Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ математичесісих и статистических методов оптимизации технологических процессов и рецептур пищевых продуктов 10
1.1 Критерий желательности Харрингтона 10
1.2 Обобщенный критерий 15
1.3 Обобщеннаящелевая функция 16
1.4 Методы математической обработки и учета разброса экспертных оценок : 17
1.4.1 Метод парных сравнений 17
1.4.2 Метод оценки важности параметров в баллах 19
1,4.3> Метод непосредственного назначения коэффициентов веса 20 >
1.4.4 Определение коэффициента вариабельности 21
Г.4.5 Определение коэффициента конкордации 21
1.5 Принципы построения экспертных систем для оптимизации
многофакторного технологического процесса и многокомпонентного
состава пищевых продуктов 27
1.6 Контроль производства с помощью контрольных карт. *. 33
1.6.1 Контрольные карты 33
ГЛАВА 2. Экспериментальная часть 37
2.1. Методы исследований 37
2.1.1 Газохроматографический анализ жирнокислотного состава 37
2.1.2 Получение данных по термофизическим свойствам 42
2.2 Объекты исследований 46
2.2.1 Характеристика молочного жира 46«
2.2.2 Характеристика заменителя молочного жира «Союз 52L» 47
2.3 Характеристика прикладных программ Microsoft Office Ecxel ХР,
Borland Delphi, MathCAD 49
ГЛАВА 3. Способы оптимизации технологической схемы оценки качества спредов 53
3.1. Химический состав и технологические свойства молочного жира и его заменителей .. 53
3.2. Теоретическое обоснование применения растительных жиров «Союз» в производстве спредов 68
3.3. Оптимизация технологической схемы получения спредов 77
3.4. Способ определения пищевой ценности жиров 84
ГЛАВА 4. Экспертно-аналитическая система и программные продукты для инженеров-технологов масложировых производств 90
4.1 Программное обеспечение по расчету пищевой < ценности жиров произвольного состава 90
4.2 Прототип, экспертно-аналитической системы скрининга- качества-жиров 92
4.3 Прототип экспертно-аналитической» системы контроля
термофизических свойств жиров 108
4.4і Алгоритм оптимизации состава жировой фазы спредов 118
4.5 Применение номограмм в оптимизации состава жировой фазы
спредов 125
4.6 Применение сканер-технологии в контроле качества спредов 132
ГЛАВА 5. Совершенствование технологии производства спреда на основе разработанных критериев пищевой ценности жиров 139
Выводы 150
Список литературы
- Методы математической обработки и учета разброса экспертных оценок
- Газохроматографический анализ жирнокислотного состава
- Теоретическое обоснование применения растительных жиров «Союз» в производстве спредов
- Прототип, экспертно-аналитической системы скрининга- качества-жиров
Введение к работе
«Пусть пища будет твоимшекарством».
Гиппократ.
Изречение Гиппократа, ,как никогда актуально для России, в настоящее время. Одной из стратегических целей Минсельхоза РФ (заявление министра А. Гордеева 10.02.2006 г.)' — создание условий для повышения-конкурентоспособности и качества отечественного питания, особенно с учетом наступления импорта продуктов питания.
Если в 90-е годы душевое потребление продуктов питанияшодходило к установленным, медицинским нормам, то сегодня достигнутые рубежи остались далеко позади. Если все перевести.в калорийность, тоот 3350 ккал-мыt опустились до 2200 ккал. Кроме* того, остро стоит вопрос с качеством выпускаемых продуктов'отечественными-и зарубежными производителями: . Качество потребляемых продуктов питания? - одно из основных условий-сохранения здоровья населения. В настоящее время наметилась тенденция, фальсификации пищевых продуктов (алкогольные напитки, соки, кофе, особенно растворимый, масложировые продукты, кондитерские и даже хлебобулочные изделия), реализация продуктов не соответствует заявленному качеству и ценности.
Имеется тенденция по денатурализации продуктов. Натуральные пищевые добавки имеют высокую стоимость, поэтому используют вещества искусственного происхождения, многие из которых за рубежом запрещены к применению-в производстве пищевых продуктов. Комбинированные жиры -новое направление в производстве масложировых продуктов. В технологии молочных, мясных, кондитерских и других продуктов часть молочного жира допускается заменять на растительные жиры полученные с применением процесса гидрогенизации, в результате-которого содержание трансизомеров резко возрастает, что не безопасно* для живого организма. Кроме того, необходимо отметить, что не все растительные масла обладают
5 необходимыми потребительскими свойствами, хотя нашли широкое применение при производстве продуктов. Это прежде всего пальмовое, кокосовое и пальмоядровое масла.
