Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 9
1.1 Способы приготовления теста для сухарей сдобных пшеничных... 9
1.2 Влияние пищевых добавок на качество сдобных хлебобулочных изделий
1.2.1 Влияние ферментных препаратов на качество сдобных хлебобулочных изделий 14
1.2.2 Влияние поверхностно - активных веществ на качество сдобных хлебобулочных изделий 17
1.2.3 Влияние комплексных улучшителей на качество сдобных хлебобулочных изделий
1.3 Влияние различных видов сырья на качество сухарей сдобных пшеничных 23
1.4 Исследование влияния механической обработки теста на качество сухарей сдобных пшеничных 27
1.5 Влияние условий выпечки и выдержки сухарных плит, процесса сушки на качество сухарей сдобных пшеничных 29
1.6 Технологии и ассортимент диетических сухарных изделий повышенной пищевой и биологической ценности 39
1.7 Применение пищевых смесей в диетотерапии больных сахарным диабетом 44
Заключение по обзору литературы 48
2. Экспериментальная часть 50
2.1 Сырье и материалы, используемые при проведении исследований. 50
2.2 Методы исследований, применявшиеся в работе
2.2.1 Методы исследования свойств сырья и материалов 53
2.2.2 Методы исследования свойств полуфабрикатов 54
2.2.3 Способы приготовления полуфабрикатов и готовых изделий 56
2.2.4 Методы оценки качества готовых изделий 59
2.2.5 Специальные методы исследований 59
2.2.6 Методы математической обработки результатов исследовании
2.3 Характеристика сырья, применявшегося в исследованиях 62
2.4 Результаты исследований и их анализ 66
2.4.1 Научное обоснование и разработка технологии пшеничных сухарных изделий улучшенного качества 67
2.4.1.1 Исследование влияния способов приготовления теста на качество сухарных изделий 67
2.4.1.2 Разработка способа приготовления теста на диспергированном дрожжевом полуфабрикате с оптимизацией технологических параметров и состава рецептурных компонентов 69
2.4.1.3 Исследование влияния сухой молочной сыворотки на качество сухарей сдобных пшеничных gl
2.4.1.4 Исследование влияния способа приготовления теста с диспергированный дрожжевым полуфабрикатом на качество сухарных изделий, в том числе в процессе хранения 85
Заключение по разделу 2.4.1 89
2.4.2 Научное обоснование и разработка состава пищевых добавок - комплексного улучшителя и технологии его применения 90
2.4.2.1 Исследование влияния поверхностно-активных веществ на качество сухарей сдобных пшеничных.. 93
2.4.2.2 Исследование влияния состава пищевых добавок - комплексного улучшителя на качество сухарей сдобных пшеничных 97
Заключение по разделу 2.4.2 99
2.4.3 Исследование влияния разработанной технологии с оптимизированными технологическими параметрами и комплексным улучшителем на качество сухарных изделий 100
Заключение по разделу 2.4.3 105
2.4.4 Научное обоснование и разработка технологии диетических сухарных изделий при диабете 106
2.4.4.1 Разработка рецептуры сухарных изделий на основе регулирования их химического состава 108
2.4.4.2 Разработка технологии сухарных изделий диабетического назначения улучшенного качества
Заключение по разделу 2.4.4 112
2.4.5 Промышленная апробация и внедрение основных результатов исследований 113
2.4.6 Расчет экономического эффекта от внедрения новой технологии сухарей сдобных пшеничных 113
3. Выводы 115
Список использованной литературы 118
- Влияние поверхностно - активных веществ на качество сдобных хлебобулочных изделий
- Способы приготовления полуфабрикатов и готовых изделий
- Научное обоснование и разработка состава пищевых добавок - комплексного улучшителя и технологии его применения
- Разработка технологии сухарных изделий диабетического назначения улучшенного качества
Влияние поверхностно - активных веществ на качество сдобных хлебобулочных изделий
Определяющую роль в формировании свойств теста и качества хлебобулочных изделий, как известно, играют биохимические процессы, в том числе превращения структурных компонентов муки и другого сырья.
