Содержание к диссертации
Введение
1. Теоретическое обоснование и практические аспекты создания технологий функцио нальных кондитерских изделий 15
1.1. Классификация кондитерских изделий как дисперсных систем 23
1.1.1. Основные типы структур кондитерских масс как дисперсных систем 23
1.1.2. Концентрационный фактор - один из важнейших показателей, определяющих свойства и структуру дисперсных систем 30
1.2. Обоснование и выбор групп кондитерских изделий, как объектов исследований 33
1.2.1. Анализ кондитерских изделий по пищевой и энергетической ценности 34
1.2.2. Обоснование объектов исследований 44
1.2.3. Методы исследований 58
1.3. Пути совершенствования химического состава кондитерских изделий 68
1.3.1. Комплексная оценка рецептурных компонентов, обеспечивающих дополнительное формирование функциональных свойств кондитерских изделий (мука пшеничная, нутовая мука, сахар-песок, фруктоза, инвертный сироп, патока, саха-розаменители, жиры, поверхностно-активные вещества, молочные продукты, яйцепродукты, химические разрыхлители, солодовый экстракт) 71
1.3.2. Основные функциональные ингредиенты для обогащения кондитерских изделий (микронутриенты, полиненасыщенные жирные кислоты, пищевые волокна, йод) ПО
1.3.3. Создание рецептурных композиций функциональных кондитерских изделий на основе моделирования их химического состава 118
1.4. Определение уровня организованности существующих технологических потоков производства кондитерских изделий 124
2 Разработка способов регулирования и стабилизации показателей качества сырья 137
2.1 Исследование влияния изменения качественных показателей сырья на структурно-механические и физико-химические свойства кондитерского теста 137
2.2 Разработка технологических приемов, обеспечивающие стабильное соотношение рецептурных компонентов в процессе тестообразования 177
3. Разработка технологий функциональных кондитерских изделий повышенной пищевой и биологической ценности 184
3.1 Технология функционального сахарного печенья 184
3.2 Технология функциональных вафель 207
3.3 Прогрессивная технология пралиновых конфет 227
4 Технология функциональных пралиновых конфет 235
5 Технология функциональных помадных конфет 248
Основные результаты и выводы 288
Список литературы 291
Приложения 317
- Основные типы структур кондитерских масс как дисперсных систем
- Обоснование и выбор групп кондитерских изделий, как объектов исследований
- Разработка технологических приемов, обеспечивающие стабильное соотношение рецептурных компонентов в процессе тестообразования
- Прогрессивная технология пралиновых конфет
Введение к работе
Актуальность проблемы. Основным направлением развития перерабатывающей индустрии на современном этапе является обеспечение населения качественно новыми функциональными пищевыми продуктами (ГОСТ Р 52349-2005), способствующими сохранению и улучшению здоровья нации путем регулирующего и нормализующего действия этих изделий на организм человека с учетом его физического состояния и возраста. В этой связи создание ассортимента функциональных кондитерских изделий, ориентированных на определенные категории населения, весьма актуально и своевременно.
Кондитерские изделия не относятся к продукции первой необходимости и не входят в состав «продуктовой корзины», однако являются излюбленными продуктами питания, пользующимися постоянно растущим спросом населения, особенно детей дошкольного и школьного возраста. В отличие от большинства пищевых продуктов, они поступают к потребителю, как правило, в мелкоштучной упаковке единичным изделием (массой от 6г) и соответствуют аналогичным показателям всей видовой группы.
Учитывая широко распространенный у населения России дефицит микронутриентов в соответствии с ключевыми положениями «Концепции государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации» актуальна и своевременна разработка прогрессивных технологий функциональных кондитерских изделий повышенной пищевой и биологической ценности с высокой равномерностью распределения компонентов, обогащенных витаминами и минеральными веществами. Это поможет обеспечить коррекцию питания различных групп населения.
Анализ литературных источников, патентов, а также отечественный и зарубежный опыт получения функциональных изделий подтвердили необходимость проведения комплексных исследований по обеспечению заданного рецептурного состава компонентов.
Оценка применяемого сырья свидетельствует о необходимости научно обоснованного выбора рецептурных компонентов, обеспечивающих формирование дополнительных функциональных свойств продуктов и их обогащение витаминами и минеральными веществами.
