Удосконалення технології збивних кондитерських виробів

Спеціальність 05.18.01 - технологія хлібопекарських продуктів

та харчових концентратів

Одеса - 2003

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Одеській національній академії харчових технологій Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент Іоргачова Катерина Георгіївна, Одеська національна академія харчових технологій, кафедра технології хліба, кондитерських виробів і громадського харчування, завідуюча кафедрою.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Дорохович Антонела Миколаївна, Український національний університет харчових технологій, кафедра технології хліба, кондитерських, макаронних виробів, харчоконцентратів, професор кафедри;

доктор технічних наук, професор, лауреат Державної премії України Черно Наталія Кирилівна, Одеська національна академія харчових технологій, кафедра органічної хімії, завідуюча кафедрою.

Провідна установа: Харківський державний університет харчування і торгівлі, кафедра технології хліба, кондитерських, макаронних виробів та харчо концентратів Міністерство освіти і науки України, м. Харків

Захист відбудеться “17” жовтня 2003 р. о 10-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.088.01 при Одеській національній академії харчових технологій за адресою: 65039, м. Одеса, вул. Канатна, 112, ауд. А-234.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Одеської національної академії харчових технологій за адресою: 65039, м. Одеса, вул. Канатна, 112.

Автореферат розіслано “16” вересня 2003 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, професор Гапонюк О.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

зефір соєвий топінамбуровий піноутворення

Актуальність теми дисертації. Сучасна наука про харчування розглядає їжу як комплексне джерело основних харчових компонентів і енергії, необхідних для нормального протікання метаболічних процесів. Кондитерські вироби - це продукти високої калорійності та засвоювання, вони є в основному джерелом вуглеводів і жирів. Вміст найважливіших нутрієнтів в них незначний, що суттєво знижує їх харчову цінність. Нові технології, засновані на застосуванні фізіологічно функціональних інгредієнтів природного походження, дозволяють заповнити дефіцит незамінних харчових речовин і розширити асортимент продуктів функціонального призначення.

Збивні кондитерські вироби (зефір, пастила, цукерки зі збивним корпусом) користуються високим попитом у населення. Цінність їх обумовлюється значною часткою повітряної фази, високим ступенем її дисперсності, структурними властивостями. Низькі температурні режими, помірний механічний вплив, наявність пектинових речовин, здатних запобігти окисленню біологічно активних добавок при виробництві збивних кондитерських виробів, дозволяють максимально зберегти корисні властивості внесених нутрієнтів. Розширення вітчизняного виробництва збагачених продуктів харчування, у тому числі кондитерських виробів, - одна з найважливіших задач державної політики в області здорового харчування в Україні.

Виробництво збивних кондитерських виробів є складним, важким для управління процесом. Розширення й удосконалення їх виробництва вимагає пошуку спрощеної технології: скорочення тривалості технологічних стадій, у тому числі підготовчих операцій і структуроутворення збивних кондитерських виробів, скорочення виробничих площ і енергоресурсів, підвищення стабільності системи і поліпшення якості готової продукції.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконувалися відповідно до тематики науково-дослідних робіт, проведених у проблемній науково-дослідній лабораторії ОНАХТ, - “Фізико-хімічні основи структуроутворення кондитерських дисперсних систем”. Тема 2/2002 - П. Державний реєстраційний номер 0102U005323.

Особиста участь автора полягає в дослідженні процесу піноутворення і драглеутворення збивних кондитерських мас, одержанні результатів експериментальних досліджень, в яких автор був виконавцем, розробці нових кондитерських виробів і нормативної документації для них.

Мета і задачі. Мета роботи - обґрунтування можливості використання рослинних добавок для розширення асортименту збивних кондитерських виробів і удосконалення технології зефіру з функціональними рецептурними компонентами.

Досягнення поставленої мети обумовлює необхідність рішення таких задач:

- дослідити функціонально-технологічні властивості соєпродуктів і розробити методи й умови їх регулювання;

- встановити вплив найбільш значущих технологічних параметрів на піноутворення зефірних мас з функціональними інгредієнтами;

- вивчити закономірності впливу білкового рецептурного компонента на структурно-механічні властивості збивних мас: густина, в'язкість, адгезійна міцність, об'ємна концентрація повітря, кратність піни;

- дослідити показники якості зефірних мас та встановити умови їх зберігання;

- встановити вплив інулінмісткої рецептурної складової на процес піноутворення зефірної маси;

- дослідити напрямки інтенсифікації процесу формування піни на етапах підготовки пектинової суміші, насичення маси повітрям і розробити критеріальне рівняння процесу збивання, що дозволить оптимізувати режими піноутворення;

- удосконалити технологію і рецептури зефіру з функціональними рецептурними компонентами;

- визначити фізіологічно-функціональні властивості нових видів зефіру;

- провести апробацію нових технологій у промислових умовах, розробити нормативно-технічну документацію.

Об'єкт дослідження - технологія кондитерського виробництва.

Предмет дослідження - технологія збивних кондитерських виробів з використанням рослинних компонентів (соєвої і топінамбурової сировини).

Методи досліджень - загальноприйняті і спеціальні: фізико-хімічні, структурно-механічні, органолептичні, біохімічні і мікробіологічні методи визначення якості сировини, напівфабрикатів і готових виробів; методи математичної обробки експериментальних даних.

Наукова новизна отриманих результатів. Науково обґрунтовано й експериментально доведено доцільність використання рослинної сировини (соєвих продуктів - білкової складової та топінамбурового пюре - вуглеводної складової рецептури) при виробництві збивних кондитерських виробів.

Встановлено технологічні параметри біомодифікації соєпродуктів, які забезпечують найкращий прояв функціонально-технологічних властивостей: розчинність, піноутворюючу здатність соєвих білків.

