автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.07, диссертация на тему:Разработка технологий и ассортимента кексов повышенной пищевой ценности из ржаной муки

На правах рукописи

Сурмач Элина Михайловна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ И АССОРТИМЕНТА КЕКСОВ ПОВЫШЕННОЙ ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ ИЗ РЖАНОЙ МУКИ

Специальность 05.18.07 - Биотехнология пищевых продуктов и

биологических активных веществ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

О 4 СЕН 7014

00555215У Санкт-Петербург-2014

005552159

Работа выполнена в Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики

Научный руководитель: доктор технических наук

Кузнецова Лина Ивановна

Официальные оппоненты: Румянцева Валентина Владимировна

доктор технических наук, доцент, профессор кафедры технологии хлебопекарного, кондитерского и макаронного производств ФГБОУ ВПО «Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс»

Дубровская Наталья Олеговна

кандидат технических наук,

доцент кафедры экспертизы

потребительских товаров

ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский

государственный торгово-экономический

университет»

Ведущая организация: ФГБОУ ДПО «Санкт-Петербургский

институт управления и пищевых технологий»

Защита состоится « ~3 Р » ее'-СгглъЦьЪ 2014 года в 1Л, часов на заседании диссертационного совета Д 212.227.09 при Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 191002, г. Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д.9, ауд.2219.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики по адресу: 191002, г. Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д.9 и на сайте fppo.ifino.ru.

Автореферат разослан « Л » дА^ре??!— 2014 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Колодязная Валентина Степановна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Мучные кондитерские изделия, в том числе кексы, наряду с хлебом и хлебобулочными изделиями занимают значительное место в питании современного человека, обладают особыми вкусовыми характеристиками и пользуются стабильным спросом. Однако их основным недостатком является несбалансированный химический состав, вызванный избытком жиров и легкоусвояемых углеводов при незначительном количестве микро- и макронутриенгов.

В этой связи, в рамках государственной политики в области здорового питания населения РФ, разработанной на период до 2020 года, производство мучных кондитерских изделий функционального назначения, имеющих сбалансированный химический состав за счет использования в их рецептуре новых сырьевых компонентов, является приоритетным направлением развития пищевой промышленности. Особенно актуальным производство продуктов функционального назначения становится в последние годы в связи с условиями технического прогресса, способствующими гиподинамии, сокращению физиологических энергозатрат и разбалансированности питания.

Наибольший вклад в разработку мучных кондитерских изделий функционального назначения внесли ученые Аксенова Л.М., Василенко З.В., Зубченко А.В., Корячкина СЛ., Кузнецова Л.С., Магомедов Г.О., Могильный М.П., Пашук З.Н., Савенкова Т.В., Сиданова М.Ю., Талейсник М.А., Цыганова Т.Б. и др.

Цель и задачи исследования. Цель работы — разработать технологии и ассортимент кексов повышенной пищевой ценности за счет использования ржаной муки, солодовых экстрактов и полуфабрикатов с функционально-технологическими свойствами, обеспечивающих формирование структурно-механических характеристик изделий и улучшение показателей их качества в процессе хранения.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- исследовать химический состав, установить рациональное количество и влияние на показатели качества готовых изделий солодового экстракта, муки ржаной обдирной, добавки, содержащей омега-3-жирные кислоты, исследовать возможность снижения массовой доли жира в готовом изделии;

- изучить влияние эмульгатора на показатели качества сбитой массы, теста, кексов и установить его рациональную дозировку;

- обосновать применение закваски из ржаной муки, установить ее рациональное количество и изучить влияние на показатели качества сбитой массы, теста, готовых изделий при производстве кексов на химических разрыхлителях и на газообразующую способность теста в процессе расстойки, а также показатели качества готовых изделий при производстве кексов на дрожжах;

- обосновать применение и исследовать влияние заварки на показатели качества сбитой массы, теста, готовых изделий при производстве кексов на химических разрыхлителях;

- исследовать влияние закваски и заварки на физико-химические и структурно-механические свойства кексов в процессе хранения;

- разработать рецептуры и технологии кексов на химических разрыхлителях и на дрожжах повышенной пищевой ценности;

- разработать проект технической документации, провести промышленную апробацию результатов исследования;

- рассчитать экономическую эффективность от использования новых видов сырья в производстве кексов.

Научная новизна. Обоснован и экспериментально подтвержден выбор сырьевых компонентов, традиционно не применяемых в технологии кексов: экстракта солодового, муки ржаной обдирной, масла растительного и продукта, содержащего омега-З-жирные кислоты.

Доказана возможность использования заквасок и заварок в рецептуре кексов из ржаной муки для улучшения их структурно-механических свойств в процессе хранения.

Расчетным путем установлены и экспериментально подтверждены рациональные дозировки солодового экстракта и омега-3-жирных кислот, способствующих повышению пищевой ценности готового изделия.

Установлена зависимость плотности сбитой массы и теста от количества муки, вносимой с заквасками и заварками, в технологии кексов на химических разрыхлителях, выявлено их влияние на продолжительность сбивания массы и показатели качества кексов в процессе хранения.

Доказано влияние закваски на газообразующую и газоудерживающую способность теста на дрожжах, а также на продолжительность расстойки тестовых заготовок.

Практическая значимость.

Разработаны рецептуры кексов на химических разрыхлителях и на дрожжах обогащенного химического состава с использованием сырья, традиционно не применяемого при их производстве, и полуфабрикатов с функционально-технологическими свойствами (кекс «Ржаное диво»).

Разработаны проекты технической документации (ТУ 9136-291-11163857-2014, РЦ, ТИ) на кексы «Ржаное диво».

По разработанным рецептурам и технологическим инструкциям проведена выработка опытной партии кексов на химических разрыхлителях и дрожжах «Ржаное диво» в пекарне Института холода и биотехнологий Университета ИТМО.

Научные положения, выносимые на защиту:

- результаты исследования влияния солодового экстракта, муки ржаной обдирной, масла растительного, добавки, содержащей омега -3-жирные кислоты, на повышение пищевой ценности кексов;

- результаты исследования влияния заквасок и заварок в технологии кексов на улучшение структурно-механических свойств изделий в процессе хранения;

- рецептуры и технологии производства кексов на химических разрыхлителях и дрожжах с использованием новых сырьевых компонентов.

Апробация работы. Результаты работы были апробированы в пекарне Института холода и биотехнологий Университета ИТМО. Основные результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на 39-й научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава ИХиБТ СПб НИУ ИТМО (г. Санкт-Петербург, 2012г.), П-м и Ш-м Всероссийских конгрессах молодых ученых (г. Санкт-Петербург, 2013 и 2014гг.), VI Международной научно-технической конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» (г. Санкт-Петербург, 2013г.).

