Содержание к диссертации
Введение
1 Литературный обзор 6
1.1 Общая характеристика, пищевая и энергетическая ценность мороженого 6
1.2 Химический состав мороженого 7
1.3 Технология производства мороженого. Показатели качества готового продукта 12
1.4 Проблемы питания и их решение путем создания комбинированных молочно-злаковых продуктов 18
1.5 Комбинированные молочно-растительные продукты 21
1.6 Химический состав и пищевая ценность зерна ржи 24
1.6.1 Проращивание зерна ржи 27
1.6.2 Санитарная безопасность комбинированных молочно-злаковых продуктов 31
2 Организация проведения экспериментальны работ и методы исследования 35
2.1 Организация проведения экспериментов 35
2.2 Методы исследований 38
2.3 Методика проведения экспериментальных работ 39
3 Результаты исследований 40
3.1 Разработка технологии производства пророщенного зерна ржи 40
3.1.1 Изучение влияния длительности проращивания и температуры сушки на изменения в углеводном комплексе зерна ржи 42
3.1.2 Определение активности амилолитических ферментов при проращивании и сушке зерна ржи 50
3.1.3 Изменение кислотности в процессе проращивания и сушке зерна ржи 52
3.1.4 Оценка безопасности пророщенного зерна ржи 54
3.1.5 Рациональные режимы производства пророщенного зерна ржи. Показатели качества готового продукта 57
3.2 Разработка технологии мороженого с пророщенным зерном ржи 59
3.2.1 Определение размера частиц пророщенного зерна ржи для внесения его в мороженое 59
3.2.2 Выбор базовой смеси для производства мороженого 61
3.2.3 Изучение влияния внесения пророщенного зерна ржи на сливочные смеси для мороженого 86
3.2.4 Описание технологии производства мороженого с пророщенным зерном ржи 96
3.2.5 Оценка безопасности мороженого с пророщенным зерном ржи 99
3.2.6 Заключение по расширению ассортимента 102
Выводы 107
Список использованной литературы 109
Приложения 126
- Технология производства мороженого. Показатели качества готового продукта
- Санитарная безопасность комбинированных молочно-злаковых продуктов
- Изучение влияния длительности проращивания и температуры сушки на изменения в углеводном комплексе зерна ржи
- Изменение кислотности в процессе проращивания и сушке зерна ржи
Введение к работе
Пищевые продукты, потребляемые человеком, обеспечивают приток необходимых веществ для жизнедеятельности организма. С известными приближениями пищевую и физиологическую ценность пищевых продуктов выражают отдельные характеристики, которые принимаются во внимание при составлении различных диет [158].
Здоровье человека может ухудшиться вследствие как недостаточности, так и избыточности питания (чрезмерное потребление соли, сахара, животных жиров и насыщенных жирных кислот, алкоголя, а следовательно, и «пустых» калорий) [42, 73]. Обычный пищевой рацион, даже при условии его соответствия нормам, не обеспечивает человека необходимыми количествами витаминов и других элементов. Для здоровья человека стала чрезвычайно важна не только полноценность питания, но и его профилактическая и детоксицирующая функция. Это в большей степени определяет современные требования к структуре рационального питания [15, 185]. При создании обогащенных пищевых продуктов важно учитывать мнение потребителей. Рядовой потребитель обладает очень малой и часто ошибочной информацией о комбинированных продуктах питания. Тем не менее, пищевые волокна в качестве обогащающей добавки называют 10,1% респондентов, это в основном люди от 40 до 49 лет, преимущественно женщины, что свидетельствует об их повышенном интересе к собственному здоровью. В этой связи стоит активизировать просветительскую работу среди населения в области здорового питания в целом и значении обогащенных продуктов для современного человека в частности [9, 12, 74, 78].
Основные положения создания специализированных продуктов массового питания следующие: продукт должен быть широко известным, общепризнанным, часто потребляемым; основные рецептурные компоненты должны хорошо сочетаться с добавками, определяющими лечебно-профилактическую ценность; стоимость продукта должна быть умеренной, а качество гарантированным [33,44,158].