По данным института питания РАМН, выявлено нарушение пищевого статуса населения РФ, в первую очередь недостаток витаминов, макро- и микроэлементов, полноценных белков и нерационального их соотношения.
На устранение этих недостатков направлен закон РФ «О качестве и безопасности пищевых продуктов,- 2000г» и особенно, разработанная ранее, концепция государственной политики в области здорового питания населения РФ на период до 2005г (от 10 августа 1998, №917). Концепция предусматривает поэтапное решение основных задач по обеспечению населения высококачественной продукцией. Сейчас реализуется третий и основной этап - совершенствования контроля качества с.-х. сырья и пищевых продуктов по технологической цепочке (почва — растение - животное — продукт - человек), улучшение структуры потребления пищевых продуктов в том числе обогащенных витаминами, БАД, пищевыми добавками (ПД). Особое внимание уделено изучению посторонних веществ (тяжелых металлов, пестицидов, антибиотики, радионуклиидов), применению новых методов (высоких технологий) воздействия на сырье и полуфабрикаты, предотвращающих образование контаминантов в процессе переработки сырья. Эффективность и надежность методов исследования, их трудоемкость во многом определяют безопасность продуктов.
Основными причинами снижения показателей работы предприятий
пищевой промышленности являются: недостаток высококачественного сырья
(количество и качество), отсутствие оборотных средств, повышение цен на
энергозатраты и энергонасители, транспортную службу, снижение
финансовой поддержки со стороны государства.
В настоящее время проблема оценки качества и безопасности пищевой продукции значительно возросла в связи с предстоящим вступлением РФ в ВТО, необходимостью «гармонизации» критериев и методов качественной
оценки, существующих в нашей стране с международными требованиями. В России, в отличие от стран ЕС, контроль за безопасностью пищевых продуктов проводится на конечной стадии их производства. Поэтому, как никогда остро, стоит вопрос о переходе контроля по технологической цепочке производства и переработки растительного и животного сырья, который в конечном итоге будет способствовать улучшению здоровья населению.
Теоретические и практические исследования опирались на работы отечественных ученых Твердохлеб Г.В., Вышемирского Ф.А., Гуляева-Зайцева С.С, Ивашкина Ю.А., Протопопова И.И., Рудакова О.Б., Панова В.П. и др.
Целью работы являлось создание алгоритмов контроля качества и аутентичности масложировой продукции и разработка математических моделей, позволяющих прогнозировать технологические и потребительские свойства многокомпонентных продуктов и находить оптимальные технологические решения. В соответствии с поставленной целью определены основные задачи:
Разработать алгоритм расчета пищевой ценности жиров по обобщенному критерию, включающему содержание основных и эссенциальных жирных кислот, учитывающий их коэффициенты веса, определенные экспертным путем с использованием статистически обоснованных методов.
Разработать алгоритм построения идентификационных зон, позволяющий по серии экспериментальных хроматографических и физико-химических данных проводить экспертизу на соответствие заявленному качеству или виду жировой продукции, обнаруживать ее фальсификацию.
Создать базу хроматографических и физико-химических данных, необходимых для разработки алгоритмов оптимизации состава и свойств спредов.
Разработать обобщенную целевую функцию, позволяющую по набору целевых частных функций находить оптимальные решения по количественному составу, технологическим и потребительским свойствам.
Разработать программные продукты, позволяющие реализовать алгоритмы и модели, применяемые при создании новых рецептур и оценки качества конечной жировой продукции.
Определить оптимальные составы спредов, содержащих молочный жир и типовые заменители молочного жира.
Разработать рецептуру спреда и проект НТД.
Методы исследования: Алгоритмы и математические модели,
реализованы в пакетах прикладных программ Borland, Delphi, Excel XPJ
MathCad. Статистическую, обработку данных проводили с использованием
программ1 Statistica 6. Данные о жирнокислотном составе получены, с
помощью метода капилярной ЕЖХ на приборах «Цвет 800» и «Шимадзу-
GC14B». Теплофизические свойства изучали на1 приборе ДТА оригинальной
конструкции, разработанным Яковлевым В.Ф., Полянским К.К.,
Снегиревым С.А. и др.
' Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Разработана оригинальная обобщенная целевая функция, позволяющая
по серии частных целевых функций описывать изменение важнейших
технологических и потребительских свойств спреда, прогнозировать его
качество в зависимости от массовой доли смешиваемых компонентов и от
жирнокислотного состава.
2. Разработаны принципы построения и прототип экспертно-
і аналитической» системы, позволяющей по контрольным картам проводить
экспертизу жиров на соответствие заявленному сертификату или
государственному стандарту. Система включает базу данных по
жирнокислотному составу (16, жирных кислот), показателю преломления,
* температурам плавления и отвердевания.
, 8. .:
Предложены программные комплексы для расчета пищевой ценности жиров; определения: сорта жиров;. определения цвета жировой продукции с применением сканер-технологии и компьютерной обработки цифрового изображения.
Исследованы: многолетние статистические данные о жирнокислотном составе животных и растительных масел, обнаружено наличие дополнительных признаков натуральности продуктов, которые выражаются в существовании^ корреляционных зависимостей жирнокислотного состава при его варьировании:от условий формирования-продукции.
Разработаны принципы,построения;.построены.набумажныхносителях шв;электронном!виде номограммы; позволяющие контролировать заданное: качество? спредов* при? варьировании; жирно-кислотного? состава смешиваемого молочного и немолочного:жирові
Положения; выносимые на защиту: Г. Электронная;база данных по физико — химическим; технологическимШ; потребительским' свойствам спредов; содержащих переменный состав молочного и частично гидрогенизированных и фракционированных растительных жиров и обобщенная целевая функция, позволяющая рассчитать соотношение жиров с произвольным заданным набором свойств.
Алгоритм построения, контрольных карт и прототипы экспертно -аналитических систем: контроля качества и аутентичных жиров.
Бинарные составы спреда на основе жира «Єоюз 52L»^ «Эколакт» -1403-34Н и молочного жща, обладающего высокими потребительскими свойствами:
4..Номограммы: на? бумажных носителях и в электронном виде, позволяющие: эффективно? контролировать, технологические параметры выработки спредов..
. 5: Цйфроваящветометрия в оценке цвета жировой продукции-;:
6..Усовершенствованная технология» производства спреда на основе разработанных критериев пищевой ценности жиров.
Практическая значимость. Создан набор прикладных программ, включающий алгоритмы и модели, позволяющие сократить время и материальные расходы на контроль качества продукции, заметно повысить его эффективность, надежность и достоверность.
Созданный алгоритм оптимизации жировой фазы спредов использован при разработке новой рецептуры спреда и апробирован на ОАО завод молочный "Верхнемамонский".
Получены зависимости физических свойств жиров от состава бинарных композиций, которые можно использовать при разработке рецептур жировой продукции с заданными свойствами.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и. обсуждались на следующих научно-технических конференциях и семинарах:
* Международных научно-практических конференциях: «И. В. Мичурин и агротехнические аспекты производства плодов? и овощей'на современном этапе» (Воронеж, 2005),,«Современные проблемы борьбы с преступностью» (Воронеж, 2006), областной научно-практической конференции «Шаг к профессионализму» (Воронеж, 2006), на совещании ассоциации «Черноземье» (Воронеж. 2005), на ежегодных отчетных научных внутривузовских конференциях ВГАУ.
По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы из 118 наименований и приложения. Работа изложена на 162 страницах машинописного текста (основной текст занимает 149 страниц), содержит 60 рисунков и 27 таблиц.
Диссертационная работа выполнена в Воронежском государственном аграрном университете им. К.Д: Глинки в рамках госбюджетной'НИР по теме «Оптимизация параметров предприятий, регионального АПК с учетом изменения внешних и внутренних условий, хозяйствования» (Nr.p. 01.2000.1003980).
Методы математической обработки и учета разброса экспертных оценок
Искусственный интеллект (ИИ) — это программная система, имитирующая на компьютере мышление человека [34, 40]. Для создания такой системы необходимо изучить процесс мышления человека, решающего определенные задачи или принимающего решения в конкретной области, выделить основные шаги этого процесса и разработать программные средства, воспроизводящие их на компьютере: Следовательно, методы ИИ предполагают простой структурный подход к разработке сложных программных систем принятия решений.
