Удосконалення технології макаронних та хлібних виробів використанням харчових добавок структуроутворювальної дії

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний університет харчових технологій

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Удосконалення технології макаронних та хлібних виробів використанням харчових добавок структуроутворювальної дії

Паливода С.Д.

05.18.01 - зберігання і технологія переробки зерна

Київ - 2010

Вступ

Актуальність теми. Основним завданням підприємств макаронної галузі є забезпечення високої якості макаронних виробів, яка залежить від якості сировини та технологічних режимів, що створюються при їх виготовленні. В даний час головною проблемою у досягненні високої якості макаронних виробів є якість борошна. З середини 90-х років минулого століття в Україні макаронні фабрики використовують виключно хлібопекарське борошно. Це пов'язано з недостатнім виробництвом зерна твердої пшениці, необхідного для виробництва макаронного борошна, та високою ціною на нього.

Відомо, що якість виробів з макаронного борошна з м'якої пшениці та хлібопекарського борошна значно нижча. Проблемі поліпшення якості макаронних виробів з хлібопекарського борошна приділяли увагу вчені Назаров М. І., Медведєв Г. М., Назаренко Н. Г., Бондарева К. І., Юрчак В. Г. Але нині ситуація ускладнюється тим, що чинним стандартом на борошно затверджені занижені вимоги до його якості, зокрема за вмістом клейковини. За ГСТУ 46.004-99 допускається використовувати для виробництва макаронних виробів борошно з вмістом клейковини 25 %. Аналіз виробничого досвіду та наукових даних показав, що при вмісті клейковини, основного структуроутворюючого компоненту борошна, менше 27 % неможливо забезпечити високу якість виробів. Тому одним з шляхів поліпшення якості макаронних виробів із хлібопекарського борошна є використання харчових добавок структуроутворювальної дії як поліпшувачів.

Аналогічна проблема поліпшення якості виробів при переробленні борошна зі зниженими технологічними властивостями існує у хлібопеченні. Найчастіше зниження якості борошна полягає у зниженні кількості та якості клейковини в борошні "слабкому за силою" та у борошні з нееластичною крихкою клейковиною.

У макаронному виробництві та хлібопеченні існує багато наукових розробок з поліпшення якості виробів шляхом використання як поліпшувачів харчових добавок структуроутворювальної дії, а саме: пектинових речовин, модифікованого крохмалю, похідних целюлози та інших структуроутворювачів, а також ряду поверхнево-активних речовин (ПАР).

Проте не всі з досліджених раніше харчових добавок є нині на ринку України, деякі з них зарубіжного виробництва, тому мають високу ціну. Отже, необхідний пошук нових добавок структуроутворювальної дії, які були б порівняно недорогими або вироблялись в Україні. Серед таких добавок широке застосування у харчових технологіях знайшли досить дешеві добавки-геле-утворювачі камеді рослинного походження - камедь гуара, камедь дерева тара та камедь рожкового дерева, а також поверхнево-активні речовини вітчизняного виробництва, які раніше під час виготовлення макаронних виробів та хліба не застосовувались. Аналіз їх властивостей та досвіду використання у харчових технологіях дає підстави передбачити позитивний вплив цих добавок на якість макаронних та хлібних виробів під час перероблення хлібопекарського борошна зі зниженою якістю та кількістю клейковини.

Зв'язок з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконувались відповідно до тематики науково-дослідних робіт кафедри технології хліба, кондитерських, макаронних виробів та харчових концентратів "Наукове обґрунтування і вдосконалення технології макаронних виробів під час переробки борошна пониженої якості та створення продуктів оздоровчого призначення", що координується з науковим напрямом Національного університету харчових технологій "Розроблення технологій харчових продуктів оздоровчої та профілактичної дії".

Автор особисто брала участь у проведенні досліджень та розробленні нормативної документації.

Метою роботи є поліпшення якості макаронних та хлібних виробів з хлібопекарського борошна зі зниженою кількістю та якістю клейковини застосуванням поліпшувачів структуроутворювальної дії, а саме, камедей рослинного походження та поверхнево-активних речовин.

Для досягнення поставленої мети були сформульовані такі завдання:

встановити можливість використання для поліпшення якості макаронних виробів із хлібопекарського борошна камедей рослинного походження (гуара, дерева тара та рожкового дерева) та неіоногенних поверхнево-активних речовин (емульгатора Естер-П, сорбату тристеарату та моностеарату гліцерину);

дослідити можливість поліпшення якості та подовження свіжості хліба з борошна зі зниженими технологічними властивостями використанням камедей та неіоногенних поверхнево-активних речовин;

вивчити вплив камедей та ПАР на технологічні процеси виготовлення макаронних виробів та хліба;

встановити дозування камедей та ПАР для поліпшення якості макаронних виробів та хліба у разі перероблення хлібопекарського борошна зі зниженими технологічними властивостями;

встановити на підставі математичного моделювання та оптимізації процесу приготування тіста технологічні режими виготовлення макаронних виробів з використанням камедей та ПАР;

дослідити колоїдні процеси під час приготування макаронного тіста з камедями і поверхнево-активними речовинами та їх вплив на перерозподіл вологи за формами зв'язку з матеріалом;

дослідити кінетику сушіння макаронних виробів з камедями та ПАР;

вивчити механізм дії камедей та ПАР на процеси черствіння хлібних виробів;

розробити нормативну документацію та апаратурно-технологічну схему удосконаленої технології макаронних та хлібних виробів;

обґрунтувати економічну ефективність виробництва макаронних виробів за удосконаленою технологією.