Досліджено модельні рецептурні системи для визначення оптимального співвідношення рецептурних компонентів, встановлено найбільш значущі технологічні режими одержання високоякісної піни з нетрадиційними інгредієнтами і вплив їх на піноутворення і піностійкість, якість і зберігання, харчову цінність та функціонально-фізіологічні властивості готових виробів.

Досліджено особливості впливу інулінмісткої сировини та цукрозамінників (фруктози, сорбіту) на піноутворення і якість зефіру, обґрунтовано вибір співвідношень цих компонентів у рецептурі дієтичного зефіру. Уведення топінамбурового пюре в рецептуру зефіру скорочує тривалість виробництва зефіру за рахунок зменшення часу структуроутворення виробів у процесі вистоювання та висушування, а також сприяє повільному висиханню зефіру і продовженню терміну зберігання до 1,5 місяця.

Розроблено нові види збивних кондитерських виробів з функціональними інгредієнтами, які дозволяють розширити асортимент продуктів функціонального харчування.

Розроблено збивальну установку для одержання піноподібних мас, що дозволила досліджувати процес піноутворення, удосконалити технологію виготовлення збивних кондитерських виробів функціонального призначення, інтенсифікувати технологію виробництва зефіру. Приготування пектинової суміші прискореним способом і зефірної маси диспергаційно-конденсаційним методом дає можливість значно скоротити технологічний процес, підвищити рівень механізації, при цьому одержати зефір високої якості. Розроблено математичну модель процесу збивання, яка дозволяє оптимізувати режими піноутворення мас нового і діючого обладнання.

Новизну технічних рішень підтверджено трьома деклараційними патентами України на винахід.

Практичне значення одержаних результатів. На основі наукових досліджень розроблено технології чотирьох нових видів зефіру функціонального призначення: “Успіх” (з модифікованим сухим соєвим молоком), “Камелія” (з модифікованим соєвим білковим збагачувачем “Самсон”), “Магнолія” (з топінамбуровим пюре), “Мелодія” (з топінамбуровим пюре і цукрозамінниками). Розроблено нормативно-технічну документацію (ТУ, ТІ, рецептури) на дані види виробів, на технічні умови (ТУ У 15.8-00377147.001-2002) дієтичного зефіру “Мелодія” отримано висновок державної санітарно-гігієнічної експертизи МОЗ України від 12.12.2002 № 5.10/44604.

Проведено промислову апробацію нових видів зефіру на ЗАТ “Одеса”, готові вироби схвалені його дегустаційною комісією. Медико-біологічні дослідження на базі Одеського державного медичного університету та Одеської міської інфекційної лікарні дозволили рекомендувати дані вироби для функціонального харчування.

Удосконалені технології виготовлення зефіру мають соціальний ефект, адже створення нових функціональних виробів, розширення асортименту кондитерських виробів спеціального призначення і підвищеної харчової цінності сприяє збереженню здоров'я населення.

Особистий внесок здобувача полягає в забезпеченні методичного оформлення роботи, проведенні аналітичних та експериментальних досліджень в лабораторних і промислових умовах щодо використання соєвих і модифікованих соєвих продуктів, інулінмісткої рослинної сировини, цукрозамінників у технології збивних кондитерських виробів. Аналіз і узагальнення результатів досліджень проведено разом з науковим керівником. Спільно з працівниками проблемної науково-дослідної лабораторії ОНАХТ відпрацьовано методики ферментативної модифікації білків соєпродуктів, визначено накопичення глюкози, пробіотичних властивостей, харчової та біологічної цінності виробів. Розробку НТД на нові види виробів і впровадження їх технологій у виробництво проведено спільно із співробітниками ЗАТ “Одеса”.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи висвітлювалися у доповіді на ІІІ міжнародній науково-технічній конференції “Техника и технология пищевых производств” (Могильов, МДТІ, 2002 р.), на міжнародній науковій конференції молодих вчених, аспірантів і студентів “Сучасні методи створення нових технологій та обладнання в харчовій промисловості” (Київ, НУХТ, 2002 р.), на 1-ому Міжнародному Конгресі “Биотехнология - состояние и перспективы развития ” (Москва, 2002 р.), на 69-ій науковій конференції молодих вчених, аспірантів і студентів “Розроблення, дослідження і створення продуктів функціонального харчування, обладнання та нових технологій для харчової і переробної промисловості” (Київ, НУХТ, 2003 р.), на IV міжнародній науково-практичній конференції “Хлібопродукти - 2002” (Одеса, ОДАХТ, 2002 р.), на міжнародній науково-практичній конференції “Актуальні проблеми технології та механізації процесів переробних та харчових виробництв” (Харків, ХДТУСГ, 2003 р.), на щорічних наукових конференціях професорсько-викладацького складу (Одеса, ОНАХТ, 2001, 2002, 2003 р.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 18 робіт, з них 9 - у фахових журналах, 5 - тези доповідей конференцій. Отримано 4 деклараційних патенти України на винахід.

Структура дисертації. Дисертація складається з вступу, 4 розділів, висновків, списку бібліографічних джерел з 342 найменувань і 3 додатків. Робота викладена на 162 сторінках, містить 58 рисунків на 24 сторінках та 24 таблиці на 14 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, визначено наукову новизну і практичну цінність роботи, мету і задачі дослідження.

У першому розділі “Сучасні технології піноподібних кондитерських виробів” на підставі аналітичного огляду науково-технічної та патентної інформації приведено класифікацію цукристих кондитерських виробів піноподібної структури, способи збивання кондитерських пін. Особливу увагу приділено теоретичним аспектам піноутворення і драглеутворення, що послужило базою для розробки збивних кондитерських виробів нового покоління. Розглянуто сучасні концепції кондитерського виробництва у застосуванні харчових рослинних добавок, що дозволило дійти висновку про необхідність виробництва продуктів функціонального призначення.

