автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.07, диссертация на тему:Разработка технологии замороженных заварных хлебобулочных полуфабрикатов

На правах рукописи

Кудрявцев Валерий Александрович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЗАМОРОЖЕННЫХ ЗАВАРНЫХ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ

Специальности 05.18.07 - Биотехнология пищевых

продуктов и биологических активных веществ и 05.18.04 - Технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 ИЮН 7010

Санкт-Петербург 2010

004604464

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургском государственном университете низкотемпературных и пищевых технологий»

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие:

доктор технических наук, профессор Колодязная B.C.

доктор технических наук, профессор Никифорова Т.А.

кандидат технических наук, доцент Куткина М.Н.

СПб институт управления и пищевых технологий

Защита состоится «_ 16 » июня 2010 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.234.02 в Санкт-Петербургском государственном университете низкотемпературных и пищевых технологий по адресу: 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9, тел./факс: (812)315-30-15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГУНиПТ.

Автореферат разослан « // » мая 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.234.02 д.т.н., проф.

B.C. Колодязная

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В последние десятилетия в пищевой промышленности интенсивно используются достижения холодильных технологий, позволяющие получать продукты и полуфабрикаты, предназначенные для длительного хранения. В современных условиях проблема производства хлеба с пролонгированным сроком годности приобретает все большее значение, и одним из способов решения этой задачи является замораживание хлебобулочных изделий.

В настоящее время рынок замороженных изделий дополняется сегментом пищевых продуктов, называемых «удобная еда» (convenient). Такие продукты важны в системе общественного питания, особенно в сегменте HoReCa (отели-рестораны-кафе).

Для этого сегмента актуальна разработка рецептур и технологий замороженных хлебобулочных изделий широкого ассортимента, так как хлеб один из основных продуктов массового и повседневного потребления.

Исследованиям в области замораживания тестовых полуфабрикатов различной степени готовности и выпеченных хлебобулочных изделий посвящены работы отечественных и зарубежных ученых: J1.B. Кима, О.В. Тешителя, Р.Д. Поландовой, Н.В. Лабутиной, Л.И. Кузнецовой, J. Postolski, Z. Gruda, Е. Almaschi, К. Lorenz, W. Bushuk и др. Однако значительная часть работ посвящена замораживанию и хранению тестовых заготовок и хлебобулочных изделий из пшеничной муки.

Разработаны и внедрены в производство технологии замораживания тестовых заготовок различной степени расстойки, полуфабрикаты «неполной выпечки» (past baked) и готовые замороженные продукты (take baked).

В то же время хлебобулочные изделия из ржаной муки занимают значительную нишу в питании населения многих стран, в том числе Российской Федерации. Известно, что ржаная мука превосходит пшеничную по содержанию незаменимых аминокислот, витаминов, минеральных элементов, алкили-рованных фенольных соединений-гомологов резорцина, в частности 5-алкилрезорцинов, которые являются биологически активными компонентами пищи.

В отечественных и зарубежных научных источниках отсутствует информация о влиянии режимов замораживания и продолжительности хранения на физико-химические, биохимические, микробиологические показатели качества и безопасности заварных сортов хлебобулочных изделий, изготовленных с использованием ржаной муки по рецептурам, включающим криопротекторы и фосфолипиды.

Научное обоснование рецептур, технологических параметров замораживания и хранения позволит расширить ассортимент замороженных хлебобулочных изделий, максимально сохранить качество и пищевую ценность продуктов при длительном хранении. Такие хлебобулочные изделия будут востребованы не только в системе общественного питания и в сегменте HoReCa, но и в домашних условиях, что является актуальным и имеет важное социально-экономическое значение.

Цель исследования - разработать технологию замороженных заварных хлебобулочных полуфабрикатов с добавлением криопротекторов.

Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:

- исследовать и обосновать компонентный состав тестовых заготовок без расстойки и заварных хлебобулочных изделий, предназначенных для замораживания и длительного хранения;

- изучить влияние рецептур с добавлением криопротекторов и способов приготовления теста с использованием различных заквасок и заварок на качество размороженных хлебобулочных изделий, а также изделий, выпеченных из замороженных тестовых заготовок без расстойки;

- исследовать влияние массовой доли энзимомодифицированного лецитина «Солек-К-ЕМЛ» на активность дрожжевых клеток при замораживании тестовых заготовок;

- изучить изменения структурно-механических, физико-химических, микробиологических и органолептических показателей качества заварных хлебобулочных полуфабрикатов, замороженных при различных условиях, в зависимости от продолжительности хранения;

- разработать рецептуры и технологию замороженных тестовых заготовок без расстойки и заварных хлебобулочных изделий, обосновать их сроки годности;

- разработать проект технической документации на производство замороженных тестовых заготовок без расстойки и заварных хлебобулочных изделий.

Научная новизна. Установлены изменения физико-химических и структурно-механических показателей качества заварных хлебобулочных полуфабрикатов в зависимости от рецептур и способов тестоприготовления с использованием криопротекторов, различных заквасок и заварок.

Показано, что минимальные изменения показателей качества при замораживании и хранении характерны для заварных хлебобулочных изделий, изготовленных из теста с использованием осахаренной заварки на густой закваске, крахмальной патоки, сахарозы, растительного масла, энзимомодифицированного лецитина «Солек-К-ЕМЛ» (1,5 % к массе муки).