В питании современного человека не хватает балластных веществ, ряда витаминов и микроэлементов, которые необходимо дополнительно вносить в пищевые продукты. Достаточно простым является пополнение рациона этими веществами с помощью злаков.
Продукты переработки злаков - одни из самых распространенных на земле источников углеводов. В проросшем виде зерновые становятся источником легко усвояемых простых Сахаров, жирных кислот, аминокислот, витаминов, минеральных соединений и необходимых для нормальной работы желудочно-кишечного тракта пищевых волокон. Для обогащения молочных продуктов этими веществами возможно применение проросшего зерна ржи [166]. Рожь при этом используется вместе с оболочками, так как именно в них содержатся такие важные для организма нутриенты как: минеральные вещества, макро- и микроэлементы, а также пищевые волокна.
В настоящее время производители стараются создать продукты питания, которые кроме своих вкусовых качеств, сочетали бы в себе профилактические и функциональные свойства. Мороженое благодаря своим питательным и прохладительным свойством воспринимается как полноценный продукт, который легко усваивается как детьми, так и взрослыми и пожилыми людьми. Поэтому для расширения ассортимента продуктов лечебно-профилактического назначения изучена возможность получения мороженого с добавлением пророщенного зерна ржи.
Технология производства мороженого. Показатели качества готового продукта
Технологический процесс производства мороженого на молочной основе осуществляют согласно схеме, приведенной на рисунке 1.1.
Необходимое количество сырья для составления смеси составляют по соответствующим рецептурам [90, 140, 141]. На основании рецепта определяют количество различных видов сырья. Каждый компонент взвешивают и подготавливают для составления смеси [3, 91].
Требуемое по рецептуре сырье освобождают от упаковки, взвешивают и вводят в смесительную ванну в следующем порядке: жидкие продукты (молоко, сливки, вода, сыворотка и др.); сгущенные молочные продукты (молоко сгущенное цельное и обезжиренное с сахаром, сгущенные сливки с сахаром и др.); сухие продукты (сухие молочные продукты, сахар-песок, плодово-ягодные и овощные порошки, стабилизаторы и др).
Для удаления из смеси не растворившихся комочков сырья (сухого молока, стабилизаторов и др.) и возможных различных механических примесей ее фильтруют после растворения компонентов и после пастеризации, используя дисковые, плоские и другие фильтры.
Пастеризация смесей предназначена для уничтожения болезнетворных бактерий и снижения общего объема микрофлоры. При использовании пастериза-ционно-охладительных установок смесь пастеризуют при температуре от 80С до 85С с выдержкой от 60 до 50 с. Результатом пастеризации является почти полное прекращение жизнедеятельности микроорганизмов. Технологическая схема производства мороженого Вместе с тем возможно повторное бактериальное обсеменение смеси. В связи с этим необходимо при последующей технологической обработке смеси и ее хранении соблюдать все санитарно-гигиенические правила производства. В том случае, если в качестве стабилизатора применяют муку и кукурузный крахмал, температура пастеризации должна быть от 85 до 95С.
После пастеризации и последующего фильтрования жиросодержащие смеси гомогенизируют для раздробления жировых шариков, чтобы уменьшить их отстаивание при хранении и подсбивание (укрупнение) при фризеровании смесей.
Смеси гомогенизируют при температуре, близкой к температуре пастеризации от 75С до 85 С, не допуская охлаждения смесей. Это обосновано тем, что при данных температурах молекулярные связи ослабевают, и молекулы казеина приобретают подвижность. Чем больше массовая доля жира в смеси, тем меньше должно быть давление гомогенизации. Оптимальное давление гомогенизации зависит также от вида исходного сырья и конструкции гомогенизатора. Гомогенизированные смеси имеют следующие преимущества перед негомогенизирован-ными: за счет повышения дисперсности жира при созревании и хранении не происходит его отстоя; мороженое получается более нежным, пластичным, маслянистым; при фризеровании смесь лучше взбивается, а при закаливании формируются мелкие кристаллы льда [3, 97, 173, 176, 178]. Часто в сливочных смесях, не подвергшихся гомогенизации, не удается достигнуть взбитости больше чем на 80%, тогда как после гомогенизации такой смеси легко получается 100%-ная взбитость. Причина этого в том, что после гомогенизации жировые шарики уменьшаются в несколько раз и одновременно полностью устраняется их скопление [60].
