Проект цеха по производству готовых быстрозамороженных изделий

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

1.1 Технико-экономическая характеристика Челябинской области

1.2 Результаты научных исследований по обоснованию технологии пряников заварных глазированных с повышенной биологической ценностью

2. СХЕМА БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

2.1 Обоснование технологической схемы

2.1.1 Обоснование способа замеса теста

2.1.2 Способы формования

2.1.3 Обоснование способа выпечки

2.1.4 Обоснование способа глазирования (тиражирования)

2.2 Характеристика сырья, основных и вспомогательных материалов

2.2.1 Характеристика основного сырья, применяемого при производстве заварных глазированных пряников

2.2.2 Характеристика вспомогательного сырья и материалов

2.3 Технологическая схема с описанием основных и вспомогательных операций

3. ХАРАКТЕРИСТИКА ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ

4. ТЕХНОХИМИЧЕСКИЙ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА

5. ПРОДУКТОВЫЙ РАСЧЕТ

6. ПРОЦЕССЫ ПРОИЗВОДСТВА И ИХ РАСЧЕТЫ

7. АППАРАТУРНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

8. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ ПРОДУКЦИИ

9. УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ

10. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

10.1 Разработка функциональной схемы автоматизации конвекционной печи

10.1.1 Постановка задачи

10.1.2 Выбор параметров контроля и регулирования

10.1.3 Разработка алгоритма управления процессом тепловой обработки

10.1.4 Выбор и краткая характеристика технических средств автоматизации

10.1.5 Описание функциональной схемы автоматизации

11. БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА

11.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов

11.2 Технические и организационно-управленческие мероприятия по обеспечению требований безопасности

11.3 Обеспечение требований пожарной безопасности

12. ЭКОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА

12.1 Оценка экологичности технологического процесса

12.1.1 Экологическая безопасность применяемого сырья

12.1.2 Оценка негативного воздействия на воздух, почву, воду

12.1.3 Ресурсопотребление

12.2 Экологический менеджмент

13. РАБОЧАЯ СИЛА

14. РАСХОДНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ

14.1 Расход пара

14.1.1 Расход пара на технологические нужды

14.1.2 Расход пара на хозяйственно-бытовые нужды

14.2 Расход воды

14.2.1 Расход воды на производственные нужды

14.2.2 Расход воды на хозяйственно - бытовые нужды

14.3 Расход электроэнергии

15. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЕКТА

15.1 Технико-экономическое обоснование проекта

15.1.1 Описание технологии

15.1.2 Обоснование проекта на базе маркетинговых исследований

15.1.3 Труд и заработная плата

15.2 Оценка экономической эффективности проекта

15.2.1 Расчет производственной программы

15.2.2 Расчет капитальных затрат

15.2.3 Текущие издержки производства

15.2.4 Расчет прибыли и рентабельности

15.2.5 Определение точки безубыточности

15.2.6 Показатели эффективности использования основных фондов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

АННОТАЦИЯ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ



ВВЕДЕНИЕ

Основные задачи пищевой биотехнологии - улучшение качества пищевых продуктов, повышение их пищевой ценности, придание продуктам функциональных свойств.

Для выполнения этих задач проектируется производство по выпуску пряников заварных глазированных с повышенной биологической ценностью.

Результаты маркетинговых исследований потребительского рынка подтверждают тенденцию к повышенному спросу на мучных кондитерских изделия, на долю которых приходится около 54 % от всего выпуска кондитерских изделий. Большим спросом у населения пользуются пряники, являющиеся древнейшим русским сладким мучным лакомством, занимающим в общем объеме мучных кондитерских изделий четвертую часть. Чрезвычайно важной задачей на современно этапе является восстановление традиций вкуса, качества и увеличение срока годности пряников.

Мучных кондитерских изделий в нашей стране вырабатывается свыше 400 наименований. Отдельные виды их содержат в своем составе в 3-6 раз больше, чем муки, такого дорогостоящего сырья, как жиры, яйца, сахар. Особое значение имеет рациональное расходование продуктов. Комплексное использование сырья, сокращение и утилизация отходов - резерв увеличения выпуска продукции, снижения ее себестоимости и повышение рентабельности производства.

Следует отметить, что кондитерские изделия обеспечивают около 15% калорийности рациона питания россиян. Однако, являясь высококалорийными продуктами, они имеют, во-первых, низкую пищевую ценность, и, во-вторых - в большинстве случаев белковые вещества, входящие в их состав, являются неполноценными по аминокислотному составу.

Пшеничная мука лишена ряда витаминов - ретинола (А), кальциферола (Д2), аскорбиновой кислоты (С). Содержание других витаминов связано с сортом муки (чем мука беднее отрубями, тем меньше в ней витаминов).

Кроме того, потребители отмечают нестабильное качество пряников на рынке кондитерских изделий - растрескивание и отслаивание глазури, а также высокую сладость.

Высокий спрос на пряники на российском рынке и, в то же время, недостаточная пищевая и биологическая ценность, нестабильное качество обусловливают необходимость расширения исследований по совершенствованию технологии их производства.

Таким образом, для улучшения пищевой и биологической ценности мучных изделий желательно за счет относительного снижения количества углеводов повысить содержание белков и незаменимых аминокислот, прежде всего лизина, метионина, триптофана, а также минеральных веществ, витаминов, полиненасыщенных жирных кислот, благодаря внесению добавок.

Предлагается использовать пшеничные отруби, повышающие влагоудерживающую способность теста и являющуюся необходимым в питании человека компонентом, которого зачастую недостает в рационе - пищевыми волокнами.

Также предлагается использовать костный жир вместо маргарина в качестве дополнительного источника ПНЖК.

В качестве вкусоароматической добавки предлагается использовать гвоздику. Гвоздика обладает жгучим вкусом и своеобразным сильным ароматом, таким образом усиливая вкус продукта и придавая ему особую пикантность, также пряность является стимулирующим фактором пищеварения.

