автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Совершенствование технологии производства ржано-пшеничного хлеба на основе замороженных полуфабрикатов

Введение. 1. Обзор литературы.

1.1. Способы приготовления ржаных и ржано-пшеничных видов хлебобулочных изделий и пути их совершенствования.

1.2. Методы консервирования полуфабрикатов хлебопекарного производства.

V 1.3. Процессы, происходящие при замораживании пищевых продуктов

Хлеб является главным продуктом питания ежедневного и повсеместного потребления. Реализация задачи обеспечения населения хлебом стабильного качества и высокой пищевой ценности должна основываться на разработке эффективных ресурсосберегающих технологиях его производства, расширении ассортимента выпускаемых изделий, изыскании способов сохранения свежести готовой продукции.

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В последнее десятилетие хлебопекарная индустрия России интенсивно использует низкотемпературную обработку полуфабрикатов при выработке широкого ассортимента хлебобулочных изделий из пшеничной сортовой муки. О перспективности технологии производства хлеба с использованием замораживания тестовых заготовок свидетельствуют всё увеличивающийся объём производства полуфабрикатов, выпуск готовых изделий на их основе, широкие научные исследования по изысканию оптимальных режимов замораживания, хранения, размораживания и созданию специализированного оборудования.

Исследованием отдельных проблем производства хлебобулочных изделий на основе замороженных полуфабрикатов занимались как отечественные, так и зарубежные учёные - JI.B. Ким, Ф.Н. Андреев, О.В. Тешитель, И.П. Петраш, И.В. Матвеева, Р.Д. Поландова , К. Lorenz, P. Mazur, Y. Inoue, W. Bushuk, L. Kline.

Однако, несмотря на известные достижения как отечественных, так и зарубежных учёных и специалистов в решении исследуемой проблемы, недостаточное внимание уделялось изучению комплекса биотехнологических, теплофизических, биохимических и физико-химических процессов, происходящих при замораживании ржаных и ржано-пшеничных полуфабрикатов, их хранении и размораживании.

Регулирование технологического процесса производства хлеба с использованием ржаной муки можно обеспечить посредством применения замороженных полуфабрикатов хлебопекарного производства, содержащих молочнокислые бактерии и дрожжи. Замороженные ржаные и ржано-пшеничные полуфабрикаты сохраняют биотехнологические свойства в течение длительного времени, их применение позволяет обеспечить выпуск продукции наилучшего качества, в широком ассортименте и в соответствии с потребительским спросом.

В настоящее время недостаточно исследований, определяющих выбор микроорганизмов с высокими биотехнологическими свойствами, использование которых позволит стабилизировать качество замороженных полуфабрикатов и готовых изделий из них.

Для определения оптимальных параметров технологического процесса производства хлеба из замороженных полуфабрикатов необходимы исследования изменения теплофизических характеристик тестовых заготовок в процессах замораживания и размораживания, отражающих степень их термодинамического состояния.

В литературе отсутствуют сведения о функциональных свойствах сырья, обладающих криопротекторными характеристиками, для получения ржаного и ржано-пшеничного хлеба из замороженных полуфабрикатов.

В связи с этим актуальными являются исследования, направленные на разработку эффективных способов совершенствования технологии производства ржано-пшеничного хлеба на основе замороженных полуфабрикатов, позволяющих наряду с сохранением высоких потребительских свойств расширить ассортимент хлебобулочных изделий.

ЦЕЛИ И ЗАДА ЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью настоящих исследований являлось совершенствование технологии производства ржано-пшеничного хлеба на основе замороженных полуфабрикатов.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи: - исследование влияния процессов замораживания и размораживания ржаных полуфабрикатов на качество хлеба, приготовленного из них;

- установление взаимосвязи межу реологическими свойствами и термодинамическими характеристиками полуфабрикатов при замораживании и размораживании;

- изучение взаимосвязи между активностью молочнокислых бактерий и дрожжей и качеством хлеба, приготовленного на основе замороженных полуфабрикатов;

- влияние процесса замораживания на изменение биотехнологических и реологических характеристик ржано-пшеничных полуфабрикатов при хранении;

- исследование влияния жировых продуктов растительного происхождения, используемых в качестве криопротекторов, на свойства замороженных тестовых полуфабрикатов и качество ржано-пшеничного хлеба;

- разработка нормативной документации на новый вид хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки на основе замороженных полуфабрикатов;

- опытно-промышленная апробация основных результатов исследований.

