Удосконалення технології продуктів високотемпературної коекструзії підвищеної харчової цінності

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

УДК 664.696

Удосконалення технології продуктів високотемпературної коекструзії підвищеної харчової цінності

05.18.01 - Технологія хлібопекарських продуктів та харчових концентратів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Махинько Людмила Василівна

Київ 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному університеті харчових технологій Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Ковбаса Володимир Миколайович Національний університет харчових технологій, кафедра технології хліба, кондитерських, макаронних виробів та харчоконцентратів, завідувач кафедри

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Сирохман Іван Васильович Львівська комерційна академія, кафедра товарознавства продовольчих товарів, завідувач кафедри

кандидат технічних наук, доцент Ткаченко Тамара Захарівна Одеська національна академія харчових технологій, кафедра технології хліба, кондитерських виробів і громадського харчування, доцент

Провідна установа: Харківський державний університет харчування та торгівлі міністерства освіти і науки України, м. Харків

Захист відбудеться “25” квітня 2007 р. об 11⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.058.04 Національного університету харчових технологій за адресою: 01033, м. Київ-33, вул. Володимирська, 68, аудиторія А-311.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного університету харчових технологій за адресою: 01033, м. Київ-33, вул. Володимирська, 68.

Автореферат розісланий “__22__” березня 2007 р.

Учений секретар спеціалізованої вченої ради, к.т.н. С.І. Літвинчук

екструзійний начинка рослинний дозування

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Темп життя сучасної людини, підвищення мобільності, обмаль часу, бажання до мінімуму скоротити тривалість приготування їжі зміщує вектор споживацьких смаків в бік продуктів швидкого приготування, що дають змогу швидко втамувати голод та заощадити дорогоцінний час. Серед розмаїтості “швидкої їжі” особливе місце належить сухим зерновим сніданкам, виготовленим за екструзійною технологією, які у багатьох розвинених країнах світу стали однією з традиційних форм харчування. Вони утворюють велику групу харчових концентратів, що виробляються з різних злакових культур і повністю готові до вживання. Окрему групу сухих зернових сніданків становлять продукти високотемпературної коекструзії (подушечки, батончики з наповнювачами). Такі вироби користуються великою популярністю у дітей, молоді, жінок.

Екструзійна технологія є одним із перспективних та високоефективних процесів, що поєднує термо-, гідро-, механічне оброблення сировини, дає змогу одержувати продукти нового покоління із заздалегідь заданими властивостями. Значний внесок у дослідження теоретичних основ екструзії зроблено вченими Жушман А.І., Коптеловою Є.К., Карповим В.Г., Юр'євим В.П., Ковбасою В.М., Мироновою Н.Г., Остриковим А.М., Терлецькою В.А., Кобилінською О.В. та ін.

Світові виробники сухих сніданків позиціонують їх як продукт, ідеальний для прихильників здорового способу життя та настійливо рекомендують дітям. Але, на жаль, доводиться констатувати суттєві відхилення вмісту та співвідношення основних нутрієнтів та інших незамінних чинників харчування у складі цих продуктів від вимог нутриціології. При значному вмісті вуглеводів відзначається дефіцит білка, харчових волокон, вітамінів, мінеральних речовин.

Екструзія - ідеальний технологічний процес для збагачення продуктів білком, харчовими волокнами, вітамінами, мінеральними речовинами тощо. Удосконалення існуючих на сьогодні технологій дасть змогу використовувати велику кількість різноманітної сировини, у тому числі рослинної, на різних стадіях виробництва сухих сніданків підвищеної харчової цінності.

Отже, проведення наукових досліджень щодо можливості використання нетрадиційної сировини рослинного походження з високим вмістом біологічно активних речовин у виробництві продуктів високотемпературної коекструзії є актуальним та своєчасним завданням. Це сприятиме розширенню асортименту продуктів харчування з оздоровчо-профілактичними властивостями, що відіграють важливу роль у профілактиці багатьох захворювань людини.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводились відповідно до тематики науково-дослідних робіт НУХТ у рамках наукового напряму “Створення нових ресурсозберігаючих, екологічно чистих, безвідходних і маловідходних технологій харчових продуктів підвищеної біологічної цінності профілактично-лікувального, дієтичного та дитячого харчування з використанням нетрадиційної сировини на основі використання фізичних методів аналізу” згідно із замовленням Міністерства освіти і науки України (№ 0101U000723) “Розробка технології хлібобулочних виробів і харчоконцентратів оздоровчої дії” та тематики науково-дослідних робіт проблемної науково-дослідної лабораторії НУХТ “Розроблення технології харчових концентратів функціонального спрямування” (№ 0102U000483).

Автор особисто брала участь в експериментальних дослідженнях, опрацюванні та узагальненні одержаних результатів, проведенні промислових досліджень та розробленні нормативної документації.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є науково-практичне обґрунтування шляхів удосконалення технології продуктів високотемпературної коекструзії підвищеної харчової цінності, оздоровчо-профілактичного призначення на основі нетрадиційної сировини рослинного походження.

Відповідно до поставленої мети були сформульовані такі завдання:

проаналізувати відомі шляхи і напрями збагачення продуктів екструзійної технології незамінними чинниками харчування та вибрати перспективну сировину з широким спектром біологічно активних речовин для продуктів високотемпературної коекструзії з метою підвищення їхньої харчової цінності;

розробити комп'ютерну програму для оптимізації амінокислотного складу сумішей для екструдування;

розробити з використанням комп'ютерної програми рецептурні композиції корпусу для продуктів високотемпературної коекструзії зі збалансованим амінокислотним складом;

дослідити вплив насіння льону на процес екструдування зернової сировини, основні показники якості екструдатів (коефіцієнт спучування, ступінь набухання, розчинність, водопоглинальну здатність, міцність), визначити та науково обґрунтувати раціональні кількості даної сировини, що забезпечують одержання продуктів з високими показниками якості;

встановити роль фракційного складу крохмалю як основної складової сировини для виробництва екструдованих продуктів у формуванні структури цих продуктів та вплив на основні показники їхньої якості;