Об'єкт дослідження - технологія макаронних виробів та технологічні процеси виробництва хліба.

Предмет дослідження - макаронні та хлібні вироби з камедями та ПАР.

Методи дослідження - органолептичні, фізико-хімічні методи визначення якості борошна, напівфабрикатів та готових виробів, фізико-хімічні методи дослідження колоїдних процесів, процесів черствіння хліба, експериментально-статистичні методи моделювання та статистичні методи обробки результатів досліджень, виконані з використанням комп'ютерних технологій.

Наукова новизна одержаних результатів. На підставі проведених досліджень впливу камедей рослинного походження (камеді гуара, рожкового дерева та дерева тара) та неіоногенних ПАР на якість виробів, технологічні та фізико-хімічні процеси під час виготовлення макаронних виробів із хлібопекарського борошна встановлена можливість поліпшення їх якості за показниками міцності, варильними властивостями, визначено дозування камедей та ПАР, що забезпечують поліпшення якості виробів.

Встановлено вплив камедей та ПАР на перерозподіл вологи за формами зв'язку. Доведено, що кількість осмотично зв'язаної води у макаронному тісті з камедями та ПАР збільшується, кількість вологи макро- та мікрокапілярів у тісті з камедями майже не змінюється, а при внесенні ПАР - зменшується.

Встановлені закономірності кінетики сушіння макаронних виробів з камедями та ПАР. Показано, що камеді сприяють прискоренню процесу сушіння у першому періоді та сповільненню його у другому періоді порівняно з виробами без добавок, завдяки деякому збільшенню кількості осмотично зв'язаної вологи. Внесення ПАР призводить до сповільнення процесу сушіння у першому періоді внаслідок зменшення кількості вологи макро- та мікрокапілярів, але не впливає на швидкість видалення вологи у другому. Це вимагає створення для виробів із камедями та ПАР більш м'яких режимів сушіння у другому періоді.

Доведено, що камеді та ПАР сприяють зниженню активності води та зростанню міцності її зв'язування у процесі адсорбції, утворенню дрібнопористої структури виробів і збільшенню вологи моно- та полімолекулярної адсорбції.

Показано, що у процесі сушіння макаронних виробів видаляється волога макро- та мікрокапілярів, 1,8…5,4 % (% до маси наважки) осмотично зв'язаної води. Невидаленою залишається 4,2…5,2 % осмотично зв'язаної вологи та адсорбційно зв'язана волога.

Встановлено поліпшення якості хліба з камедями рослинного походження та досліджуваними поверхнево-активними речовинами за питомим об'ємом, структурою пористості м'якушки, подовженням терміну свіжості хліба. Показано, що збереження свіжості хліба пояснюється зменшенням вмісту вільної вологи, вологи макро- та мікрокапілярів та збільшенням кількості осмотично зв'язаної вологи у виробах з камедями та ПАР як після випікання, так і впродовж трьох діб зберігання, а також взаємодією ПАР з крохмалем борошна.

Практичне значення отриманих результатів. Удосконалену технологію виробництва макаронних виробів апробовано на ВАТ "Макаронна фабрика" м. Київ.

На підставі вивчення способів внесення та параметрів підготовки харчових добавок, їх впливу на властивості тіста та якість продукції рекомендовано технологічні параметри виготовлення макаронних виробів з камедями та ПАР.

Розроблено нормативну документацію, що сприятиме впровадженню результатів роботи у виробництво: технічні умови, технологічну інструкцію та рецептури на макаронні вироби "Русинські" з камедями та ПАР; технологічні рекомендації з виробництва хлібних виробів із застосуванням камедей та ПАР.

Особистий внесок здобувача. Автором особисто підібрано, системати-зовано та проаналізовано вітчизняні та зарубіжні літературні джерела з досліджуваних питань, опрацьовано ряд сучасних методик з вивчення колоїдних процесів та структурно-механічних властивостей макаронного та хлібного тіста, готових виробів, здійснено експериментальні дослідження, обґрунтовано економічну ефективність впровадження удосконаленої технології, підготовлено й опубліковано результати досліджень.