Разработанные изделия были представлены на 18-й, 19-й и 20-й Международных специализированных выставках для хлебопекарного и кондитерского рынка «Современное хлебопечение» (г. Москва, 2012, 2013 и 2014гг.), на выставке в рамках Международного Форума «Целебная сила ржи» (г. Санкт-Петербург, 2013г.), на Всероссийской агропромышленной выставке «АПРОРУСЬ-регионы» (г. Санкт-Петербург, 2013г.) и на Всероссийской агропромышленной выставке «АГРОРУСЬ-2013» (г. Санкт-Петербург, 2013г.) и получили положительную оценку.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 13 научных работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, общих выводов, списка использованной литературы и четырех приложений. Основное содержание работы изложено на 107 страницах печатного текста и включает 28 таблиц и 40 рисунков. Список использованной литературы содержит 149 источников российских и зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Аналитический обзор литературы и постановка задач исследований.

Приведены существующие технологии производства кексов, рассмотрены основные рецептурные компоненты, входящие в их состав, и влияние этих компонентов на химический состав кексов. Освещены недостатки традиционных рецептур кексов с точки зрения здорового питания. Рассмотрены новые сырьевые компоненты, области их применения в различных отраслях пищевой промышленности и возможность использования в технологии кексов. Выбрано направление работы, определена цель и поставлены задачи исследования.

Объекты и методы исследований; постановка эксперимента. В исследованиях использовали традиционное для кексов сырье, соответствующее требованиям действующих нормативных документов: ГОСТам, ТУ, СанПиНам. Также использовали: масло растительное подсолнечное - ГОСТ Р 52465-2005; эмульгатор «Пасту для сбивания» - ТУ 9145-091-00008064-69; дрожжи хлебопекарные прессованные осмотолерантные «Премиум» - ТУ 9182-008-00353595-2004.

В качестве сырья, традиционно не применяемого в технологии кексов, использовали: муку ржаную обдирную - ГОСТ Р 52809-2007; экстракт солодовый и добавку, содержащую омега-3-жирные кислоты - «0mega-360™ Риге 22-3» - по сертификатам фирм-производителей, разрешенным к применению органами Роспотребнадзора.

Объектами исследования являлись полуфабрикаты: сбитая масса для приготовления теста для кекса на химических разрыхлителях; тесто для кексов на химических разрыхлителях и на дрожжах; готовые изделия: кексы на химических разрыхлителях и на дрожжах; закваска густая ржаная; заварка осахаренная.

Исследования проводили в условиях лаборатории инновационных технологий и ассортимента хлебобулочных изделий Санкт-Петербургского Филиала ГНУ ГОСНИИ хлебопекарной промышленности Россельхозакадемии; на кафедре пищевой биотехнологии продуктов из растительного сырья Института холода и биотехнологий Университета ИТМО на современном оборудовании и по регламентируемым методикам.

В работе для определения показателей качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий использовали методы исследований в соответствии с ГОСТ, а также общепринятые и специальные методы и приборы. Динамику газообразующей и газоудерживающей способности теста в процессе расстойки оценивали при помощи реоферментометра F3. Структурно-механические свойства готовых изделий изучали на автоматическом пенетрометре АП 4/1, общие, упругие и пластические деформации - на струкгурометре СТ-2.

Химический состав кексов определяли расчетным путем по справочным таблицам содержания основных пищевых веществ и энергетической ценности пищевых продуктов.

Достоверность экспериментальных данных оценивали методами математической статистики с привлечением современных программных средств. Расчеты и построение графиков осуществляли с помощью приложений Microsoft Excel для Windows ХР.

Схема исследований представлена на рис. 1.

Промышленная апробация | | Расчет экономической эффективности |

« '

Разработка проектов технической документации на новые изделия

Рисунок 1 - Структурная схема исследований

Экспериментальная часть. Результаты и их обсуждение.

Изучение влияния солодового экстракта на качество кексов

В качестве источника углеводов, белков и ценных биологически активных веществ в технологии кексов могут использоваться солодовые экстракты. Для обоснования выбора и изучения влияния солодовых экстрактов на качество кексов при использовании их в рецептуре взамен сахара исследовали 5 образцов ячменно-солодовых экстрактов (таблица 1), произведенных в России и Финляндии, по показателям содержания сухих и редуцирующих веществ, общего сахара, рН.

Экспериментально установили, что в образце ячменно-солодового экстракта «МалтаксЮ» (Финляндия) содержание общего сахара составило 73,8%, что являлось одним из основных критериев отбора образца экстракта для использования в технологии кексов.

Таблица 1 - Показатели качества солодовых экстрактов

Солодовые экстракты Содержание рН

сухих веществ, % общего сахара, % на СВ редуцирующих веществ, % на СВ

«Барли Малт Экстракт» (Финляндия) 76,6±0,5 55,0±1 48,0±1 5,6±0,1

№1 «Балтика» (Россия) 7б,0±0,5 67,6±1 47,9±1 5,2±0,1

№2 «Балтика» (Россия) 66,4±0,5 55,8±1 51,0±1 5,1±0,1

«Малтакс 10»(Финляндия) 76,7±0,5 73,8±1 51,5±1 5,6±0,1

«Био Наст» (Россия) 75,7±0,5 62,4±1 59,3±1 5,9±0,1

При проведении исследований в качестве контрольного образца был выбран кекс «Ароматный», выработанный по утвержденной рецептуре с содержанием сахара 65% к массе муки. В экспериментальных образцах производили замену от 25 до 100 % сахара на солодовый экстракт в соотношении 1:1, при этом наблюдалось увеличение плотности теста, а также снижение удельного объема и сжимаемости кекса (рисунок 2), что связано с уменьшением содержания сахара-песка в рецептуре, выполняющего функцию структурообразователя, влияющего на процесс сбивания всех рецептурных компонентов за исключением муки. Кроме того, опытные образцы характеризовались более темным цветом по сравнению с контрольным за счет редуцирующих Сахаров,

содержащихся в солодовом экстракте меланоидинообразования в процессе выпечки.

