Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературных источников 10
1.1. Глазурь в структуре рынка кондитерских изделий 10
1.2. Сравнительный анализ нормативной документации на полуфабрикаты: шоколадная и кондитерская глазурь в России и за рубежом 16
1.3. Анализ рецептур и технологий производства полуфабрикатов: кондитерская и молочная кондитерская глазурь 21
1.4. Какао масло и обзор рынка заменителей масла какао 31
1.5. Роль жиров в физиологии питания 38
1.6. Другие виды сырья, применяемые в производстве глазурей 40
Выводы по главе 1 42
ГЛАВА 2. Теоретические аспекты структурообразования глазурей. факторы, влияющие на реологические свойства глазурей и методология их оценки 45
Выводы по главе 2 62
Экспериментальная часть
ГЛАВА 3. Объекты и методы исследований 63
3.1. Объекты исследований 63
3.2. Методы исследований 65
3.2.1. Методика профильного анализа органолептических показателей ..66
3.2.2. Системный анализ технологического потока 67
3.2.3. Методика оценки равномерности распределения компонентов 70
3.3. Методы исследования, разработанные автором 71
3.3.1. Разработка и апробация «Методики оценки гранулометрического
состава шоколадных масс, кондитерских полуфабрикатов (глазурей)
и сырьевых компонентов, входящих в их состав» 71
3.3.2. Разработка «Методики определения способности поверхностно активных веществ (ПАВ) разжижать шоколадные и кондитерские
массы (глазури)» 78
Глава 4. Диагностика технологического потока производства кондитерской глазури по классической технологии 79
4.1. Разработка операторной модели технологического потока производства кондитерской глазури 80
4.2. Оценка уровня целостности технологической системы производства кондитерской глазури 84
4.3. Оценка уровня стохастичности связей (влияние факторов ранжирования) 86
Выводы по главе 4 89
ГЛАВА 5. Теоретическое обоснование и практические аспекты выбора сырьевых компонетов и пав, используемых в производстве кондитерских глазурей ...90
5.1. Изучение гранулометрического состава сыпучих рецептурных компонентов кондитерской глазури 90
5.2. Обоснование показателей качества какао порошков для производства кондитерской глазури 96
5.2.1. Изучение органолептических характеристик какао порошков 96
5.2.2. Изучение физико-химических характеристик какао порошков ... 100
5.3. Исследование качественных характеристик жиров - заменителей масла какао нелауринового и лауринового типа 102
5.3.1. Исследование органолептических свойств жиров 102
5.3.2. Изучение жирнокислотного состава жиров 104
5.3.3. Исследование показателей окислительной порчи жиров 106
5.3.4. Исследование физико-химических, структурно-механических и технологических показателей жиров 108
5.4. Изучение влияния различных видов поверхностно-активных веществ и их композиций на реологические свойства глазурей 112
5.4.1. Определение эффективности действия жидких соевых лецитинов 113
5.4.2. Определение эффективности действия синтетических эмульгаторов 118
ГЛАВА 6. Разработка рациональной технологии производства кондитерских глазурей 123
6.1. Изучение процесса производства кондитерских глазурей на различных технологических линиях 123
6.1.1. Изучение процесса производства кондитерских глазурей в турбоконш-машине «Макинтай» 123
6.1.2. Изучение процесса производства кондитерских глазурей на технологических линиях, включающих шариковую мельницу... 130
6.1.3. Изучение процесса производства кондитерских глазурей на технологической линии, включающей две последовательно установленные шариковые мельницы с различными диаметрами шаров 142
6.2. Исследование влияния способа введения ПАВ на реологические показатели кондитерских глазурей 148
6.3. Выявление зависимости реологических характеристик кондитерской глазури от её гранулометрического состава и разжижающей способности ПАВ, используемых в процессе производства 152
6.4. Разработка рациональной технологии производства кондитерских глазурей и её диагностика 157
6.5. Разработка технической документации и производственные испытания рациональной технологии производства кондитерских глазурей с заданными показателями качества 164
6.6. Расчёт годового экономического эффекта 167
Основные результаты и выводы 169
Список использованных источников
- Анализ рецептур и технологий производства полуфабрикатов: кондитерская и молочная кондитерская глазурь
- Методика профильного анализа органолептических показателей
- Изучение физико-химических характеристик какао порошков
- Разработка рациональной технологии производства кондитерских глазурей и её диагностика
Введение к работе
Актуальность темы
Особенностью современного развития пищевой промышленности является разработка новых способов производства продукции, усиление конкурентной борьбы и насыщение российского рынка кондитерскими изделиями высокого качества.
