Введение к работе
Актуальность проблемы. Российский рынок кондитерских изделий один из самых объемных и занимает четвертое место в мире, а кондитерская промышленность является бюджетообразующей отраслью экономики России. Вступление России в ВТО требует повышения конкурентоспособности кондитерских изделий за счет научного обоснования и разработки национальной системы оценки показателей безопасности и качества, а также гармонизации ее с международными подходами.
Проблемы соответствия заявленного срока годности кондитерских изделий фактическому периоду сохранности качества инициируют разработку методик и обоснование показателей, характеризующих и прогнозирующих нежелательные изменения. Замены рецептурных компонентов с целью снижения стоимости продукции приводит к информационной фальсификации и к изменениям показателей качества изделий в течение заявленных сроков годности. Вопросы фальсификации кондитерских изделий обусловили исследования по разработке методик определения критериев идентификации.
Технологии производства кондитерских изделий с различными исходными рецептурными компонентами на входе и потребительскими свойствами готовых изделий на выходе из технологических систем объединяют общие требования к показателям качества и безопасности сырья, обеспечению стабильности технологических потоков, к качеству изделий и его воспроизводимости.
Воздействие на качество рецептурных компонентов, например, изменение окислительной стабильности используемых жиров или жиросодержащего сырья на входе приводит к изменению сохранности кондитерских изделий на выходе из технологической системы.
При маркировании изделий производитель обязан указывать значения важнейших показателей качества, которые должны соответствовать фактическому содержанию, в том числе по содержанию основных пищевых компонентов жиров, белков и углеводов, а также по ряду других показателей.
Действующая документация на сырье и полуфабрикаты не гарантирует длительные сроки годности кондитерских изделий, что обуславливает разработку дополнительных более жестких требований к качеству сырья и полуфабрикатов.
Исследования изменений органолептических и физико-химических показателей качества типичных представителей кондитерских изделий в процессе хранения стали основой разработки и дальнейшего развития методологии комплексной оценки качества кондитерских, а также для прогнозирования изменений качества исследуемых изделий при хранении. Выявленные закономерности позволяют обосновать требования для оценки качества исходного сырья в соответствии с основами государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года, одной из основных задач которой является расширение отечественного производства основных видов продовольственного сырья, отвечающего современным требованиям качества и безопасности.
Практически все изменения качества кондитерских изделий при хранении связаны с изменениями состояния жировой или водной фазы. Повышение сохранности кондитерских изделий происходит в результате комплексного подхода к физическим, микробиологическим, окислительным процессам и, в первую очередь, к обоснованию требований к используемым жирам и уменьшении содержания насыщенных жирных кислот и трансизомеров ненасыщенных жирных кислот.
Теоретико-методологические основы повышения качества кондитерских изделий изложены в научных трудах ведущих ученых Л. М. Аксеновой, Б. Я. Голанта, А. В. Зубченко, Б. В. Кафки, Г. О. Магомедова, Г. А. Маршалкина, А. П. Нечаева, Л. И. Пучковой, А.В. Рыжаковой, Т.В. Савенковой, З. Г. Скобельской, Л. Е. Скокан, В. Я. Черныха, М. А. Талейсника, Т. Б. Цыгановой и многих других.
В данной работе обобщены результаты исследований влияния показателей качества исходного сырья на показатели качества готовых изделий, обоснованы критерии идентификации и их использование для прогнозирования изменений показателей качества различных кондитерских изделий при хранении.
Цель и задачи исследования.
Целью диссертационного исследования явилась разработка научного обоснования и практических решений повышения сохранности шоколада, мучных и сахаристых кондитерских изделий.
В соответствии с поставленной целью было предусмотрено решение следующих задач:
– обосновать и разработать требования к сырьевым компонентам для производства различных групп кондитерских изделий, обеспечивающие безопасность и качество изделий в течение сроков хранения;
– обосновать критерии для оценки изменения качества мучных и сахаристых кондитерских изделий при хранении, позволяющие оценить направление и скорость окислительных, микробиологических и физических процессов для последующей разработки системы оценки и прогнозирования сохранности кондитерских изделий;
– выявить закономерности воздействия липидов сырья и полуфабрикатов с определенными диапазонами значений показателей окислительной порчи на изменения качества готовых изделий по органолептическим показателям и показателям безопасности при хранении;
– выявить закономерности изменения качества кондитерских изделий с массовой долей влаги менее 10% в процессе хранения по показателям окислительной порчи жиров;
– исследовать закономерности изменения показателей влагопереноса и окислительной порчи жиров для обоснования требований к качеству мучных кондитерских изделий с массовой долей влаги 10 – 20 % для обоснования их срока годности;
– выявить закономерности миграции влаги в многокомпонентных кондитерских изделиях, состоящих из двух и более полуфабрикатов и ее влияния на сохранность изделий;
– обосновать способы повышения сохранности изделий путем оптимизации показателей влагопереноса и повышения окислительной стабильности жиров;
– разработать способы прогнозирования срока годности мучных кондитерских изделий в зависимости от массовой доли и окислительной стабильности жира, использованного для производства изделий с массовой долей влаги менее 10%.
