автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Разработка технологий получения продуктов профилактического назначения с использованием выжимок дикорастущих ягод

На правах рукописи

-1мг

Кольман Ольга Яковлевна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОДУКТОВ ПРОФИЛАКТИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЫЖИМОК ДИКОРАСТУЩИХ ЯГОД

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

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

""0540979

28 НОЯ 2013

Красноярск 2013

005540979

Работа выполнена в ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», Торгово-экономический институт

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Иванова Галина Валентиновна, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Типсина Нэлля Николаевна, доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет», заведующая кафедрой «Технологии хлебопекарного, кондитерского и макаронного производств»

Школьникова Марина Николаевна, доктор технических наук, доцент, Бийский технологический институт (филиал), ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова», профессор кафедры «Общая химия и экспертиза товаров»

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научно-исследовательский институт медицинских проблем Севера» Сибирского отделения Российской академии медицинских наук

Защита состоится «19» декабря 2013 г. в «1200» часов на заседании диссертационного совета Д 220.037.03 при ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет» по адресу: 660049, г. Красноярск, проспект Мира, 90, ауд. 315.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет».

Автореферат разослан «18» ноября 2013 г.

С- С"/ ' и-О^'г" V (7 Ученый секретарь г Янова М.А.

диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Резкому снижению резистентности организма к неблагоприятным факторам окружающей среды способствует дефицит витаминов, микроэлементов в рационах питания населения России (Батурин 1998; Гаппаров 1999, 2005; Оншценко, Конь, Прахин, Базарный, Тутельян, Спиричев, Кудашева 2002, 2003, 2004,2005, Климацкая, Куркатов 2003, 2004, 2007). В настоящее время важнейшей проблемой является обогащение продуктов питания эссенциальными нутриентами, способными улучшить многие физиологические процессы в организме человека, повысить защитные системы организма адекватно отвечать на неблагоприятные воздействия окружающей среды, снижая риск развития алиментарно-зависимых заболеваний. Поэтому одним из приоритетных направлений, способных решать проблемы здорового питания населения Красноярского края, является поиск новых видов нетрадиционных сырьевых ресурсов растительного происхождения, использование которых при производстве продуктов питания позволит обогатить их жизненно важными нутриентами до уровня, соответствующего физиологическим потребностям организма.

Среди перспективных видов дополнительного сырья для предприятий пищевой промышленности практический интерес представляют вторичные сырьевые ресурсы других отраслей, в частности соковых производств, объем которых, по литературным данным, составляет 23,5-43,5 % от общего объема перерабатываемых ягод (по РФ). В качестве вторичных сырьевых ресурсов растительного происхождения были выбраны отходы соковых производств выжимки ягод брусники и клюквы. В настоящее время выжимки ягод не используются на преприятиях пищевой промышленности. О вторичных ягодных ресурсах имеются единичные сведения, подтверждающие, что этот вид сырья является важным источником пищевых волокон, витаминов, минеральных и других веществ (Иванова, Изосимова 2002) и отсутствуют сведения о способах консервирования, переработки, использования их в качестве обогащающей добавки при производстве пищевых продуктов. Поэтому комплексные исследования, направленные на решение важной народнохозяйственной задачи -рационального использования вторичных сырьевых ресурсов растительного происхождения с высоким содержании биологически активных веществ и создание на их основе технологических схем производства кондитерской продукции профилактического назначения, - являются актуальными. Тем более, что предлагающаяся населению кондитерская продукция имеет высокую энергетическую ценность при дефиците витаминов, минеральных веществ и пищевых волокон.

Актуальность выбранных направлений исследования подтверждается тем, что их результаты могут быть использованы при реализации Концепции государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации на период до 2020 года (распоряжение Правительства РФ № 1873-р от 25.10.2010 г.), в соответствии с которой предусмотрено комплексное использование растительных сырьевых ресурсов на основе рационального сочетания традиционных и нетрадиционных видов сырья, а также «создания технологий производства качественно новых пищевых продуктов с заданными

свойствами, соответствующих потребности организма человека, в том числе продуктов для профилактики различных заболеваний и укрепления защитных функций организма».

Цель диссертационной работы заключается в разработке технологий получения продуктов профилактического назначения с использованием выжимок дикорастущих ягод.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- исследовать химический состав, показатели безопасности ягод и выжимок дикорастущих ягод (брусники, клюквы) с целью расширения сырьевой базы для предприятий пищевой и перерабатывающей промышленности;

- разработать технологические схемы переработки выжимок ягод брусники, клюквы и определить климатический режим хранения полученных полуфабрикатов - порошков и паст, обеспечивающий максимальную сохранность биологически активных веществ. Обосновать целесообразность применения порошков и паст в производстве кондитерской продукции. Разработать нормативно-техническую документацию;

-разработать технологические схемы и рецептуры производства кондитерской продукции профилактического назначения с использованием полуфабрикатов из выжимок ягод брусники и клюквы с заданным составом, структурой и свойствами;

- оценить качество полученной кондитерской продукции - кексов пониженной калорийности и мармеладно-ягодных масс - по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям, установить регламентированные значения показателей качества. Разработать нормативно-техническую документацию на новые виды кондитерской продукции, провести апробацию разработанных технологических решений и оценить ' их экономическую эффективность.

Научная новизна работы. Научная новизна исследований заключается в том, что впервые изучено нетрадиционное для пищевой промышленности сырье -выжимки брусники, клюквы, полученные из ягод, произрастающих в различных природно-климатических условиях. Предложены технологические схемы переработки выжимок ягод брусники и клюквы в полуфабрикаты - порошки и пасты. Установлены показатели климатического режима хранения паст и порошков из выжимок ягод брусники, клюквы, обеспечивающие максимальную сохранность биологически активных веществ - антиоксидантов - аскорбиновой кислоты, Р-активных веществ. Разработаны математические модели, позволяющие регулировать структурно-механические свойства кондитерской продукции (ПНС, пластичность, эластичность) и получать готовую продукцию с заданным составом, структурой и свойствами. Выявлены закономерности изменения структурно-механических свойств кондитерской продукции в зависимости от концентрации ингредиентов, входящих в состав рецептуры. Установлены регламентированные значения показателей качества (физико-химические, микробиологические, органолептические) для кексов пониженной калорийности и мармеладно-ягодных масс.

Практическая значимость работы. Результаты исследований реализованы в технологиях, подтвержденных нормативной документацией и внедрением на

предприятиях питания и пищевой промышленности в г. Красноярске (УПК ФГАОУ ВПО «СФУ», ООО «Изюминка»), г. Нижнеудинске (кондитерский цех ИП «Маршалко Т.Ю.»).

Достоверность и обоснованность полученных результатов. Основные положения, выводы, рекомендации, полученные в работе, научно обоснованы, подтверждены экспериментальными данными и апробированы на предприятиях питания и пищевой промышленности. Достоверность полученных результатов подтверждена применением современных методов исследования, математической обработкой экспериментальных данных и апробацией.

Личный вклад автора. Автором самостоятельно поставлены цели и задачи, выбраны объекты и методы исследования, разработана комплексная схема организации работы, лично выполнены, обработаны и проанализированы основные результаты.

Основные положения, выносимые на защиту:

- сведения о химическом составе, показателях безопасности ягод и выжимок дикорастущих ягод (брусники, клюквы);

-технологические схемы переработки выжимок ягод брусники, клюквы в новые полуфабрикаты - порошки и пасты;

- показатели климатического режима хранения полуфабрикатов, полученных из выжимок ягод брусники, клюквы (паст и порошков), обеспечивающие максимальную сохранность биологически активных веществ;

-обоснование целесообразности применения паст и порошков из выжимок ягод (брусники, клюквы) при производстве кондитерской продукции;

-математические модели, позволяющие регулировать структурно-механические свойства кондитерской продукции (ПНС, пластичность, эластичность) и получать готовую продукцию с заданным составом, структурой и свойствами;

-регламентированные значения показателей качества (физико-химические, микробиологические, органолептические) для кексов пониженной калорийности и мармеладно-ягодных масс.

