Введение к работе
Актуальность темы. Качество пищи оказывает определяющее влияние на продолжительность жизни и поддержание активного состояния человека. Задачами «Основ государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года» являются: укрепление здоровья населения, предупреждение заболеваний вызванных нерациональным питанием, увеличение объемов производства продовольственного сырья, расширение производства продуктов повышенной биологической ценности, разработка и внедрение в пищевую промышленность новых технологий, обеспечивающих рост эффективности производственных процессов.
Большой вклад в разработку технологий обогащенных хлебобулочных изделий внесли известные ученые: Л.Я. Ауэрман, Л.И. Пучкова, Т.Б. Цыганова, В.Д. Малкина, О.А. Ильина, И.В. Матвеева, Н.П. Козьмина, В.А. Патт, Л.П. Пащенко, М. Velencia, D. Salunkhe и др.
Среди отечественных культур, адаптированных к климатическим условиям Приволжского региона, как альтернативу сое следует выделить зерно нута. Обладая высокой устойчивостью к засухе, вредителям, технологичностью в уборке, сбалансированным аминокислотным составом, нут может значительно способствовать производству хлебобулочных изделий с высокой долей содержания полноценного белка
Рациональные технологии хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности должны обеспечивать сохранность полезных свойств продукта на каждом этапе его производства, в частности на этапе окончательной расстойки.
Совершенствование процесса окончательной расстойки позволяет в большей степени снизить зависимость качества тестовых заготовок от температуры окружающей среды, сохранить биологически ценные вещества сырья и уменьшить себестоимость готового изделия. До настоящего времени процесс окончательной расстойки для хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности недостаточно изучен.
В связи с вышеизложенным, представляется актуальным проведение комплексных исследований по разработке хлебобулочных изделий с использованием продуктов переработки нута и совершенствованию процесса окончательной расстойки, т. к. это позволит расширить сырьевую базу хлебопекарной отрасли, увеличить ассортимент хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности и снизить энергозатраты.
Работа выполнена в рамках НИР Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова «Ресурсосберегающие технологии безопасных пищевых
продуктов» (№01201151793, до 2015) по теме: «Приоритетные научные направления развития университета».
Цель исследований. Целью настоящей работы явилась разработка технологии хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности с совершенствованием процесса окончательной расстойки.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: обосновать применение нутовой муки в производстве хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности, провести анализ процессов происходящих в тестовой заготовке на участке окончательной расстойки; разработать технологию хлебобулочных изделий с нутовой мукой; сравнить влияние нутовой муки и хлебопекарных улучшителей на качество хлебобулочных изделий; разработать методику комплексной качественной оценки хлебобулочных изделий с нутовой мукой; разработать систему регулирования процесса окончательной расстойки для климатической зоны г. Саратова; разработать математическую модель процесса окончательной расстойки тестовой заготовки с нутовой мукой; определить пищевую, в том числе биологическую ценность хлебобулочного изделия с нутовой мукой; разработать техническую документацию, провести промышленную апробацию, оценить экономическую эффективность разработанной технологии и усовершенствованного процесса окончательной расстойки.
Научные положения, выносимые на защиту. Показатели качества хлебобулочных изделий с нутовой мукой в зависимости от способа подготовки нутовой муки и технологических параметров приготовления теста, окончательной расстойки; научно-обоснованные подходы разработанной комплексной качественной оценки хлебобулочных изделий с нутовой мукой; критериальное уравнение теплообменного процесса окончательной расстойки.
Научная новизна работы. Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность использования нутовой муки при производстве хлебобулочных изделий для повышения пищевой ценности и совершенствования стадии процесса окончательной расстойки.
Установлено, что внесение нутовой муки в количестве 5, 10, 15, и 20 % ведет к изменению реологических свойств теста, заключающихся в снижении эластичности теста и показывающих возможность замены части пшеничной муки на нутовую.
Выявлено положительное влияние способа внесения нутовой муки в опару в виде заварки на органолептические и физико-химические показатели качества хлебобулочных изделий, заключающееся в увеличении балльной оценки готовых изделий, обусловленным повышением атакуемости крахмала нутовой муки и большим
накоплением продуктов реакции меланоидинообразования.
Выявлено влияние внесения нутовой муки в виде заварки на изменение плотности и предельного напряжения сдвига тестовой заготовки в период окончательной расстоики, заключающееся в уменьшении упругих свойств клейковины.
