Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор 8
1.1 .Развитие индустрии функционального питания 8
1.2. Кондитерские изделия функционального назначения с фитодобавками 10
1.3.СО2-экстракты и шроты, полученные из растительного пряно-ароматического сырья 20
1.4.Использование С02-сырья в хлебопекарной, макаронной и кондитерской промышленности 25
2 Методическая часть 29
2.1 Характеристика объектов исследования 29
2.2 Методы исследования химического состава 31
2.3 Методы исследования структурно-механических характеристик помадных масс 43
2.4 Методы математической обработки результатов исследований 47
3 Экспериментальная часть 48
3.1 Обоснование выбора СО2-шротов пряно-ароматического сырья для обогащения кондитерских изделий функционального назначения 48
3.1.1 Особенности химического состава СО2-шротов пряно-ароматического сырья 51
3.1.2 Моделирование композиционных смесей СО2-шротов пряно-ароматического сырья 51
3.1.3 Получение фитопасты из композиционных смесей СО2-шротов пряно-ароматического сырья и исследование ее химического состава и безопасности 53
3.2 Исследование влияния дозировок фитопасты на реологические свойства помадной массы 66
3.3 Влияние технологических параметров на реологические свойства помадной массы с фитопастой 78
3.4. Совершенствование технологии и разработка научно-обоснованных рецептур помадных конфет функционального назначения 82
3.5 Разработка технологических аспектов применения фитопасты в производстве помадных конфет функционального назначения 91
3.6 Оценка потребительских свойств помадных конфет функционального назначения с внесением фитопасты 100
3.7 Обоснование сроков безопасного хранения разработанных помадных конфет функционального назначения 106
3.8 Оценка относительной биологической ценности, функциональности и пищевой безвредности помадных конфет, приготовленных с использованием фитопасты 114
4 Опытно-производственные испытания 123
Выводы и рекомендации 124
Список использованной литературы 126
Приложения 139
- Кондитерские изделия функционального назначения с фитодобавками
- Получение фитопасты из композиционных смесей СО2-шротов пряно-ароматического сырья и исследование ее химического состава и безопасности
- Совершенствование технологии и разработка научно-обоснованных рецептур помадных конфет функционального назначения
- Обоснование сроков безопасного хранения разработанных помадных конфет функционального назначения
Введение к работе
1.1 Актуальность работы. В настоящее время такие факторы, как неблагоприятная экологическая обстановка, активный образ жизни людей, не всегда высокое качество продуктов питания выдвигают новые требования к пищевым продуктам, а именно: не только удовлетворение физиологических потребностей, но и положительное функциональное воздействие на организм человека.
В связи с этим на современном этапе развития пищевой индустрии Российской Федерации всё большую популярность получают продукты питания функционального назначения обогащенные витаминами, пищевыми волокнами, минеральными веществами. Как правило, такие продукты получают путем внесения функциональных добавок в традиционные продукты питания. Наиболее перспективными являются функциональные добавки, получаемые из натурального растительного сырья. Исследование пищевого статуса населения Российской Федерации показало, что одними из наиболее дефицитных в рационе питания людей являются витамины группы В и железо. Исследование различных функциональных добавок показало, что эти вещества находятся в значительных количествах в СО2-шротах пряно-ароматического сырья (витамины В1– до 4,0 мг/100г, В2– до 13,6 мг/100г, пищевые волокна– до 10–12%, железо– до 20,6 мг/100г). СО2-шроты являются вторичным продуктом экстракционного производства, что определяет их невысокую стоимость.
В качестве традиционного продукта питания в данном исследовании нами были выбраны помадные конфеты, являющиеся широко распространенным продуктом питания среди различных групп населения. Кроме того, помадные конфеты представляют собой многокомпонентный продукт с разнообразными рецептурами, что обеспечивает возможность разработки широкого спектра рецептур новых сортов помадных конфет функционального назначения.
В связи с вышеизложенным совершенствование технологии помадных конфет функционального назначения с использованием фитодобавок – СО2-шротов пряно-ароматического сырья является актуальным.