Маркетинговые исследования кондитерского рынка в 2010-2011 гг. показали, что неизменной популярностью у потребителя пользуются шоколадные и глазированные изделия. При этом в глазированной продукции глазурь выполняет функционально-технологические свойства: замедляет процессы окисления, черствения, попадания влаги, тем самым продлевая сроки годности изделия, а также обеспечивает внешнюю привлекательность, композиционную завершённость и вкусовую палитру продукта.
Наряду с традиционной шоколадной глазурью используются другие виды: кондитерская, жировая, какаосодержащая, фруктовосодержащая и т.д. Глазури различаются по качеству, свойствам, вкусу и цветовым оттенкам.
Согласно новому стандарту ГОСТ Р 53897-2010 глазурь идентифицируется по составу. Однако в документе не учтены важные показатели качества глазури: гранулометрический состав и реологические характеристики.
Важную роль в формировании качества кондитерских глазурей играют жиры – ЗМК*, какао порошки, сухие молочные ингредиенты и ПАВ. Сырьевые компоненты и ПАВ производятся в соответствии с ТД, в которой не учитываются технологические особенности показателей их качества для производства кондитерских глазурей.
Анализ работы кондитерских предприятий за последние годы показал, что обновился технологический парк для производства глазурей. Наряду с длительной и дорогостоящей классической технологией производства глазурей с измельчением на пятивалковых мельницах, появились технологические линии, включающие турбоконш – машину типа «Макинтай» или шариковые мельницы. Однако специалисты кондитерских предприятий отмечают, что глазури, вырабатываемые на новых видах оборудования, нестабильны по гранулометрическому составу и реологическим характеристикам.
Учитывая вышеизложенное, актуальной задачей является разработка технологических решений по формированию заданных показателей качества глазурей.
Для создания научных основ рациональной технологии производства кондитерских глазурей были использованы результаты работ Г.А. Маршалкина, А.В. Зубченко, Т.П. Ермаковой, Г.М. Клешко, З.Г. Скобельской, Л.М. Аксёновой, М.А. Талейсника, И.А. Кондаковой, Ю.В. Антиповой, В.Я. Черных и других.
Цель и задачи исследования
Цель диссертационного исследования - разработка рациональной технологии производства кондитерских глазурей, обеспечивающей получение полуфабриката заданного состава и качества, интенсификацию процесса производства и энергосбережение.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
-разработать современный метод оценки гранулометрического состава сыпучих компонентов (сахарная пудра, какао порошок, молоко сухое, молоко сухое цельное, сливки сухие и т.п.), используемых для производства кондитерских глазурей и кондитерских полуфабрикатов (глазурей);
*Примечание: список сокращений представлен в конце автореферата
- разработать методику определения способности поверхностно-активных веществ (ПАВ) разжижать кондитерские глазури;
-провести диагностику потока классической технологической схемы производства кондитерских глазурей с целью определения её развития;
-провести анализ сырьевых компонентов и ПАВ различной природы для производства кондитерских глазурей, с целью обоснования и разработки научных требований к ним;
-изучить гранулометрический состав твёрдой фазы кондитерских глазурей и их реологические характеристики в зависимости от принципа и способа измельчения;
-выявить зависимость реологических показателей кондитерских глазурей от гранулометрического состава их твёрдой фазы и разжижающей способности ПАВ, с целью оптимизации технологии производства кондитерских полуфабрикатов;
- провести диагностику потока производства кондитерской глазури по рациональной схеме;
-разработать ТД на кондитерскую глазурь с заданными показателями качества и внедрить рациональную технологию в производство.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
Развитие технологии производства кондитерских глазурей на основе диагностики существующего и вновь созданного технологического потока.
Разработка методологии оценки гранулометрического состава твёрдой фазы сыпучих компонентов и глазурей.