Выявлены кинетические зависимости изменения структурно-механических, физико-химических показателей, белковой и углеводной фракций в заварных хлебобулочных изделиях, изготовленных из полуфабрикатов, замороженных при различных условиях, при их хранении. Определены константы скорости гидролиза полисахаридов и образования мальтозы и глюкозы.

Показано, что изменение содержания аминокислот белков заварных хлебобулочных изделий при замораживании и хранении обусловлено в основном их структурными особенностями, готовностью полуфабрикатов и не существенно зависит от скорости замораживания и продолжительности хранения. Минимальные изменения при замораживании тестовых заготовок характерны для аминокислот с гидрофобными и гидрофильными неионогенными боковыми радикалами, а максимальные - с гидрофильными катионными и анионными Ы-группами. Определены коэффициенты утилитарности (КО и рациональности аминокислотного состава

Практическая значимость. Разработаны рецептуры и технология заварных замороженных хлебобулочных полуфабрикатов с добавлением криопро-текторов (поли- и дисахаридов, растительного масла и энзимомодифицирован-ного лецитина «Солек-K-EMJI»).

Установлены сроки годности тестовых заготовок без расстойки, замороженных при температурах минус 24°С и минус 35°С до 30 сут и 60 сут соответственно; хлебобулочных заварных изделий, замороженных при минус 24°С -до 180 сут (температура хранения минус 18°С).

Разработан проект технических условий (ТУ 91113-001-02068491-2009) и технологическая инструкция по производству замороженных тестовых заготовок без расстойки и выпеченных хлебобулочных изделий с названием булочек «Студенческая» и «Университетская». Документация передана в СПб филиал ГосНИИХГШ и ООО «Хлебный дом», Санкт-Петербург.

Основные положения, выносимые на защиту:

- обоснование рецептуры заварных хлебобулочных изделий и технологических параметров приготовления теста на основе ржаной муки с использованием различных заквасок, заварок, криопротекторов, предназначенных для замораживания и длительного хранения;

- результаты изменения микроструктуры, удельного объема, пористости, кислотности, сжимаемости, формоустойчивости, аминокислотного состава и углеводов в зависимости от температуры замораживания и продолжительности хранения замороженных заварных хлебобулочных полуфабрикатов;

- обоснование сроков годности замороженных при различных условиях тестовых заготовок без расстойки и заварных хлебобулочных изделий по комплексу оргаиолептических и физико-химических показателей качества, а также показателей безопасности;

- технология замороженных заварных хлебобулочных полуфабрикатов с пролонгированным сроком годности.

Апробация работы. Основные положения исследований доложены в период с 2005 по 2010 гг. на научно-практических и международных конференциях Санкт-Петербургского государственного университета низкотемпературных и пищевых технологий; первой Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2008); международной научной конференции «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, 2008); научно-практической конференции «Пищевая и морская биотехнология» (Светлогорск, 2008); на первом международном хлебопекарном форуме «Современное хлебопечение 2008» (Москва, 2008).

Публикации. Основные результаты проведенных исследований опубликованы в 8 печатных работах, в том числе одна статья в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на страницах 136 печатного текста, содержит 15 таблиц и 35 рисунков. Список литературы включает 182 источника-, в том числе 27 иностранных.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В обзоре отечественной и зарубежной научной литературы приведен анализ современного состояния проблемы по производству хлебобулочных изделий из замороженных полуфабрикатов. Рассмотрены основополагающие работы по исследованию процесса замораживания тестовых полуфабрикатов и хлебобулочных изделий, эффективность применения различных видов дополнительного сырья, улучшителей и криопроте кторов. В технологии хлебобулочных изделий проанализированы данные по влиянию процессов замораживания, хранения и размораживания на качество хлеба с использованием ржаной и пшеничной муки. На основе анализа научной информации обоснованы и сформулированы цель и задачи исследования.

Объектами исследования выбраны тестовые заготовки и заварные хлебобулочные изделия, изготовленные на основе муки ржаной хлебопекарной обдирной и пшеничной первого сорта

При разработке рецептур заварных хлебобулочных изделий, предназначенных для замораживания и хранения, за основу выбрана рецептура заварного хлеба подового Пулковского (ТУ 9113-014-111385798).

При обосновании рецептуры хлебобулочных заварных изделий использовали патоку крахмальную, сахар-песок, масло подсолнечное рафинированное дезодорированное, маргарин сливочный, солод неферментированный, энзимомодифици-рованный лецитин марки «Солек-К-ЕМЛ», соль, тмин, а также дрожжи прессованные хлебопекарные с содержанием сухих веществ не менее 30%, белка не менее 55%, с подъемной силой не более 70 мин.

Основное и дополнительное сырье по органолептическим, физико-химическим показателям качества и безопасности соответствовало требованиям государственных стандартов или технических условий.

Методы исследования. В процессе изучения влияния условий замораживания и продолжительности хранения тестовых заготовок и заварных хлебобулочных изделий на их качество и показатели безопасности использовали орга-нолептические, физико-химические, структурно-механические и микробиологические методы исследования.

В хлебобулочных изделиях определяли влажность по ГОСТ 21094-75, кислотность - по ГОСТ 5670-96, пористость - по ГОСТ 5669-96, содержание крахмала - по ГОСТ 10845-98, связанную воду - рефрактометрическим методом. Декстрины анализировали фотометрическим методом (Попов М.А., Ша-ненко Е.Ф., 1977), глюкозу и мальтозу определяли методом Зихерда - Блейера в модификации Смирнова, пентозаны - титрометрическим методом.

