Введение к работе
Актуальность работы
Важнейшим направлением государственной деятельности в современном агропромышленном комплексе является выполнение задач национального проекта «Развитие АПК», поставленных Правительством РФ в рамках концепции государственной политики в области здорового питания и внедрение качественно новых, безопасных пищевых продуктов на основе ресурсосберегающих технологий.
Вопросу повышения пищевой ценности хлебобулочных изделий в настоящий момент уделяется достаточно много внимания. Большой вклад в разработку научных и практических основ производства хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности внесли Н.М. Дерканосова, А.С. Джабоева, С.Я. Корячкина, Н.В. Лабутина, И.В. Матвеева, Л.П. Пащенко, Р.Д. Поландова, Е.И. Пономарева, Л.И. Пучкова, Ю.Ф. Росляков, Т.В. Санина, Т.Б. Цыганова, В.Я. Черных и др.
Продукты, вырабатываемые из сырья, в полной мере обеспечивающего питательными и биологически ценными веществами жизненно важные системы организма – объект пристального внимания ученых и специалистов. Особый интерес представляют хлебобулочные изделия с применением целого зерна, что позволяет внедрять ресурсосберегающие технологии и обеспечивать покрытие дефицитных пищевых нутриентов в организме человека.
При подготовке зерна к производству важнейшей технологической стадией является набухание, которое длится 10-42 ч в зависимости от вида культуры. Данная операция снимает прочность оболочек нешелушенного зерна, стимулирует экстрагируемость макро- и микроэлементов, витаминов, активирует ферменты, что вызывает расщепление сложных запасных веществ и тем самым повышает их усвояемость. Очевидно, с экономической и технологической точек зрения представляет несомненный интерес ускорение и глубина развивающихся процессов. Обоснование параметров и режимов в обеспечении технологической и биологической функциональности с последующей разработкой модифицированных способов и технологий – актуальная задача для хлебопекарной промышленности России, которая основана на физико-химической сущности подготовительных этапов в реализации идеи использования целого зерна для повышения пищевой и биологической ценности изделий.
В связи с этим необходимы мероприятия по разработке способов подготовки зерна и использованию его в производстве хлебобулочных изделий, основанные одновременно на принципах обеспечения повышения функциональности хлеба и ресурсосбережения за счет модификации технологического процесса.
Таким образом, разработка ресурсосберегающих технологий хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности из смеси ржаной и пшеничной муки при создании научно-практических основ подготовки целого зерна ржи и использование его в производстве хлеба является актуальной задачей для хлебопекарной промышленности России.
Диссертационная работа является составной частью НИР кафедры «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств» Воронежского государственного университета инженерных технологий по теме «Разработка энерго-, ресурсосберегающих и экологически чистых технологий переработки сельхозсырья в конкурентоспособные хлебобулочные, кондитерские и макаронные функциональные продукты на основе медико-биологических воззрений» (№ г. р. 01970008815, на 2011-2015 гг.).
Цель исследований: разработка технологии хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки с внесением целого зерна ржи взамен части ржаной муки путем научного обоснования и исследования влияния способов его подготовки на изменение свойств зерна, полуфабрикатов и изделий.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
- научное и экспериментальное обоснование способов подготовки целого зерна ржи в технологии хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки;
- исследование влияния способов подготовки зерна ржи на его химический состав, показатели безопасности, реологические свойства и микроструктуру;
- моделирование и оптимизация параметров подготовки (набухание, сушка) зерна, обеспечивающих уменьшение предела прочности оболочек зерна ржи, стабильное качество хлебобулочных изделий;
- определение влияния способов подготовки зерна на органолептические, физико-химические, структурно-механические свойства хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки, его антиоксидантную активность, перевариваемость, аромат, пищевую ценность;
- разработка и утверждение технической документации на новые виды хлебобулочных изделий, расчет экономической эффективности, промышленная апробация основных результатов исследований.
Объектом исследования является технология и ассортимент хлебобулочных изделий из смеси ржаной и пшеничной муки с зерном ржи.
Предметом исследования являются технологические параметры способов подготовки зерна ржи и получения хлебобулочных изделий из смеси ржаной и пшеничной муки с зерном.
Научная концепция работы заключается в создании практических рекомендаций по реализации ресурсосберегающей технологии хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки с зерном ржи с заданными качественными характеристиками.
