Методологические и технологические аспекты регулирования качества макаронных изделий

Размещено на http://www.allbest.ru/

35

Методологические и технологические аспекты регулирования качества макаронных изделий

Специальность: 05.18.01- Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Казеннова Надежда Константиновна

Москва 2009

Московский Государственный Университет Технологий и Управления

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Заслуженный деятель науки РФ Цыганова Татьяна Борисовна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Шаззо Аслан Юсуфович

доктор технических наук, профессор Нечаев Алексей Петрович

доктор технических наук, профессор Чернов Мишель Евгеньевич

Ведущая организация: Международная промышленная академия Защита состоится «18» декабря 2009г., в 11-00 часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.122.02 при ГОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления» по адресу 109803, Москва, Земляной вал, д.73, зал Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГУТУ Автореферат размещен на сайте ВАК: www.ed.gov.ru.

Ученый секретарь совета по защите

докторских и кандидатских диссертаций

доктор технических наук, профессор Еркинбаева Р.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Макаронные изделия относятся к продукции первой необходимости и, как правило, используются потребителями в России как гарнир в составе вторых блюд. В год в среднем россиянин потребляет около 6 кг макаронных изделий. При этом как правило макаронные изделия закупаются впрок благодаря своему длительному сроку хранения (24 месяца в соответствии с ГОСТ Р 51865-2002).

Мониторинг качества макаронных изделий, выпускаемых российскими производителями показал, что они не всегда соответствуют требованиям ГОСТ Р 51865-2002 и имеют низкие потребительские характеристики, а именно: коричневый или серый оттенок цвета, липкость или вязкость при разжевывании, а к концу своего срока хранения имеют кислый и прогорклый привкус.

В настоящее время в России большая часть макаронные изделия выпускается из муки высшего сорта мягких пшениц по ГОСТ Р 52189-2003 и муки высшего сорта твердых пшениц по ГОСТ Р 52668-2006. Оценка качества применяемого сырья при производстве макаронных изделий показала необходимость научно обоснованного выбора технологических режимов производства макаронных изделий и подбора пищевых добавок для регулирования их качества при использовании муки с различными макаронными свойствами.

Изучение нормативной базы макаронной отрасли и состояния макаронных предприятий показало, что в настоящее время 90% предприятий установило автоматизированные импортные линии ведущих мировых фирм производителей оборудования, таких как PAVAN, FAVA, BUHLER, TECALIT, и действующие нормативные документы по переработке муки с низкими макаронными свойствами не дают желаемого эффекта по улучшению качества изделий.

Таким образом, задача получения макаронных изделий хорошего качества является актуальной и может быть решена комплексно. А именно, выбором заданных критериев качества макаронных изделий, оценки и классификации макаронных свойств муки с дальнейшим моделированием технологического процесса производства макаронных изделий, предусматривающего регулирование технологических параметров замеса, сушки и использование пищевых добавок является актуальной.

Анализ данных литературы, патентов, а также отечественный и зарубежный опыт показали необходимость разработки ряда мероприятий, способствующих регулированию качества макаронных изделий из муки с различными макаронными свойствами.

Этой проблеме посвящены работы отечественных и зарубежных ученых Медведева Г.М., Чернова М.Е., Назарова Н.И., ведущих технологов фирм PAVAN, FAVA, BUHLER, TECALIT.

Работа выполнена по программам РАСХН: «Современные технологии хранения и транспортировки продовольственного сырья и пищевых продуктов.» (2003-2008 гг.), по планам государственной системы стандартизации Российской Федерации в период с 2002 по 2010 гг.

Цель исследований. Разработать методологические и технологические аспекты регулирования качества макаронных изделий.

В соответствии с поставленной целью решались задачи:

- выбор и обоснование критериев и допустимых диапазонов значений показателей качества макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц;

- исследование влияния показателей качества муки из твердой и мягкой пшеницы на качество макаронных изделий;

- оптимизация технологических параметров замеса макаронного теста из муки с низкими макаронными свойствами с целью улучшения качества макаронных изделий;

- оптимизация технологических параметров сушки макаронных изделий из муки с низкими макаронными свойствами с целью улучшения качества макаронных изделий;

- исследование влияния технологических параметров замеса и сушки на изменение кислотности макаронных изделий;

- исследование влияния технологических параметров замеса и сушки на изменение кислотности макаронных изделии;

- разработка рациональных диапазонов дозировок и способов внесения пищевых добавок при производстве макаронных изделий из муки с низкими макаронными свойствами;

- разработка методологических аспектов регулирования качества макаронных изделий из муки с низкими макаронными свойствами;

- промышленная апробация результатов исследования. Экономическое обоснование эффективности разработанных методологических и технологических решений.

Научная концепция. В основу научного решения проблемы получения макаронных изделий с заданными критериями качества положен комплексный подход, предусматривающий выбор заданных критериев качества макаронных изделий, оценку и классификацию макаронных свойств муки с дальнейшем моделированием технологического процесса производства макаронных изделий, предусматривающего регулирование технологических параметров замеса, сушки и использование пищевых добавок. макаронный качество мука технологический

Научная новизна. Теоретически обоснованы критерии качества и экспериментально установлены допустимые диапазоны значений показателей качества макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц.