визначити хімічний склад розроблених корпусів для продуктів коекструзії та порівняти його зі складом корпусу традиційної рецептури;

дослідити можливість використання сировини рослинного походження (солодових екстрактів, продуктів перероблення морських водоростей, пилку квіткового, сухих подрібнених лікарських рослин) у виготовленні жирових начинок для продуктів високотемпературної коекструзії;

вивчити вплив сировини рослинного походження на органолептичні та структурно-механічні показники якості начинок та встановити їхні раціональні дозування;

розрахувати хімічний склад запропонованих начинок та порівняти його зі складом начинок традиційних рецептур;

вивчити процеси, що відбуваються під час зберігання начинок (зміни жирової складової) та дослідити дію сухих подрібнених лікарських рослин у сповільненні процесів окиснення розроблених начинок;

розробити експрес-метод контролю якості продуктів високотемпературної коекструзії, а саме - ступеня збереженості жирової складової начинок у процесі зберігання;

зафіксувати процеси міграції, що можуть мати місце під час зберігання продуктів високотемпературної коекструзії, та дослідити їхню інтенсивність;

провести апробацію розроблених продуктів високотемпературної коекструзії у виробничих умовах, розробити нормативну документацію на розроблені продукти.

Об'єкт дослідження - технологія продуктів високотемпературної коекструзії.

Предмет дослідження - сировина рослинного походження та продукти високотемпературної коекструзії на основі даної сировини.

Методи дослідження - визначення основних показників якості, органолептичних властивостей, хімічного складу основної та нетрадиційної сировини, напівфабрикатів та готових виробів проводили згідно із загальноприйнятими і спеціальними методиками. Математичне оброблення експериментальних даних здійснювали за допомогою методів експериментально-статистичного моделювання.

Наукова новизна одержаних результатів. Науково обґрунтовано шляхи удосконалення технології та розроблено продукти високотемпературної коекструзії, збагачені широким спектром біологічно активних речовин.

Уперше запропоновано використання нетрадиційної сировини рослинного походження (насіння льону, солодових екстрактів, продуктів перероблення водоростей, пилку квіткового, сухих подрібнених лікарських рослин) у виробництві коекструзійних продуктів з метою підвищення їхньої харчової цінності.

Встановлено, що використання насіння льону у виробництві екструдатів на основі рисових круп, сприяє поліпшенню структури готових продуктів, їхніх фізико-хімічних, структурно-механічних властивостей.

Розроблено комп'ютерну програму для оптимізації амінокислотного складу сумішей для екструдування, за допомогою якої створено рецептурні композиції корпусу для коекструзійних продуктів з використанням насіння бобових культур (сої, гороху, сочевиці), зі збалансованим амінокислотним складом.

Вперше експериментально досліджено і теоретично обґрунтовано роль співвідношення фракцій крохмалю у формуванні технологічних і споживчих властивостей екструдованих продуктів. Доведено, що найкращі показники якості екструдатів досягаються у разі використання сировини з підвищеним вмістом амілозної компоненти крохмалю.

На підставі органолептичних, фізико-хімічних, структурно-механічних досліджень обґрунтовано раціональні дозування сировини рослинного походження (солодових екстрактів, продуктів перероблення водоростей, пилку квіткового, сухих подрібнених лікарських рослин) у виготовленні жирових начинок для продуктів високотемпературної коекструзії.

Науково обґрунтовано та експериментально підтверджено ефективність використання сухих подрібнених лікарських рослин як інгібіторів процесу згіркнення жирових начинок для продуктів коекструзії, що дає змогу збільшити термін їх зберігання без застосування синтетичних антиоксидантів.

Уперше за допомогою електрофізичних методів досліджено процеси, що проходять під час зберігання коекструзійних продуктів, а саме: окиснення жирової складової начинок; процеси міграції жиру, що мають місце на межі поділу фаз корпус-начинка.

Експериментально встановлено та теоретично підтверджено доцільність використання електрофізичного методу дослідження прогоркання жирової складової начинок у процесі зберігання з метою контролю їхньої якості.

Новизну технічних рішень, наведених у дисертації, підтверджено рішенням Державного департаменту інтелектуальної власності про видачу п'яти Деклараційних патентів України.

Практичне значення одержаних результатів. Удосконалено технологію продуктів високотемпературної коекструзії з використанням перспективної сировини рослинного походження, що характеризується підвищеною харчовою цінністю. У виробничих умовах відпрацьовано рецептури і технологічні режими виробництва коекструзійних продуктів з використанням насіння бобових, насіння льону, солодових екстрактів, продуктів перероблення морських водоростей, пилку квіткового, сухих подрібнених лікарських рослин. На продукти високотемпературної коекструзії з використанням сировини рослинного походження розроблено і затверджено необхідну нормативну документацію.

Дослідно-промислові партії розроблених коекструзійних продуктів були одержані на ВАТ “Лантманнен АКСА” м. Бориспіль (Київська обл.).

Створена програма розрахунку рецептур сумішей для екструдування з максимально збалансованим амінокислотним складом використовується в науково-дослідній роботі та навчальному процесі.

Розроблено експрес-метод контролю якості (ступеня окиснення жирової складової начинок) продуктів високотемпературної коекструзії в процесі зберігання.

Особистий внесок здобувача полягає у проведенні експериментальних досліджень, опрацюванні одержаних результатів, формулюванні висновків, розробленні нормативної документації, підготовці до публікації результатів проведених теоретичних і практичних досліджень.

Аналіз та узагальнення результатів досліджень проведені спільно з науковим керівником д.т.н., проф. Ковбасою В.М. Дослідження структурно-механічних властивостей розроблених начинок та аналіз одержаних результатів проведено спільно з к.т.н., доц. Ковалевською Є.І. Вивчення зміни електрофізичних характеристик начинок у процесі зберігання, а також обговорення і узагальнення отриманих експериментальних даних проведено спільно з д.т.н., проф. Романовським І.Я. та ас. Мельничуком П.Д.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи були представлені на 70-72-й наукових конференціях молодих вчених, аспірантів і студентів НУХТ (м. Київ, 2004 - 2006), 8-й Міжнародній науково-практичній конференції “Наука і освіта “2005” (м. Дніпропетровськ, 2005), 9-й Міжнародній науково-технічній конференції “Нові технології та технічні рішення в харчовій та переробній промисловості: сьогодення і перспективи” (м. Київ, 2005), 5-й Міжнародній науково-технічній конференції “Техника и технология пищевых производств” (м. Могилев, 2005), 1-й Міжнародній науково-практичній конференції “Екотрофологія. Сучасні проблеми” (м. Біла Церква, 2005).