Апробация работы. Результаты работы были представлены и доложены на: Межрегиональной научно-практической конференции «Эколого-экономические проблемы региональных рынков товаров и услуг» (ГОУ ВПО «Красноярский государственный торгово-экономический институт» (ГОУ ВПО КГТЭИ), 2010); Всероссийской научно-практической конференции «Биотехнология растительного сырья, качество и безопасность продуктов питания» (Иркутский государственный технический университет, 2010); Межрегиональной научно-практической конференции «Инновационные процессы в развитии сферы общественного питания» (ГОУ ВПО КГТЭИ, 2011 г.); 11-й Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы современной науки и пути их решения» (ГОУ ВПО КГТЭИ, 2011); Международной научно-практической конференции «Направления развития технологии, организации и гигиены питания в современных условиях» (ФГБОУ ВПО «Орловский государственный институт экономики и торговли», 2012); научной школе-семинаре для молодых ученых «Современные аспекты использования возобновляемых природных ресурсов в технологии пищевых продуктов функционального и специализированного

5

назначения» (ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский торгово-экономический институт», 2012); научной школе-семинаре для молодых ученных «Качество и безопасность продукции в рамках государственной политики в области здорового питания населения» (ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский торгово-экономический институт», 2012).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 22 статьи, в том числе 4 в журналах, рекомендованных ВАК. Получено 2 положительных решения о выдаче патента на изобретение (заявка № 2012117932/13 (027032) «Кексы пониженной калорийности с выжимками ягод (брусники, клюквы)», заявка № 2012118185/13 (027480) «Мармеладно-ягодная масса с выжимками ягод брусники, клюквы»).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, объектов и методов исследования, экспериментальной части, выводов, библиографического списка и приложений; включает 46 рисунков, 33 таблицы. Работа изложена на 137 страницах машинописного текста. Библиографический список включает 170 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлено обоснование актуальности выбранной темы, изложены цели и задачи исследования, охарактеризованы научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе приведен обзор и анализ литературных данных, проанализированы существующие технологии производства продуктов функционального назначения с использованием вторичных сырьевых ресурсов растительного происхождения в производстве пищевых продуктов, в том числе профилактического назначения.

Во второй главе дано описание объектов и методов исследований. Общая схема исследований представлена на рис. 1.

Объекты исследования:

1. Ягоды брусники и клюквы, собранные в Абазинском, Минусинском, Тасеевском районах.

2. Вторичные продукты переработки ягод брусники и клюквы (мороженые и сушеные выжимки ягод).

3. Продукты профилактического назначения, полученные путем моделирования и оптимизации рецептур и технологических процессов:

-кексы пониженной калорийности с выжимками ягод брусники, клюквы;

-мармеладно-ягодные массы с выжимками ягод брусники, клюквы.

Для исследований взяты ягоды (и полученные из них выжимки) брусники, клюквы, произрастающие в межгорных котловинах: зона тайги и подтайги (Тасеевский район Красноярского края); южная зона, степная подзона (Минусинский район Красноярского края); южная зона, подзона тайги и подтайги (Абазинский район Республики Хакасия).

Планирование эксперимента, выбор объектов и методов исследования

Исследование ягод, вторичного растительного сырья (выжимок ягод бгуусники и клюквы*)

Разработка технологических схем переработки вторичного растительного сырья (выжимок ягод брусники и клюквы)

...лШШЗЯ

Выжимки дикорастущих ягод брусники и клюквы (мороженые, сушеные)

Физико-химические показатели

Определить показатели климатического режима хранения полуфабрикатов, полученных из выжимок ягод V У Показатели безопасности

Санитарно- 1 химические я показатели Р Радиологические 1 показатели ] I | Микробиоло- I 1 гические | ' | показатели \

1 Обоснование целесообразности применения паст и порошков из выжимок ягод (брусники, Ч клюквы) в производстве кондитерской продукции

Исследование студнеобразующей способности пасты из выжимок ягод

Исследование влияния порошков из выжимок ягод на хлебопекарные свойства пшеничной муки

I рецептур и технологических схем производства продуктов профилактического назначения с выжимками ягод брусники или клюквы (пасты, порошки)

Г

Мармеладно-ягодные массы с выжимками ягод брусники, клюквы ('паста')

Кексы пониженной калорийности с выжимками ягод брусники, клюквы (порошок)

I

Исследование структурно-механических показателей

Определение оптимальной концентрации ингредиентов, входящих в состав разработанных рецептур (оптимизация процесса)

Обоснование рецептур и технологических схем производства продуктов профилактического назначения. Исследование показателей качества

Разработка нормативно-технической документации на новые виды продуктов профилактического назначения, внедрение их в производство

Расчет экономической эффективности и внедрения разработанных технологий и рецептур

в производство

Рисунок 1 - Комплексная схема организации работы 7

При выполнении исследований в работе использовали: физико-химические, функционально-технологические, микробиологические, реологические, атомно-абсорбционные и др. методы исследования. Показатели безопасности санитарно-химические (ртуть, мышьяк, кадмий, свинец), радиологические (цезий-13 7, стронций-90) исследовались стандартными методами ГОСТ 26927-86, ГОСТ 26930-86, ГОСТ 30178-96, МВИ ГП ВНИИМ им. Д. И. Менделеева от 01.12.2005 г. «Методика выполнения измерений удельной активности радионуклидов радия-226, тория-232, калия-40, цезия-137, стронций-90 в пробах продукции промышленных предприятий, предприятий сельского хозяйства и объектов окружающей среды» в соответствии с СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов (с изменениями)». Микробиологические исследования опытных образцов проводили на наличие мезофильных аэробных и факультативно-аэробных микроорганизмов; бактерий группы кишечной палочки (колиформы); Б.аигеш; сальмонелл; дрожжей и плесеней стандартными методами ГОСТ 10444.15-94, ГОСТ Р 5281620-07 (ГОСТ Р 50474-93), ГОСТ 10444.2-94, ГОСТ Р 50480-93, ГОСТ 10444.12-88 в соответствии с СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов (с изменениями)».

Для определения ингредиентного состава новых видов продуктов использован множественный регрессионный анализ. Для статистической обработки экспериментальных данных использовались стандартные методы статистического, корреляционного анализа (Бокс, Дженкинс 1974, Айвазян, Мхитарян 1998, Халафян 2007).

В третьей главе исследован химический состав, показатели безопасности ягод и полученных из них выжимок (брусники, клюквы) с целью расширения сырьевой базы для предприятий пищевой перерабатывающей промышленности. Разработаны технологические схемы переработки вторичного растительного сырья - выжимок; установлены показатели климатического режима хранения порошков и паст, полученных из выжимок ягод брусники, клюквы, обеспечивающие максимальную сохранность биологически активных веществ. Обоснована целесообразность применения порошков и паст из выжимок при производстве кондитерской продукции. Разработана нормативно-техническая документация.

Исследован химический состав и показатели безопасности свежих ягод и выжимок ягод брусники, клюквы, произрастающих в Абазинском, Минусинском, Тасеевском районах. Установлено, что в ходе технологического процесса получения соков из дикорастущих ягод брусники, клюквы объём выжимок составляет 32-40 % в зависимости от вида ягоды и зоны произрастания.

Исследовано содержание пищевых волокон в ягодах и выжимках ягод брусники и клюквы. Содержание пектиновых веществ в мороженых выжимках несколько ниже, чем в свежих плодах - 10-20 % от общего содержания в ягодах. Это объясняется тем, что пектиновые вещества в бруснике и клюкве представлены в основном растворимым пектином, который содержится в

клеточном соке. По содержанию пектиновых веществ абазинские и минусинские образцы выжимок ягод брусники и клюквы незначительно превосходят тасеевские образцы (рис. 2).