У другому розділі “Об'єкти і методи дослідження” міститься характеристика об'єктів, матеріалів і методик досліджень як загальнонаукових, так і спеціальних, експериментального устаткування. У роботі використовували білокмістку сировину: сухе соєве молоко (ТУ У 6170021.59-99) (ССМ), сухий соєвий збагачувач “Самсон” (ТУ У 6170021.55-99) (СБЗ), модифіковане ССМ (МССМ) і модифікований СБЗ (МСБЗ); вуглеводмістку сировину - топінамбурове пюре (ТП), отримане з бульб топінамбура. За об'єкт дослідження використовували зефір біло-розовий на цитрусовому пектині з використанням нетрадиційних піноутворювачів - ССМ, СБЗ, МССМ, МСБЗ, зефір з використанням інулінмісткої рослинної сировини, зефір на основі цукрозамінників - фруктози і сорбіту з включенням ТП.

Дослідження по визначенню якості сировини, напівфабрикатів та готової продукції проводили загальноприйнятими та спеціальними методиками. Драглеутворюючі властивості вуглеводмісткого пюре оцінювали за міцністю студня. Функціонально-технологічні властивості соєпродуктів (СП) визначали за такими показниками: фракційний склад, розчинність, піноутворююча і піностійка здатність білків. Зефірну масу отримували та процес піноутворення вивчали на розробленій експериментальній збивальній установці. Зміну стійкості піни фіксували по осіданню стовпа піни в часі, стійкість форми виробів - по співвідношенню розмірних величин виробу. Кратність піни й об'ємна концентрація повітря в масі визначалися розрахунковим шляхом з урахуванням обсягу піни. У роботі використовували оптичний метод аналізу мікроструктури збивної маси, заснований на обробці зображення, отриманого на просвіт у світлому полі електронного мікроскопа, із застосуванням персонального комп'ютера. Реологічні властивості збивних мас визначали на приладі Реотест-2, адгезійну міцність - на адгезіометрі, розробленому на кафедрі ТХКВ і ГХ ОНАХТ, граничну напругу зсуву - на пенетрометрі АР-4/1. Оптимізацію процесу збивання здійснювали шляхом експериментального моделювання з метою одержання критеріального рівняння, що описує процес збивання. Якісний і кількісний аналіз амінокислотного складу здійснювався на амінокислотному аналізаторі ААА - 881, вуглеводний, мінеральний склад і вітаміни за стандартними методиками. Функціонально-фізіологічні характеристики виробів визначалися за кінетикою накопичення глюкози, за пробіотичними і медико-біологічними властивостями. Структурну схему досліджень подано на рис. 1.

У третьому розділі “Рослинні добавки в технології піноподібних кондитерських виробів” доведено технологічну можливість використання СП як піноутворювачів.

Функціонально-технологічні властивості соєвих білків обумовлені особливостями біохімічної будови окремих субодиниць соєвих глобулінів. Збільшення розчинності білків і посилення гідрофобності СП шляхом їх розщеплення ферментами є вирішальним фактором у формуванні поверхнево-активних властивостей і утворенні адсорбційних шарів.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Схема проведення досліджень

Для регулювання піноутворюючої і піностійкої здатності СП використовували гідролітичні ферменти. Встановлено, що накопичення продуктів гідролізу соєвих білків найбільш інтенсивно йде при таких технологічних режимах: рН 6,8-7, температура 50 °С, гідромодуль 1:6, концентрація протосубтиліну Г10х 0,7-1,0 од/г білку, тривалість ферментолізу 25-45 хв. У результаті біомодифікації піноутворюючі властивості соєпродуктів покращилися в 1,7-2 рази.

Зефір - це кондитерська піна, яка складається з пухирців газу, розділених тонкими плівками дисперсійного середовища - цукро-білково-фруктового золю, здатного перетворюватися в гель. Для вивчення процесу піноутворення зефірної маси розроблено збивальну експериментальну установку, яка дозволила одержувати піну інтенсивним перемішуванням та під надлишковим тиском. При розробці рецептури нових видів зефіру прагнули зберегти основні характеристики контрольного зразка (К) - зефіру “Біло-розовий”. Вивчений процес піноутворення мас на модифікованих СП в залежності від технологічних параметрів дозволив встановити характер зміни показників якості зефірної маси й оптимальні технологічні параметри: n = 400 об/хв, t = 36 °C, Взб.= 6ч7 хв, що дозволяють одержати масу високої якості (густина 380?410 кг/м3, кратність піни 7,2?7,6).

Проведені дослідження з визначення оптимальної масової частки МСБЗ і МССМ у рецептурі зефіру (табл. 1) показали, що використання модифікованих

Таблиця 1. Вплив масової частки соєпродуктів на якість зефірної маси

Рис. 2. Залежність адгезійної міцності від температури і вологості маси: 1? 32 %

СП веде до поліпшення якісних характеристик піни, скорочує тривалість технологічного процесу на 20-25 %. У результаті встановлено оптимальні масові частки МСБЗ і МССМ -70 і 60 % від маси сухих речовин сухого яєчного білка. Розроблено рецептури нових видів зефіру: "Успіх" і "Камелія". На формування поверхні ніжних легкорухомих піноподібних виробів значний вплив справляють поверхневі властивості. Дослідження (рис. 2) впливу температури і вологості маси на величину адгезії дозволили розмежити процес структуроутворення маси на три етапи: формування адгезії за рахунок міжмолекулярної взаємодії (І); зміна міжфазової границі внаслідок адгезії (ІІ); подолання адгезії (ІІІ). І етапу відповідає когезійний відрив, ІІ змішаний, ІІІ адгезійний. В результаті встановлено умови формування, які дозволяють зберігати форму виробів: температура 30-32 ?С, вологість 30 %.