Публікації. За результатами дисертаційної роботи опубліковано 16 наукових праць, у тому числі 4 статті у фахових виданнях, перелік яких затверджено ВАК України, 7 тез доповідей наукових конференцій, одержано 5 деклараційних патентів України.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, 6 розділів, висновків, списку бібліографічних джерел (240 найменувань) та 5 додатків. Робота викладена на 133 сторінках основного тексту, містить 26 рисунків та 38 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, визначено мету та завдання досліджень, охарактеризовано наукову новизну і практичне значення одержаних результатів.

У першому розділі “Огляд асортименту та напрямів підвищення харчової цінності продуктів екструзії” проведено огляд літератури за темою дисертації. Проаналізовано стан сучасного ринку сухих сніданків. Розглянуто напрями підвищення харчової, біологічної цінності продуктів високотемпературної екструзії, перспективність використання з цією метою нетрадиційної сировини рослинного походження, зокрема солодових екстрактів, продуктів перероблення морських водоростей, продуктів бджільництва, лікарських рослин. Наведено хімічний склад обраної нетрадиційної сировини. Огляд літератури показав, що в процесі зберігання продукти високотемпературної коекструзії найбільше піддаються окиснювальним процесам. Встановлено, що основним способом підвищення стійкості коекструдованих продуктів у процесі зберігання є застосування у їх виробництві природних інгібіторів окиснення.

У другому розділі “Загальна методологія досліджень” наведено стислу характеристику використовуваної сировини та методів досліджень якості сировини, напівфабрикатів і готових виробів. Для проведення лабораторних досліджень і виробничих випробувань використовували рисові, кукурудзяні, гречані, вівсяні крупи, пшоно, пшеницю, сою, горох, сочевицю, насіння льону олійного, цукор-пісок, молоко сухе знежирене, крохмаль кукурудзяний, олію соняшникову рафіновану дезодоровану, лецитин, пилок квітковий (бджолине обніжжя), ячмінно-солодовий екстракт (ЯСЕ-1), полісолодові екстракти “Золоті зерна” і “Надія”, концентрат еламіну сухий, суху подрібнену водорість Fucus vesiculosus, сухі подрібнені лікарські рослини: листя кропиви дводомної, листя м'яти перцевої, траву чебрецю плазкого, траву материнки звичайної, траву меліси лікарської. Усі види сировини відповідали вимогам чинних стандартів, технічних умов або мали сертифікат якості.

У роботі використано загальноприйняті й спеціальні методи досліджень. Якість сировини, її хімічний склад аналізували згідно із загальноприйнятими методиками. Фракційний склад крохмалю визначали за методом Т.Дж. Шоха. Здатність до набухання екструдатів визначали за ТУ 18-8-55-85. Розчинність та водопоглинальну здатність - за методом, запропонованим Т. Дж. Шохом для дослідження модифікованих крохмалів та їхніх похідних. Жиропоглинальну здатність визначали методом центрифугування. Ліофільні властивості екструдатів вивчали на приладі Паховчишина. Процеси міграції жиру під час зберігання виробів, ступінь окиснення жиру начинок досліджували електрофізичним методом. Міцність екструдатів визначали на приладі Строганова модифікованому. Зміни в'язко-пластичних характеристик начинок вивчали на ротаційному віскозиметрі Реотест-2. Ступінь окиснення жиру в досліджуваних продуктах визначали за зміною кислотного та перекисного чисел. Коефіцієнт спучування встановлювали як відношення діаметра перерізу екструдату до діаметра отвору матриці екструдера. Для встановлення оптимального дозування насіння льону в суміш для екструдування використовували методи експериментально-статистичного моделювання (ЕСМ). Статистичне оброблення результатів досліджень, побудову графіків і діаграм виконували з використанням спеціального програмного забезпечення та MS Office Excel.

У третьому розділі “Підвищення харчової цінності та споживчих властивостей корпусу для продуктів високотемпературної коекструзії” наведено результати досліджень впливу нетрадиційної сировини рослинного походження, а саме насіння бобових культур (сої, гороху, сочевиці), насіння льону на органолептичні, фізико-хімічні, структурно-механічні властивості екструдованих продуктів.

З допомогою створеної комп'ютерної програми розроблено рецептурні композиції корпусу, що містить насіння бобових, з максимально можливим збалансованим амінокислотним складом (табл. 1). Композиція № 1 є традиційною для виготовлення корпусів подушечок з начинкою і наведена для порівняння.

Використання бобової сировини як додаткового компоненту до рецептурних сумішей суттєво підвищує біологічну цінність продуктів. Скор багатьох амінокислот перевищує 100 %. Зокрема, використання насіння бобових є прекрасним засобом поповнення дефіциту лізину в сумішах зернових культур. Так, скор лізину у розроблених композиціях підвищується на 23-25 % у порівнянні з традиційною (№ 1).

Екструдування проводили за раціональних параметрів (масова частка вологи вихідної сировини - 17 %, температура оброблення - 130…135 єС). Продукт одержували у вигляді паличок з розвиненою пористістю, приємним ароматом та смаком.

