Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние технологий мучных кондитерских изделий функционального назначения 5
1.1 Анализ пищевого статуса и значение функционального питания в процессе оздоровления населения России 5
1.2 Анализ рынка мучных кондитерских изделий России 10
1.3 Анализ ассортимента вафельных изделий функционального назначения 13
1.4 Обзор сырья>для вафельных изделий с повышенными функциональными свойствами 15
1.5 Обзор существующих технологических схем производства вафельных изделий 23
2 Объекты и методы исследований 31
2.1 Объекты исследований 31
2.2 Структурная схема исследования 33
2.3 Методы исследования 34
2.4 Метод системного анализа 37
2.5 Статистическая обработка экспериментальных данных 39
3 Экспериментальная часть 41
3.1 Совершенствование технологии вафельных изделий 41
3.1.1 Системный анализ существующей технологической схемы вафельного листа 41
3.1.2 Влияние качественных показателей пшеничной муки на стабильность технологических процессов 47
3.1.3 Системный анализ существующей технологической схемы приготовления вафельной начинки 52
3.1.4 Влияние измельчения смеси рецептурных компонентов на их равновероятностное распределение в-начинке 57
3.1.5 Влияние агрегатного состояния жира на качественные показатели вафельной начинки 59
3.1.6 Системный анализ усовершенствованной технологической схемы вафельной начинки 65
3.1.7 Разработка усовершенствованной технологии вафельных изделий 70
3.2. Разработка рецептур вафельных изделий функционального назначения 76
3.2.1 Анализ вафельных изделий по группам 76
3.2.2 Влияние количества и способа введения овсяной муки в рецептуру теста на технологические характеристики вафельного листа 79
3.2.3 Исследование качественных показателей жиров для вафельной начинки 83
3.2.4 Исследование влияния количества и способа введения солодового экстракта в рецептуру на технологические характеристики вафельной начинки 91
3.2.5 Рецептуры вафельных изделий функционального назначения 95
3.2.6 Определение срока хранения разработанных вафельных изделий функционального назначения 100
3.2.7 Промышленная и экономическая оценка разработанной технологии вафельных изделий функционального назначения.. 105
Выводы 110
Список использованной литературы 112
Приложения 127
- Анализ рынка мучных кондитерских изделий России
- Анализ ассортимента вафельных изделий функционального назначения
- Разработка рецептур вафельных изделий функционального назначения
- Определение срока хранения разработанных вафельных изделий функционального назначения
Введение к работе
1.1 Актуальность работы. Несбалансированное питание является одним из факторов ухудшения здоровья населения Российской Федерации. Увеличение потребления рафинированных продуктов питания является основной причиной снижения поступления в организм человека эссенциальных нутриентов и, как следствие, появления различных заболеваний. В связи с этим становится очевидной роль продуктов питания функционального назначения.
Значительное потребление мучных кондитерских изделий позволяет считать их одним из основных продуктов питания. Согласно данным Росстата за последние 10 лет производство мучных кондитерских изделий увеличилось с 897,8 до 1527,1 тыс.т в год. На долю вафельных изделий приходится более 20 % от общего объема потребления мучных кондитерских изделий; при этом данная группа изделий содержит недостаточное количество таких нутриентов, как минеральные вещества, витамины и пищевые волокна.
Овсяная мука в сравнении с мукой, полученной из других злаковых культур, является ценным источником повышенного содержания минеральных веществ (К, Са, Мg, P, Zn) и пищевых волокон, оказывающих нормализирующее воздействие на микрофлору кишечника и улучшающих его моторику. Среди вырабатываемых солодовых экстрактов ячменный солодовый экстракт богат витаминами группы В и минеральными веществами, которые входят в состав многих ферментов, что обусловливает их участие в различных биохимических процессах, происходящих в организме человека. Поэтому в качестве сырья, обеспечивающего функциональность вафельных изделий, выбраны овсяная мука и солодовый экстракт.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематикой НИР кафедры технологии и организации питания Кубанского государственного технологического университета «Совершенствование технологии продуктов детского, функционального и общественного питания» (№ госрегистрации 01.200.700872).
