автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.13, диссертация на тему:Совершенствование технологии производства и расширения ассортимента консервов на основе сои

-"93-л /i 1

Российская академия сельскохозяйственных наук

Всероссийский научно-исследовательский институт консервной и

овощесушильной промышленности (ВНИИКОП)

На правах рукописи УДК: 664.951.037.1 : 628.314.2

Степанищева Нина Михайловна

Совершенствование технологии производства и расширение ассортимента консервов на основе сои

Специальность 05.18.13 - технология консервированных

пищевых продуктов

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ

Э.С.Гореньков

Консультант по технологическим вопросам -

кандидат технических наук С.К.Тамкович

Москва, 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ Введение

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ....................................................................................4

1.1. Характеристика сои.......................................................................................4

1.2. Технологические процессы подготовки сои к консервированию...........19

1.3. Продукты из сои.............................................................................................28

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Объекты исследований....................................................................................3'

2.2. Методы исследований.....................................................................................3

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1. Технологические испытания сои различных сортов для производства консервов................................................................................................................

3.2. Исследование и разработка способов гидратации и дезодорирования сои................................................................................................................................

ЛИТЕРАТУРА... ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Важнейшим фактором, лимитирующим продовольственную безопасность России, является недостаток пищевого белка, сбалансированного по аминокислотному составу. Высокая относительная стоимость и трудоемкость продуктов животноводства и птицеводства по сравнению с растениеводством определяется низким коэффициентом преобразования кормов и привесом животных (менее 10%) в соответствии с известным законом биологической пирамиды. Поэтому наиболее перспективным направлением решения белковой проблемы является производство продуктов питания на основе переработки растительного белка, которые дешевле мясо-молочных аналогов и имеют уникальные диетические свойства.

Разработка новых белковых продуктов питания направлена на достижение оптимального удовлетворения физиологической потребности населения в белках. Большое значение приобретает создание продуктов повышенной биологической ценности из неполностью используемых, но ценных источников белка.

Соя - один из важнейших пищевых продуктов в мире. Она принадлежит к числу немногих растений, белок которых считается наиболее полноценным, содержит значительное количество жиров, витаминов, а также лецитин, богатый фосфором. Состав соевого белка приближается к составу белков животного происхождения, жиры в сое - биологически полноценные, не содержат холестерина , очень богаты лецитином и ненасыщенными жирными кислотами.

Соя различных сортов содержит 24...45% белков, 14... 24% жиров, 24...27% углеводов ( при влажности сои 8... 14%), то есть все три основных компонента, характерных для любого пищевого продукта. По общей питательной ценности и усвояемости пищевых компонентов организмом человека соя занимает одно из первых мест среди пищевых продуктов. Однако, этот слож-

ный комплекс высокоценных составляющих нужно уметь использовать в качестве продукта массового питания.

Сдерживающим фактором широкого использования сои в пищевых целях является наличие в ней таких веществ, как ингибиторы трипсина, гемаглюте-нины, уреазы, а также а-галактозид стахиозы. Эти вещества препятствуют полному расщеплению белка и отрицательно действуют на процессы пищеварения . Кроме того, соя имеет специфический запах, виновником которого являются содержащиеся в ней н-гексаны, гексанолы, кетоны и другие вещества, образующиеся в результате окисления жирных кислот под действием липоксида-зы (окисляющего фермента сои).

Ингибиторы трипсина и липоксидазы инактивируются при нагревании, особенно в пределах 120-140° С. Однако, при этих температурах находится критическая точка денатурации белка сои.

До сих пор консервы вырабатывались из сои, поступающей по импорту на кормовые цели или из сои, районированной для масложировой и других отраслей пищевой промышленности, что не обеспечивало получения сырья необходимого качества для производства консервов.

Технологический процесс подготовки сои - замачивание, дезодорирование и бланширование производились в емкостях или аппаратах периодического действия, что не позволяло механизировать и автоматизировать эти процессы, делая их длительными и нетехнологичными.

Существовавшая ранее нормативно-техническая документация по производству консервов из сои бедна по ассортименту и не может удовлетворять потребностям различных групп населения.

