автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Совершенствование технологий и рецептур продуктов питания для детей младшего школьного возраста

На правах рукописи

КУЛИЕВА Роза Гамедовна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И РЕЦЕПТУР ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ ДЛЯ ДЕТЕЙ МЛАДШЕГО ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА

05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства 05.18.04 - Технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 г ПАЯ ¿013

Краснодар-2013

005058856

005058856

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный технологический университет» (ФГБОУ ВПО «КубГТУ») Научный руководитель: Касьянов Геннадий Иванович

доктор технических наук, профессор Официальные оппоненты: Шипулин Валентин Иванович

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технологии мяса и консервирования ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» Шамкова Наталья Тимофеевна доктор технических наук, профессор кафедры технологии и организации питания ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный Технологический университет» Ведущая организация: ГНУ «Краснодарский научно-

исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится 30 мая 2013 года в 15.00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г- 248.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет». Автореферат разослан «29» апреля 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук, доцент

В.В. Гончар

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1 Актуальность работы. Актуальной проблемой сохранения и укрепления здоровья детей является обеспечение их полноценным питанием, отвечающим физиологическим и гигиеническим требованиям как в количественном, так и в качественном отношении. Наилучшим при этом является рациональное горячее питание. Однако, современный ритм жизни делает востребованными варианты пищевых рационов не требующих больших затрат времени на их приготовление. Среди такой продукции особой популярностью пользуются консервированные и сухие продукты, отличающиеся удобством в использовании, невысокой стоимостью и длительными сроками хранения. Наибольшее распространение среди консервированных и сухих продуктов питания получили консервы на основе мясного и растительного сырья, а также сухие концентраты. Такие продукты часто имеют низкую пищевую и биологическую ценность, в том числе не соответствующее потребностям детей соотношение основных макро- и микро-нутентов. Ценные свойства и физиологическая активность отдельных компонентов, содержащихся в нативном сельскохозяйственном сырье, в разной степени теряются при его переработке и хранении.

В связи с этим, научно-практический интерес представляют развитие принципов проектирования рецептурного состава и разработка технологических решений производства консервированных продуктов и сухих концентратов с улучшенными показателями качества для питания дегей младшего школьного возраста, в том числе растительно-мясных консервов и сухих молочных напитков. Важность разработки новых подходов к созданию комплексных технологий производства продуктов питания с оптимизированным составом и свойствами отмечают в своих работах: Липатов H.H. (мл.), Конь И.Я., Ладодо К.С., Климацкая Л.Г., Устинова A.B., Фатеева Е.М., Зайко Г.М., Самсонова А.Н., Тимошенко Н.В., Шамкова Н.Т., Касьянов Г.И. и другие учёные, занимающиеся вопросами питания детей различных возрастных групп.

Актуальность работы подтверждена поддержкой фанта Президента РФ для научной стажировки соискателя за рубежом в 2009/2010 уч. году (приказ Мино-брнауки № 349 от 01.04.09 г.)

1.2 Цель работы. Целью работы являлось совершенствование технологий и рецептур продуктов питания для детей младшего школьного возраста.

•Автор выражает глубокую благодарность доктору физико-математических наук, профессору Усатикову C.B. за консультации и помощь при разработке математической модели оптимизации рецептур н рационов продуктов питания

1.3 Основные задачи исследований:

— аналитический обзор научно-технической литературы отечественных и зарубежных авторов по проблеме создания продуктов питания для детей младшего школьного возраста;

— провести анализ путриентной сбалансированности известных консервированных продуктов и сухих молочных напитков для питания детей младшего школьного возраста и обосновать выбор рецептурных ингредиентов;

— обосновать и разработать новый способ формирования пищевых консервированных продуктов и сухих молочных напитков для детей младшего школьного возраста;

— разработать алгоритм оптимизации рецептур пищевых продуктов для детей младшего школьного возраста и критерий моделирования, опирающийся на несимметричную функцию желательности;

— усовершенствовать рецептуры растительно-мясных консервов и сухих молочных напитков с использованием разработанного способа оптимизации;

— усовершенствовать технологии производства растительно-мясных консервов и сухих молочных напитков для питания детей младшего школьного возраста, за счет разработки новых технологических решений подготовки и обработки сырья;

— разработать техническую документацию на растительно-мясные консервы и сухие молочные напитки для детей младшего школьного возраста, осуществить промышленную апробацию усовершенствованных технологий и рецептур.

1.4 Научная новизна. Впервые разработан новый способ проектирования рецептур пищевых продуктов питания для детей младшего школьного возраста, позволяющий дифференцировать риски недостаточного и избыточного потребления питательных веществ. Разработан алгоритм оптимизации пищевых продуктов для детей младшего школьного возраста. Впервые разработан критерий оптимизации, опирающийся на несимметричную функцию желательности. Впервые выявлен допустимый интервал значений коэффициента несимметричности е [0,6..0,7].

Впервые разработан способ и режимы предварительной подготовки зернобобовых культур, позволяющий удалять антипитательные вещества, содержащиеся в маше, нуте и чечевице. Впервые определены резонансные частоты электромагнитной обработки полями низких частот маша, нута и чечевицы. Воздействие, установленными резонансными частотами, позволяет снизить

количество мезофильных аэробных и факультативных анаэробных микроорганизмов на поверхности семян маша, нута и чечевицы.

Модифицирован процесс гомогенизации молока и пюре-полуфабриката за счет одного тангенциального ввода для подачи жидкого С02 под давлением 4-7 мПа. Установлены параметра гомогенизации, позволяющие стабилизировать размер частиц сухого молочного напитка около 500 мкм.

Новизна предлагаемых технологических решений подтверждена получением трех патентов РФ на изобретения и свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ.

1.5 Практическая значимость. Усовершенствованы технологии и рецептуры растительно-мясных консервов и сухих молочных напитков для детей младшего школьного возраста, определены их химический состав, показатели качества и безопасности. Разработан способ предварительной подготовки зернобобового сырья, позволяющий снижать количество антипитательных компонентов и микробиологическую обсемененность на поверхности зерен. Модифицирован процесс гомогенизации молока и пюре-полуфабриката, что позволило стабилизировать размер частиц сухих молочных напитков.

Разработана и утверждена техническая документация на консервы растительно-мясные для детей младшего школьного возраста (ТУ 9217—145—04801346— 10, ТИ 04801346-145), молочные напитки для детей младшего школьного возраста (ТУ 9223-290-04801346-10, ТИ 04801346-290, ТУ 9223-291-04801346-10, 'ГИ 04801346- 291). Эффективность усовершенствованных технологий и рецептур подтверждена опытно-промышленной апробацией в условиях ООО «Комбинат детского питания» (ст. Крыловская, Краснодарский край). Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологии растительно-мясных консервов составляет от 8 до II тыс. руб. на 1 туб продукции; дня сухих молочных напитков -от 5,3 до 9,5 тыс. руб. на 1 т сухого продукта в зависимости от видов сырья.

1.6 Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на конференциях различного уровня, в том числе: на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием "Пищевая промышленность: интеграция науки, образования и производства" (г. Краснодар, 2005 г.), Международной научно- практической конференции «Перспективы нано- и биотехнологии в производстве продуктов функционального назначения» (г. Краснодар, 2007 г.), IX Международной научно-практической конференции молодых ученых "Пищевые технологии и биотехнологии" (г. Казань, 2008 г.), Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в обла-

сти холодильного хранения и переработки пищевых продуктов» (г. Краснодар, 2008 г.), Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности» (г. Краснодар, 2012 г.). Научио-исследовагам,екая работа «Разработка технолоши производства продуктов для детского питания с использованием семян бобовых кулыур» удостоена бронзовой медали на Первом Всероссийском конкурсе молодежных авторских проектов «Моя страна - Моя Россия» (г. Москва, 2005 г.).

