автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Совершенствование технологии мучного кондитерского изделия чак-чак

На правах рукописи

ЛЬВОВИЧ НЕЛЛИ АЛЕКСАНДРОВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ МУЧНОГО КОНДИТЕРСКОГО ИЗДЕЛИЯ ЧАК-ЧАК

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

-7 июн гт

Москва - 2012

005045604

005045604

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Васькина Валентина Андреевна

Официальные оппоненты: Дубцов Георгий Георгиевич,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный

Защита состоится «21» июня 2012 года в 10-00 часов на заседании Совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.148.03 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11, ауд. 302 корп. А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «МГУПП»

Автореферат разослан «18» мая 2012 г.

университет пищевых производств», заведующий кафедрой «Технологии общественного питания»

Рысева Лариса Ивановна,

кандидат технических наук,

ГНУ НИИ кондитерской промышленности

Россельхозакадемии,

заведующая отделом технологии производства сахарных кондитерских изделий

Ведущая организация: НОУ ДПО «Международная промышленная

академия»

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

Белявская И.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из важнейших задач государственной политики является обеспечение граждан РФ пищевыми продуктами, отвечающими современным научным принципам здорового питания. Мучные кондитерские изделия являются неотъемлемой частью рациона питания. В структуре их ассортимента определенное место занимает восточная сладость — чак-чак. Изделие представляет собой обжаренные во фритюре тестовые заготовки, облитые медовым сиропом. Высокое содержание сахара и жира придает продукту особый вкус, аромат, структуру, но и высокую калорийность.

В последние годы большое внимание уделяется вопросам производства кондитерских изделий для здорового питания. Теоретическая и научно-практическая база для производства таких продуктов заложена в работах Нечаева А.П., Аксёновой JI.M., Скобельской З.Г., Дубцова Г.Г., Дубцовой Г.Н., Васькиной В.А., Савенковой Т.В., Магомедова Г.О., Кочетковой A.A., Тумановой А.Е., Матвеевой И.В., Цыгановой Т.Б., Мингалеевой З.Ш. Несмотря на активный интерес к данной тематике, вопросы совершенствования технологии мучного кондитерского изделия чак-чак остаются нерешенными.

На качество чак-чака, определяемое его физико-химическими и органолептическими показателями, влияют, в том числе, и процессы термообработки. Количество абсорбированного продуктом жира и глубина окисления фритюра представляют потенциальную опасность для здоровья. На сегодняшний день для снижения калорийности и чрезмерной абсорбции жира обжаренными продуктами используются внешние барьерные покрытия, приготовленные на основе белков, полисахаридов и других компонентов, а также различные специализированные жиры с добавками, например, антиоксидантов. Применение барьерных покрытий для чак-чака неприемлемо ввиду высокой влажности теста и малых размеров тестовых заготовок. Поэтому актуальным является исследование возможности использования белок-полисахаридных комплексов (БПК) в качестве рецептурных компонентов, которые играют роль внутреннего барьера, препятствующего абсорбции жира и его окислению при обжарке. В работе выявлено, что наличие БПК в рецептуре оказывает угнетающее воздействие на отмеченные негативные эффекты обжарки. Представляется перспективным применить полученный результат и для других продуктов, технология изготовления которых предусматривает обжарку во фритюрных жирах.

Цель настоящей работы состояла в совершенствовании технологии чак-чака, обеспечивающем повышение качества готового изделия, снижение содержания сахара и жира в продукте, увеличение сроков годности за счет использования БПК, специализированных фритюрных жиров и сахарозаменителей. Достижение этой цели позволит сделать чак-чак более

привлекательным для потребителя и приблизить его к категории продуктов здорового питания.

Для реализации поставленной цели решали следующие задачи:

• оптимизировать состав и соотношение компонентов в рецептурах мучных кондитерских изделий чак-чак;

• исследовать влияние полисахаридов на пенообразующую способность казеината натрия;

• исследовать влияние БПК на свойства теста и качество обжаренных полуфабрикатов чак-чака;

• исследовать процессы, протекающие при обжарке тестовых заготовок с БПК;

• исследовать изменение свойств чак-чака с БПК при хранении;

• разработать рецептуру и технологию мучного кондитерского изделия чак-чак с БПК;

• разработать проект НД для производства чак-чака с БПК и провести опытно-промышленную апробацию результатов исследования. Научная новизна. Научно обоснована и экспериментально подтверждена

возможность использования БПК на основе казеината натрия и смеси полисахаридов в производстве чак-чака для снижения калорийности продукта.

Существенно расширены современные знания в области применения БПК для производства мучных кондитерских изделий, обжаренных во фритюре.

Установлена зависимость пенообразующей способности и продолжительности сбивания раствора казеината натрия от различных соотношений полисахаридов: альгината натрия, Ыа-КМЦ и пектина. Выявлен синергетический эффект при введении в раствор казеината натрия смеси этих полисахаридов.

Показано, что использование БПК в рецептуре теста способствует снижению плотности изделий.

Выявлено влияние БПК на процессы абсорбции жира продуктом и на окисление фритюрного жира при обжарке тестовых заготовок. Установлено, что введение комплекса в тесто чак-чака снижает содержание жира в обжаренных полуфабрикатах, замедляет процессы термической деструкции жиров при обжарке.

Практическая значимость. Разработаны рецептура и технология чак-чак с использованием БПК, позволяющие улучшить качество готовых изделий, снизить их энергетическую ценность на 20%, массовую долю жира в готовом изделии на 46% и увеличить сроки годности продукта.

Преимущество разработанной рецептуры и технологии чак-чака заключается в расширении сырьевой базы для производства мучных кондитерских изделий, снижении себестоимости сырья на 6.6%, в повышении микробиологической безопасности производства.

Разработаны проекты ТУ, ТИ и РЦ для производства чак-чака с БПК. Проведена опытно-промышленная апробация результатов исследования в условиях ЗАО «ПЕКО».

Ожидаемый экономический эффект производства чак-чака с БПК при мощности цеха 250 т/год составит 1578.5 тыс. руб. в год.

Новизна разработанных технологических решений подтверждается патентом РФ на изобретение (RU 2385564 С1 МПК 8 А 21 D 13/08. №2008140448/13; Заявл 14.10.2008; Опубл. 10.04.2010 // Изобретения. - 2010. -Бюл.№10).

Апробация работы. Результаты исследований были доложены на VI Международной конференции "Торты и пирожные - 2008" (Москва, МПА, 2008), VI Международной научной конференции студентов и аспирантов «Техника и технология пищевых производств» (Могилев, МГУП, 2008), VII Международной конференции "Кондитерские изделия XXI века" (Москва, МПА, 2009), III Республиканском научно-практическом семинаре «Перспективы развития кондитерской промышленности» (Могилев, 2011), IV Международном Хлебопекарном Форуме в рамках 17-й Международной выставки «Современное хлебопечение-2011» (Москва, МПА - Экспоцентр на Красной Пресне, 2011), XIII Всероссийском Конгрессе диетологов и нутрициологов с международным участием «Персонифицированная диетология: настоящее и будущее» (Москва, 2011).

Разработки экспонировались на Выставке научных достижений к юбилейной научно-практической конференции «МГУПП 80 лет» (Москва, МГУПП, 2010).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 11 работ, в том числе 4 в журналах, рекомендованных ВАК, и 1 патент РФ, которые отражают основное содержание диссертационной работы.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, пяти глав экспериментальной части, выводов, списка использованных источников (198 наименований, в том числе 134 зарубежных) и приложений.

Основной текст диссертации изложен на 123 страницах машинописного текста, включает 13 таблиц и 22 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится обоснование актуальности исследования, раскрывается научная новизна и практическая значимость работы.

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

В данной главе представлен обзор отечественной и зарубежной литературы в рамках темы диссертации. Приведены сведения о традиционных и современных способах производства чак-чака, рассмотрены процессы, протекающие при обжарке продуктов во фритюре, освещены вопросы применения гидроколлоидов в технологии продуктов, получаемых обжаркой во фритюре. Даны физико-химическая и технологическая характеристики перспективных видов сырья для производства чак-чака пониженной калорийности.

ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проводили в лаборатории кафедры «Технология кондитерского производства» ФГБОУ ВПО «МГУПП», в лаборатории «Химии пищевых продуктов» НИИ питания РАМН, лаборатории «Современных методов оценки качества» ГНУ НИИКП Россельхозакадемии.