Ферменты - биологические катализаторы протеиновой природы, обладающие способностью ускорять химические реакции определенного типа и в связи с этим строгой специфичностью. Ферментные препараты получают в основном путем микробиологического синтеза при культивировании различных микроорганизмов - продуцентов: грибов, бактерий, дрожжей и др.
Ферментные препараты характеризуются ферментативной активностью, которая выражается в стандартных единицах фермента. Стандартная единица фермента - это такое количество фермента, которое катализирует превращение одного микромоля данного субстрата за одну минуту при заданных условиях. Активность выражается в единицах на 1 г препарата или 1 г белка в препарате [66,133, 160].
Ферментные препараты а - амилазы, а - Амилаза является эндоамилазой, вызывающей гидролитическое расщепление а - 1,4-гликозидных связей внутри высокополимеризованного субстрата - крахмала. а - Амилазы - водорастворимый белок, обладающий свойствами глобулина и имеющий молекулярную массу 45000 - 60000.
Все а -амилазы относятся к металлоэнзимам. Удаление Са в них приводит к инактивации фермента, повторное введение кальция может частично восстановить его активность.
Препараты а - амилазы устойчивы к воздействию протеолитических ферментов.
Препараты содержат значительное количества тирозина и триптофана. Глютаминовая и аспарагиновая кислоты в а - амилазе связывают с их осахаривающей способностью. Так, разжижающие а - амилазы не имеют сульфгидрильных групп, а осахаривающие содержат один остаток цистеина. Сравнительно мало или совсем отсутствуют в а - амилазах аминокислоты содержащие серу. Некоторые а - амилазы грибного происхождения имеют углеводный фрагмент, в состав которого могут входить манноза, ксилоза, гексозоамин.
Ферментные препараты а - амилазы используются для следующих целей (на примере Амилоризина ШОХ): - корректировки хлебопекарных свойств муки с пониженной газо- и сахарообразующей способностью, а также с короткорвущейся клейковиной; - интенсификации процесса брожения при тестоприготовлении (с введением препарата в опару, тесто закваску); - повышение биотехнологических свойств дрожжей с введением препарата в мучную среду на стадии активации, либо для осахаривания заварок, используемых для активации дрожжей, при приготовлении жидких дрожжей; - улучшение органолептических показателей качества при интенсивных технологиях производства. В этом случае использование фермента а -амилазы играет превалирующую роль в образовании ароматических веществ; - снижение черствения хлебобулочных изделий при хранении.
За рубежом производятся препараты мальтогенной амилазы (Новамил, компании «Новозаймс», Дания) [133], полученный при культивировании генетически модифицированного штамма Bacillus subtilis, отличающегося пониженной термостабильностью по сравнению с Амилосубтилином и способностью гидролизовать крахмал с образованием декстринов в начальный период выпечки, что существенно замедляет скорость ретроградации крахмала и черствение мякиша хлебобулочных изделий при хранении.
Ферментные препараты глюкоамилазы. Фермент известен под различными названиями: амилоглюкозидаза, кислая мальтоза, такамилаза В, экзо-1,4-а-глюкозидаза. Глюкоамилаза катализирует последовательное отщепление концевых остатков a-D-глюкозы с нередуцирующих концов субстрата. Многие глюкоамилазы обладают способностью быстро гидролизовать как а-1,4- связь, так и а-1,6- гликозидные связи. Но это происходит только в том случае, когда за а-1,6- связью следует а-1,4- связь. Отличительной особенностью глюкоамилаз является способность в десятки раз быстрее гидролизовать высокополимеризованный субстрат, чем олиго- и дисахариды. Из глюкоамилазных ферментных препаратов в хлебопекарном производстве используются в основном препараты, продуцентами которых являются Aspergillus awamori и Aspergillus niger. Оптимальные условия действия фермента этих препаратов: рН 4,2 - 4,5, температура 60 - 65 С.
Гемицеллюлазные ферментные препараты. В последние годы для целей хлебопекарного производства получены препараты гемицюллюлаз микробного происхождения, гидролизующие полисахариды клеточных оболочек растительных материалов.