1.2 Цель и задачи исследований. Целью работы явилось совершенст-вование технологии и разработка рецептур вафельных изделий функционального назначения.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
- систематизация и анализ научно-технической и патентной литературы по теме исследований;
- выбор в качестве физиологически функциональных пищевых ингредиентов для вафельных изделий овсяной муки и ячменного солодового экстракта (далее по тексту – солодовый экстракт);
- анализ и диагностика существующей технологии производства вафельных изделий с целью определения технологических операций, требующих совершенствования;
- разработка и реализация способов совершенствования технологии вафельных изделий;
- совершенствование технологии и разработка рецептур вафельных изделий функционального назначения;
- исследование реологических, структурно-механических свойств полуфабрикатов и структурно-механических свойств готовых вафельных изделий;
- комплексное исследование качества разработанных вафельных изделий по органолептическим, физико-химическим, микробиологическим и токсикологическим показателям; определение допустимых сроков их хранения;
- разработка комплекта технической документации на производство вафельных изделий функционального назначения;
- промышленная апробация усовершенствованной технологии и разработанных рецептур и оценка их экономической эффективности.
1.3 Научная новизна. На основании анализа и диагностики технологического потока производства вафельных изделий определены технологические участки производства, требующие совершенствования, разработаны направления и пути повышения целостности технологической системы, обеспечивающей производство вафельных изделий функционального назначения.
Установлено, что измельчение смеси рецептурных компонентов вафельной начинки способствует достижению высокой дисперсности и степени распределения рецептурных компонентов (Р=93,4 %), стабилизации ее качественных показателей, что гарантирует одинаковое содержание и равномерное распределение всех рецептурных компонентов не только в общем объеме выпускаемой продукции, но и в каждой единице готового продукта.
Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден выбор в качестве сырья, содержащего физиологически активные ингредиенты, овсяной муки и солодового экстракта для придания функциональных свойств вафельным изделиям. Пищевые волокна овсяной муки, в том числе -глюкан, обладающие гипохолестеринемическими и гипогликемическими свойствами, и высокое содержание в солодовом экстракте макро- и микроэлементов позволили придать вафельным изделиям функциональные свойства; физиологически обоснован состав микронутриентов для обогащения вафельных изделий.
Установлено, что разработанные вафельные изделия являются перспективным средством ликвидации нутриентной недостаточности при усугубляющемся воздействии неблагоприятных факторов окружающей среды.
1.4 Практическая значимость. Усовершенствована технология и разработаны рецептуры вафель функционального назначения «Золотце ты моё!» с овсяной мукой, с солодовым экстрактом, с овсяной мукой и солодовым экстрактом (РЦ-913710-471-2010, РЦ-913710-472-2010, РЦ-913710-473-2010 и ТИ-71-2010).
Теоретические положения работы использованы в учебном процессе при проведении лабораторных работ по дисциплине «Технология продуктов функционального питания» по специальности 260505 – Технология детского и функционального питания.
Новизна технологических решений подтверждена 2 патентами РФ на изобретения (№ 2309596 и № 2309589).
1.5 Реализация результатов исследования. Усовершенствованная технология и разработанные рецептуры вафельных изделий функционального назначения апробированы и внедрены на ОАО Кондитерский комбинат «Кубань» (г. Тимашевск).
1.6 Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученные автором, доложены, обсуждены и одобрены на: заседаниях инновационного совета ОАО Кондитерский комбинат «Кубань» (г. Тимашевск, 2005-2010 гг.); международной конференции «Кондитерские изделия ХХ века» (г. Москва, 2009 г.); международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия ХХ века» (г. Краснодар, 2009 г.); научно-практических семинарах кафедры технологии и организации питания Кубанского государственного технологического университета (2006-2010 гг.).
1.7 Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 научных работ, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получено 2 патента РФ на изобретения.
1.8 Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературных источников, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложения. Основная часть работы изложена на 125 страницах компьютерного текста, содержит 46 таблиц и 23 рисунка. Список литературы включает 146 источников.