Обоснование принципа повышения стабильности технологического потока кондитерской глазури путём сужения диапазона факторов на входе и выходе подсистем.
Научная новизна работы
Установлены зависимости изменения пластической вязкости и предела текучести кондитерских глазурей от интегрального распределения частиц твёрдой фазы глазури по размерам.
Установлена зависимость изменения гранулометрического состава частиц твёрдой фазы кондитерской глазури от способа воздействия на дисперсную фазу. Показано изменение интегрального распределения частиц по размерам: доля частиц размером 10-30 мкм в классической технологии составляет 17,4-29,6%, в рациональной технологии в 3,5 раза больше.
Выявлены зависимости изменения интегрального распределения частиц твёрдой фазы глазури от диаметра шаров измельчающего оборудования: использование композиции шаров с диаметрами 6,3-7,9 мм и 4,8-6,3 мм позволяет получить максимальное интегральное распределение частиц в диапазоне 10-30 мкм в количестве 68,4-74,9 %.
Научно обоснован показатель «разжижающая способность» ПАВ (жидкий соевый лецитин, PGPR), как критерий оценки технологической адекватности для обеспечения стабилизации реологических характеристик и качества глазури, представляющий собой числовое значение, выраженное в процентах экономии жира на 1 тонну глазури.
Показано влияние постадийного введения ПАВ на значения пластической вязкости и предела текучести кондитерских глазурей.
Обоснована номенклатура и числовые значения критериев качества жиров –ЗМК различной природы для обеспечения заданных свойств глазури.
Получены математические модели, описывающие зависимость изменения реологических свойств кондитерских глазурей от их гранулометрического состава и разжижающей способности ПАВ.
Практическая значимость работы
Разработана и внедрена рациональная технология кондитерских глазурей, обеспечивающая получение полуфабрикатов с заданными показателями качества и интенсификацию процесса производства в 2-2,5 раза с ожидаемым годовым экономическим эффектом на сумму 36,45 млн. руб. Практическая значимость и новизна технологии подтверждается патентом «Способ производства кондитерской глазури» (патент РФ на изобретение № 2421011 от 26.10.2009 г.).
Разработана МВИ № 020-00334675-10 «Методика оценки гранулометрического состава шоколадных масс, кондитерских полуфабрикатов (глазурей) и сырьевых компонентов, входящих в их состав», которая заложена в основу ГОСТ Р 54052-2010 «ИЗДЕЛИЯ КОНДИТЕРСКИЕ. Методы определения степени измельчения шоколада, шоколадных изделий, полуфабрикатов производства шоколада, какао и глазури».
Разработана МВИ 024-00334675-2011 «Методика определения способности поверхностно-активных веществ (ПАВ) разжижать шоколадные и кондитерские массы (глазури)».
Разработана ТД на кондитерские глазури (рецептуры и технологическая инструкция).
Апробация работы
Основные положения и результаты исследований диссертационной работы были представлены: на VI Международной конференции «Торты и пирожные 2008 (Москва, МПА, 2008 г.), на XIV Всероссийской конференции «Научно-практические аспекты экологизации продуктов питания» (Углич, ГНУ ВНИИМС, 2008 г.), на II, III, V -ой конференции молодых учёных и специалистов институтов Отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии (Москва, ВНИИМП, 2008-2009 гг., ГНУ ВНИИЗ, 2011 г.), на VII, VIII Международной конференции «Кондитерские изделия XXI века» (Москва, МПА 2009 г.,2011 г.), на XV Всероссийской научно-практической конференции «Современные биотехнологии переработки сельскохозяйственного сырья и вторичных ресурсов», (Углич, ГНУ ВНИИМС, 2009 г.), на XVI Всероссийской научно-практической конференции «Принципы пищевой комбинаторики – основа моделирования поликомпонентных пищевых продуктов» (Углич, ГНУ ВНИИМС, 2010 г.), на VIII Международной научной конференции студентов и молодых учёных «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, МГУПБ, 2010 г.), на семинарах «Новое в законодательстве оборота кондитерских изделий на российском рынке и проблемы идентификации кондитерских изделий в современных условиях» и «Актуальные вопросы законодательства при производстве кондитерских изделий: новые подходы и технологические решения» в рамках выставки «Современное хлебопечение» (Москва, ЦВК Экспоцентр, 2010-2011 гг.).