1.2 Цели и задачи исследований. Целью работы явилось совершенствование технологии помадных конфет функционального назначения с использованием фитодобавок – СО2-шротов пряно-ароматического сырья.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
систематизация и анализ научно-технической литературы и патентной информации по теме исследований;
исследование химического состава СО2-шротов пряно-ароматического сырья с целью научного обоснования возможности их использования в качестве функциональной добавки для обогащения помадных конфет;
моделирование композиционных смесей СО2-шротов пряно-ароматического сырья с целью приготовления специальной фитопасты для обогащения помадных конфет витаминами, пищевыми волокнами и минеральными веществами;
разработка технологии получения фитопасты из композиционных смесей СО2-шротов и кокосового масла методом механохимической активации и оценка её химического состава, органолептических, физико-химических показателей, функциональных свойств и безопасности;
определение влияния дозировок фитопасты и технологических параметров на реологические характеристики помадной массы;
определение оптимальных дозировок фитопасты в зависимости от вида целевого продукта;
совершенствование технологии и разработка научно-обоснованных рецептур помадных конфет функционального назначения с использованием фитопасты;
оценка относительной биологической ценности, функциональных свойств, безопасности, пищевой безвредности и потребительских свойств, помадных конфет функционального назначения, обогащенных фитопастой;
определение влияния фитопасты на изменение потребительских свойств помадных конфет в процессе хранения;
опытно-промышленная апробация усовершенствованной технологии и разработанных рецептур помадных конфет функционального назначения с использованием фитодобавок;
разработка комплектов технической документации на новые сорта помадных конфет функционального назначения;
оценка экономической эффективности производства и реализации разработанных новых сортов помадных конфет.
1.3 Научная новизна. Научно-обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность использования композиционных смесей СО2-шротов пряно-ароматического сырья, сбалансированных по содержанию витаминов, пищевых волокон, макро- и микроэлементов с целью получения фитопасты для обогащения помадных конфет.
Впервые исследован химический состав шротов пряно-ароматического сырья и показана целесообразность их использования для обогащения помадных конфет витаминами, пищевыми волокнами и минеральными веществами.
Впервые исследованы функциональные и технологические свойства фитопасты, полученной из композиционных смесей СО2-шротов пряно-ароматического сырья и установлена эффективность ее использования для обогащения помадных масс. Установлено, что использование фитопасты улучшает дисперсность и реологические свойства помадной массы.
Методом компьютерного моделирования получены адекватные математические зависимости, позволяющие прогнозировать содержание функциональных ингредиентов в помадных конфетах при внесении фитопасты.
Новизна технологических и технических решений подтверждена двумя патентами РФ на изобретения и патентом РФ на полезную модель.
1.4 Практическая значимость. Разработана технология получения фитопасты с использованием метода механохимической активации при одновременном измельчении и смешивании СО2-шротов пряно-ароматического сырья с кокосовым маслом.
Выявлено влияние фитопасты на органолептические показатели и потребительские свойства помадных конфет. Установлено, что использование фитопасты повышает пищевую и биологическую ценность помадных конфет, а также придаёт им функциональные свойства.
Усовершенствована технология получения помадных конфет функционального назначения с использованием фитопасты. Разработаны рекомендации по применению фитопасты при производстве помадных конфет. Разработаны комплекты технической документации на помадные конфеты функционального назначения «Ароматные» и «Весенние», включающие технические условия, технологические инструкции и рецептуры.
1.5 Реализация результатов исследования. Опытно-промышленная апробация усовершенствованной технологии проведена в условиях ЗАО «ПКК Анит» (г. Краснодар), в ходе которой была подтверждена целесообразность применения фитопасты при производстве функциональных помадных конфет.
Разработанные технологические решения рекомендованы к внедрению на «ЗАО ПКК Анит» (г. Краснодар).
Ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство и реализации помадных конфет функционального назначения составит 7000 руб. на 1т готовой продукции.
1.6 Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученные автором, доложены и обсуждены на научно-практической конференции с международным участием «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств» (г. Барнаул. 2006 и 2007гг.); VIII региональной научно-практической конференции молодых учёных «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (г. Краснодар, 2006г.); V межрегиональной научно-практической конференции молодых учёных «Медицинская наука и здравоохранение» (г. Анапа, 2007г.); IX Международной конференции молодых учёных «Пищевые технологии и биотехнологии». (г. Казань, 2008г.); Международной научно практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия ХХI века» (г. Краснодар. 2009г.); III международной научно-практической конференции «Инновационные направления в пищевых технологиях». (г. Пятигорск, 2009г.); Международной научно-практической конференции «Функциональные продукты питания: ресурсосберегающие технологии переработки сельскохозяйственного сырья, гигиенические аспекты и безопасность» (г. Краснодар, 2009 и 2010гг.); XXXVII Научной конференции студентов и молодых учёных ВУЗов ЮФО. (г. Краснодар, 2010г.); II Международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию ГОУВПО «Воронежская государственная технологическая академия», 60-летию кафедры «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств». (г. Воронеж. 2010г.); I Международной научно-практической конференции «Современная наука: Теория и практика». (г. Ставрополь, 2010г.).