Рис. 3. Залежність адгезійної міцності від тривалості вистоювання зефіру: 1 ? К; 2 ? МСБЗ; 3 ? МССМ; 4 ? СБЗ; 5 ? ССМ

Встановлено, що модифіковані CП (рис. 3) сприяють більш швидкому утворенню міцної структури виробів, що скорочує тривалість їх вистоювання.

Основною вуглеводмісткою рецептурною компонентою для традиційного зефіру є яблучне пюре. Хімічний склад і функціонально-технологічні властивості топінамбурового пюре дозволили розробити технологію зефіру з його застосуванням.

Рис. 4. Вплив тривалості збивання на якісні показники маси з ТП: 1 ? об'ємна концентрація повітря (Сv); 2 ? в'язкість (?); 3 ? густина (?)

Фізико-хімічні, реологічні зміни при виробництві зефіру залежать від хімічного складу і властивостей пектинової суміші. Реологічні властивості її особливо впливають на піноутворення, драглеутворення і якість готової продукції. Досліджено реологічні властивості модельних систем: пюре (П), пюре і цукор (П+Ц), пюре, цукор і пектин (П+Ц+Пек) у залежності від масової частки ТП, цукру і градієнта швидкості зсуву. Масова частка ТП складала 0, 50, 75 і 100 % від маси яблучного пюре, температура мас 20±°С. Суттєві зміни спостерігалися при введенні в систему пектину. Ефективна в'язкість збільшилася в 6-9 разів, очевидно, за рахунок інтенсивного агрегування гідрофільних молекул пектину, підвищення швидкості коагуляції, утворення довгих і міцних ниток, що додає суміші еластичності, знижує її текучість. Для готування пектинової суміші встановлено оптимальний градієнт швидкості зсуву 5,4 с-1, який відповідає початку переходу від стадії потоку до руйнування структури суміші і дозволяє одержати зефірну масу високої якості. Додавання цукру також сприяє збільшенню в'язкості суміші. Оптимальне співвідношення пектину, топінамбурового пюре і цукру в пектиновій суміші склало 1:17:3, що дозволило розробити технологію одержання зефірної маси з використанням ТП. Встановлено (рис. 4), що на процес піноутворення суттєво впливає тривалість збивання (інтенсивність збивання 300 об/хв, температура 32-36 ?С). Протягом визначеного часу (4-6 хв) маса досягає максимальних піноутворюючих властивостей, інтенсивність ділення пухирців підвищується - слідом в'язкість зростає, при подальшому збиванні знижується концентрація газової фази, підвищується густина маси, знижується в'язкість - спостерігається ефект “перезбивання”. Завдяки своїм поверхнево-активним властивостям, топінамбурове пюре вносить свій внесок у формування пінної коагуляційно-кристалізаційної структури. Зефірні маси з ТП мають ніжну консистенцію, високодисперсну структуру, середній розмір повітряних включень якої склав 10-12 мкм (рис. 5).

З внесенням ТП підвищується гранична напруга зсуву зразків.

Зміцнення виробів, очевидно, пов'язане з наявністю в хімічному складі ТП високомолекулярних полімерів - пектинових речовин, білка, жиру, клітковини, які здатні зміцнювати структуру виробів шляхом збільшення жорсткості стінок каналів і утворення локальних “заторів” з часток, що не прилипли до пухирців.

Рис. 5. Мікроструктура зефірної маси з ТП (збільшення у 200 разів)

Дослідження властивостей зефіру в процесі зберігання дозволили встановити, що зі зміною хімічного складу і внесенням ТП менш інтенсивно відбувається процес висихання виробів. Для даного продукту рекомендовано продовжити термін зберігання до 1,5 місяця.

У результаті комплексних досліджень розроблено технологію зефіру “Магнолія” з 75 % ТП. Для надання виробам діабетичних властивостей у рецептурі цього зефіру проведено повну заміну цукру на фруктозу і сорбіт з урахуванням добової норми споживання та коефіцієнта солодкості. Встановлено технологічні параметри клейового сиропу: температура 110 ?С і вміст сухих речовин 85 %. Розроблено рецептуру дієтичного зефіру "Мелодія".

Для скорочення тривалості технологічного процесу і підвищення рівня механізації виробництва розроблено шляхи інтенсифікації технології зефіру на стадіях приготування пектинової суміші і зефірної маси.

Одночасний вплив температури і високої напруги зсуву, що виникає при інтенсивному перемішуванні пектинової суміші, перешкоджає контактуванню гідрофільних часток пектину між собою і сприяє їх рівномірному і швидкому змочуванню, набряканню і розчиненню.

Про існування декількох етапів набрякання пектину свідчать криві з різним графічним зображенням.

Практичний інтерес для швидкого процесу розчинення пектину становить інтервал температури 70 - 80 С та швидкість перемішування 1100 об/хв. За цих умов повне розчинення пектинових речовин досягається за 5 - 6 хв, замість 4 годин і більше за традиційним способом.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 6. Вплив тривалості і температури перемішування на розчинність рецептурних компонентів у яблучному пюре: 1 20 єС; 2 30 єС 3 40 єС; 4 50 єС; 5 60 єС; 6 70 єС; 8 80 єС

Для інтенсифікації піноутворення встановлено технологічні параметри одержання зефірної маси під надлишковим тиском (0,3 МПа), що сприяють утворенню високодисперсної, стабільної піни за більш короткий час. Підвищена дисперсність повітряних включень обумовлює більш концентровану чарунково-плівчасту систему адсорбційних шарів ліофільних колоїдів і напівколоїдів, яка, очевидно, чинить великий опір впливові зовнішніх сил. Встановлено, що примусове насичення прискорює процес структуроутворення на 30-40 %.