Цель дипломного проекта - проектирование цеха по производству пряников заварных глазированных с повышенной биологической ценностью.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. На основе экспериментальных работ определить возможность использования пшеничных отрубей, костного жира и гвоздики при производстве пряников заварных глазированных с целью повышения биологической ценности продукции;

2. Разработать рецептуру пряников заварных глазированных с повышенной биологической ценностью и потребительскими свойствами;

3. Оценить органолептические свойства обогащенных пряников заварных глазированных;

4. Определить основные физико-химические показатели готовой продукции;

5. Произвести продуктовый расчет;

6. Разработать схему технохимического и микробиологического контроля производства пряников заварных глазированных с повышенной биологической ценностью;

7. Предложить и обосновать аппаратурное оформление процесса производства пряников заварных глазированных с повышенной биологической ценностью;

8. Произвести расчет теплообменных процессов;

9. Разработать систему управления процессом замеса теста в тестомесильной машине;

10. Составить план декларации соответствия производства продукции;

11. Предложить систему управления качеством производства продукции;

12. Оценить безопасность производства;

13. Изучить экологичность проекта;

14. Оценить эффективность разработанной технологии.



1. ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

1.1 Технико-экономическая характеристика Челябинской области

Уральский федеральный округ, Челябинская область, г. Челябинск.

Челябинская область -- субъект Российской Федерации, входит в состав Уральского федерального округа. Административный центр: город Челябинск. Образована 17 января 1934 года из южных районов упразднённой Уральской области. На севере граничит со Свердловской областью, на востоке -- с Курганской, на юге -- с Оренбургской, на западе -- с Башкортостаном, на юго-востоке -- с Казахстаном.

Челябинская область расположена на Южном Урале, рядом с Курганской и Свердловской областями. Условная граница между Европой и Азией проводится в основном по водораздельным хребтам Уральских гор. Недалеко от станции Уржумка ЮУЖД (8 км от Златоуста), на перевале Уралтау, стоит каменный столб. На одной из его сторон написано «Европа», на другой -- «Азия». Города Златоуст, Катав-Ивановск, Сатка находятся в Европе. Челябинск, Троицк, Миасс -- в Азии, Магнитогорск -- в обеих частях света.

Площадь Челябинской области равна 88,5 тысячам квадратных километров. Протяжённость области с севера на юг -- 490 км, с запада на восток -- 400 км. Географический центр области располагается на правом берегу реки Уй, в 3 км на юго-восток от села Нижнеусцелемово Уйского района. Челябинская область по территории занимает 5 место из 8 регионов Урала и 39 место по России. Общая протяжённость границ составляет 2750 км.

Челябинская область занимает восточный склон Южного Урала. И только небольшая часть территории на западе -- так называемая Горно-Заводская зона -- заходит на западные склоны Южного Урала

Численность населения области по данным Госкомстата России составляет 3 490 053 чел. (2014). Плотность населения -- 39,42 чел./км2 (2014). Городское население -- 82,11 % (2013).

Область имеет развитое сельское хозяйство, особенно в зоне распространения чернозёмных почв. Наиболее велики посевы пшеницы и других зерновых культур.

Челябинская область прочно заняла своё место среди лидеров сельскохозяйственного производства России. На территории региона в отрасли АПК реализуется 17 инвестиционных проектов по созданию современных технологичных производств в животноводстве, птицеводстве, растениеводстве.

В обработке у южноуральских аграриев сегодня два с половиной миллиона гектаров пашни. За счёт использования современных технологий обработки пашни и качественных семян многие хозяйства смогли минимизировать влияние неблагоприятных погодных условий на урожайность сельскохозяйственных культур. Использование современной техники позволяет им снижать затраты и получать дополнительную прибыль. Площадь посевов ежегодно увеличивается на 50-60 тыс. гектаров.

Большая часть выращенной на Южном Урале продукции перерабатывается в области. Мощные предприятия пищевой и перерабатывающей промышленности ежегодно увеличивают выпуск основных видов продуктов питания. В числе брендов федерального уровня -- торговые марки «Макфа» (макаронные изделия), «Увелка» (мука и крупа), «Сигма» (растительное масло), «Ситно» (макаронные изделия, мука и крупа, мясо птицы).

По данным Территориального органа Федеральной службы государственной статистики по Челябинской области из всей посевной площади сельхозкультур зерновые и зернобобовые культуры составляют 71,5% , что говорит о высокой потребности зерновых в пищевом производстве.

Территориальное расположение региона несет ряд положительных и отрицательных сторон. Положительные стороны заключаются в близости к азиатским рынкам, возможность беспрепятственной реализации товара в любом регионе России, огромные земельные ресурсы, близость и достаточно большой выбор отечественных поставщиков сырья и технологического оборудования. Отрицательные стороны заключаются в достаточно сложных климатических условия, так как в зимние периоды температура падает ниже - 30 0С, а в летние - поднимается до +35-40 0С, что в обоих случаях представляет угрозу для сельского хозяйства, как источника сырья для производства. Еще одна отрицательная сторона - это экология региона, так как Челябинская область - ведущая в сфере черной металлургии, машиностроения и атомной промышленности.

Несмотря на ряд объективных факторов, препятствующих развитию сельского хозяйства (зона рискованного земледелия, высокий уровень урбанизации региона и т. д.), агропромышленный комплекс занимает прочные позиции в структуре экономики Челябинской области -- его доля в структуре валового регионального продукта составляет 6-10%.

Покупатели в наши дни отдают предпочтение продуктам из натурального сырья, имеющим доступную стоимость, высокие вкусовые достоинства, широкий ассортимент.

Этим требованиям отвечают пряники заварные глазированные с повышенной биологической ценностью. В условиях конкуренции промышленные предприятия постоянно расширяют ассортимент своей продукции.

Перспективным является направление обогащения выпускаемой продукции и придание ей особых свойств. Удобным видом продукции при решении этой проблемы являются пряники. Для их производства используется пшеничная мука, жир, вода, сахар и другие компоненты, придающие соответствующий вид и вкус готовому продукту.

В проекте представлена технология пряников заварных глазированных с повышенной биологической ценностью.