Структурная схема исследования представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структурная схема исследования

2.1 Материалы исследования

При разработке изделий использовали образцы муки пшеничной высшего сорта и общего назначения (ГОСТ Р 52189-2003), сахар-песок (ГОСТ 21-94), спирт этиловый (ГОСТ Р 51652-2000), сливочное масло (ГОСТ Р 52969-2008), подсолнечное масло (ГОСТ Р 52465-2005), крахмал картофельный (ГОСТ Р 53876-2010), яйца куриные (ГОСТ 52121-2003), воду питьевую (СанПиН 2.1.4.1074-01), соль поваренную пищевую (ГОСТ Р 51574-2000), мёд (ГОСТ 19792-2001). Дополнительно использовали казеинат натрия ООО «Молоко» (Беларусь); жиры специального назначения SDS F 100, SDS F 400 (Россия); альгинат натрия Е 401 - "Arthur Branwell Со LTD" (Великобритания); Na-карбоксиметилцеллюлозу Е 466 — "С.Е. Roeper GmbH" (Германия); яблочный пектин «Herbshtain&Fox» (Германия); изомальт Е 953 «Cargill Deutschland GmdH» (Германия). Показатели качества и безопасности импортного сырья подтверждены сертификатами соответствия, выданными органами Роспотребнадзора РФ в установленном порядке.

2.2 Методы исследования

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

Величину пенообразующей способности рассчитывали как максимальное отношение увеличения объема смеси после сбивания к исходному объему смеси.

Массовую долю влага в сырье, полуфабрикатах и готовых изделиях определяли ускоренным методом в сушильном шкафу. Содержание сухих веществ в сиропах определяли рефрактометрическим методом. Плотность изделий определяли волюмометрическим методом. Реологические свойства теста определяли на приборе «Структурометр СТ-1».

Жирнокислотный состав жиров определяли методом газовой капиллярной хроматографии на приборе Carlo Erba Strumentazione, HRGC 5300 Mega Series. Количественный анализ содержания отдельных жирных кислот определяли на интеграторе C-R6A Chromatopac фирмы Shimadzu. Расчет проводили методом внутренней нормализации.

Анизидиновое число определяли спектрофотометрическим методом по ГОСТ Р 52465-2005. Перекисное и кислотное числа определяли титриметрическими методами по ГОСТ Р 51487-99 и ГОСТ Р 52110-2003 соответственно. Содержание жира в обжаренных полуфабрикатах определяли экстракционно-весовым методом. Условия хранения устанавливали в соответствии с ГОСТ Р 50228-92.

Математическую обработку результатов исследований проводили с помощью программных пакетов MathCad, Microsoft Office и Surfer 8.

ГЛАВА 3 ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЦЕПТУР ЧАК-ЧАКА

Одной из задач совершенствования технологии чак-чака является оптимизация традиционных рецептур, отличающихся по составу. Многокомпонентность современных рецептур существенно осложняет выбор оптимальных соотношений исходных ингредиентов, которые обеспечивают высокие потребительские свойства конечного продукта. В качестве критерия оптимизации выбран объективный показатель качества — плотность обжаренного полуфабриката р. Для оптимизации рецептур необходимо определить те рецептуры или области рецептурного поля чак-чака, для которых величина р минимальна.

Для анализа выбраны 18 рецептур чак-чака, которые представляются надежными и заметно отличающимися по составу и соотношению компонентов друг от друга. Основным сырьём является мука пшеничная высшего сорта и меланж. В части рецептур содержатся некоторые из следующих ингредиентов: поваренная соль, сахар, сливочное масло, молоко цельное, 40% раствор этилового спирта. Более, чем в половину рецептур входят лишь соль, массовая доля которой не превышает 0.0074, и сахар (56% рецептур).

Статистически достоверно можно оценить только взаимосвязь относительных долей муки ху и меланжа хе в тесте. На рисунке 2 представлена точечная диаграмма х/-*,, и линии тренда.

0,75 '

>Г

аГ

£

Я ■с > ^

? N ч •

0,25 0,30 0,35 0,40 Доля меланжа в тесте, хе

0,50

Рисунок 2 - Взаимосвязь массовых долей муки хг и меланжа хе в тесте для существующих рецептур чак-чака и линии тренда, образующие билинейную зависимость (1), (2)

Как следует из рисунка 2, существуют две ветви принципиально

разного поведения

зависимости х/-хе. Смена поведения происходит при критическом значении хе*, равном хе*«0.315. При хе<хе* между долями муки х/ и меланжа хе существует сильная (с коэффициентом детерминации

положительная корреляция. При х,>хе* положительная

корреляция сменяется на отрицательную (Я2«0.992). На обеих ветвях исследуемая зависимость Х/И хе является статистически линейной,

х/= а+ Ьхе, (1)

й^йг^-0.03, 6=61=2.35, прихе<хе*, (2')

а=а2=1.05, 6=62=-1.14, прих<>хе*. (2")

На «падающей» ветви (1), (2") в зависимости х/-хе располагаются рецептуры, в которых отсутствуют добавки сахара, масла и молока, т.е. тесто замешивается на муке и меланже (т.е., Х[+Хеа\). Билинейная зависимость (1), (2) между долями муки и меланжа важна для разработки новых рецептур чак-чака и их оптимизации. Выявлена особая роль критической доли меланжа хе*. Вблизи точки хе~х* заведомо не требуется добавления таких ингредиентов, как сахар, масло и молоко, и именно здесь можно предсказать возможность создания оптимальных, в том числе, и контрольных, рецептур.

При выявлении оптимального состава с целью снижения числа N компонентов рецептуры в качестве базовой рецептуры эмульсии для теста принята трехкомпонентная система, состоящая из меланжа, сахара и жира. Тогда состав эмульсии можно представить в виде вектора х

х={Хе,Х,,Хь}, (3)

где Хе, Х3, Хь, соответственно, массовые доли меланжа, сахара и жира (сливочного масла) в эмульсии, удовлетворяющие условию нормировки

Хе+Х5+Хь= 1. (4)

При сведении реального состава эмульсии к трехмерному вектору (3) к массе меланжа приплюсованы массы добавок, отличных от сахара и жира.

В трехкратной

повторности было

проведено 7 экспериментов по определению величины р обжаренных продуктов для различных составов эмульсии. Тесто для чак-чака готовили двухфазным способом. Сформованные заготовки обжаривали в подсолнечном масле при 175±5°С в течение 4-5 мин до золотистого цвета. Функцию р(Хе, Х„ Хь) по семи полученным

значениям плотности

восстанавливали методом минимальной кривизны. Рисунок 3 - Реконструированное поле плотности Реконструированное поле р(Хе, Х5, Хь) в виде поверхности отклика (вверху) и в ^ „ кг/мъ,

виде изолиний плотности (внизу) представлено на рисунке 3.'

Важной особенностью рассчитанной функции р(Ха Хя Хь) является то, что область теоретически достижимых минимальных значений плотности (р < 350 кг/м3) находится на оси сахар-меланж вблизи вершины С (меланж). Это позволяет утверждать, что минимальной плотностью обладают рецептуры, которые не содержат сахар и жир в качестве добавок. Таким образом, в качестве контрольной выбрана рецептура чак-чака на основе муки, меланжа с добавлением соли и 40% раствора этилового спирта в качестве разрыхлителя.

Основным жидким компонентом теста чак-чака является меланж, состоящий из белка и желтка. Яичный белок является пенообразователем, который способствует формированию пенной структуры изделия. Замена яичного белка на молочный позволит расширить сырьевую базу для производства чак-чака посредством введения нового пенообразователя.

Пищевые гидроколлоиды, в частности Ка-КМЦ, альгинат натрия, пектин, каждый по отдельности, используются в приготовлении кляра или при формировании съедобных плёнок, а также (спорадически и нецеленаправленно) в качестве рецептурной добавки в состав теста. Этот способ представляется малоэффективным при обжарке продуктов с большим содержанием влаги, в частности, влажного теста. Применение гидроколлоидов не в виде защитной пленки, а в качестве рецептурного ингредиента позволило бы использовать их барьерные свойства, в том числе и в тестовых заготовках небольшого размера, для которых не применимо нанесение покрытий.

ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ БЕЛОК-ПОЛИСАХАРИДНЫХ КОМПЛЕКСОВ НА КАЧЕСТВО ЧАК-ЧАКА

4.1 Изучение пенообразующей способности белок-полисахаридных комплексов

Казеинат натрия в водном растворе образует крупноячеистую пену, коалесцирующую в течение нескольких минут. Для повышения стабильности пены использовали добавки анионных полисахаридов, способных к образованию комплексов с казеинатом натрия. Пенообразующие свойства, обусловленные природой казеината натрия и полисахаридов, зависят от состава их смеси, а также от параметров окружающей среды и условий сбивания. В работе использовали следующие полисахариды: альгинат натрия, натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (ЪГа-КМЦ) и пектин. Массовые доли казеината натрия и отдельных полисахаридов для приготовления БПК были составлены в соответствии с фазовыми диаграммами термодинамической совместимости.