Ряд експериментальних досліджень проведено спільно зі співробітниками Інституту колоїдної хімії та хімії води ім. А. В. Думанського НАН України, дослідження процесів сорбції-десорбції води макаронними виробами - зі співробітниками Інституту фізичної хімії ім. Л. В. Писаржевського НАН України, фаринографічні дослідження та дослідження амілограм - зі співробітниками Українського інституту експертизи сортів рослин, рентгенографічні дослідження процесу черствіння - спільно з к.х.н., доцентом кафедри неорганічної хімії НУХТ Фоменком В. В. Підготовку до експериментальних досліджень, аналіз та узагальнення результатів проведено спільно з науковим керівником д.т.н., проф. Юрчак В.Г.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідались, обговорювались і були схвалені на 71 - 73, 75-й міжнародних наукових конференціях молодих вчених, аспірантів і студентів НУХТ "Наукові здобутки молоді - вирішенню проблем харчування людства у XXI столітті" (м. Київ, 2005 - 2007, 2009 рр.), VI міжнародній науково-практичній конференції "Хлібопродукти - 2007" (м. Одеса, 2007 р.), VII міжнародній науково-практичній конференції "Иннованионные технологии в пищевой промышленности" (Білорусія, м. Мінськ, 2008 р.), VIII міжнародній науково-практичній конференції "Сучасні проблеми технології та механізації процесів переробних і харчових виробництв" (м. Харків, 2008 р.), міжнародній науково-практичній конференції "Інноваційні енерго- й ресурсозберігаючі технології та обладнання в хлібопекарській, кондитерській, макаронній та харчоконцентратній і зернопереробній галузях харчової промисловості" (м. Київ, 2008 р.), першому Європейському конгресі з харчової науки (м. Любляна, Словенія, 2008 р.), міжнародній конференції “New challenges in food preservation. Processing. Safety. Sustainability” (м. Будапешт, Угорщина, 2009 р.).

Публікації. За результатами роботи опубліковано 18 наукових праць, у тому числі 6 статей у фахових журналах і збірниках наукових праць, 1 стаття - в іншому виданні, 8 тез за матеріалами конференцій, одержано 3 деклараційні патенти України на корисну модель.

Структура дисертації. Робота складається із вступу, семи розділів, виснов-ків, списку літературних джерел з 236 назв та додатків. Робота викладена на 203 стор. основного тексту, включає 29 рисунків та 48 таблиць.

1. Основний зміст роботи

У вступі обґрунтована актуальність теми досліджень, визначено мету та завдання досліджень, розкрито наукову новизну та практичне значення одержаних результатів. Наведено відомості про особистий внесок автора, апробацію та опублікування результатів досліджень, структуру та обсяг роботи.

У розділі "Харчові добавки як поліпшувачі якості макаронних виробів та хліба" здійснено аналітичний огляд літератури, розглянуто вплив технологічних властивостей борошна на якість виробів. Дано порівняльну характеристику хлібопекарських та макаронних властивостей борошна, проаналізовано значення кількості та якості клейковини у борошні в технології хліба та макаронних виробів. Розглянуто властивості камедей і ПАР та досвід їх використання у харчових технологіях.

У розділі "Характеристика сировини та методів досліджень" наведено характеристику сировини і методів аналізу. У роботі використовували 12 партій борошна з різним вмістом та якістю клейковини; камеді рослинного походження - камедь гуара VIDOGUM GH (Е 412), камедь дерева тара VIDOGUM SP (Е 417) та камедь рожкового дерева VIDOGUM L (Е 410), виробництва фірми UNIPEKTIN (Швейцарія); поверхнево-активні речовини виробництва науково-виробничого підприємства "Електрогазохім" (м. Житомир) - емульгатор Естер-П, тригліцерид стеаринової кислоти (марка Б), сорбат тристеарат, моностеарат гліцерину. Усі види сировини і харчових добавок відповідали вимогам чинних стандартів, ТУ або мали гігієнічний висновок МОЗ України.

Показники якості сировини, добавок, напівфабрикатів і готових виробів визначали за методиками, регламентованими стандартами та прийнятими у технології хліба та макаронних виробів.

Форми зв'язку вологи з матеріалом у макаронному тісті та хлібі досліджували методом термогравіметрії на дериватографі Q-1000. Сорбційні властивості макаронного тіста та його мікропористу структуру вивчали за ізотермами сорбції-десорбції.

Кожну серію дослідів виконували у три - п'ятикратній повторності.

У розділі "Дослідження впливу добавок структуроутворювальної дії на якість макаронних виробів та параметрів їх підготовки до виробництва" вивчено вплив камедей та ПАР на якість макаронних виробів. Встановлено, що поліпшення якості проявляється при дозуванні камедей 0,15…0,25 % до маси борошна. Наведені в табл. 1 дані, одержані за дозування камедей 0,15 %, свідчать, що покращується стан поверхні виробів, скловидність, зменшується кількість мік-ротріщин та поліпшуються показники варильних властивостей: зростає коефіцієнт збільшення об'єму та зменшується перехід сухих речовин у варильну воду. Найкращий поліпшувальний ефект досягається при використанні камеді гуара.

Дослідження впливу способу внесення камедей у тісто на якість макаронних виробів показало, що їх використання у сухому вигляді сприяє вищій міцності виробів порівняно з внесенням їх у вигляді колоїдного розчину.

Вивчено можливість використання неіоногенних ПАР вітчизняного виробництва - емульгатора Естер-П, сорбату тристеарату та моностеарату гліцерину для поліпшення якості макаронних виробів із хлібопекарського борошна (табл. 2). Встановлено, що ПАР сприяють покращенню стану поверхні, скловидності та міцності макаронних виробів. Зростає коефіцієнт збільшення об'єму під час варіння, зменшується перехід сухих речовин у варильну воду. Найкращий ефект досягається у разі внесення емульгатора Естер-П.

Вивчення можливості сумісного застосування камедей та досліджуваних ПАР показало, що у цьому разі їх позитивний вплив на якість виробів не перевищує ефект, отриманий від використання цих добавок окремо.