Содержание белков - фотометрическим методом на основе минерализации пробы (по Кьелдалю). Аминокислотный состав анализировали методом высокоэффективной газожидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на колонке 1лС1швогЬ РР-18 (4,6x250 м).

Электронные спектры поглощения поверхности образцов хлеба свежего и замороженного при различных режимах получали на спектрофотометре марки «Бресогё М-200» в диапазоне длин волн 200-750 мм с компьютерной обработкой данных в лаборатории СПбГТУ.

В лаборатории СПбНИИ особо чистых препаратов анализировали структурные изменения замороженных заварных хлебобулочных изделий на электронном микроскопе «Jeol JSM-35C».

При проведешга экспериментальных исследований отбор и подготовку проб проводили в соответствии с ГОСТ 27668 и ГОСТ 5667.

Безопасность готовых изделий определяли общепринятыми методами на соответствие требованиям Сан ПиН 2.3.2.1078-01.

При органолептической оценке качества заварных хлебобулочных изделий после размораживания использовали дескриптивный метод определения внешнего вида, вкуса, цвета, запаха, консистенции и крошливости. Оценка качества проведена дегустационной комиссией Санкт-Петербургского филиала ГосВНИИ хлебопекарной промышленности.

Структурная схема исследований приведена на рис. 1.

Постановка эксперимента: Тесто готовили с использованием различных заварок и заквасок по шести вариантам:

1. Комплексная закваска на осахаренной заварке с внесением 20 % ржаной обдирной муки (вариант В1);

2. Комплексная закваска на осахаренной заварке с внесением 25 % ржаной обдирной муки (В 2);

3. Густая закваска без заварки с внесением 25 % ржаной обдирной муки (В 3);

4. Густая закваска на осахаренной заварке с внесением 25 %, а с осахаренной заваркой - 20 % ржаной обдирной муки (В 4);

5. Заквашенная заварка (густая закваска и осахаренная заварка, содержащие 10% и 20% муки ржаной соответственно) (В 5);

6. Опара с осахаренной заваркой и густой закваской. При приготовлении теста с осахаренной заваркой вносилось 20% , а с густой закваской - 10% ржаной обдирной муки (В 6).

Во всех вариантах при внесении ржаной обдирной муки в закваски и заварки массовая доля неферментированного солода составляла 5%, количество муки указано в процентах от общей массы муки в тесте.

Все виды заварок готовились традиционным гидротермическим способом.

Тесто, предназначенное для замороженных хлебобулочных изделий, вы-браживали в течение 1,5 ч, формовали тестовые заготовки массой 120 г в форме булочек и расстаивали в течение 50-60 мин при температуре 28^32°С, выпекали при температуре (205±5)°С в течение 20-22 мин. Готовые изделия охлаждали до температуры 20-25°С и замораживали.

Тестовые заготовки, предназначенные для замораживания и хранения, формовали сразу после замеса теста без расстойки и замораживали.

Тестовые заготовки и готовые изделия замораживали при температуре минус 35°С и скорости движения воздуха (4 м/с) в скороморозильном аппарате «ASERT» фирмы Лесафр (режим 1) и при минус 24°С в условиях естественной конвекции (режим 2) до конечной среднеобъемной температуры минус 18°С. После замораживания тестовые заготовки и готовые изделия упаковывали в полиэтиленовые пакеты и хранили при температуре минус 18°С до 90 и 180 сут соответственно.

Выводы и техническая документация

Рис. 1. Структурная схема исследований

Размораживание заварных хлебобулочных полуфабрикатов проводили при температурах (20±2)°С, (4±1)°С и в микроволновой печи Samsung.

Эксперименты проводились в трех- и пятикратных повторностях, данные обрабатывались методами математической статистики при доверительной вероятности 0,95 с использованием компьютерных программ.

Исследование и обоснование рецептур и способов приготовления теста для заварных замороженных хлебобулочных полуфабрикатов. При обосновании рецептуры и способов приготовления теста для замороженных заварных хлебобулочных полуфабрикатов исследовано влияние крипротекторов на активность дрожжевых клеток, структурно-механические и органолептические показатели качества готовых изделий.

Основываясь на механизмах действия высоко- и низкомолекулярных углеводов, липидов и фосфолипидов в пищевых системах, в качестве криопротек-торов выбраны крахмальная патока и сахароза, обладающие гидрофильными свойствами и снижающие количество свободной и слабосвязанной воды в хлебобулочных полуфабрикатах.

Для снижения негативного влияния кристаллообразования на жизнеспособность дрожжевых клеток, структурно-механические свойства и органолептические показатели качества полуфабрикатов и готовых изделий, повышения их биологической ценности в качестве гидрофобных криопрогекторов использовали масло растительное (подсолнечное, оливковое) и энзимомодифициро-ванный лецитин «Солек-К-ЕМЛ».

Контролем служила рецептура заварного хлеба подового Пулковского (рецептура 1, Р1), включающая ржаную обдирную муку (60 %), пшеничную муку первого сорта (35 %), солод неферментированный (5 %), маргарин сливочный (3 %), сахар-песок (3 %), дрожжи прессованные хлебопекарные (1 %), соль (1,5 %), тмин (0,3 %). В рецептуре 2 (Р2) маргарин заменен подсолнечным маслом (3 %), в рецептуру Р2 введен лецитин (Р2л), в рецептуре 3 (РЗ) сахар заменен крахмальной патокой (3 %) в рецептуре 4 (Р4) введены крахмальная патока и маргарин сливочный (по 3 %).