1.7 Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 19 научных работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получено 2 патента РФ на изобретения и патент РФ на полезную модель.
1.8 Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора научно-технической и патентной литературы, методической части, экспериментальной части, выводов, списка использованных литературных источников и приложения. Основная часть работы выполнена на 138 страницах, включает 21 таблицу и 24 рисунка. Список литературных источников включает 197 наименований, в том числе– 20 зарубежных авторов.
Кондитерские изделия функционального назначения с фитодобавками
Наиболее распространенными и массовыми оздоровительными продуктами, содержащими БАВ растительного происхождения, в России могут стать безалкогольные и чайные напитки, натуральные заменители сахара, бальзамы, плодоовощные консервы, сублимированные овощи и фрукты, кондитерские и хлебобулочные изделия, а также новый класс продуктов - биологически активные добавки к пище [10,11].
Сотрудниками научных медицинских учреждений отмечено положительное влияние различных концентратов, в том числе и концентрированных основ бальзамного типа, на организм человека, активизирующих внутренние защитные силы организма. Именно данные пищевые продукты определенной профилактической направленности способны принести наибольшую пользу системе эндоэкологическои реабилитации, особенно в условиях медсанчастей, санаториев, реабилитационных центров [13, 18, 21].
Новые виды консервов в плодоовощной отрасли создаются путем добавления натуральных экстрактов из биологически активного сырья. Они обладают определенными биологическими свойствами (седативными, тонизирующими, радиопротекторными и т.д.) с определенным содержанием ценных компонентов (витамина С, пектина, полифенолов, каротина и т. д.) [7, 9; 17].
Также были разработаны новые напитки функционального назначения с учетом определенных свойств экстрактов и настоев лекарственных растений, а также необходимого их количества. Особое внимание было уделено комплексам целебных растений, обладающих антиоксидантным, успокаивающим действием, снимающим депрессии. Выпуск этой продукции на данный момент ограничен, но с учетом современных направлений развития диетологии, она имеет большие перспективы применения в консервной промышленности [16, 22, 23].
В данное время развивается производство широкого ассортимента кондитерских изделий специального назначения, смягчающих в своей совокупности действие техногенных факторов и обеспечивающих организм человека всей необходимой суточной нормой жизненно важных компонентов. Внесение биодобавок из растительного сырья в шоколад, печенье и конфеты позволило создать изделия с направленным профилактическим действием. Их рекомендуют к употреблению в качестве адаптогенных продуктов для повышения работоспособности и устойчивости организма человека к воздействиям стрессовых ситуаций [25, 29, 38]. В кондитерской промышленности лекарственное растительное сырье является целебным компонентом для выпуска киселей, мармелада, сиропов, а также желе, джемов, повидла, мармелада, пастилы и других изделий. Выпуск данной продукции особенно актуален в области детского, диабетического, диетического и спецпитания людей, занятых на производствах, вредных для здоровья. Однако выпуск подобной продукции сдерживается недостатком сырья и отсутствием необходимых финансовых средств у перерабатывающих предприятий [41, 30].
В современных условиях основные направления совершенствования кондитерской отрасли базируются на повышении биологической ценности изделий вкупе с минимальными энергетическими и материальными. затратами. Это играет особую роль при решении задач обеспечения населения продуктами питания, отвечающими потребностям всех возрастных групп [42, 47]. А также для создания изделий специального назначения, осуществляющих направленное воздействие на метаболизмы. человеческого организма.. Приоритетным направлением повышения биологической ценности кондитерских изделий является включение в их рецептуру сырьевых компонентов, являющихся носителями незаменимых аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот, витаминов, фосфатидов, минеральных веществ [46, 54]. Одними из наиболее подходящих дляэтих целей сырьевых компонентов являются лекарственные и пряно-ароматические травы, которые используются в виде порошка или различных экстрактов. Порошки лекарственных трав широко используются при производстве драже, «мягкие» температурные режимы приготовления которых обеспечивают лучшую сохранность биологически активных веществ [174, 165]. По авторскому свидетельству 1375225 разработан способ производства драже, где с целью повышения качества используется тонко измельченный крапивный порошок с сахарной пудрой в соотношении 0,065:1. Вкус и цвет драже определяется эфирными маслами и пигментами крапивы [163].