– разработать методики оценки качества шоколада по идентификационным критериям сухой обезжиренный остаток какао, молочный жир, сухой обезжиренный остаток молока в шоколадных изделиях;
– разработать методики определения общего сухого остатка какао и массовой доли жира в кондитерских изделиях;
– разработать способы прогнозирования срока годности шоколада с различными значениями показателей идентификации в зависимости от значений индукционного периода жировой фракции изделия;
Научная концепция.
В основу методологии повышения сохранности многокомпонентных кондитерских систем заложен комплексный подход, основанный на изучении закономерностей процессов окислительной порчи и миграции жиров, влагопереноса и математическом описании взаимосвязи срока годности, показателей идентификации и окислительной порчи жиров изделий.
Положения диссертации, выносимые на защиту.
1. Методологический подход к оценке качества кондитерских изделий, обеспечивающий заданный срок годности и обосновывающий дополнительные требования к комплексу показателей качества исходного сырья и полуфабрикатов (массовая доля влаги и активность воды, микробиологические показатели, перекисное число, индукционный период, массовая доля жира, жирнокислотный состав, состав токоферолов, технологические показатели) с целью повышения сохранности изделий.
2. Математическое описание адекватного прогнозирования срока годности кондитерских изделий с массовой долей влаги менее 10% и активностью воды в диапазоне от 0,2 до 0,7 на основе совокупности показателей химического состава и окислительной стабильности жиров сырья и изделий.
3. Совокупность экспериментальных данных изменения физико-химических показателей качества различных кондитерских систем - основа методик «ускоренного старения» отдельных групп кондитерских изделий для прогнозирования сроков годности.
4. Теоретическое обоснование и практические аспекты оценки состава шоколадных изделий для их идентификации и прогнозирования сохранности.
Научная новизна.
Научно обоснована комплексная оценка качества кондитерских изделий с использованием показателей окислительной порчи жиров, микробиологических и физических изменений с учетом технологических показателей.
Выявлена взаимосвязь между качеством сырья, полуфабрикатов и мучных кондитерских изделий группы печенья по показателям окислительной порчи жиров (перекисное число, индукционный период, сумма карбонильных соединений).
Выявлены закономерности влияния показателей окислительной порчи жиров жиросодержащего сырья и полуфабрикатов на сохранность шоколада и мучных кондитерских изделий группы печенья.
Возрастание интенсивности окислительных процессов при увеличении массовой доли жира в мучных кондитерских изделиях группы печенья позволило установить математическую зависимость срока годности печенья от массовой доли и индукционного периода использованного жира, зависящего от жирнокислотного состава.
Получены экспериментальные зависимости изменения жирнокислотного состава частей глазированных изделий при хранении, что позволило рекомендовать этот показатель как основной при исследовании скорости миграции жиров.
Показано, что повышение сохранности различных видов кондитерских изделий зависит от стабилизации процессов влагопереноса между частями одного изделия, обеспечивающей снижение риска микробиологической порчи и накопления перекисных соединений.
Обосновано прогнозирование срока годности шоколада на основе выявленных закономерностей изменения окислительной стабильности. Установлена математическая зависимость срока годности шоколада от величины идентификационных показателей и прогнозируемые сроки годности шоколада с различной массовой долей общего сухого остатка какао в зависимости от индукционного периода жировой фракции изделий. Раскрыта взаимосвязь между показателями идентификации и окислительной стабильностью шоколада, влияющей на изменения качества изделий при длительном хранении.
Обоснованы методики определения идентификационных признаков шоколада. Получены экспериментальные данные значений идентификационных показателей различных видов шоколада.
Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены предельные числовые значения показателей окислительной порчи жиров шоколада и печенья с заданными сроками годности.
Экспериментально обоснованы способы прогнозирования сроков годности кондитерских изделий с массовой долей влаги менее 10% и активностью воды в диапазоне от 0,2 до 0,7 по показателям окислительной порчи жиров (индукционный период, перекисное число, массовая доля токоферолов, сумма карбонильных соединений).
Обоснован показатель - прогнозируемый срок годности шоколада для создания рецептур шоколада с заданными технико-экономическими показателями.