Известно, что расщепление гемицеллюлоз осуществляется сложных комплексов ферментов, из которых выделены пентозаназы, гидролизующие пентозаны.
Пентозаны, по данным ряда исследователей, имеют разветвленное строение и состоят из остатков ксилоз и арабиоз с небольшим количеством остатков глюкуроновой кислоты [133].
Способы приготовления полуфабрикатов и готовых изделий
При вторичном прогреве черствого хлеба происходят процессы, обратные тем, которые протекали в период его хранения.
Демаховский [36,37,38], освежая черствый хлеб из муки пшеничной 1 и 2 сортов и городские булки из муки высшего сорта в установке токов высокой частоты ЛГД - 3 (рабочая частота 20 МГц), установил, что сразу после обработки хлеба ТВЧ восстанавливалась сжимаемость мякиша. Так, через 9 часов сжимаемость освеженного хлеба составила лишь 52,8 % первоначальной величины, что близко к показателю контрольного хлеба через 24 часа. Однако, приводя данные по сжимаемости мякиша освеженного и неосвеженного хлеба, автор не приводит содержание в нем влаги и потери ее в процессе освежения и хранения. При этом отмечается, что масса освеженных батонов на 1,8 % превышает массу контрольных образцов. Влажность центральной части мякиши освеженных батонов через 3 часа после освежения была выше на 0,3 %, чем контрольных. Однако потеря влаги мякишем освеженных батонов шла несколько быстрее, чем контрольных. Затвердевание мякиша, вероятно, происходит благодаря выделению влаги из клейковины и затвердевания фазы клейковины, а также за счет роста кристалличности крахмала, что также приводит к затвердеванию крахмальных зерен. При повышении температуры остывочного отделения роль кристаллизации хлеба постепенно уменьшается, и перемещение влаги из внутренних в наружные слои батона объясняет, уменьшенное влияние крахмала на черствение.
Для интенсификации процесса охлаждения сухарных плит ведутся работы по использованию для этой цели вакуума.
Как показали исследования, проведеные в МТИППе, охлаждение сухарных плит в вакууме до температуры 30 С происходит за 10 мин, в то время как остывание их в естественных условиях до этой же температуры продолжается более 1,5 ч. Особенно ускоряется охлаждение в начальный период вакуумирования. По достижении 30 С температура мякиша снижается медленнее [134].
Таким образом, вакуумирование выпеченных сухарных плит ускоряет первую стадию охлаждения. Интенсификация второй стадии (черствение полуфабрикатов), во время которой происходит улучшение пластических свойств структуры, необходимых для качественной резки сухарных плит, может быть достигнута при обработке их токами высокой частоты (ТВЧ) [23,92,94,96].
Результаты работ Неймана и Пельсхенке [201], подтвержденные другими исследователями, показывают, что в интервале температур от 30 до -7 С хлебобулочные изделия черствеют значительно быстрее.
Продолжительность отлежки сухарных плит обусловлена тремя факторами: гидрофильностью системы, качеством среза и готового сухарного изделия [20].
Таким образом, увеличение жесткости мякиша вызывается в основном потерей влаги, которая в период тепловой обработки очень быстро, а во время хранения очень медленно выделяется клейковиной.
Влияние процесса сушки на качество сухарей сдобных пшеничных. В производстве сдобных сухарей сушка их является завершающей стадией технологического процесса [2,18,46,61]. В процессе сушки сухари приобретают свой товарный вид, запах и вкус, свойственные каждому наименованию изделий. Под влиянием высокой температуры поверхность сухарей обжаривается; сахар частично карамелизуясь, придает ей золотисто-коричневую окраску.
При сушке сдобных сухарей до стандартной влажности удаляется свободная влага полностью, определенная часть осмотической, а вся адсорбционно-связанная влага остается в материале [23,51]. Быстрота удаления осмотически связанной влаги из сухарных плит в известной мере определяется степенью разрыхленное мицелярной структуры сухарей, что играет большую роль при их набухании с образованием мягкой массы. Это характеризует не только качество сухарей, но и правильность ведения технологического процесса.