участвующих в реакции

С_ Ъ <8 22

s <D е S 20

Ю 8 18

« 3 X о S Я 16

«=í Е 14

>> о 12

0 25 50 75 100

Содержание солодового экстракта, %

0 25 50 75 100

Содержание солодового экстракта, % ♦Плотность теста Е Удельный объем

а б

Рисунок 2 - Влияние содержания солодового экстракта на плотность теста, удельный объем (а) и сжимаемость (б) готового изделия Установлено, что при внесении солодового экстракта в количестве 16% к массе муки (взамен 25% сахара) органолептические и физико-химические показатели готового изделия практически не отличались от контрольного образца, при этом опытный образец характеризовался повышенным содержанием незаменимых питательных веществ: калия, магния; витаминов группы В, кремния, цинка, меди, что позволило придать кексу с использованием солодового экстракта свойства функционального продукта.

С целью снижения сахароемкости кекса проводили исследования по уменьшению содержания сахара в рецептуре с 65 до 25% к массе муки. При этом было выявлено увеличение плотности теста, влияющее на снижение удельного объема и

у = -ПП7Лу +7.1 7.

R2 = 0,97; а = 3,0

сжимаемости готового изделия. В результате исследований установили возможность снижения массовой доли общего сахара в готовом изделии на 6,0% по сравнению с кексом «Ароматным» при внесении 50% сахара к массе муки в рецептуре.

Для снижения плотности сбитой массы, содержащей солодовый экстракт, меланж, сахар и соль, исследовали возможность использования эмульгатора, в состав которого входят моноглицериды жирных кислот (Е 471), эфиры полиглицерина и жирных кислот (Е 471) и пропиленгликоль (Е 1520). Дозировку эмульгатора варьировали от 1 до 3% к массе муки. Продолжительность сбивания составляла 10 мин. Установили (рисунок 3), что наименьшая плотность сбитой массы наблюдалась при внесении 3% эмульгатора, при этом готовые изделия имели рассыпчатую структуру, наибольшие объем и крошковатость. Снижение количества эмульгатора приводило к увеличению плотности сбитой массы, уменьшению удельного объема и крошковатости готовых изделий. Опытная сбитая масса с 1% эмульгатора достигала минимальной плотности 0,22 г/см3 через 6 мин сбивания, а плотность контрольной сбитой массы была выше и составляла 0,38 г/см3 даже после 10 мин сбивания. При этом контрольные образцы кексов имели очень плотную структуру. По результатам комплексного анализа показателей качества сбитой массы и готового изделия наиболее рациональной была признана дозировка эмульгатора, равная 1% к массе муки при продолжительности сбивания 6 мин.

* 0.27

| 0,25 О £0,23

ё а" 0,21

о о

Ё= 3 0,19

о «=

С 0,17 0,15

о

♦ ♦

т * ♦ ♦ ♦

■

» ¡3 № 33 4 А А

1 л А

23456789 10 Продолжительность сбивания, мин ♦ Контроль (без эмульгатора)

23456789 10 Продолжительность сбивания, мин Содержание эмульгатора, % к массе муки ♦ 1 £32 АЗ

Рисунок 3 - Влияние содержания эмульгатора и продолжительности сбивания на плотность сбитой массы Исследование влияния ржаной муки на показатели качества теста и готовых изделий

Для повышения пищевой ценности кекса исследовали возможность использования муки ржаной обдирной в его рецептуре.

0,97 0,93 0,89 0,85 0,81 0,77 0,73

0,69 Щ-0,65

у — 0,0005х +0,8618

Я8 ~ 0,90; Ч ~ 0,02

у = 0,0001х + 0,691 Я2 = 0,96; о = 0,005

=в=

гтв^

О 25 50 75 100 0 25 50 75 100

Содержание муки ржаной в смеси, % Содержание муки ржаной в смеси, %

♦ маргарин »масло растительное ♦маргарин Я масло растительное

а б

Рисунок 4 - Влияние ржаной муки и вида жиросодержащего компонента на физико-химические показатели теста (а) и готового изделия (б)

В качестве контрольного образца готовили кекс с содержанием муки пшеничной высшего сорта 100%, солодового экстракта 12,5%, сахара 37,5%, маргарина 65% и эмульгатора 1% к массе муки. В опытных образцах варьировали дозировку муки ржаной обдирной от 0 до 100 % с шагом 25% взамен муки пшеничной высшего сорта. В результате исследований выявили (рисунок 4), что с увеличением дозировки ржаной муки плотность теста повышалась, что приводило к снижению удельного объема готового изделия.

Для снижения плотности теста исследовали возможность замены маргарина маслом растительным с пересчетом по содержанию жира. Установили, что при этом плотность теста и удельный объем опытных образцов практически не менялись, что позволило заменить 100% муки пшеничной на ржаную в рецептуре кекса и повысить пищевую ценность готового изделия.

Изучение возможности снижения массовой доли жира в кексах и улучшения их качественных характеристик за счет использования подсолнечного масла

Для уменьшения калорийности кексов исследовали возможность снижения массовой доли жира в них за счет использования подсолнечного масла в рецептуре кексов из ржаной муки. Экспериментально установили (рисунок 5), что плотность теста при замене маргарина маслом растительным уменьшалась на 23%, а при снижении его содержания до 25% к массе муки - на 19% по сравнению с контрольным образцом. Удельный объем и сжимаемость кексов с растительным маслом, незначительно отличающиеся между собой, были выше, чем в образце с использованием маргарина. В результате исследований установили, что использование масла растительного позволяет не только снизить массовую долю жира в готовом изделии на 10,6%, но и повысить пищевую ценность готовых изделий за счет обогащения их незаменимыми полиненасыщенными жирными кислотами.

2,8 ч- 30

28

**

124

I 22 I 20 I 18

Рисунок 5 - Влияние вида и содержания жира на плотность теста (а), удельный объем (б) и сжимаемость (в) кекса: 1- маргарин 65% к массе муки (28,2% жира в готовом изделии), 2-масло растительное 53,4% к массе муки (28,2% жира в готовом изделии), 3- масло растительное 25% к массе муки (17,6% жира в готовом изделии) Влияние заквасок и заварок на изменение структуры кексов на химических разрыхлителях в процессе хранения

Для снижения крошковатости кексов исследовали возможность использования полуфабрикатов из ржаной муки (густой закваски, заварки), при приготовлении которых происходит биомодификация ее полимеров, обеспечивающая формирование структурно-механических свойств теста, влияющих на качество готовых изделий.

Выявлено (рисунок 6), что при увеличении количества муки, вносимого с густой ржаной закваской, плотность сбитой массы и теста увеличивались, так как за счет

кислотности закваски происходило образование вязкого коллоидного раствора из части пептизированных белков и гидратированных пентозанов.