Для получения функциональных кондитерских изделий с гарантированным заданным рецептурным составом применен метод компьютерного моделирования сбалансированных продуктов питания.
С целью получения изделий гарантированного химического состава при одновременном повышении и стабилизации показателей их качества в работе использованы основные положения системного подхода, что позволяет на основе диагностики потоков разработать оптимальные технологические схемы.
Для получения функциональных кондитерских изделий с заданными структурой и свойствами использованы основные положения физико-химической механики, позволяющие характеризовать удельную поверхность концентрационным фактором, то есть видом и числом контактов в единице объема структуры, а оптимальность технологического процесса - уровнем равномерности распределения компонентов.
Актуальность проведенной научно-исследовательской работы обусловлена необходимостью развития новых подходов к созданию функциональных кондитерских изделий в условиях развивающейся науки о питании.
Научной базой исследований явились фундаментальные работы Л.М.Аксеновой, Н.Н. Липатова, А.П.Нечаева, В.А. Панфилова, Л.И.Пучковой, П.А. Ребиндера, З.Г.Скобельской, В.Б.Спиричева, МАТалейсника, ВАТутельяна, Т.Б.Цыгановой и ряда других ученых.
В результате исследований научно обосновано создание прогрессивных технологий ряда мучных и сахарных кондитерских изделий повышенной пищевой и биологической ценности за счет использования сырья, обеспечивающего формирование дополнительных функциональных свойств.
Данные технологии являются базовыми для создания целой гаммы кондитерских изделий функционального назначения: обогащенных кондитерских изделий для массового потребления, для детей дошкольного и школьного возраста, для людей страдающих сахарным диабетом.
Работа выполнена по программам РАСХН: «Прогрессивные, экологически безопасные технологии хранения и комплексной переработки сельхозпродукции для создания продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности» (1996-2000 гг.), «Разработка научных основ систем технологического обеспечения хранения и комплексной переработки сельскохозяйственного сырья при производстве экологически безопасных конкурентоспособных пищевых продуктов общего и специального назначения» (2001-2005 гг.), «Концепции государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации», государственным контрактам на выполнение научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ с Министерством сельского хозяйства РФ (2004-2005 гг.), Министерством сельского хозяйства Ставропольского края (2003-2004 гг.) и Московским городским программам - «Программа совершенствования организации питания учащихся города на основе внедрения новых технологий приготовления пищи и форм обслуживания на период с 2000 до 2003 года», «Совершенствование организации питания обучающихся воспитанников образовательных учреждений города Москвы на период 2004 - 2006 гг.».
Цель исследований. Разработка концептуальных подходов, теоретическое обоснование создания технологий функциональных кондитерских изделий с заданным стабильным составом, структурой и свойствами, отвечающих современным требованиям адекватного питания и экспериментальное подтверждение их эффективности.
В соответствии с поставленной целью решались задачи по разработке научных принципов создания технологий функциональных кондитерских изделий:
боснование на базе классификации кондитерских изделий как дисперсных систем единого подхода к созданию функциональных кондитерских изделий;
- научное обоснование выбора основных рецептурных компонентов, формирующих дополнительные функциональные свойства изделий;
- создание сбалансированных кондитерских изделий, адекватно отвечающих потребностям организма человека в зависимости от его физического состояния и возраста, с использованием метода моделирования;
- изучение уровня организованности существующих технологий кондитерских изделий для оценки возможности создания на их базе функциональных продуктов и определения направлений развития технологического потока;
- разработка способов регулирования и стабилизации показателей качества сырья;
- создание технологий кондитерских изделий повышенной пищевой и биологической ценности, гарантирующих их заданные состав, структуру и свойства, при соответствии аналогичным показателям всей ассортиментной группы;
- разработка технологий функциональных кондитерских изделий, предназначенных для массового потребления, детей дошкольного и школьного возраста, людей, страдающих сахарным диабетом;
- проведение опытно-промышленной апробации и массовое внедрение результатов исследований.
Научная концепция. В основу научного решения проблемы получения функциональных кондитерских изделий с гарантированным составом, структурой и традиционными потребительскими свойствами положен комплексный подход, предусматривающий моделирование их состава и формирование развивающейся системы технологий с использованием определяющих положений системологии и физико-химической механики.