Таблиця 1

Рецептурні композиції екструдатів

Компонент	Рецептурна композиція, % компонента
	№ 1	№ 2	№ 3	№ 4	№ 5
Крупи: рисові	40,0	40,0	35,0	35,0	30,0
вівсяні	20,0	-	-	-	-
гречані	-	20,0	-	-	20,0
кукурудзяні	-	-	-	15,0	-
Пшениця	40,0	20,0	20,0	20,0	-
Пшоно	-	-	15,0	-	20,0
Соя	-	20,0	-	-	-
Горох	-	-	30,0	30,0	-
Сочевиця	-	-	-	-	30,0
Всього	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0

Дослідження ступеня спучування екструдатів, їхньої міцності, основних фізико-хімічних характеристик, що демонструють можливість екструдатів зв'язувати воду, розчинятися в ній, а також споживчі властивості (табл. 2) показало, що за цими показниками розроблені зразки добре корелюють між собою та із контролем (№ 1). Деякі відмінності у значеннях зумовлені різним вмістом крохмалю в дослідних зразках, різною інтенсивністю перебігу процесів клейстеризації та деструкції крохмальної складової різної сировини, зумовлених особливостями будови їхньої природної форми.

Таблиця 2

Показники якості екструдатів

Показник, одиниця виміру	Зразок
	№ 1	№ 2	№ 3	№ 4	№ 5
Коефіцієнт спучування	3,7	3,9	3,8	3,8	4,3
Ступінь набухання, см3/г	8,3	8,5	7,8	8,5	8,4
Розчинність, %	22,0	23,9	26,9	24,7	25,5
Водопоглинальна здатність, г/г	7,8	8,2	7,5	8,0	7,9
Міцність, Н	4,5	3,5	3,8	2,8	2,6

Запропоновані зразки екструдатів характеризувались меншою механічною міцністю на відміну від традиційного, що позитивно позначилося на їхніх органолептичних показниках.

Досліджено можливість використання насіння льону у виробництві екструдатів на основі рисових та кукурудзяних круп як найтрадиційніших. Як відомо, у формуванні структури екструдатів значну роль відіграє крохмаль. Особливості хімічного складу насіння льону (значний вміст білка та жиру, відсутність крохмалю) обмежують його використання для виготовлення екструдатів, оскільки підвищення кількості цих сполук спричиняє погіршення показників якості готових виробів, зміну параметрів екструдування.

Проведено екструдування сумішей рисових та кукурудзяних круп із внесенням 2,5…15 % цілого насіння льону. Вивчено вплив різних кількостей цієї сировини на органолептичні, фізико-хімічні та структурно-механічні показники якості екструдованих продуктів. Встановлено, що у разі дозування насіння льону у кількості 10 % до маси суміші з рисовими крупами та 5 % - з крупами кукурудзяними екструдати мали приємні смак і аромат та ніжну й хрумку консистенцію. Збільшення дозування призводить до появи хрускоту при розжовуванні, погіршення смаку, а також суттєвого зменшення коефіцієнта спучування одержаних продуктів.

Зміна основних характеристик екструдатів у разі внесення насіння льону до різних видів круп відрізняється (табл. 3). Це пояснюється різним ступенем впливу деструктивних процесів екструзійного оброблення на крохмальну складову сировини.

Таблиця 3

Основні характеристики екструдатів

Екструдовані крупи	Показник
	Міцність, Н	Ступінь набухання, см3/г	Розчинність, %	Водопоглинальна здатність, г/г
Рисові	6,7	11,1	20,0	10,1
Рисові з додаванням насіння льону, %: 2,5 5,0 10,0 15,0	5,1 4,0 2,6 2,4	12,2 12,5 12,6 12,3	24,0 26,5 32,0 33,8	10,6 11,3 13,0 12,8
Кукурудзяні	4,9	8,8	29,0	7,6
Кукурудзяні з додаванням насіння льону, %: 2,5 5,0 10,0 15,0	4,1 3,8 4,4 4,6	9,5 10,1 9,6 9,5	26,5 25,0 23,0 18,8	7,8 7,9 7,2 7,0

Аналіз структури екструдатів за показником механічної міцності показав, що у разі додавання насіння льону міцність зразків зменшується, тобто утворюється більш ніжна структура порівняно з екструдатами круп. Висока міцність рисового екструдату (6,7 Н) пояснюється особливістю будови зернівки рису. За рахунок міцної білкової матриці в процесі екструзії утворюються щільна маса і низькопориста, груба структура продукту. Внесення насіння льону розріджує і пластифікує масу, зумовлюючи підвищення крихкості утвореної структури. Збільшення дозування насіння льону понад 5 % до маси суміші з кукурудзяними крупами сприяє підвищенню міцності. Це можна пояснити надмірною пластифікацією маси, а також тим, що сировина з високим вмістом білка у в'язко-плинному стані розплаву - при охолодженні стабілізується додатковими зв'язками, в тому числі ковалентними, що призводить до більшої пружності й меншої здатності до деформації перегрітою парою на виході з матриці екструдера.

Максимум набухання спостерігається для екструдатів рисових круп при дозуванні 10 % насіння льону, а для кукурудзяних - 5 %, що підтверджує результати органолептичної оцінки.

Крохмаль як основний компонент зернової сировини, в процесі екструзії відіграє роль структуроутворювача, що виявляється у спучуванні екструдату. Важливою характеристикою крохмалю є вміст та співвідношення у ньому амілози і амілопектину. Для встановлення впливу фракцій крохмалю на споживчі властивості продуктів одержували зразки крохмалю з рису різних типів, що відрізнялись компонентним складом (табл. 4), з наступним їх екструдуванням.

Таблиця 4

Фракційний склад крохмалю

Крохмаль	Вміст, % на 1 г абсолютно сухої речовини
	амілози	амілопектину
Одержаний з рису:
довгозерного	32	68
короткозерного білого	18	82
короткозерного жовтого	25	75

Дослідження міцності екструдатів як характеристики їхньої структури, а також основних показників (коефіцієнта спучування, об'ємної маси, ступеня набухання, розчинності, водопоглинальної здатності) показало, що найкращими показниками якості характеризувались зразки крохмалю з найбільшим вмістом амілозної фракції. Такі продукти мали менш щільну структуру, в них спостерігається збільшення кількості повітряних пор зі зменшенням їхніх розміру і товщини стінок.

Екструдування вихідного рису та вивчення основних технологічних і споживчих характеристик екструдатів підтвердило попередньо одержані результати.

