Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Современные и перспективные направления переработки и использования клубней топинамбура в производстве продуктов питания 17
1.1 Пищевая ценность и медико-биологические свойства клубней топинамбура 18
1.2 Приоритетные направления переработки и использования топинамбура в производстве продуктов питания 23
1.3 Перспективные направления использования высокотехнологичного оборудования для переработки клубней топинамбура
1.3.1 Конвективно вакуум-импульсный способ сушки растительных продуктов 31
1.3.2 Целесообразность использования пароконвекционного оборудования для переработки клубней топинамбура 34
1.4 Технологии интенсивного охлаждения и замораживания в производстве продуктов питания 36
1.4.1 Технологические особенности производства замороженного хлеба 36
1.4.2 Применение интенсивного охлаждения для оптимизации технологических процессов 40
Заключение по 1 главе 42
ГЛАВА 2 Организация эксперимента. объекты и методы исследования 44
2.1. Организация проведения и общая схема исследований 44
2.2. Объекты исследования з
2.3. Методы исследования 47
ГЛАВА 3 Экспериментальное обоснование производства продуктов из клубней топинамбура с использованиемвысокотехнологичного оборудования 60
3.1 Исследование показателей качества и безопасности клубней топинамбура, культивируемого в Красноярском крае 60
3.2 Пароконвекционный способ производства концентрированной пасты из клубней топинамбура
3.2.1 Исследование влияния различных способов тепловой обработки клубней на товароведно-технологические показатели качества паст 65
3.2.2 Определение химического состава паст из клубней топинамбура. Моделирование технологического процесса производства концентрированных паст 72
3.2.3 Обоснование способа производства и оценка пищевой ценности ) концентрированной пасты 77
3.3 Разработка рецептур комбинированных видов пюре на основе концентрированной пасты из клубней топинамбура и плодово ягодного сырья 79
3.3.1 Моделирование рецептурного состава комбинированных видов пюре 79
3.3.2 Определение пищевой ценности и сроков годности консервированных пасты и пюре 90
3.4. Исследование влияния конвективно-вакуум-импульсного способа сушки клубней на пищевую ценность муки из топинамбура 96
3.4.1 Изменение химического состава муки в зависимости от температурных режимов конвективно-вакуум-импульсной сушки клубней 96
3.4.2 Влияние способа сушки на технологические свойства муки 100
3.4.3 Товароведная оценка и пищевая ценность муки из клубней топинамбура 103
3.4.4 Определение сроков годности муки 104
Заключение по 3 главе 107
ГЛАВА 4 Совершенствование качественных характеристик и повышение пищевой ценности хлебобулочных изделий с использованием продуктов из клубней топинамбура 109
4.1 Расширение ассортимента сдобных хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности 109
4.1.1 Влияние комбинированного пюре на процесс структурообразования дрожжевого опарного теста 110
4.1.2 Исследование возможности уменьшения содержания дрожжей в рецептуре сдобных хлебобулочных изделий 116
4.1.3 Формирование показателей качества готовых сдобных хлебобулочных изделий с комбинированным пюре. Определение оптимального рецептурного состава 120
4.2 Использование муки из клубней топинамбура для повышения качества и пищевой ценности хлебобулочных изделий 127
4.2.1 Изменение качественных показателей безопарного дрожжевого теста с мукой из клубней топинамбура в процессе брожения 127
4.2.2 Определение показателей качества готовых изделий. Выбор оптимальной рецептуры 1 4.3 Оптимизация технологического процесса производства хлебобулочных изделий 137
4.4 Оценка пищевой ценности и обоснование сроков годности новых видов хлебобулочных изделий 142
4.5 Применение муки из топинамбура в качестве структурообразователя замороженных хлебобулочных полуфабрикатов 147
4.5.1 Обоснование криопротекторных свойств муки из топинамбура 151
4.5.2 Влияние температурных режимов пароконвекционной выпечки на качество готовых изделий 161
4.5.3 Определение сроков низкотемпературного хранения замороженных хлебобулочных полуфабрикатов 163
4.3.1 Анализ пищевой ценности изделий, выпеченных из замороженных полуфабрикатов 168
Заключение по 4 главе 169
ГЛАВА 5 Использование муки из топинамбура для повышения пищевой ценности мясных и рыбных изделий 172
5.1 Влияние муки из клубней топинамбура на функционально-технологические и реологические показатели фаршей 173
5.2 Формирование органолептических показателей качества мясо- и рыборастительных полуфабрикатов 182
5.3 Оценка качества готовых изделий. Обоснование технологических режимов пароконвекционной способа приготовления мясных и рыбных изделий 185
5.4 Обоснование рецептурного состава и оценка конкурентноспособности новых видов изделий 189
5.5 Оценка пищевой ценности изделий 192
5.6 Применение технологии интенсивного охлаждения для пролонгирования сроков годности мясных и рыбных полуфабрикатов с мукой из топинамбура 193
Заключение по 5 главе 200
ГЛАВА 6 Экономическое обоснование производства новых видов продуктов , 203
6.1 Расчет себестоимости новых видов продуктов из клубней топинамбура 203 6.2 Расчет экономической эффективности использования высокотехнологичного оборудования в производстве новых видов изделий с топинамбуром 206
6.2.1 Расчет экономической эффективности использования пароконвекционного оборудования в производстве хлебобулочных изделий с топинамбуром 206
6.2.2 Расчет экономической эффективности применения пароконвекционного оборудования для производства мясных и рыбных изделий 209
6.2.3. Расчет экономической эффективности производства замороженных и полувыпеченных замороженных хлебобулочных полуфабрикатов 212
Заключение по 6 главе 214
Заключение 215
Список условных обозначений : 223
Список литературы 224
- Перспективные направления использования высокотехнологичного оборудования для переработки клубней топинамбура
- Объекты исследования
- Разработка рецептур комбинированных видов пюре на основе концентрированной пасты из клубней топинамбура и плодово ягодного сырья
- Оценка пищевой ценности и обоснование сроков годности новых видов хлебобулочных изделий
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Расширение ассортимента, наращивание производства продуктов повышенной пищевой ценности с целью формирования здорового питания, улучшения пищевого статуса и качества жизни населения входит в число основных направлений государственной экономической политики (Основы государственной политики РФ в области здорового питания населения на период до 2020 года).