Основные результаты работы отмечены дипломами конференции молодых ученых и специалистов Отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии и грамотой международной конференции студентов и молодых ученых ассоциации «Университетский комплекс прикладной биотехнологии».
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 15 печатных работ, из них 3 статьи в журналах перечня, установленного ВАК, 2 патента РФ.
Структура и объём работы
Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 172 страницах печатного текста, включает 43 таблицы и 57 рисунков. Список использованной литературы включает 223 источника из них 44 на иностранном языке. Структурная схема исследований представлена на рисунке 1.
Анализ рецептур и технологий производства полуфабрикатов: кондитерская и молочная кондитерская глазурь
Во многих странах мира уже в течение 100 и более лет вырабатываются и реализуются шоколадные изделия. Эти страны обладают законодательной системой, развивавшейся многие столетия. В 1963 г. продовольственной и сельскохозяйственной организацией ООН (ФАО) и Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) образована Комиссия Кодекса Алиментариус (ККА), которая ответственна за реализацию Программы пищевых стандартов. Для реализации программы разработан ряд стандартов, в том числе: «Сахар. Какао продукты и шоколад» [7].
Согласно Директиве 2000/36/ЕС Европейского парламента и Совета от 23.06.2000 г. «О какао и шоколадных изделиях, предназначенных для употребления в пищу» и Codex Standart 87-1981, Rev. 1-2003 (Кодекс для шоколада и шоколадных изделий) шоколадная глазурь входит в раздел 2.1. «Шоколад» и представляет собой «гомогенный продукт, состав которого определяется содержанием следующих компонентов: массовая доля какао масла, обезжиренного твердого остатка какао и общего твердого остатка какао» [8, 9].
За рубежом не существует единого унифицированного законодательства по применению заменителей масла какао при производстве шоколадных глазурей. При производстве продукта, именуемого «шоколад», а значит и «шоколадная глазурь», в таких странах как Бельгия, Франция, Германия, США, Финляндия, Новая Зеландия запрещено использовать какие-либо жиры, кроме масла какао. В других странах: Великобритания, Ирландия, Дания, Норвегия, Швеция, Чили, ЮАР, Гана, Таиланд, Япония разрешено введение в шоколад до 5% растительных жиров - эквивалентов масла какао [10, 11]. В соответствии с европейским подходом к классификации шоколада и глазурей глазури на основе жиров заменителей масла какао группируют следующим образом (в зависимости от компонентного состава): - «шоколад»; - «суперглазури» (основанные на какао тертом, растительном жире-эквиваленте масла какао и/или с добавлением сухих молочных продуктов); - «смесевые глазури» (содержащие какао порошок и заменители масла какао); -«зеиновые глазури» (содержащие глицерин и пропиленглиголь, гидроколлоиды, камеди, экстракты морских водорослей, спиртовой раствор шеллака) [12, 13,14, 15].
В отечественной литературе 80-х -90-х годов XX века глазурь подразделялась на шоколадную и жировую. При этом шоколадной считалась глазурь, приготовленная путём переработки какао бобов с сахаром с добавлением или без добавления различных вкусовых и ароматических веществ, а жировой - глазурь, приготовленная на основе кондитерских жиров [16,17,18]. При этом рецептуры приготовления и технологические инструкции по изготовлению и использованию этих видов глазури различались. Так, в рецептурном сборнике на шоколад и какао порошок шоколадная глазурь вырабатывалась по рецептурам № 147-152 с использованием какао продуктов (какао тёртого, какао порошка) и в качестве жира - масла какао или эквивалента масла какао - жир «Шоклин». Жировая глазурь рассматривалась в рецептурах № 153-155 и изготавливалась на основе какао порошка, кондитерского жира, а также в отдельных рецептурах муки соевой и какаовеллы [19].
Однако в 90-х годах XX столетия на отечественном рынке появился ряд специальных зарубежных жиров - заменителей масла какао и возникла неясность в классификации глазурей, приготовленных на их основе. К тому же российские производители постоянно расширяли ассортимент глазури и стали предлагать клиентам спектр глазурей, сильно различающихся по цене, свойствам, вкусу и цветовым оттенкам [20].