У четвертому розділі “Вплив сировини рослинного походження на основні показники жирових начинок для продуктів високотемпературної коекструзії” досліджено можливість збагачення продуктів коекструзії солодовими екстрактами, продуктами перероблення водоростей, порошками лікарських рослин та пилком квітковим, шляхом внесення їх до складу жирових начинок. За контрольний зразок обрано традиційну рецептуру начинки подушечок “Молочні”. При цьому враховували необхідність максимального збагачення продукту для надання йому оздоровчих властивостей, досягнення високих органолептичних характеристик, збереження необхідних реологічних властивостей начинок.

На першому етапі з урахуванням органолептичної оцінки, а також з метою зменшення калорійності продукту встановлено, що додаткові компоненти слід вносити на заміну цукрової пудри в рецептурі традиційної начинки. Крім того, при одержанні дослідних зразків було помічено, що їхні органолептичні характеристики залежать від дисперсності порошкоподібних добавок. Встановлено, що оптимальним з погляду споживчих властивостей начинок, є подрібнення до розміру частинок 219…264 мкм.

З огляду на те, що внесення додаткових компонентів певним чином впливає на реологічні властивості начинок, проведено серію експериментів з вивчення залежності ефективної в'язкості зразків начинок з різним дозуванням досліджуваних продуктів.

На основі комплексу проведених досліджень визначено раціональні дозування сировини рослинного походження, що становлять для солодових екстрактів: ЯСЕ-1 - 6 %, “Золоті зерна” - 6 %, “Надія” - 4,5 %. Кількість продуктів перероблення водоростей не має перевищувати 1 %, пилку квіткового - не більше 7 %. Для порошків лікарських рослин раціональне таке дозування: 1,5 % кропиви дводомної, 2,5 % м'яти перцевої та меліси лікарської, 2 % чебрецю плазкого та материнки звичайної.

У п'ятому розділі “Зміна якості продуктів високотемпературної коекструзії при зберіганні та шляхи її стабілізації” проаналізовано перебіг процесів, що проходять під час зберігання продуктів високотемпературної коекструзії, а саме: автоокиснення жирової складової та процеси міграції жиру на межі поділу фаз корпус-начинка.

Вивчено вплив порошків лікарських рослин на процеси окиснення та гідролізу жиру коекструзійних продуктів за зміною перекисного (табл. 5) та кислотного (рис. 1) чисел.

Таблиця 5

Зміни перекисного числа жиру продуктів коекструзії при зберіганні

Порошок - добавка до коекструдату, дозування до маси начинки	Тривалість зберігання, міс.
	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5
Контроль (без добавок)	0,097	0,210	0,43	0,60	0,75	0,88	1,00
Кропива дводомна, 1,5 %	0,082	0,145	0,24	0,39	0,46	0,59	0,67
Чебрець плазкий, 2 %	0,070	0,105	0,18	0,30	0,38	0,45	0,59
Материнка звичайна, 2 %	0,076	0,110	0,19	0,37	0,41	0,46	0,63
М'ята перцева, 2,5 %	0,067	0,100	0,15	0,28	0,35	0,42	0,57
Меліса лікарська, 2,5 %	0,073	0,108	0,17	0,32	0,39	0,44	0,55

Примітка. Початкове перекисне число - 0,06 % йоду.

Аналіз результатів показав, що додавання до складу жирових начинок порошків лікарських рослин дає змогу подовжити термін зберігання продуктів коекструзії до 2,5…3 місяців порівняно з контрольним зразком (1,5 міс.).

Найвища ефективність сповільнення процесів окиснення та гідролізу жиру спостерігалась у зразку з додаванням порошку м'яти перцевої.

Стандартні методики визначення перекисного та кислотного чисел жиру досить трудомісткі, тривалі й пов'язані з використанням токсичних реактивів.

Розроблено експрес-метод контролю якості жирової складової продуктів високотемпературної коекструзії. В основу розробленого електрофізичного методу покладено залежність діелектричної проникності начинки від якісних перетворень жирової складової за різних умов зберігання та рецептурного вмісту жиру (рис. 2).

Рис. 2 Зміна діелектричної проникності начинок при зберіганні за різних: а - температур (1 - 10±2 єС; 2 - 20±2 єС; 3 - 30±2 єС); б - рецептурного вмісту жиру (1 - 30 %; 2 - 33 %; 3 - 36 %)

Зміна величини діелектричної проникності в процесі зберігання дослідних зразків зумовлена зміною загальної структурної поляризації системи в процесі окиснення. Паралельно визначено зміну перекисного та кислотного чисел жиру дослідних зразків і одержано градуювальні залежності електрофізичної та хімічних характеристик продукту (табл.6), які можна використовувати для оцінки його якості.

Таблиця 6

Залежність діелектричної проникності начинки

від вмісту продуктів окиснення та гідролізу жиру

Тривалість зберігання, міс.	Перекисне число, % йоду	Кислотне число, мг КОН	Діелектрична проникність
0,0	0,060	0,78	5,00
0,5	0,095	0,79	4,55
1,0	0,220	0,82	4,36
1,5	0,440	0,85	3,90
2,0	0,620	0,88	4,00



На основі результатів вивчення кінетики капілярного просочування корпусу коекструдату соняшниковою олією передбачили, що при контакті корпусу з начинкою, що містить значну кількість олії (до 36 %), відбуватиметься концентраційна дифузія жирового компоненту з начинки в корпус. За допомогою опосередкованого електрофізичного методу, базованого на залежності діелектричної проникності начинок від вмісту жиру у їхньому складі, вивчали кінетику процесу міграції жирового компоненту під час зберігання коекструдатів. Досліджували контрольний зразок (подушечки “Молочні”) та зразки, до складу начинок яких входили солодові екстракти, продукти перероблення морських водоростей, порошки лікарських рослин, пилок квітковий.

Встановлено, що інтенсивність дифузійних процесів спостерігається у перші шість - дев'ять годин зберігання продукту, що, ймовірно, може бути пов'язано з температурним чинником виробництва таких продуктів та у початковий період їх зберігання. З аналізу одержаних результатів видно, що досліджувані продукти суттєво відрізняються щодо інтенсивності зміни та величини діелектричної проникності, а отже, й інтенсивності дифузії жиру в корпус. Додавання сировини рослинного походження до складу начинок сприяє сповільненню процесів міграції жирового компоненту. Слід відзначити, що коекструдати, начинки яких містили продукти перероблення морських водоростей та порошки лікарських рослин, характеризувалися найменшими змінами під час зберігання. Це можна пояснити високою здатністю цих продуктів адсорбувати жир. Одержані залежності можуть служити основою для розрахунку і регулювання вмісту жиру багатокомпонентних харчових продуктів.