1.7 Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 14 научных работ, в том числе 2 eran,и в журналах, рекомендованных ВАК Мипобрпауки РФ, получено фи патента РФ на изобретения и свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

1.8 Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора отечественной и зарубежной патентно-информационной литературы, методической части, экспериментальной части, выводов, списка использованных источников и приложения. Основная часть работы изложена па 132 страницах компьютерного текста, включает 41 таблицу и 40 рисунков. Список литературных источников включает 212 наименование, в том числе 38 - зарубежных авторов.

2 ОГ.ЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 2.1 Объекты исследований. Объектами исследований являлись: сырьё растительного и животного происхождения, соответствующее требованиям действующей нормативной и технической документации нут сорта Юбилейный, чечевица copra Веховская, маш сорта Победа, перец сладкий болгарский copra Болгарский 75, кабачки сорта Грибовский 37, капуста цветная сорта Грибовская ранняя, баклажаны сорта Алексеевские 12, морковь copra Ви таминная 6, лук репчатый copra Арзамаский, яблоки сорта Фуджи Кику 8, тыква «Витаминная ранняя», говядина 1 категории, свинина нежирная, печень говяжья, сердце говяжье, язык говяжий, молоко обезжиренное, масло растительное оливковое, соль поваренная пищевая, вода питьевая, сироп лактулозы, витаминный премикс Н33053, а также модельные пищевые системы и готовые продукты питания, полученные на основе комбинирования сырья раст ительного и животного происхождения.

2.2 Методы исследований. При проведении экспериментальных исследований использовали стандартные и современные методы физико-химического анализа: содержание влаги в мясных продуктах - по ГОСТ 9793, золы — по ГОСТ 27494 в муфельной печи, белка - методом Къельдаля, липидов-методом Сокслета, жирпокислотного состава, витаминов A, D и Е - методом газожидкостпой хроматографии, аминокислотного состава - методом ионо-

обменной хроматографии на автоматическом аминокислотном анализаторе марки ААА-881 (Mikrotecna, Praga), витаминов В| и В2 - методом инверсионной вольтамперометрии, токсичные элементы - по ГОСТ 26927, ГОСТ 26930, ГОСТ 26932, ГОСТ 26933, пестициды - по МУ № 2142 методом тонкослойной хроматографии, радионуклиды - по МУК 2.6.1.717 (фосфатный метод). Напряжение усилия среза мясного сырья определяли на установке «Scherkraft Instron»; определение интенсификации цвета мяса с помощью прибора «Opto-Star», электропроводности мяса с помощью «LF- Star» в условиях лаборатории безопасности продуктов питания «GLS» UlmerFleisch. Резонансные частоты определяли по методу БарышеваМ.Г. Статистическую достоверность результатов оценивали по известным методикам с использованием пакетов прикладных программ Microsoft Office Excel- 2007 и Statistika 6.0. Струетурная схема исследования приведена на рисунке 1.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 3.1 Обоснование целесообразности совершенствования технологий и рецептур пищевых консервированных продуктов и сухих концентратов для питания детей младшего школьного возраста. Анализ нугриентной сбалансированности известных растительно-мясных консервов и сухих молочных напигков проводился на основе информации о пищевой ценности, указанной в технической документации или на упаковке продуктов с помощью программы Mathcad. Была выявлена низкая нутриентная сбалансированность известных растительно-мясных консервов для питания школьников - около 35 % по 22 показателям (белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные вещества, незаменимые аминокислоты) и низкая ну'фиентная сбалансированность известного сухого молочного напитка - 51 % по 8 показателям (белки, жиры углеводы, энергетическая ценность, селен, йод, ß-каротин, фолиевая кислота). Установлено, что 100 г растительно-мясных консервов покрывают не более 10% суточной потребности в питательных веществах и энергии, а сухого молочного напитка - не более 13 %, при этом соотношение основных макро- и микронутентов в них не сбалансировано. Небольшое число компонентов в исследуемых продуктах питания ограничивает возможность достижения наилучших соотношений питательных веществ. Поэтому предложено использовать расширенный ассортимент сельскохозяйственного сырья с выраженным избыточным и недостаточным содержанием отдельных макро- и микронутентов, что позволит в процессе формирования рецептур повысить их нутриентную сбалансированность.

Рисунок 1 - Структурная схема исследования

13 качестве основного рецептурного компонента консервированного продукта выбраны зернобобовые культуры — маш, нут, чечевица Данное сырьё богато белком (коэффициент усвояемости - от 0,6 до 0,8), пищевыми волокнами, витаминами, макро- и микроэлементами, в них сравнительно небольшое содержание фитиновой кислоты (от 2,5 до 3,6 %) и лекгинов (от 200 до 400 ед. на мг). В качестве источника полноценного животного белка выбрано мясное сырье - говядина, свинина, субпродукты, разрешенные для использования в питании детей.

В состав консервированного продукта также включено недорогое и доступное сырьё: морковь, капуста цвегная, перец сладкий, баклажаны, лук, кабачки. Выбранное растительное сырье является ценным источником ß-каротина (морковь, перец болгарский), витаминов Bi и В2 (цветная капуста), витамина С (перец болгарский), витамина РР (баклажаны, капуста цвегная), К и Mg (кабачки).

При (¡юрмировании рецептур сухих напитков в качестве молочного ипгре-диента используется молоко коровье. В качестве растительного сырья — морковь, яблоки и тыква, богатые витаминами и минеральными веществами.

Для достижения иутриентной сбалансированности пищевых консервированных продуктов и сухих молочных концентратов целесообразно проектировать поликомпонентные продукты питания, комбинируя растительное и животное сырье с выраженным максимальным и минимальным содержанием питательных веществ.

3.2 Обоснование и разработка нового способа формирования пищевых консервированных продуктов и сухих концентратов для детей младшего школьного возраста. Современное компьютерное моделирование и оптимизация рецептурных композиций продуктов питания основаны на методике акад. Липатова H.H. (мл.), обобщённый критерий моделирования которой опирается на предложенные Харринггоном функции желательности. Как правило, функция желательное™ симметрична (т.е. отклонения в сторону недостаточности и в сторону избыточности одинаково недопустимы) и в её цешре - величина bopt - нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах. Однако, такая квалиметрическая мультипликативная модель обобщённого критерия не учитывает в полной мере следующее. Во-первых, показатели индивидуальной потребности (ИП) каждого человека в популяции для пищевых веществ имеют нормальное распределение, т.е. потребности 95 % популяции находятся в пределах двух стандартных отклонений от средней величины потребности (СП). СП означает, что одна половина популяции (50 %) имеет ИГ1 ниже СП, а другая - выше СП. Фактическое потребление на уровне СП будет свидетельствовать о 50 % вероятностном риске недостаточного потребления. Во-вторых, отклонения в сторону недостаточности и в сторону избыточности мо1ут быть в разной мере нежелательны, т.е. функция желательности не может быть симметрична. В методических рекомендациях МР 2.3.1. 19150- 04 указан адекватный и верхний допустимый уровень потребления питательных веществ. Исходя из этого, можно сделан, вывод, что потребление сверх верхнего допустимого уровня может быть опасно для

здоровья. 11оэтому, при проектировании рецептур необходимо использовать способ оптимизации, основывающийся па несимметричной функции желательности, позволяющий на этапе получения варианта рецептуры накладывать ограничения на требуемые соотношения питательных веществ. При этом органолептические и технологические свойства формулируются в виде ограничений на допустимое множество для вектора {Х|}. Таким образом достигается возможность дифференциации последствий вероятностного риска избыточного или недостаточного потребления питательных веществ, что позволяет на этапе формирования рецептур проектировать рецептуры, имеющие показатели качества максимально приближенные к эталонным. Несимметричная функция желательности должна иметь вид, показанный на рисунке 2. Применение предложенной несимметричной функции желательности будет являться гибким способом достижения нутриент-ной сбалансированности, как продукта, так и рациона в целом.