Топинамбур {Helianthus tuberosus L.), благодаря исключительному биохимическому составу клубней - высокому содержанию инулина, белка, пищевых волокон, широкого спектра витаминов и минеральных веществ, является ценным сырьем для пищевой промышленности во всем мире.
В Красноярском крае топинамбур выращивают и используют только как кормовую культуру. Для потребителей он является нетрадиционной пищевой культурой, известен в большей степени в форме биологически активных добавок.
Основными причинами, препятствующими широкому использованию свежих клубней топинамбура в питании населения, являются большие потери сырья в процессе хранения (до 50 %), трудность в обработке, поэтому на продовольственном рынке топинамбур представлен в переработанном виде. Наиболее важным направлением переработки топинамбура является производство инулина, пектина, инулино-пектинового концентрата, фруктозо-инулинового сиропа, концентратов пищевых волокон.
Вопрос доступности способов переработки топинамбура для малых предприятий пищевой промышленности и общественного питания является актуальным. Техническое переоснащение, внедрение высокотехнологичного оборудования позволит перерабатывать топинамбур в необходимых объемах, надежно сохранить исходные свойства сырья, использовать его в производстве продуктов повышенной пищевой ценности и отвечающих принципам здорового питания.
Степень разработанности темы исследования. Приоритетный вклад в изучение вопросов биохимии топинамбура, способов его переработки, а также пропаганду этой ценной культуры внесли такие ученые, как Э.П. Эйхе, В.Н. Голубев, Л.Д. Бобровник, С.С. Шаин, Н.М. Пасько, И.П. Чепурной, Н.К. Кочнев, Н.В. Цугленок и др. Расширению ассортимента продуктов лечебного, лечебно-профилактического, функционального питания с его использованием посвящены работы В.Н. Зеленкова, О.И. Квасенкова, Г.М. Зайко, С.Я. Корячкиной, Р.И. Шаззо, И.А. Хрипко и др.
Вместе с тем применение современного высокотехнологичного оборудования вносит коррективы в производственный процесс, оказывает влияние на качественные показатели, требует систематизированных сведений о пищевой ценности, товароведно-технологических свойствах как новых видов продуктов переработки топинамбура, так и продукции с его использованием.
Целью диссертационной работы является научно-практическое обоснование получения продуктов питания повышенной пищевой ценности с использованием клубней топинамбура (Helianthus tuberosus L.) для малых предприятий пищевой промышленности и общественного питания.
Для реализации поставленной цели выделены следующие задачи:
-
Определить пищевую ценность клубней топинамбура (Helianthus tuberosus L.), культивируемого в Красноярском крае, выделить доминантные нутриенты, обосновать направления его использования.
-
Исследовать влияние пароконвекционного способа обработки клубней топинамбура на содержание биологически активных ингредиентов при переработке их в концентрированную пасту и пюре (на основе пасты и плодово-ягодного сырья Красноярского края). Экспериментально обосновать технологии и рецептуры новых видов продуктов из топинамбура.
-
Определить влияние конвективно-ваккум-импульсного способа сушки клубней топинамбура на технологические свойства и пищевую ценность муки.
-
Проанализировать влияние новых видов продуктов из топинамбура на процесс дрожжевого тестообразования, выявить закономерности формирования качества полуфабрикатов и готовой продукции, на основе чего разработать рецептуры хлебобулочных изделий, определить регламентируемые показатели качества, пищевую ценность, условия и сроки хранения.
-
Обосновать возможность использования муки топинамбура в качестве хлебопекарного улучшителя в рецептурах замороженных хлебобулочных изделий.
-
Выявить закономерности формирования качества мясных, рыбных фаршей и готовых изделий с использованием муки из топинамбура. Разработать рецептуры изделий повышенной пищевой ценности. Обосновать возможность пролонгирования сроков годности мясных и рыбных полуфабрикатов с использованием технологии интенсивного охлаждения.