Для повышения биологической ценности используется пшеничные отруби в качестве источника пищевых волокон, являющихся минорным компонентом в рационе человека. Минорные компоненты - природные компоненты пищи установленной химической структуры (витаминоподобные соединения, некоторые минералы, индольные соединения, флавоноиды, изофлавоны, фитостерины и др.), присутствующие в пище в миллиграммах и микрограммах, играющие важную и доказанную роль в адаптационных реакциях организма и поддержании здоровья, но не являющиеся эссенциальными пищевыми веществами.

В качестве вкусоароматической добавки используется гвоздика, источника ПНЖК - костный жир.

Таким образом, использование в качестве добавки клетчатки, гвоздики и костного жира позволяет не только расширить ассортимент заварных глазированных пряников, но и повысить их органолептические свойства, биологическую ценности, а также придать продукту функциональный характер.

Для строительства в Челябинской области цеха мощностью 2 т/сутки по производству пряников заварных глазированных есть все предпосылки:

· наличие собственных, отечественных поставщиков необходимого сырья непосредственно в регионе;

· близость региона к субъектам РФ, где находятся основные партнеры по поставкам оборудования;

· г. Челябинск - центр, через который проходит основной транспортный торговый путь, связывающий Европу и Азию;

· наличие разветвленной железнодорожной и автомобильной сетей, по которым будет экспортироваться готовая продукция;

· наличие нескольких высших учебных заведений, имеющих многолетний опыт в подготовке специалистов, которые будут задействованы на производстве.

1.2 Результаты научных исследований по обоснованию технологии пряников заварных глазированных с повышенной биологической ценностью

Поскольку мы разрабатываем проект цеха по производству обогащенных пряников, прежде чем приступить к практическому исследованию, мы постарались проанализировать современное состояние вопроса обогащения продуктов питания.

Обогащение пищевых продуктов витаминами, недостающими макро- и микроэлементами - это серьезное вмешательство в традиционно сложившуюся структуру питания человека. Необходимость такого вмешательства продиктована объективными экологическими факторами, связанными с изменением состава и пищевой ценности используемых нами продуктов питания, а также с трансформацией нашего образа жизни, связанного со снижением физических энергозатрат. По этим причинам указанное вмешательство может осуществляться только с учетом научно обоснованных и проверенных практикой принципов.

Пищевые продукты, обогащенные витаминами и минеральными веществами, входят в обширную группу продуктов функционального питания, т.е. продуктов, обогащенных физиологически полезными пищевыми ингредиентами, улучшающими здоровье человека. В последние годы тема функциональных пищевых продуктов получила широкое распространение как новое и перспективное направление в пищевой индустрии для улучшения структуры, питания, улучшения здоровья и профилактики распространенных заболеваний современного человека (атеросклероз, ожирение, онкологические заболевания, остеопороз, сахарный диабет и др.). Основным механизмом профилактического действия функциональных пищевых продуктов является их положительное влияние на такие процессы как повышение физической выносливости, иммунитета, улучшение функции пищеварения и регуляция аппетита, в частности, его снижение. В понятие функциональной пищи входят пищевые продукты, которые подвергаются обогащению или замене по составу нутриентов (пищевых веществ - макро- и микронутриентов) и биологически активных веществ. Наиболее яркими примерами функциональной пищи относятся пищевые продукты, обогащенные пищевыми волокнами - пребиотиками, пробиотиками - микроорганизмами (бифидо- и лактобактерии), антиоксидантами, витаминами (вит. А, Е, С, бета-каротин), минеральными веществами (кальций и др.), микроэлементами (железо, цинк, фтор, селен и др.) и флаваноидами (фитоэстрогены, кверцетины и др.).

Сам термин "функциональные пищевые продукты" был введен впервые в оборот специалистами - нутрициологами Японии в 80-х годах и включает в себя довольно широкий круг пищевых продуктов: носителей природных и органических веществ, низкокалорийных и безкалорийных, продуктов для контроля массы тела, продуктов, обогащенных витаминами и микроэлементами, энергетические и спортивные напитки, пробиотические продукты молочные продукты и другие. Их основное предназначение- улучшение функции пищеварения в желудочно-кишечном тракте и состояния сердечно-сосудистой системы, усиление неспецифической резистентности организма к факторам окружающей среды и повышение энергетического обмена организма человека.

Наша страна имеет большой и разносторонний опыт решения этой проблемы и является пионером витаминизации и обогащения пищевых продуктов.

В 1934 г. в подмосковном городе Щелково начал работать первый экспериментальный завод для получения С-витаминного концентрата из еловой хвои. В 1936 г. подобная экспериментальная установка была запущена в Ленинграде: она давала С-витаминный концентрат из хвои сосны. В эти же годы были сделаны первые попытки обогащать этими концентратами консервы и изделия кондитерской промышленности.

В 1939 г. по инициативе нашего старейшего отечественного витаминолога, руководителя отдела витаминов Института питания, Заслуженного деятеля науки, профессора Виктора Васильевича Ефремова Совет Народных Комиссаров дал поручение Народному Комиссариату земледелия организовать на мельницах обогащение муки первого и высшего сорта тремя витаминами: В1, В2 и PP.

Вслед за нами, во время второй мировой войны, в 1943 г. Сенат США принял закон, обязывавший всех производителей муки и хлеба осуществлять их витаминизацию по аналогичной с нами схеме.

Философия этих первых мероприятий была проста: если люди предпочитают хлеб из белой муки, при производстве которой большая часть витаминов теряется с отрубями, значит, необходимо восполнить эту потерю, добавив витамины к «очищенной» от них муке высших сортов до их уровня в цельном зерне.

К 70-80 годам стало ясно, что этой меры, из-за существенного снижения количества потребляемого хлеба, уже недостаточно. В результате наметился переход от старого принципа витаминизации муки, предусматривающего лишь восполнение потерь, вызванных обработкой зерна, к дополнительному обогащению в таких размерах, чтобы мука и хлебобулочные изделия могли бы полностью обеспечить человека витаминами и минеральными веществами. В соответствии с этим в США с 1974 г. и Канаде с 1978 г. было разрешено обогащать муку, независимо от сорта, шестью витаминами (В1, В2, В6, РР, фолиевой кислотой и витамином А), а также четырьмя солями - кальция, магния, железа и цинка - в таких количествах, чтобы два куска хлеба покрывали половину суточной потребности в этих незаменимых пищевых веществах.