Согласно исследованием Лыкова [94,95,96,97,98], для сушки материалов целесообразно применять периодическое (прерывное) облучение, при котором в период облучения происходит съем влаги с поверхности материала, а во время отлежки - перемещение влаги из центра к поверхности, с которой она снижается при последующем облучении. Градиент влажности при периодическом облучении меньше, чем при непрерывном, процесс черствения при остывании сухаря и перераспределением влаги в этом случае будут меньше, чем в случае сушки сухарей непрерывным излучением от теплоотдающих поверхностей пекарной камеры.
При высушивании ломтиков непрерывным облучением получают сухари с большим градиентом влажности по сечению. На 2 - 3 сутки происходит перераспределение влаги и градиент влажности по сечению сухаря почти полностью отсутствует. При этом процессы черствения внутри сухаря снижают общую гидрофильность, тем самым ухудшая качество сухарей. Однако при исследовании процесса сушки терморадиационным способом при помощи кварцевых излучателей КИ - 1000 [9,22,23] установлено, что лучшее качество сухарей дает непрерывное высушивание. Щербатенко [109] доказал, что мягкий режим сушки сухарей при малом градиенте влажности в изделиях (температура 20 - 40 С) вызывает образование плотной, роговидной в изломе структуры материала, что обусловливает большую прочность и малую набухаемость сухарей. Жесткий режим сушки (температура 100-120 С) при значительном градиенте влажности в момент приобретения материалом хрупкости (температура воздуха 100 С и выше), связан с образованием рыхлой, матовой структуры, обеспечивающей малую прочность и высокую скоростью капиллярного всасывания. В процессе сушки, за счет градиента влажности, создается градиент усадки материала. При ограничении деформации элементарных слоев материала достаточно прочным поверхностным слоем изделия градиент усадки создает объемно-напряженное состояние материала, снижающее его прочность.
Бесчастнов [15], проверяя влияние сушки в печи УДПГ, установил, что с понижением температуры с 300 до 185 С и одновременным увеличением ее производительности с 7 до 24 мин величина набухаемости уменьшается, то есть скорость набухания увеличивается и качество сухарей улучшается. Данные о влажности детских сухарей и скорости движения воздуха при сушке не приведены.
Научное обоснование и разработка состава пищевых добавок - комплексного улучшителя и технологии его применения
Результаты исследований, представленные в таблице 6, показали, что удельный объем сухарных плит, приготовленных ускоренным способом на эмульсии выше на 29 %, чем у проб приготовленных опарным способом. Сжимаемость мякиша сухарных плит, приготовленных безопарным способом была на 5 % меньше, чем у проб приготовленных опарном и ускоренным способами.
Результаты проведенных исследований показали влияние способов приготовления теста на кислотность проб сухарных изделий. Кислотность сухарей, приготовленных опарным способом, превышала этот показатель, в пробах, приготовленных ускоренным на эмульсии и безопарным способами. Изменение кислотности, вероятно, связано с продолжительностью процесса созревания теста.
Набухаемость сухарей приготовленных ускоренным способом на эмульсии была выше на 37 % и 8,7 % соответственно, чем у проб приготовленных опарным и безопарным способами.
Установлено, что сухари, приготовленные ускоренным способом на эмульсии легче разжевывались, имели более хрупкую структуру, чем пробы приготовленные опарным и безопарным способами.
Лучшие результаты качества проб сухарей показали целесообразность разработки ускоренного способа приготовления теста на диспергированном дрожжевом полуфабрикате (ДДП) с оптимизацией технологических параметров
Известно, что ускорение процесса приготовления теста достигается сокращением периода брожения полуфабрикатов, увеличением температуры брожения и другими приемами, позволяющими интенсифицировать процесс созревания теста. Однако сокращение времени брожения полуфабриката может отрицательно сказаться на качестве готовой продукции. Поэтому для получения изделий хорошего качества необходимо строго регламентировать продолжительность и температуру брожения полуфабриката.
На основе выбранного способа приготовления теста проведены исследования по определению влияния технологических параметров (температура, продолжительность брожения полуфабрикатов) приготовления ДДП на качество сухарей сдобных пшеничных.