Исследования показали, что пористость, удельный объем (рис.2) и сжимаемость мякиша хлебобулочных изделий, выпеченных из замороженных тестовых заготовок, приготовленных традиционным способом по четырем рецептурам без лецитина, уменьшается на 8-15 % в зависимости от температуры замораживания и рецептуры. Минимальные изменения исследуемых показателей характерны для размороженных хлебобулочных изделий, а также изделий, выпеченных из замороженных тестовых заготовок, приготовленных по рецептуре 2. Данная рецептура взята за основу в дальнейших исследованиях.

При обосновании способов приготовления теста учитывали, что в технологии заварных хлебобулочных изделий из ржаной муки используются различные закваски и заварки, которые наряду с криопротекторами влияют на клей-стеризацшо крахмала, соотношение механически, осмотически, адсорбционно и химически связанной влаги, существенно отличающейся энергией связи ее с белками и углеводами, как основными высокомолекулярными соединениями заварных хлебобулочных полуфабрикатов.

В процессе исследования установлено, что минимальные изменения микроструктуры, удельного объема, пористости, сжимаемости, формоустойчиво-сти, кислотности и влажности характерны для размороженных хлебобулочных изделий, а также изделий, выпеченных из замороженных тестовых заготовок,

приготовленных из теста на осахаренной заварке с густой закваской (В4) по рецептуре 2 (рис. 3,4).

Исследования показали, что продолжительность расстойки тг тестовых заготовок, замороженных при указанных условиях, увеличивается относительно контроля на 15-25 мин в зависимости от рецептуры и способов приготовления теста.

В связи с тем, что тг и изучаемые структурно-механические свойства заварных хлебобулочных изделий зависят прежде всего от активности дрожжевых клеток, то для снижения их криоповреждения кроме углеводов и жиров в тесто (Р2, В4) вводили лецитин «Солек-К-ЕМЛ», который является не только криопротектором, но и эмульгатором и биологически активным веществом.

Активность дрожжевых клеток косвенно оценивали по тг в цикле «замораживание - размораживание - расстойка тестовых заготовок» и изменению удельного объема V, г/см3 готовых изделий.

Для обоснования массовой доли энзимомодифицированных лецитина тл и прессованных дрожжей тй в рецептуре заварных замороженных хлебобулочных полуфабрикатов, а также технологических режимов замораживания использовали метод планирования полного трехфакторного эксперимента. В качестве переменных факторов выбраны т„ и тл и температура замораживания г3, кодированные переменные Хх,Хъ Х3 соответственно.

Воспроизводимость опытов определяли по критерию Кохрена, адекватность полученных уравнений регрессии проверяли по критерию Фишера.

В условиях ограничения на изучаемые факторы: 0,5 <тия<2,0 %; 1,0 < тл < 2,0 %, -24°С < < -35°С получены следующие уравнения регрессии: тг = 97,0 - 7,0Х, - 4,5X2 ~ 8,0Х3 - 3,0X^2 V = 2,27 + 0,1 Щ + 0,06Х2 + 0,25Х3 + 0,07X^2

При оптимизации варьируемых факторов симплексным методом критериями оптимальности выбраны минимальные отклонения (Д) удельного объема (АV), пористости (А/7) и сжимаемости (А#0бщ) мякиша контрольных (незамороженных) и опытных образцов.

Показано, что для тестовых заготовок оптимальные значения тд = 1,0 %, тл = 1,5 %, 13 = -35°С, К= 4 м/с.

Установлено, что хлебобулочные изделия после размораживания и выпеченные из тестовых заготовок (В4) с добавлением 1,5 % лецитина (Р2л) и замороженных при минус 24°С и минус 35°С отличаются стабильностью структурно-механических свойств и хорошими оргаяолептическими показателями. Значения тг для тестовых заготовок относительно контроля увеличиваются на 510 мин.

Исследования показали, что в тестовых заготовках и заварных хлебобулочных изделиях, с добавлением криопротекторов, в т.ч. лецитина, содержится значительное количество прочно связанной воды, что влияет на кристаллообразование.

Теоретически количество вымороженной воды а в тестовых заготовках и хлебобулочных изделиях при замораживании до среднеобъемной конечной температуры минус 18°С составляет 66,0 и 62,0 % от начальной влажности 1¥и

соответственно. С учетом массовой доли прочно связанной воды в тестовых заготовках (10,6%) и в заварных хлебобулочных изделиях (12,8%) значение а равны 50,0 и 45,0 % соответственно. Рассчитан коэффициент Ь, характеризующий содержание прочно связанной воды в пересчете на сухое вещество. При влажности тестовых заготовок 44,8 % и хлебобулочных изделий 43,4 % значения Ь равны 0,184 и 0,226, криоскопическая температура ?кр минус 6,1 и минус 6,8°С соответственно.

Исходя из классификации форм связи влаги в пищевых продуктах по Ребиндеру и энергии связи ее с компонентами полуфабрикатов следует полагать, что при 13 = -24°С вымораживается в основном механически и осмотически связанная вода, а при гз=-35°С. возможно также частичное вымораживание адсорбционно-связанной влаги.

Известно, что в не замороженном растворе повышается концентрация растворенных в воде веществ, что на стадии льдообразования приводит к увеличению скорости химических и биохимических реакций и, как следствие, к изменению качества и пищевой ценности продуктов.