У шостому розділі “Харчова та біологічна цінність розроблених продуктів високотемпературної коекструзії” розраховано харчову та біологічну цінність розроблених продуктів високотемпературної коекструзії з використанням нетрадиційної сировини рослинного походження.

Аналізуючи вміст незамінних амінокислот (за показником амінокислотного скору) в розроблених продуктах порівняно з традиційними (подушечки з начинкою “Молочні”), відзначено, що за вмістом майже всіх амінокислот білки розроблених продуктів наближаються до “ідеального”.

Крім білка, продукти, до складу начинок яких входять солодові екстракти, відрізняються від традиційних підвищеним вмістом вітамінів В₁ та В₂, а також мінеральних речовин, особливо кальцію, цинку, заліза. Дещо знижується калорійність продуктів. Подушечки, до складу начинок яких входить пилок квітковий, містять значну кількість вітамінів С, Е, а також заліза порівняно з традиційним продуктом.

Продукти коекструзії, начинки яких збагачені порошками лікарських рослин, порівняно з подушечками “Молочні” характеризуються підвищеним вмістом білка (на 1,3-3,0 %), зниженням загальної кількості вуглеводів (у середньому на 6 %) і калорійності (на 2,5-4 %). Крім того, у разі додання лікарських рослин до складу таких продуктів, останні збагачуються біологічно активними речовинами - ефірними оліями, рослинними пігментами, речовинами з Р-вітамінною активністю, що виявляють цілий спектр терапевтичних ефектів. Вигідно відрізняються за вмістом білка, вітамінів, мінеральних речовин коекструдати, до складу яких вносили продукти перероблення водоростей. До того ж вони характеризуються зниженням калорійності на 5 %.

Виготовлення таких продуктів може бути реалізоване на існуючих потокових лініях виробництва подушечок та батончиків з начинкою з урахуванням удосконалення технологічних параметрів та введення додаткових операцій підготовки нетрадиційної рослинної сировини.

ВИСНОВКИ

На основі системного аналізу та узагальнення теоретичного і практичного матеріалу удосконалено технологію продуктів високотемпературної коекструзії на основі жирових начинок підвищеної харчової цінності з використанням нетрадиційної сировини рослинного походження: насіння бобових культур, насіння льону, продуктів перероблення морських водоростей, порошків лікарських рослин, солодових екстрактів, пилку квіткового.

За допомогою створеної комп'ютерної програми, враховуючи вимоги ВОЗ/ФАО щодо вмісту незамінних амінокислот та визначені раціональні кількості компонентів, розроблено рецептурні композиції корпусу для продуктів коекструзії, збагаченого насінням бобових культур, із максимально можливим збалансованим амінокислотним складом.

Вперше експериментально визначено і теоретично підтверджено раціональне дозування насіння льону при виробництві екструдованих продуктів на основі рисових та кукурудзяних круп, що становить 10 % до маси суміші з рисовими крупами та 5 % - з крупами кукурудзяними.

Вперше цілеспрямовано досліджено вплив компонентного складу (вміст амілози та амілопектину) рисового крохмалю на формування основних технологічних та споживчих властивостей екструдатів рисових круп.

Зокрема, встановлено, що для забезпечення високих показників якості продуктів екструзії, слід використовувати крохмалевмісну сировину з підвищеним вмістом амілозної складової.

Експериментально встановлено та теоретично обґрунтовано раціональні кількості сировини рослинного походження у виготовленні жирових начинок для продуктів високотемпературної коекструзії. Раціональні дозування солодових екстрактів становлять: 6 % - для ячмінно-солодового екстракту “ЯСЕ-1”; 6 % - для полісолодового екстракту “Золоті зерна”; 4,5 % - для полісолодового екстракту “Надія” на заміну цукрової пудри в рецептурі начинки подушечок “Молочні”.

Порошки лікарських рослин додаються до маси начинки у кількостях: 1,5 % - кропиви дводомної, 2 % - чебрецю плазкого, 2 % - материнки звичайної, 2,5 % - м'яти перцевої та 2,5 % - меліси лікарської.

Дозування продуктів перероблення водоростей: сухого концентрату еламіну та Fucus vesiculosus не мають перевищувати 1 % до маси начинки.

Раціональне дозування пилку квіткового становить 7 % до маси начинки замість відповідної кількості цукрової пудри в рецептурі.

6. При зберіганні продуктів високотемпературної коекструзії мають місце окиснювальні процеси. Додавання до складу начинок порошків лікарських рослин дає змогу сповільнити процеси псування жирової складової продуктів. Так, додавання 2,5 % порошку м'яти перцевої сповільнює процес автоокиснення жиру у 2,2 раза; 2,5 % порошку меліси лікарської - у 1,7; 2 % порошку чебрецю плазкого - у 2; 2 % порошку материнки звичайної - у 1,6 та 1,5 % порошку кропиви дводомної - у 1,5 раза порівняно з контрольним зразком. Це дає можливість збільшити термін зберігання продуктів коекструзії з 1,5 до 2,5…3 місяців без застосування синтетичних антиоксидантів.

Розроблено експрес-метод контролю ступеня окиснення жирової складової начинок, який базується на вимірюванні їхньої діелектричної проникності.

Вперше досліджено кінетику процесів міграції, пов'язаних із концентраційною дифузією жирової складової начинок у зовнішню оболонку виробу (корпус). Доведено, що внесення до складу начинки продуктів перероблення водоростей та порошків лікарських рослин - дає змогу зменшити перехід жиру до корпусу в процесі зберігання коекструзійних продуктів.

Розрахунок хімічного складу, амінокислотного та інтегрального скорів розроблених рецептурних композицій продуктів високотемпературної коекструзії на основі жирових начинок показав, що вони мають високу харчову та біологічну цінність і можуть бути рекомендовані, як продукти оздоровчо-профілактичного призначення.

