автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Разработка технологии переработки ядер орехов и арахиса

Введение

Глава I. Обзор литературы

1.1 Объемы выращивания орехоплодных в мире

1.2 Физико-химические свойства ядер арахиса и орехов фундука и кешью

1.3 Современные представления об окислительной порче липидов

Структура питания населения России характеризуется пониженным потреблением наиболее ценных в биологическом отношении пищевых продуктов, таких как мясо и мясопродукты, молоко и молочные продукты, рыба и рыбные продукты, яйца, растительное масло, фрукты и овощи.

Как следствие сложившейся структуры питания на первый план выходят нарушения пищевого статуса: дефицит животных белков, дефицит полиненасыщенных жирных кислот на фоне избыточного поступления животных жиров, выраженный дефицит большинства витаминов, недостаточность ряда минеральных веществ и микроэлементов, дефицит пищевых волокон [184]. При этом ведущим по степени негативного влияния на здоровье населения в настоящее время является дефицит так называемых микронутриентов (витаминов, микроэлементов, отдельных полиненасыщенных жирных кислот), приводящий прежде всего к резкому снижению резистентности организма к неблагоприятным факторам окружающей среды за счет нарушения функционирования систем антиоксидантной защиты и развития иммунодефицитных состояний [185].

Решение этой проблемы предусмотрено концепцией государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации на период до 2005 г. (одобрена постановлением Правительства РФ от 10 августа 1998 г., № 917). Под концепцией понимается комплекс мероприятий, направленный на создание условий, обеспечивающих удовлетворение потребностей населения в рациональном здоровом питании с учетом его традиций, привычек, экономического положения, в соответствии с требованиями медицинской науки.

В этой связи, необходимость введения в научно-обоснованные рационы питания продуктов имеющих незаменимые аминокислоты, ненасыщенные жирные кислоты, полный спектр витаминных комплексов, микро- и макроэлементов доказана теоретическими исследованиями и подтверждена практикой создания рационов питания для различных групп потребителей в обычных и экспериментальных условиях обитания. Вместе с тем, очень важно, чтобы продукты питания представляли не искусственную смесь, а естественное сочетание жизненно важных пищевых компонентов.

Использование в качестве пищевых ингредиентов семян масличных культур, ядер орехов и, примыкающих к этой группе ядер арахиса, является весьма перспективным направлением при решении практических задач создания рационов питания, так как в них удачно сочетаются привлекательные вкусовые качества и комплекс основных нативных пищевых компонентов: белков, жиров (около 80% ненасыщенных жирных кислот) и углеводов; кроме того они богаты минеральными веществами и содержат витамины А, В1, В2, РР и С.

Вместе с тем, практическое решение этой задачи сдерживается из-за недостатка научных знаний по физико-химическому составу сырья, методам оценки качества, способам технологической обработки (в том числе термической) и обогащению шоколадосодержащих, молочных, хлебобулочных, мороженого, продуктов детского питания, а также проектированию продуктов нового поколения на основе орехосодержащего сырья. Изучение широкого спектра вопросов связанных с технологией переработки орехов и бобов арахиса позволит определить перспективные направления полифункционального использования ядер орехов и арахиса в разнообразных пищевых технологиях.

В настоящее время изделия из ядер орехов и арахиса пользуются высокой популярностью у населения многих стран и как продукт питания в сыром и поджаренном виде, и как пищевое сырье, используемое в промышленных масштабах. Благодаря своим ценным качествам ядра орехов и арахиса и продукты, получаемые из них, широко используются в производстве мороженого, хлебопекарных и кондитерских изделий.

В связи с вышеизложенным, актуальным является разработка и внедрение в производство современных технологий переработки ядер орехов и арахиса.

Исследования по данному направлению предусматривают разработку требований к сырью и готовой продукции; методов контроля физико-химических показателей сырья, полуфабрикатов и готовой продукции; параметров технологических процессов переработки ядер орехов и арахиса (очистки, термической обработки, дробления); исследование некоторых аспектов воздействия технологических параметров на показатели полуфабриката и готовой продукции, обоснование сроков хранения продукции из ядер орехов и арахиса, гарантирующих высокое качество и пищевую ценность готового продукта.

Научная новизна.

Научно обоснована технология производства изделий из ядер орехов и арахиса.