Сразу же после гомогенизации смеси охлаждают до температуры от 0С до 6С с целью создания неблагоприятных условий для жизнедеятельности и развития микроорганизмов. Смесь охлаждают сначала холодной, затем ледяной водой температурой 2С или хладоносителем с более низкой температурой (рассол, водно-глицериновый раствор и др.). При более низкой температуре хладоносите-ля происходит значительное загустевание смеси, нежелательное намерзание ее на поверхности охладителя. В процессе охлаждения смесей в сборный желоб оросительного охладителя вносят ароматические вещества - ванилин, эссенции, а также раствор метилцеллюлозы. Созревание смесей - важная стадия технологического процесса производства мороженого. При созревании происходит гидратация белков молока и стабилизатора, дальнейшая адсорбция различных веществ, содержащихся в смеси, на поверхности жировых шариков. Отвердевание глицеридов молочного жира в виде смешанных кристаллов в объеме жировых глобул. Благодаря отвердевшему жиру созревшая смесь хорошо поглощает и удерживает пузырьки воздуха при замораживании смеси и закалки мороженого. Физико-химические изменения, протекающие в смеси при созревании, значительно улучшают ее взбиваемость; мороженое получается с более нежной структурой и консистенцией, о чем свидетельствует размер кристаллов льда и продолжительность сопротивляемости таянию. Созревание смесей независимо от массовой доли жира и применяемого стабилизатора необходимо проводить при температуре от 0С до 6С не менее 4 часов. Понижение температуры созревания смеси оказывает благоприятное действие, но она должна быть не ниже 0С [87, 88, 93].
Фризерование - основной процесс производства мороженого, при осуществлении которого происходит частичное замораживание и насыщение смесей воздухом, который в продукте распределяется в виде мельчайших пузырьков. В процессе фризерования смеси образуется структура мороженого, которая окончательно формируется при последующей холодильной обработке продукта [92, 174, 142]. Во фризер должна поступать смесь температурой от 2С до 6С. Температура мороженого при выходе из фризера в зависимости от состава смеси, фасования и используемого фасовочного оборудования должна быть в пределах от минус 3,5С до минус 5С [3, 21, 91]. Состояние воздушной дисперсной фазы оказывает существенное влияние на качество мороженого. Формирование ее осуществляется во фризере при одновременном перемешивании и понижении температуры смеси вследствие образования слоя льда на внутренней поверхности цилиндра.
Санитарная безопасность комбинированных молочно-злаковых продуктов
Понятие безопасность продуктов питания неразрывно связано с микробиологической обсемененностью, содержанием токсичных элементов и рядом других показателей [72]. Известно достаточно много способов снижения микробиологической обсемененности зерна, среди них различают физические, биологические и химические. К физическим способам относятся микроволоновая стерилизация, ионизирующие облучения, УФ-лучи, токи СВЧ, инфракрасное облучение зерна. К биологическим способам относят обработку сырья отварами и экстрактами лекарственных трав. Представленные способы трудоемки и дорогостоящи, требуют использования специального оборудования [72]. Химические способы дезинфекции зерна осуществляют с помощью как органических, так и неорганических веществ, которые замедляют рост микроорганизмов или вызывают их гибель. На этом основано их использование в качестве дезинфицирующих средств и антисептиков. Органические кислоты - пропионовую, бензойную, сорбиновую
Анализ литературных данных показал, что для производства комбинированных молочно-растительных продуктов применяется узкий спектр зерновых продуктов, а для производства комбинированных видов мороженого использованы только соя, рисовая и овсяная крупа, рисовые и пшеничные зародышевые хлопья. Данные о применении других зерновых культур не обнаружены. Таким образом, применение пророщенного зерна ржи для производства такого популярного молочного продукта, как мороженое, является перспективным.
Предлагается использование именно зерна ржи, потому что в нем содержатся белки высокой биологической ценности за счет содержания большого числа аминокислот в их оптимальном соотношении [123]. Использование целого зерна ржи более эффективно, так как с удалением оболочек продукт обедняется витаминами, пищевыми волокнами и минеральными веществами [111].