Хімічний склад досліджуваних видів зефіру з функціональними рецептурними інгредієнтами поліпшується (табл. 2). Підвищується кількість білка, корегується вуглеводний склад у бік накопичення легкозасвоюваних моносахаридів, вироби збагачуються біологічно активними компонентами: вітамінами, мікро- та макроелементами, поліфруктанами. Завдяки вмісту інуліну і фруктоолігосахаридів нові кондитерські вироби з ТП мають пробіотичні властивості - стимулюють накопичення біфідо- (2,8-3,0 · 106 КОЕ/см3 ) і лактобактерій (0,38-0,42 · 107 КОЕ/см3). А також сприяють зниженню рівня і швидкості накопичення глюкози (in vitro) в порівнянні з контрольним зразком. Для контролю рівень накопичення глюкози склав 23,5 мг/мл, хв за 130-150 хв, для зефіру з ТП 15 мг/мл, хв за 100-120 хв, для дієтичного зефіру 8 мг/мл, хв за 85-95 хв. Завдяки медико-біологічним дослідженням встановлено ефективну дію біологічно активних речовин зефіру з функціональними рослинними добавками при кишковому дисбактеріозі та порушеннях ліпідного обміну і системи регуляції агрегатного стану крові при цукровому діабеті і гіперхолестеринеміях.

У четвертому розділі йдеться мова про розроблену математичну модель процесу збивання:

nn = 0,6 Reц1,37 A-1,02 В1,04 П1,6

де: nn - кратність піни; Reц - центробіжне число Рейнольдса, яке враховує інтенсивність та температуру збивання (Reц = nd2с/м, де n - частота обертів вала, об/хв; d - діаметр збивального пристрою, м; с - густина продукту, кг/м3; м - ефективна в'язкість, Па·с); А - безрозмірна концентрація добавки (А = 1+a, де a - відносна концентрація добавки); В - безрозмірний час процесу (В = 1/ф, де ф - час процесу, хв); П - безрозмірний тиск, який представляє відношення абсолютного тиску процесу до атмосферного. За допомогою представленої моделі можна проводити оптимізацію процесу збивання діючого устаткування і розробку нових конструкцій у діапазоні: 0,5<Reц<4; 1<П<54; 5<В<10; 1<А<2,5.

Таблиця 2. Хімічний склад збивних кондитерських виробів

Технологічну схему виробництва нових функціональних виробів подано на рис. 8. Для виготовлення зефірної маси краще застосовувати ущільнене до вмісту сухих речовин 15-17 % топінамбурове пюре, що дозволить скоротити тривалість висушування зефіру. У виробництві традиційного зефіру однією з тривалих операцій є приготування пектинової суміші. Особливість нових технологій полягає в наявності стадії приготування пектинової суміші прискореним способом при температурі 70 ?С та інтенсивності перемішування 1100 об/хв протягом 5-6 хв.

Модифіковані соєпродукти готують шляхом ферментолізу з послідуючою термічною обробкою для інактивації ферменту. Далі здійснюється постадійне змішування рецептурних компонентів та сумішей. В перший період (поз. 15) проходить розчинення цукру-піску у воді пектинової суміші. Потім дозують білкову суміш і продовжують збивання під атмосферним або надлишковим тиском повітря 0,3 МПа. Готовність маси визначається за збільшенням в'язкості збивної маси ,також за зміною об'єму, який збільшується приблизно в три рази в порівнянні з початковим. Сироп на цукрозамінниках для дієтичного зефіру уварюють в варильних котлах або в вакуум-апаратах до вмісту сухих речовин 85 %, охолоджують до температури 110 ?С. Вологість готової зефірної маси складає 30±2 %; густи-на - ? 500 кг/м3; рН - 3,5-4,2; t - 32-35 єС. Далі технологічний процес виробництва зефіру з функціональними інгредієнтами проводиться згідно з традиційними схемами. Якість нових виробів перевершує базові зразки завдяки доданню їм функціональних властивостей. Розроблені технології і рецептури нових збивних кондитерських виробів - “Успіх”, “Камелія”, “Магнолія”, “Мелодія” захищено трьома деклараційними патентами України на винахід. Проведено виробничу і медико-біологічну апробацію нових продуктів, розроблено і затверджено нормативно-технічну документацію. На технічні умови дієтичного зефіру "Мелодія" (ТУ У 15.8-003 77147-001-2002) отримано висновок державної санітарно-гігієнічної експертизи МОЗ України.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. На підставі узагальнення результатів досліджень процесів піноутворення збивних кондитерських мас з соєпродуктами та інулінмісткою сировиною удосконалено технологію і поширено асортимент зефіру функціонального призначення.

2. Визначено функціонально-технологічні властивості соєпродуктів і встановлено технологічні режими регулювання піноутворюючої, піностійкої здатності шляхом ферментативної обробки соєвих білків ферментом протосубтиліном Г10х, концентрацією [Е]=0,7-1,0 од/г білка при рН 6,8-7, температурі 50 ?С, гідромодулі 1:6, тривалості процесу 25-45 хв.

3. Розроблено експериментальну установку для одержання збивних мас і встановлено оптимальні технологічні параметри для мас на основі модифікованих соєпродуктів: інтенсивність збивання - 400 об/хв, температура - 36 С, тривалість збивання - 6-7 хв; для мас із включенням топінамбурового пюре: інтенсивність збивання - 300 об/хв, температура - 30-32 С, тривалість збивання - 4-6 хв.