Компьютерные программы, как правило, предназначены для решения строго определенных задач. Приспособить программу к решению новых задач можно, внеся в нее изменения, а для этого ее нужно всю внимательно просмотреть. Но подробный просмотр занимает слишком много времени, а при внесении изменений в программе могут возникнуть дополнительные ошибки.
Искусственный интеллект, как следует из самого названия, придает компьютеру черты разума. Методы ИИ упрощают объединение программ и дают возможность заложить в систему искусственного интеллекта способность к самообучению и накоплению новой, полезной в дальнейшем информации. Человек может накапливать знания, не изменяя способ мышления и не забывая уже известных фактов. Система ИИ работает почти точно так же.
Методы ИИ предполагают высокую степень независимости отдельных частей программы, каждая из которых реализует определенный шаг решения одной или нескольких задач. Рассмотрим это более подробно. Независимые части программы можно сравнить с отдельными блоками информации в человеческой памяти. Выбирая нужную информацию, человеческий мозг автоматически подключает только относящиеся к делу факты, не перебирая все доступные ему знания,
Одну и ту же задачу можно запрограммировать, используя либо традиционные методы, либо методы искусственного интеллекта. Применение методов искусственного интеллекта позволяет существенно упростить и ускорить разработку программ. В программах обоих типов отдельные части выполняют строго определенные действия, однако программы ИИ обладают особым свойством, похожим на характерное, свойство" человечеекого интеллекта,—изменение любой, даже небольшой части информации не влияет на структуру всей программы. Такая гибкость придает процессу программирования большую эффективность, дает возможность создавать программы, умеющие «понимать», т.е. обладающие чертами разума.
Конкретные сферы человеческой деятельности, в которых могут применяться системы ИИ, называются предметными областями [40]. На первый взгляд кажется, что создание единой системы ИИ, охватывающей все - предметные области, возможно. Это — глубокое заблуждение. Прежде всего следует учитывать, что для решения всех возможных задач во всех предметных областях необходимо бесконечное число фактов и правил. Даже если бы такая система была создана, понадобилось бы длительное время на наполнение ее знаниями. Более того, сегодня еще нет вычислительной машины, способной хранить и обрабатывать такой объем информации, поэтому пока нужно ограничиться только проблемными областями, в которых объем информации не слитком велик, и ее можно обработать в программе. Исходя из практических соображений для работы надо выбирать - проблемные области, в которых объем информации поддается управлению. Система ИИ, созданная для решения задач в конкретной проблемной области, называется экспертной системой [40]. Источником знаний для наполнения экспертных систем служат эксперты в соответствующей предметной области. Весовые факторы тоже выбираются не случайно, они представляют собой знания, полученные в результате исследования проблемной области. Работа всех экспертных систем основана строго на экспертной информации, полученной в конкретной проблемной области.
Экспертные системы созданы практически для каждого аналитического метода [4,19,104,114,118]. Активно они разрабатываются и для разных областей знания. В [56,57,62,67,77] приведены принципы построения экспертных систем для оптимизации бинарных растворителей для жидкостной хроматографии. Эти принципы являются достаточно универсальными и подходы использованные в [77] могут быть распространены на поиск оптимальных решений при разработке многокомпонентных продуктов с заданными свойствами или при контроле качества и безопасности многокомпонентных систем. [34,39,58,84,98,99,108,110,116]. Выбор наиболее подходящей системы всегда достаточно сложен. В наибольшей степени он определяется свойствами образца и техническим заданием. Однако немаловажную роль могут играть и вторичные факторы такие, как наличие условий и материальное обеспечение исследований, а также накопленный опыт и личные симпатии исследователя. Поскольку принятие решения зависит от многих факторов, в том числе и достаточно субъективных, разработка экспертных систем для конкретных процессов и объектов — сложная аналитическая задача, требующая разработки набора правил. Принято считать, что если компьютерная программа позволяет "решать существенные проблемы", только тогда ее можно классифицировать как "экспертную".
Газохроматографический анализ жирнокислотного состава
Триглицериды и высшие жирные кислоты являются нелетучими соединениями. Газовая хроматография позволяет анализировать соединения, испаряющиеся без разложения до 300-350 С.