НА УЧНАЯ НОВИЗНА. Установлено, что термодинамические параметры ржаных полуфабрикатов: энтальпия, энергия фазовых переходов и температура начала кристаллизации влаги — в процессе замораживания определяются состоянием биополимеров и влагосодержанием тестовых заготовок.

Сформулированы требования и осуществлен выбор культур молочнокислых бактерий Lactobacillus casei и Lactobacillus acidophilus, используемых в качестве стабилизатора биотехнологических и реологических свойств замороженных ржаных и ржано-пшеничных полуфабрикатов, которые обеспечивают интенсивное протекание процесса брожения теста, формирование оптимальной криотропной структуры полуфабрикатов и получение наилучшего качества хлеба (положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение RU №2003117108).

Установлена динамика реологического поведения ржаных и ржано-пшеничных полуфабрикатов при переходе их из вязко-пластичного в твёрдое состояние в зависимости от различных технологических факторов: влажности, дозировки сухой молочнокислой закваски и жировых продуктов растительного происхождения.

Методом газохроматографического анализа летучих органических кислот впервые показана целесообразность применения молочнокислых бактерий Lactobacillus casei и Lactobacillus acidophilus в составе сухой закваски в криогенной технологии хлеба, обеспечивающих накопление муравьиной, уксусной и пропионовой кислот, улучшение вкуса и аромата ржано-пшеничного хлеба.

Установлена взаимосвязь между термодинамическими параметрами жировых продуктов растительного происхождения: температурой начала кристаллизации и плавления, энтальпией и криопротекторными свойствами, определяющимися их жирнокислотным составом.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНА ЧИМОСТЬ. Разработана технология производства ржано-пшеничного хлеба на основе замороженных полуфабрикатов.

Определена дозировка молочнокислых бактерий Lactobacillus casei и Lactobacillus acidophilus в составе препарата «Цитоферм», позволяющих получить ржано-пшеничный хлеб из замороженных тестовых полуфабрикатов наилучшего качества.

Установлена оптимальная дозировка рафинированного подсолнечного масла, позволяющая получать ржано-пшеничный хлеб из замороженных тестовых полуфабрикатов наилучшего качества без дополнительного внесения молочнокислых бактерий в тесто.

Разработана нормативная документация на новый вид хлеба из смеси ржаной обдирной и пшеничной муки первого сорта «Русский» из замороженных полуфабрикатов (ТУ 9113-045-0206834-2000).

Способ производства ржано-пшеничного хлеба из замороженных ржа-но-пшеничных полуфабрикатов апробирован на хлебопекарных предприятиях г. Москвы (ГУП БКК "Серебряный бор", ОАО ЭКБК "Звездный") и на предприятии ОАО «Татхлеб» г. Казани (хлебозавод № 2).

Рассчитана экономическая эффективность (бизнес-план) по планированию и организации производства, специализирующегося по выпуску замороженных ржано-пшеничных тестовых полуфабрикатов с выходом на основные показатели инвестиций: NPV=5 508 475 руб.; IRR=18%; РВР=12 месяцев.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований, выполненных автором, доложены и обсуждены на следующих конференциях: 3-й Международной научно-практической конференций «Продовольственный рынок и проблемы здорового питания» (Орел, 2000); the Second International Conference "Grain, Flour and Bread Qualiny", International Academy (Moscow, 2002); юбилейной научной конференции МГУПП, посвященной 80-летию специальности «Технология хранения и переработки зерна» (Москва, 2002); Всероссийской научно-технической конференции-выставке с международным участием «Качество и безопасность продовольственного сырья и продуктов питания» (Москва, 2002).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликованы 8 (восемь) печатных работ, в том числе положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа включает: введение, обзор литературы, экспериментальную часть, технико-экономическое обоснование (бизнес-план), выводы, библиографический указатель (206 наименований на русском и иностранном языках) и приложения.

4. ВЫВОДЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Выполнено комплексное исследование, направленное на совершенствование технологии производства ржано-пшеничного хлеба на основе замороженных полуфабрикатов.

На основании проведенных исследований сделаны следующие выводы.

