Введение к работе
Актуальность работы. Одним из основных направлений инновационного развития хлебопекарной отрасли в условиях глобальной конкуренции, является разработка и внедрение в производство принципиально новых технологий, с целью расширения ассортимента хлебобулочных изделий и обеспечения высококачественного целевого продукта.
Современный ритм жизни диктует новые требования к технологиям, применяемым в хлебопекарной отрасли. В настоящее время, в технологии хлеба, все больше находит распространение, производство замороженных полуфабрикатов. Принятие такого решения, позволяет предприятиям гибко реагировать на потребности рынка, а кроме того, снижать расходы на оборудование и транспортирование продукции.
Актуальность данного направления имеет и стратегическое значение, так как технология замораживания полуфабрикатов хлебопекарного производства, позволяет иметь их пополняемый запас в ассортименте, на малых предприятиях и сегменте HoReCa (отели, рестораны, кафе), так как эти технологии более гибкие в сравнении с традиционными. Применение технологий хлеба на основе замороженных полуфабрикатов, открывает значительные перспективы для организации сбалансированного питания населения, в различных регионах России.
Отдельные аспекты проблем производства хлеба из замороженных
полуфабрикатов, были описаны в работах зарубежных ученых A. Basaran,
Е. A. Elhady, Pablo D. Ribotta, S. M. Van der Sluis. В России, технологией
замороженных хлебобулочных полуфабрикатов занимаются А. Н. Кирюхина,
А. П. Китиссу, С. Н. Крутских, В. А. Кудрявцев, Н. В. Лабутина,
Г. О. Магомедов, Е. И. Пономарева и др.
Однако есть ряд причин, которые препятствуют быстрому внедрению новой прогрессивной технологии в отрасль. Во время замораживания тестовых полуфабрикатов, происходит денатурация и агрегация белков, вызывающих потерю функциональных свойств, гибнут дрожжевые клетки, вследствие образования кристаллов льда. Так же следует отметить, что при замораживании опары, теста, тестовых заготовок происходит потеря влаги. Поэтому замораживание опары, теста, тестовых заготовок в технологии хлеба на производстве, осуществляется с добавлением различных криопротекторов.
Известно использование различных криопротекторов, таких как ферментные препараты с глюкоамилазой (ФП-ГА) и с гемицеллюлазой (ФП-ГЦ), энзимомодифицированного лецитина «Солек-К-ЕМЛ» или использование сбивных замороженных полуфабрикатов.
Добавление криопротекторов при замораживании, позволяет снизить или предотвратить денатурацию белков. Подтверждением механизма криопротекции низкомолекулярными углеводами служат исследования (J. Park, Т. С. Lanier, 1998). Ими доказано, что добавление Сахаров (лактоза и глюкоза) к водному раствору протеинов, приводило к нежелательному самопроизвольному изменению - стабилизации раствора, в изоляции от поверхности гидратированного белка. Среди веществ обладающих свойством влагоудерживающей способности, представляет интерес пектин, который в пищевой промышленности, широко используют в кондитерском производстве. В связи с отсутствием научно-обоснованной информации, по технологиям замороженных полуфабрикатов хлебопекарного производства, с применением пектиновых веществ в качестве криопротектора, и с учетом комплекса положительных свойств пектина, было принято решение об использовании его по новому назначению, в качестве криопротектора при производстве замороженных полуфабрикатов хлебопекарного производства и готовых изделий на их основе. Все это обуславливает проведение комплексных исследований в данном направлении, на основе всестороннего изучения и анализа процессов, происходящих на различных стадиях технологии производства хлеба из замороженных полуфабрикатов с пектином в качестве криопротектора.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематикой НИР кафедры технологии хранения и переработки растениеводческой продукции КубГАУ (№ госрегистрации 13/021 Кубанского ГАУ).
Исследования выполнены в рамках НИОКР программы «Участник молодежного научно-инновационного конкурса У.М.Н.И.К» Фонда содействия развитию малых форм предприятий г/к№11439р/17136от31.012013 года.
Цель исследования: разработка научно-практических рекомендаций по технологии хлеба из замороженных полуфабрикатов путем исследования закономерностей изменения реологических свойств теста, биохимических процессов полуфабрикатов, физико-химических показателей качества готовых изделий с применением пектина в качестве криопротектора.
Для реализации поставленной цели, были определены следующие задачи:
- научное и практическое обоснование применения пектина в качестве
криопротектора в технологии хлеба из замороженных полуфабрикатов;
- исследование влияния различных технологических факторов -
замораживания, размораживания полуфабрикатов на активность и
жизнеспособность дрожжевых клеток с использованием криопротекторов при
замесе теста;
- изучение водосвязывающей способности пектина, сорбита, фруктозы в
тесте, для приготовления замороженных полуфабрикатов;
исследование влияния условий размораживания тестовых полуфабрикатов на процесс брожения в тесте, выбор рационального режима выпечки и оценка качества хлебобулочных изделий;
моделирование и оптимизация рецептуры хлеба из замороженных полуфабрикатов с пектином в качестве криопротектора, прогнозирование пористости хлеба, в зависимости от дозировки пектина и физических свойств теста;
разработка технологии хлеба из замороженных полуфабрикатов с пектином в качестве криопротектора и технической документации на новый вид хлебобулочных изделий, расчет экономической эффективности, промышленная апробация основных результатов исследований.
Объектом исследования является технология замороженных полуфабрикатов и хлебобулочных изделий на их основе.
Предметом исследования являются реологические свойства теста и биохимические процессы, протекающие в тесте, технологические параметры получения замороженных полуфабрикатов и хлебобулочных изделий с применением криопротекторов.