В связи с этим перед кондитерской отраслью встала задача разработки новой технической документации для производства различных видов глазурей.
В 2000 году НИИ кондитерской промышленности разработал ОСТ «10-260-2000 «Полуфабрикаты. Шоколадная масса и шоколадная глазурь. Технические условия» [21].
Мониторинг показателей качества шоколадных полуфабрикатов ведущих производителей, проведённый ГНУ НИИКП Россельхозакадемии в 2001 г., показал, что наряду с маслом какао и его эквивалентами в производстве шоколадной глазури широко используют заменители какао масла различных торговых наименований и фирм. Ряд производителей, в том числе и ведущие, настаивали на том, чтобы узаконить применение жиров -заменителей масла какао нелауриновой группы в производстве шоколадной глазури [22, 23, 24]. В связи с этим в ГНУ НИИКП Россельхозакадемии были разработаны ТУ 9125-082-00334675-02 «Полуфабрикат шоколадная глазурь. Технические условия» [25,26,27]. В этом документе были изложены не только требования к шоколадной глазури по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям, но и требования к жирам -заменителям масла какао нелауриновой группы [28].
В 2005 году НИИ кондитерской промышленности разработал ТУ 9125-096-00334675-05 «Полуфабрикат кондитерская глазурь». Этот документ охватывал все глазури, вырабатываемые как на жирах - заменителях масла какао нелауриновой группы, которые не вошли в перечень разрешённых к использованию жиров в производстве полуфабриката «шоколадная глазурь», так и на жирах - заменителях масла какао лауриновой группы. В этом документе были отражены требования, как и к самой кондитерской глазури, так и к жирам - заменителям масла какао лауринового типа [29].
Методика профильного анализа органолептических показателей
Кроме описанного выше, сравнительно простого метода Реутова, существует другой седиментационный метод - метод Фигуровского [190], который позволяет дифференцировать частицы по величине, однако он не годится для оперативного контроля технологического процесса измельчения из-за слишком большой длительности анализа (48 часов). В настоящее время на зарубежных и отечественных кондитерских предприятиях для определения степени измельчения глазурей широко используют прибор - микрометр [191].
Микрометр имеет пределы измерения от 0 до 3 мм или от 0 до 1 in (дюйма).
Основными частями микрометра являются подвижный и неподвижный шпиндели, которые служат измерительными поверхностями, между которыми помещается объект измерения, а также ручка стопорного устройства.
Исследуемый продукт наносится на поверхности посредством однократного касания ланцетом. Производят замер и снятие показаний.
За результат измерения в мкм принимают среднее арифметическое из нескольких последовательных измерения исследуемой массы.
Микрометрический метод определения размера частиц твердой фазы глазурей имеет существенные недостатки - плохую воспроизводимость экспериментальных данных, а результат анализа во многом зависит от квалификации оператора.
Микроскопический метод позволяет определить не только размеры частиц, но также наблюдать их форму.
Современные микроскопические методы измерения геометрических характеристик отдельных частиц исследуемых материалов осуществляются методами телевизионной микроскопии с последующей обработкой полученной информации на компьютере и выдачей результатов в виде распределения частиц по размерам [192, 193].
Так, например, Московским Государственным Техническим Университетом им. Н.Э. Баумана разработано универсальное гранулометрическое измерительное устройство ГИУ -1М, предназначенное для анализа продуктов переработки мукомольной, хлебопекарной и кондитерской промышленности. Устройство реализовано на базе биологического микроскопа БИОЛАМ-И. Этот микроскоп обеспечивает проведение анализа в проходящем и отраженном свете, в светлом и темном поле. Измеряемая проба может быть в виде сухого препарата или в виде суспензии на предметном стекле микроскопа. Диапазон измеряемых размеров отдельных частиц от 1 до 250 мкм.
Специализированное программное обеспечение позволяет производить расчет гранулометрического состава по числу частиц и в объемных долях в дифференциальном и интегральном представлении.
Однако микроскопический метод определения гранулометрического состава частиц имеет ряд недостатков: - пробоподготовка требует определённой квалификации оператора; - требуется достаточно много времени для осуществления каждого экспериментального измерения; - результат определения гранулометрического анализа весьма субъективен и как следствие метод характеризуется плохой воспроизводимостью экспериментальных данных.