'Л'

Ь..... Ь|

Рисунок 2 - Предлагаемая несимметричная функция желательности, где: Ьтт - нижний допустимый уровень потребления; Ьор,1 - нижняя граница доверительного интервала адекватного уровня; Ьор12 -верхняя граница; Ьпмх - верхний допустимый уровень потребления

3.3 Разработка алгоритма оптимизации пищевых продуктов для детей младшего школьного возраста и критерия моделирования, опирающегося на несимметричную функцию желательности. Разработанный алгоритм оптимизации поликомпонентных продуктов представлен на рисунке 3. Гак, на первом этане определяются интервалы значений эталона по каждому элементу. На втором этапе производится расчет массовой доли элемента в исследуемой рецептуре. На третьем этапе вычисляется коэффициент несимметричности функции желательности. На четвертом этапе определяется обобщенный кри терий желательности. производи тся вывод результатов.

Оптимизация рецептуры многокомпонентной смеси преследует цель повышения её сбалансированности и соответствия требованиям функциональности. Считаются известными зависимости Ьр=0[... а^,..., х; ,...) показателей качества Ь] (белок, углеводы, витамины, минеральные вещества, калорийность, аминокислоты и др.) смеси от заданных величин а^ для ¡- го показателя (1<Кк) у каждого ¡-го ингредиента смеси (1<|<п) и от массовых долей xJ ингредиента. Числа Ь; обра-

зуют вектор Ь , который можно назвать вектором показателей качества смеси. Из х; образуется век-гор х={хь..., х„} весов или нормированный вектор р долей (пропорционального состава) ишредиентов смеси, который подлежит определению в процессе решения задачи.

Выбор совершенствуемого продукта

Определение интервалов значений эталона по каждому элементу

Расчет массовой доли элемента в исследуемой рецептуре

Вычисление коэффициента несимметричности функции желательности

Определение частных и обобщенного критерия желательности

Выявление ограничений

Математическая модель

Исходные данные: хим. состав сырья и доля эталона

Допустимое решение - есть

да

Оптимальное решение - есть

да

Коррекция исходных данных

Подходящие варианты

Ввод дополнительных ограничений

Анализ вариантов

Оптимальный рецептурный состав

Рисунок 3 - Алгоритм оптимизации продуктов питания Обычно для указанных зависимостей используется аддитивный (линейный) закон смешивания, т.е. bj есть произведение матрицы а^ на вектор xj. В обычной постановке целыо оптимизации рецетурных композиций являегся достижение заданной величины показателей качества смеси b0|<, (l<i<k). Числа Ьор(, образуют вектор, который можно назвать вектором эталона: он задается, исходя из нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах, требований функциональности и др. В связи с тем, что при данных ингредиентах невозможно полное соответствие указанным нормам и требованиям, необходим расчёт такого вектора неизвестных долей р, при котором вектор показателей качества смеси Ь отличается от вектора эталона на минимально возможную величину. Это приводит к задаче кнадратического программирования. Управлением в данном случае являегся вектор х или р.

Показатели ИИ в популяции для пищевых веществ распределяются «нормально», т.е. потребности 95 % популяции находятся в пределах двух стандартных от клонений от СП, которую можно трактовать как bopt ¡. Следовательно, адекватный уровень потребления - т.е. уровень суточного потребления пищевых и биологически активных веществ, установленный на основании расчётных или экспериментально определённых величин группой практически здоровых детей, для которых данное потребление считается адекватным (используется в тех случаях, когда рекомендуемая норма потребления пищевых и биологически активных веществ не может быть определена) - требуег применения не одной величины Ьор1, а двух: b>optl - нижней границы доверительного интервала адекватного уровня; hope - верхней границы. Кроме того, верхний и нижний допустимые уровни потребления можно трактовать как величины bmin и bm^. Таким образом, функция желательности должна иметь вид, показанный на рисунке 2: отклонения в сторону недостаточности и в сторону передозировки Moiyr быть в разной мере нежелательны и адекватный уровень потребления может находиться в некотором доверительном интервале. Приведём некоторые возможные выражения для функций желательности такого вида. Применение произведения кривых Гомпер-ца даёт выражение част ных критериев:

где: б - середина левого подъёма, V/ - середина правого спада, г - обратно пропорциональна крутизне левого подъёма, и - обратно пропорциональна крутизне правого спада.

Применение произведения кривых Кегле (логистических) даёт выражение:

где показатели степени пит (спои для каждого показателя) нечётные. Параметры г, 8, и, п, пт рассчитываются средст вами пакетов МаЛСЛО или Ма11,аЬ в зависимости ог величины каждого показателя Ь| и необходимости назвать его интерваты «плохими», «средними» или «хорошими»: например, 0<Ь;< Ьтп1 «неприемлемо по недостатку», Ь,„„<Ь,< Ьорц «средне по недостатку», Ьор1|<Ь,< Ьор12 «адекватный уровень», Ьор,2<Ь,<Ь1Т1ах «средне по передозировке», Ь,гах<Ь, «неприемлемо по передозировке».

Kl(bs)=e-"(ki-)-

(1)

(2)

Из частных критериев (1) или (2) получим обобщённый критерий К в

мультипликативной модели: к(ь)= 100 %П к ,(ь,> (3)

¡=1

который является целевой функцией и показателем сбалансированности рецептурной смеси, выражаемый для удобства в процентах, при полном соответствии рецептуры адекватному уровню этот критерий принимает максимально возможное для него значение К = 100 %. В процессе моделирования рецептурных композиций определен интервал желательных значений коэффициента несимметричности е [0,6..0,7], основывающийся на дифференцированное™ последствий вероятностного риска недостаточного или избыточного потребления питательных веществ.

3.4 Совершенствование рецептур растительно-мясных консервов и сухих молочных напитков с использованием разработанного способа оптимизации. Растительно-мясные консервы. Варианты сформированных рецептур растительно-мясных консервов для питания детей младшего школьного возраста, сбалансированных по 22 показателям, представлены в таблице 1. Таблица 1 - Варианты рецептур растительномясных консервов для питания

детей младшего школьного возраста

Наименование рецептурных компонентов Расход рецептурных компонентов для производства растительно-мясных консервов, %

Известный продукт Усовершенствованный продукт

с нутом С чечевицей с машем

Нут - 28,0 - _

Крупа манная 4,0 -

Маш - - - 25,0

Чечевица - - 27,0 _

Капуста цветная - 10,0 11,0 _

Говядина - 22,0 - 11,0

Свинина 40,0 - 10,0 -

Печень говяжья - - 8,0 8,0

Язык говяжий - 15,0 -

Сердце говяжье - - 15,0 15,0

Баклажаны - - 5,0 _

Морковь - 10,0 6,0 12,0

Перец сладкий - 9,0 5,0 10,0

Кабачки - - 6,0 13,0

Лук репчатый 3,0 6,0 7,0 6,0

Молоко сухое 4,0 - -

Кровь убойных животных 3,0 - - -

Показатели пищевой ценности усовершенствованных рецепту р и известного продукта представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Показатели пищевой ценности и критериев качества раститххтыю-

мясных консервов для питания детей младшего школьного возрасга

Наименование показателя Известный Усовершенст вованный продукт

продукт с нутом С чечевицей с машем

Белки, г 5,0 7,8 8,1 8,4

Жиры, г 7,2 6,0 6,4 7,0

Углеводы , г 8,0 15,9 17,0 16,3

Кальций, г 0,05 0,1 0,145 0,16

Железо, г 0,9 1,1 0,98 1,16

Витамин В|, мг 0,13 0,16 0,18 0,15

Витамин С, мг 5,4 6,3 6,5 7,6

Фосфор, мг 0,03 0,31 0,367 0,4

Селен 8е, мкг 0 28,5 19,6 27,2

Иод .1, мкг 0 1 3,4 3,5 3,6

Энергетическая ценность, кКалл 230,0 273,0 265,0 278,0

Коэффициент сбалан-сти, % 35,1 86,3 80,3 88,4

Коэффициент нссиммстрично- 0.6 0,62 0,7 0,65

сги

Коэффициенты потери питательных веществ при термической обработке сырья назначались па втором этапе моделирования. Па основании органолепти-ческих характеристик усовершенствованных продуктов (таблица 3) и расчетов при моделировании была установлена оптимальная доля зернобобового сырья: для нута - 28 %, чечевицы - 27 %, маша - 25 %; сформулированы технологические ограничения на третьем этапе проектирования рецептурных моделей в виде: х, > 0,28, х, >0,27, х/ > 0,25.