Анализ рынка мучных кондитерских изделий России
Функциональные кондитерские изделия должны содержать. сбалансированное количество; питательных веществ, обеспечивать организм необходимыми биологически активными веществами и энергией. При создании кондитерских изделий функционального назначения необходимо опираться на современную теорию здорового питания: - использовать натуральное сырьё, содержащее функциональные ингредиенты.; - при нормальном питании организм получает пищевые вещества с продуктами питания;и продуктами, образовавшимися в самом организме в результате; жизнедеятельности, микрофлоры кишечника -помимо [основных компонентовшищш (белков, жировій? углеводов) существенными: компонентами являются пищевые волокна - группа полисахаридов, входящих в состав: злаков, овощей и фруктов; микронутриенты, полиненасыщенные жирные кислоты.. Технология функциональных кондитерских изделий должна обеспечить минимальные потери и сохранность функционального ингредиента за счет; оп тимизации технологического процесса, щадящей- обработки?и. выбора; способа и места введения;функциональных ингредиентов [70]. і . Изделие должно быть безопасными сохранять заложенные в:нем функт циональные; качества в течение всего его «полного жизненного цикла», от момента изготовления до окончания срока годности. 1.2 Анализ рынка мучных кондитерских изделийРоссиш , Российский;рынок кондитерских.изделий один из;самых больших: тзанимает .четвертое: место в мире после Великобритании Германии и GIIM. Большая часть продукции - отечественного производства, хотя и с высокой долей импортного сырья:[48]. Кондитерская промышленность России выпускает широкий ассортимент кондитерских изделий, способных удовлетворить вкусы всех социальных слоев населения, рост объема кондитерских изделий иллюстрируется таблицей \1; Анализируя данные таблицы 2, можно сделать вывод, что в целом доля производства мучных и сахарных кондитерских изделий на протяжении исследуемого периода в целом остаются на одном уровне с небольшим перевесом в сторону мучных изделий. Согласно данным Росстата рост производства мучных кондитерских изделий в 2008 г в сравнении с 2007 г составил 45,2 тыс. т или 3,0 %, в то время как рост печенья был всего 1,4 %, объем вафельных изделий возрос на 5,4 %, а пряников - на 12 %. Необходимо отметить, что на фоне роста производства- кондитерских изделий, который наблюдается по всем позициям, есть и уменьшение доли внутри группы. Так, пряники и коврижки, на 2000 г занимали 10,9 % производства, а к 2007 г их доля сократилась до 6,3 %. В то же время по позиции вафель доля производства осталась на прежнем уровне. Потребление кондитерских изделий в России на сегодняшний день составляет 16,5 кг/год на одного человека, т.е. суточное потребление человека — 40-45 г. Калорийность кондитерских изделий имеет широкий диапазон: от 260 до 600 ккал на 100 г продукта. Поэтому каждый человек, в среднем, ежедневно потребляя 42 г кондитерских изделий, обеспечивает себя энергией в 120-150 ккал в сутки. положительное; влияние: ржаной,. ржано-пшеничной- муки и муки № сорта. Применение муки пшеничной.Шсорта; позволяет повысить биологическую и пищевую ценность вафельных изделий; т.к. содержит повышенное содержание витаминов и микроэлементовш сравнении, с мукой пшеничнойЕй высшего сортов,[57, 113]. Кроме того, большое количество /работ посвящено- обогащению? конди терских изделий витамйнно-минеральнымш премиксами; Такшроведены. иссле дования по обогащению? вафель витаминно-минеральным премиксом;Валетек 5, что позволило обогатить вафли; необходимыми микронутриентами: m вита-: минами;[Г13]. . " Рассмотрен вопрос производства вафель для людей, больных сахарным диабетом с полной заменой сахара изомальтом. Изомальт - натуральный саха-розаменитель, получаемый ИЗІ обычной сахарной свеклы двухстадийной? обработкой,: коэффициент сладости его составляет 0;7-1,0 в сравнении? с сахаро-зой.[70]; : :
Анализ ассортимента вафельных изделий функционального назначения
Ученые разработали новые приемы совершенствования технологии приготовления вафельных изделий. Так, была разработана технология приготовления вафельного теста на основе концентрированной эмульсии, вафельной на чинки на основе кондитерского; полуфабриката на основе сахарного песка и
В 2008 г из общего количества кондитерских изделий выпуск продукции функционального назначения в России составил 1,18 тыс. т или 0,04;%, что не удовлетворяет запросам населения. Значительные объемы такой продукции ввозятся из-за границы [23,50,70].
Разработка и совершенствование технологий кондитерских изделий функционального назначения, обогащенных эссенциальными нутриентами, даёт возможность расширить ассортимент выпускаемых кондитерских из : делищ:увеличить объёмы-производства вовлечь.в технологический:процесс ранее неиспользовавшееся; сырьё: Это открывает возможность создания; , ; продуктовое:заданными заранее свойствами, составом, биологическоШцен ностью и калорийностью.