Научные положения, выносимые на защиту.
• Обеспечение оптимального уровня удельной поверхности рецептурных компонентов, характеризуемой концентрационным фактором -основное условие для гарантирования функциональных свойств изделий.
• Достижение максимального уровня равномерности распределения рецептурных компонентов во всем объеме гетерогенной кондитерской системы
- необходимое условие для обеспечения заданного состава компонентов в каждом единичном изделии.
• Использование сырья, обладающего антиоксидантными свойствами и создание условий, ограничивающих воздействие воздушной среды на вводимые витамины и минеральные вещества - основополагающий фактор повышения их сохранности на всех стадиях производства изделий и в процессе хранения.
Научная новизна.
Разработаны научные принципы создания технологий функциональных кондитерских изделий:
- с использованием сырья повышенной пищевой и биологической ценности;
- с дополнительным введением обогащающих добавок.
Предложена классификация функциональных кондитерских изделий как дисперсных систем, формирование свойств которых базируется на едином подходе к технологиям их получения как к системе однотипных и автономных процессов, что является основой создания изделий с гарантированным составом, структурой и свойствами.
Выявлены закономерности уровня организованности существующих технологических потоков и их развития, позволяющие определить направления исследований по созданию технологии функциональных кондитерских изделий.
Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены способы регулирования и стабилизации структурно-механических и физико-химических свойств исходного сырья с целью сокращения диапазона колебаний их качественных показателей.
Установлены допустимые нижние значения количества твердых частиц с размером до 25 мкм и их равномерности распределения в кондитерских массах для обеспечения заданных состава, структуры и свойств функциональных кондитерских изделий.
Впервые научно обосновано влияние сырьевых компонентов с антиоксидантными свойствами и равномерности распределения дисперсионной среды вокруг твердых частиц при получении вафельных начинок на повышение сохранности вводимых микронутриентов и обеспечение функциональных свойств изделия.
Обосновано использование нового способа приготовления кондитерского полуфабриката, состоящего из сахара и жира, твердые частицы в котором максимально диспергированы и равномерно распределены, что обеспечивает гарантированное увеличение сохранности вводимых микронутриентов в функциональных кондитерских изделиях для детей дошкольного и школьного возраста.
Практическая ценность работы.
1. Разработаны новые технологии, в основу которых положена специальная предварительная подготовка сырьевых компонентов, обеспечивающая повышение их удельной поверхности и равномерность распределения твердых фаз в объеме кондитерских масс:
• технологии вафель, сахарного печенья, карамели, пралиновых и помадных конфет повышенной пищевой и биологической ценности с использованием полифункционального сырья;
• технологии функциональных кондитерских изделий, предназначенных: для массового потребления: вафли, обогащенные витаминами и минеральными веществами, йодированная леденцовая карамель (ТУ,РЦ, ТИ ); для питания детей дошкольного и школьного возраста: вафли с витаминами и минеральными веществами (ТУ,РЦ, ТИ ); для питания больных сахарным диабетом: вафли, леденцовая карамель (ТУ,РЦ, ТИ).
2. Разработаны и утверждены в установленном порядке Методические рекомендации для экспертизы функциональных кондитерских изделий и жиров, рекомендуемых для использования в дошкольных и школьных учреждениях:
• МосМР 2.4.5.004-02 «Кондитерские изделия для детей и подростков». Методические рекомендации.
• МосМР 2.4.5.002-04 «Пищевые жиры и жировые продукты, предназначенные для использования в питании детей и подростков». Методические рекомендации.
Нормативно-техническая документация (15 комплектов) на новые функциональные кондитерские изделия повышенной пищевой и биологической ценности утверждена в установленном порядке.
Реализация и внедрение результатов работы.
Созданные технологии апробированы и внедрены на следующих предприятиях: ОАО «Кондитерская фабрика «Красный Октябрь», ОАО «Коломенское» (г.Москва); ОАО «Ессентуки-Хлеб», (г.Ессентуки Ставропольского края); ООО «Изюминка» (г.Гатчина Ленинградской области); «ОАО «Липецкхлебмакаронпром» (г.Липецк); ОАО «Кемеровохлеб» (г.Кемерово); ОАО «Кубань» (г.Тимашевск); ЗАО «Озерский сувенир», ОАО «Раконфи», ОАО «Факел-дизайн» (Московская область) и ряде других.