Казеинат натрия смешивали с полисахаридами, затем добавляли воду и перемешивали. Полученную смесь выдерживали при оптимальной температуре в течение 2 часов для набухания и растворения гидроколлоидов. Водные растворы казеината натрия с полисахаридами сбивали миксером и через каждую минуту определяли объем пены. В качестве контроля служил образец яичного белка, пенообразующая способность которого составила 600%.

При оценке пенообразующих свойств комплексов казеината натрия с каждым из полисахаридов, изучается поведение функции У(1,5, с),

(5)

где Ко - объем исходного раствора до сбивания, м ;

V-объем пены во время сбивания исходного раствора, м ; ; - продолжительность сбивания, лшн;

Si - дискретный параметр, характеризующий вид добавленного полисахарида: ¿о - отсутствие добавки полисахарида, - альгинат натрия, - №-КМЦ, д3 - пектин;

Ск - массовая доля полисахарида; индекс к означает определенную комбинацию полисахаридов и казеината натрия, указанную в таблицах А.1,А.2,А.З диссертации, %; с0 - означает отсутствие полисахарида. У— кратность пены, %.

В формуле (5) величины V и V являются функциями одного аргумента (продолжительности сбивания (), дополнительно зависящими от параметров s¡ и ск- Важнейшими характеристиками изучаемой функции я,, ск) являются её пенообразующая способность, соответствующая максимальному значению Г=Утах(*„ с к) и продолжительность сбивания 1=1* (я,, ск), за которое функция V достигает своего максимума. Математически это записывается в виде

(6)

Пенообразующая способность растворов казеината натрия различной концентрации представлена на рисунке 4, из которого видно, что максимальная пенообразующая способность казеината натрия составляет 400%. Результаты эксперимента по определению функций ¥((*, 5/, ск), /=0,...,3, к= 0,...,6, представлены на рисунке 5.

900 ■ 800 ■

э *»» л^У" т а 700 •

2 £

500 400

300 я о

«О » 200 о ы

« е юо и "

о

▲ А А 1 Ь А

/

/ 7

/ г

о 2,5 5 7,5 10 12,5 15

Доля казеината натрия, % в растворе

Рисунок 4 - Влияние концентрации на пенообразующую способность

раствора казеината натрия

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1 Доля полисахарида, % в растворе

Рисунок 5 - Влияние доли полисахарида на пенообразующую способность раствора казеината натрия: 1 - альгината натрия; 2 - №-КМЦ; 3 - пектина

Из рисунка 5 следует, что введение альгината натрия в количестве, равном с5=0.5% к массе водного раствора казеината натрия, приводит к увеличению пенообразующей способности до Гшах(\ь с5)=450% при продолжительности сбивания /*=12 мин. Как увеличение, так и уменьшение дозировки альгината натрия относительно оптимальной приводит к снижению пенообразующей способности раствора казеината натрия.

Введение добавок №-КМЦ в водные растворы казеината натрия способствует увеличению пенообразующей способности до ^тахС^г. с5)=800%, что на 200% превышает пенообразующую способность яичного белка и на 400% - казеината натрия, при этом продолжительность сбивания I* достигает 19 мин. Оптимальная дозировка Ыа-КМЦ составляет с5=0.50% к массе раствора казеината натрия и позволяет получить мелкодисперсную стабильную пену.

Максимальной пенообразующей способностью Ут^з, с3)=500% обладает водный раствор казеината натрия с добавлением пектина с3=0.6%, при этом продолжительность сбивания составляет /*=9 мин.

Оптимальные добавки каждого из полисахаридов повышают пенообразующую способность казеината натрия. Экспериментальные данные позволили ранжировать исследуемые полисахариды по степени увеличения пенообразующей способности казеината натрия в ряд неравенствами: №-КМЦ > пектин > альгинат натрия.

Практический интерес представляет возможность прогнозирования пенообразующей способности казеината натрия со смесью полисахаридов в любых их соотношениях. Для этого в настоящей работе проводилось определение пенообразующей способности растворов, состоящих из казеината натрия и из смеси, представляющей сочетание двух или трех полисахаридов.

Пенообразующая способность комплексов казеината натрия с полисахаридами зависит не только от вида полисахарида в комплексе, но и от соотношения их массовых долей. В соответствии с симплекс-решетчатым планом третьего порядка проводились опыты по определению значения Кшах пенообразующей способности и продолжительности сбивания г* для семи процентных соотношений полисахаридов. Предварительно готовились водные растворы полисахаридов с казеинатом натрия. Всего использовалось 3 вида исходных растворов. В первом в качестве полисахарида использовался пектин, во втором - Ка-КМЦ, в третьем - альгинат натрия. Результирующий рабочий раствор (рабочая смесь) получался в результате смешивания исходных растворов в разных пропорциях. В целях количественного анализа пенообразующей способности вводили переменные х2, х3, определяемые как

М

"!„.„+ т +т хъ=Яг-

Здесь введены следующие обозначения для масс компонентов, входящих в исходные и рабочий растворы: т^шщ — масса Ыа-КМЦ, ттк — масса пектина, та1ьг - масса альгината, тка1 - масса казеината натрия, тв - масса воды. Помимо этого, в формуле (7) буквой М обозначена масса рабочего раствора, а буквами <7/, /=1, 2, 3 - доли каждого из трех исходных растворов, выраженные в процентах,

¿^=100%. (8) Из соотношений (7), (8) непосредственно следует, что

¿*,=100%. (9)

¡=1

Математическое описание результатов исследований выражали в виде уравнения неполной кубической модели:

2 = К0х1 + К,хг + К2х2 + Кгх,х2 + КАх22 + К^(х2хг +х12х1 )+К6 (10)

где К;, /=0, 1,..., 6 - искомые коэффициенты уравнения. В уравнении (10) 2 - поверхность отклика, которая интерполирует экспериментальные значения, причем при определении пенообразующей способности Z — поверхность отклика Ктах(*ь х2), а при определении продолжительности сбивания 2 -поверхность отклика /*(хьх2). Полученные значения коэффициентов АТ„ /=1, 6 в уравнении (10) представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Значения коэффициентов в уравнении для аппроксимации поверхностей отклика пенообразующей способности и продолжительности сбивания

К0 К, К2 Кг К, Кь К6

^шах, РИС. 6 3.0x10"' 1.25x10' 2.0x10"3 3.3x10"' -9.0x10"2 -4.0x10"3 4.5х102

1*, рис. 7 1.5x10"' -1.5х10"1 -1.8x10"3 5.0x10"2 2.2x10"3 -5.1Х10"4 1.2x10'

Статистический анализ адекватности кубической модели (10), а также значимости коэффициентов показывает, что выбор уравнения для Утах и /* в виде модели (10) является хорошей аппроксимацией.

Анализ уравнения (10) проводился на основе графо-аналитического метода. Результаты определения пенообразующей способности Утах и продолжительности сбивания Г* изображены на рисунках 6 и 7.

Поверхность отклика пенообразующей способности, представленная изолиниями на рисунке 6, характеризуется четким максимумом, тяготеющим к верхней части вертикального катета треугольника, который соответствует смеси из альгината натрия и Иа-КМЦ. Площадь, ограниченная изолинией 845, определяет область оптимального изменения соотношения полисахаридов.

Альгинат натрия

№а-КМЦ

Ма-КМЦ

Пектин

Пектин

Рисунок 6 - Контурные кривые поверхности отклика пенообразующей способности казеината натрия и смеси полисахаридов: альгината натрия, Ыа-КМЦ и пектина

Рисунок 7 - Контурные кривые поверхности отклика продолжительности сбивания пены казеината натрия и смеси полисахаридов: альгината натрия, №-КМЦ и пектина.

Совместное использование альгината натрия, Ыа-КМЦ и пектина увеличивает пенообразование смеси по сравнению с воздействием каждого полисахарида в отдельности. Это свидетельствует об эффекте синергизма при смешивании полисахаридов. В основном, положительный эффект возникает из-за добавки №-КМЦ, введенной в смесь полисахаридов даже в небольших количествах.

Полученная поверхность отклика продолжительности сбивания пены Г (рисунок 7) с ярко выраженным максимумом, расположенным в центральной части треугольника и соответствующим 29 мин сбивания раствора, хорошо аппроксимируется поверхностью эллиптического параболоида. Увеличение доли каждого из полисахаридов приводит к уменьшению продолжительности сбивания пены. Установлено, что максимальной пенообразующей способностью Ктах=850% при продолжительности сбивания г* =29 мин обладает смесь следующего состава: 0.17% Ыа-КМЦ, 0.17% альгината натрия, 0.20% пектина, 5.40% казеината натрия.

Проведено исследование влияния температуры и продолжительности процесса набухания на пенообразующую способность комплексов казеината натрия и указанной комбинации полисахаридов. Установлено, что максимальной пенообразующей способностью (Утах=850%) обладают смеси, выдержанные при температуре 70-80°С в течение 2 часов.