Виробництво продуктів високотемпературної коекструзії з додаванням сировини рослинного походження може бути реалізоване на існуючих лініях з виробництва подушечок та батончиків з начинкою, враховуючи удосконалення технологічних параметрів процесу та введення додаткових операцій з підготовки нетрадиційної сировини.

Технологію запропонованих продуктів високотемпературної коекструзії апробовано на ВАТ “Лантманнен АКСА” м. Бориспіль (Київська обл.), проведено розрахунки техніко-економічної ефективності виробництва таких продуктів. При впровадженні у виробництво розроблених сухих сніданків рівень рентабельності підприємства не знизиться і можливе його збільшення в межах 2 % за рахунок підвищеного попиту на дану продукцію.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Облап (Махинько) Л., Ковбаса В., Хмелюк Г. Водорість фукус як харчова добавка з радіопротекторною дією // Харч. і перероб. пром-сть. - 2004. - № 6. - С. 18-19.

Використання солодових екстрактів у продуктах коекструзії / Л.В. Махинько, В.М. Ковбаса, О.В. Герасименко, Н.О. Ємельянова, Є.І. Ковалевська, В.А. Піддубний // Наук. праці НУХТ. - 2004. - № 15 - С. 68-70.

Розроблення екструдатів підвищеної біологічної цінності / В.М. Ковбаса, Л.В. Махинько, О.В. Герасименко, А.В. Шаран, В.А. Піддубний // Зернові продукти і комбікорми. - 2005. - № 1. - С. 29-31.

Махинько Л.В., Ковбаса В.М. Використання насіння льону у виробництві продуктів екструзійної технології // Обладнання та технології харчових виробництв: Темат. зб. наук. пр. - Донецьк: ДонДУЕТ, 2005. - Вип. 13. - Т. 1. - С. 104-109.

Пат. 70009 А України, МКИ А 23 L 1/18. Склад начинки для сухих сніданків / Л.В. Облап (Махинько), В.М. Ковбаса, І.М. Кожура, В.А. Терлецька, О.В. Ромашко. - № 20031212094; Заявл. 23.12.2003; Опубл. 15.09.2004, Бюл. № 9. - 4 с.

Пат. 70676 А України, МКИ А 23 L 1/18. Склад начинки для сухих сніданків / Л.В. Облап (Махинько), В.М. Ковбаса, В.Н. Корзун, Г.О. Хмелюк. - № 20031212091; Заявл. 23.12.2003; Опубл. 15.10.2004, Бюл. № 10. - 4 с.

Пат. 6599 України, МКИ А 23 L 1/18. Склад начинки для сухих сніданків / Л.В. Махинько, В.М. Ковбаса, О.В. Герасименко, Є.І. Ковалевська, Н.О. Ємельянова. - № 20041008328; Заявл. 13.10.2004; Опубл. 16.05.2005, Бюл. № 5. - 4 с.

Пат. 6634 України, МКИ А 23 L 1/18. Склад начинки для сухих сніданків / Л.В. Махинько, В.М. Ковбаса, О.В. Герасименко, Є.І. Ковалевська, Н.О. Ємельянова. - № 20041008544; Заявл. 20.10.2004; Опубл. 16.05.2005, Бюл. № 5. - 4 с.

Пат. 6674 України, МКИ А 23 L 1/18. Склад начинки для сухих сніданків / Л.В. Махинько, В.М. Ковбаса, О.В. Герасименко, Є.І. Ковалевська, Н.О. Ємельянова. - № 20041008760; Заявл. 26.10.2004; Опубл. 16.05.2005, Бюл. № 5. - 4 с.

Використання нетрадиційної сировини у виробництві продуктів коекструзійної технології / Л.В. Облап (Махинько), Г.О. Хмелюк, О.С. Шульга, В.М. Ковбаса // Наукові здобутки молоді - вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті: Матеріали 70-ї наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів (20-21 квітня 2004 р.). - К.: НУХТ, 2004. - Ч. 2. - С. 62.

Продукти екструзії з програмованим амінокислотним складом / В.М. Ковбаса, Л.В. Махинько, А.В. Шаран, О.В. Герасименко // Наука і освіта “2005”: Матеріали VIII Міжнародної науково-практичної конференції (7-21 лютого 2005 р.). - Д.: Наука і освіта, 2005. - Т. 53. - С. 46-48.

Махинько Л.В., Запотоцька О.В., Ковбаса В.М. Продукти екструзії з використанням насіння льону // Програма і матеріали 71-ї наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів (18-19 квітня 2005 р.). - К.: НУХТ, 2005. - Ч. 2. - С. 56.

Махинько Л.В., Ковбаса В.М. Использование фитопорошков в производстве продуктов коэкструзии // Техника и технологии пищевых производств: Тезисы докладов V Международной научно-технической конференции (18-20 мая 2005 г.). - Могилев, 2005. - С. 65-66.

Махинько Л.В., Ковбаса В.М., Шаран А.В. Вплив насіння льону на споживчі властивості екструдованої зернової сировини // Екотрофологія. Сучасні проблеми: Матеріали І Міжнародної науково-практичної конференції (30 травня-1 червня 2005 р.). - Біла Церква, 2005. - С. 71-73.

Махинько Л.В., Запотоцька О.В., Ковбаса В.М. Харчова цінність продуктів коекструзії та шляхи її підвищення // Нові технології та технічні рішення в харчовій промисловості: сьогодення і перспективи: Матеріали ІХ Міжнародної науково-технічної конференції (17-19 жовтня 2005 р.). - К.: НУХТ, 2005. - Ч. 1. - С. 118.

Махинько Л.В., Ковбаса В.М. Вплив співвідношення фракцій крохмалю на споживчі властивості екструдатів // Наукові здобутки молоді - вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті: Матеріали 72-ї наукової конференції молодих учених, аспірантів і студентів (17-18 квітня 2006 р.). - К.: НУХТ, 2006. - Ч. 2. - С. 51.