Применение растительных добавок в мороженое опробовано, поэтому логично пробовать вводить другие компоненты, например ценный питательный продукт из проросшего зерна ржи. Применение данного наполнителя позволит увеличить пищевую ценность мороженого.
Целью настоящей работы является исследование и разработка технологии получения мороженого с пророщенным зерном ржи. Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи: - исследовать биохимические изменения зерна ржи в процессе проращивания и сушки для установления возможности его дальнейшего использования в производстве комбинированного мороженого; - оценить безопасность пророщенного зерна ржи по содержанию токсичных элементов и по микробиологическим показателям; - выбрать крупность частиц пророщенного зерна ржи для внесения в мороженое; - исследовать стабилизирующие свойства пророщенного зерна ржи различной крупности при внесении в мороженое; Анализ литературных данных показал, что для производства комбинированных молочно-растительных продуктов применяется узкий спектр зерновых продуктов, а для производства комбинированных видов мороженого использованы только соя, рисовая и овсяная крупа, рисовые и пшеничные зародышевые хлопья. Данные о применении других зерновых культур не обнаружены. Таким образом, применение пророщенного зерна ржи для производства такого популярного молочного продукта, как мороженое, является перспективным. Предлагается использование именно зерна ржи, потому что в нем содержатся белки высокой биологической ценности за счет содержания большого числа аминокислот в их оптимальном соотношении [123]. Использование целого зерна ржи более эффективно, так как с удалением оболочек продукт обедняется витаминами, пищевыми волокнами и минеральными веществами [111]. Применение растительных добавок в мороженое опробовано, поэтому логично пробовать вводить другие компоненты, например ценный питательный продукт из проросшего зерна ржи. Применение данного наполнителя позволит увеличить пищевую ценность мороженого. Целью настоящей работы является исследование и разработка технологии получения мороженого с пророщенным зерном ржи. Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи: - исследовать биохимические изменения зерна ржи в процессе проращивания и сушки для установления возможности его дальнейшего использования в производстве комбинированного мороженого; - оценить безопасность пророщенного зерна ржи по содержанию токсичных элементов и по микробиологическим показателям; - выбрать крупность частиц пророщенного зерна ржи для внесения в мороженое; - исследовать стабилизирующие свойства пророщенного зерна ржи различной крупности при внесении в мороженое; - определить влияние внесения пророщенного зерна ржи различной крупности на изменение кислотности и плотности смесей для мороженого; на формирование и стабилизацию воздушно-дисперстной фазы мороженого различной жирности; - исследовать безопасность мороженого с пророщенным зерном ржи, определить энергетическую, пищевую и биологическую ценность; - разработать нормативную документацию на мороженое с пророщенным зерном ржи и апробировать в условиях производства технологию промышленного получения.
Изучение влияния длительности проращивания и температуры сушки на изменения в углеводном комплексе зерна ржи
Из литературных данных известно, температура клейстеризации крахмала зерна ржи составляет от 57 до 70С.[154] При повышении температуры выше указанной, увеличивается колебание крахмальных молекул и межмолекулярные связи разрушаются, происходит разрушение зерен крахмала. Активность амилолитических ферментов оценивали по изменению числа падения. Метод основан на том, что в зависимости от степени активности ферментов и свойств крахмала происходит разжижение крахмального раствора в той или иной степени. Вязкость полученного клейстера измеряется по скорости погружения плунжера вискозиметра в болтушке. Показателем служит продолжительность погружения в секундах, обозначаемая как число падения.
Была изучена динамика изменения числа падения зерна ржи в процессе проращивания от 1 до 5 суток при температуре от 18 до 20С и последующей сушке при температуре60С, результаты исследований представлены на рисунке 3.6 и Приложении 2. Полученные результаты показали, что исходный образец зерна ржи имеет число падения 95 секунд, что соответствует третьему классу ГОСТ 16991.