Основные результаты работы отмечены дипломами РАСХН за лучшие научные разработки 2003-2005 гг.
Апробация работы.
Результаты работы доложены на: научно-практических конференциях «Наукоемкие и конкурентоспособные технологии продуктов питания со специальными свойствами» (г.Углич, 1996, 2001,2003, 2005 гг.); Международной конференции «Современное состояние производства кондитерских изделий» (1997 г., Москва); научно-технической конференции «Современные технологии и техника производства мучных кондитерских изделий» (1997г., Москва); научно-практической конференции «Кондитерские изделия - 99» (1999г., Москва); IV научно-практической конференции «Прогрессивные, экологически безопасные технологии хранения и комплексной переработки сельхозпродукции для создания продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности - продуктов XXI века» (1998 г., Москва); II и III международных конференциях «Пищевые добавки» (1998, 2000 гг., Москва); III - V международных конференциях «Кондитерские изделия XXI века» (2001, 2003, 2005 гг., Москва); научно-практической конференции работников кондитерской, хлебопекарной промышленности и высших учебных заведений РФ, посвященной 50-летию кафедры «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производства», «Научное развитие хлебопекарной и кондитерской промышленности и подготовка инженерных кадров» (2001 г., Воронеж); научно-практической конференции «Проблемы и перспективы совершенствования производства и промышленной переработки сельскохозяйственной продукции» (2001 г., Волгоград); I - IV международных конференциях «Торты и пирожные», (2000, 2002, 2004, 2006 гг., Москва); международной конференции «Масложировая, кондитерская и хлебопекарная отрасли: состояние, проблемы и совместные перспективы» (2002 г., Санкт-Петербург); Конгрессе хлебопеков и кондитеров (2003, 2005 гг., Барнаул); IX международной научно-практической конференции «Стратегия развития пищевой промышленности» (2003 г., Москва); в рамках проведения II Международного сахарного форума на конференции «Применение подсластителей, сахарозаменителей и сахаристых крахмалопродуктов в продуктах питания» (2003 г., Москва); международной выставке-конференции «Технологии и продукты здорового питания» (2003, 2004 , 2005 и 2006 гг., Москва); VII,VIII Всероссийских конгрессах «Оптимальное питание - здоровье нации» (2003, 2005 гг., Москва); международной конференции «Индустрия пищевых ингредиентов: современное состояние и перспективы развития» (2005 г., Москва); научно-технических семинарах в рамках выставки «Современное хлебопечение» (2005, 2006 гг., Москва); всероссийской научно-практической конференции «Совершенствование технологий производства и переработки продукции животноводства» (2003, 2005 гг., Волгоград); семинаре «Разработки кондитерской промышленности для производителей кондитерской продукции» (1997г., Новосибирск).
Материалы, вошедшие в диссертацию, использованы при разработке методических материалов к семинарам «Повышение квалификации специалистов технологов» (1997-2006 гг., Москва); доложены на секции «Пищевая промышленность» Отделения хранения и переработки сельхозпродукции РАСХН (1997, 2004 гг., Москва), на заседаниях Ученых советов и семинарах ГУ НИИКП.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 107 научных трудов, в том числе описание 14 патентов и авторских свидетельств и подано 4 заявки на изобретение.
Основные типы структур кондитерских масс как дисперсных систем
В настоящее время кондитерские изделия классифицируются в основном по способу приготовления и, как следствие по применяемой технологии и машинно-аппаратурным группам. Технологические процессы получения кондитерских изделий делятся на три группы: Физические Физико-химические Биохимические Например, физические технологии основаны на механических процессах (смешивание, разделение, измельчение, формообразование) и теплофизических (выпечка, сушка, обжарка, стерилизация и т.д.) Следует отметить, что основной признак практически всех видов кондитерских изделий, полуфабрикатов и сырья состоит в том, что они представляют собой дисперсные системы, которые при всем их разнообразии, как правило, гетерогенны, т.е. характеризуются наличием поверхности раздела между фазами. В большинстве своем, кондитерские массы относятся к структурам с коагуляционными контактами, которые образуются между частицами твердых фаз, разделенными прослойками жидкой дисперсионной среды. Развитие таких структур, происходит в результате благоприятных броуновских соударений частиц, которые связаны Ван-дер-ваальсовыми молекулярными силами в беспорядочную сплошную структурную сетку. В этих системах дисперсионная среда удерживается внутри структуры, а вся система в целом частично теряет легкоподвижность и со временем не расслаивается. Основные типы дисперсионных систем с твердыми фазами представлены нарис. 1.3.