АНОТАЦІЇ

Махинько Л.В. Удосконалення технології продуктів високотемпературної коекструзії підвищеної харчової цінності. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.01 - технологія хлібопекарських продуктів та харчових концентратів. - Національний університет харчових технологій, Київ, 2007.

Робота присвячена удосконаленню технології продуктів високотемпературної коекструзії з метою підвищення їхньої якості, харчової та біологічної цінності. Вивчено вплив нетрадиційної сировини рослинного походження (насіння бобових, насіння льону, солодових екстрактів, продуктів перероблення морських водоростей, сухих подрібнених лікарських рослин, пилку квіткового) на основні показники якості готової продукції. Досліджено можливість використання такої сировини у виробництві продуктів коекструзії на основі жирових начинок, встановлено раціональні дозування нетрадиційної сировини для забезпечення високої якості та харчової цінності готових виробів.

Підтверджена можливість подовжити термін зберігання продуктів коекструзії на основі жирових начинок з використанням порошків лікарських рослин. Розроблена нормативна документація на сухі сніданки екструзійної технології з начинками. Удосконалена технологія, апробована у виробничих умовах та захищена патентами України.

Ключові слова: високотемпературна коекструзія, начинка, сировина рослинного походження, біологічна цінність, харчова цінність, термін зберігання.

Махинько Л.В. Усовершенствование технологии продуктов высокотемпературной коэкструзии повышенной пищевой ценности. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.01 - технология хлебопекарных продуктов и пищевых концентратов. - Национальный университет пищевых технологий, Киев, 2007.

Диссертационная работа посвящена усовершенствованию технологии продуктов высокотемпературной коэкструзии с целью повышения их качества, пищевой и биологической ценности.

Изучено влияние нетрадиционного сырья растительного происхождения (семян бобовых, семени льна, солодовых экстрактов, продуктов переработки морских водорослей, сухих измельченных лекарственных растений, цветочной пыльцы) на основные показатели качества готовой продукции. С помощью разработанной компьютерной программы созданы рецептурные композиции корпусов для подушечек с начинкой, в состав которых входят соя, горох, чечевица. Такие продукты отличаются от традиционных повышенным содержанием и сбалансированностью незаменимых аминокислот. Установлено, что по основным показателям качества (органолептические, физико-химические) разработанные продукты не уступают традиционным.

Проведен комплекс исследований, касающихся определения роли фракционного состава крахмала как основного структурообразующего компонента экструдированных продуктов на формирование потребительских свойств экструдатов (органолептические показатели, прочность полученной структуры, способность к набуханию, растворимость, водопоглотительная способность, коэффициент вспучивания). На основе экспериментальных данных установлено, что для получения экструдатов с наилучшими показателями качества следует использовать крахмалсодержащее сырье с наибольшим содержанием амилозной фракции.

Впервые изучено влияние семени льна на протекание процесса экструзии, а также на формирование основных свойств готового продукта при добавлении его к рисовой и кукурузной крупе. Отмечено, что использование семени льна положительно сказывается на формировании качественных характеристик экструдированных продуктов. Установлены рациональные дозировки семени льна, которые обеспечивают высокие органолептические и физико-химические показатели экструдатов, а именно: 10 % к массе смеси с рисовой крупой и 5 % к массе смеси с крупой кукурузной.

На основе проведенных органолептических, физико-химических, структурно-механических исследований установлены рациональные дозировки сырья растительного происхождения (солодовых экстрактов, продуктов переработки морских водорослей, порошков лекарственных растений, цветочной пыльцы) при изготовлении начинок на жировой основе для продуктов коэкструзии.

Отмечено замедление процессов окисления жирового компонента коэкструдированных продуктов при внесении порошков лекарственных растений. Наилучший антиоксидантный эффект был выявлен при использовании порошка мяты перечной. Установлена возможность продления срока хранения коэкструзионных продуктов на основе жировых начинок с использованием порошков лекарственных растений на 1…1,5 месяца по сравнению с контрольным образцом (подушечки “Молочные”).

Разработан электрофизический экспресс-метод контроля качества жировых начинок при хранении продуктов коэкструзии, основанный на зависимости диэлектрической проницаемости начинки от качества жировой составляющей.

Исследованы процессы миграции, проходящие на границе раздела фаз корпус-начинка при хранении коэкструдатов. Установлено, что наиболее интенсивное протекание концентрационной диффузии жира из начинки в корпус происходит в первые шесть - девять часов хранения продуктов. При добавлении к составу начинок сырья растительного происхождения характерно уменьшение интенсивности процессов миграции жира в корпус.

Рассчитана пищевая и биологическая ценность разработанных продуктов коэкструзии. На сухие завтраки экструзионной технологии с начинкой разработана и утверждена нормативная документация. Усовершенствованная технология апробирована в производственных условиях и защищена патентами Украины.

Ключевые слова: высокотемпературная коэкструзия, начинка, сырье растительного происхождения, биологическая ценность, пищевая ценность, срок хранения.

Makhynko L.V. The refinement of technology of products of the high temperature coextrusion increased food value. - Manuscript. The thesis for obtaining of scientific degree of Candidate of Technical Sciences in speciality 05.18.01 - Тechnology of bread-making products and food concentrates. - National University of Food Technologies, Kyiv, 2007.

The thesis is dedicated to the refinement of technology of products of high temperature coextrusion with the aim of increasing of their quality, food and biological value. Influence of untraditional raw material of vegetable origin (seed of legumes, seed of flax, malt extracts, products of seaweed processing, dry ground medical plants, floral pollen) has been determinated on the general characteristics of quality of the prepared products. Possibility of the using of such raw material is explored in production of coextrusion products on the basis of the fatty fillings, the rational dosages of untraditional raw material have been installed for providing the high quality and food value of the finished products.

The possibility of prolonging the term of products storage of coextrusion on the basis of the fatty fillings with the using of powders of medical plants has confirmed. Normative documentation on dry breakfasts of extrusion technology with fillings has developed. The rifined technology has approved in production conditions and defended by patents of Ukraine.

Keywords: high temperature coextrusion, corps, filling, raw material of vegetable origin, biological value, food value, a period of storage.

Размещено на Allbest.ru

...