Созданы и усовершенствованы современные методики оценки качества сырья, полуфабрикатов и готовой продукции при переработке ядер орехов и арахиса, в том числе:

• разработана методика ускоренного определения массовой доли влаги на приборе фирмы «Mettler Toledo», учитывающая морфологические особенности строения ядер (фундука и арахиса) и обеспечивающая получение показателя с заданной точностью на всех стадиях технологического процесса;

• для экспресс-определения массовой доли влаги сырых ядер разработана методика на приборе фирмы «Mettler Toledo» со ступенчатым режимом изменения температуры среды;

• разработана методика определения гранулометрического состава дробленых ядер орехов и арахиса. к ; Получены данные об изменении объемных и линейных размеров ядер арахиса и фундука в процессе термической обработки. На разработанной экспериментальной установке установлены коэффициенты линейной и i

I объемной усадки ядер арахиса и фундука.

Получены данные, иллюстрирующие влияние продолжительности п хранения в нерегулируемых условиях на изменение органолептических и , физико-химических показателей качества готовых изделий, анализ которых позволил обосновать срок хранения изделий из ядер орехов и арахиса. i

Получены данные по влиянию антиокислителя Е 321 (бутилгидроокситолуола) на продолжительность хранения обжаренных ядер арахиса. Показана целесообразность использования Е 321 в качестве j антиоксидантной добавки для ядер арахиса обжаренных в масле.

Исследована пищевая ценность покровной оболочки ядер арахиса.

Практическая значимость работы. | Разработана современная технология переработки ядер орехов и арахиса.

Даны практические рекомендации режимам переработки на всех i j стадиях технологического процесса, по продолжительности использования фритторного жира.

Разработана машино-аппаратурная схема производства изделий из ядер орехов с использованием существующего оборудования.

Разработана схема контроля на всех этапах технологического процесса.

Установлены сроки хранения в нерегулируемых условиях, а также I показана целесообразность использования антиокислителя Е 321 для увеличения сроков хранения изделий из ядер орехов и арахиса до 6 месяцев.

Разработаны и утверждены ТУ 9761-001-28942471-00 «Изделия из ядер орехов. Семян подсолнечника и бобов арахиса» и ТИ, Рецептуры на промышленное производство изделий из ядер орехов и арахиса, согласованы с органами Госсанэпиднадзора РФ, Министерством торговли РФ и зарегистрированы во ВНИИ стандарт РФ.

В связи с широким использованием продукции при производстве мороженого ТУ 9761-001 -28942471 были введены НИИ Холодильной промышленности в нормативную документацию на производство мороженого.

Разработанная технология внедрена в производство изделий из ядер орехов и арахиса согласно ТУ 9761-001-28942471-01, ТИ, схеме ТХК.

Структура и объем работы:

Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературы, включающего 303 наименований работ российских и зарубежных авторов, и приложения. Работа изложена на 265 страницах машинописного текста и содержит 25 рисунков и 29 таблиц.

выводы

1. В результате комплекса научно-исследовательских работ при личном участии автора разработана современная технология переработки ядер орехов и арахиса. На основании разработанной научно-технической документации (ТУ, ТИ, Нормы расхода сырья и вспомогательных материалов, Рецептуры, схема ТХК и др.) на базе ЗАО "Премьера-М" выпускается широкий ассортимент изделий из ядер арахиса, фундука и кешью, что обеспечивает лидирующее положение компании на рынке услуг по переработке ядер орехов и арахиса.

2. Установлены технологические регламенты переработки ядер орехов и арахиса при различных методах тепловой и механической обработки сырья.

3. В процессе разработки технологии очистки ядер фундука и арахиса от покровной оболочки:

• установлено, что для эффективной очистки ядер от покровной кожицы (коэффициент очистки - 92-98%) необходимо высушивать ядра до влажности не более 3,6-3,8%;

• разработаны рекомендации по облегчению очистки от покровной кожицы тощих ядер методом предварительного увлажнения и последующей термической обработки, позволяющие увеличить коэффициент очистки на 20 %;

4. В процессе разработки технологии сухой обжарки показано:

• усадка ядер орехов и арахиса происходит равномерно в течение всего периода сушки. Установлено, что усадка ядер арахиса в продольном размере идет на 4-5 % интенсивнее, чем в поперечном; коэффициент относительной усадки увеличивается при увеличении температуры и составляет при 130^ и 150 ^С, соответственно, для арахиса 3,2% и 6,9% и для фундука 2,7% и 6,5% (время обжаривания 40 минут).