Целью проведенной работы являлась разработка промышленной поточной технологии подготовки и обработки сои с целью создания расширенного ассортимента консервов на основе сои с овощными и фруктовыми добавками.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- провести технологические испытания сои различных сортов на пригодность ее для производства консервов;

- исследовать изменения физико-химических показателей сои в процессе ее подготовки к консервированию;

- отработать технологические параметры (температура, продолжительность, гидромодуль) непрерывного гидротермического процесса подготовки сои;

- установить физико-химические и органолептические показатели качества консервов, выработанных из сои с различными добавками;

- разработать исходные требования и техническое задание на установку для непрерывной гидротермической обработки сои;

- разработать нормативно-техническую документацию по производству консервов из сои.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1 Характеристика сои.

Соя - ценная сельскохозяйственная культура, не имеющая себе равных по содержанию и качеству белка. Она широко используется для изготовления многих высокопитательных пищевых продуктов, является ценным промышленным сырьем. Химический состав сои на 100 г продукта представлен в табл. 1 [ 57,58 ].

Таблица 1

Химический состав сои на 100 г продукта

Наименование показателя Единица измерения Количество

Вода г 12,0

Белки г 34,9

Жиры г 17,3

Углеводы общие, г 26,5

в том числе моно- и дисахариды г 9,0

Крахмал г 2,5

Клетчатка г 4,3

Зола г 5,0

Минеральный состав:

Na мг 44

К мг 1607

Са мг 348

Mg мг 191

Р мг 510

Fe мг 11,8

Витамины:

(3-каротин мг 0,07

в, мг 0,94

в2 мг 0,22

рр мг 2,20

Энергетическая ценность ккал 395

Соя является не только очень ценным, но и сравнительно дешевым сырьем, легко воспроизводимым, более транспортабельным, чем многие виды соответствующего сырья растительного происхождения [25,40,43 ]. Другого такого исключительно удачного сочетания белка, жира, углеводов, минеральных солей, витаминов ни в растительном, ни в животном мире пока не найдено. Медиками установлено, что соя повышает работоспособность организма. Это единственное растение, полноценно заменяющее мясные продукты и яйца. Пе-ревариваемость и усвояемость сои достаточно велики, как в целом, так и по отдельным ее компонентам, а именно: перевариваемость жира - от 94 до 100%, белков - от 77 до 92%, углеводов - от 79 до 100%, общая усвояемость - от 83,9 до 89,6%.

Усвояемость сои возрастает при более частом ее применении в результате привыкания организма и развития в желудке бактерий, способствующих перевариванию соевой пищи. Белок сои по сравнению с мясом почти вдвое богаче фосфорной кислотой и вчетверо - минеральными веществами. Протеин сои не дает в организме пуриновых оснований, предрасполагающих к подагре [34,61].

Большой опыт по культивированию и переработке сои накоплен в Соединенных Штатах Америки, Китае, Японии. Две трети ее мирового производства сосредоточено в США. Проведенные американскими учеными исследования показали преимущество соевых бобов, как источника белков, перед другими сельскохозяйственными культурами. При выращивании пшеницы с 1 га можно получить 207 кг протеинов, при возделывании кукурузы - 367 кг, а при культивировании сои - 568 кг с той же площади. Ежегодно растет сбор урожая. В настоящее время урожай сои с 1 га в среднем составляет 2,4 т. Ученые считают возможным получать урожай с 1 га 4,75-5,45 т [ 20 ].

Годовую потребность человека в белке с полным набором аминокислот можно обеспечить за счет ста килограммов сои. Если же это количество сои

скормить животным, то получим белка всего на 12-15 дней и уже без восьми важных аминокислот [4].

Весь сортовой состав сои в США дифференцирован по скороспелости на 10 групп - от «00» до «8». Группы «00» и «0» - очень скороспелые, вызревающие за 90 дней. Группы «1» и «2» - с длиной вегетационного периода до 100 дней, к «3» и «4» группам относится соя среднеспелых сортов, созревающая за 110-125 дней, «5» и «6» группы включают в себя сою среднепозднеспелых сортов, «7» и «8» - позднеспелых, которые созревают за 160-180 дней на юге Мексиканского залива.