При хранении кексов в полимерной пленке в течение 12 суток было установлено, что крошковатость и сжимаемость как контрольных, так и опытных образцов снижались при практически одинаковой влажности изделий. При этом самый высокий показатель сжимаемости (11 ед.приб.) был отмечен в образце с 10% муки в закваске, что свидетельствовало о сохранении свежести изделий в процессе хранения за счет замедления ретроградации крахмала. По совокупности физико-химических показателей качества и органолептической оценки готовых изделий был также отмечен данный образец, характеризующийся наилучшими показателями качества, что позволило признать рациональной дозировку 10% муки в закваске.

| 0,5

з~0,45 1

I °'4 '

| 0,35

"8 0,3

I °'25

1 0,2

е

С

И ж Ж * •х Y

1 А * Л X А X

♦ ♦ 1 ♦

1 2 3 4 5 6

0,95

Я

— 0,9

0,85

я

(5 0,8

s н 0,75

Й 0,7

= -0,0004х2 + 0,0177х + 0,7264 R' ~ 0,99; g ~ 0,07

Продолжительность сбивания, мин Содержание муки в закваске, % ♦ 0 И5 А10 X15 Ж 20

а

0 5 10 15 20

Содержание муки в закваске, %

Рисунок 6 - Зависимость плотности сбитой массы (а) и теста (б) от количества закваски Для снижения крошковатости кексов исследовали влияние заварок (гидромодуль 1:1,6) на показатели качества готовых изделий, при этом содержание муки в заварке в опытных образцах составляло 10%. Установили, что показатели плотности сбитой массы и теста опытных образцов с использованием осахаренных заварок незначительно отличались между собой, но были заметно выше, чем в контрольном образце без ее использования.

В процессе хранения крошковатость и сжимаемость кексов снижались, причем по истечении 12 суток наименьшее значение крошковатости (24 %) и наибольшее значение сжимаемости (10 ед. приб.) было отмечено в образце, содержащем заварку, осахаренную ферментным препаратом амилолитического действия с активностью 80 PROMU/r (рисунок 7).

^25 ,---

о-

<а

¿15 1 10

л-* 65

В* 55

& 45

m

35

Я

о. 25

И

15

Iüt

гаъ* to т

1 ■ 1 & ■ Ii ■ (ш

inа^н^^нн

!! в ш Т Ii ■ ■ ■ ^ я га н

0 3 6 9 12 Продолжительность хранения, сух

■ Контроль (без заварки) в Заварка с неферментированным солодом

■ Заварка с ферментным препаратом Рисунок 7 - Влияние заварок на изменение структуры кексов в процессе хранения

5

о

о 3 6 9 12 Продолжительность хранения, сут

■ Контроль(без заварки) в Заварка с неферментированным солодом в Заварка с ферментным препаратом

При исследовании влияния полуфабрикатов с функционально-технологическими свойствами на структурно-механические характеристики кексов было установлено (рисунок 8), что общая деформация опытных образцов кексов с использованием густой ржаной закваски и осахаренной заварки через 16 часов после выпечки незначительно отличалась от контрольного, но в процессе хранения по истечении 12 суток общая деформация кекса с закваской (образец 1) и с заваркой (образец 2) были выше, чем

Рисунок 8 - Реологические профили кексов на химических разрыхлителях через 16 часов после выпечки (а) и 12 суток хранения (б) в образцах: К - без закваски и заварки; 1- с использованием закваски; 2- с использованием заварки Изучение влияния заквасок на газообразующую способность теста и показатели качества кексов на дрожжах в процессе хранения

При разработке технологии кексов на дрожжах исследовали влияние осмотолерантных дрожжей на продолжительность расстойки тестовых заготовок. Установили (таблица 2), что при продолжительности расстойки 100 мин кекс отличался большим объемом, но плоской коркой и крупной пористостью, что не свойственно кексам традиционной рецептуры.

Таблица 2 - Влияние продолжительности расстойки на показатели качества кексов

Наименование показателей Продолжительность расстойки тестовых заготовок, мин

60 80 100 120 140

Удельный объем, см3/г 1,7±0,1 1,8±0,1 1,9±0,1 2,0±0,1 1,8±0,1

Сжимаемость, ед.приб. 15±1 16±1 16±1 15±1 13±1

Кислотность, град 1,8±0,3 2,0±0,3 2,0±0,3 2,2±0,3 2,4±0,3

Крошковатость, % 49,2±3 50,7±3 54,3±3 58,1±3 61,4±3

Доказано, что продолжительность расстойки тестовых заготовок от 80 до 90 мин обеспечивала наилучшие органолептические показатели кекса, что было подтверждено при исследовании газообразующей и газоудерживающей способности теста в процессе расстойки при использовании закваски.

На основании проведенных исследований было установлено, что объем как выделившегося, так и удержанного газа за 3 часа расстойки в образце теста с применением закваски на 2,5 % выше, чем в контрольном образце. При этом наилучших физико-химических и органолептических показателей готовые изделия достигали при продолжительности расстойки тестовых заготовок 80-90 мин и 85-95 мин контрольного и опытного образцов соответственно, о чем свидетельствовал процесс газообразования (рисунок 9), причем по истечении данных промежутков времени процесс газообразования резко интенсифицировался, тестовая заготовка

значительно увеличивалась в объеме, но при этом кекс после выпечки характеризовался плоской коркой, крупной пористостью, а, следовательно, не соответствовал данному виду изделия. Кроме того, при длительном процессе расстойки кислотность теста и готового изделия увеличивались, что отрицательно сказывалось на

Продолжительность расстойки, мин

---ГО Тесто на дрожжах " — ГУ Тесто на дрожжах

......ГО Тесто на дрожжах и закваске —— ГУ Тесто на дрожжах и закваске

Рисунок 9 - Влияние закваски на динамику газообразования (ГО) и газоудержания (ГУ) в

процессе расстойки

В процессе хранения кексов на дрожжах в течение 12 суток выявили (рисунок 10), что крошковатость кексов с использованием закваски была ниже, а сжимаемость выше по сравнению с контрольным образцом, при этом влажность кексов практически не менялась в процессе хранения.

Продолжительность хранения, сут Продолжительность хранения, сут

■ Кекс на дрожжах ■ Кекс на дрожжах

■ Кекс на дрожжах и закваске ■ Кекс на дрожжах и закваске

Рисунок 10 - Влияние закваски на показатели качества кексов на дрожжах в процессе

хранения

Результаты исследований доказали положительное влияние закваски на показатели качества кексов в процессе хранения.