Таким образом, полученные данные позволяют использовать комплексы казеината натрия с №-КМЦ или с тройной смесью полисахаридов в качестве достойной альтернативы яичному белку. При этом в технологический процесс добавляется этап набухания гидроколлоидов при оптимальных условиях.

4.2 Исследование влияния белок-полисахаридных комплексов на свойства теста и качество готового изделия чак-чак

Для выбора оптимального состава белок-полисахаридной смеси, обеспечивающего получение изделий с высокими показателями качества, необходимо определить влияние БПК на реологические свойства теста и качество обжаренных полуфабрикатов чак-чака. Эксперименты показали, что введение БПК увеличивает эластичность теста, при этом пластическая деформация теста снижается на 28%. Вероятно, БПК взаимодействует с белками муки, укрепляя клейковину. Для увеличения пластичности теста использовали добавки крахмала в количестве 20 - 60 % от массы муки. Установлено, что введение в тесто 40 - 50% крахмала взамен муки способствует повышению пластичности теста. Полученные данные позволили использовать для производства чак-чака взамен муки высшего сорта и крахмала муку общего назначения «М 55-23», что положительно сказалось на качестве обжаренных полуфабрикатов.

На следующем этапе проведено исследование влияния БПК на качество обжаренных полуфабрикатов чак-чака с помощью симплекс-решетчатого плана третьего порядка. Опытные образцы готовили из белок-полисахаридной смеси, яичного желтка, поваренной соли, 40% раствора этилового спирта и муки общего назначения. Сформованные тестовые заготовки обжаривали в подсолнечном масле при 175±5°С в течение 3-4 минут до золотистого цвета. Качество обжаренных полуфабрикатов оценивали по показателям плотности р и влажности со. В качестве контроля использовали образцы чак-чака, изготовленные по традиционной рецептуре (с меланжем).

Математическое описание результатов исследований выражали в виде уравнения неполной кубической модели (10), где при определении плотности 2 - поверхность отклика р(хь х2), а при определении влажности 2— поверхность отклика м(хь х2). Аргументы хь х2 имеют тот же смысл, что и при определении Утах и /*. Полученные значения коэффициентов К„ /=1, ..., 6 в уравнении (10) представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Значения коэффициентов в уравнении для аппроксимации поверхностей отклика плотности и влажности обжаренного полуфабриката

К0 К, К2 к. К., к5 к6

р, рис. 8 -1.5x10"1 3.5x10° 1.8x10"3 -1.1x10-' -5.8x10° 1.2x10"3 3.9х102

о, рис. 9 3.6x10"2 4.4x10"2 -4.0x10"4 -1.1х10"3 -4.8x10-4 7.8x10"6 3.9x10°

Статистический анализ адекватности кубической модели, а также значимости коэффициентов показывает, что выбор уравнения для р и со в виде модели (10) является хорошей аппроксимацией. Анализ уравнения (10) проводился на основе графо-аналитического метода. Результаты определения плотности р и влажности со изображены на рисунках 8,9.

Рисунок 8 - Контурные кривые Рисунок 9 - Контурные кривые поверхности отклика плотности поверхности отклика влажности обжаренных полуфабрикатов обжаренных полуфабрикатов

Как видно из рисунка 8, поверхность отклика плотности р обжаренных полуфабрикатов представлены в виде диаграммы, контурные линии (изолинии) которой описывают сложную поверхность с явно выраженным минимумом, что соответствует минимальной плотности полуфабрикатов, равной 365±7 кг/м. Близким к этому значением плотности обладает образец с составом при вершине Ыа-КМЦ. Увеличение доли альгината натрия и пектина приводит к увеличению плотности полуфабрикатов.

Поверхность отклика влажности ю полуфабриката, представленная изолиниями на рисунке 9, характеризуется четким максимумом (4.9%), тяготеющим к центру и вертикальному катету треугольника. Увеличение доли любого из полисахаридов приводит к снижению влажности полуфабриката.

Полученные экспериментальные данные позволили ранжировать полисахариды в ряд по степени их влияния на уменьшение плотности обжаренных полуфабрикатов следующими неравенствами: Ка-КМЦ > альгинат натрия > пектин. Совместное использование альгината натрия, №-КМЦ и пектина способствует уменьшению плотности и увеличению влажности обжаренных полуфабрикатов по сравнению с влиянием каждого из полисахаридов в отдельности, что свидетельствует об эффекте синергизма при смешивании полисахаридов.

Таким образом, доказана целесообразность использования комплексов казеината натрия с Ка-КМЦ или тройной смесью полисахаридов взамен яичного белка при производстве чак-чака. Установлено, что введение БПК взамен яичного белка в тесто повышает его эластичность вследствие взаимодействия БПК с белками муки. Выявлено, что использование муки с пониженным содержанием клейковины (23%) достоверно улучшает пластические свойства теста и качество готовых изделий.

ГЛАВА 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ БЕЛОК-ПОЛИСАХАРИДНОГО КОМПЛЕКСА НА ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ ПРИ ОБЖАРКЕ

5.1 Сравнительный анализ физико-химических свойств фритюрных жиров

Традиционно для обжарки чак-чака используется подсолнечное масло. В работе исследованы рафинированное дезодорированное подсолнечное масло первого сорта и два вида отечественных жиров специального назначения. Жирнокислотный состав исследуемых жиров представлен в таблице 3.

Таблица 3 - Жирнокислотный состав исследуемых фритюрных жиров

Название жирных кислот Индекс жирных кислот Образцы фритюрных жиров

Подсолнечное масло Жир№1 Жир №2

каприловая 8:0 0.00 0.06 0.00

каприновая 10:0 0.00 0.05 0.00

лауриновая 12:0 0.00 0.55 0.78

миристиновая 14:0 0.08 1.09 1.23

пентадекановая 15:0 0.01 0.04 0.02

пентадеценовая 15:1 0.00 0.01 0.01

пальмитиновая 16:0 6.89 34.37 44.47

гексадеценовая 16:1 0.02 0.04 0.04

пальмитолеиновая 16:1 9-цис 0.14 0.21 0.15

маргариновая 17:0 0.04 0.08 0.03

гептадеценовая 17:1 0.02 0.03 0.01

стеариновая 18:0 3.33 3.41 3.77

элаидиновая 18:1 9-транс 0.00 0.19 0.10

олеиновая 18:1 9-цис 31.73 45.20 38.00

вакценовая 18:1 11-транс 0.66 0.86 0.27

изо-октадекадиеновая 18:21 0.81 0.14 0.10

линолевая 18:2 55.01 12.73 10.14

у -линоленовая 18:3 со-6 0.02 0.05 0.05

а-линоленовая 18:3 (о-З 0.04 0.30 0.17

арахиновая 20:0 0.23 0.30 0.19

гондоиновая 20:1 0.27 0.19 0.10

бегеновая 22:0 0.00 0.06 0.05

эруковая 22:1 0.70 0.04 0.32

Как видно из таблицы 3, содержание транс-изомеров жирных кислот, определяющих безопасность жиров, в образцах ничтожно мало. Жирнокислотный состав подсолнечного масла представлен, главным образом, олеиновой (31.7%) и линолевой (55.0%) кислотами. Для жиров специального назначения характерно более низкое содержание полиненасыщенных жирных кислот (13.2 и 10.5% в жирах М» 1 и 2 соответственно), что определяет их более высокую устойчивость к окислению.

5.2 Изучение изменения свойств фритюрных жиров при обжарке тестовых заготовок с белок-полисахаридным комплексом

Процесс обжарки тестовых заготовок проводился следующим образом. Жир во фритюрной ванне перманентно поддерживался при температуре 175±5°С без добавления свежего жира. Каждый час в течение трех-пяти минут проводилась обжарка одной порции тестовых заготовок массой 50 г. Установленные экстремальные условия фритюрной обжарки направлены на ускорение процессов термической деструкции жиров. Качество обжаренных полуфабрикатов оценивали по органолептическим показателям, плотности и содержанию в них жира и воды. Процессы термической деструкции фритюрных жиров при обжарке тестовых заготовок оценивали апостериори на основе проб, которые отбирались после обжарки каждой порции. Оценку производили по показателям: кислотное (А), перекисное (Р) и анизидиновое (С) числа. Значения показателей определяли с трехкратной повторностью. Обжарка проводилась циклами длительностью по 8 часов. Продолжительность использования подсолнечного масла и фритюрных жиров в условиях эксперимента определялась на основе органолептической оценки по окончании каждого цикла. Подсолнечное масло было непригодно к дальнейшему использованию из-за неудовлетворительных органолептических показателей после первого цикла (8 часов), жир № 1 - после 3 циклов обжарки, жир № 2 -после 2 циклов.