Определено изменение количества дрожжевых клеток в тестовой заготовке в период окончательной расстоики, заключающееся в изменении формоустойчивости готовых изделий и позволяющее снизить параметры окончательной расстоики.
Разработана система оценки качества хлебобулочных изделий с нутовой мукой на основе изученных комплексных свойств готовых изделий, включающих органолептические, физико-химические показатели качества, аминокислотный состав в зависимости от параметров окончательной расстоики тестовых заготовок, что позволит ускорить нахождение рациональной области исследования.
Разработана психрометрическая диаграмма влажного воздуха для г. Саратова, позволившая уточнять расчеты технологических процессов, связанных с использованием параметров влажного воздуха окружающей среды, на основании которых создан алгоритм определения параметров воздуха производственного цеха, обуславливающий регулировку температуры в шкафах окончательной расстоики для Саратовского региона.
Впервые выявлено, что применение нутовой муки приводит к увеличению теплофизических показателей тестовой заготовки: удельной теплоемкости, коэффициента теплопроводности, коэффициента температуропроводности, и как следствие, изменению параметров окончательной расстоики.
Разработана математическая модель кинетической закономерности теплообменного процесса в тестовой заготовке с нутовой мукой в форме критериального уравнения, описывающего функциональную зависимость изменения критерия Нуссельта от критериев Фурье, Коссовича, температурного фактора в диапазоне температур процесса окончательной расстоики теплового баланса расстойного шкафа и цеха, позволяющие настраивать рациональные параметры окончательной расстоики.
Установлено, что использование нутовой муки способствовало повышению пищевой ценности хлебобулочного изделия, заключающееся в увеличении содержания целлюлозы, Р - каротина, улучшении аминокислотного состава
Практическая ценность. Разработана и утверждена техническая документация на изделие хлебобулочное «Нутово-пшеничный» батон ТУ 9115-002-00493497-2010. Получен патент на изобретение №2429599 «Способ получения нутово-пшеничного батона». Теоретические и экспериментальные исследования завершены созданием на их
основе математического и алгоритмического обеспечения параметров процесса окончательной расстойки для тестовых заготовок с нутовой мукой. Получены свидетельства отраслевых алгоритмов о регистрации разработок, отвечающих требованиям новизны и приоритетности:
геометрическая оптимизация состава рецептурных компонентов для создания батона с продуктами переработки нута с заданными функциональными свойствами (№ 10197);
анализ физического состава пищевых систем (№ 16553);
построение номограммы вентиляционного процесса в цехе окончательной расстойки климатической зоны г. Саратова (№ 16342);
- определение критериальной зависимости параметров процесса окончательной
расстойки тестовых заготовок батона «Нутово-пшеничный» (№ 16343);
- определение рациональных рецептурных и режимных параметров окончательной
расстойки батона «Нутово-пшеничный» (№ 16652).
Проведена промышленная апробация производства батона «Нутово-пшеничный» на ОАО «Саратовский хлебокомбинат им. Стружкина» (акт производственных испытаний), подтвердившая положительные результаты исследований. Определен ожидаемый экономический эффект от внедрения батона «Нутово-пшеничный» на ОАО «Знак хлеба» г. Саратова с учетом усовершенствования процесса окончательной расстойки составляющий 2,954 млн. руб./год и снижения себестоимости 1 кг изделия на 5 % (акт производственных испытаний).
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены, обсуждены и одобрены: на Международных научно-практических конференциях «Вавиловские чтения» Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова в 2009, 2010 гг.; на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова в 2008 - 2010 гг.; на Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Молодые ученые агропромышленному комплексу Поволжья» в Саратовском научно-исследовательском институте сельского хозяйства Юго-Востока в 2010 г.
Материалы диссертации используются в учебном процессе в курсовом, дипломном проектировании и при выполнении научно-исследовательских работ в СГАУ им. Н. И. Вавилова.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 печатных работ, в том числе 4 работы в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендуемых ВАК РФ;
получено 5 свидетельств отраслевых алгоритмов о регистрации разработок, имеющих свою приоритетность и новизну, патент на изобретение №2429599 «Способ получения нутово-пшеничного батона».
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, заключения, выводов, списка используемой литературы и приложений. Работа изложена на 195 страницах, содержит 27 таблиц, 33 рисунка, 6 приложений. Список литературы включает в себя 193 наименования, 34 из них составляют иностранные источники.