Научная концепция работы заключается в создании практических рекомендаций по реализации технологии хлеба из замороженных полуфабрикатов с использованием пектина в качестве криопротектора.
Научные положения, выносимые на защиту:
рекомендации по технологии замороженных хлебобулочных полуфабрикатов с применением криопротекторов (пектин, сорбит, фруктоза);
- результаты определения структурно-механических свойств теста, анализ
полученных данных в зависимости от использования криопротекторов;
- результаты исследования различных технологических факторов на
жизнеспособность дрожжевых клеток;
результаты изучения водопоглотительной и водосвязывающей способности криопротекторов с помощью ЯМР теста;
- данные анализа органолептических и физико-химических показателей
качества готового хлеба и влияние на них режимов размораживания и выпечки.
Научная новизна работы:
впервые проведены комплексные исследования реологических свойств теста, предназначенного для получения замороженных полуфабрикатов с пектином в качестве криопротектора, и определена его оптимальная дозировка при замесе теста из пшеничной муки высшего сорта;
установлен характер изменения активности дрожжевых клеток, при замораживании и размораживании тестовых заготовок, без пектина и в его присутствии в зависимости от температурного режима;
усовершенствована методика определения водопоглотительной и влагосвязывающей способности теста с различными криопротекторами (применительно к полуфабрикатам хлебопекарного производства), на приборе ЯМР-анализатора АМВ-1006М, с целью выявления наиболее оптимального варианта;
определена взаимосвязь между способом размораживания тестовых заготовок и качественными характеристиками хлеба;
- с помощью методов математического анализа установлена взаимосвязь
пористости хлеба с дозировкой пектина, показателями физических свойств
теста, таких как сила муки, отношение упругости к растяжимости,
водопоглотительная и водосвязывающая способность, валориметрическая
оценка, получены уравнения позволяющие прогнозировать качество хлеба из
замороженных полуфабрикатов.
Практическая значимость исследования. На основании выполненных исследований, разработана технология и рецептура хлеба из замороженных полуфабрикатов, в основе которой лежит использование пектина в качестве криопротектора, с учетом его влияния на реологические свойства теста, физико-химические характеристики полуфабрикатов и параметры технологического процесса.
Установлена взаимосвязь между способом замораживания полуфабрикатов и качеством хлеба.
Показаны, возможности ЯМР-анализатора АМВ-1006В в определении водоудерживающей и водосвязывающей способности криопротекторов, при приготовлении теста для замороженных полуфабрикатов.
Выявлены технологические факторы (температура выпечки и расстойка тестовых заготовок) влияющие на качество хлеба из замороженных полуфабрикатов.
Проведены производственные испытания по выпечке хлеба из замороженных полуфабрикатов с пектином в качестве криопротектора на пекарне перерабатывающего комплекса КНИИСХ ООО «Ягуар», 350012, г. Краснодар, Центральная Усадьба КНИИСХ; УНПК «Технолог» 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13; ООО «Родник» ст. Тбилисская, Тбилисский район, Краснодарский край (акты производственных испытаний).
Разработана технологическая схема производства замороженных полуфабрикатов для хлеба «Зимний» и показана эффективность его производства. Разработан проект технической документации на новый вид хлеба «Зимний» (ТУ 9114-142-0493202-13) из замороженных полуфабрикатов с пектином в качестве криопротектора.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности.
Диссертационное исследование соответствует п. 3, 4, 6, 7 паспорта специальности 05.18.01 - «Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства».
Апробация результатов исследования. Результаты и основные положения работы доложены и обсуждены:
на международных научно-практических, научно-технических конференциях: «Функциональные продукты питания. Ресурсосберегающие технологии переработки сельскохозяйственного сырья, гигиенические аспекты и безопасность» (Краснодар, 2009); «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века» (Краснодар, 2011); «Биотехнологические системы в производстве пищевого сырья и продуктов: инновационный потенциал и перспективы развития» (Воронеж, 2011); «Производство продуктов для здоровья человека - как составная часть наук о жизни. Российская технологическая платформа. Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК - продукты здорового питания» (Воронеж, 2012); «Производство и переработка сельскохозяйственной продукции: менеджмент качества и безопасности» (Воронеж, 2013).
всероссийских научно-практических конференциях, конкурсах: «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2010, 2011, 2012); «У.М.Н.К.», проводимый в рамках научно-практической конференции молодых учёных краснодарского края, «Вторая итоговая региональная научно-практическая конференция молодых инноваторов Кубани» (Краснодар, 2012).
- региональных научно-практических конференциях, конкурсах: «XXXVI научная конференция студентов и молодых ученых вузов Южного Федерального округа, посвященной 40-летнему юбилею Кубанского государственного университета физической культуры спорта и туризма» (Краснодар, 2009); «Земля - наш Дом» (Анапа, 2009); «Лучшая научная и творческая работа преподавателей, аспирантов, соискателей и студентов вузов Краснодарского края за 2011 год - Олимп науки Кубани» (Краснодар, 2011).
Разработка экспонировалась на международных, всероссийских выставках: «Золотая осень-2012» (Москва, 2012) (золотая медаль); «Золотая осень-2013» (Москва, 2013) (серебряная медаль); «VIII Саратовский Салон изобретений, инноваций и инвестиций посвященный столетию высшего аграрного образования в Саратове» (Саратов, 2013).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 21 научная работа, в том числе, 3 статьи в изданиях рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ; 1 статья в отраслевых журналах; 1 статья в зарубежном журнале; 16 тезисов докладов в материалах конференций.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, пяти глав посвященных экспериментальным исследованиям, математическим и экономическим расчетам, выводов, списка литературы, приложения и представлена на 162 страницах машинописного текста, в 19 таблицах и 27 рисунках. Библиографический список включает 133 источников, в том числе 70 зарубежных.