В настоящее время обогащение муки витаминами и недостающими минеральными веществами осуществляется более чем в 80 странах. Полный набор всех витаминов и минеральных веществ обязательно включается в заменители женского молока. Витамины, наряду с микро- и макроэлементами, широко используются для обогащения разнообразных продуктов детского и диетического питания, молока и кисломолочных продуктов, в частности, йогуртов, кондитерских изделий, плодоовощных соков и безалкогольных напитков.

В 2010 году объем мирового рынка функциональных продуктов составил почти 160 млрд долл., тогда как еще в 2004 этот показатель находился в районе 30 млрд долл. Ожидается, что к 2015 гг. объем рынка вырастет в несколько раз. Согласно прогнозам экспертов, до 2015 года ежегодный рост спроса на продукты здорового питания в США, Японии и ведущих странах Европы - Великобритании, Франции, Германии, Италии, Испании - составит от 4 до 6%. При этом прирост объемов потребления продуктового рынка в развитых странах не превысит 1%.

В последние десятилетия в США, Канаде, ряде европейских стран, в т. ч. России широкое распространение получили обогащенные нутриентами сухие завтраки из зерновых (хлопья, экструдированные зерна, инстантные каши и т. п.), целый ряд других продуктов массового потребления и специального назначения.

Содержание витаминов и минеральных веществ в обогащаемых ими продуктах строго регламентируется, маркируется на индивидуальной упаковке и контролируется как производителем, так и органами государственного надзора. На протяжении рассматриваемого периода времени в нашей стране появился целый ряд нормативных документов и национальных программ в области производства указанной продукции.

В ходе выполнения этих программ усилиями специалистов Института питания РАМН (отдела витаминологии и витаминизации пищевых продуктов, руководитель - Заслуженный деятель науки РФ, профессор В.Б. Спиричев) и Кемеровского технологического института пищевой промышленности (кафедры биотехнологии, товароведения и управления качеством, заведующий - Заслуженный деятель науки РФ, профессор В.М. Позняковский) были направлены на решение научно-практических вопросов обогащения пищевых продуктов микронутриентами с учетом имеющегося отечественного и мирового опыта, а также особенностей пищевого статуса населения Российской Федерации.

В результате этой работы сформулированы основные медико-биологические и технологические принципы обогащения пищевых продуктов с учетом основополагающих данных современной науки о роли питания и отдельных пищевых веществ в поддержании здоровья и жизнедеятельности человека, потребности организма в отдельных пищевых веществах и энергии, реальной структуре питания и фактической обеспеченности витаминами, макро- и микроэлементами населения нашей страны, а также огромного и многолетнего опыта по разработке, производству, использованию и оценке эффективности обогащенных продуктов питания в нашей стране и за рубежом.

Рассмотрим наиболее важные из них.

- для обогащения пищевых продуктов следует использовать те микронутриенты, дефицит которых реально имеет место и часто встречается. В условиях России это прежде всего витамины С, Е, группы В, фолиевая кислота, каротин, а из минеральных веществ - йод, железо и кальций;

- обогащать витаминами и минеральными веществами следует прежде всего продукты массового потребления, доступные для всех групп населения, детского и взрослого, и регулярно используемые в повседневном питании. К таким продуктам в первую очередь относятся: мука и хлебобулочные изделия, молоко и кисломолочные продукты, соль, сахар, напитки, продукты детского питания;

- обогащение пищевых продуктов витаминами и минеральными веществами не должно ухудшать потребительские свойства этих продуктов: уменьшать содержание и усвояемость других содержащихся в них пищевых веществ, существенно изменять вкус, аромат, свежесть продуктов, сокращать срок их хранения;

- при обогащении пищевых продуктов витаминами и минеральными веществами необходимо учитывать возможность химического взаимодействия обогащающих добавок между собой и с компонентами обогащаемого продукта и выбирать такие их сочетания, формы, способы и стадии внесения, которые обеспечивают максимальную сохранность продукта в процессе производства и хранения;

- количество витаминов и минеральных веществ, дополнительно вносимых в обогащаемые ими продукты, должно быть рассчитано с учетом их возможного естественного содержания в исходном продукте или сырье, используемом для его изготовления, а также с учетом потерь в процессе производства и хранения с тем, чтобы обеспечить содержание этих витаминов и минеральных веществ на уровне не ниже регламентируемого в течение всего срока годности обогащенного продукта.

За рассматриваемый период времени разработаны и запущены в производство технологии обогащения большого количества групп пищевых продуктов, прежде всего предназначенных для регулярного, каждодневного потребления. К таким продуктам относятся хлеб, молоко, соль, сахар, напитки, заменители женского молока, продукты прикорма и детского питания. Несмотря на такой рост интереса к функциональным продуктам, сегмент функциональных кондитерских изделий считается недостаточно развитым.

Пока ассортимент функциональных мучных кондитерских изделий на российском рынке невелик и представлен преимущественно продуктами низкой калорийности (с пониженным содержанием животных жиров и повышенным пищевых волокон).

Созданием функциональных продуктов в России занимаются сотрудники ведущих научно-исследовательских институтов и высших учебных заведений в содружестве с производителями, которые заинтересованных в их выпуске. Для того чтобы доказать функциональные свойства продукта, в разработках принимают участие учреждения системы здравоохранения, где проводят испытания на лабораторных животных. Что также важно отметить, инновационные продукты питания с полезными свойствами, выработанные из натурального сырья, способны обеспечить предприятиям рост производства, повышение конкурентного статуса на основе обновления ассортимента для выхода на рынок мирового экономического пространства. Таким образом, мы считаем, что производство обогащенных мучных кондитерских изделий предприятиями региона может внести существенный вклад в развитие отечественной пищевой биотехнологии, принесет пользу населению.

Для работы над проектом в качестве обогащаемого продукта нами была выбрана продукция - пряники заварные глазированные.

Перспективными в данном направлении являются различные специи и пряности, в том числе гвоздика, костный жир и пшеничные отруби.