Выявлены взаимосвязи между качественными показателями муки и качеством макаронных изделий: между массовой долей сырой клейковины и растяжимостью клейковины с КУ макаронных изделий и СВ; между содержанием глиадиновой фракцией белка муки и СВ; между соотношением глиадиновой к глютениновой фракций белка и ВПС макаронных изделий; между крупностью помола муки и варочными свойствами макаронных изделий (СВ и ВПС) и содержанием составных компонентов цвета (Ж и Ч); между содержанием редуцирующих сахаров муки и содержанием желтого и черного компонентов цвета; взаимосвязь способности муки к потемнению и содержанием желтого и черного составных компонентов цвета; массовой доли золы муки и содержанием черного составного компонента цвета; взаимосвязь между содержанием желтого составного компонента цвета и содержанием каротиноидных пигментов муки.

Оптимизированы влажность теста и температура воды для моделирования технологических параметров замеса макаронного теста из муки с низкими макаронными свойствами с целью получения макаронных изделий с заданными критериями качества.

Оптимизированы температура и относительная влажность сушильного воздуха для моделирования технологических параметров сушки макаронных изделий из муки с низкими макаронными свойствами с целью получения макаронных изделий с заданными критериями качества.

Установлено влияние технологических параметров замеса и сушки на изменение кислотности макаронных изделий.

Разработаны рациональные диапазоны и способы внесения пищевых добавок при производстве макаронных изделий из муки с низкими макаронными свойствами, снижающие сухое вещество, перешедшее в варочную воду, водопоглотительную способность, содержание черного составного компонента цвета и увеличивающие коэффициент упругости сваренных макаронных изделий и содержание желтого составного компонента цвета.

Разработана методология регулирования качества макаронных изделий из муки с низкими макаронными свойствами, заключающаяся в выборе заданных критериев качества макаронных изделий, оценке макаронных свойств муки с дальнейшем моделированием технологического процесса производства макаронных изделий, предусматривающего регулирование технологических параметров замеса, сушки и использование пищевых добавок.

Практическая ценность работы. Разработаны нормы показателей качества макаронных изделий, вошедшие в ГОСТ Р 51865-2002 «Изделия макаронные. Общие технические условия» с изменениями №1 и Технохимический контроль макаронного производства. Разработаны термины и определения, которые вошли в ГОСТ Р 52000-2002 «Изделия макаронные. Термины и определения». Разработаны требования к качеству муки для производства макаронных изделий, которые вошли в ГОСТ Р 52378-2002 «Изделия макаронные быстрого приготовления. Общие технические условия». Разработаны методы идентификации сорта макаронных изделий, вошедшие в ГОСТ Р 52810-2005 «Изделия макаронные. Методы идентификации». Внесены предложения в ГОСТ Р 52668-2006 «Мука из твердой пшеницы для макаронных изделий. Технические условия» и в проект ФЗ Технический регламент «О безопасности хлебобулочных и макаронных изделий»

Результаты работы включены в Технологические инструкции производства макаронных изделий из муки с низкой массовой долей клейковины (2004 г.); Технологические инструкции производства макаронных изделий из муки с растяжимостью клейковины менее 12 см (2005 г.); Технологические инструкции производства макаронных изделий из муки с растяжимостью клейковины более 20 см (2006 г.); Технологические инструкции производства макаронных изделий из муки со способностью к потемнению (2007 г.); Технологические инструкции производства макаронных изделий из муки с неоднородной крупностью помола составом (2008 г.). Разработаны технологические инструкции по использованию пищевых добавок при производстве макаронных изделий (2008 г.) Технологические инструкции производства макаронных изделий из муки с высоким содержанием редуцирующих сахаров (2009 г). Разработаны и внедрены способы внесения пищевых добавок при производстве макаронных изделий (2008 г.) Разработана программа расчета технологических режимов производства и регулирования качества макаронных изделий из муки с разными макаронными свойствами (2009 г.).

Результаты работы апробированы и внедрены на следующих предприятиях: МФ «Америя» (г. Курчатов); ОАО «Алтайские макароны» (г. Барнаул); ОАО «Омская макаронная фабрика» (г. Омск); ООО «Макарон- Сервис» (г. Москва) и ряде других.

Апробация работы. Результаты работы доложены на: IV научно-практической конференции «Пищевая промышленность и стратегия подготовки специалистов» (г. Калуга 2005 г.); на специализированном деловом форуме «Современные технологии и оборудование в пищевой промышленности» в рамках выставки «Агропродмаш» (г. Москва 2006, 2008 гг.); 12 международной научно-практической конференции «Стратегия развития пищевой промышленности» (2006 г.); международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» (г. Москва 2006 г.); научно-практических конференциях «Наукоемкие и конкурентоспособные технологии продуктов питания со специальными свойствами» (г. Углич, 2007, 2008, 2009 гг.); конференции - конкурсе научно-инновационных работ молодых ученых и специалистов «Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» (г. Москва 2007 г.); международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия»; третьем Всероссийском Технологическом форуме «Инновационные технологии и оборудование пищевой промышленности» (г. Москва 2008 г.); 11-ой международной научной конференции памяти В.М. Горбатова «Тенденции и перспективы развития инновационных и информационных технологий перерабатывающей промышленности» (г. Москва 2008 г.); 14-й международной выставке «Современной хлебопечение - 2008» (г. Москва 2008 г.); первой научно-практической конференции и выставки с международным участием «Управление реологическими свойствами пищевых продуктов» (г. Москва 2008 г.); 111 международном технологическом форуме «Инновационные технологии и оборудование пищевой промышленности» (г. Москва 2008 г.); международной конференции «Индустрия пищевых ингредиентов 21 века» (г. Москва 2009 г.); AACC international Annual Meeting (Baltimore, Maryland 2009г.); втором международном хлебопекарном форуме в рамках мероприятий 15-й международной выставки «Современное хлебопечение - 2009» (г. Москва 2009 г.); третьей международной конференции «Индустрия пищевых ингредиентов» (Москва 2009 г.); международной научно-практическая конференции «Ресурсосберегающее земледелие на рубеже ХХ1 века» (Москва 2009 г.).