-
Разработать и утвердить нормативно-техническую документацию на новые виды продукции, провести апробацию рецептур и технологий в условиях промышленного производства, определить экономическую эффективность внедрения.
Научная концепция диссертационной работы заключается в научно-практическом обосновании высокотехнологичных способов переработки клубней топинамбура с получением нового ассортимента продуктов повышенной пищевой ценности.
Научная новизна:
- обоснован пароконвекционный способ обработки клубней топинамбура при переработке их в концентрированную пасту и комбинированные виды пюре. Определен химический состав и пищевая ценность пасты и пюре. Получены математические модели, определяющие максимально высокую корреляцию между способом технологического процесса, рецептурным составом и содержанием биологически активных веществ;
- впервые определены химический состав и пищевая ценность муки,
полученной из клубней топинамбура конвективно-вакуум-импульсным
способом (КВИС) сушки. Установлена зависимость между степенью гидратации
муки, температурой и продолжительностью процесса;
- научно обосновано применение новых видов продуктов из топинамбура
в рецептурном составе хлебобулочных изделий: выявлены основные
закономерности формирования структурно-механических, функционально-
технологических показателей дрожжевого теста и готовых изделий в зависимости от количества вводимой добавки. Установлены показатели качества и пищевой ценности хлебобулочных изделий, в том числе с пониженным содержанием дрожжей. Получены математические зависимости между продолжительностью технологического процесса (тестообразования, расстойки и выпечки полуфабрикатов) и формированием регламентированных показателей качества готовых изделий;
- впервые доказана возможность использования муки из топинамбура в
качестве структурообразователя замороженных хлебобулочных
полуфабрикатов;
- установлены основные закономерности формирования структурно-
механических, функционально-технологических показателей мясных, рыбных
фаршей и готовых изделий с гидратированной мукой из топинамбура. Обоснована
возможность увеличения сроков годности мясных и рыбных полуфабрикатов до 48
часов при использовании технологии интенсивного охлаждения, что в 2 раза
превышает сроки, установленные СанПиН 2.3.2.1324-03.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Теоретическая. Полученные данные по высокотехнологичным способам переработки могут быть использованы в качестве инструментария для других видов сырья, в том числе нетрадиционного. Материалы диссертации могут служить теоретической предпосылкой для создания функциональных продуктов с топинамбуром, расширения ассортимента других товарных групп.
Практическая. Разработан ассортимент продуктов повышенной пищевой ценности: хлебобулочных изделий, в том числе с пониженным содержанием дрожжей; мясных и рыбных, в том числе с пролонгированным сроком годности. Новизна заявленных решений подтверждена патентами: № 2479208 «Способ производства хлебобулочных изделий из замороженных полуфабрикатов»; № 2480008 «Способ производства хлебобулочных изделий из полувыпеченных замороженных полуфабрикатов»; № 2502344 «Мясные рубленые изделия»; № 2502345 «Мясные рубленые изделия»; № 2504250 «Рыбные рубленые изделия повышенной пищевой ценности; № 2505195 «Рыбные рубленые изделия повышенной пищевой ценности».
Утверждена нормативно-техническая документация - технические условия и технологические инструкции (ТУ и ТИ): 9293-009-02067876-14 «Мука из топинамбура»; 9741-007-02067876-13 Консервы: «Паста из топинамбура», «Комбинированные пюре»; 9114-010-02067876-14 «Изделия хлебобулочные с топинамбуром»; 9114-011-02067876-14 «Полуфабрикаты замороженные хлебобулочные с мукой из топинамбура»; 9214-014-02067876-14 «Изделия мясные с мукой из топинамбура охлажденные»; 9261-013-102067876-14 «Изделия рыбные рубленые с мукой из топинамбура охлажденные». Технические условия прошли экспертизу в ФБУ «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Красноярском крае» и включены в государственный реестр каталожных листов продукции (реестр ТУ).
Результаты научных исследований обобщены в двух коллективных монографиях. Методические материалы диссертационной работы использованы
в учебном пособии «Теоретические и практические основы получения продуктов повышенной пищевой ценности» (издательство Сибирского федерального университета, 2013); в лабораторных практикумах учебных курсов: «Теоретические и практические основы получения продуктов повышенной пищевой ценности» направления подготовки 260100.68 «Технология продуктов питания», магистерской программы «Новые пищевые продукты для рационального и сбалансированного питания» (2011); «Технология продукции общественного питания» направления подготовки 260800.62 «Технология продукции и организация общественного питания» (2013). Материалы диссертационной работы используются в лекционных курсах для магистрантов, бакалавров, специалистов, слушателей курсов повышения квалификации, а также при выполнении студенческих научных исследований, научных выпускных квалификационных работ.
Разработанные рецептуры и технологии прошли апробацию на предприятиях пищевой промышленности и общественного питания г. Красноярска, рекомендованы к внедрению в производство.
Методология и методы исследования. В основе исследований лежит методология конструирования пищевых продуктов, основанная на принципах здорового питания, достижениях отечественных ученых в области использования растительного сырья для повышения качественных характеристик и пищевой ценности исследуемых групп продуктов (Л.Я. Ауэрман, Н.П. Козьмина, З.В. Василенко, Л.И.Пучкова, С.Я. Корячкина, В.Д. Богданов, А.И. Мглинец, И.Э.Цапалова, В.М. Позняковский, и др.).