Таблица 3 - Органолептические характеристики расгительно-мясных консер-____вов с различным содержанием нута___________________

Наименование Массовая доля нуга, %

показателя 10 15 20 25 30 35

Внешний вид Неоднородная масса кусочками.

Консистенция Неодно- 11еод1ю- Неодно- Неодно- Неодно- Неодно-

родная родная родная родная родная родная

Вкус и замах Приятный, опенки Приятный, с нотками Приятный, с выра-

вкуса нуга вкуса нута женным вкусом нута

11вст изделий Мясной компонент золотисто цвета; растительное сырье - цвет, свойственный каждому виду продукта. Цвет бульона-янтарный.

Оценка, балл 7 7 8 9 8 7

К, % 32,1 42,1 78,4 88,4 56,3 53,8

Графическое отображение мультипликативной модели сбалансирован-

ности химического состава на примере рецептуры растительно-мясных консервов с машем представлено на рисунке 4.

CL B¡

1.2

0.6* 0.Ф 0.2, 0,

Эталон 1 1 1 1 1 > Г ' г -

/ А........

<ч D 0 п f\ п г,-8.....Р;-"и в и И......П.....||Щ В . 1

1 \ 1 \ у \ Д _____—^ /

f Ч / /

\ ! / Доля выполнения

• \ .01 Оценка избытка и недостача

покэзатлей качества смеси

O 12 3 4

Рисунок 4 - Графическое отображение сбалансированное™ рецептурных композиций химического состава растигелыю-мяс-ных консервов с машем: 0

- белки, 1 - жиры, 2- углеводы,3- Ыа, 4 - К, 5 - Са, 6 ~ Мё, 7 - Р, 8 - Ре, 9 - А, 10 - (3- каротин, 11 - В| , 12- В2, 13 - РР, 14 - изо-лейцин, 15- лейцин, 16 -лизин, 17-метионин+цис-тин, 18 — фенилаланин +тирозин, 19 - треонин, 20

- триптофан, 21- валин

5 6 7 8 9 10 II 12 1314 15 16 17 18 19 2021

Сухие молочные напитки. Варианты усовершенствованных рецептур сухих молочных напитков и известного продукта представлены в таблице 4. Таблица 4 - Варианты рецеп тур сухих молочных напитков для питания

Наименование рецептурных компонентов Расход ренетурных компонентов для производства сухих молочных напитков, %

известный i фодукт разработанный продукт

с морковью С яблоком с тыквой

Молоко обезжиренное 59,5 56,5 61,3 62,6

Морковь 15,0 25,1 - _

Яблоко 15,0 - 35,6 -

Тыква - - - 35,2

Рис 10,0 - - _

Витаминный премикс Н33053 0,5 1,3 1,05 0,2

Сироп лакзулозы - 2,0 2,0 2,0

Показатели пищевой ценности и критериев качества усовершенствованных рецептур сухих молочных напитков и известного продукта представлены в таблице 5. Определение рациональной дозы пюре основывалось на исследовании органоленгических характеристик усовершенствованных сухих молочных напитков (таблица 6) и расчетной доли компонентов в процессе проектирования рецептур. Было установлено, что рациональная доза для пюре яблочного - 30,0 %, пюре морковного - 20,0 %, пюре тыквенного - 35 %. Требования к доле ишредиентов были сформулированы в технологические ограничения, применяемые на третьем этапе проектирования рецешур, в виде: x¡>0,20, x¡> 0,30, . x¡>0,35. Необходимое соотношение Са и Р 1:1,5 в продуктах питания для детей от 7 до 11 лет было сформулировано в технологическое ограничение: bH^b¡-1.5. Графическое отображение мультипликативной модели сбалансированности химического состава на примере рецетуры № 2 «Сухой молочный напиток с яблоком» представлено на рисунке 5.

Таблица 5 — Показатели пищевой ценности и критериев качества сухих молочных напитков для питания детей младшего школьного ___возраста_____________

Наименование показателя Известный Усовершенствованный продукт

продукт с нутом с чечевицей с машем

Белки, 1 4,2 23,08 21,4 20,1

Жиры, г 3 0,89 1,66 1,58

Углеводы, г 35,3 54,02 58,06 56,97

Кальций, г 0,08 0,14 0,12 0,15

Фосфор, Г' 0,06 0,13 0,10 0,10

Железо, мг 0,09 0,1 0,14 0,014

Витамин А, мг/% 220,0 330,0 195,0 360,0

Витамин В], мг 0,08 0,10 0,1 0,1

Витамин В2, мг 0,1 0,1 0,1 0,1

Витамин РР, мг 0,8 1,3 1,0 1,02

Энергетическая ценность,кКалл 376,0 314,0 342,9 323,5

К, % 51,2 74,5 80,5 72,0

Коэффициент нееим-сти, % 0,6 0,64 0,6 0,7

Таблица 6 - Органолептические характеристики сухого молочного напитка с различным содержанием пюре из тыквы_________

Наименование Массовая доля тыквенног о пюре, %

показателя 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0

Внешний вид Порошок, состоящий из частиц сухого молока и тыквы

Консистенция Мягкий сухой порошок

Вкус и запах Прия тный молочный, Приятный молочный и устой- Выраженный

потки вкуса тыквы чивый тыквенный вкус вкус тыквы

Цвет изделий Белый с оттенками Светло- желтый От желтого к оранжево-

желтого и оранжевого му

Оценка, балл 7 7 9 9 8 5

К, % 30,2 52,1 65,4 70,112 72,03 85,36

Рисунок 5 - Графическое отобргшение сбалансированности рецептурных композиций химического состава сухого молочного напитка с яблочным наполнителем (К=80,55%):0— белки,1-жиры, 2-углеводы, 3- энергетическая ценность, 4 -Эе, 5 — Л, 6 ~ р— каротин, 7 - Са, 8 - Е, 9 - В„

012 3 4 5 6 789

Таким образом, применение предложенных принципов формирования рецептур позволило получить продукты, сбалансированные по широкому кругу показателей (К=80..88 %).

Эталон .........., / - - /:- - .

Г ...............У

\ \ 0

доли выполнения Оценка избытка и недостатка показателей качества смеси

3.5 Совершенствование технологий производства растительно-мясных консервов и сухих молочных напитков для питания детей младшего школьного возраста. Разработка способа предварительной подготовки зернобобового сырья. Зернобобовые богаты белками, витаминами и минеральными веществами, но наличие антипитательных компонентов, угнетающих пищеварительные ферменты, позволяег использовать зернобобовые только после предварительной обработки. На основе изученных методов удаления и инактивации конкретных антипитательных компонентов, содержащихся в маше, нуте и чечевице был предложен способ их предварительной обработки. Известно, ч то основная группа антипитательных веществ зернобобового сырья удаляются в результате длительного замачивания и воде, в результате чего основная часть антипитательных веществ переходит в воду, а оставшаяся часть инактивируются с помощью термообработки при температуре < 90 °С. 11ри этом было установлено, что в процессе длительного замачивания в воде (со сменной воды каждый час) возрастает- количество мезофильных аэробных и факультативных анаэробных микроорганизмов до 400.. .440 ■ 102 КОЕ/г пробы. Для снижения микробиологической об-семененносги зернобобового сырья было предложено использовать электромагнитные поля низких частот. 11редваритсльно была определена резонансная частота обработки растительного сырья - рисунок 6 (по методу Барышева М.Г. в условиях физической лаборатории КубГУ).

^Гц

Рисунок 6 - О) феделение резонансных частот зернобобового сырья (нут) по методу Барышева М.Г.