4. Доведено можливість використання при виробництві зефіру модифікованих соєпродуктів як білкового рецептурного компонента. При цьому встановлено підвищення вмісту повітряної фази на 34-55 %, завдяки чому знижується густина на 20-25 % і скорочується тривалість технологічного процесу на 20-25 %. Поверхневі властивості зефірних мас на межі зі сталевою поверхнею дозволили встановити оптимальні параметри формування зефіру (температура маси 30-32 С, вологість маси 30 %).

5. Доведено доцільність використання топінамбурового пюре як вуглеводної складової рецептури зефіру. В'язкісні властивості модельних систем дозволили встановити оптимальний для піноутворення зефірної маси градієнт швидкості зсуву D r = 5,4 с-1.

6. Уведення інулінмісткої компоненти сприяє одержанню зефіру пишної дрібнопористої структури з густиною = 450 20 кг/м3, W = 20 % і збереженню цих показників під час зберігання. Рекомендовано продовжити термін зберігання зефіру до 1,5 місяця.

7. Встановлено, що інтенсивне перемішування пектинової суміші протягом 6 хвилин при 1100 об/хв і температурі 70 С, а також насичення маси повітрям (Р=0,3 МПа) скорочує значно тривалість технологічного процесу, сприяє підвищенню рівня механізації.

8. Математична модель процесу збивання зефірної маси дозволяє оптимізувати процес піноутворення, розробити нові конструкції збивальних пристроїв в діапазоні центробіжного числа Рейнольдса 0,5<Reц<4.

9. Внесення в рецептуру функціональних рослинних добавок як рецептурних компонентів приводить до поліпшення співвідношення нутрієнтів, знижує рівень і швидкість накопичення глюкози, додає виробам пробіотичних властивостей. Медико-біологічні висновки дозволяють рекомендувати нові продукти як лікувально-профілактичний засіб.

10. Визначено особливості технологічних схем виробництва зефіру з використанням функціональних інгредієнтів. Розроблено технології і рецептури нових видів збивних кондитерських виробів: "Камелія", "Успіх", "Магнолія", "Мелодія", які захищено трьома деклараційними патентами України на винахід. Проведено виробничу апробацію розроблених технологій і затверджено нормативно-технічну документацію. На технічні умови дієтичного зефіру "Мелодія" (ТУ У 15.8-003 77147-001-2002) отримано висновок державної санітарно-гігієнічної експертизи МОЗ України. Проведена робота має соціальний ефект, який полягає в створенні функціональних виробів, що поєднують властивості харчового продукту та профілактичного засобу.

ПЕРЕЛІК РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Іоргачова К.Г., Банова С.І. Удосконалення технологій збивних кондитерських мас // Наукові праці ОДАХТ. - Вип. 22. - Одеса, 2002. - С. 8-11.

Особистий внесок: проведено експериментальні дослідження способів інтенсифікації виробництва зефірної маси.

2. Іоргачова К.Г., Банова С.І., Пилипенко Г.М. Вплив тривалості та інтенсивності збивання кондитерських мас на процес піноутворення // Мат. VІІ міжнар.-наук.-техн. конф. "Пріоритетні напрями впровадження в харчову промисловість сучасних технологій, обладнання і нових видів продуктів оздоровчого та спеціального призначення". - Київ: УДУХТ, 2001. - С. 100-101.

Особистий внесок: на підставі еспериментальних досліджень встановлено оптимальні технологічні режими виробництва якісних піноподібних мас. Підготовка работи до публікації.

3. Иоргачева Е.Г., Толстых В.Ю., Банова С.И. Изменение качества помадных конфет при хранении // Вісник ХДТУСГ. - Вип. 5. - Харків, 2001. -С.240-245.

Особистий внесок: проведення експериментальних досліджень, наукове обгрунтування результатів.

4. Иоргачева Е.Г., Капрельянц Л.В., Банова С.И. Функциональные пищевые добавки из инулинсодержащего растительного сырья в составе кондитерских изделий // Кондитерское производство. - № 4. - 2002. - С.51-53.

Особистий внесок: встановлено фізико-хімічні властивості виробів, оброблено результати досліджень з виявлення біфідогенних властивостей поліфруктанів топінамбуру, зефіру.

5. Иоргачева Е.Г., Банова С.И. Новые сбивные кондитерские изделия // Материалы третьей науч.-техн. конф. "Техника и технология пищевых производств". - Могилев, 2002. - С. 79-80.

Особистий внесок: досліджено вплив масової частки топінамбурового пюре на якісні характеристики збивних мас, розроблено технологію виробництва зефіру з дієтичними властивостями.

6. Иоргачева Е.Г., Банова С.И. Поверхностные свойства сбивных масс // Хранение и переработка сельхозсырья. - № 12. - 2002. - С.19-21.

Особистий внесок: досліджено поверхневе структуроутворення піноподібної маси. Підготовка роботи до публікації.

7. Иоргачева Е.Г., Толстых Ю.В., Банова С.И., Макарова О.В. Кондитерские изделия функционального питания // Материалы 1-го междун. конгр. "Биотехнология - состояние и перспективы развития". - Москва, 2002г. - С. 360-361.

Особистий внесок: розроблено нові види збивних кондитерських виробів з функціональними властивостями.

8. Иоргачева Е.Г., Капрельянц Л.В., Банова С.И. Зерновые добавки в составе кондитерских изделий//Хранение и переработка зерна. - № 12. - 2002г. - С. 42-44.

Особистий внесок: проведено дослідження з створення функціональних кондитерських виробів з пробіотичними бактеріями.

9. Иоргачева Е.Г., Капрельянц Л.В., Банова С.И. Модифицированные соепродукты с улучшенными пенообразующими и эмульгирующими свойствами // Зернові продукти і комбікорми. - № 2. - 2002 р. - С. 23-25.