В работе применялись общепринятые и специальные инструментальные методы исследований, статистические методы обработки информации, получения достоверных результатов, оценки качества и безопасности сырья и готовой продукции.
Положения, выносимые на защиту:
способы переработки клубней топинамбура с применением высокотехнологичного оборудования, получение новых видов продуктов и направления использования;
- научно-практическое обоснование повышения качества, пищевой
ценности хлебобулочных, мясных, рыбных изделий с новыми видами продуктов
переработки клубней топинамбура;
- применение муки из топинамбура в качестве структурообразователя и
стабилизатора замороженных хлебобулочных изделий.
Степень достоверности и апробация результатов. Обеспечивалась применением современных методов испытаний, проверкой экспериментальных данных в условиях производства. Достоверность экспериментальных данных основана на методах статистической обработки и сравнительного анализа с использованием пакета прикладных программ «Statistica 6.0», «Office Pro» (Word Excel), публикацией материалов в рецензируемых журналах. Основные результаты диссертационных исследований доложены и обсуждены на всероссийских, международных конференциях и форумах: «Актуальные проблемы развития потребительского рынка» (Красноярск, 2005); «Актуальные проблемы сохранения здоровья населения» (Красноярск, 2005); «Актуальные
б
проблемы современной науки и пути их решения» (Красноярск, 2005-2012); «Здоровое питание - основа жизнедеятельности человека» (Красноярск, 2006, 2008); «Актуальные проблемы питания» (Пермь, 2008); «Здоровое питание -здоровая нация» (Красноярский форум, 2008); «Управление инновациями в торговле и общественном питании» (Кемерово, 2010); «Инновационные процессы в развитии сферы общественного питания» (Красноярск, 2011); «Современное хлебопекарное производство: перспективы развития» (Екатеринбург, 2011); «Современные проблемы экологии и питания» (Красноярск, 2012); «Dny vedy-2012» (Чехия, 2012), «Новината за напреднали наука» (Болгария, 2012), «Wschodnie partnerstwo-2012» (Польша, 2012), «Инновации в развитии сферы общественного питания» (Красноярск, 2013), «Проблемы развития рынка товаров и услуг: перспективы и возможности субъектов РФ» (Красноярск, 2014).
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 47 научных работах, в том числе 14 статьях в журналах, входящих в перечень ВАК РФ, двух монографиях и 6 патентах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка условных обозначений, списка литературы и приложений. Работа изложена на 259 страницах, содержит 80 таблиц и 132 рисунка, 352 наименования использованных источников, в том числе 70 зарубежных.
Перспективные направления использования высокотехнологичного оборудования для переработки клубней топинамбура
Современное развитие производств по выращиванию и переработке топинамбура принимает активную форму. В России и ближнем зарубежье в настоящее время действует несколько фермерских хозяйств, выращивающих, перерабатывающих и реализующих свежие клубни, сушеный топинамбур, порошок (муку), фруктозо-инулиновый сироп; пищевые концентраты с его использованием (каши, соки, напитки, макароны, цукаты, джемы, варенье). Например, крестьянско-фермерское хозяйство «Мальва» (Ивановский район Одесской области, Украина); ООО «Топинамбур» (Тверская область, Россия); ОАО «Научно-производственное объединение «Биофарма» (Кировская область, Россия); 000 «Рязанские просторы» (Рязанская область, Россия); 000 "Терра" (Московская область, Сергиево - Посадский район, Россия); 000 «Эспланда - Южная» (Краснодарский край, Россия).
В настоящее время на различных стадиях проработки находятся еще несколько проектов по открытию в России производства по переработке топинамбура: - ООО «Агропромгаз» реализует инвестиционный проект «Строительство завода по комплексной переработке 60 тыс. тонн топинамбура в год с получением инулина, пектина, фруктозо-глюкозного сиропа, пищевых волокон и функциональных продуктов на их основе». Строительство завода начато в Шумерлинском районе Чувашской республики (2010-2018 г.г). Объем выпуска продукции после выхода на проектную мощность составит: пектина — 0,75 тыс. тонн/год, инулина - 6 тыс. тонн/год, сиропа фруктозо - глюкозного - 5,5 тыс. тонн/год, фруктозы кристаллической - 5,5 тыс. тонн/год, пищевых волокон -2,4 тыс. тонн / год; - планируется строительство завода по комплексной переработке топинамбура и производству инулина, пектина и иных продуктов медицинского и пищевого назначения в г. Георгиевске Ставропольского края (2011-2014); - в Красноармейском районе (Кубань) строится завод по переработке топинамбура для пищевой и фармацевтической промышленности. Мощность завода по проекту составляет 50 тысяч клубней в год; - осваивается инвестиционный проектстроительства предприятия по комплексной переработке топинамбура - ООО "ИстАгроДон" (г. Данков, Липецкая область). Предполагается, что реализация данных и других проектов позволит решить задачу импортозамещения диетических и диабетических продуктов.