По действующему в США стандарту на сою, партии зерна сои делятся на четыре класса. К первому относится соя с объемной массой не менее 69,8 кг/100 л, влажностью - не более 13%, содержанием зерен с поврежденной оболочкой - не более 10%, испорченных - не более 4%. Ко второму классу относится соя с объемной массой не менее 67,3 кг / 100 л, влажностью не более 14%, содержанием зерен с поврежденной оболочкой - не более 20%, испорченных - не более 7%. Третий класс включает сою, имеющую объемную массу не менее 64,8 кг/100 л, влажностью - не более 16%, содержанием зерен с треснувшей оболочкой - не более 30%, испорченных - не более 13%. Четвертый класс -соя с объемной массой не менее 61,1 кг / 100 л, влажностью - не более 18%, содержанием зерен с поврежденной оболочкой - не более 40%), испорченных - не более 23%).

Соя, поврежденная воздействием погодных условий, не может быть отнесена к классу выше четвертого.

Партии сои, не удовлетворяющие требованиям первого - четвертого классов, присваивается звание «пробный класс» [2].

В Российской Федерации действует ГОСТ 17110-71 «Соя (промышленное сырье) Требования при поставках», который распространяется на сою, поставляемую для промышленной переработки.

Соя, поставляемая перерабатывающим предприятиям по качеству должна соответствовать следующим требованиям:

цвет : однотонный или с наличием пятен, свойственный нормальным семенам сои, поставляемым для переработки;

запах: свойственный нормальным семенам сои, без затхлого, солодового, плесневого и других посторонних запахов;

форма: продолговато-овальная или шаровидная;

поверхность - гладкая, блестящая или матовая. Допускаются семена с морщинистой поверхностью, образовавшейся вследствие неблагоприятных погодных условий, но сохранившие форму семян и нормальный цвет семядолей в разрезе. При содержании морщинистых семян более 5% партия сои получает характеристику «морщинистая» и подлежит реализации в первую очередь; влажность - не более 14%;

массовая доля примесей (сорная и масличная суммарно) - не более 15%, в том числе сорной - не более 3%, морозобойной сои, относимой к масличной примеси - не более 10% [ 12 ].

На качество сои и ее химический состав оказывают большое влияние сортовые особенности, район и агротехника возделывания, использование различных удобрений, количество выпавших осадков и др.

Колебания отдельных веществ в семенах культурной сои, в зависимости от сорта, условий произрастания и приемов выращивания, следующие (%): протеина - 24-60, безазотистых экстрактивных веществ - 19-36; клетчатки -2,9-11; жира- 13-26; золы - 4,5-6,8; воды - 6-29; лецитина - 1-3,5; фитина -1,8-2,6 [ 25]. Ряд исследователей [ 108,71,15] указывают на то, что качество сои зависит от рН почвы, использования при ее возделывании гипса и извести. Смит К. [ 95 ] считает, что целью научно-исследовательских разработок по улучшению качества сои является: повышение урожайности сои, практика культивирования ее с целью удешевления продукции, правильное понимание

физиологических функций растения. К настоящему времени исследования по улучшению качества сои очень ограничены. В идеале соевые бобы должны быть: а) с высоким содержанием белка. Аминокислотный состав должны дополнять хлебные продукты для удовлетворения питательных потребностей;

б) с высоким содержанием жира. В масле должно быть небольшое количество жирных кислот, которые вызывают проблемы сохранения стабильности;

в) с низким содержанием неусвояемых углеводов;

г) с низким содержанием антипитательных факторов.

Идеальные соевые бобы должны быть с высоким содержанием белка и масла.

Содержание белка в сое колеблется в широких пределах. По данным Иольсона Л.М. [ 17 ] эта величина варьирует от 24 до 60%. Такие же данные приводит ЛещенкоА.К. [ 25]. Хабургом [ 76] определены существенные различия по содержанию белка в сое из различных районов США (групп штатов, отдельных штатов и т.д.). Тайра Хария [ 99] изучил влияние сортовых различий на качество сои 105 сортов, выращенных в различных районах Японии. Определено количество белка в сое и влияние условий выращивания, в частности, минеральных удобрений на свойства сои. Гандхи и др. [73] изучили свойства сои 11 сортов, выращенных в Индии, количество белка в них колеблется в пределах 39-44%. Имеются данные [ 15,29,66] по содержанию белка в сое отдельных сортов, например, соя сорта Киевская 27 содержит его 39-40%, сорта Бе-лор в среднем 32,4%, сорта ТК 89 - 43,2%.