Особистий внесок: проведено біомодифікацію з метою поліпшення розчинності та піноутворюючої здатності білків ССМ і СБЗ “Самсон”.

10. Иоргачева Е.Г., Банова С.И., Лукина Г.Д. Модифицированный растительный белок - новый пенообразователь для сбивных масс // Наукові праці ОДАХТ. - Вип. 24. - 2002. - С. 282-285.

Особистий внесок: досліджено вплив модифікованих соєпродуктів на фізико-хімічні та реологічні показники піноподібної маси.

11. Іоргачова К.Г., Банова С.І. Збивні кондитерські вироби на основі рослинного білка // Матеріали Міжнар. наук. конф. вчених, аспірантів та студентів. - Київ: НУХТ, 2002. - С.64.

Особистий внесок: досліджено використання соєпродуктів як піноутворювача. Розроблено технологію виробництва кондитерських виробів підвищеної харчової цінності.

12. Иоргачева Е.Г., Банова С.І. Изменение физико-химических показателей качества зефира при хранении // Холодильная техника и технология. - № 1. - 2003. - С. 59-62.

Особистий внесок: досліджено вплив масової частки інулінмісткої рослинної сировини на якісні показники зефіру при зберіганні.

13. Іоргачова К.Г., Банова С.І., Ковченко В.Л., Папльовка С.П. Розширення асортименту збивних кондитерських виробів // Мат. 69-ої наук. конф. молодих вчених аспірантів і студентів “Розроблення, дослідження і створення продуктів функціонального харчування, обладнання та нових технологій для харчової і переробної промисловості”. - Київ: НУХТ, 2003. - С.66.

Особистий внесок: досліджено технологічну сумісність нетрадиційної білкової, вуглеводної сировини з внесеними пробіотичними бактеріями.

14. Иоргачева Е.Г., Банова С.И. Топинамбуровое пюре - сырьевая основа для зефира. // Матеріали міжнар. наук.-практ. конф. “Актуальні проблеми технології та механізації процесів переробних та харчових виробництв”. - Харків: ХДТУСГ, 2003. - С.294-300.

Особистий внесок: вивчено вплив технологічних параметрів на фізико-механічні властивості зефірної маси з топінамбуровим пюре.

15. ПАТ № 49517 А Україна, МПК А 23 G 3/00. Спосіб виробництва помадних цукерок/ Іоргачова К.Г., Капрельянц Л.В., Банова С.І. - № 2001128755; заявл. 18.12.2001; опубл. 16.09.2002. Бюл. № 9.

Особистий внесок: проведення експериментальних досліджень, підготовка матеріалів.

16. ПАТ № 51470 А Україна, МПК А 23 G 3/00. Дієтичний зефір/ Іоргачова К.Г., Капрельянц Л.В., Банова С.І., Маштакова А.Є., Олександрова Т.І. - № 2002042766; заявл. 08.04.2002; опубл. 15.11.2002. Бюл. №11.

Особистий внесок: проведення експериментальних досліджень, підготовка матеріалів.

17. ПАТ № 51334 А Україна, МПК А 23 G 3/00. Склад для одержання збивної цукеркової маси/ Іоргачова К.Г., Банова С.І., Капрельянц Л.В. - № 2002021522; заявл. 25.02.2002; опубл. 15.11.2002. Бюл. №11.

Особистий внесок: розроблення патенту.

18.ПАТ № 51335 А Україна, МПК А 23 G 3/00. Склад для одержання збивної кондитерської маси/ Іоргачова К.Г., Капрельянц Л.В., Банова С.І. - № 2002021523; заявл. 25.02.2002; опубл. 15.11.2002. Бюл. №11.

Особистий внесок: узагальнення результатів досліджень, підготовка матеріалів.

АННОТАЦИЯ

Банова С.И. Совершенствование технологии сбивных кондитерских изделий. Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.18.01 технология хлебопекарных продуктов и пищевых концентратов. Одесская национальная академия пищевых технологий Министерства образования и науки Украины, Одесса, 2003.

Диссертация посвящена научному обоснованию, разработке и комплексной оценке качества зефира с функциональными растительными ингредиентами на основе соепродуктов и инулинсодержащего сырья.

В работе исследованы функционально-технологические свойства сухого соевого молока, соевого белкового обогатителя “Самсон”, модифицированных сое-продуктов и топинамбурового сырья, их влияние на биохимические, микробиологические, физико-химические, структурно-механические, функционально-физиологические показатели зефира, сохранение их потребительских свойств в процессе хранения.

Установлены условия улучшения пенообразующей и пеноустойчивой способностей и технологические режимы постферментативной обработки соепродуктов. Разработан ориентированный на промышленность новый метод биомодификации соепродуктов ферментом протосубтилином Г10х.

На основе проведенного комплекса исследований в рецептуре зефира установлено оптимальное количество модифицированных соевого сухого молока и соевого белкового обогатителя "Самсон" - 60 и 70 % от массы сухого яичного белка. На разработанной сбивальной установке определены закономерности пенообразования масс и технологические параметры производства зефира с модифицированными соепродуктами (МСП): интенсивность - 400 об/мин, продолжительность - 6-7 мин и температура сбивания - 36 ?С. Изучен процесс структурообразования зефирных масс с МСП. Установлено, что они способствуют повышению концентрации воздушной фазы в зефире на 34-55 %, снижению плотности на 20-25 %, увеличению кратности пены в 1,5 раза и сокращению продолжительности технологического процесса на 20- 25 % по сравнению с контрольным образцом. Закономерности структурообразования позволяют установить оптимальные условия формования зефира (температура - 30-32 ?С, влажность массы - 30 %, стальная контактирующая поверхность).