При замачивании и проращивании в течение первых суток в зерне идут процессы набухания крахмальных зерен и действие ферментов выражено еще не достаточно, число падения по сравнению с исходным зерном не изменяется. Затем число падения снижается, причем увеличение длительности проращивания до третьих и четвертых суток ведет за собой повышение активности ферментативных систем, под действием которых возрастает количество водорастворимых веществ. При увеличении продолжительности проращивания до пяти суток наблюдается снижение числа падения до 62 секунд, что указывает на активизацию ферментов и увеличение количества продуктов гидролиза крахмала, атакуемость крахмала зерна ржи амилазами повышается. Максимальную активность фермента а - амилазы имел образец с длительностью проращивания пять суток.
Таким образом, в ходе проведенных исследований по изучению изменений происходящих в углеводном комплексе зерна ржи, было установлено, что активность амилолитических ферментов в процессе проращивания возрастает, что приводит к снижению содержания крахмала и увеличению содержания водорастворимых веществ - декстринов, мальтозы и глюкозы.
Витамин С (аскорбиновая кислота) в нормальном зерне отсутствует, но при прорастании она появляется. Полученные данные показывают, что после первых суток прорастания содержание витамина С увеличилось до 0,07 мг/%, после вторых до 0,11 мг/%, после третьих до 0,13 мг/%, после четвертых до 0,17 мг/%, после пятых до 0,2 мг/%, но с увеличением температуры сушки количество витамина С значительно снижается.
Кислотность зерна является важным показателем его качества. Кислотность зависит: от белков, которые содержат карбоксильные группы, связывающие щелочь, от наличия жирных кислот, которые освобождаются в результате расщепления жиров под действием липазы, от содержания фосфорной кислоты, различные соединения которой имеются в зерне в значительном количестве, от наличия уксусной, молочной, яблочной и других органических кислот, обычно содержащихся в зерне и муке в весьма незначительных количествах.
Из рисунка 3.7 видно, что с увеличением длительности проращивания и температуры сушки кислотность зерна ржи повышается. Объясняется это, видимо, тем, что при прорастании увеличивается активность фермента триацилглицерол-липазы, а также незначительно повышается кислотность жира.
Во время прорастания в зерне происходят различные химические изменения, кроме прочих, также идут процессы биологического окисления. Изменяется состав жирных кислот, уменьшается содержание жиров. Это вызвано активностью ферментов (триацилглицерол-липазы, липоксигеназы), участвующих в превращении липидов и жирных кислот. Под влиянием ферментов протеаз при прорастании происходит гидролиз запасных белков и накопление пептидов и аминокислот, также при этом накапливаются органические кислоты. Следовательно, возрастает кислотность зерна ржи. Кислотность исходного зерна ржи равна 4,5 градусов. На первые сутки прорастания ржи ее кислотность повысилась до 5 градусов. При проращивании зерна в течение двух, трех и четырех суток кислотность также увеличивается, на пятые сутки проращивания кислотность возросла до 10 градусов.
Кислотность возрастает не только в зависимости от продолжительности проращивания, но и от температуры сушки проросшего зерна. В процессе сушки проросшего зерна в течение первых суток при температуре от 40 до 120С произошло значительное повышение кислотности на два градуса. При высушивании образцов, пророщенных от двух до четырех суток, кислотность практически не изменилась при увеличении температуры сушки.
При сушке образцов, проросших в течение пяти суток, идет значительное повышение кислотности при увеличении температуры сушки, этот процесс объясняется тем, что активизируется фермент липаза, происходит гидролиз жиров до глицерина и жирных кислот, которые, в свою очередь, и повышают общую кислотность проросшего зерна.
Таким образом, кислотность возрастает как в процесс проращивания от 1 до 5 суток, так и в процессе сушки при температурах от 40 до 120С.
Одним из направлений корректирования состава молочных продуктов с длительным сроком хранения является их комбинирование с сырьем растительного происхождения, в частности с зерновыми культурами. Поэтому, использование в качестве рецептурного компонента пророщенного зерна ржи в производстве молочных продуктов предусматривает, в первую очередь, изучение санитарно-гигиенических показателей, а также их динамику в связи с применением предварительной обработки данного сырья пищевыми консервантами, разрешенными СанПиН 2.3.2.1078-01, в частности сорбиновой кислотой [116, 129].