Липиды из пищевых продуктов вначале выделяли экстракционным методом, предложенным для данной группы продуктов, исключающим термическое воздействие на объект [75]. Затем жирные кислоты переводили в летучие метиловые или этиловые сложные эфиры.
Получение метиловых эфиров жирных кислот производили метанолизом- в щелочной среде нейтральных масел и жиров (кислотное число менее 2). Подготовка к проведению реакции заключалась в следующем. Получают 2 н раствор метилата натрия в метаноле, растворяя 10,8 г метилата натрия или 4,6 г металлического натрия в 100 мл абсолютного метанола, и 2 н раствор гидроксида калия в метаноле, растворяя 11,2 г КОН в 100 мл абсолютного метанола. Затем проводили реакцию этерефикации. В стеклянную пробирку вместимостью 5 мл помещали 2-3 капли (около 50 мг) образца жира, добавляли 1 мл гексана, 0,5 мл 2 н метанольного раствора метилата натрия или гидроксида калия. Закрывали пробирку пробкой и встряхивали вручную в течение 20-60 с. Оставляли отстояться для отделения метанольно-глицеринового слоя, верхний гексановый слой использовали для хроматографического анализа.
Если кислотное число жира больше 2, метанолиз проводили следующим образом. Растворяли 1 г натрия в 100мл абсолютного метанола, содержащего не более 0,5% воды. Готовили метанол, насыщенный НС1. Для этого получали безводный хлористый водород путем внесения концентрированной соляной кислоты (плотностью 1,18 г/см ) по каплям в концентрированную серную кислоту (плотностью 1,84 г/см ). Газообразный НС1, высушенный барботированием через концентрированную H2SO4, пропускали через абсолютный метанол до получения 1 н раствора. Перевод триглицеридов жирных кислот в этиловые эфиры проводили по [16]. Пробу (2-3 капли) испытуемого жира растворяли в 1,9 мл гексана, вводили в раствор 0,1 мл раствора свежеприготовленного раствора этилата натрия в абсолютном этаноле (2 моль/л). Для отбора образцов твердого жира его разогревали до жидкого состояния и отбирали пипеткой с разогретым носиком. После интенсивного перемешивания в течение 2 мин реакционную смесь отстаивали 5 мин и фильтровали через бумажный фильтр, для анализа отбирали 1 мкл полученной смеси.
В качестве эталонного стандарта применяли смесь метиловых эфиров известного состава, а также смеси метиловых (этиловых) эфиров жирных кислот подсолнечного, льняного и кунжутного масел и молочного жира, состав которых хорошо известен и легко идентифицируется. Условия газохроматографического анализа.
Газохроматографический анализ выполняли на газовых хроматографах «Цвет 800» (Россия) и «Шимадзу-ОС14В» (Япония), оснащенных пламенно-ионизационными детекторами.
Для хроматографирования применяли кварцевые капиллярные колонки длиной 50 м, внутренний диаметр 0,25 мм (неподвижная фаза FFAP) или 30 м, внутренний диаметр 0,25 мм (50% фенил - 50% диметилполисилоксан, ZB-50). Газ-носитель гелий или азот марки о.с.ч., расход газа-носителя 90 см /мин, расход водорода 32 см /мин. Программировали температуру Ті колонки 70 С (600 с), Т2=180 С (600 с), скорость нагрева 2 град/мин, Т3=190 С (для ZB-50) или 220 С (для FFAP), время экспонирования до 3600 с. J-исп - JU V , Ідпи .ZJU V .
Для калибровки хроматограмм строили отдельные графики для метиловых эфиров насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. С учетом того, что такие графики имеют линейный вид и параллельны по 2 точкам [20].
Другим способом градуировки колонки, который был - использован в работе, в соответствии с ГОСТ Р 51483-99, явилось использование набора масел, включающий подсолнечное, льняное, горчичное, кокосовое и сливочное масло [21, 54]. Подсолнечное масло всегда имеет только четыре жирные кислоты с относительным содержанием свыше 2,5%. На хроматограммах (рис. 2.1) низко- и высокоолеинового подсолнечного масла легко определяются четыре пика, соответствующие (в порядке выхода) метиловым эфирам пальмитиновой (Сіб:о), стеариновой (Cis:o), олеиновой (Ci8:i) и линолевой (Ci8:2) кислот. В льняное масло в заметном количестве ( 2,5%) входит 5 жирных кислот. Наряду с теми жирными кислотами, которые присутствуют в подсолнечном масле, льняное масло содержит большое количество линоленовой (Сі8:з) кислоты, пик, соответствующий метиловому эфиру линоленовой кислоты, на хроматограмме льняного масла будет самым большим (рис. 2.2).