Производствоі кондитерских изделий функционального назначения предт полагает использовать сырьё и - различные добавки преимущественно отечест венного; производства с: повышенными функциональными свойствами;: такое как солодовый экстракт, лактулоза; нутовая, ржаная ш овсяная мука; экструди рованнаяшука и т.д.
При выборе- объекта: обогащения? эссенциальными нутриентами! среди мучных кондитерских изделий необходимо? учитывать, физико-химические свойства обогатителей и специфические особенности технологических процессов их производства. К факторам, оказывающим отрицательное влияние на стабильность витаминов и: антиоксидантові относятся- окисление: кислородом воздуха- воздействие света и высоких температур, механическая обработка:
Вафельные изделия состоят из двух полуфабрикатов:— вафельногошиста и начинки. Вафельный лист можно рассматривать как объект обогащения пищевыми волокнами, дефицит которых, в рационе человека достигает 50%. Учитывая, что пищевые волокна содержатся в больших количествах в злаковых культурах ишродуктах их переработки, представляется возможным внесе ниє пищевых волокон вместе с мукой, их содержащей, путем замены части пшеничной муки на муку, содержащую повышенное количество пищевых волокон, например, овсяную.
Введение витаминных добавок на стадии изготовления вафельных листов не целесообразно: вафельное тесто имеет щелочной рН, повышенную влажность и достаточно длительное время подвергается механическому воздействию. В этих условиях сохранность витаминов В і и В6, аскорбиновой кислоты существенно снижается. Основные потери витаминов происходят и при высокой температуре выпечки. Поэтому базой для внесения эссенциальных нутриентов, является начинка, так как она не подвергается воздействию высоких температур. Кроме того, высокое содержание жирового компонента в вафельной начинке может обеспечить хорошую сохранность микронутриентов за счёт того, что жир адсорбционно взаимодействует с частицами твёрдой фазы, приобретая, таким образом, свойства твёрдого тела, и, тем самым, предохраняя витамины от взаимодействия с кислородом воздуха [74].
Таким образом, учитывая технологические особенности процессов производства, вафельные кондитерские изделия» являются перспективным объектом исследований для разработки продукта функционального назначения. 1.4 Обзор сырья для вафельных изделий с повышенными функциональными свойствами
Одним из основных моментов в создании изделий функционального назначения является использование полноценных компонентов - белков, сбалансированных по аминокислотному составу, ненасыщенных жиров, фосфолипи-дов, пищевых волокон, минеральных веществ, витаминов, взятых в таких соотношениях и количествах, необходимых для удовлетворения от 10 до 50 % их суточной потребности [97,146].
Для производства вафель функционального назначения представляется возможным использование как традиционного сырья, так и нетрадиционного. В качестве сырья, содержащего в своем составе физиологически функциональ ный ингредиент, при проведении исследований выбраны: мука овсяная и ячменный солодовый экстракт (далее по тексту — солодовый экстракт). Необходимо отметить, что овсяная мука и солодовый» экстракт содержат в своем составе физиологические функциональные ингредиенты — пищевые волокна, минеральные вещества и витамины.
Разработка рецептур вафельных изделий функционального назначения
По рецептурному составу вафли с жировыми начинками, наиболее широко представленные на рынке, условно можно подразделить на содержащие какао продукты, молокопродукты и фруктовые. С целью определения их пищевой и энергетической ценности, а так же содержания минеральных веществ и витаминов был проведен анализ рецептур, таблица 24.
Из таблицы 24 видно, что во всех представленных вафельных изделиях повышенное содержание жира (от 38,1 до 44,2 %) и углеводов (40,7-50 %); витаминов и минеральных веществ содержится очень малое количество, не удовлетворяющее даже десятой доли суточной потребности; пищевых волокон - менее 1 % суточной потребности. Кроме того, необходимо отметить, что энергетическая ценность вафельных изделий (445-542 ккал) достаточно высока с точки зрения здорового питания.
С целью более подробного анализа вафельных изделий рассмотрим таблицу 25, в которой приведено содержание минеральных веществ. Таблица 25 - Содержание минеральных веществ вафель, мг/100 г вафельных изделий
Данные таблицы показывают, что минеральные вещества в вафельных изделиях, несмотря на их малое количество, представлены достаточно разнообразно. Наиболее богаты минеральными веществами «Молочные» вафли -они содержат большее количество калия и кальция, что объясняется их первоначальным содержанием в молокопродуктах, входящих в рецептурный состав. Так же необходимо отметить содержание таких минеральных веществ как магний и фосфор в вафлях «Артек», участвующих в энергетическом обмене и синтезе белков. Однако все группы вафель содержат недостаточное количество железа, а представленные минеральные вещества не покрывают потребность организма в них даже на 10 %.