Основное количество белка сои [ 95] хранится в белковых жилах молодых растений. Два главных белка сои ( 7Э и 118- глобулины) составляют приблизительно 70% от общего содержания белка.

Глицин - основная масса белка в сое, относится к группе глобулинов и отличается от легумина других бобовых культур почти вдвое большим содержанием серы, меньшим содержанием азота и значительным содержанием угле-

рода. Глицин состоит из двух глобулинов А и В, отличающихся по растворимости в воде. Это почти единственный полноценный растительный белок, содержащий все аминокислоты, необходимые для нормального роста и развития организма. Кроме глицина соя содержит еще белок глобулин, похожий на фа-зеолин фасоли, альбуминоподобный белок легумелин, глютенин и небольшое количество протеаз. Содержание аминокислот и их соотношения в соевом зерне указаны в табл. 2 [ 25,32,38 ].

Таблица 2

Аминокислоты и их соотношение в соевом зерне

Наименование аминокислоты Массовая доля, % Наименование аминокислоты Массовая доля, %

Глицин 0,97 Глютаминовая кислота 19,46

Алании Не выделен Серии Не изолирован

Валин 0,63 Тирозин 1,86

Лейцин 8,45 Аргинин 5,12

Пролин 3,78 Гистидин 1,39

Фенилаланин 3,86 Лизин 2,71

Аспарагиновая кислота 3,89 Триптофан 1,94

Цистин 0,74

Аминокислотный состав сои хорошо сочетается с составом хлебных культур. По этой причине обычный кукурузно-соевый рацион может заменить рацион с мясом птицы или свининой.

Лещенко А.К.[ 25] причисляет масло сои к группе полувысыхающих. Физические и химические показатели его по данным различных авторов приведены в табл. 3.

Таблица 3

Физические и физико-химические показатели соевого масла

Показатель Минимум Максимум Среднее

Удельный вес при 15° С 0,9108 0,9340 0,9050

Температура застывания -18° С -8° С -12° С

Температура плавления -8° С -7° С -7,5° С

Рефракция при 40° С 1,4665 1,4695 1,4680

Вязкость при 20° С 8,0° Э 9,7° Э 8,9° Э

Коэффициент омыления 187,3 202,0 191,0

Йодное число 107,0 158,0 129,0

Молекулярный вес масла находится в пределах 273,7-284,1. Кислотность соевого масла колеблется от 0,4 до 0,8. Разные колебания по показателям качества масла зависят от сортовых особенностей и условий произрастания сои, способов получения, продолжительности и условий хранения и др.

Гандхи и др. [ 73] после изучения сои 11 сортов, выращенных в Индии, приводят данные по содержанию жира от 16 до 21%. Хаскей и др. [ 76], определяя содержание масла в сое, установили что оно колеблется в пределах 16,525,5%, причем, больше масла и меньше белков обнаружено в бобах, растущих в средней части растения.

Исследования по определению масла в сое отдельных сортов показали, что для сорта ТК 89 оно составляет 19,2%, для сорта Белор - 23%, для сорта Киевская 27 - 17-20% [15,29].

Чистое соевое масло состоит из глицеридов различных жирных кислот -насыщенных и ненасыщенных. Общее содержание насыщенных жирных кислот составляет 6,4-15,1%, а ненасыщенных - 80-93,6%. Состав жирных кислот соевого масла, по данным различных авторов, следующий (%): линолевая -

50-64, линоленовая - 2-3, олеиновая - 15-35,6, пальмитиновая - 2,4-11, стеариновая - 2-7,4, арахиновая - 0,4-1,0, лигноцериновая - 0,1[ 25 ].

Насыщенные жирные кислоты состоят из пальмитиновой, стеариновой, арахиновой и, возможно, лигноцериновой кислот. Ненасыщенные жирные кислоты соевого масла состоят из линолевой, леноленовой и олеиновой кислот.

Гогия Р.В.и др. [ 7] методом газожидкостной хроматографии провели анализ жирных кислот масел сои новых сортов Универсал 1 , Адреула 6 и Колхида-4, выращиваемых в Грузии. Установлено,