Мучные кондитерские изделия - источник углеводов. Потребность человека в углеводах за счет мучных изделий покрывается: в крахмале и декстринах - на 41 %, в балластных веществах - на 57,2 %, а в моно- и дисахаридах - 17,4-40 % в зависимости от рецептуры. Суточная потребность в белке покрывается на 38,0 %, в том числе в растительном белке - на 85,5 %, а в отдельных аминокислотах - на 23-58 %. Органические кислоты, содержащиеся в мучных выпеченных изделиях, удовлетворяют половину потребности организма в них.

Наибольшую энергетическую ценность имеют жиры. Ежедневное употребление в пищу мучных выпеченных изделий покрывает потребность в жирах взрослого человека на 8,9-15 %,

Зольные элементы мучных изделий разнообразны по составу. Они представлены макроэлементами (фосфор, калий, кальций, магний, натрий, железо) и микроэлементами (медь, марганец, алюминий, кобальт, бор, селен, бром, йод и др.). Расчеты показывают, что за счет мучных изделий население России покрывает около 47 % потребности в таких важнейших биогенных микроэлементах, как медь, марганец, цинк, кобальт.

Разработка и внедрение в производство пищевых продуктов, обладающих заданным направленным действием за счет введения новых биологически активных добавок, является актуальной проблемой современной науки о питании и пищевой биотехнологии.

Важное значение для поддержания здоровья, работоспособности является полноценное регулярное потребление организмом человека всех необходимых компонентов питания - белков, жиров, микро- и макроэлементов, витаминов, пищевых волокон.

Пшеничные отруби, как источник клетчатки, мы выбрали в качестве основного компонента для обогащения заварных глазированных пряников, так как клетчатка обладает высокой биологической ценностью и является одновременно высококачественным, абсолютно натуральным ингредиентом, который может использоваться для снижения затрат на производство, улучшая при этом вкус и текстуру проектируемого продукта. Применение такой клетчатки минимизирует потери при термообработке. Она также считается одним из лучших естественных сорбентов, выводящих из организма человека токсины, тяжелые металлы и канцерогены.

Пшеничная клетчатка не требует при использовании особенной технологии, быстро и стабильно связывает воду, жир и удерживает их.

Клетчатка, являясь пищевыми волокнами, обеспечивают объём, массу пищевого комка, химуса, фекалий. Достаточные объём, масса, консистенция, концентрация веществ содержимого полостей желудочно-кишечного тракта необходимы для осуществления управляемого процесса дистального продвижения пищевого комка, химуса и для удаления фекалий из организма. На основе информации об объёме, массе, консистенции, концентрациях веществ, воспринимаемой механорецепторами и хеморецепторами желудочно-кишечного тракта, пищеварительный центр, регулятор системы пищеварения, формирует управляющие сигналы и с упреждением посылает их к органам, осуществляющим переваривание, продвижение содержимого, всасывание питательных веществ и эвакуацию фекалий из организма.

Волокна клетчатки способствуют наилучшему осуществлению всех функций толстой кишки.

Диета с достаточным содержанием клетчатки препятствует возникновению злокачественных опухолей толстой кишки, дивертикулитов, заболеваний сердечно-сосудистой системы.

При достаточном употреблении клетчатки уменьшается концентрация холестерола в крови, что важно для профилактики многих заболеваний сердечно-сосудистой системы.

Клетчатка замедляет скорость опустошения желудка, что обусловливает повышение концентрации глюкозы в крови. Этот эффект оказывает благотворное влияние на состояние диабетиков и лиц, находящихся на лечебной диете, так как это компенсирует снижение концентрации глюкозы в крови, вызывающее повышение аппетита.

Благодаря своим ионообменным и адсорбционным свойствам пшеничная клетчатка оказывает положительное влияние на процессы биологического обмена веществ человека. Она связывает и выводит из организма многие вредные вещества: нитраты, нитриты, формальдегиды, фенолы, пестициды, тяжелые металлы, микотоксины. Для нормальной жизнедеятельности человека в пище должны присутствовать структуры клеточных стенок растений, которые не усваиваются организмом, но играют важную роль в процессе пищеварения. За счет высокой способности пищевых волокон удерживать воду, ускорять кишечную проходимость и улучшать перистальтику толстой кишки, они действуют как фактор формирования стула. Недостаточное потребление пищевых волокон приводит к ряду заболеваний: сахарный диабет, мочекаменная болезнь, заболевания кишечника, сердца, сосудов и др

Гвоздика-- высушенные нераскрывшиеся цветочные почки (бутоны) тропического гвоздичного дерева Syzygium aromaticum (L.) Merrill & Perry семейства миртовых, иногда относимого к роду Eugenia семейства миртовые (Myrtaceae).

Состав гвоздики настолько богат витаминами, микроэлементами и прочими веществами, что сразу становится понятно, откуда у гвоздики такие мощные полезные свойства. Пищевая ценность гвоздики объясняется высоким содержанием белка (6 г на 100 г), жиров (20 г на 100 г), углеводов (27 г на 100 г). Треть гвоздики составляет клетчатка - нужные пищевые волокна, влияющие на функцию кишечника (34 г клетчатки на 100 г гвоздики). Также в составе этой пряности находится зола, вода (примерно по 6 г на 100 г продукта). Около 20% этой специи составляет эфирное масло, богатое ценными ароматическими соединениями (эвгенолом, кариофиллеом, илангеном и др.).

В составе высушенных соцветий находятся: бета-каротин, основная масса витаминов группы В (В1, В2, В3 или РР, В4, В6, В9), аскорбиновая кислота, токоферол (витамин Е) и филлохинон (витамин К).

Минеральные вещества представлены микро и макроэлементами, такими как: калий, кальций, натрий, магний, фосфор, железо, марганец, медь, селен, цинк.

Также в бутоны гвоздики входят гликозиды, дубильные вещества, слизи.

Гвоздика обладает жгучим вкусом и своеобразным сильным ароматом. Причем, жгучесть и аромат сконцентрированы в разных местах бутона. Наиболее тонкий аромат дает шляпка, а жгучая часть расположена в черешке.