Обогащение кекса омега-3-жирны.ни кислотами и их влияние на показатели качества готового изделия

Для обогащения кекса эссенциальными питательными веществами исследовали влияние продукта «Оггеда-ЗбО™ Риге 22-3», произведенного из морепродуктов и содержащего омега-3-жирные кислоты, на органолептические показатели качества. Количество продукта, вносимого в рецептуру кекса, устанавливали с учетом содержания в нем омега-3- жирных кислот и среднего удовлетворения суточной потребности в них при потреблении 100г кекса. При оценке органолептических показателей качества кекса дегустационной комиссией было установлено (таблица 3), что в образцах с содержанием 1,0 - 2,0 % добавки «Оте§а-ЗбО™Риге 22-3» к массе муки

посторонний вкус и запах, свойственный морепродуктам, отсутствовали, а при увеличении ее содержания до 3,0% к массе муки появлялся легкий запах добавки, посторонний привкус при этом не ощущался. Таблица 3 - Влияние содержания продукта «Оп^а-360™Риге 22-3» на органолептические

показатели качества кекса _

Наименование показателя Удовлетворение суточной потребности, % Дозировка добавки, % к массе муки Органолептические показатели

Вкус Запах

Суточная потребность в Омега-3 жирных кислотах, г/сут min 0,8 10 1,0 без постороннего вкуса без постороннего запаха

15 1,5

шах 1,6 10 2,0

15 3,0 легкий запах добавки

Таким образом, была установлена возможность обогащения кексов омега-3-жирными кислотами путем использования продукта «0mega-360™ Риге 22-3» в количестве 1,5-2,0% к массе муки, что обеспечивало удовлетворение 15-10% соответственно от суточной потребности в этих веществах за счет потребления ЮОг кекса.

Исследование влияния новых сырьевых компонентов на пищевую ценность кексов

Комплексное использование солодового экстракта, муки ржаной, масла подсолнечного и продукта с омега-3-жирными кислотами позволило обогатить химический состав кексов ценными питательными веществами. Так, при сравнении пищевой и энергетической ценности кексов выявлено (рисунок 11) увеличение содержания пищевых волокон на 77,6 %, полиненасыщенных жирных кислот - на 67,9 %, витаминов В, и В2 - на 50 %, РР - на 44,4 %, минеральных веществ: натрия - на 48,3 %, калия - на 62,2 %, кальция - на 26,9 %, магния - на 73,6 % , фосфора - на 44,3 % и железа - на 56,5 % в разработанном образце по сравнению с контрольным (кекс «Ароматный»). Благодаря использованию новых видов сырья разработанный кекс был обогащен кремнием и омега-3-жирными кислотами. При этом снизилась калорийность готовых изделий на 10,2 % и содержание жира - на 24,6 % по сравнению с контрольным образцом.

■ Ароматны й В Ржаное диво ■ Ароматный в Ржаное диво

Рисунок 11 - Содержание витаминов и макроэлементов в ЮОг кекса «Ржаное диво» на химических разрыхлителях Разработка технологий кексов повышенной пищевой ценности Разработанные технологии производства кексов на химических разрыхлителях и на дрожжах с использованием новых сырьевых компонентов и полуфабрикатов с функционально-технологическими свойствами позволили не только улучшить показатели качества готовых изделий в процессе хранения, расширить ассортимент

кексов и повысить их пищевую ценность, но и сократить технологический процесс производства (рисунок 12) кексов на химических разрыхлителях в 2 раза, кексов на дрожжах - в 6 раз по сравнению с опарным способом тестоприготовления, и в 1,5 раза по сравнению с безопарным.

Солодовый

а б

Рисунок 12 - Технологическая схема производства кексов «Ржаное диво» на дрожжах (а) и на химических разрыхлителях (б)

Практическая реализация результатов исследований

На основании комплексных исследований применения новых сырьевых компонентов в технологии кексов был произведен расчет экономической эффективности от их реализации: ожидаемый экономический эффект от внедрения новой рецешуры и технологии кекса «Ржаное диво» составит 4,3 тыс. рубУт.

ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Для создания кексов повышенной пищевой ценности теоретически обоснован выбор сырьевых компонентов, традиционно не применяемых в технологии кексов, и экспериментально установлены их дозировки, % к массе муки: муки ржаной обдирной (100), солодового экстракта (12,5), добавки, содержащей омега-3-жирные кислоты (1,52), позволяющие повысить пищевую ценность кексов за счет увеличения содержания пищевых волокон, полиненасыщенных жирных кислот, а также витаминов группы В, фосфора, железа и кремния.

Доказано, что использование подсолнечного масла в рецептуре кексов из ржаной муки позволяет снизить массовую долю жира в готовом изделии на 10,6%.

2.Экспериментально установлено, что за счет использования эмульгатора в количестве 1% к массе муки снижается плотность сбитой массы и теста на 42 и 21,5% соответственно по сравнению с образцом без его использования.

3. Установлено, что внесение 10% муки с густой ржаной закваской (массовая доля влаги 50%) позволяет увеличить плотность сбитой массы и теста при производстве кексов на химических разрыхлителях, благодаря чему снижается крошковатосгь готовых изделий на 18% и увеличивается сжимаемость на 16,5% по сравнению с контрольным образцом, а также увеличивается газообразующая способность теста в процессе расстойки на 2,5% при производстве кексов на дрожжах, что улучшает показатели качества готовых изделий.

4. Доказано, что внесение 10% муки ржаной обдирной в виде заварки (гидромодуль 1:1,6), осахаренной ферментным препаратом амилолитического действия с активностью 80 РЯОМи/г, повышает плотность сбитой массы и теста на 32 и 20% соответственно, при этом снижает крошковатосгь на 4% и увеличивает сжимаемость кексов на 5%.

5. Выявлено положительное влияние густой ржаной закваски и осахаренной заварки на струюурно-механические и физико-химические свойства кексов на химических разрыхлителях в процессе хранения: по истечении 12 суток общая деформация кекса с закваской и с заваркой были выше, чем образца без их использования на 52 и 11% соответственно, при этом крошковатосгь снизилась на 21 и 14%, а сжимаемость увеличилась на 36 и 30% соответственно.

6. Разработана рецептура и технология кекса на химических разрыхлителях повышенной пищевой ценности, позволяющая сократить продолжительность процесса производства в 2 раза по сравнению с традиционной технологией.

Разработана технология кекса из ржаной муки на дрожжах с использованием закваски, позволяющая сократить продолжительность процесса производства в 6 раз по сравнению с опарным способом тестоприготовления и в 1,5 раза по сравнению с безопарным. Установлены основные параметры технологического процесса: продолжительность расстойки тестовых заготовок составляет 85-95 мин при использовании 6% (к массе муки) осмотолерантных дрожжей и 10% муки, вносимой с густой ржаной закваской.