■ ятоды брусники Оморож?ныевынснмки брусники Ш сушгныг выжимки брусники

■ ЯГОДЫ КЛЮКВЫ

□ мороженЫВВЫЖИМКИ клмквы

□ суимныевыжнмкп клюквы

Рисунок 2 - Содержание пектиновых веществ (ПВ) в ягодах и выжимках брусники и клюквы (р<0,05)

Содержание клетчатки в ягодах составляет в среднем 12,28 и 14,50 % для брусники и клюквы из Абазинского района, 12 и 14,21 % для брусники и клюквы из Минусинского района, 11,52 и 13,82 % для брусники и клюквы из Тассевского района от общего содержания сухих веществ. Максимальное количество клетчатки обнаружено в мороженых и сушеных выжимках брусники и клюквы из Абазинского района и составляет для мороженых и сушеных выжимок брусники 58,48 и 57,92 %, для мороженых и сушеных выжимок клюквы 57,46 и 58,5 % от общего содержания сухих веществ. Минимальное количество клетчатки обнаружено в образцах из Тасеевского района: 56,10 и 55,39 % (для мороженых и сушеных выжимок брусники), 55,03 и 56,44 % (для мороженых и сушеных выжимок клюквы) от общего содержания сухих веществ. Содержание клетчатки в мороженых и сушеных выжимках в среднем на 40 % выше, чем ягодах. Это объясняется тем, что клетчатка является углеводом клеточных стенок и входит в состав оболочек ягод. Она совершенно не растворима в воде и в органических растворителях и при получении сока прессованием практически вся остается в выжимках (рис. 3).

Исследовано содержание витамина С в ягодах и выжимках брусники и клюквы. Отмечена тенденция к уменьшению количества аскорбиновой кислоты в ягодах при направлении с юга на север, так как в ягодах и выжимках из Абазинского района установлено максимальное содержание витамина С, а в ягодах и выжимках из Тасеевского района - минимальное. В ягодах брусники и клюквы из Абазинского района содержание витамина С составляет до 17,24±0,46 и 24,52±0,33 мг/100 г, из Минусинского района до 16,53±0,44 и 23,31 ±0,31 мг/100 г, из Тасеевского района до 15,52±0,47 и 22,62±0,3 мг/100 г. В выжимках ягод после отжима сока витамина С остается незначительное количество (мороженые и сушеные выжимки брусники из абазинских образцов 6,52±0,12 и 4,25±0,29 мг/100 г, из минусинских образцов 6,52±0,12 и 4,25±0,29 мг/100 г, из тасеевских образцов 4,67±0,08 и 2,25±0,15 мг/100; мороженые и сушеные выжимки клюквы из абазинских образцов 8,51±0,07 и 4,63±0,05

мг/100 г, из минусинских образцов 7,32±0,06 и 3,27±0,03 мг/100 г, из тасеевских образцов 6,43±0,05 и 2,52±0,02 мг/100 г). Это объясняется тем, что витамин С вследствие своей неустойчивости при высушивании и замораживании частично разрушается и его содержание снижается в 4-4,5 раза при сушке и в 2-2,5 раза при замораживании (рис. 4). Поэтому мороженые и сушеные выжимки ягод брусники и клюквы можно рассматривать только как дополнительный источник витамина С.

Рисунок 3 - Содержание клетчатки в ягодах и выжимках брусники и клюквы (р<0,05)

Рисунок 4 - Содержание витамина С в ягодах и выжимках брусники и клюквы (р<0,05)

В ягодах и выжимках брусники и клюквы обнаружено до 68,5-77,0 % антоцианов, 59,0-68,5 % лейкоантоцианов, 51,5-62,0 % катехинов от общего содержания в ягодах, что подтверждается литературными данными (Муратов, Богданова 1978, 1981, Иванова, Изосимова 1999, 2002 и др.).

Титруемые кислоты выжимок варьируют от 3,44 до 4,02 % в плодах брусники и клюквы соответственно. Содержание лимонной и яблочной кислот в выжимках ягод в среднем в 5 раз ниже, чем в ягодах. Бензойной кислоты в брусничных и клюквенных выжимках содержится 0,264 и 0,134 % соответственно, что составляет в среднем 35-37 % от общего содержания в ягодах.

Исследовано содержание натрия, калия, кальция, магния в ягодах (брусники, клюквы) и полученных из них выжимках. Максимальное содержание натрия, калия, кальция, магния обнаружено в образцах ягод и выжимок ягод (мороженых, сушеных выжимок) из Абазинского района, а минимальное - в образцах из Тасеевского района. По сравнению с ягодами, в мороженых выжимках ягод брусники и клюквы выше содержание: натрия на

55,54 и 56,65 %; калия на 74,54 и 79,69 %; кальция на 66,47 и 62,59 %; магния на 59,03 и 52,3 % соответственно. В сушеных выжимках ягод брусники и клюквы, по сравнению с морожеными выжимками ягод брусники и клюквы, выше содержание: натрия на 28,96 и 35 %; калия на 38,40 и 35,99 %; кальция на 31,62 и 36,47 %; магния на 47,56 и 41,82 % соответственно.

Исследованы показатели безопасности выжимок ягод брусники и клюквы: санитарно-химические (ртути, кадмия, мышьяка, свинца), радиологические (цезия-137, стронция-90) и микробиологические показатели. Для исследования был взят купаж выжимок из разных мест районирования (Абазинский, Минусинский, Тасеевский район).

Содержание ртути, кадмия, мышьяка, свинца, цезия-137, стронция-90 в выжимках ягод брусники и клюквы, в соответствии с СанПин 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов (с изменениями)», не превышает величины допустимых уровней (ВДУ) (рис. 5-10).

0,00125 0,0012 0,00115 1 0,0011 15,50)05 0,001 0,00095 0,0099

Л

ки ¡русннии «ыи™* '.-и'л;

0,015 ^ й:: 5

ВДУ - величина допустимых уровней Рисунок 5 - Содержание ртути в выжимках ягод брусники и клюквы (р<0,05)

:5Т

£ 0,115 # 0,11

0,1 0,096

!_Ж1

■ эамйроквчыа 3 сушенье -ВДУ

выюни, бтсниа

ВДУ - величина допустимых уровней Рисунок 6 - Содержание кадмия в выжимках ягод брусники и клюквы (р<0,05)

вьжиши брусники еыкимш кпоквы

си брусники вь?*имки кпоквы

ВДУ - величина допустимых уровней Рисунок 7 - Содержание свинца в выжимках ягод брусники и клюквы (р<0,05)

ВДУ - величина допустимых уровней Рисунок 8 - Содержание мышьяка в выжимках ягод брусники и клюквы (р<0,05)

выжимки брусздки

Рисунок 9 - Содержание стронция-90 е выжимках ягод брусники и клюквы (р<0,05)

Рисунок 10 - Содержание цезия-137 в выжимках ягод брусники и клюквы (р<0,05)

Микробиологические показатели, в соответствии с СанПин 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов (с изменениями)», не превышают величины допустимых уровней

(ВДУ).

На основании проведенных исследований выявлено, что выжимки ягод брусники и клюквы являются источником пищевых волокон, Р-активных веществ, витамина С, органических кислот, минеральных веществ, поэтому выжимки ягод можно использовать как биологически активную добавку при производстве продуктов профилактического назначения. В настоящее время отсутствуют сведения о способах консервирования, переработки и использовании в качестве обогащающей добавки выжимок ягод при производстве пищевых продуктов.

Разработаны технологические схемы переработки выжимок дикорастущих ягод брусники и клюквы в полуфабрикаты - порошки и пасты, определены показатели климатического режима хранения порошков и паст из выжимок ягод брусники или клюквы, обеспечивающие максимальную сохранность биологически активных веществ. Разработаны аппаратурно-технологические схемы получения паст из мороженых выжимок ягод (брусники, клюквы) и порошков из сушеных выжимок ягод (брусники, клюквы) (рис. 11, 12).

Знмораживвние

Измельчение

Рисунок 11 - Аппаратурно-технологическая схема получения пасты из мороженых выжимок ягод брусники или клюквы: 1 - стеллаж передвижной; 2 - камера шоковой заморозки (ЬАШОХ ВХ 106); 3 - миксер-блендер АШ-М?