По видам связей между твердыми частицами, мицеллами и макромолекулами все структуры подразделяются на коагуляционные, конденсационно-кристаллизационные и смешанные - коагуляционно-конденсационные. Все перечисленные структуры характерны и для кондитерских полуфабрикатов. Один из основных типов структур - коагуляционные структуры. Этот тип структур - наиболее распространенный среди структурированных дисперсных систем, причем коагуляционные структуры преобладают особенно на начальных стадиях формирования структуры различных видов пищевых масс. Наиболее типичные коагуляционные структуры образованы частицами твердой фазы в жидкой дисперсионной среде. Механические свойства коагуляционных структурированных дисперсных систем обусловлены совокупностью двух различных основных причин: 1) молекулярным сцеплением частиц дисперсной фазы друг с другом в местах контакта, то есть в местах наименьшей толщины прослоек дисперсионной среды между ними, близкую к бимолекулярному слою. В предельном случае возможен полный фазовый контакт. Коагуляционное взаимодействие частиц вызывает образование структур с явно выраженными обратимыми упругими свойствами; 2) наличием тончайшей пленки в местах контакта между частицами. В этих тончайших прослойках, чрезвычайно прочно связанных молекулярными силами с частицами дисперсной фазы, вследствие определенной ориентации молекул возникает избыток свободной энергии в местах наименьшей толщины прослоек дисперсионной среды. В коагуляционных структурах оболочки жидкой дисперсионной среды при сближении частиц полностью не выдавливаются и обеспечивают образование сил отталкивания, вызывающие появление сил отталкивания.
Такое структурирование прослоек, мешает проявлению сил сцепления -коагуляционного взаимодействия между частицами, являясь сильным стабилизирующим фактором. Именно в связи с наличием тончайших устойчивых прослоек жидкой среды в участках сцепления, препятствующих дальнейшему сближению частиц, коагуляционные структуры имеют большую пластичность, но пониженную прочность по сравнению со структурами с непосредственными фазовыми контактами между частицами. С наличием тонких пластифицирующих прослоек среды связана полная тиксотропия коагуляционных структур - их способность постепенно самопроизвольно восстанавливаться во времени после предварительного механического разрушения. Тиксотропия коагуляционных структур заключается в восстановлении связей между частицами после механического разрушения в результате благоприятного соударения частиц, находящихся в броуновском движении. Склонность коагуляционных структур к проявлению замедленной упругости - ярко выраженному упругому последействию - также обеспечивается наличием тончайших пленок. Упругое последействие, т.е. перераспределение во времени упругих деформаций, связано с взаимной ориентацией анизометричных частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде в направлении сдвигающей силы. Эта ориентация проявляется в повороте частиц вокруг узлов коагуляционных контактов без скольжения.
Обоснование и выбор групп кондитерских изделий, как объектов исследований
С целью выбора объектов исследований на первом этапе проведен анализ пищевой ценности выпускаемых кондитерских изделий в России.
Ранжирование кондитерских изделий представлено на рисунках: по энергетической ценности - рис. 1.4, содержанию белков - рис. 1.5. и жиров-рис.1.6 и углеводов-1.7. Пищевая и энергетическая ценность кондитерских изделий представлена в приложении.
Данные по энергетической ценности кондитерских изделий, выпускаемых по унифицированным рецептурам показали, что калорийность изделий находится в широком диапазоне от 260 ккал на 100 г продукта (мармелад на пектине) до 586 ккал (вафли с жировой начинкой).