Таблиця 1 Показники якості макаронних виробів із камедями рослинного походження

Встановлено (табл. 3), що вміст сухої клейковини у тісті з камедями зменшується на 0,3…0,6 %, причому більш суттєво у випадку внесення камедей у вигляді колоїдного розчину. Кількість відмитої сирої клейковини майже не змінюється завдяки збільшенню її гідратації. Клейковина при внесенні добавок стає дещо міцнішою. Вірогідно, встановлені закономірності можна пояснити тим, що набухлі камеді у тісті утворюють плівки, які перешкоджають з'єднанню білків у клейковинний згусток та утворюють з ними комплекси.

Визначення впливу ПАР на властивості клейковини показало, що неіоногенні ПАР практично не впливають на кількість і якість клейковини та дещо знижують її гідратаційну здатність, крім моностеарату гліцерину.

Для обґрунтування параметрів підготовки камедей до виробництва проводили дослідження в'язкості їх розчинів за робочої концентрації 0,5 %. Встановлено (рис. 1), що у холодній воді при 20…30 °С всі камеді мають нижчу розчинність та в'язкість. За температури 40…50 °С їх в'язкість вища і зростає впродовж 8 годин витримування внаслідок поступового набухання камедей. Найбільш суттєві зміни відбуваються впродовж перших 2 год. витримування. Вищу в'язкість мають розчини камеді тара. Встановлені залежності дали змогу рекомендувати параметри підготовки камедей до виробництва: приготування колоїдного розчину камедей при гідромодулі 1:2000 із всієї кількості води, необхідної за рецептурою. Температура колоїдного розчину 50…60 оС. Тривалість витримування становить не більше 2 год.

Таблиця 2 Показники якості макаронних виробів із поверхнево-активними речовинами

У розділі "Дослідження процесів приготування тіста та пресування макаронних виробів" встановлено, що камеді вже в мінімальній кількості сприяють збільшенню розмірів крихт тіста, що позначається на зростанні швидкості пресування та продуктивності преса і свідчить про утворення більш пластичного тіста. При збільшенні дозування камедей до 0,15 та 0,25 % тісто стає дрібнокрихтуватим, при цьому швидкість пресування та продуктивність преса знижуються. В найбільшій мірі це проявляється для камеді гуара. При внесенні сорбату тристеарату збільшується кількість крупних крихт тіста, при використанні емульгатора Естер-П, навпаки, утворюється більш дрібнокрихтувате тісто, проте швидкість пресування також зростає. Моностеарат гліцерину практично не впливає на структуру тіста.

Граничне напруження зсуву макаронного тіста (табл. 4) при внесенні камедей та ПАР знижується, що, очевидно, свідчить про зростання пластичності тіста. У результаті аналізу фаринограм тіста з досліджуваними добавками встановлено зниження пружності тіста, що підтверджує збільшення його пластичності.

Таблиця 3 Вплив камедей рослинного походження на кількість та якість клейковини

Вивчення впливу досліджуваних добавок на водопоглинальну здатність тіста за показниками фаринограм показало, що камеді сприяють збільшенню водопоглинальної здатності та призводять до зменшення ступеня розрідження тіста. Використання емульгатора Естер-П також сприяє збільшенню водопоглинання, інші ПАР на нього не впливають. Неіоногенні ПАР знижують розрідження тіста.

На підставі отриманих математичних моделей процесу тістоприготування для макаронних виробів з камеддю гуара та емульгатором Естер-П здійснено його оптимізацію. Встановлено оптимальні параметри процесу тістоприготування для виробів з камеддю гуара: дозування камеді 0,1 % до маси борошна, вологість тіста - 33 %, температура колоїдного розчину - 50 С; для виробів з емульгатором Естер-П: дозування Естер-П - 0,2 % до маси борошна, вологість тіста - 35 %, температура розчину - 70 С.

Таблиця 4 Граничне напруження зсуву макаронного тіста з камедями та ПАР

У розділі "Вплив поліпшувачів структуроутворювальної дії на процеси сушіння та форми зв'язку вологи в напівфабрикатах та готових виробах" досліджено закономірності впливу камедей та ПАР на кінетику видалення вологи при сушінні, характер взаємодії води з матеріалом та процеси сорбції-десорбції вологи сирими макаронними виробами.

Встановлено, що камеді сприяють зростанню швидкості сушіння в першому періоді та сповільненню її у другому. У разі збільшення дозування камедей з 0,15 % до 0,25 % цей вплив є більш суттєвим і призводить до збільшення тривалості сушіння (рис. 2).

Внесення ПАР (рис. 3) дещо зменшує швидкість видалення вологи у першому періоді і практично не впливає на швидкість видалення вологи у другому. Це призводить до незначного збільшення тривалості сушіння. Найбільший вплив на процес видалення вологи мають емульгатор Естер-П та моностеарат гліцерину.

Одержані криві вакуумного зневоднення зразків тіста в ізотермічних умовах підтверджують встановлені залежності кінетики сушіння виробів з добавками.