В качестве резонансных частот определены для нуга - 5, 9, 28, 30 Гц, для чечевицы - 9, 15,27 Гц, для маша -5, 12, 23 Гц. Выявлено, что кратковременная обработка нута низкочастотным магнитным полем с частотой 28 Гц исключает рост- плесени на зернах чечевицы. Эффект снижения микробиологической обсе-мененности для маша был определен при резонансной частоте обработки 23 Гц, для чечевицы 27 Гц. Количество мезофильных аэробных и факультативных анаэробных микроорганизмов (КОЕ/г пробы) уменьшилось для нута - с 420 -102 до

220 • 102 при частоте обработки 28 Гц (т¡п), для чечевицы при частоте 27 Гц (шах) - с 400 ■ 102 до 360 • 102, для маша при частоте 23 Гц (тах) - с 440 ■ I О2 до 320 ■! О2.

1(реддоженный способ подготовки зернобобового сырья включает 2 этапа. На первом этапе зернобобовое сырье замачивается в подщелочной воде с р! I 7 и РЧ20°С в течение четырех часов, с целью экстрагирования анти питательных компонентов. На втором этапе зернобобовое сырье подвергается электромагнитной обработке низкими частотами (нут - 28 Гц, маш - 23 Гц, чечевица - 27 Гц) для снижения микробиологической обсемененности. Технологическая схема производства раст ительно-мясных консервов для питания детей младшего школьного возраста представлена на рисунке 7. Проведенные исследования показали, что предложенный способ предварительной обработки зернобобового сырья позволяет сократить количество антипитательных компонентов, одновременно снижая количество мезофильных аэробных и факультативных анаэробных микроорганизмов. Установлены сроки годности усовершенствованных раегитеньно-мясньтх консервов - при температуре воздуха 25°С и относительной влажности воздуха не более 75 % до 2,5 лет.

валки; 6 - стол жиловки; 7 - мясорезка; 8 - конвейер; 9 - ко1ел; 10 - волчок; 11 - весы; 12 - Елатт-шировагель; 13 - дозатор; 14 - подьемник; 15 - магаигаый сепарагор; 16 - гнлрожелоб; 17 -моечно- встряхиваю!Iтая машина; 18- шипи дня замачивания; 19- водоотделитель; 20 - стеллажи для обработки ')М1 II14; 21 - котпейнероонроктадывшель; 22 - лопаептая моечная машина; 23 - барабанная моечная машина; 24 - конвейер для обрезки концов моркови; 25 - аппарат для паротерми-ческой очистки корнеплодов; 26 - машина для сухой и мокрой очистки корнеплодов; 27 - конвейер сортировочный; 28 - машина дня резки овощей; 29 - обжарочная печь; 30 - машина для очистки лука; 31 - вытяжной зонт; 32 - машина для обрезки концов лука; 33 - инсттекционный конвейер; 34 -бланширователь; 35 - водоотделитель; 36 - бункер; 37 - смесшель с подогревом; 38 - фасовочная машина; 39—'закалочная машина; 40—стерилизатор Рисунок 7 - Усовершенствованная технологическая схема производства растительно-мясных консервов для питания детей младшего школьного

возраста

Совершенствование технологии производства сухих молочных напитков. Технологическая линия производства сухих молочных напитков включает отдельную линию подготовки молочного компонента и линию подготовки гиоре-полуфабриката. В аппарате А1-ОП4 происходит гомогенизация молока сгущенного и шоре-полуфабрикат. С целью стабилизации размера частиц готового сухого продукта предложена модификация процесса гомогенизации напитков за счет одного тангенциального ввода в гомогенизатор А1-ОП4 для подачи жидког о диоксида углерода под давлением от 4 до 7 МПа. В результате этого достигается примерно 80 %-ое содержание в продукте частиц размером 500 мкм, а частиц размером от 500 до 1000 мкм - около 20 %, что указывает на относительно высокую стабильность процесса гомогенизации. Технологическая схема производства сухих молочных напитков представлена на рисунке 8.

Лилии подготовки молока

,,,, , ш.

-CS

1 -Резервуар молокоприёмный; 2 - Подогреватель трубчатый; 16- Подогреватель ВНИИКП; 3 - Сепаратор-сливкоотделитель; 4 - Насос ротационный 17 - Гомогенизатор А1-ОП4; шестеренный; 5 - Установка трубчатая пастеризационно 18 - Насос дозатор; 19 - Распыли--охладительная; 6 - Резервуар; 7 - Электронасос ценгро- тельная установка А1 -ФМУ; бежный; 8 -Вакуум-выпарная установка для сгущения молока. 20 - Просеиватель с магнитным

уловителем.

Линия подготовки моркови

' 4 5 6 7 8 9 10 13 15 13 *

Г ВЪ^ГГ/Ъ

I - Опрокидыватель ящичных поддонов; 2 - Конвейер сортировочный; 3 - Машина для мойки корнеплодов; 4 - Конвейер сортировочный с устройством для обрезки концов моркови;

5 - Элеватор; 6 -Аппарат для ларотермической очистки корнеплодов; 7 - Машина для сухой и мокрой очистки корнсплодов;8 - Конвейер сортировочный; 9 - Дробилка, 10 - Бланшировагель;

II - Машина протирочная; 12 - Аппарат выпарной двутельный; 13 - Резервуар;

14 - Электронасос центробежный; 15 - Аппарат теплообмеиный с очищаемой поверхностью. Линии подготовки иблок

л Д Л ю д «± л ^

I - Опрокидыватель ящичных поддонов; 2 - Конвейер сортировочный; 3 - Машина для мойки плодов. 4 - Конвейер сортировочный; 5 - Элеватор ; 6 -Аппарат для паротермической очистки; 7 - Машина для сухой и мокрой очистки;8 - Конвейер сортировочный; 9 - Дробилка; Ю - Машина протирочная;

II - Аппарат выпарной двутельный; 12 - Резервуар; 13 - Электронасос центробежный; 14 - Аппарат теплообмеиный с очищаемой поверхностью.

Линия подготовки гыквы

lall in

УийЕДв

I - Опрокидыватель ящичных поддонов; 2,4 - Конвейер сортировочный; 3 - Машина моечная универсальная; 5 - Машина для измельчения; 6 - Дробилка; 7 - Бланширопатель; 8 - Машина протирочная; 9 - Аппарат выпарной двутельный; 10- Резервуар; II - Электронасос центробежный; 12 - Аппапат теплообмеиный с очищаемой повепхностыо

Рисунок 8 - Технологическая схема производства сухих молочных напитков

для питания детей младшего школьного возраста

Процесс гомогенизации пюре полуфабриката и сгущенного молока осуществляется в два этапа: на первом этапе сырье насыщается жидким диоксидом углерода под давлением; на втором - давление плавно сбрасывается и происходит разрушение структуры обрабатываемой смеси. При этом в ходе исследований варьировали: диапазон давлений паров СО2 в камере в интервале от 4 до 7 МПа и продолжительность процесса насыщения сырья жидким диоксидом углерода - от 10 до 35 минут, а основным критерием оптимизации процесса гомогенизации служила стабилизация размера частиц ~500 мкм.

По результатам комплексных исследований рекомендованы предельно допустимые сроки хранения герметично упакованных сухих порошков молочных напитков 6 месяцев при температуре воздуха 25 °С и относительной влажности воздуха не более 75 %.

3.6 Разработка технической документации на растителыю-мясные консервы и сухие молочные напитки для детей младшего школьного возраста. Разработана и утверждена в установленном порядке техдокументация на консервы растительно-мясные (ТУ 9217- 145- 04801346- 10,'ГИ 04801346-145), сухие молочные напитки (ТУ 9223- 290- 04801346- 10, ТИ 04801346- 290, ТУ 9223- 291- 04801346- 10,ТИ 04801346- 291, ТУ 9223- 292- 04801346- 10, ТИ 04801346- 292). Проведена промышленная апробация в условиях ООО «Комбинат Детского питания» ст. Крыловской Краснодарского края). Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологии растительно-мясных консервов составляет от 8 до 11 тыс. руб. на 1 туб продукции; для сухих молочных напитков -от 5,3 до 9,5 тыс. руб. на 1 т сухого продукта в зависимости от видов сырья.

ВЫВОДЫ:

1. Выполнен- аналитический обзор научно-технической литературы отечественных и зарубежных авторов по проблеме создания продуктов питания для детей младшего школьного возраста. Определена целесообразность совершенствования консервированных продуктов и сухих молочных концентратов.