7. Разработан проект технической документации на ассортимент кексов «Ржаное диво» (ТУ 9136-291-11163857-2014, РЦ, ТИ).

8. Ожидаемый экономический эффект от производства кексов «Ржаное диво» повышенной пищевой ценности составит 4,3 тыс. рубУт.

Список работ, опубликованных по теме диссертации Публикации в изданиях, рецензируемых ВАК

1. Сурмач, Э.М. Повышение пищевой ценности кексов / Э.М. Сурмач, Л.И. Кузнецова//Хлебопечение России.-2014.-№ 1. - С. 25-28. - 0,25п.л70,1пл.

2. Кузнецова, Л.И. Использование ржаной муки в технологии кексов / Л.И. Кузнецова, Э.М. Сурмач // Известия вузов. Пищевая технология. - 2014. - № 1. - С. 6061. - 0,1плУ0,05п.л.

3. Кузнецова, ЛИ. Исследование возможности обогащения кексов омега-3 жирными кислотами / Л.И. Кузнецова, Э.М. Сурмач // Известия вузов. Пищевая технология,-2014.-№ 1.-С. 119-121.-0,2плУ0,1пл.

4. Кузнецова, Л.И. Совершенствование технологии кексов на основе ржаной муки [Электронный ресурс] / Л.И. Кузнецова, Э.М. Сурмач // Научный журнал НИУ

ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств». - СПб: НИУ ИТМО, 2014. - №1. (Ьир://ршсез5ез.ореп-тссЬамс5хот/агйс1ез/918.pdf)

Публикации в других изданиях

5. Сурмач, Э.М. Использование солодового экстракта при производстве мучных кондитерских изделий / Э.М. Сурмач, Л.И. Кузнецова, Л.В. Усова, ПА. Гладилин // Материалы международной молодежной конференции «Перспективные технологии подготовки инженерных кадров: кооперация бизнеса и образования». — Кемерово: КТИПП. - 2012. - С. 59-63. - 0,3пл./0,2п.л.

6. Сурмач, Э.М. Влияние солодового экстракта и ржаной муки на показатели качества кексов на химических разрыхлителях / Э.М. Сурмач // Сборник тезисов докладов конгресса молодых ученых, Выпуск 4. - СПб.: НИУ ИТМО, 2013. - С. 90-92. -0,2п.л.

7. Сурмач, Э.М. Использование нетрадиционного сырья в технологии кексов на химических разрыхлителях / Э.М. Сурмач // Материалы X Республиканской конференции молодых ученых «Научное и экологическое обеспечение современных технологий»,- Уфа: УГУЭС. - 2013. - С.133. - 0,1пл.

8. Сурмач, Э.М Влияние замены маргарина растительным маслом на качество кексов с использованием ржаной муки / Э.М. Сурмач, Л.И. Кузнецова // Материалы Ш Международной научно-практической конференции «Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья». — Краснодар: Издательский Дом - Юг, 2013. - С. 143-146. - 0,25п.л./0,1п.л.

9. Сурмач, Э.М. Применение ржаной муки в сочетании с солодовым экстрактом в технологии кексов / Э.М. Сурмач // Материалы международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции в условиях ВТО». - Волгоград: Волг! ТУ, 2013. -С.205-207. - 0,2п.л.

10. Кузнецова, Л.И Совершенствование технологии кексов на химических разрыхлителях с пониженным содержанием жира / Л.И. Кузнецова, ЭМ. Сурмач // Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные исследования и разработки для научного обеспечения производства и хранения экологически безопасной сельскохозяйственной и пищевой продукции». — Краснодар: ГНУ ВНИИТЩ 2013. - С.22-25. - 0^пл./0,1п.л.

11. Сурмач, Э.М. Пути повышения пищевой ценности кексов на химических разрыхлителях / Э.М. Сурмач, Л.И. Кузнецова // Материалы VI Международной научно-технической конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке». - СПб.: НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2013. - С.59'7-599. - 0,2пл./0,1пл.

12. Сурмач, Э.М. Использование заквасок в технологии кексов из ржаной муки на дрожжах / Э.М. Сурмач // Сборник тезисов докладов конгресса молодых ученых, Выпуск 4,- СПб.: НИУ ИТМО, 2014 - С. 167-168. - 0,1п.л.

13. Кузнецова, Л.И. Применение заквасок и заварок в технологии кексов из ржаной муки / Л.И. Кузнецова, Э.М. Сурмач // Сборник научных трудов «Перспективные ферментные препараты и биотехнологические процессы в технологиях продуктов питания и кормов», Москва - 2014. - С. 252-257. - 0,4п.л./0,2пл.

Подписано в печать /9.0£Ле>/% Формат 60x84 1/16.

Печ.л./.О. Тираж £0 экз. Заказ № НИУ ИТМО. 197101, Санкт-Петерйург, Кронверкский пр., 49 ИИК ИХиБТ. 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9.

Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики

На правах рукописи

04201460619 Сурмач Элина Михайловна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ И АССОРТИМЕНТА КЕКСОВ ПОВЫШЕННОЙ ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ ИЗ РЖАНОЙ МУКИ

Специальность 05.18. 07. - Биотехнология пищевых продуктов и

биологических активных веществ

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -доктор технических наук Кузнецова Л.И.

Санкт-Петербург - 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................5

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.................................................11

1.1 Изучение технологий производства и рецептур кексов..........................11

1.1.1 Технология производства кексов на дрожжах...................................12

1.1.2 Технология производства кексов на химических разрыхлителях ... 14

1.1.3 Технология производства кексов без химических разрыхлителей и дрожжей...........................................................................................................17

1.1.4 Влияние основных рецептурных компонентов на химический состав кексов и недостатки традиционных рецептур.............................................18

1.2 Области применения и возможность использования новых сырьевых компонентов в технологии кексов...................................................................24

1.2.1 Технология получения, состав, свойства и использование солодовых экстрактов в различных отраслях пищевой промышленности.................25

1.2.2 Особенности химического состава и области применения ржаной муки..................................................................................................................28

1.2.3 Анализ пищевых добавок с Омега-3-жирными кислотами и их содержания в рационе современного человека...........................................30

1.3 Виды ржаных заквасок и заварок, применяемых при производстве хлебобулочных изделий, их основные функции и обоснование применения в технологии кексов...........................................................................................32