Наиболее важным направлением переработки топинамбура является производство инулина, пектина, инулино-пектинового концентрата и др. Инулин в виде муки, приготовленной из топинамбура, является одной из составных частей комбинированных пробиотиков, широко используемых в США и Европе как средство для профилактики и лечения многих заболеваний.
Производство инулина в России в целом базируется на российской запатентованной технологии, где основные технологические операции основаны на применении элементов нанотехнологии [172, 174, 175, 176, 177, 178]. Зарубежные фирмы: Chamtor (США), Sudzucker (Чехия), Orafti (США) выпускают инулин в виде сиропов, пудры, кремов для использования в качестве функциональной добавки в молочной, хлебобулочной и кондитерской промышленности, а также в производстве диетических изделий.
Биологически активные добавки к пище получают из топинамбура так же в виде фармацевтических форм - порошка, таблеток, сиропа, концентрата. В настоящее время имеется значительное количество научных разработок, запатентованных технологий по получению различных видов биологически активных добавок из топинамбура как профилактического, так и направленного действия: порошок, концентрат из клубней топинамбура [47, 94, 96, 166, 167, 168, 169, 176], биологически-активные пищевые добавки [172, 173, 182], фитоконцентраты, фруктозные сиропы [175, 180, 182] и др.
На расширение ассортимента лечебно-профилактических продуктов направлены изобретения: «Пищевая добавка из топинамбура для производства пищевых продуктов и напитков с лечебно-профилактическими свойствами» [182]; «Пищевая добавка с макро- и микроэлементов, обладающая биологической активностью» [183]; «Биологически-активная добавка к пище» [172,173].
Научно-технологической фирмой «АРИС» в тесном контакте с научными и медицинскими учреждениями г. Новосибирска, НИИ клинической иммунологии СО РАМН и предприятиями пищевой промышленности было налажено использование концентрата топинамбура, как базового продукта, для создания широкого ассортимента лечебно-профилактической продукции пищевого назначения (хлебобулочные и кондитерские изделия, напитки и т.д.). Так, новый сорт хлеба под названием батон «Солнышко», в рецептуру которого включен концентрат топинамбура, полезен для улучшения работы кишечника, восстановления естественной микрофлоры организма человека.
Регулярное употребление хлеба «Солнышко» является профилактикой заболеваний и лечебным питанием при сахарном диабете, дисбактериозе, атеросклерозе и других экологически обусловленных заболеваний, связанных с имуннодефицитными состояниями.
Хлеб «Солнышко» включен в повседневный рацион питания больных ряда клиник г. Новосибирска [95, 96].
В Санкт-Петербургском филиале ГосНИИ хлебопекарной промышленности для обогащения хлебобулочных и мучных кондитерских изделий использовали порошок из клубней топинамбура, выработанного по ТУ 9164-001-17912573-2001 фермерским хозяйством "Топинамбур". Положительным эффектом применения порошка топинамбура является замедление черствения хлеба на 5-6 час [240].
Введение концентрата топинамбура в рецептуры макаронных изделий позволяет использовать пшеничную муку 1 сорта и повысить биологическую ценность мучной продукции. Разработана научно-техническая документация на промышленный выпуск нового вида продукции, проведена ее сертификация и освоено производство на АООТ КЗ «Жердевский», концерне «Отечественные инновационные технологии». Использование макаронных изделий с топинамбуром рекомендовано в качестве реабилитационного продукта в диете ослабленных больных после перенесенных травм, инфекционных заболеваний, иммунодефицитных состояний, при отравлениях органическими растворителями, тяжелыми металлами, радионуклидами.
Государственным научно-исследовательским институтом хлебопекарной промышленности (ГОСНИИХП, Москва) разработана и реализуется хлебопекарным предприятиям нормативная документация на макаронные изделия с топинамбуром, которые вырабатываются из пшеничной или ржаной муки (или их смесей) с добавлением порошка топинамбура. Благодаря высокому содержанию инулина, макаронные изделия с топинамбуром могут служить профилактическим питанием для людей, больных сахарным диабетом.
Объекты исследования
Для производства муки подготовленные клубни топинамбура нарезали кубиками 10 10 10 мм, укладывали на сетчатые поддоны слоем 30-40мм и подвергали сушке конвективно-вакуум-импульсным способом (КВИС) на установке ВИКУС-2Р (значение вакуума 0,1 кПа, остаточная влажность 7-10 %, температурные режимы - 70, 60 и 50 С). За контроль принимали традиционный способ сушки - конвективный (КС) при температуре 70 С (рекомендуемой по данной технологии). Высушенный топинамбур измельчали в муку на вихревой мельнице. Крупность помола составляла до 0,3 мм.