5. В процессе разработки технологии обжаривания ядер орехов и арахиса во фритюре установлено:

• срок использования масла при обжаривании во фритюре орехов очищенных гидротермическим способом составляет 38-40часов, а для очищенных механическим способом - 24-28 часов. В результате постановки широкомасштабных опытов определен наиболее целесообразный расход масла при обжаривании ядер орехов в жидком теплоносителе, обеспечивающий минимальный расход масла и минимальное количество канцерогенных веществ;

• при обжарке во фритюре, количество впитываемого в орех масла зависит от начальной влажности сырья и в среднем составляет для арахиса около 2,5%, кешью - 1,1%, для фундука - 1,8%;

• изменения перекисных и кислотных 'чисел в процессе обжаривания во фритюре носят стадийный характер, при этом окислительные процессы в масле происходят более интенсивно при обжаривании ядер арахиса и фундука, очищенных механическим способом;

• выявлена тенденция к увеличению содержания насыщенных и моноеновых жирных кислот и уменьшению полиненасыщенных, наблюдается уменьшение количества триглицеридов и полярных липидов, наряду с увеличением содержания свободных жирных кислот.

6. Установлены гарантированные сроки хранения изделий из ядер орехов и арахиса в условиях с нерегулируемыми параметрами - 4 месяца.

7. Установлено, что применение антиокислителя (бутилгидроокситолуола) и упаковывание продукции с использованием вакуумирования позволяет увеличить сроки хранения готовой продукции до 6 месяцев.

8. Разработаны новые и усовершенствованы существующие методы контроля производства орехосодержащих продуктов:

• для прибора «Mettler Tolledo» HR 73 установлены параметры позволяющие определить массовую долю влаги орехов с заданной точностью. Впервые при разработке методики учитывалась особенность морфологического строения ядер;

• разработан экспресс-метод определения массовой доли влаги со ступенчатым режимом энергоподвода, позволяющий сократить время анализа для ядер фундука, кешью и арахиса, соответственно, до 3,5; 5,0 и 6,0 минут;

• разработана методика анализа гранулометрического состава ядер орехов и арахиса на лабораторном рассеве У1-ЕРЛ-1;

• разработана методика определения коэффициентов линейной и объемной усадки на экспериментальной установке, установлены коэффициенты линейной и объемной усадки ядер арахиса и фундука.

9. Исследована пищевая ценность отходов, рассмотрена возможность переработки шелухи и дана технико-экономическая оценка.

1.4 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленные в обзоре данные показывают, что использование орехов и арахиса для пищевых целей объясняется не только привлекательными вкусовыми качествами, но и наличием природного комплекса основных питательных веществ: белков, жиров и углеводов, а так I же аминокислот, ненасыщенных жирных кислот, минеральных веществ и витаминов А, Вь Вг, РР, С.

Благодаря своим ценным качествам ядра орехов и арахиса и продукты, I получаемые из них, популярны у населения многих стран не только как i j продукт питания в сыром и поджаренном виде, но и как пищевое сырье, используемое в промышленных масштабах (производстве мороженого, хлебопекарных и кондитерских изделий и др.). ji В последние годы в России большой интерес представляет направление ; по созданию продуктов на основе ядер орехов и арахиса.

Анализ литературных источников показал, что практическое решение I этой задачи сдерживается из-за недостатка научных знаний по физикохимическому составу сырья, методам оценки качества, способам I технологической обработки, хранению и обогащению шоколадосодержащих, молочных, хлебобулочных изделий, мороженого, продуктов детского питания, а также проектированию продуктов нового поколения на основе \ орехосодержащего сырья.

Опубликованная в открытой печати информация о технологии переработки ядер орехов и арахиса ряда зарубежных фирм дает сведения в стиле «ноу-хау», так как является предметом коммерческой тайны.

Учитывая вышеизложенное, а также анализ данных научно-технической литературы, было выбрано направление исследования, сформулирована его цель и определены задачи для достижения этой цели.

Целью исследования является разработка технологического процесса производства изделий из ядер орехов и арахиса.

В соответствии с поставленной целью были определены основные задачи исследования: определение параметров технологических процессов переработки ядер орехов и арахиса (очистки, термической обработки, дробления); разработка методов контроля физико-химических показателей сырья и готовой продукции; определение гарантированных сроков хранения и разработка способов их продления; разработка нормативно-технической документации (ТУ, ТИ, рецептур, схемы ТХК и др.) для производства изделий из ядер орехов и арахиса; внедрение разработанной технологии в производство.

1 I

ГЛАВА II. МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СЫРЬЯ И ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ w 2.1. Объект исследования

I В качестве объектов исследования были выбраны ядра арахиса и орехов фундука и кешью.