На підставі аналізу дериватограм встановлено, що камеді в більшій чи меншій мірі сприяють збільшенню кількості вологи макро- та мікрокапілярів. Більш суттєво камеді впливають на зростання кількості осмотич-но зв'язаної вологи - на 2,5…4,0 % до маси води, кількість адсорбційно зв'язаної води, виз-наченої даним методом, у зразках тіста з камедями не змінюється.

Використання дос-ліджуваних ПАР призводить до зменшення кількості вологи макро- та мікрокапілярів, кількість осмотично зв'яза-ної вологи зростає порівняно з макаронним тістом без добавок на 1,7 …4,0 %. На вміст адсорбційно зв'язаної вологи у тісті поверхнево-активні речовини не впливають.

Встановлено, що в процесі сушіння макаронних виробів до вологості 13,0… 13,5 % видаляється волога макро- та мікрокапілярів (16,6… 20,2 % до маси наважки) і частина осмотично зв'язаної води (1,8… 5,4 % до маси наважки). Деяка кількість осмотично зв'язаної вологи (4,2…5,2 % до маси наважки) та адсорбційно зв'язана волога (5,8…6,4 % до маси наважки) залишаються невидаленими під час сушіння. Тобто, перебіг процесу сушіння залежить від вмісту у тісті вологи макро- і мікрокапілярів та осмотично зв'язаної вологи.

Співставлення кривих кінетики сушіння та даних щодо кількості вологи з різними формами зв'язку показує, що прискорення сушіння у першому періоді корелює зі збільшенням кількості вологи макро- та мікрокапілярів, а зниження швидкості сушіння у другому періоді зумовлене зростанням кількості осмотично зв'язаної вологи.

Аналіз ізотерм сорбції-десорбції води сирими макаронними виробами показав (табл. 5), що камеді та досліджувані поверхнево-активні речовини сприяють збільшенню кількості вологи моно- та полімолекулярної адсорбції та зниженню активності води на всьому діапазоні рівноважної вологості. Це свідчить про зростання міцності зв'язування вологи у виробах з камедями та ПАР.

За ізотермами сорбції-десорції у роботі розраховані діаметр пор сирих макаронних виробів із досліджуваними добавками, питома поверхня пор та їх сорб-ційний об'єм, а також побудовані криві розподілення пор за розмірами. Доведено (табл. 6), що загальна кількість адсорбованої вологи залежить від сорбційного об'єму пор у виробах, діаметр пор та їх питома поверхня корелюють з кількістю вологи моно- та полімолекулярної адсорбції. Встановлено, що у виробах з камедями зменшується сорбційний об'єм пор та загальна кількість адсор-бованої вологи. ПАР сприяють збільшенню сорбційного об'єму пор і кількості адсорбованої вологи. Побудовані криві розподілення пор за розмірами свідчать про утворення дрібнопористої мікроструктури виробів з харчовими добавками. Найбільш дрібнопориста мікроструктура виробів утворюється при внесенні камеді рожкового дерева та емульгатора Естер-П.

Таблиця 5 Кількість адсорбованої води сирими макаронними виробами з добавками структуроутворювальної дії

Як показано вище (див. розд. 4), камеді та ПАР сприяють зниженню міцності тіста та його пружності. Очевидно, саме це дає змогу краще ущільнити тісто під час пресування і забезпечує утворення дрібнопористої мікроструктури виробів, що, в свою чергу, сприяє зростанню скловидності та міцності виробів.

У розділі "Дослідження використання камедей та ПАР для поліпшення якості та збереження свіжості хліба" встановлено, що використання камедей у кількості 0,25…0,5 % до маси борошна сприяє покращенню структури пористості, еластичності м'якушки хліба, збільшенню його питомого об'єму. При переробленні слабкого за силою борошна та борошна з міцною клейковиною спостерігається поліпшення якості виробів, проте в найбільшій мірі покращується якість хліба з середнього за силою борошна. Найкращий поліпшувальний ефект спостерігається у разі застосування камеді дерева тара.

Покращення якості хліба з досліджуваними ПАР полягає у збільшені питомого об'єму, зростанні формостійкості хліба, покращенні структури пористості м'якушки, її еластичності. Зокрема, відбувається поліпшення якості хліба зі слабкого борошна та борошна з міцною клейковиною. У разі внесення тригліцериду стеаринової кислоти та сорбату тристеарату питомий об'єм хліба зростає на 10,5 та 6,1 % порівняно з контролем.

Таблиця 6 Характеристики мікропористої структури макаронних виробів із камедями та ПАР

Сумісне внесення ПАР і камедей сприяє збільшенню питомого об'єму та формостійкості хліба порівняно з їх використанням окремо. Найкращим є поєднання ПАР із камеддю гуара.

Оскільки досліджувані ПАР значною мірою проявляють ліпофільні властивості, вивчали їх вплив на якість виробів із жиром. Встановлено, що внесення ПАР у складі жирової емульсії є більш ефективним.

Для вивчення механізму дії камедей та ПАР на якість виробів досліджували їх вплив на перебіг спиртового і молочнокислого бродіння, газоутриму-вальну та формоутримувальну здатність. Встановлено, що камеді не впливають на загальну кількість діоксиду вуглецю, що виділяється за 5 год. бродіння тіста, на процес кислотонакопичення, газоутримувальну і формоутримувальну здатність тіста. Проте використання камедей знижує інтенсивність газонакопичення в період зброджування у тісті власних цукрів борошна.