Анализ данных показывает отсутствие строгой зависимости энергетической ценности кондитерских изделий при разделении их на мучные и сахарные, т.е. тезис о более высокой калорийности мучных кондитерских изделий, чем сахарные не подтверждается. Даже внутри каждой группы мучных или сахарных кондитерских изделий такая зависимость отсутствует. Это объясняется тем, что рецептурный состав изделий отличен как по количеству входящих в него компонентов, так и видам сырья, имеющего различную калорийность. Поэтому энергетическую ценность кондитерских изделий следует определять на основе сравнительных данных, как в пределах одной группы, так и в групповом ассортименте кондитерских изделий.
Пищевая ценность кондитерских изделий рассчитывается по содержанию белков, жиров и углеводов. Одной из составляющих пищевой ценности кондитерских изделий является жир, который по своему жирнокислотному составу (содержанию насыщенных и полиненасыщенных жирных кислот) значительно различается.
Анализ пищевой ценности показывает, что содержание жира в исследованных образцах кондитерских изделий находится в широких пределах, например, практически не содержащие жир или в пределах десятых долей процентов - карамель леденцовая, карамель с фруктово-ягодными начинками, мармелад «Дольки», мармелад на пектине, зефир на пектине «Ванильный», зефир на агаре «Ванильный», клюква в сахарной пудре.
Однако значительная часть кондитерских изделий в своем составе имеет высокое содержание жира: шоколад пористый «Слава»- 34,97%; конфеты «Ассорти» с пралиновой начинкой - 36,09%, вафли с жировой начинкой «Сливочные» - 39,5% и т.д.
Анализ данных показывает, что в составе исследованных образцов кондитерских изделий содержится сравнительно небольшое количество белка, как растительного, так и животного происхождения. Например, в карамели леденцовой «Барбарис» белок отсутствует, а максимальное содержание белка в крекере «Русь» составляет 8,3%, т.е. пищевая ценность кондитерских изделий по белкам не отвечает требованиям сбалансированного питания.
Третьей составляющей пищевой ценности кондитерских изделий являются углеводы. Анализ кондитерских изделий показывает, что исследованные образцы изделий по содержанию углеводов превышают 50% (карамель леденцовая «Барбарис» - 97%, пастила на агаре «Ванильная» -93,2% и т.д.).
Содержание минеральных веществ и витаминов в кондитерских изделиях представлено в таблицах 1.3. и 1.4.
Принципиальная отличительная особенность анализируемого ассортимента кондитерских изделий заключается в том, что пищевая ценность кондитерских изделий формируется за счет количественного и качественного содержания белков, жиров и углеводов используемого сырья, при этом содержание витаминов и микроэлементов составляет незначительный процент от суточной потребности организма.
Таким образом, проведенный анализ показал необходимость существенной коррекции химического состава кондитерских изделий с целью повышения пищевой и биологической ценности.
В работе определены основные направления коррекции химического состава изделий, которые включают следующие этапы: научно-обоснованный выбор сырья натурального происхождения обеспечивающего формирование дополнительных функциональных свойств готовых изделий; моделирование рецептурного и количественного состава изделий с целью управления химическим составом и показателями качества; установление оптимального соотношения вафельного листа и начинки в вафлях; обоснование принципов совершенствования технологии и создание прогрессивной технологии кондитерских изделий повышенной пищевой и биологической ценности, с обеспечением получения продукции традиционного вкуса; комплексная оценка качества изделий в течение срока годности: органолептические и физико-химические показатели, пищевая и биологическая ценность, содержание и сохранность эндогенных микронутриентов.
В качестве объектов исследований выбраны мучные и сахарные кондитерские изделия различного группового ассортимента с резко отличающимися потребительскими свойствами, а также технологиями приготовления [2,7].
Из мучных кондитерских изделий в качестве базовых объектов выбрано сахарное печенье - представитель коагуляционно-конденсационной системы (тесто - коагуляционная система, готовое изделие после выпечки -конденсационное) и вафли, в которых образование структуры начинки осуществляется за счет кристаллизации жиров.