Таким образом, очевидно, что для придания функциональных свойств вафельным изделиям, необходимо скорректировать пищевую ценность, содержание пищевых волокон и минеральных веществ за счет введения физиологически функциональных ингредиентов.
Основными рецептурными компонентами вафельных изделий являются сахарная пудра, жир кондитерский и мука, минеральный состав которых приведен в таблице 26.
Из данных таблицы 26 видно, что сахарная пудра, являющаяся в основном источником углеводов, и мука содержат очень незначительное количество минеральных веществ и витаминов, жир кондитерскрш не содержит их вообще. Именно из-за малого содержания эссенциальных микронутриен-тов в исходном сырье вафельные изделия в целом обеднены ими.
Поэтому, для коррекции пищевой и биологической ценности вафельных изделий представляется целесообразным ввести в рецептурный состав сырьё, содержащее физиологически функциональные ингредиенты, обеспечивающее необходимое количество питательных веществ, необходимых для организма: муку овсяную и ячменный солодовый экстракт.
Таким образом, для разработки рецептуры вафельных изделий функционального назначения необходимо: - изучить влияние количества и способа введения овсяной муки в рецептуру на технологические характеристики вафельного листа; - определить требования и осуществить их подбор жиров для приготовления вафельных начинок; - исследовать влияние количества и способа введения солодового экс тракта на технологические характеристики вафельной начинки; - разработать научно обоснованные рецептуры вафельных изделий функционального назначения.
Определение срока хранения разработанных вафельных изделий функционального назначения
Для разработанных вафельных изделий функционального назначения важно, чтобы они сохраняли свои свойства на протяжении всего срока годности. Для определения срока годности готовые вафельные изделия укладывали согласно ТУ в гофротару, обандероливали и хранили в течение срока годности в складе при 18±2 С PI относительной влажности воздуха 65-75 %. Срок годности определяли по нескольким параметрам: изменению перекисного числа жировой начинки, микробиологическим показателям и органо-лептическим свойствам. Для определения допустимых сроков хранения разработанных вафельных изделий проводили исследования перекисного числа жировой начинки Из рисунка видно, что перекисное число контрольного образца и исследуемых вафельных изделий по значениям практически не отличаются. Это говорит о том, что заложенный срок хранения контрольного образца вафельных изделий и исследуемых образцов одинаков и составляет 4 месяца. Была проведена бальная оценка контрольного и разработанного образцов вафель как свежевыработанных, так и в процессе хранения, рисунок 23. Анализируя органолептические показатели вафельных изделий можно сделать вывод о том, что опытные партии вафельных изделий функционального назначения: - имеют более высокую бальную оценку в сравнении с контрольным образцом; - сохранность разработанных вафельных изделий выше контрольного образца. Устойчивость новых видов вафель при хранении можно объяснить тем, что в состав разработанных вафель входит солодовый экстракт, оказывающий антиоксидантное действие. Таким образом, подтверждено, что сроки годности разработанных вафельных изделий соответствуют нормативной документации и составляют 4 месяца для весовой продукции. Определение микробиологических и токсикологических показателей безопасности разработанных вафельных изделий проводили в Испытательном лабораторном центре Тимашевского филиала ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Краснодарском крае». По показателям микробиологической безопасности определялись следующие показатели (согласно СанПиН 2.3.2.1078-01): количество мезофиль-ных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ), бактерий группы кишечной палочки (колиформы) (БГКП), патогенные (в т.ч. сальмонеллы), дрожжи и плесневые грибы. Результаты микробиологического исследования приведены в таблице 42. Таблица 42 - Результаты микробиологических исследований Данные микробиологических исследований показывают, что показатели микробиологической чистоты не превышают допустимых норм. Токсикологические показатели безопасности вафельных изделий По показателям токсикологической опасности определяли: токсичные элементы (кадмий, свинец, мышьяк и ртуть), микотоксины (афлатоксин В] и дезоксиниваленол) и пестициды (а-ГХЦГ, р-ГХЦГ, у-ГХЦГ, ДДТ, ДДЭ, ДДД). Результаты испытаний представлены в таблице 43.
Проведенные токсикологические исследования показывают, что разработанные виды вафель не содержат токсических веществ, превышающих допустимые значения.