Материалы, вошедшие в диссертацию, использованы при разработке учебно-практических пособий по дисциплинам «Технология макаронных изделий» и «Физико-химические основы макаронного производства» кафедры «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств» Московского государственного университета технологий и управления, при чтении лекций на курсах повышения квалификации экспертов Регистра Системы Сертификации Персонала, на заседаниях Ученых советов и семинарах ГНУ ГОСНИИХП Россельхозакадемии.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 43 научных труда, в том числе 11 в рецензируемых журналах, получено 3 патента и подано 2 заявки на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов исследований и их анализа, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 328 страницах машинописного текста, содержит 36 таблиц, 145 рисунков. Список литературы включает 179 наименований, в том числе 49 иностранных источников. В приложении приведены разработанные при участии автора национальные стандарты, технологические инструкции и другие документы, подтверждающие практическое использование результатов исследований.

Материалы диссертационной работы являются обобщением научных исследований, проведенных с 2002 по 2009 г. лично автором и/или при его непосредственном участии в качестве руководителя или ответственного исполнителя.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1Обзор литературы

Проведен анализ литературы отечественных и зарубежных авторов. Проанализировано состояние макаронной отрасли в России. Отмечено, что одной из основных проблем макаронной отрасли является отсутствие единых критериев оценки качества макаронных изделий и взаимосвязей между качеством сырья, параметрами технологического процесса и качеством самих макаронных изделий. Рассмотрены, проанализированы и обобщены критерии оценки качества макаронных изделий различных стран мира, а так же методы их определения. Рассмотрены виды и сорта муки, используемые при производстве макаронных изделий. Приведены результаты исследований отечественных и зарубежных ученых, посвященные изучению влияния качества муки на качество макаронных изделий.

Проанализированы различные технологические режимы производства макаронных изделий, применяемые на отечественном и импортном оборудовании. Проанализировано влияние существующих технологических режимов производства на качество макаронных изделий.

Показано, что для улучшения качества макаронных изделий иногда целесообразно применение пищевых добавок структурообразователей и комплексообразователей.

Обоснована необходимость совершенствования технологии и разработки методологии регулирования качества макаронных изделий.

2 Материалы и методы исследований

При проведении исследований использовали образцы пшеничной муки высшего сорта с различными показателями качества из твердых и мягких пшениц, выработанной по ГОСТ Р 52368-2006 и ГОСТ Р 52189-2003. В качестве пищевых добавок использовали цитрат натрия, гуаровую камедь, ксантановую камедь и комплексные улучшители «Ритм» и «Уникум» (Россия), разработанные при участии автора.

В работе применяли как общепринятые, так и специальные методы исследований. Массовую долю белка определяли по ГОСТ 10846-1991; массовую долю сырой клейковины - по ГОСТ 28796-90; качество сырой клейковины по ГОСТ 27839-88; крупность помола - по ГОСТ 27560-87; число падения - по ГОСТ 27676-88; реологические свойства теста на фаринографе - по ГОСТ Р 51404-99; экстенсографе - по ГОСТ Р 51409-99; альвеографе - по ГОСТ Р 51415-99; способность муки к потемнению - по методу Островского; содержание редуцирующих сахаров - по методу Бертрана; массовую долю золы - по ГОСТ 27494-87; содержание каротиноидных пигментов - по ИСО 11052.

Реологические свойства макаронных изделий определяли на приборе «Структурометр» НПО «Радиус» по разработанным методикам по показателям упругости (Н1-Н2), пластичности (Н1) и коэффициенту упругости (КУ) сваренных до готовности макаронных изделий. Содержание сухих веществ в варочной воде после варки до готовности (СВ) и кислотность определяли по ГОСТ Р 52377-2005, водопоглотительную способность макаронных изделий (ВПС), содержание сухих веществ в варочной воде после переварки (СВП) - по методу, приведенном в технохимическом контроле макаронного производства, содержание составных компонентов цвета: желтого (Ж), белого (Б), красного (К) и черного (Ч) определяли на приборе ФМШ-56 М по методике, разработанной Медведевым Г.М. Кислотное число жира в макаронных изделиях определяли по ГОСТ Р 52378-2005.

Определение желтого пигмента муки и макаронных изделий определяли по методике ИСО 11052.

Сенсорную оценку макаронных изделий проводили в соответствии с ИСО 6658:2005 методом присвоения рейтинга и начисления баллов.

Микроструктуру макаронных изделий определяли на микроскопе Geol GSM-5300LV.

Макаронные изделия вырабатывали в лабораторных условиях на макаронном прессе La Monferina и на макаронных предприятиях отрасли, оснащенных технологическим оборудованием PAVAN, BUHLER, FAVA, TEKALIT по технологическим инструкциям.

Выявление зависимостей, планирование эксперимента, оптимизацию технологических параметров замеса и сушки, обработку экспериментальных данных проводили с помощью компьютерных программ Excel for Windows и STATISTIKA 6.

3 Результаты исследований и их анализ

Работа выполнена в лабораториях: отдела технологии и ассортимента макаронного производства ГНУ ГОСНИИХП РАСХН, кафедры «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств» МГУТУ, института синтетических и полимерных материалов РАН, а так же на предприятиях отрасли: МФ «Америя» (г. Курчатов); ОАО «Алтайские макароны» (г. Барнаул); ОАО «Омская макаронная фабрика» (г. Омск); ООО «Макарон-Сервис» (г. Москва).