По результатам определения вязкостных свойств модельных систем, содержащих топинамбуровое пюре, установлено оптимальное соотношение рецептурных компонентов пектиновой смеси. Введение топинамбурового пюре в зефирную массу способствует повышению устойчивости пены, сокращению продолжительности структурообразования, уменьшению адгезионных свойств. Исследовано изменение качественных характеристик зефира с ТП в процессе хранения. Рекомендовано продлить срок хранения зефира с ТП "Магнолия" до 1,5 месяца.

Внесение в рецептуру функциональных растительных добавок приводит к улучшению соотношения нутриентов, снижает уровень и скорость накопления глюкозы, придает им пробиотические свойства. Разработаны рецептура и технология зефира диетического назначения на сахарозаменителях с включением топинамбурового пюре.

Установлены направления интенсификации получения пенообразных масс: приготовление пектиновой смеси ускоренным способом (температура 70-80 ?С, интенсивность 1100 об/мин, продолжительность перемешивания 5-6 мин) и сбивание зефирной массы под избыточным давлением 0,3 МПа. Разработана математическая модель процесса сбивания, которая учитывает основные технологические показатели и позволяет оптимизировать процесс пенообразования, разработать новые конструкции сбивальных устройств.

На основе проведенных исследований разработаны новые технологии зефира "Успех", "Камелия", "Магнолия", "Мелодия", утверждена нормативно-техническая документация, проведена промышленная апробация на ЗАО "Одесса", медико-биологическая апробация - на базе Одесского государственного медицинского университета. Данные продукты рекомендованы как лечебно-профилактические средства при нарушении липидного обмена и системы регуляции агрегатного состояния крови при сахарном диабете и гиперхолестеринемиях, при кишечном дисбактериозе.

На технические условия диетического зефира "Мелодия" (ТУ У 15.8-00377147-001-2002) получено заключение санитарно-гигиенической экспертизы МОЗ Украины № 5.10/44604 от 12.12.2002г. Новизна технических решений подтверждена тремя декларационными патентами Украины на изобретение.

Ключевые слова: зефир, соевое сухое молоко, соевый белковый обогатитель "Самсон", топинамбуровое пюре, пищевая ценность, пробиотические свойства, биомодификация, пенообразование, структурообразование.

АНОТАЦІЯ

Банова С.І. Удосконалення технології збивних кондитерських виробів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.01 - технологія хлібопекарських продуктів та харчових концентратів. - Одеська національна академія харчових технологій Міністерства освіти і науки України, Одеса, 2003.

Дисертація присвячена питанням удосконалення технології збивних кондитерських виробів з функціональними рослинними інгредієнтами.

У роботі досліджено вплив соєвого сухого молока, соєвого білкового збагачувача "Самсон" та модифікованих соєпродуктів, топінамбурового пюре, цукрозамінників на технологічні, структурно-механічні, функціонально-фізіологічні показники зефіру. Розроблено збивальний пристрій, який дав змогу вивчити процес піноутворення зефірної маси з функціональними інгредієнтами. Доведено необхідність і встановлено умови поліпшення функціонально-технологічних властивостей соєпродуктів шляхом біомодифікації. Вивчено в'язкісні властивості модельних систем, на основі яких розроблено технологію дієтичного зефіру на топінамбуровому пюре, цукрозамінниках. Встановлено, що функціональні добавки підвищують харчову цінність виробів, збагачують їх біологічно активними сполуками, надають лікувально-профілактичного та дієтичного ефекту. Інтенсифіковано виробництво піноподібних мас шляхом приготування пектинової суміші прискореним способом та зефірної маси під надлишковим тиском.

На основі проведених досліджень розроблено нові технології зефіру з рослинними компонентами, затверджено нормативно-технічну документацію, проведено промислову апробацію та медико-біологічні дослідження нових технологій.

Ключові слова: зефір, соєве сухе молоко, соєвий білковий збагачувач "Самсон", топінамбурове пюре, піноутворення, структуроутворення, біомодифікація, пробіотичні властивості, харчова цінність.

ANNOTATION

Banova S.I. The improvement of the whipped confectionery products technology. - Manuscript.

The thesis for gelling the scientific degree of a technical science candidate by the specialty 05.18.01 - Bakery Foods and Food Concentrates Technology. - Odessa National Academy of Food Technologies of The Ukrainian Ministry of Education and Science, Odessa, 2003. The thesis is dedicated to the questions of improvement of the whipped confectionery products with functional vegetable ingredients. The influence of the dry soy milk, soy protein enriching agent "Samson", modified soy products, Jerusalem artichoke puree and sweeteners on the technological, structurally-mechanical, functionally-physiological, showings of the marshmallow. The whipping device which gives the possibility to study the process of the foam formation with the functional ingredients in the marshmallow mass was developed. The necessity was proved and the conditions of the functional and technological properties of dry soy products improvement by bio-modification were determined. The viscosity properties of the model systems were studied. On their basis the technology of the diet marshmallow from Jerusalem artichoke and sweeteners was developed. It was determined that the functional additives enhance the nutritional value of products, enrich them with the bio-active compounds and impart the prophylactic and diet effect. The production of the foamlice mass by rapid preparing of the pectin mixture and the marshmallow mass under the excessive pressure was intensified. Based on the conducted observations the new technologies of the marshmallow were developed, the standard-technical documents were approved and the bio-medical, industrial approbations of the new technologies were carried out. Key words: marshmallow; dry soy milk; soy protein enriching agent "Samson"; Jerusalem artichoke puree; foam formation; structure formation; bio-modification; probiotics properties; nutritional value.

Размещено на Allbest.ur