Рисунок 12 - Аппаратурно-технологическая схема получения порошка из сушеных выжимок ягод брусники или клюквы: 1 - стеллаж передвижной; 2 - сушильный шкаф «Универсал-СД-4 »; 3 - мельница УИМ-2(Т); 4 - вибросито «Каскад»

Проведена количественная оценка разработанных технологических схем получения паст, порошков по степени мало- и безотходности. Количественным критерием оценки степени мало- и безотходности в методике служил коэффициент (уровень) безотходности (К6). Коэффициенты безотходности технологической схемы получения порошков из выжимок ягод брусники и клюквы составляют 099 и 0,98. Технологические схемы, имеющие К6 от 0,9 до 1,0, относят к категории условно безотходных, поэтому технологическую схему получения порошков можно отнести к категории условно безотходных. Технологическая схема получения паст относится к абсолютно безотходной технологической схеме, поскольку имеет Кб, равный 1 (методика разработана Комаровым, Мануйловой 1995, 1997).

Определены показатели климатического режима хранения паст и порошков из выжимок ягод брусники и клюквы, позволяющие максимально сохранить содержание в них витамина С, Р-активных веществ на протяжении всего срока хранения. Пасты из ягод брусники, клюквы предложено хранить при температуре минус 18 °С и относительной влажности воздуха (ОВВ) 95 % в течение 9 месяцев, а порошки из выжимок ягод брусники, клюквы - при температуре плюс 18 °С и ОВВ 65 % в течение 9 месяцев (рис. 13-16).

продолжительность хранения, мес, С ¡паста иэ выжимок брусники) И р-активные вещества (паста из выжимок брусники) —О— витамин С (паста из выжимок клюквы) —X—Р-активные вещества (паста из выжимок клюквы)

Рисунок 13 - Динамика изменения содержания витамина С, Р-активных веществ в пастах из выжимок ягод брусники, клюквы при Т= - 18°С, ОВВ 95 %

IX X XI XII I II III IV V продолжительность хранения, мес.

—•— влажность пасты из выжимок ягод брусники, % —D— влажность пасты из выжимок ягод клюквы, %

Рисунок 14 - Динамика изменения влажности в пастах из выжимок ягод брусники, клюквы при Т= - 18°С, ОВВ 95 %

III IV

продолжительность /ранения, мес. —•— витамин С (порошок из выжимок брусники) —■— Р-актиеные вещества (порошок из выжимок брусники) —О— витамин С (порошок из выжимок клюквы) —К— Р-вктивные вещества (порошок из выжимок клюквы)

Рисунок 15 - Динамика изменения содержания витамина С в порошков из сушеных выжимок ягод брусники, клюквы при Т= +18°С, 65 %

IX X XI XII I II III

продолжительность хранения, мес.

—•— влажность порошка из выжимок ягод брусники, % —О— влажность порошка иэ выжимок ягод клюквы, %

Рисунок 16 - Динамика изменения влажности в порошках из сушеных выжимок ягод брусники, клюквы при Т= + 18°С, ОВВ 65 %

Микробиологические показатели паст и порошков при данных показателях климатического режима хранения, в соответствии с СанПин 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов (с изменениями)», в течение всего периода хранения не превышают величины допустимых уровней (ВДУ).

Обоснована целесообразность применения порошков и паст в производстве кондитерской продукции за счет исследования влияния порошков из выжимок ягод брусники и клюквы на хлебопекарные свойства пшеничной муки высшего сорта и студнеобразующей способности паст из выжимок ягод брусники и клюквы. Разработаны следующие технические условия: ТУ 9169-10202067876-12 «Порошок из сушеных выжимок ягод (брусники, клюквы)», ТУ 9169-101-02067876-12 «Паста из выжимок ягод (брусники, клюквы)».

В четвертой главе разработаны технологические схемы и рецептуры создания кондитерской продукции с использованием выжимок дикорастущих ягод с заданным составом, структурой и свойствами для профилактического питания (кексы пониженной калорийности с выжимками ягод брусники, клюквы; мармеладно-ягодные массы с выжимками ягод брусники, клюквы).

Определение оптимального соотношения компонентов проводится в 3 этапа. Первый этап состоит в планировании и проведении эксперимента, а именно нахождение массовой доли компонентов смеси, с которыми проводится контрольный эксперимент. Второй этап: исследование модели смеси после проведения эксперимента, нахождение параметров модели. Третий этап включает нахождение уже оптимальных массовых долей компонентов, которые необходимо взять для производства данной продукции.

Введем следующие обозначения: композиция 1 (мука пшеничная высшего сорта - порошок из выжимок ягод брусники); композиция 2 (мука пшеничная высшего сорта - порошок из выжимок ягод клюквы); композиция 3 (сахар-песок - паста из выжимок ягод брусники); композиция 4 (сахар-песок - паста из выжимок ягод брусники).

Первый этап. Определены пределы концентрации рецептурных компонентов композиций на основании проведенных предварительных поисковых проработок, а также предельное напряжение сдвига, пластичность, эластичность в кексах пониженной калорийности и мармеладно-ягодных массах.

На качество кекса, мармелада влияют структурно-механические показатели. Для характеристики качества кексов пониженной калорийности с выжимками ягод брусники или клюквы были выбраны следующие показатели: У\ - предельное напряжение сдвига, Па; у2 - пластичность, %; у3 -эластичность, %. Независимыми, или варьируемыми, факторами являются: - концентрация муки высшего сорта, г; Хг - концентрация порошка из сушеных выжимок ягод брусники или клюквы, г.

Для характеристики качества мармеладно-ягодной массы с выжимками ягод брусники или клюквы были выбраны следующие показатели: у\ -предельное напряжение сдвига, Па; у\ - пластичность, %; Уз - эластичность, %.

Независимыми, или варьируемыми, факторами являются: х'] - концентрация сахара-песка, кг; х\ - концентрация пасты из выжимок ягод брусники или клюквы, кг.

Второй этап. Полученные экспериментальные данные обработаны с помощью пакета программ БТАТКТССА 6.0 (проведен регрессионный и корреляционный анализ данных). Для оценки надежности уравнения регрессии и значимости коэффициента корреляции (Л), коэффициента детерминации (Д2) используется критерий Фишера (Г). Результаты линейного регрессионного анализа представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты линейного регрессионного анализа

Функция отклика Композиция 1 Композиция 2 Композиция 3 Композиция 4

Я р Я * Я я' Я я'

Предельное напряжение сдвига, Па 0,999 0,998 3712,88* 0,999 0,998 2466,099* ■Ч" о о* 0,889 36,09* ^ о" о 43,64*

Пластичность, % 0,997 0,995 1040,35* 0,998 0,996 1404,614* Г-- о" ■ч-о" 72,63* ю о> о" о" 60,07*

Эластичность, % 0,991 оо СГ\ о" 249,24* ОО о" о" ОО ОО см Оч о" "Л ОО о" 25,32* ОО о" о г» о" 17,18*

♦Примечание. Критический уровень F„Шй^ находим с помощью таблицы - распределение: критические значения /'с V/ и У2 степенями свободы, уровень значимости в 5 %): =4,26.

Поскольку исследования подтвердили, что Рфакт > Ртабл, то представленные ниже уравнения адекватно описывают опытные данные, т. е. влияние концентрации каждого компонента композиции на их структурно-механические показатели.