Теоретическое обоснование применения растительных жиров «Союз» в производстве спредов
С целью наиболее полного удовлетворения требований, направленных на получение продукции со сложным жировым» составом и высокими органолептическим показателями, корпорацией «СОЮЗ» [106] и другими фирмами разработан ряд смесей растительных жиров специально для производства молочных продуктов. К ним относятся заменители молочного жира и жировые системы «СОЮЗ 36 ГТЛ», «СОЮЗ 51», «СОЮЗ 52», «Союз 52L», «СОЮЗ 53», «СОЮЗ 71» табл. 3.8. и «Blue team» RPO, «Blue team» Универсал, Кокопур 10060», «Сигма», «Кокопас экстра», «Soni 37», «Канолетта 17360», «Милкетта S», «Милкетта SA», «Милкопас» табл. 3.9. По своим физико-химическим характеристикам в той или иной степени они приближены к показателям молочного жира.
Одной из задач данной работы является определение наиболее перспективного заменителя молочного жира для создания новых рецептур спредов.
Для научного обоснования выбора жировой системы и степени замены молочного жира при производстве спреда, проведем сравнительный анализ содержания ряда наиболее важных жирных кислот в молочном жире, гипотетически идеальном жире, жирах «Союз» и спредах с заменой молочного жира на 30%, 50% и 70%. Сравнительная характеристика жирно-кислотного состава молочного жира, идеального жира, жиров «СОЮЗ» и спредов с различной заменой молочного жира на жир «Союз 52L», представлена в табл. 3.10.
Жирно-кислотный состав представленных в табл.3.8 6 образцов определяли методом ГЖХ, в соответствие с ГОСТ Р 51-483-99 («Масла растительные и жиры животные. Определение методом газовой хроматографии массовой доли метиловых эфиров индивидуальных жирных кислот к их сумме»).
Из данныхьтабл. 3.10. видно, что гипотетически идеальному жиру по мнению специалистов фирмы «Союз» по содержанию насыщенных кислот соответствуют - спреды с заменой молочного жира на 50 - 70%; по содержанию низкомолекулярных насыщенных ЖК наиболее близки - «Союз 52L», спред с заменой молочного жира на 30% и молочный жир; по содержанию ненасыщенных соответствуют — «Союз 52L», спред с заменой молочного жира на 50 и 70%; по содержанию линолевой соответствуют такие: - «Союз 36ПЛ», спред с заменой молочного жира на 50% и 70%; по отношению полиненасыщенных к насыщенным соответствует— «Союз 52L» и близки «Союз 36ИЛ» и спред с заменой молочного жира на 70%.
На рис.3.4 представлен подробный анализ сравнения жирно-кислотного состава некоторых жиров «Союз» с жирно-кислотным составом молочного и идеального жира.
Из данных рис. 3.4 видно что, «Союз 51» по общему содержанию насыщенных соответствует диапазону величин характерных для молочного жира; и также, как и молочный жир, не соответствует гипотетически идеальному жиру, причем повышенное содержание насыщенных в молочном жире считается одним из его недостатков. По содержанию ненасыщенных «Союз-51» находится в верхней области молочного жира, не не доходит до диапазона значений идеального жира. Из полученных данных можно сделать вывод, что «Союз 51» по жирно-кислотному составу соответствует молочному жиру и может использоваться как его аналог и заменитель, но в тоже время его использование не позволяет усовершенствовать состав готового продукта и приблизить его к гипотетически идеальному жиру.
Растительный жир «Союз 36ПЛ» по содержанию насыщенных находится ниже диапазона характерного для молочного жира и рядом с нижней границей интервала значений идеального жира, а по содержанию низкомолекулярных насыщенных жирных кислот данный жир имеет самое низкое значение, по сравнению со всеми представленными жирами. По общему содержанию ненасыщенных жирных кислот, как и по содержанию отдельных ненасыщенных жирных кислот «Союз 36ПЛ» намного превышает диапазон значений соответствующих молочному жиру. Из изложенного выше следует, что использование «Союз 36ПЛ» в качестве заменителя молочного жира в продуктах со сложным жировым составом, позволит уменьшить в них содержание насыщенных жирных кислот и увеличить содержание ненасыщенных жирных кислот, в том числе и полиненасыщенных и тем самым приблизить жирных кислот состав продукта к гипотетически идеальному жиру.