Изучено изменение кислотного числа жиров. Установлено, что при обжарке контрольных тестовых заготовок в подсолнечном масле в течение первого часа происходит интенсивный гидролиз триглицеридов, что приводит к увеличению кислотного числа до экстремального значения, равного 1.0 мг КОН/г, при обжаривании опытных - до 0.6 мг КОН/г. Полисахариды в опытных тестовых заготовках, вероятно, удерживают воду, препятствуя ее попаданию во фритюр, и, тем самым, замедляют процесс гидролиза жиров. Изменение перекисного числа жиров представлено на рис. 10.

Как видно из рисунка 10 (кривые 1,2), при обжарке контрольных и опытных тестовых заготовок в подсолнечном масле зависимость Р(/) имеет колебательный характер с положительным углом наклона тренда. Перекисное число достигает максимального значения (Ртях=5.8 ммоль акт. кислорода/кг) при обжаривании в подсолнечном масле контрольных тестовых заготовок в течение первых 1.5 часов, опытных - 2.0 часов. Таким образом, в случае обжаривания опытных тестовых заготовок, благодаря содержанию в них полисахаридов, срок эксплуатации подсолнечного масла увеличивается на 30%. В случае использования фритюрных жиров для обжаривания опытных тестовых заготовок продолжительность их нагревания до образования первого максимума на кривой Д/) составляет /=12 часов для жира № 1 и /=6 часов — для жира №2. Отметим, что максимальные значения числа Р исследуемых жиров в пределах периода использования не превышают нормативного.

Продолжительность натр«», час Продолжительность нагрева, час

Рисунок 10 - Влияние продолжитель- Рисунок 11 - Влияние продолжительности нагрева на изменение ности нагрева жиров на изменение перекисного числа жиров при обжарке анизидинового числа жиров при обжарке тестовых заготовок: 1 - контрольных в тестовых заготовок: 1 - контрольных в подсолнечном масле; 2 - опытных в подсолнечном масле; 2 - опытных в подсолнечном масле; 3 - опытных в подсолнечном масле; 3 - опытных в жире №1; 4 - опытных в жире №2 жире №1,4- опытных в жире №2

Процесс накопления вторичных продуктов окисления (в частности непредельных альдегидов) во фритюрных жирах оценивали по показателю анизидинового числа С, кинетика C(f) которого представлена на рисунке 11.

Как видно из рисунка 11, число С для подсолнечного масла непрерывно нарастает при обжарке контрольной и опытной рецептур с 2.4 до 61 и 57 соответственно. При этом кривые 1 и 2 при í®4 часа имеют точку перегиба, после которой скорость нарастания анизидинового числа резко возрастает. Для кривых 1 и 2 зависимости С(г) с высокой точностью аппроксимируются экспоненциальными функциями. Соответствующие уравнения регрессии имеют вид

С, =2.8 le041', Л2 =0.972 С2 =2.62е04", R2 = 0.997

Для жиров №1 и №2 (рис. 11, кривые 3, 4) значения функции С(Г) на участке ¿=0-ь4 часов близки к тем, которые получены для подсолнечного масла. Однако характер кривых 3, 4 принципиально отличается от такового для кривых 1, 2. Функции С(0 для жиров №1 и №2 с высокой точностью аппроксимируются квадратичными зависимостями. Уравнения регрессии для кривых 3 и 4 имеют вид

С3 = -0.05/2 +2.92Í + 2.00, Л2 = 0.998 С4 = -0.05Í2 + 2.5 lt +1.37, Л2 =0.998'

Исследован жирнокислотный состав фритюрных жиров после полного цикла использования, который составил 8 часов для подсолнечного масла при

обжарке контрольных и опытных тестовых заготовок и 24 часа для жира №1 при обжарке опытных. Установлено, что жирнокислотный состав подсолнечного масла и жира №1 до жарки и после существенно не изменяется. Следует отметить, что при нагревании подсолнечного масла в течение 8 часов, а жира №1 - в течение 24 часов транс-изомеров жирных кислот практически не образуется.

На следующем этапе проведено исследование влияния теста с БПК и типа фрипорных жиров на показатели качества полуфабриката чак-чака. Результаты эксперимента представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Влияние БПК на качество обжаренного полуфабриката чак-чака

Наименование показателей Рецептуры чак-чака

контрольная с меланжем опытная с БПК

подсолнечное масло подсолнечное масло жир № 1

Массовая доля влаги, % 4.1±0.1 4.6±0.1 4.7±0.1

Массовая доля жира, % 36.0±0.5 24.2±0.5 19.4±0.5

Плотность, кг/м3 420±10 365±9 286±7

Данные таблицы 4 показывают, что влажность опытных полуфабрикатов выше, чем контрольных (с меланжем). Массовая доля жира в полуфабрикатах снижается с 36.0% (контрольные) до 24.2% (опытные) при обжарке в подсолнечном масле и до 19.4% при обжарке в жире №1. Плотность опытных полуфабрикатов снижается и зависит от вида используемого жира.

Выявлено, что введение казеината и полисахаридов в тестовые заготовки чак-чака не только снижает способность обжаренных полуфабрикатов впитывать жир, но и замедляет процессы гидролиза и окисления фритюрных жиров в процессе термообработки. Важнейшим механизмом одновременного снижения абсорбции и окисления жиров является способность полисахаридов связывать и удерживать влагу в обжариваемом тесте. Из исследованных жиров для производства чак-чака рекомендован жир №1, срок эксплуатации которого составляет 12 часов. Большая устойчивость к окислению обусловлена меньшим содержанием полиненасыщенных жирных кислот. Применение жира №1 способствует получению изделий с меньшей плотностью и более низким содержанием жира.

ГЛАВА 6 РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУРЫ И ТЕХНОЛОГИИ ЧАК-ЧАКА С БЕЛОК-ПОЛИСАХАРИДНЫМ КОМПЛЕКСОМ

Завершающей стадией приготовления чак-чака является смешивание обжаренного полуфабриката с горячим сахаро-медовым сиропом и формование изделий. Сироп обеспечивает неразрывность готового изделия, скрепляя между собой обжаренные полуфабрикаты. Доля меда в рецептуре сиропа составляет

до 60%, что препятствует его кристаллизации и придает изделию особые вкус и аромат. Для сохранения консистенции и органолептических свойств сиропа проведены исследования возможности использования изомальта в технологии приготовления сиропа. Консистенцию сиропа традиционно определяют по содержанию сухих веществ.

Исследован процесс уваривания сиропа изомальта. В качестве контроля использовался сахарный сироп. Получены математические зависимости нарастания сухих веществ в сиропах. Установленные коэффициенты показали, что повышение температуры сиропа на каждый градус приводит к увеличению массовой доли сухих веществ сахарного сиропа на 0.56 %, изомальто-водного сиропа на 0.32 %. Установлено, что конечная температура уваривания сахарного сиропа составляет 110±2°С. Для сиропа на основе изомальта требуемая консистенция достигается при температуре 122±3°С.

На основании экспериментальных данных рассчитана итоговая рецептура чак-чака с БПК. В таблице 5 представлена сравнительная характеристика качества изделий, изготовленных по традиционной и разработанной технологиям.

Таблица 5 - Сравнительная характеристика качества чак-чака, изготовленного по традиционной и разработанной технологиям

№ Наименование показателей Технология

традиционная разработанная

1 Органолептическая оценка, баллы 30 30

2 Плотность, кг/л/ 420±10 286±7

3 Влажность, % 8.9±0.2 9.2±0.2

4 Массовая доля жира, % 21.6±0.4 11.6±0.2

5 Энергетическая ценность, ккал/100 г продукта 538 430

Образцы чак-чака с БПК имеют высокие органолептические показатели наравне с контрольными. Введение БПК позволяет снизить плотность изделий с 420 до 286 кг/л/, сократить содержание жира в изделиях с 21.6% до 11.4%. Энергетическая ценность 100 г продукта снижается с 538 до 430 ккал.

С целью определения изменения свойств в процессе хранения образцы, изготовленные по традиционной и разработанной технологиям, хранились в полимерной упаковке в течение 120 суток при температуре 18±3°С и относительной влажности воздуха не более 75%. Изменение свойств изделий в процессе хранения определяли по органолептическим показателям, а также на основании динамики кислотного и перекисного чисел жира, извлеченного из образцов.