Из большого количества видов выбраны ядра арахиса (Китай, Аргентина) очищенные от кожуры в покровной кожице (шелухе) от светло-розового до темно-розового цвета, на изломе белые, калибро-j ванные по размерам.

Качественные показатели ядер соответствовали ГОСТ 17111 | "Арахис. Требования при заготовках и поставках" [40]:

1. Алексеев В.Л. Кажу, акажу//Субтропические культуры. -1959. -№ I -С.5-6.

2. Алексеев Н.С., Бабиченко Л.В., Бехова Е.А. Изменение физико-химических показателей фритюрного жира при различных режимах хранения//Пищевая технология. 1978. - № 5 - С. 42.

3. Алексеева Е.И. Арахис (земляной орех). Астрахань, 1931.

4. Алиев 3. Арахис земляной орех//Сельская жизнь. - 1991. - № 3.

5. Аминов М.С., Мурадов М.С., Аминова Э.М. Технологическое оборудование консервных и овощесушильных заводов. М.: Колосс, 1996.

6. Арахис ценная масличная культура. - М.: Колосс, 1970,

7. Аристархова С.А., Бурлакова Е.Б., Гвахария В.О. Регуляторная роль взаимосвязи изменений в концентрации антиоксидантов в составе липидов клеточных мембран. Доклад АН СССР. 1976, - т. 228. - С. 215218.

8. Арутюнян Н.С., Янова Л И., Аришева Е.А. Лабораторный практикум по технологии переработки жиров. М.: Агропромиздат, 1991.

9. Атабаев А.Б. Разработка центрифугального метода регенерации отработанных масел и очистки жиров пищевого производства: Автореф. дис. канд.техн.наук. М.: - 1995.

10. Баранов Р. В., Климов В.В. Требования, предъявляемые к жарению//Пищевая промышленность. 1996. - № 5. -С.13-14.

11. Беляев М.И., Шильман Л.З., Федоров И.Н. Влияние металлов обжарочной ванны на изменения фритюрных жиров при нагреве/ЛТищевая технология. -1971. -№ 5. С.29.

12. Богданов Г.А., Смирнова З.М., Богданова М.А. Оборудование предприятий общественного питания. М.: Экономика, 1991.

13. Бурич О., Берки Ф. Сушка плодов и овощей. М.: Пищевая промышленность, 1978.

14. Бурлакова Е.Б. Исследование связи между количествомсульфидгидрильных групп и уровнем антиокислительной активности липидов органов у индивидуальных животных различных видов//Радиобиология. 1982.- Т. XXII. - Вып. 3. - С. 301-306.

15. Бурлакова Е.Б., Архипова Г .В., Голощапов А.Н. Мембранные липиды как переносчики информации/® кн. "Биоантиокислители в регуляции метаболизма в норме и патологии". М.: Наука, 1982. - С. 74-83.

16. Бурлакова Е.Б,, Сторожан н.м., Храпова н.г. Исследование роли функциональных групп в действии фосфолипидов как синергистов окисления//Биологические мембраны. 1990,- Т. 7. - № 6. - С. 612.

17. Бурлакова Е.М., Мезалецкая Л.И., Шелудченко Н.И., Шишкина Л.Н. Ингибирующее действие смесей фенольных антиоксидантов и фосфатидилхолина// Известия РАН. Серия Химия. 1995. - № 2. - С. 329.

18. Бурлакова Е.М., Храпова Н.Г. Перекисное окисление липидов мембран и природные антиоксиданты//Успехи химии. -1985.-Т, IV. Вып. 9. - С. 1540.

19. Бурлакова Е.М., Храпова Н.Г. Теория и практика жидкофазного окисления. М.; Наука, 1974. - 224 с.

20. Вакулин Д. Земляной орех. Харьков.: Радянский селянин, 1927.

21. Васильев В.П. Аналитическая химия. Физико-химические методы анализа. М.: Высшая школа, 1989.

22. Вахрушева Т.Е., Переверзев А.Н. Использование арахиса в кондитерской промышленности// АгроНИИНЭИПП. Обзорная информация. 1993. -Сер.17.Кондитерская промышленность. -Вып.2.

23. Вахрушева Т.Е., Переверзев Д.С. Проблемы хранения семян арахиса и получение арахисового масла//АгроНИИТЭИПП. 1993. -Сер.20. Масложиро^ая промышленность. Обзорная информация. - Вып.2.24