Разработка технологических приемов, обеспечивающие стабильное соотношение рецептурных компонентов в процессе тестообразования
Основополагающим фактором получения конкурентоспособных изделий в соответствии с теоретическими и практическими исследованиями ГУ4 НИИКП является получение кондитерских масс с предельно возможным равномерным распределением компонентов. Высокая однородность распределения рецептурных компонентов обеспечивает равномерное распределение внутренних напряжений в тесте, возникающих вследствие его деформации под влиянием механических воздействий, и значительное ускорение релаксационных процессов при формировании тестовых заготовок. Повышение равномерного распределения компонентов является предпосылкой для сокращения количества возвратных отходов, стабилизации качественных показателей готовых изделий и, самое основное, сохранение соотношения рецептурных компонентов в каждом единичном готовом изделии.
В технологическом потоке смешивание является основным массообменным процессом формирования структуры теста с обеспечением возможности его получения с высокой однородностью, а также с заданными свойствами и структурой.
При существующих способах производства следует обратить внимание, что все сырьевые компоненты поступают на обработку самостоятельными потоками. Операторная модель приготовления теста по существующим технологиям приведена на рис. 2.18.
При этом смешивание и распределение рецептурных компонентов, их превращения в коллоидных, биохимических и других процессах протекают в большом объеме, одновременно, накладываясь и «хаотически» влияя друг на друга.
Все эти процессы происходят на фоне постоянно повышающейся вязкости, что связано с началом коллоидных процессов (с начальных стадий производства, как только осуществилась подача муки). Поэтому, такие технологии не поддаются гибкому регулированию, сопровождаются неоправданно высокими материальными и энергетическими потерями, не обеспечивают высокие потребительские свойства готовых изделий. Самое основное, что при этом не обеспечивается возможность управления технологическими потоками.
Операторная модель технологической системы приготовления теста для функциональных кондитерских изделий приведена на рис.2.19.
С целью оптимизации процесса тестообразования подготовительные стадии: равномерное распределение муки и других сыпучих компонентов (крахмал, мелкодисперсная крошка) в воздушной фазе Сі и получение двухфазной смеси Сі из оставшихся рецептурных компонентов выведены за рамки процесса тестообразования.
На подготовительных стадиях также обеспечивается получение соляного раствора в процессе которого изменяется его агрегатное состояние. Аналогичные процессы протекают при подготовке химических разрыхлителей и сухих молочных продуктов.
Меланж и яйца натуральные проходят обязательную стадию дезагрегирования в процессе протирки. При получении пластицированного жира изменяется его агрегатное состояние и диспергирование твердых частиц. При приготовлении смеси рецептурных компонентов на первом этапе вводятся все- ингредиенты, кроме жира и осуществляются следующие процессы: - смешивание и распределение компонентов; -диспергировнаие; -изменение агрегатного состояния. По достижению высокой однородности распределения компонентов вводится пластицированный жир. Далее полученная рецептурная смесь С2 и смесь сыпучих компонентов Сі одновременно и параллельно подаются в месильную машину. Данный технологический прием обеспечивает высокую равномерность распределения рецептурных компонентов. Это объясняется непосредственным контактированием в тонком слое дисперсной фазы и дисперсионной среды в каждой единице объема до начала протекания активных коллоидных процессов. Тем самым обеспечивается разделение массообменного процесса и процесса коллоидного набухания муки. Таким образом, с целью реализации основного требования- сохранения стабильного заданного состава рецептурных компонентов в единичном изделии- предложен ряд новых научно обоснованных технологических приемовб дезагрегирование сыпучих компонентов в условиях их аэрирования с последующим весовым дозированием; пластикация жира; получение жировой композиции; максимальное диспергирование сыпучих компонентов, в т.ч. сахарного песка; получение кондитерского полуфабриката; получение инвертного сиропа по новой технологии.
Прогрессивная технология пралиновых конфет
Новая технология направлена на ликвидацию недостатков, существующих способов производства пралине и обеспечение получения изделий с высокой равномерностью распределения компонентов при одновременной интенсификации процесса структурообразования, снижения возвратных отходов и сокращения количества жира.
Новые технологические приемы заложены на каждой стадии приготовления пралине. Приготовление рецептурной смеси Операция смешивания компонентов является одной из важнейших среди технологических процессов производства конфет, так как на этой стадии формируется собственно структура конфетных масс и предопределяется качество готовых изделий. На рис. 3.26 и 3.27 представлены данные по влиянию градиента скорости и продолжительности смешивания в миксмашине с z-образными лопастями типа ТМ-63 при частоте вращения лопастей 32 и 46 об/мин на изменение вязкости пралиновыхх масс. Продолжительность смешивания, в течение которого масса при обретает устойчивые реологические свойства при данном режиме работы, составляет 30—40 мин. при этом конечная вязкость массы 20-50 Па-с (є=10 с"1).