1. Разработана технология производства ржано-пшеничного хлеба из замороженных полуфабрикатов, основанная на результатах комплексных исследований биотехнологических, микробиологических и теплофизиче-ских процессов, происходящих при их замораживании, хранении и размораживании.

2. Установлено, что для формирования оптимальной криотропной структуры ржаных полуфабрикатов и получения хлеба наилучшего качества влажность теста составляет 48ч-49%; скорость замораживания ржаных полуфабрикатов - 1,6ч-1,7 °С/мин и температура начала кристаллизации влаги- (-6,5)ч-(-5,9)°С.

3. С увеличением продолжительности хранения замороженных ржаных полуфабрикатов до 18 суток и влажности закваски от 48 до 77 % возрастает в 2,0ч-2,2 раза концентрация водорастворимого белка. Повышение количества водорастворимого белка способствует увеличению содержания высокомолекулярных соединений в жидкой фазе теста, снижению эвтектической температуры и укреплению криотропной структуры тестовых заготовок.

4. Сформулированы требования и осуществлен выбор сухих молочнокислых заквасок для применения в качестве стабилизатора биотехнологических и реологических свойств замороженных ржаных и ржано-пшеничных полуфабрикатов.

4.1. Доминирующая роль в протекании биотехнологических процессов, формировании реологических характеристик теста и улучшении качества хлеба принадлежит молочнокислым бактериям рода Lactobacillus casei и Lactobacillus acidophilus, входящих в состав препарата «Цитоферм». 4.2. Показано, что использование препарата «Цитоферм» в дозировке 0,1 % к массе муки в закваске повышает качество ржано-пшеничного хлеба, приготовленного из замороженных полуфабрикатов: увеличение удельного объема составляет 30%, пористости - 14%, формо-устойчивости - 29% по сравнению с контрольными пробами. Выявлена аллелотивность действия препарата «Цитоферм», содержащего Lactobacillus casei и Lactobacillus acidophilus, и хлебопекарных прессованных дрожжей в размороженных ржано-пшеничных полуфабрикатах, приводящая к синергетическому эффекту, выражающемуся в интенсификации скорости газообразования.

Установлена оптимальная дозировка хлебопекарных прессованных и сушеных дрожжей по кинетике изменения жизнеспособности дрожжевых клеток при замораживании ржано-пшеничных полуфабрикатов, которая составляет: для прессованных дрожжей производства АООТ «Дер-бенёвка» и «Ирондель» «S.I.Lesaffre» (Франция) 1%, для сушёных дрожжей «Saflevure» «S.I.Lesaffre» - 1,2% по отношению к массе муки. Газохроматографическим методом анализа показана динамика накопления летучих органических кислот в мякише хлеба, приготовленном из замороженных ржано-пшеничных тестовых полуфабрикатов с внесением молочнокислых бактерий Lactobacillus casei и Lactobacillus acidophilus в составе препарата «Цитоферм» и без него. Установлено, что содержание уксусной кислоты в хлебе с добавлением препарата «Цитоферм» составляет 40,2%, что по количественному составу соответствует хлебу, приготовленному по традиционной технологии.

Разработан способ производства ржано-пшеничного хлеба на основе замороженных полуфабрикатов с использованием препарата «Цитоферм» положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение RU №2003117108).

9. Установлена взаимосвязь между термодинамическими параметрами: температурой начала кристаллизации и плавления, энтальпией жировых продуктов растительного происхождения и их криопротекторными свойствами, определяющимися жирнокислотным составом и физико-химическими характеристиками.

10. Установлена оптимальная дозировка рафинированного подсолнечного масла, равная 3% от массы муки, для приготовления хлеба из замороженных полуфабрикатов наилучшего качества. Газохроматографически-ми исследованиями показано повышение биологической эффективности ржано-пшеничного хлеба вследствие увеличения содержания со-3 и со-6 полиненасыщенных жирных кислот.

11. Разработана нормативная документация на новый вид хлеба из смеси ржаной обдирной и пшеничной муки первого сорта «Русский» из замороженных полуфабрикатов (ТУ 9113-045-0206834-2000).

12. Рассчитана экономическая эффективность инвестиций (бизнес-план) по организации производства замороженных ржано-пшеничных полуфабрикатов. Значения основных показателей составили: NPV=5 508 475 руб.; IRR=18%; РВР=12 месяцев.