По содержанию насыщенных жирных кислот, жировая система «Союз 53» имеет наименьшее значение из всех представленных на рисунке жиров и находится гораздо ниже диапазонов значений жирных кислот, характерных для молочного и идеального жира. Содержание общего количества ненасыщенных жирных кислот, как и отдельно взятых жирных кислот, в жире «Союз 53» является самым максимальным и почти на порядок превосходит значения характерные для молочного жира, то есть использование данного вида жира позволит повысить содержание ненасыщенных жирных кислот, и тем самым повысить пищевую и биологическою ценность комбинированного продукта.
Жировая система «Союз 52L» по содержанию ненасыщенных жирных кислот располагается на графике между молочным и идеальным жирами, причем гораздо ближе к идеальному. По общему содержанию ненасыщенных ЖК, как и по содержанию отдельных ненасыщенных жирных кислот, «Союз 52L» находится гораздо выше молочного жира, а по значениям почти на порядок превосходит его и в тоже время располагается немного выше идеального жира. Использование жира «Союз 52L» в качестве заменителя молочного жира, позволит уменьшить содержание насыщенных жирных кислот, повысить содержание ненасыщенных жирных кислот, в том числе и полиненасыщенных жирных кислот в готовом продукте, и тем самым повысить функциональность комбинированного продукта исходя из современных представлений о рациональном питании.
Прототип, экспертно-аналитической системы скрининга- качества-жиров
Теплофизические свойства жиров имеют большое значение в потребительских пищевых жиров [1]. В монографии [52] описан контроль качества твердых жиров с помощью метода ДТА. Этим методом, как и в случае импульсной ЯМР, регистрируются фазовые переходы лриглицеридов. Метод ДТА с давних пор широко применяется как метод контроля чистоты вещества, как метод качественного и количественного фазового анализа механических смесей, при определении кинетических, термодинамических параметров превращений, а так же при определении теплофизических свойств веществ, в том числе и жиров.
Для ДТА используют большое количество термографов разных, конструкций [52]. Наибольшее распространение получил — дериватограф, , который объединяет в себе два прибора: установку дифференциального термического анализа и термовесы. Дериватограф дает возможность из одной навески на одном и том же листе фотобумаги автоматически получать температурную и дифференциальную кривые нагревания и одновременно простую и дифференциальную кривые потери веса. В настоящее время приборы для ДТА совмещены с ИК-спектрометрами, газовыми хроматографами, масс-спектрометрами, манометрами и т.д. Многие установки оборудованы системой автоматической замены образца, выходом на персональный компьютер [52].
В области аналитической химии методы ДТА могут быть использованы, для контрольного или систематического анализа родственных, но не одинаковых веществ. В качестве контрольных методов они могут применяться для экспресс-анализа с целью выявления различий между отдельными партиями сырья в тех случаях, когда при некоторых различиях в свойствах вещества требуется изменить технологию его обработки. В качестве сравнительных методов их можно использовать для выявления материалов, дающих аномальные результаты при других испытаниях. Наконец, при подходящей калибровке приборов эти методы применимы для количественной оценки вещества или смеси веществ, а также для определения чистоты продукта. . .
Рассмотрим кривые ДТА, полученные нами для молочного; жира и некоторых образцов немолочных жиров: «Blue team» RPO (Сингапур), «Blue team» Универсал (Малайзия), «Милкопас» (Малайзия), «Кокопур 10060» (Германия) «Сигма» (Бельгия), «Кокопас экстра» (Сингапур); «Soni 37» (Бельгия), «Канолетта 17360» (Германия), «Милкелтта S» (Германия), и «Милкетта SA» (Германия), «Союз 52L». Исследуемые образцы содержат следующие ингредиенты:«Кокопур 10060» - рафинированное дезодорированное прессовое кокосовое масло, «Сигма» и «Кокопас экстра» -рафинированное дезодорированное кокосовое масло, .«Soni; 37» гидрогенизированное соевое масло;«Канолетта 17360» - смесь растительных, нелауриновых масел и жиров, «Милкетта S» - смесь рафинированных фракционированных растительных масел и жиров; «Милкетта SA» - смесь рафинированных фракционированных растительных масел и жиров, краситель — бета-каротин, ароматизатор, эмульгатор, «Милкопас» — фракции дважды рафинированного дезодорированного отбеленного пальмового масла, эмульгатор, бета-каротин.