Таким образом, применяемые методы определения степени измельчения и гранулометрического состава кондитерских полуфабрикатов, либо позволяют устанавливать общее содержание частиц размером менее 35 мкм (метод В.А. Реутова, метод определения степени измельчения с помощью микрометра), либо очень длительны и недостаточно точны (метод Н.А. Фигуровского, и микроскопический метод).
В настоящее время на российском рынке оборудования появились приборы - лазерные анализаторы размеров частиц. Производители лазерных анализаторов позиционируют свои приборы как приборы для определения гранулометрического состава широкой гаммы веществ: строительные смеси, алмазные порошки, лакокрасочные вещества, лекарственные препараты, мука и многое другое [194]. Метод лазерной дифракции [195] основан на принципе рассеяния лазерного луча на твердых частичках анализируемого продукта, взвешенных в жидкой фазе суспензии или в воздухе. Конструкция прибора - лазерного дифрактометра состоит из лазера, луч которого проходит через измерительную ячейку и попадает на детектор (рисунок 9). При помощи диспергирующего устройства частицы, взвешенные в суспензии, попадаются в измерительную ячейку и пересекают лазерный луч. Частицы в лазерном луче рассеивают свет на определенный угол, величина которого зависит от диаметра частицы. Линза собирает рассеянный свет на детекторе, состоящем из кольцеобразных сегментированных светочувствительных элементов.
Распределение интенсивности рассеянного света в радиальном направлении, измеренное с помощью чувствительных элементов, анализируется компьютером и на этой основе рассчитывается распределение частиц по размерам.
В этой связи, изучение вопроса возможности определения гранулометрического состава сырья и полуфабрикатов для кондитерских изделий с помощью метода лазерной дифракции, является весьма актуальной задачей.
Изучение физико-химических характеристик какао порошков
Таким образом, используя методологическую основу системного подхода, стало возможным разделить процесс структурообразования, являющийся основой любого технологического потока, на простые, не поддающиеся дальнейшему делению операции, т.е. до уровня элемента, являющегося минимальным носителем специфического качества данной системы, и, следовательно, которым возможно управлять. Несовершенство технологической схемы производства кондитерских глазурей, а также длительность процесса производства по классической схеме привело к необходимости создания основ, которые зададут направление развития технологии и оборудования; обеспечат повышение стабильности технологического процесса и его целостности, высокие технологические и потребительские свойства кондитерского полуфабриката и снижение энергозатрат на производство глазури. Операторная модель производства глазури, в которой выделены подсистемы и операторы, позволяет разработать план исследований данной системы в целом и определить пути получения кондитерского полуфабриката с заранее заданными свойствами.
Оценка уровня целостности технологической системы производства кондитерской глазури Качество кондитерской глазури включает в себя комплекс её органолептических, физико-химических, технологических свойств и показателей безопасности. Отсутствие глубоких системных исследований в вопросе технологии производства глазурей, множество рецептур, составленных без учёта всей совокупности факторов, влияющих на их качественные показатели, не позволяли до настоящего времени создать рациональную технологию производства кондитерских глазурей с хорошими показателями качества.
Важнейшей характеристикой технологического потока является его целостность, которая определяется в результате диагностики.
В течение одной смены при нормальном режиме эксплуатации определяли стабильность качественных показателей глазури и уровень целостности системы. Приняли, что для обеспечения необходимой для исследования стабильности объём выборки должен составить не менее 50 образцов. Результаты эксперимента и расчёта стабильности отдельных подсистем существующего потока производства глазури приведены в таблице 15.
Полученные данные показывают, что система является нестабильной. Уровень целостности системы значительно сокращается на протяжении смены, что говорит о необходимости разработки оптимальной машинно-аппаратурной схемы и технологии.