Автор выражает благодарность руководителям и сотрудникам всех перечисленных подразделений за содействие, оказанное в проведении исследований. Структурная схема исследований приведена на рисунке 1.

3.1 Выбор и обоснование критериев и допустимых диапазонов значений показателей качества макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц

Во всем мире понятие качество макаронных изделий складывается из нескольких составляющих: цвет, варочные свойства и способность к длительному хранению. Однако критерии оценки этих показателей в зависимости от страны отличаются. Варочные свойства макаронных изделий характеризуют потребительские свойства (упругость и липкость при разжевывании), правильность ведения технологического процесса, потери питательных веществ при варке (содержание сухих веществ в варочной воде) и кулинарные свойства (выход готового блюда при использовании макаронных изделий в общественном питании). При этом цвет и варочные свойства макаронных изделий могут определяться как органолептическими, так и физико-химическими методами. Срок хранения макаронных изделий во многих странах мира контролируется по кислотности самих изделий или кислотному числу жира макаронных изделий.

Но, несмотря на то, что во многих странах мира при оценке качества макаронных изделий определяются очень похожие друг на друга критерии их качества, не существует научно обоснованных единых критериев и не установлены их значения.

Поэтому, в данном разделе в нашу задачу входило выбор и обоснование объективных критериев и допустимых диапазонов значений показателей цвета, варочных свойств и определяющих сроки хранения макаронных изделий и допустимых диапазонов их значений.

Рисунок 1 Структурная схема исследований

3.1.1 Обоснование критериев цвета макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц

При органолептической оценке цвета макаронных изделий всегда отмечали наличие желтого цвета и присутствие различных оттенков: коричневого, серого, оранжевого, кремового и т.д. При фотометрической оценке цвета на любых фотоэлектроколориметрах отмечают желтизну и белизну. Поэтому задачей настоящего раздела являлось обоснование критериев цвета макаронных изделий из муки мягких и твердых пшениц.

Для обоснования критериев цвета макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц проводили систематизацию и обобщение экспериментального материала, полученного на основе ежегодно проводимых исследований качества макаронных изделий из муки твердой и мягкой пшеницы в период с 2002 по 2009 гг. Цвет макаронных изделий оценивали по сенсорным характеристикам цвета и фотоэлектроколориметрическим методом (методом трех светофильтров). Сенсорные характеристики цвета макаронных изделий из муки мягкой и твердой пшеницы оценивали по следующим цветам: желтый, оранжевый, серый, по методу присвоения рейтинга и начисления баллов по пятибалльной бальной системе: 1 - очень слабо выраженный; 2 - слабо выраженный; 3 -выраженный; 4 - сильно выраженный; 5 - очень сильно выраженный. Фотоэлектроколориметрическим методом определяли содержание составных компонентов цвета: белого (Б), желтого (Ж), красного (Кр), и черного (Ч). В результате корреляционного анализа и выявления связей между сенсорными характеристиками цвета и содержанием составных компонентов цвета было установлено, что более высокие корреляционные зависимости у макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц между сенсорной характеристикой «желтый» и Ж (0,92) и (0,95), между сенсорной характеристикой «оранжевый» и Кр (0,95) и (0,96), и между сенсорной характеристикой «серый» и Ч (0,89) и (0,95) соответственно. На основании высоких корреляционных связей между сенсорной характеристикой «желтый» и Ж и сенсорной характеристикой «серый» и Ч Ж и Ч были выбраны в качестве объективных критериев оценки цвета макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц. Появление оранжевого оттенка в цвете макаронных изделий не являлось отрицательным, так как сами каротиноидные пигменты, обусловливающие цвет макаронных изделий имели разные оттенки от желтого до красного. Поэтому Кр в качестве объективного критерия оценки цвета далее в работе не применялся.

3.1.2 Обоснование допустимых диапазонов значений желтого и черного компонентов цвета макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц

Для более объективной оценки цвета макаронных изделий необходимо знать не только по каким критериям оценивается цвет, но и допустимые диапазоны их значений. Поэтому в задачу данного раздела входило обоснование допустимых диапазонов значений желтого и черного компонентов цвета.

Для определения допустимых диапазонов значений показателей качества макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц проводили сравнение значений Ж и Ч с органолептической оценкой цвета (таблица 1, 2) при соответствующих значениях Ч и Ж для макаронных изделий из муки твердых пшениц 18 % и 25 % соответственно, а для макаронных изделий из муки мягких пшениц 18% и 17% соответственно. При анализе результатов, приведенных в таблице 1, отмечено, что у макаронных изделий из муки твердых пшениц при органолептической оценке отмечали выраженный желтый цвет при Ж 20%. При Ж выше 25% отмечали интенсивно-желтый. При сравнении органолептической оценки цвета с содержанием Ч отмечали, что при увеличении Ч свыше 20% при органолептической оценке появлялся коричневый оттенок. При анализе результатов, приведенных в таблице 2, отмечено, что у макаронных изделий из муки мягких пшениц при органолептической оценке кремовый и желтый цвет при содержании желтого составного компонента цвета от 15% до 20%. При содержании желтого составного компонента цвета выше 20% отмечали интенсивно-желтый, что не соответствовало цвету используемой муки. При сравнении органолептической оценки цвета с содержанием черного составного компонента цвета отмечали, что увеличение черного составного компонента цвета свыше 20% при органолептической оценке появлялся серый оттенок.