1.3.1 Виды ржаных заквасок и их основные функции...............................32

1.3.2 Виды заварок и особенности их приготовления................................34

1.3.3 Обоснование применения заквасок и заварок в технологии кексов из ржаной муки....................................................................................................36

1.4 Заключение по обзору литературы............................................................38

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ............................39

2.1 Объекты исследований................................................................................39

2.2 Условия проведения исследований............................................................40

2.3 Методы исследований.................................................................................42

2.3.1 Методы исследования качества сырья................................................42

2.3.2 Методы исследования качества полуфабрикатов..............................43

2.3.3 Методы исследования качества готовых изделий - кексов..............45

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ...................................................................................................48

3.1 Разработка рецептуры кекса на химических разрыхлителях с использованием новых сырьевых компонентов.............................................48

3.1.1 Изучение влияния солодового экстракта на качество кексов..........48

3.1.2 Изучение влияния эмульгатора на показатели качества сбитой массы, теста и готовых изделий....................................................................57

3.1.3 Исследование влияния ржаной муки на показатели качества теста и готовых изделий.............................................................................................60

3.1.4 Изучение возможности снижения массовой доли жира в кексах и улучшения их качественных характеристик за счет использования подсолнечного масла.......................................................................................61

3.2 Влияние заквасок и заварок на изменение структуры кексов на химических разрыхлителях в процессе хранения..........................................63

3.2.1 Влияние заквасок на изменение показателей качества кексов при хранении..........................................................................................................63

3.2.2 Влияние заварок на изменение показателей качества кексов в процессе хранения..........................................................................................66

3.2.3 Исследование структурно-механических свойств кексов в процессе хранения..........................................................................................................70

3.3 Органолептическая оценка качества разработанного ассортимента кексов на химических разрыхлителях.............................................................74

3.4 Разработка рецептуры кекса на дрожжах с использованием новых сырьевых компонентов......................................................................................79

3.4.1 Выбор вида дрожжей для производства кекса по разработанной

рецептуре.........................................................................................................79

3.4.2 Изучение влияния заквасок на газообразующую способность теста и показатели качества кексов на дрожжах в процессе хранения.................82

3.4.3 Органолептическая оценка качества кексов на дрожжах.................88

3.5 Обогащение кекса Омега-3-жирными кислотами и их влияние на показатели качества готового изделия............................................................91

3.6 Исследование влияния новых сырьевых компонентов на пищевую ценность кексов...................................................................................................93

3.7 Разработка технологий кексов повышенной пищевой ценности...........95

3.7.1 Разработка технологии кексов на химических разрыхлителях........95

3.7.2 Разработка технологии кексов на дрожжах........................................97

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ............................................................................................100

4.1 Промышленная апробация разработанного ассортимента кексов повышенной пищевой ценности....................................................................100

4.2 Расчет экономической эффективности от использования новых сырьевых компонентов в технологии кексов................................................101

ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ...........................................................................106

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.............................................................108

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...............................................................................109

ПРИЛОЖЕНИЯ.................................................................................................125

ВВЕДЕНИЕ

Мучные кондитерские изделия (МКИ) наряду с хлебом и хлебобулочными изделиями занимают значительное место в питании современного, человека, что связано со стабильностью их потребления населением России [33, 60].

В последние годы наблюдаются тенденции значительного повышения спроса на МКИ в аспекте развития рынка кондитерских изделий, в связи с чем прослеживается увеличение их производства в отечественной промышленности. МКИ занимают второе место по объему производства в кондитерской промышленности, а также вырабатываются в значительном количестве на предприятиях хлебопекарной отрасли. По данным Росстата выпуск МКИ за последние пять лет увеличился на 48 % [33, 35, 60].

Лидерами производства МКИ по данным за 2012 год являются Центральный, Приволжский, Сибирский и Северо-Западный федеральные округа. Наибольшая доля общего объема российского производства мучных кондитерских изделий - 41,5% - приходится на Центральный регион, при этом значительная доля принадлежит Северо-Западному округу и составляет 10,5%. Регионами с наибольшими объемами производства мучных кондитерских изделий являются Московская область, Москва, Санкт-Петербург и Липецкая область. В Санкт-Петербурге было выпущено 5,3% от общего объема мучных кондитерских изделий. По объему выпускаемой продукции в структуре российского рынка кондитерских изделий доля сегмента кексов составляет 5%, а среди мучных кондитерских изделий - 1216%, причем наибольший процент потребителей кексов приходится на Северо-Западный округ [65, 85, 86, 90, 123].

Несмотря на присущие кексам привлекательный внешний вид, особые вкусовые характеристики и хорошую усвояемость, их основным недостатком является несбалансированный химический состав, вызванный избытком

жиров и легкоусвояемых углеводов при незначительном количестве незаменимых аминокислот, витаминов, макро- и микроэлементов [53, 60].

В последние годы в связи с неблагоприятной экологической обстановкой и условиями технического прогресса, способствующими гиподинамии, сокращению физиологических энергозатрат людей, увеличению стрессовых ситуаций, разбалансированности питания, наблюдается распространение таких заболеваний, как ожирение, атеросклероз, диабет, авитаминоз, подагра, гипертоническая болезнь, остеопороз, заболевания желудочно-кишечного тракта и др. [8, 45, 86].

Необходимо отметить, что прогнозируется дальнейший рост числа заболеваний, связанных с неправильным питанием, и значительное ухудшение здоровья населения России по сравнению с нынешним уровнем. Исследования, проводимые в течение 5 лет Институтом медико-биологических проблем РАН, основанные на оценке состояния здоровья более 500 тыс. человек, выявили, что в России количество «абсолютно здоровых» людей составляет 4%, «условно здоровых» - 11%, на грани болезни насчитывается 38% человек, а 47% людей - с признаками различных заболеваний [15]. Также в нашей стране наблюдается резкое снижение продолжительности жизни (за последние годы на 30%). Одной из причин такой отрицательной динамики является утрата продовольственной безопасности, приводящей к нарушениям рациона питания. По данным Института питания Российской академии медицинских наук, главной проблемой питания современного человека является превышение калорийности употребляемой пищи по сравнению с реально затрачиваемой энергией [8,45, 86, 111, 112].

Таким образом, актуальным в последние годы в соответствии с государственной политикой в области здорового питания населения РФ, разработанной на период до 2020 года, является производство продуктов питания сбалансированного химического состава, достигаемое путем

обогащения их функциональными ингредиентами, применением новых нетрадиционных видов сырья, снижением калорийности.