Для композиции 1: Для композиции 3:

у,= -621432,37 + 39,66-х, + 39,67-х2; (1) уГ= 820,1337 - 0,4058-х,'- 0,368-х2'; (7)

у2 = -57640,2 + 3,682-Х] + 3,688-х2; (2) у2' = - 268,916 + 0,242-хГ+0,2888х2'; (8)

у3= -74451,2 + 4,7556-х, +4,7572-х2. (3) Уз - - 299,228 + 0,257-х,' + 0,28-х2'. (9)

Для композиции 2: Для композиции 4:

у,= -564603,16 +36,032-х, + 36,05-х2; (4) уГ = 1106,504 - 0,635-х,1 - 0,593х2'; (Ю)

у2= - 24955,501 + 1,5961-х, + 1,603х2; (51 у2'= - 196,023 + 0,185-х,' + 0,232-хг'; (11)

у3= -41764,7939 + 2,6701-х, + 2,6715-х2. (6) у3'= - 299,651 + 0,26-х,' + 0,281-х2'. (12)

Третий этап. Зависимость изменения структурно-механических свойств от концентрации рецептурных компонентов композиций носят соответственно линейный характер. Для определения оптимальных соотношений компонентов, составляющих композиции, использовался пакет программ «МаЛСАХ) 2001».

Поиск оптимума функций у и у2, у3, у'/, у'2, у'з осуществлялся по полученным уравнениям регрессии.

Минимальные и максимальные концентрации компонентов X/, х2, х'], х'2 определялись по органолептическим показателям и составили:

1) для кексов пониженной калорийности с выжимками брусники или клюквы: 2) для мармеладно-ягодных масс с выжимками брусники или клюквы:

11754 < х, <12694, 29777 £ х2 <3917. 402 < X ] ¿517, 735 < х'2 £ 849.

Пределы функций, у/, у2, у3, у'и у'2, у'3 задавались, исходя из органолептических характеристик и требований, предъявляемых к структурно-механическим свойствам кексов пониженной калорийности и мармеладно-ягодных масс. Для предложенных композиций неравенства приняли следующий вид:

1) для кексов пониженной калорийности с выжимками брусники или клюквы: 2) для мармеладно-ягодных масс с выжимками брусники или клюквы:

112 <у1 <120, 79 ¿у2 ¿87, 79£Л <84. 338 <у'1 ¿347, 70 < уг ¿76, 39¿у'з ¿47.

На основании разработанных математических моделей созданы рецептуры производства продуктов профилактического назначения с выжимками ягод с заданным составом структурой и свойствами.

Для композиции 1 получено следующее соотношение: х\ = 11858 г, х2 = 3812 г при значениях функций у1 = 118,66 Па, у2 =82,046 %, у3 =80,075 %; для композиции 2-Х] - 11858 г, х2 = 3812 г при значении функций у, = 119,184 Па, уг = 84,01 %, у3 = 83,827 %; для композиции 3 - х,= 518 кг, х2 = 735 кг при значении функций у\ = 339,48 Па, у2 = 68,61 %, у3 = 39,72 %; для композиции 4 - хх= 515,33 кг, х2 = 341,76 кг при значении функций у, =341,76 Па, у2 =75,71 %, уз = 40,005 %.

Исследовано качество разработанной кондитерской продукции по органолептическим, физико-химическим, микробиологическим показателям. Установлены регламентированные значения показателей качества для кексов пониженной калорийности и мармеладно-ягодных масс. Разработана нормативно-техническая документация на новые виды кондитерской продукции, проведена промышленная апробация разработанных технологических решений и оценка их экономической эффективности.

Введение в рецептуру пластового фруктово-ягодного мармелада паст из выжимок ягод брусники, клюквы позволяет, с одной стороны, увеличить содержание в мармеладно-ягодной массе пищевых волокон в среднем на 292-324 %, а с другой стороны, снизить калорийность изделий в среднем на

Введение в рецептуру пластового фруктово-ягодного мармелада паст из выжимок ягод брусники, клюквы позволяет, с одной стороны, увеличить содержание в мармеладно-ягодной массе пищевых волокон в среднем на 292-324 %, а с другой стороны, снизить калорийность изделий в среднем на 45%. Введение в рецептуру кекса порошков из выжимок ягод брусники, клюквы позволяет, с одной стороны, увеличить содержание в них пищевых волокон в среднем на 300 %, а с другой стороны, снизить калорийность изделий в среднем на 11 %. Исследование микробиологических показателей показало, что кексы пониженной калорийности и мармеладно-ягодные массы с выжимками ягод брусники или клюквы полностью соответствуют СанПиН 2.3.2.1078-01.

Рассчитан экономический эффект от внедрения кексов пониженной калорийности и мармеладно-ягодных масс. Он выражается в снижении стоимости единицы изделия. Кекс пониженной калорийности с выжимками ягод брусники дешевле традиционного кекса в среднем на 0,64 %, а кекс пониженной калорийности с выжимками ягод клюквы дешевле традиционного кекса в среднем на 1,19 %. Мармеладно-ягодная масса из выжимок ягод брусники дешевле традиционного пластового мармелада в среднем на 67,11 %, а мармеладно-ягодная масса из выжимок ягод клюквы дешевле традиционного пластового мармелада в среднем на 68,97 %, что делает целесообразным их использование в рационах питания широких масс населения.

ВЫВОДЫ

1. На основании проведенных исследований выявлено, что выжимки ягод брусники и клюквы являются источником пищевых волокон (мороженые выжимки - 13,67 и 17,13 г/ЮОг; сушеные выжимки - 47,58 и 50,46 г/100г), Р-активных веществ (мороженые выжимки - катехины 149,63 мг/100 г и 138,43 мг/100 г, антоцианы 444,33 и 443 мг/100 г, лейкоантоцианы 105,7 и 101,46 мг/100 г; сушеные выжимки - катехины 124,27, мг/100 г и 115,00 мг/100 г, антоцианы 424,33 и 417,33 мг/100 г, лейкоантоцианы 95,2 и 87,43 мг/100 г), минеральных веществ (мороженые выжимки-№ 12,03 и 3,1 мг/100г; К 174,79 и 221,71 мг/100 г; Са 48,25 и 32,14 мг/100 г; 19,34 и 34,26 мг/100 г; сушеные выжимки - № 15,52 и 3,49 мг/100 г; К 242,03 и 301,52 мг/100 г; Са 67,41 и 43,90 мг/100 г; Ме 28,13 и 48,35 мг/100 г), что делает возможным и целесообразным их использование в качестве обогащающей добавки при производстве кондитерской продукции профилактического назначения.

2. Разработаны технологические схемы переработки вторичных ягодных ресурсов - выжимок ягод брусники, клюквы, позволяющие получить из них порошки и пасты. Установлены показатели климатического режима хранения полученных полуфабрикатов: порошка (Т= 18,0±2,0 °С, ОВВ 65,0±2,0 %) и пасты (Т= -18,0±2,0 °С, ОВВ 95,0±2,0 %) из выжимок ягод брусники и клюквы, обеспечивающие максимальную сохранность биологически активных веществ.

3. Разработаны технические условия: ТУ 9169-102-02067876-12 «Порошок из сушеных выжимок ягод (брусники, клюквы)», ТУ 9169—101— 02067876-12 «Паста из выжимок ягод (брусники, клюквы)».

4. Разработаны технологические схемы и рецептуры кондитерской продукции профилактического назначения с выжимками ягод брусники, клюквы: кексы пониженной калорийности и мармеладно-ягодные массы с заданным составом, структурой и свойствами. Введение в рецептуру пластового фруктово-ягодного мармелада паст из выжимок ягод брусники, клюквы позволяет, с одной стороны, увеличить содержание в мармеладно-ягодной массе пищевых волокон в среднем на 292-324 %, а с другой стороны снизить калорийность изделий на в среднем 45 %. Введение в рецептуру кекса порошков из выжимок ягод брусники, клюквы позволяет, с одной стороны, увеличить содержание в них пищевых волокон в среднем на 300 %, а с другой стороны снизить калорийность изделий в среднем на 11 %.

5. Определены регламентированные показатели качества кексов пониженной калорийности и мармеладно-ягодных масс (физико-химические, микробиологические, органолептические). Физико-химические показатели кексов: влажность 25,4 %, массовая доля жира 13 %, общий сахар 14,9 %. Физико-химические показатели мармеладно-ягодных масс: влажность 30 %, общая кислотность 5,2-5,7 град. Микробиологические показатели кексов пониженной калорийности и мармеладно-ягодных масс с выжимками ягод брусники или клюквы полностью соответствуют требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01.