Сотрудниками Орловского технологического института были разработаны желейные изделия с антидиабетическим настоем из лекарственных трав «Арфазетин», в состав которого входят: фасоль (побеги), черника обыкновенная (побеги), хвощ полевой (трава),аралия маньчжурская (корки), зверобой обыкновенный (трава), шиповник (плоды), ромашка аптечная (цветки). Настой обладает сахароснижающими, диуретическими свойствами и рекомендован Минздравом РФ в качестве диабетического препарата [132]. Разработан состав для приготовления сливочного крема с экстрактом солодки. Основным действующим началом экстракта солодки является глицизиновая кислота, предназначенная для нейтрализации различных токсичных веществ. Введение в рецептуру крема данного экстракта способствует активному выведению из организма облученного человека радиоактивных нуклидов цезия до 30% при помощи биологически активных веществ [131]. Нетрадиционное биологически-активное сырье можно использовать и при производстве различных начинок. Так предложена рецептура начинки для кондитерских изделий с вафельной прослойкой с целью повышения биологической ценности, снижения содержания углеводов (сахарозы) и импортного дорогостоящего сырья (порошок какао), а также введения балластных веществ и белков способствующих сохранению хрустящих свойств готового продукта [65].
Установлено, что замена в. рецептуре начинки для кондитерских изделий с вафельной прослойкой 22% сахарной пудры на ячменную солодовую муку и 15% какао-порошка на муку из ячменных ростков позволяет повысить биологическую ценность кондитерских изделий, приблизив их химический состав по основным пищевым веществам к формуле сбалансированного питания. Способ получения композиции не предусматривает дополнительной химической обработки смеси, что позволяет сохранить в готовом изделии биологическую активность вводимых растительных добавок.
Функциональные и бактерицидные свойства продуктов ячменя способствуют увеличению срока хранения готовых изделий, а их низкая себестоимость (по сравнению с сахарным песком и порошком какао) позволяет получить экономический эффект при внедрении в производство новой технологии [43]. Новизна и практическая ценность разработанной рецептурной композиции, и рациональная подготовка, и технология производства нового кондитерского изделия подтверждены патентом РФ.
Также был разработан новый вид сахаристого крахмалопродукта - глюкозной помадки, которая является основной для получения продуктов питания диетического, лечебно-профилактического и лечебного назначения в зависимости от применяемых добавок. Корячкиной С.Д. и Ермош Л.Г. было изучено влияние растительных добавок на качество белковых кремов [82, 83]. В работе представлено влияние клюквенного, брусничного, облепихового, морковного, свекольного пюре на структурно-механические, органолептические, физико-химические показатели качества кремов. Определено оптимальное количество вносимых добавок в рецептуры кремові для частичной замены основного сырья. Разработаны новые ягодно-овощные полуфабрикаты, пюре и повидла. Подобрано такое соотношение компонентов, которое обеспечивает продукту приятный вкус, аромат, необходимую консистенцию. Разработаны новые рецептуры и технологии белковых заварных кремов с заменой части сахара и яиц на ягодно-овощные полуфабрикаты. Новые кремы обогащены витаминами, минеральными и пектиновыми веществами, органическими кислотами. Калорийность готовых продуктов снижена на 12% [84,85]. На Всероссийской научно-практической конференции в Воронеже была представлена технология производства помадных конфет с использованием порошкообразного свекольно-паточного полуфабриката (ПСвПП), полученного распылительной сушкой смеси свекольного пюре и патоки в соотношении 1/1 (по СВ.) [105]. Учитывая антиоксидантные, радиопротекторные свойства, высокое содержание железа и других физиологически важных компонентов, ПСвПП можно отнести к группе функциональных добавок и рекомендовать к использованию в качестве лечебно-профилактического питания. Для выбора оптимальной рецептуры в лабораторных условиях готовили образцы помадных конфет с добавками от 1 до 6% ПСвПП. Сравнительный анализ позволил рекомендовать внесение 2-2,5% ПСвПП, т.к. при большей дозировке получается интенсивно окрашенный корпус, растет содержание редуцирующих веществ, заметны вкрапления, т.е. снижается качество изделий [121, 135]. На Международной конференции «Современные проблемы производства кондитерских изделий» были представлены новые композиционные продукты лечебно-профилактического действия регуляторы действия органов желудочно-кишечного тракта на основе пектина, в т.ч. мармелад «Барбарисовый», в рецептуру которого входит барбарисовый сок [2]. В ходе клинических испытаний установлено, что даже однократное применение мармелада приводит к нормализации сократительной функции желчного пузыря в течении 30-60 минут. При курсовом приеме продукта отмечена отчетливая нормализация объема желчного пузыря в условиях исходно установленной его дискенезии (у больных с гипомоторной дискинезией с 39,9 мл. до 31,52 мл; у больных с гипермоторной дискинезией с 18,56 мл. до 28,74 мл, при номограмме 30 мл.).