Для определения параметров гидратирования муки топинамбура определяли степень и скорость набухания муки топинамбура по методике Белорусского филиала ВНИМИ. Для определения степени набухания брали муку и воду в соотношении 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6. Один грамм сухой навески муки топинамбура помещали в центрифужную пробирку, приливали дистиллированную воду (соотношение 1:1-1:6), задавали температурный параметр и выдерживали на водяной бане 60 минут. Температурные параметры варьировали: (20±1 С), (45±1 С), (65±1С), (85±1С), (95±1С). Затем пробирки центрифугировали 5 мин при 1000 об/мин. Центрифугат сливали, в остатке определяли содержание влаги. Степень набухания определяли по формуле : А=(т-т)100/т (4) где А — степень набухания, %; т - масса муки топинамбура после набухания, г; т - масса сухой муки топинамбура, г Массу муки после набухания определяли по формуле : т=т (100-В) / (100-Bj) (5) где т - масса муки после набухания, г; В - массовая доля влаги муки топинамбура, %, В; - массовая доля влаги гидратированной муки топинамбура, % Скорость поглощения влаги определяли при оптимальном гидромодуле и выбранной температуре через 3, 5, 10, 15, 30, 60 мин. Определение сроков годности консервированной пасты и пюре, муки из топинамбура определяли в соответствии с МУК 4.2.1847-04, с учетом коэффициента резерва [155]. Методы исследования качества хлебобулочных изделий. Требования к безопасности сырья, используемого для производства хлебобулочных изделий, соответствовали ТР ТС 021/2011. Сдобные хлебобулочные изделия готовили с использованием комбинированного пюре «Тыква-топинамбур». Введение плодово-ягодного пюре проводили в количестве 5-25 % к массе опары. За контрольный образец принимали изделие, приготовленное по рецептуре № 169 [238].
Муку из топинамбура вводили в рецептуру безопарного дрожжевого теста в количестве 5 - 30 % от общей массы муки. За контроль принимали рецептуру № 796 [237].
Выпечку изделий проводили в пароконвекционном аппарате «.RATIONAL», температурные режим определяли экспериментально. Тесто дрожжевое с хлебопекарным улучшителем «Фрости» готовили согласно рекомендациям по производству замороженных хлебобулочных изделий фирмы «Ирекс» [102, 219].
Технология приготовления: в воду, подогретую до 40 С, вводили подготовленные дрожжи, соль, муку смешанную с улучшителем «Фрости» или с мукой из топинамбура и вымешивали, закрывали крышкой и оставляли для брожения (t=30-32 С, 110 минут с обминкой через 60 минут).
Принципиальная схема производства хлебобулочных изделий из замороженных полуфабрикатов состояла в замесе и брожении теста, формовании полуфабрикатов, их расстойке, замораживании, последующей дефростации и выпечке изделий (Рисунок 4.39, глава 4). Принципиальная схема производства хлебобулочных изделий из полувыпеченных замороженных полуфабрикатов состояла в замесе и брожении теста, частичной выпечке, шоковом замораживании с последующей дефростацией и окончательной выпечке изделий (Рисунок 4.40, глава 4). Частичную выпечку производили в пароконвекционном аппарате до появления легкого колера при температуре 230 С в течение 5-7 минут. Замораживали полуфабрикаты в аппарате шоковой заморозки до температуры внутри полуфабриката минус 18,0±1,0 С. Низкотемпературное хранение осуществляли в течение 20-120 суток. Дефростацию полуфабрикатов проводили в два этапа: при комнатной температуре до температуры внутри изделий плюс 10 С, далее в пароконвекционном аппарате при температуре плюс 30 С - 15 мин. Дефростированные полуфабрикаты выпекали при температуре 180 С и 230 С, подаче пара 10 % до образования светло-коричневого колера на поверхности изделия и температуры внутри изделия 98 С.
Основные методы исследования показателей качества полуфабрикатов и готовых изделий, согласно нормативной документации, представлены в таблице 2.4.
Реологические исследования теста проводились на ротационном вискозиметре «Структурометр СТ-1» при градиенте скорости от 1 до 435 с"1. Определяли напряжение сдвига, эффективную вязкость, адгезию согласно методике определения данных показателей. Определение подъемной силы дрожжей, теста проводили ускоренным методом по ГОСТ 171-81 - по скорости всплывания шарика теста. Удельный объем хлебобулочных изделий определяли путем деления величины объема хлеба на его массу, формоустойчивость - как отношение высоты к диаметру изделия [216, 217].
Органолептическую оценку теста проводили согласно таблице 2.5 [216].
Характеристика показателей Общая оценка Состояние Текстура Степень Структура теста Аромат Цвет поверхности сухости Выпуклая, Слабая, Влажное, Хорошо ИЛИ ПЛОХ( Сильно Светлый, плоская, крепкая, сухое, разрыхленное спиртовой, темный, осевшая, нормальная мажущееся, слабо спирто- серый заветренная в липкое, вой мелкой сеточке слизистое Общая балльная оценка хлебобулочных изделий проводилась по методике, разработанной на кафедре технологии хлебопекарного производства МГУ 1111 с учетом коэффициента весомости каждого показателя [217].
Для определения оптимального рецептурного состава новых видов хлебобулочных изделий рассчитывали комплексные показатели качества. В качестве определящих показателей считали: общую органолептическую оценку готовых изделий {пі), кислотность (п2), удельный объем готовых изделий (п3), формоустойчивость (п4), пористость (п5), содержание инулина, (щ), содержание пищевых волокон (п7). В качестве блокирующих выступали органолептические и физико-химические показатели: образцы, получившие оценку ниже 4,5 баллов, а так же кислотность и влажность, не соответствующие ГОСТ 28620-90, из работы исключались.