6. Разработана нормативно-техническая документация на новые виды кондитерской продукции: ТУ 9136-103-02067876-12 «Кексы пониженной калорийности с выжимками ягод (брусники, клюквы)», ТУ 9128—104— 02067876-12 «Мармеладно-ягодные массы с выжимками ягод (брусники, клюквы)». Апробация разработаной кондитерской продукции проведена в: УПК ФГАОУ ВПО «СФУ», ТЭИ; ООО «Изюминка» (г. Красноярск); кондитерском цехе ИП «Маршалко Т.Ю.» (г. Нижнеудинск).

7. Обоснована экономическая эффективность от внедрения предлагаемых рецептур кексов пониженной калорийности и мармеладно-ягодных масс в производство, выражающаяся в снижении стоимости единицы изделия (кексы на 0,64-1,19 %, массы на 67-69 %).

8. Разработаны технические рекомендации по производству кексов пониженной калорийности и мармеладно-ягодных масс профилактического назначения. Научная новизна разработанной кондитерской продукции подтверждена 2 положительными решениями о выдаче патентов.

СПИСОК НАУЧНЫХ ТРУДОВ

Статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК

1. Кольман О.Я. Экологическая безопасность вторичных сырьевых ресурсов плодоовощной отрасли / ОЛ. Кольман, Г.В. Иванова // Здоровье населения и среда обитания. -2012.-№ 6. -С. 37-40.

2. Кольман ОЛ. Вторичные сырьевые ресурсы как биологически активная добавка направленного действия / ОЛ. Кольман, Г.В. Иванова // Здоровье населения и среда обитания.-2012. -№ 7. -С. 30-32.

3. Кольман О.Я. Моделирование и оптимизация мучных кондитерских изделий функционального назначения / О.Я. Кольман, Г.В. Иванова // Вестник КрасГАУ. — 2013. — №4.-С. 179-185.

4. Кольман О.Я. Способы консервирования вторичного сырья дикорастущих ягод брусники и клюквы / ОЛ. Кольман, Г.В. Иванова // Вестник КрасГАУ. - 2013. - № 5. -С. 218-223.

Патенты

5. Заявка 2012117932 Российская Федерация, МПК А 21 D 13/08, А 21 D 2/36. Кексы пониженной калорийности / Кольман ОЛ., Иванова Г.В., Цугленок Н.В.; заявитель ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет». - № 2012117932; заявл. 28.04.2012; опубл. 10.11.2013,Бюл.№31.- 1 с.

6. Заявка 2012118185 Российская Федерация, МПК А 23 L 1/06. Мармеладно-ягодные массы / Кольман О Л., Иванова Г.В., Цугленок Н.В.; заявитель ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет». - № 2012118185; заявл. 03.05.2012; опубл. 10.11.2013,Бюл.№31.-1 с.

Статьи в научных изданиях

7. Кольман ОЛ. Влияние ягодного порошка на хлебопекарные свойства пшеничной муки /ОЛ. Кольман, Г.В. Иванова // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. -2012. - №2(3).-С. 166-167.

8. Кольман ОЛ. Использование ягодных паст в кондитерском производстве / ОЛ. Кольман, Г.В. Иванова // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. - 2012. -№2(3). -С. 169—170.

9. Кольман ОЛ. Новые пищевые технологии в производстве продуктов питания/ ОЛ. Кольман, Г.В. Иванова // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. - 2011. -Xsl.-С. 159-161.

10. Кольман ОЛ. Новые виды мучных кондитерских изделий пониженной калорийности/ ОЛ. Кольман, Г.В. Иванова // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. -2011,- №1,- С. 157-158.

11. Кольман ОЛ. Инновационные технологии в использовании вторичных сырьевых ресурсов/ ОЛ. Кольман, Г.В. Иванова //Инновационные технологии в области пищевых продуктов и продукции общественного питания функционального и специализированного назначения: коллективная монография / ФГБОУ ВПО СПбГТЭУ; под общ. ред. Н.В. Пайковой. - СПб.: ЛЕМА, 2012. - С. 97-109. ISBN 978-5-98709-533-1.

12. Кольман ОЛ. Вторичные сырьевые ресурсы (мороженые выжимки ягод брусники и клюквы) как функциональный ингредиент при производстве продуктов питания/ ОЛ. Кольман, Г.В. Иванова // Современные аспекты использования возобновляемых природных ресурсов в технологии пищевых продуктов функционального и специализированного назначения: коллективная монография / ФГБОУ ВПО СПбГТЭУ; под общ. ред. Н.В. Панковой. - СПб.: ЛЕМА, 2012. - С. 159-180. ISBN 978-5-98709-592-8.

13. Кольман ОЛ. Проблема экологической безопасности отходов предприятий пищевой и перерабатывающей промышленности / ОЛ. Кольман // Биотехнология растительного сырья, качество и безопасность продуктов питания: сб. мат-лов докл. Всерос. науч,-практ. конф., посвящ. 80-летию ИрГГУ / ИрГТУ. - Иркутск, 2010. - С. 223-225.

14. Кольман ОЛ. Новые технологии в производстве экологически безопасных продуктов / ОЛ. Кольман, Г.В. Иванова // Эколого-экономические проблемы региональных рынков товаров и услуг: сб. мат-лов Межрегион, науч.-практ. конф. с междунар. участием (Красноярск, 20 мая 2010 г.) / Краснояр. гос. торг.-экон. ин-т. - Красноярск, 2010. -С. 367-369.

15. Кольман О.Я. Содержание пищевых волокон и витаминов в продуктах переработки ягод брусники и клюквы / ОЛ. Кольман // Инновационные процессы в развитии сферы общественного питаниия: сб. мат-лов Межрегион, науч.-практ. конф. (Красноярск, 27 апр. 2011 г.) / Краснояр. гос. торг.-экон. ин-т. - Красноярск, 2011. - С. 118-121.

16. Кольман ОЛ. Влияние методов обработки на массу и пищевую ценность вторичных сырьевых ресурсов при производстве плодово-ягодных соков / О.Я. Кольман // Инновационные процессы в развитии сферы общественного питания: сб. мат-лов Межрегион, науч.-практ. конф., 27 апр. 2011 г. / Краснояр. гос. торг.-экон. ин-т. - Красноярск, 2011. -С. 134-138.

17. Кольман ОЛ. Безопасность вторичных сырьевых ресурсов плодоовощной отрасли / О.Я. Кольман, Г.В. Иванова // Инновационные направления деятельности в общественном питании и хлебопечении: сб. ст. Всерос. науч.-практ. конф. (Новосибирск, 25 окт. 2011 г.) / НГТУ. - Новосибирск, 2011.-С. 57-61.

18. Кольман ОЛ. Вторичные сырьевые ресурсы в производстве мучных кондитерских изделий пониженной калорийности / ОЛ. Кольман, Г.В. Иванова // Направления развития технологии, организации и гигиены питания в современных условиях: сб. мат-лов П Международ, науч.-практ. конф. (Орёл, 21-22 мая 2012 г.) / Орловский гос. ин-т экономики и торговли. - Орёл, 2012. - С. 35-37.

19. Кольман О Л. Производство мармеладных масс: региональный аспект / ОЛ. Кольман, ГЛ. Иванова // Направления развития технологии, организации и гигиены питания в современных условиях: сб. мат-лов П Международ, науч.-практ. конф. (Орёл, 21-22 мая 2012 г.) / Орловский гос. ин-т экономики и торговли. - Орёл, 2012. - С. 98-100.

20. Кольман ОЛ. Новые виды кексов пониженной калорийности /ОЛ. Кольман // Актуальные проблемы современной науки и пути их решения: мат-лы П Междунар. науч.-практ. конф. аспирантов и докторантов (Красноярск, 24 нояб. 2011 г.) / Краснояр. гос. торг.-экон. ин-т. - Красноярск, 2011.-С. 159-161.