1. Андреев Н.Р. Основы производства нативных крахмалов. М.: Пищепромиздат, 2001.- 289 с

2. Ауэрман Л.Я. Новые данные о молочнокислых бактериях ржаных заквасок. М., ЦИНТИпищепром, 1963. 24 с.

3. Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства: Учебник.- 9-е.; перераб. и доп./Под общ.ред.Л.И. Пучковой. СПб: Профессия, 2002,-416с., ил.

4. Ауэрман Л.Я., Пучкова Л.И., Лазарева Л.В. Поверхностно-активные свойства фосфатидного концентрата при взаимодействии с мукой, клейковиной и крахмалом // Известия ВУЗов. Пищевая технология. -1961.-№4.-с. 75-78.

5. Афанасьева О.В. Исследование микроорганизмов ржаных заквасок и их идентификация методом люминесцирующих антител. Автореферат дисс. канд. техн. наук: 1969. - 26 с.

6. Афанасьева О.В. Микробиологический контроль хлебопекарного производства. М.: Пищевая промышленность, 1976. - 28 с.

7. Афанасьева О.В., Казанская Л.Н., Егорова А.Г. Микрофлора жидких ржаных заквасок. // Хлебопекарная и кондитерская промышленность. -1974. -№ 1. с. 18-19.

8. Афанасьева О.В., Казанская Л.Н., Егорова А.Г. Микрофлора ржаных заквасок и применение чистых культур в хлебопечени. М., ЦНИИТЭИ-пищепром. 1973. - 40 с.

9. Афанасьева О .В., Новожилова Н.Н. Выявление дрожжеподобных грибов Кандида в сырье и полуфабрикатах хлебопекарного производства. // Хлебопекарная и кондитерская промышленность. 1974. - № 7. - с. 29-30.

10. Бейли Дж., Оллис Д. Основы биохимической инженерии. / Пер. с англ. Кирюшкина А.А.: в 2 ч. М.: Мир, 1989. - 1 ч.- 692 с.

11. Бержерон Д. Рождение и развитие метода выпечки из замороженного теста. Новый способ производства высококачественных хлебобулочных изделий.//Москва. 1988. - 135 с.

12. Берри Д. Биология дрожжей. М.: Мир, 1985. - 95 с.

13. Блинов Н.П. Химическая микробиология. М.: Высшая школа, 1989. -448 с.

14. Богатырева Т.Г., Поландова Р.Д. Новое в производстве пшеничного хлеба на заквасках // ЦНИИТЭН хлебопродуктов. М.: 1994. - 46 с.

15. Богатырева Т.Г., Поландова Р.Д. Применение пшеничных заквасок целевого назначения в производстве хлебобулочных изделий // Хлебопечение России. 2000. - № 3. - с. 17 - 18.

16. Богданов В.М. Микробиология молока и молочных продуктов. В кн.: Успехи микробиологии. - 1965. вып. 2. - с. 170-191.

17. Бондаренко Л.П., Иваченко Н.М. Влияние условий замораживания на качество хлеба. // Качество и сохраняемость продовольственных товаров./ С.-Петербург, торг. экон. инст. СПб. - 1992. - с. 28-30.

18. Братерский Ф.Д. Ферменты зерна. М.: «Колос», 1994. - 196 с.

19. Булдаков А.С. Пищевые добавки. Справочник. — Санкт-Петербург, «Ut», 1996.-240 с.

20. Бушук В., Кемпбел У.П., Древе Э. и др. Рожь: производство, химия и технология /Пер с англ. М.: Колос, 1980, - 247 с.

21. В.И. Лозинский Криотропное гелеобразование растворов поливинилового спирта. // Успехи химии. 1998. - № 67 (7). - с. 641 - 651.

22. Вангелов А. Технология хлеба и хлебобулочных изделий из охлажденного и замороженного теста. // Основные направления развития научно-технического прогресса в мукомольной, хлебопекарной и макаронной промышленности: Тез. докл. М., 1989. - с. 19.

23. Венгер К.П., Выгодин В.А. Машинная и безмашинная системы хладо-снабжения для быстрого замораживания пищевых продуктов. М.: Узорочье, 1999. - 144с.