Таблица 1

Сравнение значений содержания составных компонентов цвета и органолептическая оценка цвета макаронных изделий из муки твердых пшениц

Содержание желтого компонента цвета, %	Органолептическая оценка цвета	Содержание черного компонента цвета, %	Органолептическая оценка цвета
15	кремовый	15	янтарно-желтый
17	бледно-желтый	17	янтарно-желтый
19	бледно-желтый	19	желтый
20	желтый	20	желтый со слабым коричневым оттенком
22	желтый	22	желтый с коричневым оттенком
24	желтый	24	желтый с отчетливым коричневым оттенком
25	янтарно-желтый	25	коричневый
27	интесивно-желтый	27	коричневый
30	интенсивно-желтый	30	коричневый

Таблица 2

Сравнение значений содержания составных компонентов цвета и органолептическая оценка цвета макаронных изделий из муки мягких пшениц

Содержание желтого компонента цвета, %	Органолептическая оценка цвета	Содержание черного компонента цвета, %	Органолептическая оценка цвета
9	светло-кремовый	15	светло-кремовый
11	светло-кремовый	17	светло-кремовый
13	светло-кремовый	19	кремовый
15	кремовый	20	кремовый
17	кремовый	22	кремовый со слабо серым оттенком
20	желто-кремовый	24	кремовый с серым оттенком
22	желтый	25	бежевый с серым оттенком
24	интесивно-желтый	27	бежевый с отчетливым серым оттенком
26	интенсивно-желтый	30	темно-бежевый с серым оттенком

Таким образом, на основании сравнения значений Ж и Ч макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц с их органолептической оценкой было установлено, что Ж для макаронных изделий из муки твердых пшениц должно лежать в диапазоне 20-25%, а макаронных изделий из муки мягких пшениц в диапазоне 15-20%. Ч как для макаронных изделий из твердых так и из мягких пшениц должно быть менее 20%.

3.1.3 Обоснование критериев варочных свойств макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц

При органолептической оценке варочных свойств макаронных изделий отмечают упругость и липкость изделий при разжевывании. В задачу настоящего раздела входило обоснование критериев варочных свойств макаронных изделий из муки мягких и твердых пшениц.

Для обоснования критериев варочных свойств макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц проводили систематизацию и обобщение экспериментального материала, полученного на основе ежегодно проводимых исследований качества макаронных изделий из муки твердой и мягкой пшеницы в период с 2002 по 2009 гг. Варочные свойства макаронных изделий оценивали по сенсорным характеристикам и физико-химическим показателям.

Сенсорные характеристики сваренных макаронных изделий из муки мягкой и твердой пшеницы оценивали по следующим характеристикам: упругий и липкий, по методу присвоения рейтинга и начисления баллов по пятибалльной системе (таблица 3).

Физико-химические показатели варочных свойств оценивали по упругости сваренных макаронных изделий (Н1-Н2), пластичности (Н1), коэффициенту упругости (КУ), сухому веществу, перешедшему у варочную воду (СВ), сухому веществу, перешедшему в варочную воду после переварки (СВП) и водопоглотительной способности макаронных изделий (ВПС).

Таблица 3

Бальная оценка сенсорной характеристики сваренных макаронных изделий

Балы липкости	Характеристика липкости	Балы упругости	Характеристика упругости
1	не липкие	1	сильно упругие (жесткие)
2	слабо выраженная липкость	2	упругие
3	липкие	3	мягко-упругие
4	вязнут на зубах сильно липкие	4	не упругие (мягкие)
5	сильно вязнут на зубах	5	мажущиеся

В результате корреляционного анализа и выявления связей между сенсорными характеристиками и физико-химическими показателями варочных свойств макаронных изделий установлено, что более высокие корреляционные зависимости между сенсорной характеристикой «липкость» и ВПС (0,86), СО (0,61) и СОП (0,5) и между сенсорным показателями «упругость» и К (0,56) и Н1-Н2 (-0,51) при уровне значимости р=0,05.

На основании выбора более высоких корреляционных связей между сенсорной характеристикой «липкость» и СВ и ВПС и сенсорной характеристикой «упругость» и КУ они были выбраны в качестве объективных критериев оценки цвета макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц.

3.1.4 Обоснование допустимых диапазонов значений содержания сухих веществ в варочной воде после варки макаронных изделий, коэффициента упругости сваренных макаронных изделий и водопоглотительной способности макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц

Для более объективной оценки варочных свойств макаронных изделий необходимо знать не только по каким критериям оцениваются варочные свойства, но и допустимые диапазоны их значений. Поэтому в задачу данного раздела входило обоснование допустимых диапазонов значений КУ, СВ и ВПС макаронных изделий.

Для определения допустимых диапазонов значений КУ, СВ и ВПС макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц было проведено сравнение численных значений КУ, СВ и ВПС с сенсорными характеристиками липкости и упругости

На основании сравнения показателей СО, К и ВПС макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц с оценкой их сенсорных характеристик нами было установлено, что при увеличении СВ свыше 6% и ВПС более 160 % сенсорная характеристика «липкость» сваренных макаронных изделий характеризовалась «липкие» и «вязнут на зубах». При снижении КУ ниже 0,9 сенсорная характеристика «упругость» характеризовалась «мягкие» и «мажущиеся».

Таким образом, на основании сравнения значений СВ, ВПС и КУ с сенсорными характеристиками «липкость» и «упругость» было установлено, что для макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц КУ должен быть более 0,9, СВ менее 6%, ВПС менее 160%.