21. Кольман ОЛ. Разработка новых видов мармеладно-ягодных паст / ОЛ. Кольман // Актуальные проблемы современной науки и пути их решения: мат-лы П Междунар. науч.-практ. конф. аспирантов и докторантов (Красноярск, 24 нояб. 2011 г.) / Краснояр. гос. торг.-экон. ин-т. - Красноярск, 2011. — С. 162-165.

22. Кольман ОЛ. Пищевые ингредиенты растительного происхождения в производстве кондитерских изделий повышенной пищевой ценности / ОЛ. Кольман, Г.В. Иванова // Питание и здоровье: мат-лы XTV Всерос. конгр. диетологов и нутрициологов с междунар. участием.-М., 2012.-С. 41.

23. Кольман ОЛ. Инновационные технологии производства мучных кондитерских изделий, обогащенных ягодным порошком / О Л. Кольман // Современное состояние и перспективы развития индустрии питания и гостеприимства: сб. ст. Всерос. науч.-практ. конф. / AHO ВПО «Омский экономический институт». - Омск, 2012. - С. 42-45.

24. Кольман ОЛ. Современные индустриальные технологии в производстве кондитерских изделий на ягодной основе / ОЛ. Кольман // Современное состояние и перспективы развития индустрии питания и гостеприимства: сб. ст. Всерос. науч.-практ. конф. / AHO ВПО «Омский экономический институт». - Омск, 2012. - С. 46-49.

Санитарно-эпидемиологическое заключение № 24.49.04.953.П.000381.09.03 от 25.09.2003 г. Подписано в печать 15.11.2013 г. Формат 60x84/16. Бумага тип. № 1. Печать - ризограф. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 715 Издательство Красноярского государственного аграрного университета 660017, Красноярск, ул. Ленина, 117

Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное автономное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет» Торгово-экономический институт

04201454625 На правах рукописи

Кольман Ольга Яковлевна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОДУКТОВ ПРОФИЛАКТИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЫЖИМОК

ДИКОРАСТУЩИХ ЯГОД |

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

виноградарства

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Иванова Г.В.

Красноярск 2013

Г

Содержание

Ведение.............................................................................. 4

1 Обзор литературы.................................................................. 9

1.1 Фактическое питание населения Красноярского края..................... 9

1.2 Общая характеристика сырья................................................... 11

1.3 Функциональные продукты питания с использованием вторичных

сырьевых ресурсов................................................................ 26

Выводы.............................................................................. 36

2 Объекты и методы исследования............................................... 37

2.1 Объекты исследования............................................................... 37

2.2 Методы исследования............................................................ 39

3 Исследование я год и выжимок ягод брусники и клюквы. Разработка технологических схем переработки вторичных сырьевых

ресурсов.............................................................................. 49

3.1 Исследование химического состава и показателей безопасности ягод

и выжимок ягод брусники и клюквы.......................................... 49

3.2 Разработка технологических схем переработки вторичных сырьевых ресурсов............................................................................. 63

3.3 Определение параметров климатических режимов хранения продуктов полученных на основе выжимок ягод (брусники, клюквы)............................................................................... 69

3.4 Исследование влияния продуктов полученных из вторичных сырьевых ресурсов на хлебопекарные свойства пшеничной муки высшего сорта. Изучение студнеобразующей способности

"Продуктов полученных из выжимок ягод.........................\.......... 75

Выводы.............................................................................. 79

4 Разработка технологических схем и рецептур мучных кондитерских изделий и сахаристых полуфабрикатов с заданным составом,

/

структурой и свойствами..............................................................................................................82

4.1 Разработка технологических схем производства мучных кондитерских изделий и сахаристых полуфабрикатов......................................82

4.2 Математическое моделирование многокомпонентных рецептур мучных кондитерских изделий и сахаристых полуфабрикатов..................86

4.3 Оценка качества кексов повышенной калорийности и мармеладно-ягодных масс по физико-химическим, микробиологическим показателям..................................................................................................................................................111

4.4 Расчет экономической эффективности..............................................................................115

Выводы............................................................................................................................................................118

Заключение..................................................................................................................................................120

Библиографический список..........................................................................................................122

Приложение А Химический состав и микробиологические

показатели ягод и выжимок ягод брусники и клюквы........................................138

Приложение Б Технологические схемы..............................................................................147

Приложение В Пищевая ценность..........................................................................................151

При л ожение Г Нормативная документация..................................................................159

Введение

Актуальность проблемы. Резкому снижению резистентности организма к неблагоприятным факторам окружающей среды способствует дефицит витаминов, микроэлементов в рационах питания населения России (Батурин 1998; Гаппаров 1999, 2005; Онищенко, Конь, Прахин, Базарный, Тутельян, Спиричев, Кудашева 2002, 2003, 2004, 2005, Климацкая, Куркатов 2003, 2004, 2007). В настоящее время важнейшей проблемой является обогащение продуктов питания эссенциальными нутриентами, способными улучшить многие физиологические процессы в организме человека, повысить защитные системы организма адекватно отвечать на неблагоприятные воздействия окружающей среды, снижая риск развития алиментарно-зависимых заболеваний. Поэтому одним из приоритетных направлений, способных решать проблемы здорового питания населения Красноярского края, является поиск новых видов нетрадиционных сырьевых ресурсов растительного происхождения, использование которых при производстве продуктов питания позволит обогатить их жизненно важными нутриентами до уровня, соответствующего физиологическим потребностям организма.

Среди перспективных видов дополнительного сырья для предприятий пищевой промышленности практический интерес представляют вторичные сырьевые ресурсы других отраслей, в частности соковых производств, объем которых, по литературным данным, составляет 23,5-43,5 % от общего объема перерабатываемых ягод (по РФ). В качестве вторичных сырьевых ресурсов растительного происхождения были выбраны отходы соковых производств выжимки ягод брусники и клюквы. В настоящее время выжимки ягод не используются на преприятиях пищевой промышленности. О вторичных ягодных ресурсах имеются единичные сведения, подтверждающие, что этот вид сырья является важным источником пищевых волокон, витаминов, минеральных и "других веществ (Иванова, Изосимова 2002) и отсутствуют сведения о способах консервирования, переработки, использования их в качестве обогащающей добавки при производстве пищевых продуктов. Поэтому комплексные исследования, направленные на решение важной

народнохозяйственной задачи - рационального использования вторичных сырьевых ресурсов растительного происхождения с высоким содержаним биологически активных веществ и создание на их основе технологических схем производства кондитерской продукции профилактического назначения, - являются актуальными. Тем более, что предлагающаяся населению кондитерская продукция имеет высокую энергетическую ценность при дефиците витаминов, минеральных веществ и пищевых волокон.

Актуальность выбранных направлений исследования подтверждается тем, что их результаты могут быть использованы при реализации Концепции государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации на период до 2020 года (распоряжение Правительства РФ № 1873-р от 25.10.2010 г.), в соответствии с которой предусмотрено комплексное использование растительных сырьевых ресурсов на основе рационального сочетания традиционных и нетрадиционных видов сырья, а также «создания технологий производства качественно новых пищевых продуктов с заданными свойствами, соответствующих потребности организма человека, в том числе продуктов для профилактики различных заболеваний и укрепления защитных функций организма».

Цель диссертационной работы заключается в разработке технологий получения продуктов профилактического назначения с использованием выжимок дикорастущих ягод.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- исследовать химический состав, показатели безопасности ягод и выжимок дикорастущих ягод (брусники, клюквы) с целью расширения сырьевой базы для предприятий пищевой и перерабатывающей промышленности;

- разработать технологические схемы переработки выжимок ягод брусники, клюквы и определить климатический режим хранения полученных полуфабрикатов - порошков и паст, обеспечивающий максимальную сохранность биологически активных веществ. "Обосновать целесообразность применения порошков и паст в производстве кондитерской продукции. Разработать нормативно-техническую документацию;

- разработать технологические схемы и рецептуры производства кондитерской продукции профилактического назначения с использованием полуфабрикатов из выжимок ягод брусники и клюквы с заданным составом, структурой и свойствами;

- оценить качество полученной кондитерской продукции - кексов пониженной калорийности и мармеладно-ягодных масс - по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям, установить регламентированные значения показателей качества. Разработать нормативно-техническую документацию на новые виды кондитерской продукции, провести апробацию разработанных технологических решений и оценить их экономическую эффективность.