Опытное тесто готовили на диспергированном дрожжевом полуфабрикате. Рецептурный состав и технологические параметры ДДП варьировали: сахар и маргарин изменяли то 0 до 100 % от общего количества по рецептуре, температуру - от 20 С до 35 С, продолжительность брожения - от 20 до 80 мин. Влажность полуфабриката составляла 52 %.
Параметры процесса приготовления теста соответствовали общепринятым режимам: температура теста - 30 - 32 С, влажность - 30 - 34 % продолжительность брожения - 60 мин. Разделку, выпечку тестовых заготовок и далее резку, сушку, проводили по методике, приведенной в разделе 2.2.3. Качество готовых изделий определяли по методике приведенной в разделах 2.2.4 и 2.2.5. В таблице 7 приведены данные влияния температуры полуфабриката на качество сухарей сдобных пшеничных. Таблица 7 - Влияние температуры полуфабриката на качество сухарей сдобных пшеничных
Анализ результатов исследований (таблица 7) показал, что удельный объем сухарных плит, приготовленных при температуре полуфабриката (ДДП) 30 С был выше на 8 % и 6 %, соответственно, чем у проб приготовленных при температуре полуфабриката (ДДП) 20 и 35 С. Сжимаемость мякиша сухарных плит приготовленных при температуре полуфабриката 30 С был выше на 2,5 % и 5 %, соответственно, чем у проб, приготовленных при температуре полуфабриката 20 и 35 С.
Набухаемость сухарей при приготовлении теста на диспергированном дрожжевом полуфабрикате при температуре 30 С была выше на 8 % и 10 %, чем у проб приготовленных при температуре ДДП 20 и 35 С, соответственно.
Вероятно, это объясняется тем, что при температуре от 27 до 32 С увеличивается газообразование дрожжей.
Установлено, что при брожении диспергированного дрожжевого полуфабриката в течение 20 мин процесс созревания теста проходит с минимальной активностью и увеличение его объема наблюдается только в период расстойки.
При продолжительности брожения ДДП 40-80 мин процесс интенсифицируется в самом полуфабрикате, при этом кислотность увеличивается на 1,4 град.
Качество сухарных плит по показателям удельного объема и сжимаемости мякиша было наилучшим при приготовлении из теста на диспергированном дрожжевом полуфабрикате с продолжительностью брожения ДДП в течение 40 мин. Удельный объем сухарных плит был выше она 3,5 % и 16,4 %, чем у проб приготовленных из теста на диспергированном дрожжевом полуфабрикате с продолжительностью брожения ДДП 20,60 и 80 мин, а сжимаемость мякиша сухарных плит была выше на 10,3 % и 13,2 %, чем у проб приготовленных из теста на диспергированном дрожжевом полуфабрикате с продолжительностью брожения ДДП 20,60 и 80 мин.
Набухаемость сухарей приготовленных из теста на диспергированном дрожжевом полуфабрикате (продолжительность брожения полуфабриката 40 мин) была выше 15,9 % и 22,4 %, чем у проб сухарей из теста приготовленного на диспергированном дрожжевом полуфабрикате с продолжительностью брожения ДДП 20, 60 и 80 минут.
Разработка технологии сухарных изделий диабетического назначения улучшенного качества
Тесто для этого готовили разработанным и ускоренным на эмульсии способами по методикам, приведенным в разделе 2.4.2.
Выпечку проб изделий проводили по рецептуре представленной в разделе 2.2.3. и методике описанной в разделе 2.4.2. Микроструктуру сухарных плит и сухарей определяли по методике приведенной в разделе 2.2.5.
Контрольными служили пробы изделий приготовленные ускоренным способом на эмульсии. Результаты исследований представлены на рисунке 15. Исследованиями микроструктуры сухарных плит и сухарей подтверждена эффективность разработанной технологии сухарей сдобных пшеничных.
Микроструктура проб сухарных плит по разработанной технологии характеризовалась в отличие от контрольных проб (на эмульсии) относительно равномерной структурой мякиша с маленькими, в большинстве овальными, разрывами стенок пор, тонкими стенками пор, а микроструктура сухарей - тонкопористой структурой и тонкими стенками пор. Такая структура пористости приводит к улучшению структурно-механических свойств сухарей, повышению хрупкости и набухаемости.