Одним из важнейших факторов, оказывающим большое влияние на вязкость массы является содержание жира в массе.
Как видно из данных табл. 3.15, вязкость пралиновых масс находится в обратно пропорциональной зависимости от содержания в ней жира. Так, при одинаковых прочих условиях с изменением содержания жира в массе с 31,0 до 29,0% вязкость масс соответственно составляет 49,0 до 72,0 Па-с при градиенте скорости 10 с"1.
В настоящее время перепад температур формуемых масс и температур застывания составляет 10—15С, что является одной из причин длительного процесса структурообразования отформованных жгутов.
В результате проведенных производственных испытаний при освоении различных пралиновых конфет разработаны следующие рекомендации: смешивание рецептурных компонентов проводить при температуре смеси 35-40С в течение 25-30 мин. при содержании жира не более 28%, для измельчения, с целью ограничения производительности измельчающего оборудования; производительность пятивалковых мельниц должна составлять не более 500 кг/ч, что соответствует степени измельчения пралиновых масс не менее 90-94%. Консистенция измельченной пралиновой массы должна быть порошкообразной, температура 36-39С, т.е. на 6-8С выше температуры плавления; на стадии отминки - увеличение продолжительности отминки до 10-15 мин, вследствие уменьшения рецептурного количества жира на 3% при температурах 36-39С, до вязкости масс 60-80 Па-с при градиенте скорости 10 1 обеспечивает равномерное распределение жира тонкой пленой среди частиц твердой фазы.
В качестве альтернативной технологии предложено на стадии отминки использовать пластицированный жир и готовую конфетную массу, направлять на формование, минуя стадию охлаждения. В таблице 3.16 представлены сравнительные данные производства пралиновых корпусов конфет по существующей и новой технологии. Показателями температуры массы при отминке и продолжительности смешивания.
Повышение температуры массы в процессе отминки, увеличение продолжительности смешивания, охлаждение масс в тонком слое интенсифицируют процесс структурообразования отформованных конфетных жгутов, ускоряя его в 2,5-4 раза, в результате чего увеличивается производительность линии и сокращается возвратные отходы.
С целью установления зависимости вязкости отмятых пралиновых масс при необходимых параметрах масс для стадии формования и охлаждения пралиновых жгутов с последующим их поперечным резанием на корпуса проведены производственные испытания приготовления масс по новой технологии (табл. 3.17).
Охлаждение масс тонком слое способствует максимальному образованию центров кристаллизации в дисперсионной среде массы, в результате чего интенсифицируется процесс упрочнения жгутов при охлаждении. Продолжительность структурообразования жгутов до необходимой пластической прочности (12,0 -47,0 10" Па) составляет 4-8 мин (без замены орехового сырья);
Интенсификация продолжительности охлаждения конфетных жгутов и работа линии в непрерывном режиме обеспечивает повышение качества резки на корпуса, сокращение возвратных отходов, увеличение производительности линий. Внедрение новой технологии позволяет значительно повысить качество пралиновых конфет, интенсифицировать процессы структурообразования, ликвидировать простои оборудования, сократить возвратные отходы 2%, снизить на 3% количество жира. Становится возможным создание полностью механизированной поточной линии производства пралиновых конфет, включая стадию приготовления пралиновых масс. Широкое внедрение новой технологии производства пралиновых конфет позволит практически без использования нового оборудования получать изделия высокого качества при улучшении всех технико-экономических показателей.
Операторная модель новой технологии представлена на рис. 3.28, (технологические системы в приложении). Применение пластицированного жира на стадии отминки при его однородном распределении в конфетной массе обеспечивает работу поточных линий в непрерывном режиме. Разработанная технология является базовой, подготовленной к приему обогащающего сырья. Вторым этапом работ явилось разработка технологии пралиновых масс с использованием сырья, обеспечивающего формование дополнительных функциональных свойств.