Получение фитопасты из композиционных смесей СО2-шротов пряно-ароматического сырья и исследование ее химического состава и безопасности
В пряно-ароматических растениях синтезируются различные формы полисахаридов, которые отличаются друг от друга как по структуре, так и по выполняемым функциям. Наиболее обычными полисахаридами являются целлюлоза, крахмал, инулин, слизи, камеди и пектиновые вещества.
Различные растения являются богатым источником не только углеводов, но и многих биологически активных веществ, антиоксидантов, стимуляторов образования крови, иммуномодуляторов. Положительное действие этих продуктов обусловлено также содержащимися в них естественными сорбентами (целлюлоза, лигнин, пектин), минеральными веществами, витаминами. Большая часть биологически активных веществ находится в оболочках клеток, которые по существующим технологиям производства в биодоступную форму не переводятся. Современное измельчительное оборудование типа дезинтеграторов позволяет разрушить оболочки растительного сырья до частиц микронных размеров и обогатить продукт биологически активными веществами.
Переведение основной части пектинов, аминокислот, витаминов, находящихся в пряно-ароматическом сырье, в усвояемую форму необходимо для расширения возможности его использования в производстве помадных конфет. Механическая обработка в жировых смесях способствует резкому ускорению процессов извлечения жирорастворимых компонентов из растительного сырья.
Для механической обработки растительных смесей используется специальное оборудование роторного типа, обеспечивающее одновременно диспергирование, гидролиз и экстрагирование в одном аппарате.
Возможность превращения полисахаридов в моносахариды, которые могут усваиваться организмом человека, привлекает особое внимание как огромный резерв получения пищевых продуктов. Применение механохимических методов способствует решению этой глобальной проблемы. С точки зрения получения моносахаридов процесс механической обработки привлекателен, однако имеет существенные ограничения. Недостаточно высок энергетический выход реакции механохимического разрушения углеводного полимера. Разрушение цепи сопровождается побочной реакцией распада углеводных мономеров. Тем не менее, выявлен ряд областей и технических приложений, в которых применение механохимических превращений является эффективным.
На рисунке 3.1 приведены данные по влиянию режимов механохимической активации при обработке сборов из обезжиренного пряно-ароматического сырья в роторно-валковом дезинтеграторе на содержание растворимого пектина.
Из приведенных данных видно, что механохимическая обработка некоторых видов пряно-ароматического сырья в роторо-валковом дезинтеграторе приводит к разрушению полимерных углеводов. При скорости вращения роторов 200 с"1 от 18 до 20% клетчатки (целлюлозы и гемицеллюлозы) превращается в глюкозу. Увеличение скорости вращения роторов со 100 до 300 с"1 уменьшает содержание целлюлозы в пряно-ароматическом сырье в 2,6 раза. 30% протопектина пряно-ароматического сырья, составляющего основу пекто-целлюлозной оболочки клеток, превращается в растворимый пектин. Повышение скорости вращения ротора со 100 до 300 с7 приводит к увеличению выхода растворимого пектина в 2,4 раза, как видно из данных представленных на рисунке 3.2. Наличие в растворимых пектинах галактуроновой кислоты позволяет связывать в пищеварительном тракте ионы стронция, тяжелых металлов и выводить их из организма.