Следует учесть, что нормативов для проращиваемого зерна не существует, в связи с чем, в качестве ориентировочного норматива использованы требования СанПиН 2.3.2.1078 к молоку. Основные микробиологические показатели исходного зерна ржи и злакового наполнителя приведены в таблице 3.2.
Изменение кислотности в процессе проращивания и сушке зерна ржи
Были проведены исследования содержания токсичных элементов при прорастании зерна ржи, результаты представлены в Приложении 4. Необходимо отметить, что содержание токсичных элементов в исследуемых образцах находится значительно ниже предельно допустимых концентраций (ПДК), установленной Сан.ПиН 2.3.2.10778-01 (п. 1.2.7) в следующем количестве (мг/кг): свинец - 0,1; мышьяк - 0,05; кадмий - 0,03; ртуть - 0,005. ПДК меди и цинка в последней редакции санитарных норм и правил не установлены. Но, если оценивать их содержание в соответствии с более жесткими требованиями Госсанэпиднадзора России от 1996 года (пункт 6.2.7.), где ПДК для меди составляет 5,0 мг/кг, а для цинка -40,0 мг/кг, то можно сделать вывод, что содержание этих элементов в исследуемых образцах в 2,5 раза ниже ПДК.
При проращивании ржи снизилось содержание свинца, меди и цинка, содержание остальных элементов осталось без изменений на уровне их содержания в исходном зерне. Снижение содержания меди при проращивании, вероятно, связано с десорбцией этого элемента в замочную воду. Ртуть не является водорастворимым веществом, ее распределение и миграция осуществляются в виде переноса паров элементарной ртути и циркуляции соединений ртути, образуемых в процессе жизнедеятельности бактерий.
Таким образом, сопоставляя содержание токсичных элементов в исследуемых образцах с нормами безопасности, можно сделать вывод, что пророщен-ное зерно ржи полностью безопасно.
По результатам проведенных исследований, сопоставляя полученные результаты, были определены рациональные режимы для производства прощенного зерна ржи: - замачивание зерна ржи при температуре от 18 до 20С в течение 6 часов; - проращивание при температуре от 18 до 20 С в течение 4 суток; - сушка проросшего зерна ржи при температуре агента сушки 60С. Эти режимы установили с учетом того, что при их соблюдении пророщен-ное зерно ржи а, следовательно, и комбинированные молочные продукты с его добавлением, является более ценным по пищевой и биологической ценности. Аппаратурно-технологическая схема производства пророщенного зерна ржи представлена на рисунке 3.8. Производство пророщенного зерна ржи начинают с очистки ржи от примесей на воздушно-ситовом сепараторе. После этого зерно направляют в моечный аппарат для мойки и увлажнения. Цель мойки и увлажнения - удаление остаточных загрязнений и увлажнение зерна для того, чтобы в нем появилось свободная вода. Для хорошего растворения эндосперма и накопления ферментов зерно увлажняют до влажности от 44 до 48%. Далее подготовленное зерно поступает в бункер для замачивания в течение 6 часов. По истечении времени зерно поступает в растильню, где в течение четырех суток при температуре от 18 до 20С происходит основной процесс - проращивание. Проращивание ржи считают законченным, когда длина проростка достигает от половины до трех четвертей длины зерна, а длина корешков превышает в 1,5-2 раза длину зерна. Проросшее зерно подается на сушилку, в которой оно продувается воздухом с температурой 60С в течение 6 часов. Высушенное зерно поступает на охладительную колонку, где охлаждается до температуры от 20 до 25С, после этого оно направляется в бункер для хранения. В Приложении 3 представлены качественные показатели пророщенного зерна ржи. Испытания проведены в соответствии с методами, изложенными в ГОСТ 29272. Акт производственной проверки способа получения пророщенного зерна ржи представлен в Приложении 5. В современном производстве для расширения ассортимента мороженого используют многочисленные наполнители и добавки, рассчитанные на вкусы и предпочтения различных покупателей. Поэтому принято решение рассмотреть влияние пророщенного зерна ржи различной крупности на качественные, физико-химические, структурно-механические и органолептические показатели мороженого различной жирности.