2. Анализ известных консервированных продуктов и сухих концентратов для детей младшего школьного возраста показал, что данные продукты имеют низкую нутриентную сбалансированность (31 и 51 %). Обоснован выбор рецептурных ингредиентов и сформулированы принципы формирования рецептур и подбора сельскохозяйственного сырья для достижения нутриеитной сбалансированности.

3. Обоснован и разработан новый подход к проектированию рецептур продуктов для питания детей младшего школьного возраста, основывающийся на дифференцировании последствий вероятностного риска недостаточного или избыточного потребления пищевых веществ, т.к. отклонения в сторону недостаточности и в сторону передозировки могут быть в разной мере нежелательны, т.е. функция желательности не может быть симметрична.

4. Разработан обобщённый критерий моделирования рецептур продуктов, опирающийся на несимметричную функцию желательности: л/ (и \ -e"r(b'-s)-eu(bi

К- i V5 i / ~ е • Разработан алгоритм оптимизации продук-

тов. Определен интервал желательных значений коэффициента несимметрично-ёсти е [0,6..0,7]. Для рецептурных композиций е составил: растительно- мясные консервы с машем - 0,62, с нутом - 0,7, с чечевицей - 0,64, молочный напиток с морковью - 0,64, с яблоком - 0,6, с тыквой - 0,7.

5. Усовершенствованы рецептуры растительно-мясных консервов (коэффициент сбалансированности К=84,8±3,2 %) и рецептуры сухих молочных напитков (коэффициент сбалансированности К=75±3,5%). При оптимизации рецептур были применены технологические ограничения, основывающиеся на изучении органолептических характеристик, сформулированных для рецептур растительно-мясных консервов в виде: x¡>0,28, x¡>0,27, x¡>0,25; и для рецептур сухих молочных напитков в виде:x¡>0,20, x¡>0,30,. х,> 0,35, bH -b¡-1.5.

6. Совершенствование известной технологии производства растгельно-мясных консервов достигается за счет включения в технологию разработанного способа предварительной подготовки зернобобового сырья (маша, нута и чечевицы), включающего два этапа обработки: на первом этапе зернобобовое сырье замачивается в подщелочной воде с pH 7 и Р=20°С в течение 4 часов для экстрагирования антипитательных компонентов. На втором этапе зернобобовое сырье подвергается электромагнитной обработке низкими частотами для снижения микробиологической обсемеиен-ности. Количество мезофильных аэробных и факультативных анаэробных микроорганизмов (КОРУг пробы) уменьшилось для нута - с 420 -102до 220 -102при частоте обработки 28 Гц (min), для чечевицы при частоте 27 Гц (тах) - с 400 • 102 до 360 • 102, для маша при частоте 23 Гц (тах) -с 440 -102до 320 -Ю2. Совершенствование технологии производства сухих молочных напи тков достигается за счет модификации процесса

гомогенизации, за счег одного тангенциального ввода в аппарат А1-ОП4 для подачи СОг в течение 10-35 минут под давлением от 4 до 7 МПа, затем сброс давления. Благодаря чему был стабилизирован размер частиц получаемого готового сухого продукта =500 мкм (75- 85 %). Установлены условия и сроки хранения для растительно-мясных консервов 24 мес при t=25°C и/< 75%, для сухих мешочных напитков 6 месяцев при t=0..25°C и /<75%.

7. Разработана и утверждена техническая документация на консервы растительно-мясные для питания детей младшего школьного возраста (ТУ 9217-14504801346-10, ТИ 04801346-145), сухие молочные напитки для питания дегей младшего школьного возраста (ТУ 9223-290-04801346-10, ТИ 04801346-290, ТУ 9223-29-04801346-10, ТИ 04801346-291, ТУ 9223-292-04801346-10, ТИ 04801346292). Осуществлена промышленная апробация технологии производства растительно-мясных консервов и сухих молочных напитков в условиях ООО «Комбинат детского питания» ст. Крыловской Краснодарского края. Ожидаемый экономический эф<])ектот внедрения технологии растительно-мясных консервов составляет от 8 до 11 тыс. руб. на 1 туб продукции; для сухих молочных напитков - от 5,3 до 9,5 тыс. руб. на 1 т сухого продукта в зависимости от видов сырья.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Кулиева Р.Г. Многокомпонентные продукты, адаптированные к потребностям детского организма / Р.Г. Кулиева, О.Г.Михайлова, О.И.Гутова, Г.И. Касьянов // Известия вузов. Пищевая технология. 2007. — №3,- С 104-106.

2. Шаззо Р.И. Квалимсфические аспекты конструирования продуктов и рационов для детей младшего школьного возраста / Р.И. Шаззо, Р.Г. Кулиева, C.B. Усатиков, К.К. Кашкарова // Теоретический журнал «Хранение и переработка сельхозсырья». — 2010. — № 9. - С. 44-46.

3. Кулиева Р.Г. Использование энергии электромагнитного поля в пищевой промышленности для обработки сырья растительного происхождения/ Р.Г. Кулиева, О.И. Гутова, Г.И. Касьянов // Сб. трудов КНИИХП " Актуальные проблемы качества и безопасности продовольственного сырья и пищевой продукции". -2005. - Краснодар. - С.49-50.

4. Кулиева Р.Г. Детское питание сегодня / Р.Г. Кулиева // Сб. спуд. науч. раб., отмеченных наградами на конкурсах. Выпуск 6: КубГТУ. - 2006-С. 12-13.

5. Кулиева Р.Г. Совершенствование технологии производства продуктов для детского питания / Р.Г. Кулиева // Сб. тр. КНИИХП «Развитие инвес-

тиционных технологий обработки сырья растительного и животного происхождения». - 2006. - Краснодар. - С.66-69.

6. Кулиева Р.Г. Продукты для детского питания / Р.Г. Кулиева // Сб. тр. КНИИХП «Развитие инвестиционных технологий обрабо тки сырья растительного и животного происхождения». - 2006. - Краснодар: КНИИХП. - Cl 14—116.

7. Кулиева Р.Г. Сухие молочные продукты для детского питания / Р.Г. Кулиева, A.B. Карамзин, А.Н. Матвиенко // Сб. матер, межд. науч.-практич. конф. «Инновационные технологии в области холодильного хранения и переработки пищевых продуктов». - 2008. - Краснодар: КНИИХП, КубГТУ. - С. 139-142.

8. Кулиева Р.Г. Обоснование поликомпопентности продуктов для питания детей школьного возраста на основе математического моделирования / Р.Г. Кулиева, А.Н. Матвиенко, C.B. Усатиков // Сб. конф. КНИИХП «Олимпиада 2014: технологические и экологические аспекты производства продуктов здорового питания». - Краснодар. - 2009. - С. 195-199.

9. Шаззо Ф.Р. Технология продуктов питания для детей младшего школьного возраста / Ф.Р. Шаззо, Р.Г. Кулиева // Современные технологии хранения и переработки сельскохозяйственного сырья: Сборник трудов. Краснодар: Экоинвест, 2010. - С.66-70.

10. Матвиенко А.Н. Сухие молочно-растительные продукты для рационального питания детей дошкольного и школьного возраста / А.Н. Матвиенко, Р.Г. Кулиева, A.C. Латынин // Сб. трудов «Современные технологии хранения и переработки сельскохозяйственного сырья». -2010. - Краснодар. - С. 156-158.

11. Патент РФ 2277811. МПК A23L 1/29, 3/00. Способ производства консервов для детского пи тания / О.И. Квасенков, Р.Г. Кулиева, Г.И. Касьянов. Заявка № 2004116265/13. Заявл. 01.06.2004. опубл. 20.06.2006.

12. Патент РФ № 2277812. МПК A23L 1/29,3/0 Способ производства консервов для детского питания «Рулетики из говядины с капустой и зеленью»/ О.И. Квасенков, Р.Г. Кулиева, Г.И. Касьянов. Заявка № 2004116454 от 01.06.2004.