Наибольший вклад в разработку мучных кондитерских изделий функционального назначения внесли ученые Аксенова Л.М., Василенко З.В., Зубченко A.B., Корячкина С.Я., Кузнецова Л.С., Магомедов Г.О., Могильный М.П., Пашук З.Н., Савенкова Т.В., Сиданова М.Ю., Талейсник М.А., Цыганова Т.Б. и др.

Продукты питания с обогащенным химическим составом и функциональные пищевые продукты в настоящее время являются одним из приоритетных и быстроразвивающихся сегментов рынка индустрии питания во всем мире. Кроме этого прогнозируется их дальнейший рост [3, 8, 16, 34, 44, 60, 68, 88, 89, 99].

Для обогащения химического состава пищевых продуктов, в частности кексов, приоритетным является поиск новых видов сырья, традиционно не применяемых при производстве МКИ. К ним относятся мука ржаная, экстракт солодовый, масло подсолнечное, добавки, содержащие омега-3-жирные кислоты. Данные ингредиенты характеризуются богатым химическим составом, и их комплексное использование позволяет существенно повысить пищевую ценность готовых изделий, обогащая их преимущественно пищевыми волокнами, полиненасыщенными жирными кислотами, витаминами гр.В, микро- и макроэлементами.

Цель работы - разработать технологии и ассортимент кексов повышенной пищевой ценности за счет использования ржаной муки, солодовых экстрактов и полуфабрикатов с функционально-технологическими свойствами, обеспечивающих формирование структурно-механических характеристик изделий и улучшение показателей их качества в процессе хранения.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи: - исследовать химический состав, установить рациональное количество и влияние на показатели качества готовых изделий солодового экстракта,

муки ржаной обдирной, добавки, содержащей омега-3-жирные кислоты, исследовать возможность снижения массовой доли жира в готовом изделии;

- изучить влияние эмульгатора на показатели качества сбитой массы, теста, кексов и установить его рациональную дозировку;

- обосновать применение закваски из ржаной муки, установить ее рациональное количество и изучить влияние на показатели качества сбитой массы, теста, готовых изделий при производстве кексов на химических разрыхлителях и на газообразующую способность теста в процессе расстойки, а также показатели качества готовых изделий при производстве кексов на дрожжах;

- обосновать применение и исследовать влияние заварки на показатели качества сбитой массы, теста, готовых изделий при производстве кексов на химических разрыхлителях;

- исследовать влияние закваски и заварки на физико-химические и структурно-механические свойства кексов в процессе хранения;

- разработать рецептуры и технологии кексов на химических разрыхлителях и на дрожжах повышенной пищевой ценности;

разработать проект технической документации, провести промышленную апробацию результатов исследования;

- рассчитать экономическую эффективность от использования новых видов сырья в производстве кексов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- обоснован и экспериментально подтвержден выбор сырьевых компонентов, традиционно не применяемых в технологии кексов: экстракта солодового, муки ржаной обдирной, масла растительного и продукта, содержащего омега-3-жирные кислоты;

- доказана возможность использования заквасок и заварок в рецептуре кексов из ржаной муки для улучшения их структурно-механических свойств в процессе хранения;

- расчетным путем установлены и экспериментально подтверждены рациональные дозировки солодового экстракта и омега-3-жирных кислот, способствующих повышению пищевой ценности готового изделия;

- установлена зависимость плотности сбитой массы и теста от количества муки, вносимой с заквасками и заварками, в технологии кексов на химических разрыхлителях, выявлено их влияние на продолжительность сбивания массы и показатели качества кексов в процессе хранения;

- доказано влияние закваски на газообразующую и газоудерживающую способность теста на дрожжах, а также на продолжительность расстойки тестовых заготовок.

Практическая значимость работы:

- разработаны рецептуры кексов на химических разрыхлителях и на дрожжах обогащенного химического состава с использованием сырья, традиционно не применяемого при их производстве, и полуфабрикатов с функционально-технологическими свойствами (кекс «Ржаное диво»);

- разработаны проекты технической документации (ТУ 9136-29111163857-2014, РЦ, ТИ) на кексы «Ржаное диво»;

- по разработанным рецептурам и технологическим инструкциям проведена выработка опытной партии кексов на химических разрыхлителях и дрожжах «Ржаное диво» в пекарне Института холода и биотехнологий Университета ИТМО.

Научные положения, выносимые на защиту:

- результаты исследования влияния солодового экстракта, муки ржаной обдирной, масла растительного, добавки, содержащей омега-3-жирные кислоты, на повышение пищевой ценности кексов;

- результаты исследования влияния заквасок и заварок в технологии кексов на улучшение структурно-механических свойств изделий в процессе хранения;

- рецептуры и технологии производства кексов на химических разрыхлителях и дрожжах с использованием новых сырьевых компонентов.

Апробация работы. Результаты работы были апробированы в пекарне Института холода и биотехнологий Университета ИТМО. Основные результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на 39-й научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава ИХиБТ СПб НИУ ИТМО (г. Санкт-Петербург, 2012г.), П-м и Ш-м Всероссийских конгрессах молодых ученых (г. Санкт-Петербург, 2013 и 2014гг.), VI Международной научно-технической конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» (г. Санкт-Петербург, 2013г.).

Разработанные изделия были представлены на 18-й, 19-й и 20-й Международных специализированных выставках для хлебопекарного и кондитерского рынка «Современное хлебопечение» (г. Москва, 2012, 2013 и 2014гг.), на выставке в рамках Международного Форума «Целебная сила ржи» (г. Санкт-Петербург, 2013г.), на Всероссийской агропромышленной выставке «АГРОРУСЬ-регионы» (г. Санкт-Петербург, 2013г.) и на Всероссийской агропромышленной выставке «АГРОРУСЬ-2013» (г. Санкт-Петербург, 2013г.) и получили положительную оценку.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

Мучные кондитерские изделия представляют собой самый крупный сегмент российского кондитерского рынка по объему продаж благодаря тому, что большая часть этих изделий содержит в своем составе помимо муки большое количество сахара, жира, яичных, молочных продуктов, имеет приятный вкус и привлекательный внешний вид. Ассортимент МКИ, различающихся по рецептурному составу, технологии производства и потребительским свойствам, очень разнообразен. В зависимости от технологического процесса и применяемого сырья их можно разделить на следующие группы: печенье, галеты, крекер, вафли, пряники, торты и пирожные, кексы [33, 60, 73, 103]. Кексы занимают достойное место среди МКИ. По разным данным на них приходится от 12 до 16% от общего объема производства МКИ. Благодаря высокому содерж