Методы исследования качества мясных, рыбных рубленых полуфабрикатов и готовых изделий. Требования к безопасности сырья, используемого для производства мясных и рыбных изделий, соответствовали ТР ТС 021/2011. Методы исследования показателей качества представлены в таблице 2.6.
Разработка рецептур комбинированных видов пюре на основе концентрированной пасты из клубней топинамбура и плодово ягодного сырья
На основании разработанных математических моделей определена продолжительность тепловой обработки производства пасты (Y), при которой наблюдается максимально высокая сохранность массы (Х.\— 57,3 %), общая оценка органолептических показателей (Х2=4,95), максимально высокое содержание инулина (14,0 %), пектина (4,7 %), витамина С (43,1мг %) и В1 (0,75 мг %). Для опытной партии продолжительность составила 31,15 мин, что соответствует схеме № 8 - пароконвекционным способом производства.
По сравнению с традиционным способом количество инулина повысилось на 13,8 %, пектина - на 12,1 %, витамина С - на 4,25 %, тиамина - на 7,1 %, рибофлавина - на 2,3 %, кальция - на 13,3 %.
Проведена оценка пищевой ценности концентрированной пасты. В таблице 3.8 представлен уровень обеспеченности суточной потребности организма человека за счет пасты из топинамбура согласно MP 2.3.1.2432-08, MP 2.3.1.1915-04 [153,154]. Таблица 3.8 - Обеспечение суточной потребности человека в пищевых веществах за счет концентрированной пасты из топинамбура (50 г)
Согласно ГОСТ Р 52349-2005 [57] физиологически-функциональным пищевым ингредиентом называется вещество растительного или животного и др. происхождения, обладающего способностью оказывать благоприятный эффект на физиологические функции организма человека, составляющее от 10 до 50% суточной физиологической потребности. Физиологически-функциональными пищевыми ингредиентами пасты из топинамбура являются: пектиновые вещества (105,3 %), инулин (70,0 %), витамин С (23,9 %), тиамин (24,7 %), рибофлавин (12,2 %). Содержание марганца, железа, цинка максимально приближено к 10 %. 3.3 Разработка рецептур комбинированных видов пюре на основе концентрированной пасты из топинамбура и плодово-ягодного сырья
Наличие высокого содержание белков и углеводов в составе клубней топинамбура, термическое воздействие способствуют активизации реакции меланоидинообразования, что способствует потемнению и формирует серый цвет пасты. Добавление лимонной кислоты в некоторой степени замедляет данный процесс, однако готовая паста имеет серый цвет, что снижает ее потребительские свойства.
С целью расширения возможности использования пасты разработаны рецептуры комбинированных пюре на основе концентрированной пасты и плодово-ягодного сырья Красноярского края.
Новые виды пюре готовили из брусники, черноплодной рябины, тыквы и пасты из топинамбура. Выбор сырья обусловлен их химическим составом, высокими технологическими свойствами - способностью к желированию, высокой концентрацией окрашенных веществ, микробиологической стойкостью ягод, а так же широким распространением данных видов сырья в Красноярском крае (произрастанием, наличием на потребительском рынке).
Принципиальные схемы производства различных видов пюре представлены на рисунках 3.16-3.18
Брусника свежая Концентрированная паста из топинамбура і Инспекция, сортировка і Промывание V Прогрев в пароконвекционном аппарате режим конвекции: t=100 С, отвод пара, 10 мин. 1 Протирание (протирочная машина) + т
Черноплодная рябина свежая Концентрированная + паста из топинамбура Инспекция, сортировка 1 Промывание + Прогрев в аппарате режим конвекции: t=100 С, отвод пара, 15 мин. Кислота лимонная №7 20 80 За основные показатели качества новых видов пюре были приняты органолептические показатели и содержание биологически-активных компонентов, определяющих пищевую ценность пюре, полученные экспериментальным способом. Для оценки потребительских свойств пюре органолептические показатели являлись определяющими. Характеристика органолептических показателей пюре, полученных по различным рецептурам представлена в приложении А (Таблица А 3), общая органолептическая оценка качества, проведенная экспертами - по 5-ти балльной системе на рисунках 3.19 -3.21.
Максимально высокую органолептическую оценку - 4,8 - 5,0 баллов получили образцы № 4, 5, 6 всех видов пюре (паста: пюре в соотношении 50 : 50, 40 : 60, 30:70). В данных композициях пюре имело насыщенный розовый цвет, выраженный аромат и кисло-сладкий вкус (для брусники), темно-фиолетовый цвет, выраженный аромат и сладкий вкус (для черноплодной рябины), желтый цвет, приятный аромат и сладкий вкус (для тыквы), однородную пюреобразную консистенцию. -] а а 5 - -І1 fif г rJh с с
Для всех видов пюре проведен регрессионный анализ экспериментальных данных в прикладной системе «Statistica 6». В качестве зависимых переменных были выбраны концентрации пасты и пюре (Yj -содержание пасты, Y2 -содержание пюре). В качестве независимых переменных - органолептические показатели: внешний вид (Xi), цвет (Х2), вкус (Х3), консистенция (Х4) и содержание биологически активных компонентов - инулина (Х5), пектина (Хб), витамина С (Х7), витамина В і (Х8), кальция (Х9), железа (Х10).