13. Патент РФ 2277810. МПК A23L 1/29, 3/00. Способ производства гомогенизированных консервов для детского питания «Капуста с мясом и рисом» / О.И. Квасенков, Р.Г. Кулиева, Г.И. Касьянов. Заявка № 2004116444/13. Заявл. 01.06.2004. опубл. 20.06.2006.

14. Свидетельство об официальной регистрации профаммы для ЭВМ №2006613018 Демо-версия селективное извлечение для просмотра таблиц файлов MS Word по технологии мясных и рыбных продуктов (WordGetTableDemo)/ A.C. Бородихин, Р.Г. Кулиева, И.В. Кубрина.

Подписано в печать 26.04.2013. Формат 60x84 Чи, Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,35. Тираж 100 экз. Заказ № 853 Отпечатано в ООО «Издательский Дом-Юг» 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, корп. «В», оф. В-120, тел. 8-918-41-50-571, e-mail: olfomenko@yandex.ru

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

О1' 01* 358661 На правах рукописи

КУЛИЕВА РОЗА ГАМЕДОВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕЦЕПТУР ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ ДЛЯ ДЕТЕЙ МЛАДШЕГО ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА

05 Л 8.01 - Технология обработки, хранения и переработки

злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства 05 Л 8.04 - Технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Касьянов Геннадий Иванович

Краснодар -2013

Содержание

Введение...........................................................................................................................4

1 Аналитический обзор патентно-информационной литературы по проблеме

создания продуктов для детей младшего школьного возраста..........................6

1.1 Анализ состояния питания детей младшего школьного возраста.....................6

1.2 Обзор рынка продуктов питания для детей младшего школьного возраста.. 14

1.3 Перспективы использования зернобобового сырья при производстве консервированных продуктов питания для детей младшего школьного возраста... 19

2 Объекты и методы исследований.............................................................................25

2.1 Объекты и материалы исследований......................................................................25

2.2 Методы исследования..........................................................................................29

3 Обоснование целесообразности совершенствования технологий и рецептур

пищевых консервированных продуктов и сухих концентратов для детей младшего школьного возраста...................................................................................................37

3.1 Анализ нутриентной сбалансированности известных продуктов питания для детей младшего школьного возраста..............................................................37

3.2 Обоснование выбора рецептурных ингредиентов................................................42

3.2.1 Выбор сырья животного происхождения и исследование его качества 42

3.2.2 Обоснование выбора молочного сырья.....................................................53

3.2.3 Обоснование выбора растительного сырья...............................................53

3.3 Разработка способа предварительной подготовки зернобобовых культур ....56

3.4 Формирование рецептурных моделей растительно-мясных консервов и сухих молочных напитков для питания детей младшего школьного возрастабО

4 Разработка способа формирования рецептурных композиций на основе

нессимметричной функции желательности.......................................................63

4.1 Обоснование и разработка нового подхода к формированию пищевых консервированных продуктов и сухих концентратов для детей младшего школьного возраста...............................................................................................63

4.2 Разработка алгоритма и критерия моделирования рецептур пищевых продуктов для детей младшего школьного возраста и критерия моделирования, опирающегося на несимметричную функцию желательности..............................66

4.3 Разработка критерия моделирования рецептур пищевых продуктов для детей младшего школьного возраста и критерия моделирования, опирающегося

на несимметричную функцию желательности.......................................................68

5 Совершенствование рецептур и технологий производства консервированных продуктов и сухих молочных напитков с использованием способа формирования рецептурных моделей, опирающегося на несимметричную функцию желательности............................................................................................73

5.1 Совершенствование рецептур растительно-мясных консервов для питания детей младшего школьного возраста с использованием предложенного способа формирования рецептурного состава...................................................73

5.2 Совершенствование рецептур сухих молочных напитков для питания детей младшего школьного возраста с использованием предложенного способа формирвания рецептурного состава...................................................................78

5.3 Новые технологические аспекты производства растительно-мясных консервов для питания детей младшего школьного возраста..........................83

5.4 Новые технологические аспекты производства сухих молочных напитков для детей младшего школьного возраста...........................................................93

6 Оценка показателей качества и безопасности усовершенствованных

растительно-мясных консервов и сухих молочных напитков для питания детей младшего школьного возраста................................................................102

6.1 Оценка изменения качественных показателей консервированных растительно-

мясных консервов для питания детей младшего школьного возраста..........102

6.2 Оценка изменения качественных показателей молочных напитков для

питания детей младшего школьного возраста.................................................106

6.3 Технико-экономическое обоснование производства

усовершенствованных продуктов для детей младшего школьного возраста 111

Выводы:........................................................................................................................113

Список литературных источников............................................................................116

Список илюстрационного материала........................................................................132

ПРИЛОЖЕНИЕ...........................................................................................................135

Введение

Одной из наиболее актуальных проблем сохранения и укрепления здоровья детей и подростков является обеспечение их полноценным питанием, отвечающим физиологическим и гигиеническим требованиям как в количественном, так и в качественном отношении. Наилучшим при этом является рациональное горячее питание. Однако, современный ритм жизни делает востребованными быстрые варианты пищевых рационов, особенно на основе консервированных и сухих продуктов, отличающихся удобством в использовании, невысокой стоимостью, длительными сроками хранения.

Наибольшее распространение среди консервированных и сухих продуктов питания получили консервы на основе мясного и растительного сырья, а также сухие концентраты. Но данные продукты часто имеют низкую пищевую и биологическую ценность, в том числе не соответствующие потребностям детей и подростков соотношения основных макро- и микронутентов. Ценные свойства и физиологическая активность отдельных компонентов нативного сельскохозяйственного сырья в разной степени теряются при его переработке и хранении.

В связи с чем, научно-практический интерес представляют развитие принципов проектирования рецептурного состава и разработка технологических решений поликомпонентных пищевых продуктов с длительным сроком хранения и улучшенными показателями качества для детей младшего школьного возраста, в том числе растительно-мясных консервов и сухих молочных напитков. Важность разработки новых подходов к созданию комплексных технологий производства продуктов питания с оптимизированным составом и свойствами, адресно предназначенных определённым категориям граждан, отмечают в своих работах Липатов H.H. (мл.), Конь И.Я., Ладодо К.С., Кли-мацкая Л.Г., Устинова A.B., Фатеева Е.М., Зайко Г.М., Самсонова А.Н., Тимошенко Н.В., Шамкова Н.Т., Касьянов Г.И. и другие учёные, занимающиеся вопросами питания детей различных возрастных групп.

Актуальность работы подтверждена поддержкой гранта Президента РФ для научной стажировки соискателя за рубежом в 2009/2010 уч. году (приказ Минобрнауки № 349 от 01.04.09 г.)

1 Аналитический обзор патентно-информационной литературы по

проблеме создания продуктов для детей младшего школьного возраста

1.1 Анализ состояния питания детей младшего школьного возраста

В настоящее время более 70 % детского населения Российской Федерации составляют дети школьного возраста. По данным ГУ Научного центра здоровья детей РАМН около 53% школьников имеют ослабленное здоровье; доля здоровых детей к окончанию школы не превышает 20-25%; более 30% учащихся имеют от 4 до 6 отклонений в состоянии здоровья, полисистемную и полиорганную патологию, которая увеличивается со школьным стажем почти в 2 раза [135, 142]. В связи с этим на государственном уровне издается множество законодательных актов, регламентирующих вопросы здоровья, и в том числе питания населения, приняты законодательные акты «О качестве и безопасности пищевых продуктов» (2003 г.), «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» (2003 г.), Постановление правительства РФ «О мерах по профилактике заболеваний, связанных с дефицитом йода» (2004 г.), «Концепция охраны здоровья населения РФ на период до 2005 г.» (2000 г.). Несмотря ни на что, эти документы носят чисто декларативный характер. Следующая проблема заключается в том, что эти законы в большей степени следят за обеспечением безопасности пищи и в меньшей степени направлены на пропаганду здорового питания населения. Безопасность пищи в Российской Федерации находится под контролем службы Госсанэпиднадзора, а службы занимающейся здоровым питанием просто не существует, поэтому любые акты и документы, касающиеся здорового питания населения, никак не исполняются [4].

