. К сожалению, на сегодняшний день именно качество, биологическая полноценность и безопасность пищевых продуктов, реализуемых на территории России, зачастую не всегда отвечает требованиям нормативных документов [16, 32].

В последние десятилетия в России произошли значительные изменения структуры и количества потребляемой пищи, свидетельствующие об отступлении от основных принципов сбалансированного питания, что привело к недостаточному поступлению в организм жизненно необходимых веществ. Становится очевидным, что состав производимых на сегодняшний день продуктов питания требует внесения значительных корректив. В связи с этим, актуальным становится создание новых технологий и ассортимента продуктов питания, удовлетворяющих требованиям рационального питания, которые смогут обеспечить организм человека необходимым количеством нутриентов, не требуя изменения привычного образа жизни [58].

Гигиенический мониторинг, ежегодно проводимый на территории Южного Урала показал высокое загрязнение токсичными веществами почвы,

10

воды, повышение токсичных элементов в продуктах питания [57]. По последним данным, Челябинская область продолжает лидировать среди регионов с неблагоприятной экологической обстановкой, что создает дополнительную нагрузку на здоровье жителей региона. В городе Челябинске под действием техногенных факторов сформировались геохимические аномалии с избыточным накоплением одних элементов -железа, никеля, свинца, хрома и дефицитом других - кальция, селена, цинка, марганца, йода [57]. Дисбаланс микроэлементов в окружающей среде находит отражение в продуктах питания, оптимизация химического состава которы