Рассматривая данные целостности подсистем С і-4, можно увидеть, что значительное колебание качества и технологических параметров вносят подсистемы Сі (жир) и С4 (смесь жира и лецитина). Поэтому с целью повышения стабильности всей технологической системы должна быть повышена стабильность функционирования именно подсистем Сі и С4 за счет более тщательной подготовки сырьевых компонентов и улучшения их качественных характеристик. Кроме того, стабильность подсистем В и А также отличается низкими значениями. Именно в этих подсистемах происходят глубокие физико-химические, структурно-механические изменения основных элементов рецептурной смеси и обеспечение определённого гранулометрического состава и реологических свойств кондитерского полуфабриката. Следовательно, с целью повышения стабильности всей технологической системы наряду со стабильностью подсистем С должна быть повышена и стабильность подсистем В и А.
Оценка уровня стохастичности связей (влияние факторов ранжирования) Оценка уровня целостности производства глазури является первым этапом диагностики технологической системы.
Оценка уровня стохастичности связей в системе является вторым этапом диагностики технологической системы и проводится с целью установления степени влияния различных факторов на стабилизацию качественных показателей глазури.
Проводившиеся ранее исследования не включали в себя полный комплекс взаимного влияния факторов на течение технологического процесса. Причём степень влияния различных факторов на технологический процесс неодинакова.
С целью предварительного ранжирования факторов было проведено анкетирование среди специалистов предприятий: ОАО «МКФ «Красный Октябрь», ОАО «Кондитерский комбинат «Кубань», ЗАО «Кондитерский комбинат «Озёрский сувенир», «ФШМ «Шоколма» а также сделан опрос ведущих специалистов ГНУ НИИКП Россельхозакадемии. В таблице 16 приведены результаты обработки анкетных данных. На рисунке 13 графически представлены результаты обработки анкетных данных. Для того чтобы убедиться, что совпадение анкетных данных не случайно, определим критерий %2. Таблица 16 - Факторы, оказывающие влияние на качественные показатели кондитерской глазури
Основываясь на результатах диагностики технологического потока производства глазури классическим способом, сделан вывод о том, что менее стабильны подсистемы подготовки сырья Сі и С4, а также подсистемы В и А, в которых происходят глубокие физико-химические, структурно-механические изменения основных элементов рецептурной смеси и обеспечение определённых реологических свойств кондитерского полуфабриката. Причём целостность системы во времени значительно уменьшается: Q4ac= -1,84, QCMeH= -2,93.
Переход с низкого уровня целостности на более высокий, т.е. развитие технологической линии, необходимо осуществить путём модернизации процессов и совершенствования связей в подсистемах.
Диагностика технологического потока по уровню целостности всей системы и отдельных подсистем, а также по уровню стохастичности связей в системе позволила разработать направления проведения исследований:
Разработка рациональной технологии производства кондитерских глазурей и её диагностика
Как показывают данные таблицы 27 и рисунков 25 и 26, с увеличением дозировки лецитина в диапазоне 0,2-0,4% пластическая вязкость и предел текучести кондитерской глазури уменьшаются. При внесении более 0,4% лецитина предельное напряжение сдвига существенно возрастает при незначительном снижении пластической вязкости. Кроме того, при добавлении лецитинов разных марок в одинаковых количествах можно получить глазурь с различными реологическими свойствами. Наилучшим образом уменьшают пластическую вязкость лецитины № 1, № 3 и № 6. В отношении предела текучести наиболее эффективен лецитин № 6.
Для характеристики разжижающей способности ПАВ определяли количество жира, которое вызывает такое же понижение вязкости или предела текучести кондитерской глазури, которое получается в тех же условиях при добавлении установленного количества используемого разжижителя. Поэтому в соответствии с разработанной «Методикой определения способности поверхностно-активных веществ (ПАВ) разжижать шоколадные и кондитерские массы (глазури) для построения калибровочных графиков в исходную кондитерскую глазурь, содержащую 31,4% жира, без ПАВ вводили последовательно жир -ЗМК. Эффективность действия лецитинов по пластической вязкости выражали в % экономии жира и рассчитывали по разности содержания общего жира в полученных глазурях с одинаковой вязкостью (с ПАВ или без него, только за счёт добавляемого жира). Аналогичные исследования проводили с целью определения предельного напряжения сдвига по Кассону.
Многолетний опыт ГНУ НИИКП Россельхозакадемии по определению исследований эффективности действия ПАВ [219, 220] и практика применения лецитинов в производстве кондитерских полуфабрикатов показывают, что правильнее оценить разжижающую способность лецитинов по их средней суммарной эффективности действия. Этот показатель рассчитывается как среднее арифметическое из эффективности действия по пластической вязкости и эффективности действия по пределу текучести, выражается также в % экономии жира. Данный показатель применили для определения разжижающей способности исследуемых лецитинов в поставленной работе.