По мнению большинства отечественных и зарубежных ученых причиной повышения общей заболеваемости детского населения является питание [141]. Питание это важнейший фактор, связывающий человека с внешней

средой. Оно оказывает решающее значение в отношении здоровья и устойчивости организма к воздействию вредных факторов [53]. По мнению доктора медицинских наук Климацкой Л.Г.: «..большая подверженность детского организма заболеваниям, связанным с дефицитом микронутриентов, обусловлена распространенными у них гиповитаминозами и гипоэлемнтозами, свидетельствующими о недостаточности обменного пула витаминов и минералов, его быстрой истощаемости в период быстрого роста и созревания на фоне неадекватного поступления с пищей» [50].

Проведенные исследования по оценке состояния питания детей младшего школьного возраста, свидетельствуют об избыточном потреблении жиров животного происхождения, на фоне высокого дефицита белка (до 28 %), ПНЖК (омега-3 и омега-6), пищевых волокон, витаминов, многих витамино-подобных веществ природного происхождения, железа, кальция (до 40 %), макроэлементов, микроэлементов (йод, селен, цинк и др.). Также питание современного школьника характеризует большое потребление легкоусвояемых углеводов [41].

На рисунке 1 и 2 приведены результаты исследований динамики потребления жира и белка детьми школьного возраста. На рисунках 3 и 4 представлены данные исследований рисков недостаточного потребления железа и кальция детьми школьного возраста [106].

^ 40

0)

а 35

с

1 30

(1)

О.

^ 25

сек 2002 дек. 2004 скг. 2006 ноя 2008 скг. 2009 скг.Ю окг.11

Рисунок 1 - Динамика потребления жира детьми школьного возраста

—

сен. 2002 дек. 2004 окг. 2006 ноя 2008 скт. 2009 окг.Ю окг.11 Рисунок 2 - Динамика потребления белка детьми школьного возраста

Представленные данные свидетельствуют об избыточном потреблении жира (рекомендуемо 30 %) на фоне недостаточного потребления белка (рекомендуемо 12-14 %).

риск недостатка С а

■ более 98% от 7 5 до

----9 8 %

' I-1 от до

7 5 %

^^^^^^^^^^^^^^^^^^ до

/ I з 1 ,8 1 % I □ нет риска

Рисунок 3 - Риск недостаточного потребления железа детьми 1-17 лет

риск недостатка железа

н более Ш 98% □ 90-75%

0 7 5 -50% ■ 5 0-2%

1 I нет риска

_

64,9 6%

Рисунок 4 - Риск недостаточного потребления кальция детьми 1-17 лет

Представленные данные свидетельствуют о высоком риске недостаточности кальция (более 98%) у 45% детей и железа (более 98%) наблюдается у 14% детей.

Рационы фактического питания школьников и рационы питания, организованные на базе общеобразовательных учреждений, являются нерациональными вследствие несоблюдения принципов количественной, качественной характеристики рациона и принципа сбалансированности, и неадекватными по возрасту и полу [115]. Исследуя особенности режима питания детей школьного возраста было выявлено, что 45% учащиеся младших классов принимают горячую пишу реже трех раз в день, а уже к седьмому классу процент таких детей возрастает до 55 %. Во всех школах города Краснодара налажено горячее питание с достаточным набором продуктов, другой вопрос в низкой мотивации здорового питания среди учащихся, и отсутствии знаний у детей и их родителей о принципах рационального питания [118].

При нарушении принципа физиологической адекватности, т.е. степени соответствия продуктов питания возможностям которыми располагают дети младшего школьного возраста, особенно это касается зрелости ферментной системы, возможна преждевременная адаптация организма. Данный факт может привести к гетерохрониям развития, нарушениям формирования межсистемных взаимодействий и, как следствие, к «омоложению» ряда заболеваний, характерных для «взрослого» периода. Нарушения, вызванные неадекватностью питания потребностям детского организма, характеризуются более тяжелыми последствиями, в связи с активным ростом организма [8,40].

Согласно справки к заседанию Правительства РФ «О мерах по улучшению охраны здоровья детей в Российской Федерации» за период школьного обучения число детей, имеющих хронические заболевания, увеличивается на 20%, а частота хронической патологии возрастает в 1,6 раза. За последние 5 лет значительно возросла частота болезней, зависящих от алиментарного фактора [212]. Так, за 5 лет распространенность болезней

эндокринной системы и расстройств питания увеличилась на 50%, болезней костно-мышечной и соединительной ткани - на 75%, анемий - на 52% [40].

Изменение коснувшиеся питания в последнее время, неблагоприятно сказались на здоровье детского организма, это касается дефицита витаминов, минералов, пищевых волокон, ПНЖК - веществ, являющихся регуляторами биохимических процессов организма человека. Недостаток нутриентных веществ приводит к снижению защитных реакций организма и увеличивает риск заболеваний, а также хронизации уже имеющихся. Помимо негативного воздействия, вызванного неправильным питанием, на органы пищеварения отмечаются и общие отрицательные последствия несбалансированного и бедного эссенциальными микронутриентами рациона питания [21,39,41].

Алиментарный фактор является необходимым условием поддержания физического здоровья детей. Основные физиологические функции алиментарного фактора питания: питание должно обеспечивать детей необходимой им энергией и пищевыми веществами в соответствии с их возрастными физиологическими потребностями, здоровьем и другими индивидуальными особенностями, в том числе переносимостью тех или иных продуктов [14, 20].

Суточная потребность в основных пищевых веществах и энергии, а также витаминах и минеральных веществах для детей различных возрастных групп определяется в соответствии с нормами физиологических потребностей в пищевых веществах и энергии для различных групп населения [15, 107]. Существующие в настоящее время нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для детей и подростков РФ приведены в таблице 1 [81,22].

«Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах - это усредненная величина необходимого поступления пищевых и биологически активных веществ, обеспечивающая оптимальную реализацию физиолого-биохимических процессов, закрепленных в генотипе человека». [81]

Таблица 1- Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых ве-_1_ществах для детей и подростков РФ [81]_

№ Наименование нутриента Значение показателя для детей в возрасте от 7 до 11лет

1 2 3

2 Энергия, кДж 2100

3 Белки, всего, г 63

4 в т.ч. животные, % 65

5 Жиры, всего, г 70

6 в т. ч. ПНЖК, % 5-10

7 Углеводы, г 305

8 Пищевые волокна, г 15

9 Минеральные вещества:

10 кальций, мг 1100

11 Фосфор, мг 1100

12 Магний, мг 250

13 калий, мг 900

14 Натрий, мг 1000

15 хлориды, мг 1700

16 Железо, мг 12,0

17 йод, мг 0,12

18 цинк, мг 10,0

19 медь, мг 0,7

20 селен, мг 0,03

21 хром, мки 15,0

22 фтор, мг 3,0

23 Витамины:

24 С, мг 60

25 А, мкг реет.экв. 700

26 Е, мг 10,0

27 К, мкг 60

28 Б, мкг 10

29 Тиамин (В^, мг 1,1

30 рибофлавин (В2), мг 1,2

31 пиридоксин (В6), мг 1,5

32 витамин В!2, мкг 2,0

33 Фолаты, мкг 200

34 Ниацин (РР), мг 15,0

35 биотин, мкг 20

36 панто, мг 3,0

37 Холин, мг 200-500

38 Флавоноиды, мг 150-250

«Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения РФ» ( далее «Нормы») - это государственный документ, однозначно диктующий величины потребления пищевых веществ. [81]

Данный документ используется для оценки статуса питания, как на индивидуальном, так и популяционном уровне. «Нормы» базируются на основных положениях Концепции оптимального питания:

- энергетическая ценность рациона должна соответствовать энерготратам организма;

- основные питательные вещества всего рациона должны находиться в сбалансированном соотношений;

- содержание макроэлементов и эссенциальных микроэлементов должно соответствовать физиологическим потребностям человека;

- содержание минорных и биологически активных веществ в пище должно соответствовать их адекватным уровням потребления. [79,80]

Таким образом одной из наиболее актуальных проблем сохранен