На основании проведенных исследований для замороженных заварных хлебобулочных полуфабрикатов выбран способ приготовления теста по В4 с добавлением осахаренной заварки и тустой закваски по рецептуре Р2 и Р2л с добавлением лецитина. Эти полуфабрикаты отличаются высоким содержанием прочно связанной влаги, низкой криоскопической температурой, что может снизить негативное влияние кристаллообразования на качество замороженных заварных изделий.

V, г/смЗ

2,5 ,

Рис 2. Изменение удельного объема (V) заварных хлебобулочных изделий, изготовленных по 4 рецептурам из замороженных тестовых заготовок

а)

б)

Нобщ,30 1 | I | и свежий хлэб

ед.пр. ! I Otse-24'C

B1 В2 ВЗ В4 В5 В6

Рис. 3. Изменение сжимаемости заварного замороженного хлеба (а) и хлеба, выпеченного из замороженных тестовых заготовок (б)

Исследование изменений показателей качества замороженных заварных хлебобулочных полуфабрикатов при длительном хранении; обоснование сроков их годности. В процессе замораживания и хранения заварных хлебобулочных полуфабрикатов исследованы изменения содержания углеводов и белков, как основных макронутриентов хлеба. Углеводы в заварных изделиях составляют основную часть сухих веществ, из которых массовая доля крахмала составляет (38,9±1,2)%, пентозанов - (2,7±0,3)%, дисахаридов - (4,8±0,6)% и моносахаридов - (0,8±0,2)%.

Исследованиями установлено, что при замораживании и хранении заварных хлебобулочных полуфабрикатов изменяется соотношение высокомолекулярных и низкомолекулярных углеводов. Уменьшение количества полисахаридов, особенно крахмала, связано с их гидролизом. Поскольку в заварных изделиях крахмал находится в клейстеризованном состоянии, то следует полагать, что на стадии замораживания тестовых заготовок гидролиз происходит с участием эндофермента а-амилазы с образованием а-декстринов, количество которых в хлебобулочных изделиях увеличивается. Определены константы скорости гидролиза полисахаридов при замораживании и хранении тестовых заготовок и заварных изделий. Показано, что скорость гидролиза крахмала и пентозанов в 3,4 раза выше при замораживании тестовых заготовок, чем хлебобулочных изделий.

При более длительном хранении полуфабрикатов увеличивается количество мальтозы и глюкозы, что связано с дальнейшим гидролизом крахмала и мальтозы.

Следует отметить, что на стадии замораживания полуфабрикатов изменения углеводов зависят от температуры этого процесса и минимальны при температуре минус 35°С. Однако в процессе хранения заварных хлебобулочных полуфабрикатов в течение 180 сут при температуре минус 18°С эти различия нивелируются и находятся в пределах ошибки опытов.

Исследованиями установлено, что изменение содержания аминокислот при замораживании и хранении заварных полуфабрикатов в больше мере зави-

сит от их готовности и структурных особенностей аминокислот и в меньшей - от температуры замораживания и продолжительности хранения. Установлено, что количество аминокислот с гидрофобными и гидрофильными не-ионогенными радикалами при замораживании тестовых заготовок уменьшается на 7,4-9,7 %, а в заварных изделиях - не изменяется. Максимальные изменения (9,3-15,4 %) характерны для аминокислот с гидрофильными катионными и анионными 11-группами при замораживании тестовых заготовок. Методом электронной спектроскопии диффузионного отражения поверхности мякиша заварных изделий показано, что в замороженных образцах по сравнению со свежими исчезает полоса поглощения при X = 230 нм, что,возможно,связано с уменьшением количества аминокислот с гидрофильными К-группами - аспарагиновой и глютаминовой.

В процессе хранения замороженных полуфабрикатов аминокислотный скор изменяется незначительно (табл. 1). Рассчитанные коэффициенты утилитарности и рациональности 11,-, динамика аминокислотного скора, свидетельствуют о том, что биологическая ценность заварных изделий, приготовленных из замороженных полуфабрикатов при длительном хранении,не снижается.

Таблица 1 - Динамика аминокислотного скора белков замороженных заварных изделий при хранении (I = -18°С)

Аминокислоты Содержание НеАК в 1 г идеального белка, мг\г Аминокислотный скор заварных изделий

до замора-жива-ния замороженных при температуре

-24°С ( -35°С

Продолжительность хранения, сут

0 90 180 0 90 180

В алии 50 131,4 128,6 125,4 125,4 129,7 127,4 124,3

Изолейцин 40 107,1 105,1 100,0 99,3 107,0 106,1 98,2

Лейцин 70 100,8 100,0 98,8 96,2 98,9 98,0 96,7

Лизин 55 59,7 56,4 52,1 49,5 57,4 55,5 49,8

Метионин+ цистеин 35 98,4 96,5 95,6 95,0 96,7 95,3 95,0

Треонин 40 86,4 84,9 82,0 79,6 86,0 83,8 83,0

Триптофан 10 104,5 101,3 95,2 95,0 100,9 96,6 95,6

Фенилаланин+ тирозин 60 126,3 119,5 118,4 115,1 121,7 117,8 116,7

Исследованы изменения микроструктуры, пористости, удельного объема, сжимаемости, кислотности, формоустойчивости заварных изделий, приготовленных из замороженных полуфабрикатов при длительном хранении. Определены микробиологические и другие показатели безопасности (содержание токсичных элементов, пестицидов, микотоксинов и радионуклидов).