Практическая значимость и реализация научных результатов. Исследования закономерностей влияния качества сырья на качество кондитерских изделий с различными сроками годности выполнялись в соответствии с планом научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ РАСХН в ГНУ НИИКП Россельхозакадемии по Программе фундаментальных и приоритетных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации.
Разработаны основные технологические принципы обеспечения качества и безопасности, позволяющие прогнозировать изменения качества изделий в процессе хранения и устанавливать требования к качеству сырья на базе современных методов и показателей с целью обеспечения заданных сроков годности кондитерских изделий.
Результаты исследований реализованы в следующих документах:
- ГОСТ Р 53164-2008 ИЗДЕЛИЯ КОНДИТЕРСКИЕ Метод определения содержания сухого обезжиренного остатка какао в шоколадных изделиях;
- ГОСТ Р 53156-2008 ИЗДЕЛИЯ КОНДИТЕРСКИЕ Методы определения содержания общего сухого остатка какао в шоколадных изделиях;
- ГОСТ Р 53122-2008 ИЗДЕЛИЯ КОНДИТЕРСКИЕ Методы определения содержания молочного жира в шоколадных изделиях;
- ГОСТ Р 53212–2008 ИЗДЕЛИЯ КОНДИТЕРСКИЕ Методы определения сухого обезжиренного остатка молока в шоколадных изделиях с молоком;
- ГОСТ Р 54053-2010 ИЗДЕЛИЯ КОНДИТЕРСКИЕ Метод определения массовой доли жира;
- «Методика определения массовой доли белка в кондитерских изделиях»;
- «Методика определения массовой доли жира в кондитерских изделиях»;
- «Методология комплексной оценки изменения качества кондитерских изделий с низкой влажностью (по показателям окислительной порчи) в течение заданных сроков годности».
Разработан комплекс мер, включающих введение новых показателей качества в нормативно-техническую документацию и определение их предельных значений, снижающих скорость процессов порчи кондитерских изделий, что явилось основой при создании усовершенствованных технологий мучных и сахаристых кондитерских изделий.
Обоснованы предельно допустимые значения перекисного числа, массовой доли токоферолов, индукционного периода, суммы карбонильных соединений жиров кондитерских изделий. Требования к величине перекисного числа и индукционного периода жиров включены в стандарты отрасли «Полуфабрикаты. Шоколадная масса и шоколадная глазурь», ГОСТ Р 54054-2010 «Эквиваленты масла какао и улучшители масла какао SOS-типа. Технические условия». Показана возможность корректировки технологии производства шоколада с целью снижения себестоимости продукции.
Результаты исследований, представленные в диссертации использованы в выступлениях на конференциях и семинарах, на курсах повышения квалификации специалистов кондитерских предприятий,
Апробация работы.
Основные положения и результаты работы были доложены на II международной конференции «Торты и пирожные - 2002» в 2002 г. МПА, г. Москва; на семинаре «Новое в законодательстве оборота кондитерских изделий и проблемы идентификации кондитерских изделий в современных условиях» на III Международной конференции «Кондитерские изделия ХХI века»; на Международном семинаре «Вафли, печенье, пряники» в 2003 г., на седьмой международной конференции «Кондитерские изделия XXI века» в 2009 г.,
на Международном семинаре «Кондитерское производство: новые подходы и решения»; на семинаре «Современное хлебопечение 2010»; на III Международной конференции «Кондитерские изделия ХХI века»; на Международном семинаре «Кондитерское производство: новые подходы и решения»; на семинаре «Актуальные вопросы законодательства при производстве кондитерских изделий: новые подходы и технологические решения, М., Экспоцентр, 2011 г., на восьмой международной конференции «Кондитерские изделия XXI века» 22-30 марта 2011 г. МПА г. Москва; на восьмой международной конференции «Торты, вафли, печенье, пряники - 2012» 27 – 29 февраля 2012.; МПА г. Москва, на научно-практических семинарах и курсах повышения квалификации технологов кондитерской отрасли.
Публикации результатов исследований.
По материалам диссертации опубликованы 53 печатные работы, в том числе 20 статей в журналах, рекомендованных ВАК, материалы, изданные в трудах международных конференций, 8 государственных стандартов, 6 патентов.
Представленная работа является обобщением научных исследований, проведенных автором лично и в качестве научного руководителя в период с 1998 года по 2013 год. Отдельные этапы исследования выполнены в качестве руководителя диссертационной работы «Развитие технологии шоколада на основе совершенствования системы оценки его качества», защищенной Осиповым М.В. в октябре 2011 г., а также при выполнении дипломных и магистерских работ студентами ВУЗов.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 415 страницах машинописного текста, содержит 86 таблиц и 57 рисунков. Список литературы включает 380 источников, в том числе 90 на иностранных языках.