Процесс механической деструкции полисахаридов подтверждается снижением содержания полисахаридов в получаемых продуктах и повышением содержания низкомолекулярных веществ. Пектин, подвергнутый интенсивной механической обработке, в растворе теряет свойства электролита, что также подтверждает его деструкцию.
Таким образом, механохимическая технология позволяет углубить степень переработки пряно-ароматического сырья. Результат оказывается возможным вследствие частичного разрушения структуры
Из ферментов, входящих в состав углеводно-амилазного комплекса пряно-ароматических растений обнаружены гидролитические ферменты, такие как а-амилаза; целлюлаза и инвертаза. При воздействии механохимической активации ферменты пряно-ароматического сырья изменяют свою активность, что вероятнее всего связано с регуляцией путем ассоциации-диссоциации субъединиц в олигомерном ферменте.
Таким образом, механохимическая активация пряно-ароматических растений в роторно-валковом дезинтеграторе при рассмотренных условиях протекания реакции приводит к процессам механохимического разложения неусвояемых полисахаридов до усвояемых растворимых Сахаров и разрушения комплексов биологически активных веществ с неусвояемыми компонентами растительного сырья, а также к повышению ферментативной активности. Все вышеизложенное, позволяет рекомендовать изученное сырье для получения биологически активных добавок и применения их в пищевой промышленности, для получения обогащенных пищевых продуктов.
Для обогащения помадных конфет физиологически функциональными ингридиентами из разработанных композиционных смесей С02-шротов пряно-ароматического сырья, получали фитопасту с применением метода механохимической активации (МХА) путём одновременного измельчения и смешивания СОг-шротов пряно-ароматического сырья с кокосовым маслом в роторно-валковом дезинтеграторе.
Конструкция роторно-валкового дезинтегратора позволяет осуществлять одновременную обработку растительного сырья и его измельчение, а также создавать высокие градиенты давления от 60 до 100 МПа и пульсирующие нагрузки с частотой до 400 Гц.
Температуру обработки композиционных смесей СОг-шротов в роторно-валковом дезинтеграторе варьировали в интервале от 20 до 50С, а давление при обработке от 5 до 20МПа.
Эффективность технологических режимов оценивали по степени измельчения и однородности поучающейся в роторно-валковом дезинтеграторе фитопасты.
На рисунке 3.3 приведены данные по влиянию режимов обработки на дисперсность фитопасты.
Из приведенных данных видно, что давление 5 МПа в зоне контакта рабочих элементов не обеспечивает получения продукта с требуемой дисперсностью. Измельчение С02-шротов пряно-ароматических растений при давлении, равном 10 МПа, позволяет достичь высокой степени измельчения с одновременным формированием основных физико-химических показателей измельченного продукта.
Из приведенных данных видно, что увеличение температуры до 45С приводит к увеличению степени измельчения частиц СОг-шротов, дальнейшее повышение температуры приводит к снижению вязкости смеси и гранулометрический состав твердых частиц в фитопасте изменяется в сторону более крупных частиц, т.е. снижается степень дисперсности. Максимальное повышение дисперсности при достижении высоких органолептических и физико-химических показателей, а также сохранение биологически активных веществ достигается при обработке ССЬ-шротов пряно-ароматического сырья в роторно-валковом дезинтеграторе при температуре 40С и давлении ЮМПа
Совершенствование технологии и разработка научно-обоснованных рецептур помадных конфет функционального назначения
На следующем этапе исследований осуществляли усовершенствование технологии и разработку научно-обоснованных рецептур помадных конфет с использованием методов компьютерного моделирования.
Усовершенствованная технология включает в себя следующие процессы: подготовка сырья, дозирование и смешивание рецептурных компонентов помадной массы, уваривание помадной массы, дозирование фитопасты в помадную массу, сбивание помадной массы, темперирование помадной массы, формование и выстойка помадных конфет.
При разработке рецептуры помадных конфет руководствовались теорией сбалансированного питания, согласно которой нормальное функционирование организма обеспечивается при его снабжении не только необходимыми энергией, но и также при соблюдении определенных соотношений между многочисленными незаменимыми факторами питания, каждый из которых выполняет свою специфическую функцию в обмене веществ.