В результате исследования влияния разработанной технологии сухарей сдобных пшеничных установлено: влияние разработанной технологии на свойства теста и структурно-механические свойства изделий, обусловленные структурой пористости, влияющей на набухаемость.
Выявлено, улучшение упруго-эластичных свойств теста, газообразования и газоудерживающей способности, обусловлено повышением удельного объема сухарных плит и структуры пористости.
Микроструктура проб сухарных плит по разработанной технологии характеризовалась в отличие от контрольных проб (на эмульсии) относительно равномерной структурой мякиша с маленькими, в большинстве овальными, разрывами стенок пор, тонкими стенками пор, а микроструктура сухарей - тонкопористой структурой и тонкими стенками пор. Такая структура пористости приводит к улучшению структурно-механических свойств сухарей, повышению хрупкости и набухаемости.
Использование разработанной технологии способствует улучшению структурно-механических свойств изделий влияющих на их качество. В профилактике алиментарно-зависимых состояний и заболеваний населения приоритетная роль отводится созданию и выпуску продуктов для лечебного питания, являющегося одним из важных факторов в комплексной терапии практически всех заболеваний.
Сахарный диабет занимает одно из ведущих мест среди широко распространенных заболеваний в связи с его неуклонным ростом, высокой частотой, тяжестью и прогрессированием сосудистых осложнений. Распространенность сахарного диабета в экономически развитых странах составляет 2 — 5 % населения, а среди лиц в возрасте 60 лет и старше она повышается до 6,4 - 13 %. Каждые 12-15 лет число больных сахарным диабетом удваивается.
В комплексном лечении сахарного диабета, особенно диабета 2 типа, значительную роль играет диетотерапия. Специалистами НИИ питания РАМН выявлены достаточно выраженные и устойчивые нарушения фактического питания больных сахарным диабетом - избыточное потребление животного жира, холестерина, натрия, недостаточное потребление сложных углеводов, пищевых волокон, витаминов А, Д и (3 -каротина.
В этой связи проблема разработки специализированных продуктов с определенным заданным составом для лечебного питания больных сахарным диабетом приобретает особую актуальность. Основной причиной развития сахарного диабета является нарушение углеводного обмена - регулирования обмена глюкозы в крови. Учитывая, что хлебобулочные изделия относятся к углеводсодержащим продуктам, на долю углеводов приходится 70 % сухих веществ, потребление таких изделий людьми, страдающими сахарным диабетом ограничено.
Одним из рациональных путей решения данной проблемы является разработка ассортимента диетических сухарных изделий при диабете.
Концепция создания таких продуктов включает изменение химического состава путем внесения в рецептуру изделий продуктов, способных корректировать сложный комплекс метаболических нарушений у этого контингента больных и создание технологии изделий, позволяющей регулировать динамику перевариваемости углеводов хлеба в организме человека.
Учитывая актуальность решения проблемы питания при диабете, проведены исследования по разработке технологии сухарных изделий целевого назначения.
Анализ научно-технической литературы, в т. ч по диетотерапии при диабете, показал целесообразность использования в рецептурном составе сухарных изделий ячменной муки, гороховой муки, пектинов и др, содержащих резистентные полисахариды, обладающие низким гликемическим индексом.( Матвеева И.,В- Утарова А.,Г., Пучкова Л.,И) Особенностью ячменной муки является большое количество полисахаридов - (3 - глюканов, обладающих холестеринопонижающим эффектом, высокое содержание провитамина А, витаминов группы В, Е и минеральных веществ Са, Р, J, Fe, кремниевой кислоты.
В связи с этим, для приготовления сухарных изделий использовали муку пшеничную первого сорта, ячменную муку (20 % от общего количества), пектин (1 % к массе муки), масло растительное (5 %) и сухую молочную сыворотку (2 % к массе муки). Дозировки этих компонентов определяли на основе результатов показателей качества сухарных изделий и расчетов их химического состава в соответствии с новой методикой ГОСНИИХП расчета развернутого химического состава хлебобулочных изделий (2005 г.).