Досліджувані ПАР також не впливають на загальну кількість виділеного діоксиду вуглецю, але інтенсивність газонакопичення в період зброджування власних цукрів борошна та кислотність зразків тіста в процесі бродіння дещо знижуються. Внесення ПАР призводить до зниження газоутримання та збільшення розпливання тіста, причому в найбільшій мірі - у разі внесення сорбату тристеарату та моностеарату гліцерину.

Вивчали вплив добавок на процес черствіння хліба. За показниками деформації м'якушки, її крихтуватості (рис. 4) та гідрофільності встановлено, що камеді у кількості 0,25 та 0,5 % до маси борошна сповільнюють процес черствіння. Більш суттєвий вплив проявляється за дозування камедей 0,5 %.

Поверхнево-активні речовини також сприяють подовженню термінів свіжості хліба (рис. 5). Сумісне використання камедей та ПАР у більшій мірі сповільнює черствіння хліба порівняно з застосуванням камедей чи ПАР окремо.

Ефективним способом подовження свіжості хліба є заварювання борошна. Застосування заварювання борошна у разі використання камедей дає змогу сповільнити черствіння хліба та збільшити вологість тіста на 1 %, що сприяє збільшенню виходу хліба.

Для пояснення меха-нізму дії камедей на процес черствіння хліба проводили рентгенографічні дослід-ження м'якушки одразу після випікання й охолод-ження та через 7 діб зберігання хліба. Аналіз отриманих дифрактограм показав, що ретроградація крохмальних зерен у зразках хліба з камедями відбувається швидше, очевидно, внаслідок менш глибокої клейстеризації крохмалю в процесі випікання зразків. Тому сповільнення черствіння можна пояснити, насамперед, зміною форм зв'язку вологи у хлібі та поліпшенням структури пористості м'якушки. За допомогою дериватографа встановлено, що у хлібі з камедями зменшується вміст вільної вологи, вологи макро- та мікрокапілярів і збільшується кількість осмотично зв'язаної води після випікання. Ступінь зміни кількості вологи цих форм зв'язку впродовж зберігання є нижчим порівняно з контролем.

Для пояснення механізму дії ПАР на процес черствіння хліба визначали в'язкість крохмального клейстеру на амілографі. Встановлено, що неіоногенні ПАР знижують максимальну в'язкість крохмальних драглів, що свідчить про утворення комплексів досліджуваних ПАР з крохмалем борошна. Внаслідок цього знижується швидкість кристалізації крохмалю та сповільнюється черствіння хліба.

У розділі "Удосконалення технології макаронних виробів та хліба з хлібопекарського борошна застосуванням камедей та ПАР" обґрунтовано технологічні режими виготовлення макаронних виробів із хлібопекарського борошна та хліба з камедями і ПАР. Розроблено технологічні інструкції з виготовлення хліба і макаронних виробів у разі внесення добавок. На підставі проведених досліджень та визначення оптимальних технологічних режимів розроблено апаратурно-технологічну схему виробництва макаронних виробів із камедями та ПАР. Показано, що прибуток від впровадження удосконаленої технології макаронних виробів з камеддю гуара та емульгатором Естер-П буде досягатися завдяки зростанню обсягів виробництва та збільшенню товарної продукції.

камедь борошно технологічний макаронний

Висновки

На підставі проведених досліджень впливу камедей рослинного поход-ження і неіоногенних поверхнево-активних речовин вітчизняного виробництва на якість виробів, технологічні та фізико-хімічні процеси під час виготовлення макаронних виробів та хліба одержані такі результати:

Встановлено, що камеді сприяють поліпшенню якості макаронних виробів із хлібопекарського борошна за показниками скловидності, наявності мікротріщин та варильними властивостями. Найкращий поліпшувальний ефект досягається при внесенні камеді гуара. Обґрунтовано дозування камедей у межах 0,15…0,25 % до маси борошна.

Доведена можливість використання для поліпшення якості макаронних виробів із хлібопекарського борошна неіоногенних ПАР вітчизняного виробництва: емульгатора Естер-П у кількості 0,3 % до маси борошна, сорбату трис-теарату у кількості 0,5 % та моностеарату гліцерину у кількості 0,4 % до маси борошна, яке проявляється в покращенні стану поверхні виробів, їх міцності та показників варильних властивостей. Найкращий поліпшувальний ефект досягається у разі внесення емульгатора Естер-П.

Встановлено, що під час тістоприготування камеді сприяють утворенню дрібнокрихтуватого тіста, при цьому швидкість пресування та продуктивність пресу знижуються. Використання ПАР сприяє збільшенню розмірів крихт тіста у разі внесення сорбату тристеарату та утворенню дрібнокрихтуватого тіста при використанні емульгатора Естер-П. Разом з тим, усі ПАР збільшують швидкість пресування та продуктивність пресу завдяки зниженню міцності системи та утворенню більш пластичного тіста.

Показано, що камеді та емульгатор Естер-П сприяють збільшенню водо-поглинальної здатності тіста та призводять до зниження ступеня розрідження тіста.