По органолептическим, физико-химическим показателям качества и показателям безопасности установлены сроки годности замороженных тестовых заготовок без расстойки и заварных хлебобулочных изделий (рис. 4).

Рис.4 - Операционная схема технологического процесса производства замороженных заварных хлебобулочных полуфабрикатов

На основании проведенных исследований разработаны технологии замороженных заварных хлебобулочных полуфабрикатов, проект технических условий и технологическая инструкция по их производству.

ВЫВОДЫ

1. На основании теоретических и экспериментальных исследований обоснованы рецептуры, способы приготовления теста и технологические параметры замораживания тестовых заготовок без расстойки и заварных хлебобулочных изделий, обеспечивающие максимальное сохранение их качества и биологической ценности при длительном хранении.

2. Установлено, что при использовании в технологии заварных замороженных хлебобулочных полуфабрикатов осахаренной заварки с густой закваской, растительного масла, сахарозы или крахмальной патоки (по 3 %), энзи-момодифицированного лецитина «Солек-K-EMJI» (1,5 % от массы муки) увеличивается количество прочносвязанной воды, снижается криоскопическая температура. Показано, что при вымораживании 45-50 % влаги с учетом прочносвязанной воды (0,184-0,226 кг/кг сухого вещества) значительно снижается негативное влияние кристаллообразования на активность дрожжевых клеток тестовых заготовок, структурно-механические, физико-химические и органо-лептические показатели качества изделий.

3. Выявлены зависимости изменения удельного объема, пористости, сжимаемости, формоустойчивости и кислотности в изделиях, полученных из полуфабрикатов, замороженных при различных температурах, от продолжительности их хранения. Показано, что минимальные изменения исследуемых показателей при хранении в течение 180 сут характерны для заварных изделий независимо от температуры замораживания и для изделий, выпеченных из тестовых заготовок, замороженных при минус 35°С и хранившихся в течение 60 сут.

4. Исследована динамика углеводной фракции при замораживании и хранении заварных хлебобулочных полуфабрикатов. Определены константы скорости гидролиза полисахаридов. Показано, что скорость гидролиза крахмала и пентозанов максимальна на стадии замораживания тестовых заготовок при температуре минус 24°С. В процессе замораживания хлебобулочных изделий и хранения полуфабрикатов изменения углеводной фракции незначительны.

5. Установлено, что содержание аминокислот с гидрофильными катион-ными и анионными R-группами при замораживании и хранении тестовых заготовок уменьшается на 9,3-15,6 % в зависимости от аминокислоты, а количество аминокислот с гидрофобными и гидрофильными неионогенными R-группами не изменяется. Рассчитаны коэффициенты утилитарности К„ рациональности R; и аминокислотный скор. Показано, что биологическая ценность белков при замораживании и хранении хлебобулочных полуфабрикатов не снижается.

6. Разработаны рецептуры и технология замороженных тестовых заготовок без расстойки и хлебобулочных изделий на основе ржаной муки с добавлением криопротекторов.

7. По комплексу органолептических и физико-химических показателей качества, а также показателей безопасности обоснованы сроки годности тестовых заготовок без расстойки и заварных хлебобулочных изделий, замороженных при различных режимах до среднеобъемной конечной температуры минус 18°С. Сроки годности полуфабрикатов, замороженных при температуре минус

24°С и минус 35°С составляют для тестовых заготовок без расстойки - не более 30 и 60 сут соответственно, для хлебобулочных изделий, замороженных при минус 24°С - не более 180 сут.

8. Разработан проект технических условий (ТУ 91113-001-02068491-2009) и технологическая инструкция по производству замороженных тестовых заготовок без расстойки и хлебобулочных изделий с названием булочек «Студенческая» и «Университетская».

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Кудрявцев В.А., Колодязная B.C. Технологические аспекты повышения качества хлебобулочных изделий из замороженного ржано-пшеничного теста. //Известия СПбГУНиПТ, 2006.- № 1. - С. 80-82.

2. Кудрявцев В.А. Современные тенденции применения заквасок при производстве, замораживании и хранении ржаного и ржано-пшеничного хлеба. //Известия СПбГУНиПТ, 2007. - № 1. - С. 46-48.

3. Кудрявцев В.А. Влияние замораживания на показатели качества заварного хлеба. / Материалы науч. конф. Кем ТИПП «Пищевые продукты и здоровье человека»: Ч. I, 2008. - С. 57-59.

4. Кудрявцев В.А., Колодязная B.C. Изменение физико-химических свойств заварного хлеба при быстром замораживании и хранении. //Известия СПбГУНиПТ, 2008. - С. 44-46.

5. Кудрявцев В.А. Исследование физико-химических показателей качества заварных сортов хлеба при замораживании и хранении. /Материалы науч. конф. КГТУ «Пищевые технологии и биотехнологии», г. Казань, 3-5 июня 2008 г. -С. 73.

6. Кудрявцев В.А. Влияние закваски на качество замороженного заварного хлеба. /Сб. трудов науч.-прак. конф. «Пищевая и морская биотехнология», КГТУ -Светлогорск, 2-3 июля 2008. - С. 79-80.