Добавление гвоздики в пищу благотворно сказывается на работе всех органов пищеварительного тракта, она стимулирует выработку пищеварительных соков, усиливает аппетит, нормализует переваривание пищи. Эту пряность широко используют при лечении колитов, кишечных колик, метеоризма, диареи, болезнях прямой кишки.

В настоящее время основным видом жиросодержащего сырья, применяемого в технологии хлебобулочных изделий, является маргарин, получаемый в промышленности в результате сложных физико-химических процессов. Научно доказано, что гидрогенизация жиров при производстве маргарина имеет крайне неблагоприятный побочный эффект. Она ведет к образованию так называемых трансизомеров жирных кислот, практически отсутствующих в сливочном и в растительном масле и поэтому непривычных для нашего организма. Трансизомеры, доля которых в гидрогенизированном маргарине достигает 40 %, повышают уровень холестерина в крови, нарушают нормальную работу клеточных мембран, способствуют развитию сосудистых заболеваний, отрицательно влияют на половую потенцию.

В соответствии с действующим стандартом на пищевые животные жиры (ГОСТ 25292 - 82) костный жир вырабатывают высшего и первого сорта из всех видов кости здоровых животных, мясо которых ветеринарно-санитарными органами признано пригодным для пищевых целей.

Костный жир по консистенции мягче других животных жиров и обладает приятным специфическим вкусом и запахом.

Жирнокислотный состав костного жира в основном представлен олеиновой (41,2-51,7 %), пальмитиновой (22,3-26,7 %) стеариновой (9,7-15,2 %) и линолевой (8,3-10,1 %) кислотами. Содержание линоленовой кислоты в костном жире мало и составляет порядка 0,02 %

В наши дни появляется все больше мучных кондитерских изделий, соответствующих требованиям здорового питания. Продукты становятся узкоспециализированными. Учитывая достижения науки в этой области, совершенствование ассортимента может быть достигнуто путем пополнения ассортимента биологически полноценных продуктов, богатых незаменимыми аминокислотами, полиненасыщенными жирными кислотами, витаминами и минеральными веществами, минорными компонентами.

Таким образом, актуальность дипломного проекта заключается в разработке рецептуры обогащенных пряников заварных глазированных с использованием вторичного животного и растительного сырья, а именно костного жира и пшеничных отрубей, и создании проекта цеха, предназначенного для производства функциональных продуктов питания на базе разработанной рецептуры.

Для создания экспериментальных образцов продукции сыпучие компоненты были приобретены на предприятии ОАО «Первый хлебокомбинат», костный жир - ООО «Таврия», аммоний углекислый, молочная кислота - ООО "Оптима", гвоздика, сода пищевая - в розничной торговой сети.

Тесто приготавливали в соответствии с рецептурой, приведенной в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Рецептуры контрольного образца пряников без внесения обогащающих компонентов и пряников, обогащенных пшеничной клетчаткой, костным жиром и гвоздикой.

Компонент	Масса компонентов (г/100 г) для пряников
	в контрольном образце	в образце с внесением дополнительных компонентов)
Мука пшеничная высшего сорта	50,0	-
Сахар-песок	39,3	33,0
Маргарин	10,7	-
Мятная эссенция	0,4	-
Углеаммонийная соль	0,3	0,3
Вода	15,9	21,4
Мука пшеничная 2 сорта	-	46,0
Гвоздика	-	0,4
Отруби пшеничные	-	10,0
Костный жир	-	9,4

Тесто обогащали пшеничными отрубями в количестве 21,7 % от массы муки, костным жиром - 20,4 %, гвоздикой - 0,9 %. В таком соотношении проектируемый продукт является функциональным, при употреблении 100 граммов продукта компенсируется 15-21 % суточной потребности пищевых волокон.

По промышленной технологии испеченные пряники остывают, а затем глазируются сахарным сиропом. Для экспериментальных исследований образцы приготавливали стандартно по технологии.

Пряники хранили в полиэтиленовой упаковке при температуре (18+/-5)0С 30 суток. Спустя 10, 20, и 30 суток определяли влажность образцов на предмет черствения. В готовых опытных изделиях определяли содержание влаги, золы, сахара.

Определение содержания влаги проводилось с помощью анализатора влажности Sartorius. Принцип действия прибора состоит в высушивании объектов измерений и одновременной фиксации показателей их веса. Фактически, анализатор влажности представляет собой «весы и печку», объединенные в одном корпусе.

Определение массовой доли общего сахара в готовом изделии образце пряников было проведено по ГОСТ 5903-89 «Изделия кондитерские. Методы определения сахара». Данное определение осуществлялось рефрактометрическим методом (метод А.И.Баранова), который основан на определении коэффициента преломления сахара, извлеченного из навески водой.

В готовом изделии определение содержания минеральных веществ было проведено по ГОСТ 5901 - 87 «Изделия кондитерские. Метод определения массовой доли золы и металломагнитной примеси». Метод основан на сжигании органических веществ в навеске исследуемого продукта.

Химический состав опытных образцов приведен в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Химический состав контрольного образца и образца с внесенными дополнительными компонентами, %

Образец	Массовая доля
	влаги	сахар	золы
контрольный	13,5	47,2	0,2
с внесением дополнительных компонентов	14,3	35,1	1,4

Из таблицы 1.2 видно, что в образце с дополнительными компонентами содержание сахара меньше на 12,1 %, золы - больше на 1,2% за счет добавленных пшеничных отрубей и пшеничной муки 2 сорта.

Полученные в результате выполненного эксперимента данные по процессу усушки (черствения) контрольного и опытного образцов пряников представлены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Содержание влаги контрольного и опытного образцов пряников, %

Продолжительность хранения, сут.	Контроль	Пряники с добавлением дополнительных компонентов
10	10,6	13,2
20	7,9	9,8
30	5,0	7,7

По данным табл. 1.3 построена диаграмма, показывающая динамику изменения влажности пряников в процессе хранения при положительных температурах (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Динамика изменения влажности пряников в процессе хранения при (18+/-5)0С

Как видно из рис.1.1, в образце пряников с дополнительными компонентами процесс усушки происходит медленнее благодаря высокой водосвязыващей способности пшеничной клетчатки.