Научная новизна работы. Научная новизна исследований заключается в том, что впервые изучено нетрадиционное для пищевой промышленности сырье — выжимки брусники, клюквы, полученные из ягод, произрастающих в различных природно-климатических условиях. Предложены технологические схемы переработки выжимок ягод брусники и клюквы в полуфабрикаты - порошки и пасты. Установлены показатели климатического режима хранения паст и порошков из выжимок ягод брусники, клюквы, обеспечивающие максимальную сохранность биологически активных веществ - антиоксидантов - аскорбиновой кислоты, Р-активных веществ. Разработаны математические модели, позволяющие регулировать структурно-механические свойства кондитерской продукции (ПНС, пластичность, эластичность) и получать готовую продукцию с заданным составом, структурой и свойствами. Выявлены закономерности изменения структурно-механических свойств кондитерской продукции в зависимости от концентрации ингредиентов, входящих в состав рецептуры. Установлены регламентированные значения показателей качества (физико-химические, микробиологические, органолептические) для кексов пониженной калорийности и мармеладно-ягодных масс.

Практическая значимость работы. Результаты исследований реализованы в технологиях, подтвержденных нормативной документацией и внедрением на предприятиях питания и пищевой промышленности в г. Красноярске (УПК ФГАОУ ВПО «СФУ», ООО «Изюминка»), г. Нижнеудинске (кондитерский цех ИП

«Маршалко Т.Ю.»).

Достоверность и обоснованность полученных результатов. Основные положения, выводы, рекомендации, полученные в работе, научно обоснованы, подтверждены экспериментальными данными и апробированы на предприятиях питания и пищевой промышленности. Достоверность полученных результатов подтверждена применением современных методов исследования, математической обработкой экспериментальных данных и апробацией.

Личный вклад автора. Автором самостоятельно поставлены цели и задачи, выбраны объекты и методы исследования, разработана комплексная схема организации работы, лично выполнены, обработаны и проанализированы основные результаты.

Основные положения, выносимые на защиту:

- сведения о химическом составе, показателях безопасности ягод и выжимок дикорастущих ягод (брусники, клюквы);

- технологические схемы переработки выжимок ягод брусники, клюквы в новые полуфабрикаты - порошки и пасты;

- показатели климатического режима хранения полуфабрикатов, полученных из выжимок ягод брусники, клюквы (паст и порошков), обеспечивающие максимальную сохранность биологически активных веществ;

- обоснование целесообразности применения паст и порошков из выжимок ягод (брусники, клюквы) при производстве кондитерской продукции;

- математические модели, позволяющие регулировать структурно-механические свойства кондитерской продукции (ПНС, пластичность, эластичность) и получать готовую продукцию с заданным составом, структурой и свойствами;

- регламентированные значения показателей качества (физико-химические, микробиологические, органолептические) для кексов пониженной калорийности и мармеладно-ягодных масс.

Апробация работы. Результаты работы были представлены и доложены на: Межрегиональной научно-практической конференции «Эколого-экономические проблемы региональных рынков товаров и услуг» (ГОУ ВПО «Красноярский государственный торгово-экономический институт» (ГОУ ВПО КГТЭИ), 2010);

Всероссийской научно-практической конференции «Биотехнология растительного сырья, качество и безопасность продуктов питания» (Иркутский государственный технический университет, 2010); Межрегиональной научно-практической конференции «Инновационные процессы в развитии сферы общественного питания» (ГОУ ВПО КГТЭИ, 2011 г.); П-й Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы современной науки и пути их решения» (ГОУ ВПО КГТЭИ, 2011); Международной научно-практической конференции «Направления развития технологии, организации и гигиены питания в современных условиях» (ФГБОУ ВПО «Орловский государственный институт экономики и торговли», 2012); научной школе-семинаре для молодых ученых «Современные аспекты использования возобновляемых природных ресурсов в технологии пищевых продуктов функционального и специализированного назначения» (ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский торгово-экономический институт», 2012); научной школе-семинаре для молодых ученных «Качество и безопасность продукции в рамках государственной политики в области здорового питания населения» (ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский торгово-экономический институт», 2012).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 22 статьи, в том числе 4 в журналах, рекомендованных ВАК. Получено 2 положительных решения о выдаче патента на изобретение (заявка № 2012117932/13 (027032) «Кексы пониженной калорийности с выжимками ягод (брусники, клюквы)», заявка № 2012118185/13 (027480) «Мармеладно-ягодная масса с выжимками ягод брусники, клюквы»).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, объектов и методов исследования, экспериментальной части, выводов, библиографического списка и приложений; включает 46 рисунков, 33 таблицы. Работа изложена на 137 страницах машинописного текста. Библиографический список включает 170 наименований.

1 Обзор литературы

1.1 Фактическое питание населения Красноярского края

Фактическое питание населения оказывает существенное влияние на сохранение и регулирование важнейшего национального ресурса - здоровья граждан. Обеспечение качества и безопасности пищевых продуктов является одним из важнейших составляющих для роста, развития, сохранения здоровья граждан [102].

При анализе пищевой ценности потребляемых населением пищевых продуктов отмечается, что в целом по Красноярскому краю сохранилась положительная тенденция к увеличению потребления биологически ценных продуктов питания: молочных продуктов, рыбы, яиц, овощей и фруктов [102].

Уровень потребления населением Красноярского края основных групп пищевых продуктов нестабильный и ежегодно меняется. В 2011 году незначительно увеличился объем потребления овощей и бахчевых - на 3,3 %, фруктов и ягод - на 4,4 %, мяса и мясопродуктов - на 8,3 %, яиц - на 0,8 %, рыбы и рыбопродуктов - на 6 %. По остальным группам пищевых продуктов наблюдается снижение объемов потребления, по сравнению с данными 2010 года, в том числе на 3,8 % уменьшился объем потребления хлебопродуктов, на 8,1 % картофеля, на 2,3 % молочных продуктов, на 5,4 % сахара и кондитерских изделий, на 12,6 % масла растительного и других жиров. Несмотря на увеличение, по сравнению с данными 2010 года, объема потребления овощей, фруктов и ягод, мяса, яиц, рыбы и рыбопродуктов, фактически отмечается несоответствие рекомендуемым рациональным нормам потребления пищевых продуктов, отвечающих современным требованиям здорового питания, утвержденных Приказом Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации от 2 августа 2010 г. № 593н [102].

Потребление пищевых продуктов в 2011 году, в сравнении с рекомендуемыми рациональными нормами, составило (кг/год/чел.): хлебопродуктов - 94 (рекомендуемая норма 95-105), картофеля - 62,4 (рекомендуемая норма 95-100), овощей и бахчевых — 92,2, фруктов и ягод - 73,8 (рекомендуемая норма 90-100), мяса и мясопродуктов - 79,6 (рекомендуемая норма 95-100), молока и молочных продуктов - 207,7 (рекомендуемая норма 320340), яиц - 241,9 шт. (рекомендуемая норма 260 шт.), рыбы и рыбопродуктов -19,4 (рекомендуемая норма 18-22), сахара - 31,4 (рекомендуемая норма 24-28), масла растительного - 10,4 (рекомендуемая норма 10-12). Приведенные данные свидетельствуют, что потребление пищевых продуктов жителями Красноярского края соответствует рекомендуемым нормам только по группам «мясо и мясопродукты», «рыба и рыбопродукты», «масло растительное». Потребление сахара превышает рекомендуемые нормы. Потребление на душу населения ниже рекомендуемых норм продуктов, являющихся источником белка (молоко и молочные продукты, рыба, яйца), витаминов и микроэлементов (овощи и фрукты), приводит к несбалансированности питания по белкам, жирам, углеводам и энергетической ценности питания, что является одной из причин в