Одержано математичні моделі процесу приготування макаронного тіста та встановлено його оптимальні параметри для виробів з камеддю гуара: дозування камеді 0,1 % до маси борошна, вологість тіста - 33 %, температура колоїдного розчину - 50 С; для виробів з емульгатором Естер-П: дозування Естер-П - 0,2 % до маси борошна, вологість тіста - 35 %, температура розчину - 70 С.

Вивчено кінетику сушіння макаронних виробів і показано, що камеді сприяють зростанню швидкості сушіння в першому періоді завдяки деякому збільшенню кількості вологи макро- та мікрокапілярів, але сповільнюють цей процес у другому періоді завдяки збільшенню кількості осмотично зв'язаної вологи. У разі збільшення дозування камедей з 0,15 % до 0,25 % до маси борошна цей вплив є більш суттєвим і призводить до подовження тривалості сушіння. Для тіста з ПАР також існує кореляція між зменшенням кількості вологи макро- та мікрокапілярів та зниженням швидкості видалення вологи у першому періоді сушіння. Але збільшення осмотично зв'язаної вологи у зразках тіста з ПАР практично не призводить до сповільнення швидкості видалення вологи у другому періоді.

Доведено, що в процесі сушіння макаронних виробів до вологості 13,0…13,5 % видаляється волога макро- та мікрокапілярів (16,6…20,2 % до маси наважки) і частина осмотично зв'язаної води (1,8…5,4 % до маси наважки). Деяка кількість осмотично зв'язаної вологи (4,2…5,2 % до маси наважки) та адсорбційно зв'язана волога (5,8…6,4 % до маси наважки) залишаються невидаленими. Тобто, перебіг процесу сушіння макаронних виробів залежить від вмісту вологи макро- і мікрокапілярів та осмотично зв'язаної вологи.

Аналіз ізотерм сорбції-десорбції води макаронним тістом показав, що камеді та досліджуванні поверхнево-активні речовини сприяють збільшенню кількості вологи моно- та полімолекулярної адсорбції та зниженню активності води на всьому діапазоні рівноважної вологості, тобто сприяють зростанню міцності зв'язування вологи у виробах.

Встановлено, що внесення харчових добавок сприяє утворенню дрібнопористої структури виробів. Показано, що при використанні камедей зменшується сорбційний об'єм пор та гігроскопічна вологість зразків, діаметр пор та їх питома поверхня корелюють з кількістю вологи моно- та полімолекулярної адсорбції. Доведено, що розрахунковий сорбційний об'єм пор у макаронному тісті визначає загальну кількість адсорбованої вологи. ПАР сприяють збільшенню сорбційного об'єму пор і гігроскопічної вологості тіста, а камеді - зменшенню.

Використання камедей у кількості 0,25…0,5 % до маси борошна сприяє покращенню структури пористості, еластичності м'якушки хліба, збільшенню його питомого об'єму. Найбільшою мірою покращується якість хліба з середнього за силою борошна. Найкращий поліпшувальний ефект спостерігається у разі застосування камеді дерева тара.

Покращення якості хліба при внесенні досліджуваних ПАР полягає у збільшені питомого об'єму хліба, зростанні формостійкості, покращенні структури пористості м'якушки та її еластичності. Найкращий поліпшувальний ефект від внесення ПАР проявляється при переробленні середнього за силою борошна.

Дослідження деформації м'якушки, її крихтуватості та гідрофільності показало, що камеді та поверхнево-активні речовини сприяють сповільненню черствіння хліба. Ефективним способом подовження свіжості хліба з камедями та збільшення його виходу є заварювання борошна і збільшення вологості тіста на 1 %.

За допомогою рентгенографічного аналізу показано, що подовження терміну збереження свіжості хліба з камедями не пов'язане зі сповільненням процесу ретроградації крохмального зерна під час зберігання, а пояснюється утворенням дрібнопористої м'якушки виробів та меншим вмістом вільної вологи, вологи макро-, мікрокапілярів і збільшенням кількості осмотично зв'язаної вологи.

За результатами досліджень розроблено нормативну документацію на макаронні вироби (технічні умови, технологічну інструкцію та рецептури) та технологічні рекомендації по застосуванню камедей і ПАР у хлібопекарському виробництві.

Перелік робіт, що опубліковані за темою дисертації

1. Юрчак В. Поліпшення якості макаронних виробів за допомогою вітчизняних поверхнево-активних речовин / В. Юрчак, С. Паливода, Альсаїд Абдулкарим // Хлібопекарська і кондитерська промисловість України. - 2006. - № 1 (14). - С. 15-18.

2. Юрчак В. Г. Поверхнево-активні речовини. Перспективи використання у макаронній галузі / В. Г. Юрчак, С. Д. Паливода, Альсаїд Абдулкарим // Продукты&ингредиенты. - 2006. - № 1 (21). - С. 18-20.

3. Юрчак В. Г. Вплив поверхнево-активних речовин та камедей рослинного походження на якість хліба / В. Г. Юрчак, С. Д. Паливода, С. В. Волошин // Наукові праці Одеської національної академії харчових технологій. - 2007. - Т. 2, № 30. - С. 176-179.