24. Витавская А.В., Нафанаилова Л.Г., Зайнуллина Г.Х. Антагонистические свойства молочнокислых бактерий в заквасках из пшеничной муки. Реф.сб. // Хлебопекарная и кондитерская промышленность. ЦНИИТЭИпищепром - 1974, вып. 11.-е. 14-16.

25. Вода в пищевых продуктах. // Под редакцией Р.Б. Дакуорта/ -М.: Пищевая промышленность, 1980. 375 с.

26. Военная А.В. Совершенствование технологии приготовления хлеба на основе замороженных полуфабрикатов: Дисс. канд. техн. наук: 1998 -214с.

27. Военная А.В., Матвеева И.В. Зависимость качества замороженных тестовых заготовок от их рецептуры и срока хранения. // Хлебопродукты. -1997.-№ 8.-е. 153-157.

28. Военная А.В., Матвеева И.В. Качество хлебобулочных изделий на основе замороженных полуфабрикатов. // Хлебопродукты. 1996. - № 6. -с. 19-21

29. Г.Ф. Трофименко, А.С. Талаев, Н.М. Мосолова, Качество и хлебопекарные свойства ржаной муки с отдельных систем технологического процесса в зависимости от ее крупности. Деп. рукопись № 961-ХБ ВНИИЗ.-М.-1988.-10 с.

30. Галиева Р.С., Шигаева М.Х. Антагонистические свойства молочнокислых бактерий, выделенных из жидких заквасок. Реф.сб. // Хлебопекарная, макаронная, дрожжевая промышленность. ЦНИИТЭИпищепром - 1972, вып. 15.-е. 12-14.

31. Гатько Н.Н., Сиверцева И.А. Влияние органических кислот на процессы брожения дрожжевого теста и качество булочных изделий. // Известия вузов. Пищевая технология. 1988 -с 22.

32. Гладкова Е.А. Новая технология приготовления ржаного обойного хлеба на жидкой закваске Саратовская первая (С-1). Обмен опытом Ml 1111 СССР. -М.: Пищепромиздат, 1955. 19 с.

33. Голенков В.Ф. Аминокислотный состав зерна ржи. Труды ВНИИЗа,1960. №38. - с. 201.

34. Голенков В.Ф. К вопросу об условиях формирования ржаной клейковины. Сб. Биохимия зерна и хлебопечения. Изд-во АН СССР, 1960. 156.- с.

35. Голенков В.Ф., Толчинская Е.С., Жильцова Т.Е. Изменение особенностей клейковины ржи в зависимости от сорта и места произрастания. // Вестник сельскохозяйственной науки. 1965. №4. с. 12-19

36. Голенков В.Ф., Толчинская Е.С., Жильцова Т.Е. Химический состав продуктов помола ржи. Труды ВНИИЗа, 1963. 48. с.65.

37. Головкин Н.А., Чижов Г.Б. Холодильная технология пищевых продуктов. -М.: «Колос» , 1963. 240с.

38. Гриневич А.Г. Молочнокислые бактерии. Селекция промышленных штаммов. Минск, 1981. 164с.

39. Гришин А.С., Зельман Г.С., Ильинская Т.Н. Хлеб и хлебобулочные изделия в СССР и за рубежом. ЦИНТИпищепром, 1967.

40. Егорова А.Г., Казанская JI.H. и др. Приготовление ржаного формового хлеба с применением новых штаммов молочнокислых бактерий и дрожжей. НТИ Цинтипищепром, 1963.

41. Егорова А.Г., Страхова М.М., Лопашева Е.В. и др. Замораживание мелкоштучных булочных изделий на Кушелевском хлебозаводе Ленинграда, ЦИНТИпищепром, 1962.

42. Елецкий И.К. Микробиология хлеба и мучных кондитерских изделий. М.: Пищевая пром-сть. 1967. 122 с.

43. Елецкий И.П. Влияние скорости газообразования дрожжей на расстой-ку заготовок и качество хлеба // Хлебопродукты. — 1975. № 11. - с. 3 — 6.

44. Жеребцов Н.А. Амилолитические ферменты в пищевой промышленности. М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1984. - 160 с.

45. Завьялов А.А. Консервирование ржаных заквасок замораживанием. //53.