Установлено, что для контрольного образца величина кислотного числа по окончании 90 суток хранения приблизилась к предельному значению, через 120 суток превысила его и составила 2.1 мг КОН/г. Кислотное число

исследуемых проб жира, извлеченных из тестовых заготовок с ВПК, не превышало нормативного в течение 120 суток хранения. Диапазон изменения перекисного числа жира, извлеченного из контрольных заготовок, в течение периода хранения составил 3.2 — 5.0ммоль акт. кислорода/кг. Перекисное число жира, извлеченного из образцов с БПК, увеличилось с 1.5 до 4.0 ммоль акт. кислорода/кг по истечении 120 суток. Значения перекисных чисел для всех образцов не превышали нормативного.

Тестовые заготовки с БПК сохранили высокие органолептические показатели качества в течение всего срока хранения. Таким образом, разработанные технологические решения позволяют увеличить срок годности продукции до 120 суток.

Разработана операторная модель технологической системы производства (рисунок 12), проекты ТУ, ТИ и рецептура чак-чака с БПК. Результаты исследования апробированы в условиях ЗАО «ПЕКО».

Принеси Влага 6 Оиде паса

Рисунок 12 - Операторная модель технологической системы производства чак-чака с белок-полисахаридным комплексом

Рассчитанное снижение себестоимости продукта по затратам на сырьё составляет 6.6 %. Ожидаемый экономический эффект при объёме производства чак-чака с БПК 1 т/сутки составит 1578.5 тыс. руб. в год.

Отличительными особенностями разработанной технологии является применение БПК на основе казеината натрия, альгината натрия, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы и пектина взамен яичного белка в качестве пенообразователя и рецептурной добавки, препятствующей чрезмерной

абсорбции жира продуктом. Кроме того, предусмотрено использование пшеничной муки с пониженным содержанием клейковины, жира специального назначения и изомальта. Разработанные технологические решения обеспечивают получение изделий с высокими органолептическими показателями качества, пониженными энергетической ценностью (на 20%) и содержанием жира (на 46%), а также с увеличенным до 120 суток сроком хранения. Преимущество технологии чак-чака с БПК заключается в расширении сырьевой базы для производства мучных кондитерских изделий, в повышении микробиологической безопасности производства, в снижении себестоимости сырья на 6.6%.

ВЫВОДЫ

Разработаны рецептура и технология мучного кондитерского изделия чак-чак с применением белок-полисахаридного комплекса (БПК). Исследование пенообразующих свойств БПК, который представляет водный раствор гидроколлоидов, состоящий из казеината натрия, альгината натрия, №-КМЦ и пектина, а также процессов на отдельных стадиях приготовления чак-чака позволили сделать следующие выводы:

1. На основе анализа существующих рецептур чак-чака по составу и соотношению компонентов установлено, что минимальной плотностью (420 кг/м3) обладают изделия, изготовленные только на основе меланжа и муки. Добавки в тесто сахара или жира приводят к повышению плотности готового изделия.

2. Согласно проведенным теоретическим и экспериментальным исследованиям пенообразующих свойств БПК установлено:

2.1 Максимальная пенообразующая способность растворов казеината натрия составляет 400%. При добавлении 0.5% альгината натрия, 0.5% №-КМЦ или 0.6% пектина пенообразующая способность растворов казеината натрия повышается до 450-800%. По способности увеличивать пенообразующую способность растворов казеината натрия полисахариды можно ранжировать в ряд: Ка-КМЦ>пектин>альгинат натрия. При введении тройной смеси полисахаридов выявлен синергетический эффект, проявляющийся в повышении пенообразующей способности раствора казеината натрия до 850%.

2.2 Установлены оптимальные параметры процесса набухания гидроколлоидов: температура 75±5°С и продолжительность 2.0±0.2 часа.

2.3 Определены полиномиальные аппроксимирующие зависимости пенообразующей способности Утах и времени сбивания /* белок-полисахаридного раствора на основе казеината натрия от различных соотношений альгината натрия, Ыа-КМЦ и пектина. Полученные зависимости представлены на диаграммах «состав-свойство» в виде контурных кривых поверхностей отклика Ктах и /*.

3. Экспериментально установлено, что введение БПК взамен яичного белка в тесто повышает его эластичность вследствие взаимодействия БПК с белками муки. Выявлено, что использование муки с пониженным содержанием клейковины (23%) достоверно улучшает пластические свойства теста и качество готовых изделий. С целью создания новых рецептур чак-чака с использованием БПК взамен яичного белка определены полиномиальные аппроксимирующие функции зависимости плотности р и влажности со обжаренных полуфабрикатов от различных соотношений полисахаридов. Полученные функции представлены на диаграммах «состав-свойство» в виде контурных кривых поверхностей отклика р и со.

4. Выявлено, что введение БПК в тесто не только снижает способность обжаренных полуфабрикатов впитывать жир, но и замедляет процессы гидролиза и окисления фритюрных жиров в процессе термообработки. Массовая доля жира в обжаренных полуфабрикатах снижается до 24.2% при обжарке в подсолнечном масле и до 19.4% - в жире №1, что обеспечивает снижение содержания жира на 46% по сравнению с традиционной технологией. Срок эксплуатации фритюрных жиров увеличивается на 0.5 часа при обжарке теста с БПК в подсолнечном масле и до 12 часов — в жире №1. Образование транс-изомеров жирных кислот как в подсолнечном масле, так и в жире №1 не происходит.

5. Изучен процесс уваривания сиропа для глазирования обжаренных полуфабрикатов. Определены оптимальные режимы приготовления сиропа на изомальте: температура уваривания сиропа на изомальте составляет 122±3°С. Изучено влияние разработанных технологических решений на качество чак-чака. Установлено, что введение БПК позволяет снизить плотность изделий с 420 до 286 кг/м3, сократить содержание жира в изделиях с 21.6% до 11.4%. Энергетическая ценность 100 г продукта снижается с 538 до 430 ккал.

6. Установлено положительное влияние БПК и жира №1 на кинетику изменения физико-химических показателей готовых изделий при хранении. Отмечено снижение скорости процессов окисления жиров при хранении в течение 120 суток.

7. Проведена опытно-промышленная апробация результатов исследования в условиях ЗАО «ПЕКО». Разработаны проекты ТУ, ТИ и РЦ для производства чак-чака с БПК. Ожидаемый экономический эффект при производстве чак-чака с БПК в объеме 1 т/сутки составит 1578.5 тыс. руб. в год.

Список работ, опубликованных в журналах, рекомендованных ВАК

1. Сергунов B.C., Тужилкин В.И., Жирова Н.В., Вайсерман М.М., Байтерякова /Львович/ H.A. Контроль качества пищевого сырья и продукции на производстве, оптовых складах и в торговой сети // Пищевая промышленность. - 2007. - №7. - С. 66-68.

2. Васькина В.А., Львович H.A. Сахарозаменители в технологии производства зефира // Кондитерское производство. - 2011. - № 1. - С. 16-19.

3. Львович H.A., Васькина В.А., Банков В.Г., Самойлов A.B., Кондратьев Н.Б. Влияние гидроколлоидов на физико-химические свойства мучных кондитерских изделий «Чак-чак» и фритюрных жиров при обжаривании // Кондитерское производство. — 2011. - №3. - С. 23-26.

4. Мухамедиев Ш.А., Васькина В.А., Львович H.A. Мучное кондитерское изделие чак-чак: уникальность истории, символики и рецептуры // Кондитерское производство. - 2012. —№3. - С. 18-22.

Список работ, опубликованных в других изданиях

5. Васькина В.А., Байтерякова /Львович/H.A., Рудницкий Д.В. Влияние фритюрных масел на качество сладости «Чак-чак» // Кондитерское и хлебопекарное производство. - 2006. - №10. - С. 10-12.

6. Васькина В.А., Львович H.A. Перспективы использования пищевых волокон при производстве мучных кондитерских изделий, обжаренных во фритюре// Материалы VI Международной конференции "Торты и пирожные - 2008" /Международная промышленная академия, 17-19 марта 2008 г. - М.: Пищепромиздат, 2008.-С. 152-153.

7. Васькина В.А., Львович H.A., Горячева Г.Н. Особенности использования сахарозаменителей в производстве кондитерских изделий // Материалы седьмой Международной конференции "Кондитерские изделия XXI века" /Международная промышленная академия, 30 марта-1 апреля 2009 г. - М.: Пищепромиздат, 2009. - С. 142-144.

8. Васькина В.А, Байтерякова/Львович/H.A., Вайсерман М.М., Кулик С.И., Рудницкий Д.В., Сергунов B.C. Способ производства мучного кондитерского изделия "Чак-чак" Пат. RU 2385564 С1 МПК 8 А 21 D 13/08. №2008140448/13; Заявл. 14.10.2008; 0публ.10.04.2010 // Изобретения. -2010. — Бюл.№10.

9. Львович H.A., Галкина И.В., Васькина В.А., Байков В.Г. Влияние полисахаридов на качество мучного кондитерского изделия «Чак-чак» // Материалы III Республиканского научно-практического семинара «Перспективы развития кондитерской промышленности», 27-28 октября 2011 г. - Могилев: УО «МГУП». - 2011. - С. 27-32.