3.1.5 Выбор и обоснование критериев порчи макаронных изделий и обоснование допустимых диапазонов их значений для макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц

Для объективной оценки сроков хранения макаронных изделий, необходимо знать по каким критериям оценивается порча макаронных изделий и допустимые диапазоны их значений. Поэтому в задачу данного раздела входили выбор и обоснование критериев порчи макаронных изделий и обоснование допустимых диапазонов их значений.

Для обоснования критериев порчи макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц проводили систематизацию и обобщение экспериментального материала, полученного на основе ежегодно проводимых исследований качества макаронных изделий из муки твердой и мягкой пшеницы в период с 2002 по 2009 гг. Порчу макаронных изделий оценивали по сенсорным характеристикам вкуса (кислый, сладкий, горький) и вкуса (горький) по методу присвоения рейтинга и начисления баллов по пятибалльной бальной системе: 1 - очень слабо выраженный; 2 - слабо выраженный; 3 -выраженный; 4 - сильно выраженный; 5 - очень сильно выраженный. И по физико-химическим показателям кислотность и кислотное число жира.

На рисунке 2 представлены пентаграммы зависимости сенсорных характеристик макаронных изделий от кислотности и кислотного числа жира макаронных изделий.

При увеличении кислотности макаронных изделий из мягких и твердых пшениц свыше 4 град и кислотного числа жира свыше 75 мг КОН/100г в макаронных изделиях отмечали снижение сенсорных характеристик - появление прогорклого вкуса и запаха, что свидетельствовало о порче макаронных изделий.

Рисунок 2 Взаимосвязь сенсорных характеристик «упругость» и «липкость» с ВПС для макаронных изделий из муки твердых (А) и мягких (Б) пшениц

При этом была отмечена высокая корреляционная зависимость между кислотностью макаронных изделий и кислотным числом жира (0,9). Поэтому, для характеристики порчи макаронных изделий из муки твердой и мягкой пшеницы был выбран критерий кислотность, как наиболее простой в определении. При этом его значение не должно превышать 4 град.

3.2 Исследование влияния показателей качества муки из твердой и мягкой пшеницы на качество макаронных изделий

Работами отечественных и зарубежных ученых Медведева Г.М., Калининой М.А., Назарова Н.И. и др. большое внимание уделялось изучению влияния качественных характеристик муки на качественные показатели макаронных изделий. Однако все эти работы проводили до 90-х гг. Начиная с 90-х годов, макаронные предприятия прошли техническое переоснащение. В настоящее время макаронное оборудование представляет собой автоматизированные линии, которые позволяют выпускать макаронные изделия высокого качества как из муки твердых, так и мягких пшениц. В этой связи назрела необходимость пересмотреть требования к качеству муки.

3.2.1 Исследование влияния белкового комплекса муки на качество макаронных изделий

Изучению белкового комплекса муки и его роли в формировании качества макаронных изделий посвящено много работ, но все они были проведены как правило на муке из твердых пшениц. В задачу настоящего раздела входило исследование влияния белкового комплекса муки на качество макаронных изделий их муки мягких и твердых пшениц.

При исследовании влияния белкового комплекса муки на качество макаронных изделий изучали влияние массовой доли белка, сырой и сухой клейковины, качества сырой клейковины по показателям растяжимость, индексу деформации клейковины, содержания глиадиновой и глютениновой фракции белка и их соотношения на варочные свойства макаронных изделий (КУ, СВ, ВПС). Так же была изучена микроструктура сваренных макаронных изделий из муки с разной массовой долей и качеством клейковины.

Исследование влияния белкового комплекса муки из твердой и мягкой пшеницы проводили в период с 2002 по 2009 гг. на макаронных предприятиях отрасли, оснащенных технологическим оборудованием PAVAN, BUHLER, FAVA, TEKALIT. А также муки из зерна твердой и мягкой пшеницы, поступающей в испытательную лабораторию макаронного производства ГНУ ГОСНИИХП в период с 2002 по 2009 гг. и предоставленной Алтайским научно-исследовательским институтом зерна и селекции в период с 2005 по 2007 гг. Макаронные изделия вырабатывали в лабораторных условиях на макаронном прессе La Monferina по технологическим инструкциям. О влиянии белкового комплекса муки на варочные свойства макаронных изделий судили по коэффициентам корреляции, полученных при корреляционном анализе.

Массовая доля белка, сырой и сухой клейковины как в муке из мягких пшениц так и из твердых имели слабую корреляционную зависимость между СВ (-0,4), (-0,33), (-0,27); соответственно. Однако отмечено, что при снижении содержания клейковины ниже 26% происходило резкое снижение варочных свойств макаронных изделий, а именно снижение КУ макаронных изделий и повышение СВ. Массовая доля белка, сырой и сухой клейковины не оказывало влияние на ВПС макаронных изделий.

При изучении влияния качества клейковины (индекса деформации клейковины и растяжимости) на показатели качества макаронных изделий была установлена слабая корреляционная зависимость между КУ, СВ и ВПС макаронных изделий. В ходе исследований установлено, что при увеличении растяжимости клейковины как из муки мягких, так и из твердых пшениц свыше 20см или при снижении растяжимости ниже 12 см снижались показатели КУ и СВ. (рисунок 3).