В качестве эталона была принята формула сбалансированного питания по А.А. Покровскому.
Оптимизацию параметров помадных конфет функционального назначения можно осуществить путем моделирования рецептуры, используя интегральный критерий равновесия по широкому спектру показателей.
Моделирование рецептур сводится к определению некоторой области G многофакторного п -мерного пространства Кт отвечающего ограничениям, поставленным при проектировании
Модель позволяет свести в одну формулу относительные комплексные и простые единичные показатели качества различного характера и обеспечивает независимость свойств каждого из показателей.
Частный критерий d; относительный коэффициент, принимающий значения от 0 до 1 в зависимости от значения фактора (массовой доли компонента, входящего в рецептуру). Для нахождения частного критерия используется функция желательности Харрингтона.
Фактор моделирования преобразуется в безмерную очень величину, которая выступает показателем соответствия его значения эталону. Значения функции Харрингтона группируются в шкалу желательности
В зависимости от вида ограничения, накладываемого на преобразуемый фактор, функция вычисляется по формулам (для двустороннего ограничения)
Преимущества функции желательности Харрингтона заключаются в ее безразмерности, что позволяет проводить моделирование с использованием факторов различной размерности и диапазона значений, гибкости программирования функции с учетом разброса величины фактора. Задача моделирования с использованием мультипликативной модели сводится к нахождению максимума обобщенного критерия по формуле (3).
Процесс моделирования в общем виде осуществляется циклическим алгоритмом академика Н.Н.Липатова. Задается массовая доля первого ингредиента, относительно которой вычисляются коэффициенты, определяющие массовые доли других участвующих в моделировании рецептуры ингредиентов, по формуле
Моделирование рецептур помадных конфет функционального назначения проводится путем определения качественного и количественного составов физиологически или биологически активных веществ фитопасты, которые входят в состав исследуемых помадных конфет.
При разработке рецептуры помадных конфет нами проводилась оптимизация по содержанию витаминов, минеральных элементов и пищевых волокон: В результате обработки данных была разработана рецептура помадных конфет с максимальным содержанием физиологически функциональных ингредиентов.
Разработанная рецептура помадных конфет «Ароматные» и «Весенние» в сравнении с базовой рецептурой помадных конфет «Буревестник» приведена в таблице 3.13.
Обоснование сроков безопасного хранения разработанных помадных конфет функционального назначения
Одним из важных потребительских свойств пищевых продуктов является свойство сохраняемости. При хранении помадные кондитерские изделия черствеют, при этом изменяются их органолептические, а также физико-химические показатели.
Для исследования сохраняемости изделия хранили в гофрированных коробах, упакованными в целлофановые пакеты при температуре 18+3 С и относительной влажности в помещении 70-75%.
Установлено, что фитопаста оказывает положительное влияние на сохраняемость помадных изделий в результате замедления процессов черствения.
Высыхание и черствение конфет при хранении обусловлено их влажностью и прочностью связывания влаги структурными компонентами. Прочность связывания влаги в конфетной массе зависит, от наличия влагоудерживающих и способа внесения их в массу.
Доказательством этого служат данные по изменению влажности помадных конфет (рисунок 3;23);
Из полученных данных следует, что характер изменения влаги во всех образцах независимо от условий хранения идентичен, но при этом высыхание корпусов конфет с добавками фитопасты происходит менее интенсивно по сравнению с с контрольным образцом. Так, по истечении срока годности при стандартной относительной влажности воздуха (ОВВ = 75 %), потеря влаги в контрольном образце составила 1,98 %, в,то время как в образце с пастой—089%.
Установлено, что высыхание корпусов помадных конфет в процессе хранения происходит даже при повышенной относительной влажности воздуха в помещении. Согласно полученным результатам, потеря помадой 2 % влаги увеличивает количество кристаллической фазы на 27 % и приводит к затвердению продукта.
Полученные данные показывают, что при внесении фитопасты в помадную массу увеличивается прочность связывания влаги. Очевидно, это объясняется тем; что при внесении фитопасты, частицы СОг-шрота адсорбируют влагу.
Условия хранения помадных конфет в значительной степени влияют на скорость высыхания помадных конфетных корпусов и кристаллизацию, которая зависит от ряда факторов, но, главным образом, от режимов хранения.