По результатам органолептической оценки форма пряников правильная, выпуклая, нерасплывшаяся, поверхность -- сухая, ровная, без трещин, вздутий и подгорелостей, цвет -- коричневый, хорошо пропеченные, с хорошо развитой пористостью, без закала, следов непромеса и пустот.

Вкус и запах -- свойственные свежим пряникам с выраженным ароматом. В результате проведенной работы были получены пряники заварные глазированные с добавлением пшеничных отрубей, костного жира и гвоздики, обладающие ярко выраженным ароматом гвоздики. Добавление пшеничных отрубей сопровождается увеличением выхода продукта, при этом повышается содержание пищевых волокон минеральных веществ и витаминов.

Таким образом, заварные глазированные пряники с повышенной биологической ценностью целесообразно рекомендовать для промышленного производства.



2. СХЕМА БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

2.1 Обоснование технологической схемы

Надлежащая подготовка сырья и дальнейшая его обработка очень важны с точки зрения качества готового продукта.

Технологическая схема производства пряников заварных глазированных включает в себя следующие операции:

* подготовка сырья к производству;

* заваривание муки

* охлаждение заварного теста;

* замес теста;

* формование тестовых заготовок;

* выпечка пряников;

* глазирование (тиражение) пряников;

* охлаждение пряников;

* расфасовка и упаковка.

В данной схеме основными операциями, реализация которых возможна различными способами, являются замес теста, формование, выпечка, глазирование.

Способ реализации операции зависит от вида сырья, производительности линий, экономичности и экологических аспектов производства и других факторов.

Ориентируясь на вышеуказанную технологическую схему, обоснуем выбор способа реализации основных операций.

2.1.1 Обоснование способа замеса теста

Замес теста можно осуществлять в нескольких режимах и видах тестомесильных машин.

Машины непрерывного действия обладают большой производительностью и применяются на специализированных хлебопекарных и кондитерских предприятиях.

Тестомесильные машины, применяемые на предприятиях общественного питания, по виду рабочего органа подразделяются натри основные группы: S-образные, Z-образные и шнековые (конструктивно схожие с Z-образными).

S-образные (спиралеобразные) тестомесы выпускаются довольно большим спектром вместимости дежей -- от 5 до 250 л. Их месильный орган изготовляется из нержавеющей стали или алюминиевого сплава и в ряде тестомесильных машин больше напоминает букву Г, нежели S. Таким образом, название S-образные с технической точки зрения достаточно условно.

По принципу перемешивания продукта S-образные тестомесы можно подразделить на три подгруппы: с движением только месильного органа; с движением (вращением) только дежи; с движением как месильного органа, так и дежи.

В машинах с движением только месильного органа применяется один электродвигатель, движение от которого передается непосредственно месильному органу.

Такой принцип действия чаще всего применяется либо на тестомесах с небольшими объемами рабочей дежи, либо на больших машинах, использующих подкатные дежи. Вращение месильного органа может быть простым (вокруг одной оси) или планетарным (вокруг собственной и главной оси). Для удобства обслуживания таких тестомесов сам месильный орган или его привод монтируют с возможностью проворота в вертикальной плоскости, обеспечивающего загрузку и выгрузку дежи.

Тестомесы с Z-образными (локтеобразными) месильными органами способны вымешивать очень крутое тесто. По внешнему виду эти тестомесы похожи на фаршемешалки, но оснащаются более мощными электродвигателями и имеют усиленную конструкцию месильных органов. Для приготовления заварного теста выпускается разновидность тестомесильных машин, в корпусе рабочей дежи которых имеется рубашка (для поддержания необходимой температуры компонентов замеса).

По способу разгрузки дежи такие машины делятся на следующие основные группы:

- с ручной выгрузкой;

- с боковым люком (для выгрузки в тележку);

- с опрокидыванием дежи вручную;

- с механизированным опрокидыванием (и возвратом) дежи.

При геометрической вместимости дежи 15 л масса единовременно замешиваемого теста составляет 2--6 кг, что обеспечивает производительность 25 кг/ч (при замесе теста порциями массой 6 кг в течение 5--7,5 мин). Компактный тестомес (550х х340х600 мм) оснащен достаточно мощным электродвигателем (1,1 кВт).

Для приготовления заварного теста промышленностью выпускается ряд моделей тестомесов с Z-образными месильными органами, дежа которых оснащена рубашкой. Это могут быть как специализированные машины, разработанные для изготовления заварного теста, так и универсальные, предназначенные для различных видов теста.

Тестомесильные машины непрерывного действия обеспечивает постоянную подачу сырья и непрерывный процесс замеса и выгрузки.

Таким образом для замеса пряничного теста при небольшой производительности цеха целесообразно использовать тестомес периодического действия с Z-образными лопостями, т.к. данный тип машины позволит равномерно замешать крутое тесто и обеспечит необходимую температуру.

2.1.2 Способы формования

Формование пряников осуществляют на отсадочных машинах. Пряники без начинки формуют путем продавливания теста двумя рифлеными валками через отверстия матриц различной формы. Жгуты теста разрезаются движущейся струной на отдельные изделия.

Некоторые виды пряников формуют с использованием металлических или деревянных форм. В этом случае пряники называют печатными. При формовании таких пряников тесто вдавливают в форму специальной машиной. Полученную тестовую заготовку извлекают из формы и направляют на выпечку.

Так как ручной труд на производстве не применим, для увеличения производительности необходима механизация процесса с помощью отсадочных машин.

2.1.3 Обоснование способа выпечки

Выпечка может осуществляться в печах туннельного типа и ротационных печах (шкафах). Чаще всего на производстве используются туннельные печи, обеспечивающие непрерывность процесса, увеличивая производительность.

2.1.4 Обоснование способа глазирования (тиражирования)

Большинство видов пряников подлежит отделке. Под отделкой для пряников понимают покрытие поверхности слоем глазури. В результате поверхность пряников покрывается глянцевой, мраморного вида коркой из выкристаллизовавшегося сахара. После охлаждения поверхность пряников приобретает блеск от выкристаллизованного из сиропа сахара. Слой сахара способствует сохранению свежести, сдерживает черствение, кроме того, после глазирования улучшаются и вкусовые качества пряника.