4. Паливода С. Д. Дослідження властивостей камедей при підготовці їх до виробництва макаронних виробів / С. Д. Паливода, Т. П. Голікова, В. Г. Юрчак // Наукові праці “Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка”. - 2008. - № 74. - С. 194-199.

5. Поліпшення якості макаронних виробів з хлібопекарського борошна / В. Г. Юрчак, Т. П. Голікова, Г. І. Волощук, С. Д. Паливода // Зернові продукти і комбікорми. - 2008. - № 4 (32). - С. 37-42.

6. Паливода С. Дослідження процесів сушіння та форм зв'язку вологи у макаронному тісті із структуроутворювачами / С. Паливода, В. Юрчак // Хлібопекарська і кондитерська промисловість України. - 2009. - № 6 (55). - С. 29-32.

7. Паливода С. Д. Вплив камедей рослинного походження на властивості тіс-та та якість макаронних виробів із хлібопекарського борошна / С. Д. Паливода, В. Г. Юрчак // Хранение и переработка зерна. - 2009. - № 8 (122). - С. 48-51.

8. Пат. 42256 Україна, МПК А 23 L 1/16. Спосіб виготовлення макаронних виробів поліпшеної якості / Юрчак В. Г., Паливода С.Д.; заявник та патентовлас-ник Національний університет харчових технологій. - № u 2009 01154; заявл. 13.02.09; опубл. 25.06.09, Бюл. № 12.

9. Пат. 44120 Україна, МПК А 23 L 1/16. Макаронні вироби / Юрчак В. Г., Паливода С.Д.; заявник та патентовласник Національний університет харчових технологій. - № u 2009 01153; заявл. 13.02.09; опубл. 25.09.09, Бюл. № 18.

10. Пат. 44121 Україна, МПК А 23 L 1/16. Макаронні вироби / Юрчак В. Г., Паливода С.Д.; заявник та патентовласник Національний університет харчових технологій. - № u 2009 01155; заявл. 13.02.09; опубл. 25.09.09, Бюл. № 18.

11. Паливода С.Д. Дослідження впливу камедей рослинного походження на якість макаронних виробів / С. Д. Паливода, В. Г. Юрчак // Наукові здобутки молоді - вирішенню проблем харчування людства у XXІ столітті : 71-а наук. конф. молодих вчених, аспірантів і студентів, 17-18 квітня 2005 р. : матеріали конф. - К. : НУХТ, 2005. - Ч. 2. - С. 52.

12. Калюжна А. Дослідження поверхнево-активних речовин як поліпшувачів якості макаронних виробів / А. Калюжна, С. Д. Паливода, В. Г. Юрчак // Наукові здобутки молоді - вирішенню проблем харчування людства у XXІ столітті : 72-а наук. конф. молодих вчених, аспірантів і студентів, 17-18 квітня 2006 р. : матеріали конф. - К. : НУХТ, 2006. - Ч. 2. - С. 52.

13. Вплив камедей рослинного походження та ПАР на збереження свіжості хліба / І.С. Бермас, С.В. Волошин, С. Д. Паливода, В. Г. Юрчак // Наукові здобутки молоді - вирішенню проблем харчування людства у XXІ столітті : 73-я наук. конф. молодих вчених, аспірантів і студентів, 23-24 квітня 2007 р.: матеріали конф. - К. : НУХТ, 2007. - Ч. 2. - С. 59.

14. Вплив камедей рослинного походження та ПАР на кількість та якість клейковини / С. Паливода, І. Чумаченко, О. Подкова, В. Юрчак // Наукові здобутки молоді - вирішенню проблем харчування людства у XXІ столітті : 75-а наук. конф. молодих вчених, аспірантів і студентів, 13-14 квітня 2009 р.: матеріали конф. - К. : НУХТ, 2009. - Ч. 2. - С. 251-252.

15. Паливода С. Д. Вплив камедей рослинного походження та ПАР на форми зв'язку вологи в тісті та процес сушіння макаронних виробів / С. Д. Паливода, В. Г. Юрчак // Інноваційні енерго- й ресурсозберігаючі технології та обладнання в хлібопекарській, кондитерській, макаронній, харчоконцентратній і зернопереробній галузях харчової промисловості : міжнар. наук.-практ. конф., 3-6 червня 2008 р. : тези доповідей. - К. : НУХТ, 2008. - С.10-11.

16. Юрчак В. Г. Использование структурообразователей для улучшения качества макаронных изделий из хлебопекарной муки / В. Г. Юрчак, Т. П. Голикова, С. Д. Паливода // Инновационные технологи в пищевой промышленности : VII междунар. науч.-практ. конф., 2-3 октября 2008 г. : материалы конф. - Минск : РУП “Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства”, 2008. - Ч. 1. - С. 166-172.

17. Urchak V. G. The Impact of Gum Additives on the Process of Dough Forming and Quality of Macaroni Products / V. G. Urchak, S. D. Palivoda, T. P. Golikova // First European food congress, 4-9 November 2008. - Ljubliana, Slovenia. - P. 316.

18. Research of gums influence on water state in macaroni dough / S. Palivoda, V. Urchak, T. Golikova, G. Voloshchuk // New challenges in food preservation. Pro-cessing. Safety. Sustainability, 11 - 13 November, 2009. - Budapest, Hungary. - P. 281.

Размещено на Allbest.ru