Ю.Львович Н.А., Ушатова Ю.С., Васькина В.А., Кондратьев Н.Б. Влияние компонентов кондитерского изделия «Чак-чак» на процессы окисления подсолнечного масла и свойства обжаренного полуфабриката // Материалы докладов Четвертого Международного Хлебопекарного Форума в рамках 17-й Международной выставки «Современное хлебопечение-2011» / Международная промышленная академия - Экспоцентр на Красной Пресне, 10-13 октября2011 г.-М.: Пищепромиздат,2011.-С. 166- 169. П.Львович Н.А., Васькина В.А., Байков В.Г. К вопросу о качестве мучных кондитерских изделий, обжаренных во фритюре // Вопросы диетологии. -2011.-Том 1,-№2.-С. 58-59.

Автор выражает благодарность д.ф.-м.н. Мухамедиеву Ш.А., к.т.н., доц. БайковуВ.Г., к.т.н. Самойлову А.В., к.т.н. Кондратьеву Н.Б. за обсуждение результатов и внимание, оказанное к работе.

Summary

The present work is devoted to improving technology of flour confectionary product "chak-chak" with the use of the protein-polysaccharide complexes, oils of special purposes and sweeteners. The analysis of existing chak-chak formulations has been performed and the optimal chosen. Influence of polysaccharides (sodium alginate, Na-CMC and pectin) on foaming capacity of the sodium caseinate has been studied. Influence of complexes of sodium caseinate with polysaccharides on dough properties, frying process and quality of finished product "chak-chak" has been investigated. The developed formulation and technology promote to decrease oil and sugar content in the finished product as well as to low energy value and to increase the shelf life of up to 120 days.

Подписано в печать 16.05.2012 г.

Формат 60x90/16. Заказ 1563. Тираж 100 экз. Усл.-печ. л. 1,3. Печать офсетная. Бумага для множительных аппаратов. Отпечатано в ООО "ФЭД+", Москва, Ленинский пр. 42, тел. 774-26-96

61 12-5/3926

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

На правах рукописи

ЛЬВОВИЧ НЕЛЛИ АЛЕКСАНДРОВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ МУЧНОГО КОНДИТЕРСКОГО ИЗДЕЛИЯ ЧАК-ЧАК

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 технических наук, профессор В.А.Васькина

Москва - 2012

СОДЕРЖАНИЕ

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

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР......................................................................................8

1.1 Общие сведения о производстве и потреблении мучных кондитерских изделий и восточных сладостей............................................................8

1.2 Современные способы производства изделия чак-чак..................................10

1.3 Процессы, протекающие при обжарке продуктов во фритюре....................................................................................................................................................11

1.3.1 Изменение физико-химических свойств фритюрных жиров

при обжарке..................................................................................................................................11

1.3.2 Механизмы и факторы, влияющие на поглощение жира при обжарке во фритюре..............................................................................................................19

1.4 Использование гидроколлоидов в производстве продуктов, обжаренных во фритюре..............................................................................................................23

1.5 Новые виды сырья для производства мучных кондитерских изделий, обжаренных во фритюре........................................................................................32

1.6 Обоснование темы и задачи исследования............................................................45

ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ..................................49

2.1 Материалы исследования....................................................................................................49

2.2 Методы исследования............................................................................................................50

2.2.1 Метод органолептической оценки качества изделий......................50

2.2.2 Метод определения влажности полуфабрикатов................................52

2.2.3 Метод определения плотности обжаренных полуфабрикатов 52

2.2.4 Метод определения содержания сухих веществ в сиропах.... 53

2.2.5 Метод определения перекисного числа жира.............................53

2.2.6 Метод определения кислотного числа жира..........................................54

2.2.7 Метод определения анизидинового числа жира..................................55

2.2.8 Метод определения жирнокислотного состава жира......................56

2.2.9 Метод определения массовой доли жира в обжаренных

полуфабрикатах........................................................................................................................56

2.2.10 Метод определения кратности пены..........................................................58

2.2.11 Метод определения реологических свойств теста..........................58

ГЛАВА 3 ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЦЕПТУР ЧАК-ЧАКА............................................59

ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ БЕЛОК-ПОЛИСАХАРИД-

НЫХ КОМПЛЕКСОВ НА КАЧЕСТВО ЧАК-ЧАКА......................................................67

4.1 Изучение пенообразующей способности белок-полисахаридных комплексов................................................................................................................................................67

4.2 Исследование влияния белок-полисахаридных комплексов на свойства теста и качество готового изделия чак-чак..............................................76

ГЛАВА 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ БЕЛОК-ПОЛИСАХАРИД-НОГО КОМПЛЕКСА НА ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ ПРИ

ОБЖАРКЕ..................................................................................................................................................82

5.1 Сравнительный анализ физико-химических свойств фритюрных жиров....................................................................................................................................................................82

5.2 Изучение изменения свойств фритюрных жиров при обжарке тестовых заготовок с белок-полисахаридным комплексом................................84

ГЛАВА 6 РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУРЫ И ТЕХНОЛОГИИ ЧАК-ЧАКА

С БЕЛОК-ПОЛИСАХАРИДНЫМ КОМПЛЕКСОМ....................................................94

ВЫВОДЫ......................................................................................................................................................102

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................................................................105

ПРИЛОЖЕНИЕ А - Иллюстрации и таблицы к главе 4..........................................124

ПРИЛОЖЕНИЕ Б - Рецептура чак-чака с белок-полисахаридным

комплексом................................................................................................................................................128

ПРИЛОЖЕНИЕ В - Описание операторной модели..................................................129

ПРИЛОЖЕНИЕ Г - Проект Технических условий......................................................133

ПРИЛОЖЕНИЕ Д - Проект рецептуры................................................................................134

ПРИЛОЖЕНИЕ Е - Проект технологической инструкции....................................135

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж - Акт опытно-промышленной проверки................................136

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 - Расчет экономической эффективности................................137

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Одной из важнейших задач государственной политики является обеспечение граждан РФ пищевыми продуктами, отвечающими современным научным принципам здорового питания. Мучные кондитерские изделия являются неотъемлемой частью рациона питания. В структуре их ассортимента определенное место занимает восточная сладость -чак-чак. Изделие представляет собой обжаренные во фритюре тестовые заготовки, облитые медовым сиропом. Высокое содержание сахара и жира придает продукту особый вкус, аромат, структуру, но и высокую калорийность.

В последние годы большое внимание уделяется вопросам производства кондитерских изделий для здорового питания. Теоретическая и научно-практическая база для производства таких продуктов заложена в работах Нечаева А.П., Аксёновой JIM., Скобельской З.Г., Дубцова Г.Г., Дубцовой Г.Н., Васькиной В.А., Савенковой Т.В., Магомедова Г.О., Кочетковой A.A., Тумановой А.Е., Матвеевой И.В., Цыгановой Т.Б., Мингалеевой З.Ш. Несмотря на активный интерес к данной тематике, вопросы совершенствования технологии мучного кондитерского изделия чак-чак остаются нерешенными.

На качество чак-чака, определяемое его физико-химическими и органолептическими показателями, влияют, в том числе, и процессы термообработки. Количество абсорбированного продуктом жира и глубина окисления фритюра представляют потенциальную опасность для здоровья. На сегодняшний день для снижения калорийности и чрезмерной абсорбции жира обжаренными продуктами используются внешние барьерные покрытия, приготовленные на основе белков, полисахаридов и других компонентов, а также различные специализированные жиры с добавками, например, антиоксидантов. Применение барьерных покрытий для чак-чака неприемлемо ввиду высокой влажности теста и малых размеров тестовых заготовок. Поэтому актуальным является исследование возможности использования белок-полисахаридных комплексов (БПК) в качестве рецептурных компонентов,

которые играют роль внутреннего барьера, препятствующего абсорбции жира и его окислению при обжарке. В работе выявлено, что наличие БПК в рецептуре оказывает угнетающее воздействие на отмеченные негативные эффекты обжарки. Представляется перспективным применить полученный результат и для других продуктов, технология изготовления которых предусматривает обжарку во фритюрных жирах.

Цель настоящей работы состояла в совершенствовании технологии чак-чака, обеспечивающем повышение качества готового изделия, снижение содержания сахара и жира в продукте, увеличение сроков годности за счет использования БПК, специализированных фритюрных жиров и сахарозаменителей. Достижение этой цели позволит сделать чак-чак более привлекательным для потребителя и приблизить его к категории продуктов здорового питания.