Научные положения, выносимые на защиту:
– новые технологические решения по применению способов подготовки целого зерна ржи в производстве хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки, обеспечивающие минимальное значение предела прочности зерна;
– результаты определения химического состава, содержания токсичных элементов, реологических свойств, микроструктуры, микробиологических показателей и цветовых характеристик зерна ржи, доказывающие эффективность применения биологических способов подготовки зерна;
- рекомендации по реализации ресурсосберегающей технологии и расширению ассортимента хлебобулочных изделий из смеси ржаной и пшеничной муки с повышенной их пищевой ценностью;
– совокупность экспериментальных данных по анализу аромата, физико-химических, структурно-механических свойств хлебобулочных изделий, их переваримости, токсичности, химического состава, антиоксидантной активности, пищевой ценности.
Научная новизна работы:
– научно и экспериментально доказана целесообразность использования биологических способов обработки зерна ржи, обеспечивающих минимальные значения предела прочности оболочек зерна и создание ресурсосберегающей технологии хлеба;
- получена математическая зависимость, определяющая взаимодействие предела прочности оболочек зерна от кислотности культуральной среды и продолжительности его набухания, позволяющая прогнозировать реологические свойства ржи; предложено уравнение регрессии, адекватно описывающее изменение продолжительности сушки зерна от толщины его слоя и температуры сушильного агента;
- теоретически и экспериментально обосновано влияние способов подготовки зерна ржи на его свойства, физико-химические, структурно-механические, микробиологические характеристики и функциональность новых хлебобулочных изделий.
Новизна технических решений подтверждена патентом РФ
№ 2450523 «Способ производства хлеба повышенной пищевой ценности из смеси ржаной и пшеничной муки», двумя положительными решениями о выдаче патента РФ по заявкам № 2011154707; 2012104063.
Практическая значимость исследования:
разработана ресурсосберегающая технология хлебобулочных изделий из смеси ржаной и пшеничной муки с зерном ржи, реализация которой позволит рационально использовать сырьевую базу АПК, повысить эффективность технологического процесса, обеспечить увеличение пищевой ценности хлеба.
Разработана и утверждена техническая документация на подкисленное зерно ржи «Авангард» (ТУ, ТИ 9297-157-02068108-2012) и на хлебобулочные изделия: хлеб «Рассвет» (ТУ, ТИ, РЦ 9113-106-02068108-2011); хлеб «Актуаль» (ТУ, ТИ, РЦ 9113-105-02068108-2011). Проведена промышленная апробация способов производства хлебобулочных изделий на ОАО «Хлебозавод № 7», ООО «Эко-Хлеб» г. Воронеж (акты производственных испытаний), подтвердившая положительные результаты исследований.
Соответствие диссертации паспортам научных специальностей.
Диссертационное исследование соответствует п. 3, 4 и 5 паспорта специальности 05.18.01 – «Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства».
Апробация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены:
- на международных научно-практических, научно-технических конференциях, симпозиумах и форумах: «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» (Москва, 2011); «Энергосберегающие процессы и аппараты в пищевых и химических производствах» (Воронеж, 2011); «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века» (Краснодар, 2011); «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства» (Йошкар-Ола, 2011); «Инновационные направления в пищевых технологиях» (Пятигорск, 2012); «Современное хлебопечение – 2012» (Москва, 2012); «Управление реологическими свойствами пищевых продуктов» (Москва, 2012); «Моделирование энергоинформационных процессов» (Воронеж, 2013);
- всероссийских научно-практических конференциях: «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности» (Бийск, 2011, 2012);
- отчетной научной конференции ВГУИТ за 2011 г.
Разработки экспонировались на воронежских агропромышленных форумах (2011 – 2012 гг.), на выставке «Прикладное и техническое творчество учащихся» (2011 г.), выставке-дегустации «Качество и безопасность хлебобулочных изделий на потребительском рынке» (2011 г.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 18 научных работ, в том числе 5 статей в реферируемых журналах, 9 статей в сборниках трудов, 3 тезиса, 1 патент РФ, получено 2 положительных решения на патент РФ, утверждена техническая документация на зерно и 2 вида хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, четырех глав, которые посвящены экспериментальным исследованиям, выводов, списка использованных источников, приложений и представлена на 160 страницах машинописного текста, в 42 таблицах и 45 рисунках. Библиография включает 143 наименований, в том числе 14 зарубежных.