Сравнительная характеристика физико-химических показателей исследуемых образцов и чистого молочного жира позволяет расположить немолочные жиры по убыванию схожести с молочным жиром следующим образом. Максимально приближены к последнему заменители молочного жира «Милкетта S», «Милкетта SA»- температура плавления одинакова с температурой плавления» эталона, массовая доля твердого жира в них при, температурах 5-15 С превышает массовую долю твердого жира в: молочном на 2-8 %. Далее следует пальмовое масло «Милкопас» - температура плавления выше на 3-4 С, массовая доля твердого жира - больше, чем в молочном, на 10-15 %. На четвертом месте находится жир «Blue team» RPO - температура плавления выше на 3-6 С, массовая доля твердого жира — больше на 15-17 %. На пятом месте — жир «Blue team» Универсал, температура плавления которого выше на 9—10 С, массовая доля твердого жира больше на 17—19 %. На шестом месте - кокосовое масло «Сигма», температура плавления выше на 9—12 С, массовая доля твердого жира больше на 15-29 %. Далее следует кокосовое масло «Кокопас экстра» -температура плавления ниже на 9—12 С, массовая доля твердого жира больше на 19—30 %. На восьмом месте - кокосовое масло «Кокопур 10060», температура плавления ниже на 7—8 С, массовая доля твердого жира больше на 17—32 %. На девятом месте кондитерский жир- «Канодетта 17360» -температура плавления выше на 3-4 С, массовая доля«твердого жира больше на 27—35 %. Наконец, на десятом месте - кондитерский жир «Soni- 37», температура плавлениявыше на 5-6 С, массовая доля твердого жира больше на 32-39%.
Метод ДТА подтверждает приведенную сравнительную характеристику физико-химических показателей образцов (рис. 4.26 - 4.29). На рис. 4.26 и 4.29 представлены примеры термограмм образцов немолочных жиров. Заменители молочного жира «Милкетта SA» и «Милкетта S» имеют только два эндотермических пика в области температур 6-14 С, 24-28 С и, соответственно, 7-14 С, 22-27 С. Причем первый пик обладает гораздо большим тепловым эффектом, чем второй. Кондитерский жир «Канолетта 17360» имеет также два эндотермических пика в области температур 2—15 С, 20-36 С, из них второй пик обладает большим тепловым эффектом, чем первый. У жира «Милкопас» наблюдается целых 4 эндотермических пика: при 1-4 С, 9-13 С, 15-22 С, 23-30 С, большой тепловой эффект проявляется только у второго пика. Жир «Союз 52L»- имеет два эндотермических пика в области температур 7-16 С, 24-34 С, при этом первый пик обладает гораздо большим тепловым эффектом, чем второй. Кривые ДТА для этого жира весьма близки по характеру кривых молочного жира, что еще раз доказывает правильность нашего выбора этого жира в качетсве добавки к спреду. У жира «Blue team» Универсал имеется 3 эндотермических пика в области температур 7—11 С, 12-17 С, 23-24 С. Жир на основе кокосового масла «Кокопас экстра» имеет 3 эндотермических пика в области температур 5-11 С, 16-23 С, 24—25 С. Жир «Сигма» также имеет 3 эндотермических пика в области температур 4—10 С, 11—16 С, 23— 24С. «Кокопур 10060» имеет 2 эндотермических пика при 7—16 С, 23—24 С. У вышеперечисленных образцов последний пик имеет интенсивный тепловой эффект в узком температурном интервале плавления. Для кондитерского жира «Soni 37» характерно два ярко выраженных, обладающих большим тепловом- эффектом, эндотермических пика в области 5-16 С, 24-37 С. Таким образом, метод ДТА позволяет контролировать аутентичность молочного жира, заменителей молочного жира, их качество и технологические свойства.
Метод ДТА пригоден также для технологического контроля вносимых в комбинированный жировой продукт добавок.