Для реализации поставленной цели решали следующие задачи:

• оптимизировать состав и соотношение компонентов в рецептурах мучных кондитерских изделий чак-чак;

• исследовать влияние полисахаридов на пенообразующую способность казеината натрия;

• исследовать влияние БПК на свойства теста и качество обжаренных полуфабрикатов чак-чака;

• исследовать процессы, протекающие при обжарке тестовых заготовок с БПК;

• исследовать изменение свойств чак-чака с БПК при хранении;

• разработать рецептуру и технологию мучного кондитерского изделия чак-чак с БПК;

• разработать проект НД для производства чак-чака с БПК и провести опытно-промышленную апробацию результатов исследования. Научная новизна. Научно обоснована и экспериментально подтверждена

возможность использования белок-полисахаридного комплекса на основе

казеината натрия и смеси полисахаридов в производстве чак-чака для снижения калорийности продукта.

Существенно расширены современные знания в области применения белок-полисахаридных комплексов для производства мучных кондитерских изделий, обжаренных во фритюре.

Установлена зависимость пенообразующей способности и продолжительности сбивания раствора казеината натрия от различных соотношений полисахаридов: альгината натрия, Ка-КМЦ и пектина. Выявлен синергетический эффект при введении в раствор казеината натрия смеси этих полисахаридов.

Показано, что использование белок-полисахаридного комплекса в рецептуре теста способствует снижению плотности изделий.

Выявлено влияние белок-полисахаридного комплекса на процессы абсорбции жира продуктом и на окисление фритюрного жира при обжарке тестовых заготовок. Установлено, что введение комплекса в тесто чак-чака снижает содержание жира в обжаренных полуфабрикатах, замедляет процессы термической деструкции жиров при обжарке.

Практическая значимость. Разработаны рецептура и технология чак-чак с использованием БПК, позволяющие улучшить качество готовых изделий, снизить их энергетическую ценность на 20%, массовую долю жира в готовом изделии на 46% и увеличить сроки годности продукта.

Преимущество разработанной рецептуры и технологии чак-чака заключается в расширении сырьевой базы для производства мучных кондитерских изделий, снижении себестоимости сырья на 6.6%, в повышении микробиологической безопасности производства.

Разработаны проекты ТУ, ТИ и РЦ для производства чак-чака с БПК. Проведена опытно-промышленная апробация результатов исследования в условиях ЗАО «ПЕКО».

Ожидаемый экономический эффект производства чак-чака с БПК при мощности цеха 250 т/год составит 1578.5 тыс. руб. в год.

Новизна разработанных технологических решений подтверждается патентом РФ на изобретение (1Ш 2385564 С1 МПК 8 А 21 Б 13/08. №2008140448/13; Заявл 14.10.2008; 0публ.10.04.2010 // Изобретения. - 2010. -Бюл.№Ю).

Апробация работы. Результаты исследований были доложены на VI Международной конференции "Торты и пирожные - 2008" (Москва, МПА, 2008), VI Международной научной конференции студентов и аспирантов «Техника и технология пищевых производств» (Могилев, МГУП, 2008), VII Международной конференции "Кондитерские изделия XXI века" (Москва, МПА, 2009), III Республиканском научно-практическом семинаре «Перспективы развития кондитерской промышленности» (Могилев, 2011), IV Международном Хлебопекарном Форуме в рамках 17-й Международной выставки «Современное хлебопечение-2011» (Москва, МПА - Экспоцентр на Красной Пресне, 2011), XIII Всероссийском Конгрессе диетологов и нутрициологов с международным участием «Персонифицированная диетология: настоящее и будущее» (Москва, 2011).

Разработки экспонировались на Выставке научных достижений к юбилейной научно-практической конференции «МГУПП 80 лет» (Москва, МГУПП, 2010).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 11 работ, в том числе 4 в журналах, рекомендованных ВАК, и 1 патент РФ, которые отражают основное содержание диссертационной работы.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, пяти глав экспериментальной части, выводов, списка использованных источников (198 наименований, в том числе 134 зарубежных) и приложений.

Основной текст диссертации изложен на 123 страницах машинописного текста, включает 13 таблиц и 22 рисунка.

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Общие сведения о производстве и потреблении мучных кондитерских изделий и восточных сладостей

Объём российского рынка мучных кондитерских изделий, по данным исследования компании Intesco Research Group, в 2010 году составил 1.438 млн. тонн продукции. В течение последних четырех лет на российских предприятиях наблюдается тенденция к наращиванию объемов производства мучных изделий и по-прежнему продолжается сдвиг спроса в сторону более дешевых видов. Самыми популярными критериями, по которым россияне выбирают мучные кондитерские изделия, являются индивидуальные вкусовые предпочтения (47%) и доступная цена (46%). Высокое качество продукции является наиболее важным критерием для 29% респондентов [64].

Восточные сладости относятся к изделиям национального ассортимента, изготовленным из муки, сахара, мёда, жиров с добавлением значительного количества орехов, масличных ядер, сухофруктов, пряностей и других [34]. Лукум, например, начали изготавливать на Востоке более 400 лет назад, в период расцвета Османской империи. Упоминания о халве датируются еще эпохой греко-персидских войн, то есть V веком до н.э. Экзотические лакомства далекого Востока в течение продолжительного времени были неизвестны европейцам. В Европе восточные сладости появились примерно в XVII -XVIII веках, их подавали в самых богатых домах как изысканные деликатесы. В соответствии с нормативной документацией восточные сладости разделяются на типы: карамель, конфеты и мучные. К восточным сладостям типа карамели относятся козинаки, орехи в сахаре, грильяж мягкий и твердый, шакер-пендыр, халва и другие. Восточные сладости типа мягких конфет включают нугу, косхалву, ойлу, лукум сбивной, рахат-лукум, щербет, сливочное полено, сливочную колбаску. К группе мучных восточных сладостей относятся изделия: курабье, кята, пахлава, шакер-пури, шакер-лукум, шакер-чурек, чак-чак. Восточные сладости производятся в соответствии с ГОСТ Р 50228-92, ГОСТ Р 50230-92 и технологическими инструкциями [54].

В соответствии с данными ГНУ НИИКП, доля восточных сладостей составляет 6.5% от производства сахаристых кондитерских изделий и 2.3% - от мучных кондитерских изделий [2, 3]. Следует отметить, что с каждым годом увеличивается доля восточных сладостей, которые используются в качестве корпусов конфет, полуфабрикатов для производства шоколадных батончиков и других. Наглядным примером служат конфеты и батончики из сбивной сахарной нуги с добавками [60]. Особое место в группе мучных восточных сладостей, занимают изделия, обжаренные во фритюре, наиболее востребованным среди которых является чак-чак.

Чак-чак получают смешиванием яичного меланжа с мукой, последующей обжаркой полученного полуфабриката во фритюре и заливкой сахаро-медовым сиропом. Готовое изделие имеет хрупкую, воздушную, рассыпчатую структуру. Широко известно производство мучных сладостей типа чак-чака, жаренных во фритюре, у разных народов: по-татарски, по-узбекски, по-казахски и других. [7]. Общим при приготовлении чак-чака является то, что в его рецептуру входят такие ингредиенты как куриное яйцо, топленое масло, мука пшеничная, соль и сахаро-медовый сироп. Для улучшения структурно-механических свойств теста и качества готовых изделий в тесто вводят сахар, жир, молоко и другие компоненты. В качестве дополнительного разрыхлителя предусмотрено использование дрожжей, раствора этилового спирта (40%), соды.

Для приготовления теста чак-чака заранее подготовленные яйца слегка сбивают, затем добавляют теплое молоко, раствор сахара и соли. В перемешанную массу несколькими порциями добавляют пшеничную муку. После замеса тесто отлеживается в условиях цеха в течение 30 минут. Формуют тестовые заготовки в виде лапши или шариков. Обжаривают тестовые заготовки в жире, прогретом до 175±5°С, при непрерывном помешивании до слегка золотистого цвета. Сахаро-медовый сироп уваривают до температуры 113-115°С (проба на мягкий шарик). Обжаренные тестовые заготовки обливают сахаро-медовым сиропом и перемешивают. Затем укладывают в розничную тару и упаковывают [57, 37].

1.2 Современные способы производства изделия чак-чак

Известен способ производства пищевого продукта, имитирующего по вкусу и внешнему виду чак-чак, в который для повышения биологической ценности вводится большое количество белка [61]. Приготовление осуществляют путём добавления крахмалсодержащего вещества в раствор соли кислого полисахарида при температуре 55-75°С с последующей выдержкой в течение 2-5 минут. Затем в полученный студень при перемешивании добавляют белоксодержащий продукт, яично-сахарную смесь, этиловый спирт и замешивают тесто. Из теста формуют заготовки, которые обжаривают во фритюре и получают полуфабрикат. Высокобелковый продукт хранится в течение 6 месяцев без черствения за счет введения соли кислого полисахарида.

Проведены исследова