Данные представленные на рисунке 3.24 наглядно иллюстрирует стабилизирующее действие фитопасты на сохраняемость конфет. Из рисунка 3.24 видно, что общая балловая оценка изделий с фитопастой выше, чем у контрольного образца независимо от условий и сроков хранения.
Следует отметить, что за весь период хранения (6 месяцев) при стандартной (ОВВ = 75 %) и допустимой стандартом (ОВВ = 66 %) относительной влажности воздуха в помещении, снижение влаги для образцов с добавлением- фитопасты составило менее 2 %, что свидетельствует о влиянии последней на устойчивость конфетных корпусов к высыханию.
Изменение влажности конфетных корпусов тесно связано с их структурно-механическими свойствами. Результаты проведенных исследований структурной прочности корпусов помадных конфет представлены, на рисунке 3.25, который наглядно иллюстрирует влияние условий хранения на структурно-механические свойства конфетных корпусов.
Как видно из данных, представленных на рисунке 3.25, для всех анализируемых образцов конфет в процессе хранения уменьшалась пластичность, а, следовательно, возрастала структурная прочность корпуса. Наибольшим изменениям подвергся контрольный образец, структурная прочность которого, увеличилась в 2,4-3,9 раза в соответствии с режимами хранения, что согласуется с результатами органолептической оценки. Полученные результаты свидетельствуют о том, что с понижением относительной влажности до 66 % ускоряются процессы кристаллизации за счет дегидратации, а это способствует упрочнению структуры.
Более высокая сохраняемость разработанных помадных конфет подтверждается также результатами исследования изменения дисперсности помадной массы при хранении.
Контрольный образец в процессе хранения приобретал неоднородную окраску с белыми пятнами. Образования белых пятен сначала на ребрах корпуса, а затем на всей поверхности дает основание полагать, что процесс кристаллизации из межкристального сиропа идет как в направлении дальнейшего роста существующих кристаллов сахарозы, так и в направлении зарождения новых.
Белые пятна представляют собой скопление микрокристаллических кристаллов сахарозы. Это объясняется десорбцией влаги, в результате которой- получается перенасыщенный раствор.1 сахарозы, в котором содержатся мелкие кристаллы. В этой системе более крупные кристаллы самопроизвольно растут за счет растворения мелких кристаллов.
Определено, что внесение фитопасты в помадные массы способствует повышению содержания и дисперсности твердой фазы, что, в свою очередь, оказывает влияние на скорость высыхания помадных корпусов Увеличение содержания прочносвязанной влаги, препятствуя росту кристаллов в процессе хранения.
Данные по изменению среднего размера кристаллов в опытных и контрольных образцах помадных конфет в процессе хранения в стандартных условиях представлены на рисунке 3.26.
Интересно отметить, что в помаде с добавлением фитопасты все еще продолжается процесс помадообразования, который проявляется в изменении соотношения твердой и жидкой фазы в сторону увеличения последней. Следовательно, присутствие нетрадиционной добавки приводит к динамической стабилизации помады по сравнению с контрольным образцом. Данное явление, по-видимому, можно объяснить следующим образом. Во время хранения в конфетах накапливаются продукты гидролиза сахарозы, в результате чего повышается гигроскопичность и снижается скорость кристаллизационных процессов. Особого внимания заслуживает тот факт, что именно фитопаста, благодаря его инвертирующей способности, гораздо более энергично катализирует гидролиз сахарозы.
По истечении 4 месяцев хранения контрольный образец полностью утратил свои первоначальные свойства, превратившись в сплошную структуру с крупными кристаллами сахарозы, ощущаемыми на вкус. Для опытных образцов с фитопастой установлено сохранение структуры без заметных органолептических признаков «черствения».
Исходя из полученных результатов, можно предположить, что фитопаста играет существенную роль в регулировании процесса «черствения» конфет, который обычно связывают с кристаллизацией сахарозы. В процессе «черствения» конфет сахароза, как известно, из неустойчивого аморфного состояния переходит в более стабильное кристаллическое, иммобилизуя молекулы воды и вводя их в свою кристаллическую структуру.
Таким образом, результаты исследования подтверждают высказанные нами предположения о значительной роли фитопасты в регулировании процесса «черствения» конфет, а полученные данные свидетельствуют о том, что сроки хранения разработанных видов помадных изделий могут быть увеличены до трех месяцев.