7. Кудрявцев В.А., Кузнецова Л.И., Афанасьева О.В., Шупик А.Г., Слабыня Г.Н. Комплексные технологии хлеба длительного хранения с использованием ржаной муки. /Материалы 1 Международ, хлебопекарного форума «Современное хлебопечение 2008», Москва, 13-15 ноября 2008. - С. 65-67.

8. Кудрявцев В.А., Кузнецова Л.И., Шупик А.Г., Усова Л., Колодязная B.C. Воздействие замораживания на качество ржаного заварного хлеба. //Хлебопродукты, 2009. - № 5. - С. 54-56.

Подписано к печати ,д!>. 10. Формат 60x80 1/16. Бумага писчая.

Печать офсетная. Печ.л. 1,(1. Тираж 80. экз. Заказ N° 110, СПбГУНиПТ. 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9 ИИК СПбГУНиПТ. 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9

Введение.

1. Состояние проблемы по холодильному консервированию тестовых полуфабрикатов и готовых хлебобулочных изделий.

1.1. Современные технологии замораживания тестовых полуфабрикатов и готовых хлебобулочных изделий.

1.1.1. Технологические параметры замораживания.

1.1.2. Технологические параметры размораживания.

1.2. Микробиологические основы замораживания.

1.2.1. Роль дрожжей в приготовлении заквасок и обеспечении качества тестовых полуфабрикатов и готовых изделий.

1.2.2. Роль молочно-кислых бактерий в технологии заварных сортов хлеба.

1.3. Технологические особенности приготовления тестовых полуфабрикатов и готовых изделий для замораживания и длительного хранения.

1.3.1. Влияние ингредиентов на качество замороженных полуфабрикатов и готовых изделий.

1.3.2. Особенности технологии приготовления теста для замороженных полуфабрикатов.

1.3.3. Технологические особенности приготовления заварных сортов хлеба.

1.4. Биохимические и физико-химические изменения в тестовых заготовках и готовых изделиях при замораживании и хранении.

1.4.1. Изменение белков и белковых фракций.

1.4.2. Изменения углеводно-амилазного комплекса при замораживании и хранении тестовых полуфабрикатов и готовых хлебобулочных изделий.

1.5.У паковочные материалы для замороженных тестовых полуфабрикатов и готовых хлебобулочных изделий.

2. Объекты, методы исследования и постановка экспериментов.

2.1. Объекты исследования.

2. 2. Методы исследования.

2.3. Постановка эксперимента.

2.3.1. Приготовление теста для заварных хлебобулочных изделий.

2.3.2. Планирование многофакторного эксперимента.

2.3.3. Технологические режимы расстойки, выпечки, замораживания и хранения полуфабрикатов.

3. Исследование и обоснование рецептур и способов приготовления теста для заварных замороженных хлебобулочных полуфабрикатов.

3.1. Исследование и обоснование рецептур заварных хлебобулочных изделий.

3.2. Исследование и обоснование способов приготовления теста.

3.3. Исследование микроструктуры замороженных заварных хлебобулочных полуфабрикатов.

3.4. Кинетика вымораживания влаги в заварных хлебобулочных полуфабрикатах .^.

4. Исследование изменений пищевой ценности и показателей качества замороженных заварных хлебобулочных полуфабрикатов при длительном хранении; обоснование сроков их годности.

4.1. Изменение углеводной фракции заварных хлебобулочных изделий при замораживании и хранении.

4.2. Исследование изменений аминокислотного состава заварных хлебобулочных полуфабрикатов при замораживании и хранении.

4.3. Электронные спектры поглощения.

4.4. Изменение структурно-механических, физико-химических и органолептических показателей качества замороженных заварных хлебобулочных полуфабрикатов при хранении.

4.5. Выводы.

Актуальность темы. В последние десятилетия в пищевой промышленности интенсивно используются достижения холодильных технологий, позволяющие получать продукты и полуфабрикаты, предназначенные для длительного хранения. В современных условиях проблема производства хлеба с пролонгированным сроком годности приобретает все большее значение, и одним из способов решения этой задачи является замораживание хлебобулочных изделий.

В настоящее время рынок замороженных изделий дополняется сегментом пищевых продуктов, называемых «удобная еда» (convenient). Такие продукты важны в системе общественного питания, особенно в сегменте HoReCa (отели-рестораны-кафе).

Для этого сегмента актуальна разработка рецептур и технологий замороженных хлебобулочных изделий широкого ассортимента, так как хлеб один из основных продуктов массового и повседневного потребления.

Исследованиям в области замораживания тестовых полуфабрикатов различной степени готовности и выпеченных хлебобулочных изделий посвящены работы отечественных и зарубежных ученых: JI.B. Кима, О.В. Тешителя, Р.Д. Поландовой, Н.В. Лабутиной, Л.И. Кузнецовой, J. Postolski, Z. Gruda, Е. Almaschi, К. Lorenz, W. Bushuk и др. Однако значительная часть работ посвящена замораживанию и хранению тестовых заготовок и хлебобулочных изделий из пшеничной муки.

Разработаны и внедрены в производство технологии замораживания тестовых заготовок различной степени расстойки, полуфабрикаты «неполной выпечки» (past baked) и готовые замороженные продукты (take baked).

В то же время хлебобулочные изделия из ржаной муки занимают значительную нишу в питании населения многих стран, в том числе Российской Федерации. Известно, что ржаная мука превосходит пшеничную по содержанию незаменимых аминокислот, витаминов, минеральных элементов, алкилированных фенольных соединений-гомологов резорцина, в частности 5-алкилрезорцинов, которые являются биологически активными компонентами пищи.