Результаты исследований эффективности действия соевых лецитинов при внесении их в кондитерскую глазурь в количестве 0,4% представлены в таблице 27 и на рисунке 27. Установлено, что лецитины влияют на реологические свойства глазури в разной степени. Наилучшей разжижающей способностью, как по пластической вязкости, так и по пределу текучести обладают образцы № 1, № 3 и № 6.
Средняя суммарная эффективность действия указанных лецитинов составляет (4, J-5,8)% экономии какао масла, что соответствует экономии 41-58 кг жира на каждую тонну кондитерской глазури. Затем следуют лецитины № 2 и № 4 (рис. 28).
Образец лецитина № 5 имеет самую низкую эффективность действия. Лецитин № 6 весьма отличается от других образцов, так как обладает самой высокой разжижающей способностью.
Средняя суммарная эффективность действия соевых лецитинов Проведённые исследования по определению разжижающей способности жидких соевых леїщтшюв позволили определить минимально допустимый уровень эффективности их действия - средняя суммарная эффективность действия жидкого соевого лецитина должна составлять не менее 4,0% экономии жира на 1 тонну кондитерской глазури. 5.4.2. Определение эффективности действия синтетических эмульгаторов В последнее время для снижения предела текучести шоколадных и кондитерских полуфабрикатов применяются эфиры полиглицерина и взаимоэтерифицированных рициноловых кислот (PGPR), которые используются в сочетании с жидкими соевыми лецитинами. Важно отмстить, что PGPR не заменяют лецитины, а взаимодействуют с ними.
С целью более детального изучения влияния различных дозировок синтетических эмульгаторов на реологические свойства глазурей были проведены следующие эксперименты.
В кондитерскую глазурь вводили 0,4% жидкого соевого лецитина № 1, а затем разнос количество (0,1%: 0,15% ; 0,2%; 0,25% и 0,3%) синтетических эмульгаторов. В полученных массах определяли реологические характеристики и определяли разжижающую способность ПЛВ. Результаты проведённых исследований представлены в таблице 28 и на рисунках 29 и 30.
Как было отмечено в разделе 5.4.1., значительного падения пластической вязкости можно добиться при введении в исходный кондитерский полуфабрикат 0,4% жидкого соевого лецитина. Если исходная кондитерская глазурь при 40С имела пластическую вязкость по Кассону 18,4 Па-с, то после добавления 0,4% соевого лецитина № 1 её вязкость упала до 4,1 Па-с, т.е. снизилась в 4,5 раза. После добавления синтетических эмульгаторов пластическая вязкость кондитерской глазури изменялась не столь значительно, даже с увеличением количества введённого ПАВ, и находилась для эмульгатора № 1 на уровне (3,5+3,9) Па-с; для № 2 -(3,3+3,7) Па-с; для № 3 - (3,8+3,9) Па-с (рис.29). Наибольшего снижения пластической вязкости кондитерской глазури удалось достичь при применении PGPR в количестве 0,2% в дополнение к соевому лецитину. При превышении 0,2% ПАВ вязкость глазури практически не изменяется, а при добавлении более 0,25% ПАВ начинает возрастать.
Из рисунка 30 также видно, что с увеличением количества эмульгатора в диапазоне (0,1- 0,2)% предел текучести кондитерского полуфабриката снижается. С увеличением количества PGPR более 0,2% интенсивность снижения предела текучести замедляется. Очевидно, что для наибольшего снижения текучести глазурей могут быть рекомендованы синтетические эмульгаторы в количестве до 0,2% в комбинации с жидкими соевыми лецитинами.
На основании полученных реологических данных была определена эффективность действия синтетических эмульгаторов. Результаты определения эффективности их действия в количестве 0,2%) в кондитерской глазури, содержащей 0,4% соевого лецитина № 1, представлены на рисунках 31 и 32. Установлено, что смесь лецитина с PGPR уменьшает точку текучести значительно сильнее (до 3 раз), нежели лецитин сам по себе.