Рисунок 3 Взаимосвязь варочных свойств макаронных изделий (сухое вещество, перешедшее в варочную воду (СВ) и коэффициента упругости сваренных макаронных изделий (КУ)) от массовой доли и растяжимости клейковины

Известно, что качество клейковины зависит, прежде всего, от содержания в ней глиадиновой и глютениновой фракции, а так же от их соотношения. Так как в отечественной и зарубежной литературе нет однозначных данных о влиянии глютениновой и глиадиновой фракций белка на качество макаронных изделий, в работе изучали влияние глиадиновой и глютениновой фракций белка муки на варочные свойства макаронных изделий (КУ, СВ, ВПС). Анализ полученных экспериментальных данных (рисунок 4, 5) показал, что с повышением содержания глиадиновой фракции в муке с 1,2 до 3,8% уменьшалось СВ от 0,05 до 0,89%. А при снижении соотношения глиадиновой к глютениновой фракции муки снижалось ВПС макаронных изделий.

Таким образом, с повышением содержания глиадиновой фракции в муке снижалось сухое вещество, перешедшее в варочную воду, а с увеличением соотношения глиадиновой к глютениновой фракции белка снижалась водопоглотительная способность макаронных изделий. Улучшение варочных свойств с увеличением содержания глиадиновой фракции происходило из-за того, что глиадиновая фракция характеризует связанность клейковины и является ее связующим веществом, которое плотно обволакивает гранулы крахмала и препятствует их потере при варке.

Рисунок 4 Влияние содержания глиадиновой фракции муки на сухое вещество, перешедшее в варочную воду (СВ)



Рисунок 5 Влияние соотношения глиадиновой и глютениновой фракций муки на водопоглотительную способность макаронных изделий

Для более детального изучения формирования структуры сваренных макаронных изделий в зависимости от массовой доли и качества клейковины, была исследована микроструктура сваренных макаронных изделий (рисунок 6), выработанных из следующих образцов муки: А с массовой долей сырой клейковины менее 26%; Б - с растяжимостью менее 20 см; В - с растяжимостью более 20 см; Г с с массовой долей сырой клейковины более 26% и растяжимостью клейковины от 12 см до 20 см. На рисунке 9 представлена микроструктура сваренных макаронных изделий из образцов муки с разной массовой долей и качеством клейковины. При изучении полученных фотографий микроструктуры сваренных макаронных изделий было отмечено, что изделия, выработанные из образца муки 4 имели развитый клейковинный каркас, который заключал в себя гранулы крахмала, не давая им переходить в варочную воду при варке. Макаронные изделия, выработанные из образцов муки 1, 2 и 3 обладали слабым клейковинным каркасом, который позволял крахмальным гранулам «раскрываться» и переходить в варочную воду.



А	Б
Г	В
Рисунок 6 Микроструктура сваренных макаронных изделий из образцов муки А, Б, В, Г

Таким образом, при исследовании влияния белкового комплекса муки на качество макаронных изделий были выявлены взаимосвязи: между массовой долей сырой клейковины и растяжимостью клейковины с КУ макаронных изделий и СВ; между содержанием глиадиновой фракцией белка муки с СВ; между соотношением глиадиновой к глютеноновой фракций белка с ВПС макаронных изделий. Установлены показатели качества муки, которые в большей степени формируют качество макаронных изделий: количество сырой клейковины (не менее 26%) и растяжимость (от 12см до 20 см).

3.2.2 Исследование влияния крупности помола муки на качество макаронных изделий

Оценка крупности помола муки в стандартах ограничивается определением величины остатка на сите с крупными отверстиями (около 500 мкм для муки из твердых пшениц и около 140 мкм для муки из мягких пшениц) и величине прохода через сито с мелкими отверстиями (около 140 мкм для муки из твердых пшениц). Однако просеивание на двух ситах не дает полного представления об истинной крупности помола муки и его выравненности.

При изучении влияния крупности помола муки на качество макаронных изделий использовали образцы макаронной муки: выровненную по крупности (проход с сита 15,5 ПЧ-200 и сход с сита 22,7 ПЧ-150 составлял 71%) и не выровненную по крупности (проход с сита 15,5 ПЧ-200 и сход с сита 22,7 ПЧ-150 составлял 33; проход с сита 22,7 ПЧ-150 и сход с сита 33/36 ПА - 35%; проход с сита 33/36 ПА и сход с сита 49/52 ПА - 20% и проход с сита 49/52 - 13%), и муку из мягких пшениц с проходом с сита 73 ПА-50 - 30%, 40%, 50%, 60% и 70%.

Макаронные изделия вырабатывали в лабораторных условиях на макаронном прессе La Monferina по технологическим инструкциям.

В данном разделе определяли взаимосвязи между крупностью помола муки из твердых и мягких пшениц с варочными свойствами макаронных изделий (КУ, СВ, ВПС) и составными компонентами цвета (Ж, Ч).

Анализ макаронных изделий их муки твердых пшениц, не выровненной по крупности, показал увеличение СВ и ВПС макаронных изделий, снижение содержание желтого составного компонента цвета и увеличение содержания черного составного компонента цвета по сравнению макаронными изделиями из муки твердых пшениц, выровненной по крупности. КУ не зависел от крупности помола муки из твердых пшениц. Исследование микроструктуры сваренных макаронных изделий из муки твердых пшениц не выровненной по крупности показало, что сваренные макаронные изделия из муки твердой пшеницы выровненной по крупности имели гладкую поверхность, а макаронные изделия, выработанные из муки не выровненной по крупности имели на поверхности не смоченные при замесе частички муки, что обусловливало их липкость (рисунок 7).