Оценка пищевой ценности и обоснование сроков годности новых видов хлебобулочных изделий
С целью максимально возможного сохранения биологически активных веществ в готовых изделиях использовали выпечку в пароконвекционном аппарате.
С целью обоснования температурного режима выпечки изделий в пароконвекционном аппарате для рассматриваемых образцов использовали различные температурные режимы: 230 С- рекомендуемый для выпечки мелкоштучных изделий и пониженную - 180 С.
Анализировали влияние температуры выпечки на качество готовых изделий после 20 суток низкотемпературного хранения полуфабрикатов. Данные исследований представлены в таблице 4.24.
Примечание: (М±ш) (п=6), различными буквами обозначены межгрупповые различия, - внутригрупповые отличия, множественное сравнение средних, LSD, Манн-Уитни тест, р 0,05
При температуре выпечки 180 С все виды готовых изделий, имели более высокие показатели массы, удельного объема, формоудерживающей способности и пористости по сравнению с температурой 230 С. При этом, по всем приведенным показателям изделия с мукой топинамбура превышали изделия с «Фрости».
Органолептические показатели изделий как с «Фрости», так и с мукой из топинамбура, выпеченных при температуре 180 С, так же были выше, чем при 230 С: имели более равномерную окраску, более мелкую и равномерную пористость (Рисунки 4.45- 4.46).
По-видимому, при выпечке всех видов изделий при температуре 180С мякиш изделий прогревается медленнее, что способствует дальнейшему укреплению клейковины, формирующих каркас и объем изделий.
Таким образом, при использовании пароконвекционного аппарата оптимальной температурой выпечки всех видов изделий принята температура 180 С.
Определение сроков низкотемпературного хранения замороженных полуфабрикатов Замороженные полуфабрикаты подвергались низкотемпературному хранению в течение 30, 60, 90 и 120 суток. Исследовали влияние длительного низкотемпературного хранения на качество дефростированных полуфабрикатов и готовых изделий (Рисунки 4.47- 4.50).
Показатели дефростированных полуфабрикатов с «Фрости» не изменяются в течение 60 суток низкотемпературного хранения замороженных полуфабрикатов, с мукой из топинамбура - в течение 90 суток.
После 120 суточного хранения массовая доля влаги дефростированных полуфабрикатов с «Фрости» снижается на 11,0 %, с мукой из топинамбура - на 7,8 %. Снижение эффективной вязкости дефростированных полуфабрикатов с мукой из топинамбура после 120 суточного хранения произошло на 29,3 %, у аналогичных с «Фрости» - на 37,5 %.
Изменения массы всех видов готовых изделий после 30 суток низкотемпературного хранения полуфабрикатов не наблюдалось. Незначительное снижение массы наблюдалось у изделий с «Фрости» после 60 суток хранения (на 2,4 %), у изделий с мукой из топинамбура — после 90 — суточного хранения (1,9 %). Через 120 суток хранения замороженных полуфабрикатов масса выпеченных изделий с «Фрости» уменьшилась на 5,8 %, изделий с мукой из топинамбура - на 3,2 %.
Значение удельного объема всех видов готовых изделий, выпеченных после 90 суток низкотемпературного хранения, оставался неизменным. По истечении 120 суток снижение удельного объема у изделий с «Фрости» составило 2,0 %, у изделий с мукой из топинамбура - 1,2 % по сравнению со свежевыпеченными.
Кислотность и массовая доля влаги во всех образцах выпеченных изделий соответствовала нормативным данным.
На рисунке 4.51 представлена общая балльная оценка выпеченных изделий (с учетом коэффициента весомости каждого показателя) [216, 217].
Изделия, выпеченные из замороженных полуфабрикатов после 90 суток хранения, имели высокие органолептические показатели. При более длительном хранении замороженных полуфабрикатов (120 суток) у всех видов готовых изделий наблюдалось снижение качества по таким показателям, как запах, вкус, цвет корки.
Примечание: (М±т) (п=7) (различными буквами обозначены внутригрупповые различия, - межгрупповые различия, р 0,05) Таким образом, хранение замороженных полуфабрикатов возможно в течение 90 суток без изменения показателей качества. Определение сроков низкотемпературного хранения полувыпеченных замороженных полуфабрикатов Для производства полувыпеченных замороженных полуфабрикатов применяли обоснованные ранее параметры расстойки полуфабрикатов, температурные режимы выпечки. Предварительная частичная выпечка полуфабрикатов (до образования колера) способствует упрочнению структуры, в том числе в процессе низкотемпературного хранения (20-120 суток).
Массовая доля влаги в готовых изделиях с «Фрости» после 60 суток была снижена на 3,8 %, после 120 суточного хранении - на 6,3 %. Массовая доля влаги в готовых изделиях с мукой из топинамбура во всех контрольных точках оставалась на уровне значений свежевыпеченных. Кислотность всех видов готовых изделий после 120 суток хранения соответствовала требованиям нормативной документации [64].