Тиражирование пряников проводится в дражжеровочной машине, тиражном барабане или вручную.

Ручной способ очень трудоемкий и длительный. Подобным образом проводят отделку сувенирных пряников ручной работы.

При использовании дражжеровочной машины необходимо периодически загружать в барабан определенный объем пряников, что так же нецелесообразно.

Наиболее удобный и эффективный способ - в тиражном барабане. Пряники подаются потоком конвейером в барабан, одновременно подается сахарный сироп, и выкладываются на сетчатый конвейер для просушки и далее для охлаждения.

2.2 Характеристика сырья, основных и вспомогательных материалов

2.2.1 Характеристика основного сырья, применяемого при производстве заварных глазированных пряников

· Мука пшеничная хлебопекарная второго сорта (ГОСТ Р 52189-2003 Мука пшеничная. Общие технические условия)

· Сахар - песок (ТР ТС «О безопасности пищевой продукции» 021/2011, ГОСТ Р 53396-2009 Сахар белый. Технические условия)

· Костный жир (ГОСТ 25292-82 Жиры животные топленые пищевые. Технические условия)

· Вода (ГОСТ 2874-82 Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством)

Пшеница - важнейшая продовольственная культура, занимающая первое место в Российском и мировом производстве зерна: урожайность 30-40 центнеров с гектара, отличается высоким содержанием эндосперма (80-84 %), что дает высокий выход сортовой муки. Строение зерна пшеницы представлено на рисунке 2.1



Рисунок 2.1 - Строение зерна пшеницы

Плодовые оболочки 1 зерна имеют нескольких рядов клеток, масса их 4-6 %. Семенные оболочки 2 тонки, хрупки, состоят из пигментного и гиалинового слоев, их масса 2-2,5 %. В состав оболочек входят пентозаны и гемицеллюлозы (43-45 %), клетчатка (18-22 %), азотистые вещества (4-5 %), в небольшом количестве сахара, жиры; их зольность 4-5 %. Оболочки не представляют пищевой ценности и в процессе переработки удаляются, так как попадание их в готовую продукцию снижает их внешний вид и пищевую ценность.

Алейроновый слой 3 состоит из одного ряда крупных толстостенных клеток, заполненных мелкозернистым содержимым. В состав алейронового слоя входит около 40 % белков (альбумины, глобулины), 10 % жира, 6 % сахара, 10 % клетчатки, 10-13 % золы, водорастворимые витамины, гемицеллюлозы, пентозаны; их масса 4-9 %. Так как оболочки клеток состоят из неусваиваемых углеводов, при переработке в сортовую муку алейроновый слой отбрасывают.

Эндосперм 4 занимает всю внутреннюю часть зерна; состоит из крупных паренхимных клеток, заполненных крахмалом и частицами белков. В зависимости от степени заполнения клеток, обусловленной различным содержанием белков и степенью их связи с крахмальными зернами, размером и формой крахмальных зерен, эндосперм может быть стекловидным, мучнистым, частично стекловидным. Стекловидная пшеница отличается от мучнистой более высоким содержанием белка, большой плотностью и твердостью, что способствует увеличению выхода муки высших сортов и с более высокими технологическими показателями.

В состав эндосперма входят (%, в пересчете на сухое вещество): крахмал - 80, белки - 14 (преимущественно, клейковинообразующие глиадин и глютенин), сахара - 2, жир - 1, пентозаны 2, клетчатка - 0,15 %. Продукты, полученные из эндосперма, отличаются хорошим вкусом, цветом высокой усвояемостью, но содержат незначительное количество зольных элементов и витаминов, что снижает их биологическую ценность.

Зародыш 6 отделен от эндосперма щитком 5, имеет две почки: листовую и корешок. Состав зародыша, %: жиры - 12-15; углеводы - 20-25; белки - 40; клетчатка - 2; зола- 6; много витаминов, активных ферментов; их масса 2-3 %. При переработке зародыш удаляют, так как он содержит много жиров, представленных глицеридами непредельных жирных кислот, легко разлагающихся и прогоркающих.

Состав зерна пшеницы в целом, в %: влаги - 15; крахмала - 65-68; белков - 15; сахаров - 3; жиров - 2-2,5; гемицеллюлоз - 8; клетчатки - 2; золы - 2.

Белки пшеницы представлены в основном нерастворимыми в воде глиадином и глютенином, которые при набухании увеличиваются в 200-300 раз, образуя клейковину. Пшеничные белки содержат все незаменимые аминокислоты, хотя метионин и лизин в недостаточном количестве.

Углеводы представлены крахмалом, клетчаткой, пентозанами и сахарами - сахарозой, глюкозой, фруктозой, при прорастании появляется мальтоза.

Жиры содержат олеиновую, пальмитиновую, линолевую и линоленовую кислоты, легко прогоркают; из жироподобных веществ встречаются фосфолипиды, стерины, каратиноиды и витамин Е - токоферол.

Из зольных элементов в пшенице обнаружены фосфор, калий, магний, меньше железа, кальция, микродозы марганца, меди, цинка и др.

В пшенице содержатся витамины В1, В2, В6, РР, Е, Н.

Отличительной чертой муки пшеничной второго сорта считается более темный окрас и грубоватая структура по сравнению с мукой пшеничной первого сорта, так как в ней содержится значительно большее количество отрубяных частиц. Цвет такой муки может быть как светло-серый, так и почти коричневый. Несмотря на то, что готовые изделия из муки пшеничной второго сорта не могут “похвастаться” белизной, которая свойственна выпечке из муки пшеничной более высоких сортов, зато в них содержится большее количество белка, минералов и витаминов. Они также характеризуются приятным хлебным ароматом и достаточно хорошим вкусом. Хоть тесто из этой муки замешивается не особо пышное, зато готовые изделия долго не черствеют.

Пищевая ценность и химический состав (витаминный, минеральный, аминокислотный, жирнокислотный) муки пшеничной второго сорта представлены в таблице 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5

...