А	Б
Рисунок 7 Микроструктура сваренных макаронных изделий из муки твердой пшеницы с выровненным гранулометрическим составом(А) и из муки твердой пшеницы с неоднородным гранулометрическим составом(Б)

При анализе макаронных изделий из муки мягкой пшеницы разной по крупности помола муки из мягкой пшеницы отмечено, что с увеличением в муке прохода с сита 73 ПА-50 увеличивалось СВ, и ВПС макаронных изделий (рисунок 8). В ходе обработки экспериментальных данных были получены функциональные зависимости СВ и ВПС от прохода с сита 73 ПА-50. КУ не зависел от прохода с сита 73 ПА-50. При исследовании влияния прохода с сита 73 ПА-150 на содержание составных компонентов цвета было выявлено, что с увеличением прохода с сита 73 ПА-150 увеличивается содержание черного и снижается содержание желтого составных компонентов цвета.



Рисунок 8 Взаимосвязь варочных свойств макаронных изделий (СВ и ВПС) с проходом с сита 73 ПА-50

На рисунке 9 представлены фотографии микроструктуры поверхности сваренных макаронных изделий из муки мягких пшениц с различным проходом с сита 73 ПА-50. На фотографиях наглядно видно, что поверхность макаронных изделий, выработанных из муки мягких пшениц с проходом с сита 73 ПА-50 менее 50% имели гладкую поверхность, что объясняет меньшее сухое вещество, перешедшее в варочную воду. При увеличении в муке прохода с сита 73 ПА-50 более 50% на поверхности сваренных макаронных изделий выступали чрезмерно увеличенные гранулы крахмала, которые в дальнейшем переходили в варочную воду.

А	Б	В
Рисунок 9 Микроструктура поверхности сваренных макаронных изделий из муки мягкой пшеницы с проходом с сита 73 ПА-50 менее 50% (А), более 50% (Б), более 70% (В)

Таким образом, для производства макаронных изделий хорошего качества необходимо использовать муку из твердых пшениц выровненного гранулометрического состава (70% частиц по своей крупности должны лежать в диапазоне 100 мкм ), а количество фракции муки с размером частиц 87 мкм менее 50%.

На основании проведенных исследований были установлены взаимосвязи между крупностью помола муки и варочными свойствами макаронных изделий (СВ и ВПС) и содержанием составных компонентов цвета (Ж и Ч).

3.2.3 Исследование влияния углеводного комплекса муки на качество макаронных изделий

Многими работами показано, что углеводный комплекс муки, так же как и белковый играет большую роль в формировании качества хлеба и хлебобулочных изделий. Однако, очень мало работ, посвященных исследованию влияния углеводного комплекса муки на качество макаронных изделий.

При изучении влияния углеводного комплекса муки на качество макаронных изделий исследовали влияние числа падения, вязкости мучной суспензии, начальной и конечной температур клейстеризации крахмала на варочные свойства (КУ, СВ, ВПС) и содержания восстанавливающих (редуцирующих) сахаров на содержание составных компонентов цвета макаронных изделий (Ж, Ч).

Исследование влияния углеводного комплекса муки проводили в период с 2002 по 2009 гг. на макаронных предприятиях отрасли, оснащенных технологическим оборудованием PAVAN, BUHLER, FAVA, TEKALIT. А также муки из зерна твердой и мягкой пшеницы, поступающей в испытательную лабораторию макаронного производства ГНУ ГОСНИИХП в период с 2002 по 2009 гг. и предоставленной АНИИЗ в период с 2005 по 2007 гг. Макаронные изделия вырабатывали в лабораторных условиях на макаронном прессе La Monferina по технологическим инструкциям.

О влиянии числа падения, вязкости мучной суспензии, начальной и конечной температуры клейстеризации крахмала на варочные свойства (КУ, СВ, ВПС) судили по коэффициентам корреляции, полученным при обработке массива данных.

В результате корреляционной обработки выявлена слабая корреляционная зависимость между вязкостью мучной суспензии и КУ макаронных изделий (0,46). При этом, в исследуемом диапазоне значений вязкости от 760 до 2300 не было отмечено снижения коэффициента упругости сваренных макаронных изделий менее 0,9.

При изучении влияния содержания редуцирующих сахаров в муке на содержание составных компонентов цвета макаронные изделия вырабатывали из муки с содержанием редуцирующих сахаров 0,0, 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 % на сухое вещество и высушивали при температуре 25 С°, 60 °С, 90 °С и 110 °С. Результаты экспериментальных данных показали, что с увеличением содержания редуцирующих сахаров до 1,0% увеличивалось содержание черного составного компонента цвета при дальнейшем увеличение редуцирующих сахаров содержание черного составного компонента цвета незначительно снижалось. (рисунок 11) Снижение желтого составного компонента цвета происходило при увеличении содержания редуцирующих сахаров свыше 1% и при температуре сушки 25°С. (рисунок 10)



Рисунок 10 Влияние редуцирующих сахаров муки на содержание желтого составного компонента цвета макаронных изделий, высушенных при температуре 25, 60, 90 и 110 єС

Рисунок 11 Влияние редуцирующих сахаров муки на содержание черного составного компонента цвета макаронных изделий, высушенных при температуре 25, 60, 90 и 110 єС

А переработка муки с содержанием редуцирующих сахаров в количестве до 1% не приводила к значительному изменению цвета макаронных изделий при любых режимах сушки.

Таким образом, установлена взаимосвязь между содержанием восстанавливающих сахаров (редуцирующих) муки с содержанием желтого и черного компонентов цвета.

3.2.4 Исследование влияния реологических свойств теста на качество макаронных изделий

Многими работами показано, что реологические свойства теста играют большую роль в формировании качества хлеба и хлебобулочных изделий. Однако, очень мало работ, посвященных исследованию влияния реологических свойств теста на качество макаронных изделий.

...