В отечественных и зарубежных научных источниках отсутствует информация о влиянии режимов замораживания и продолжительности хранения на физико-химические, биохимические, микробиологические показатели качества и безопасности заварных сортов хлебобулочных изделий, изготовленных с использованием ржаной муки по рецептурам, включающим криопротекторы и фосфолипиды.

Научное обоснование рецептур, технологических параметров замораживания и хранения позволит расширить ассортимент замороженных хлебобулочных изделий, максимально сохранить качество и пищевую ценность продуктов при длительном хранении. Такие хлебобулочные изделия будут востребованы не только в системе общественного питания и в сегменте НоЫеСа, но и в домашних условиях, что является актуальным и имеет важное социально-экономическое значение.

Цель исследования - разработать технологию замороженных заварных хлебобулочных полуфабрикатов с добавлением криопротекторов.

Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:

- исследовать и обосновать компонентный состав тестовых заготовок без расстойки и заварных хлебобулочных изделий, предназначенных для замораживания и длительного хранения;

- изучить влияние рецептур с добавлением криопротекторов и способов приготовления теста с использованием различных заквасок и заварок на качество размороженных хлебобулочных изделий, а также изделий, выпеченных из замороженных тестовых заготовок без расстойки;

- исследовать влияние массовой доли энзимомодифицированного лецитина «Солек-К-ЕМЛ» на активность дрожжевых клеток при замораживании тестовых заготовок;

- изучить изменения структурно-механических, физико-химических, микробиологических и органолептических показателей качества заварных хлебобулочных полуфабрикатов, замороженных при различных условиях, в зависимости от продолжительности хранения;

- разработать рецептуры и технологию замороженных тестовых заготовок без расстойки и заварных хлебобулочных изделий, обосновать их сроки годности;

- разработать проект технической документации на производство замороженных тестовых заготовок без расстойки и заварных хлебобулочных изделий.

Научная новизна. Установлены изменения физико-химических и структурно-механических показателей качества заварных хлебобулочных полуфабрикатов в зависимости от рецептур и способов тестоприготовления с использованием криопротекторов, различных заквасок и заварок.

Показано, что минимальные изменения показателей качества при замораживании и хранении характерны для заварных хлебобулочных изделий, изготовленных из теста с использованием осахаренной заварки на густой закваске, крахмальной патоки, сахарозы, растительного масла, энзимомодифицированного лецитина «Солек-К-ЕМЛ» (1,5 % к массе муки).

Выявлены кинетические зависимости изменения структурно-механических, физико-химических показателей, белковой и углеводной фракций в заварных хлебобулочных изделиях, изготовленных из полуфабрикатов, замороженных при различных условиях, при их хранении. Определены константы скорости гидролиза полисахаридов и образования мальтозы и глюкозы.

Показано, что изменение содержания аминокислот белков заварных хлебобулочных изделий при замораживании и хранении обусловлено в основном их структурными особенностями, готовностью полуфабрикатов и не существенно зависит от скорости замораживания и продолжительности хранения. Минимальные изменения при замораживании тестовых заготовок характерны для аминокислот с гидрофобными и гидрофильными неионогенными боковыми радикалами, а максимальные — с гидрофильными катионными и анионными R-группами. Определены коэффициенты утилитарности (К,) и рациональности аминокислотного состава Rc.

Практическая значимость. Разработаны рецептуры и технология заварных замороженных хлебобулочных полуфабрикатов с добавлением криопротекторов (поли- и дисахаридов, растительного масла и энзимомодифицированного лецитина «Солек-K-EMJI»).

Установлены сроки годности тестовых заготовок без расстойки, замороженных при температурах минус 24°С и минус 35°С до 30 сут и 60 сут соответственно; хлебобулочных заварных изделий, замороженных при минус 24°С - до 180 сут (температура хранения минус 18°С).

Разработан проект технических условий (ТУ 91113-001-02068491-2009) и технологическая инструкция по производству замороженных тестовых заготовок без расстойки и выпеченных хлебобулочных изделий с названием булочек «Студенческая» и «Университетская». Документация передана в СПб филиал ГосНИИХП и ООО «Хлебный дом», Санкт-Петербург.

Основные положения, выносимые на защиту:

- обоснование рецептуры заварных хлебобулочных изделий и технологических параметров приготовления теста на основе ржаной муки с использованием различных заквасок, заварок, криопротекторов, предназначенных для замораживания и длительного хранения; результаты изменения микроструктуры, удельного объема, пористости, кислотности, сжимаемости, формоустойчивости, аминокислотного состава и углеводов в зависимости от температуры замораживания и продолжительности хранения замороженных заварных хлебобулочных полуфабрикатов;

- обоснование сроков годности замороженных при различных условиях тестовых заготовок без расстойки и заварных хлебобулочных изделий по комплексу органолептических и физико-химических показателей качества, а также показателей безопасности;

- технология замороженных заварных хлебобулочных полуфабрикатов с пролонгированным сроком годности.

Апробация работы. Основные положения исследований доложены в период с 2005 по 2010 гг. на научно-практических и международных конференциях Санкт-Петербургского государственного университета низкотемпературных и пищевых технологий; первой Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2008); международной научной конференции «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, 2008); научно-практической конференции «Пищевая и морская биотехнология» (Светлогорск, 2008); на первом международном хлебопекарном форуме «Современное хлебопечение 2008» (Москва, 2008).