Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 8
1.1. Анализ макаронных свойств продуктов помола пшеницы 8
1.2. Анализ влияния технологических режимов замеса, формования и сушки на качество макаронных изделий 16
1.3. Использование добавок в макаронном производстве 1.3.1. Классификация пищевых добавок 25
1.3.2. Влияние добавок на качество макаронных изделий 26
1.3.3. Медико-биологические свойства пищевых добавок 29
1.4. Выводы по обзору литературы 32
2. Объекты и методы исследований 33
2.1. Объекты исследований 33
2.2. Методы исследований 33
2.3. Математические методы обработки результатов анализов 39
2.4. Характеристика использованного сырья 40
3. Результаты исследований и их анализ 43
3.1. Влияние добавления СГОЛа на цвет вермишели 44
3.2. Влияние добавления СГОЛа на кислотность вермишели
3.3. Влияние добавления СГОЛа на варочные свойства вермишели 50
3.4. Анализ пищевой ценности вермишели с добавлением СГОЛа 55
3.5. Разработка состава комплексных улучшителей качества макаронных изделий на основе СГОЛа 58
3.5.1. Анализ влияния совместного внесения СГОЛа и клейковины на качество вермишели 59
3.5.2. Анализ влияния добавления подкрашивающих веществ на цвет вермишели 63
3.6. Анализ пищевой ценности вермишели с добавлением комплексного улучшителя 67
3.7. Анализ лечебно-профилактических свойств вермишели с добавлением СГОЛа 70
3. Расчет себестоимости и цены макаронных изделий с комплексными улучшителями 71
Основные выводы 80
Библиография
- Анализ влияния технологических режимов замеса, формования и сушки на качество макаронных изделий
- Математические методы обработки результатов анализов
- Влияние добавления СГОЛа на кислотность вермишели
- Анализ пищевой ценности вермишели с добавлением комплексного улучшителя
Анализ влияния технологических режимов замеса, формования и сушки на качество макаронных изделий
Основным сырьем для производства традиционных видов макаронных изделий являются высшие сорта крупитчатых продуктов помола зерна пшеницы, называемые крупкой [43, 50, 51, 52, 55, 76, 104]. При ведении технологического процесса с соблюдением параметров производства макаронные изделия, вырабатываемые из крупки твердой пшеницы, имеют после сушки янтарно-желтый золотистый цвет, высокую прочность и стекловидный излом, а после даже продолжительной варки оставляют прозрачной варочную воду, не теряют своей формы, не склеиваются между собой, имеют светло-желтый цвет и приобретают особые аромат и вкус.
Для производства настоящих в понимании итальянцев макаронных изделий - pasta - могут быть использованы только продукты помола твердой пшеницы (Triticum Durum) - semolina [104].
Однако, в связи с дефицитом твердой пшеницы, для произрастания которой необходимы сухие засушливые районы, а также вследствие ее высокой стоимости для увеличения ассортимента макаронных изделий и расширения сырьевой базы, в большинстве стран, в том числе в России, используют также более низкие сорта продуктов помола твердой пшеницы (полукрупку), а также продукты помола стекловидной и мучнистой мягкой пшеницы [10, 16, 51, 59, 65, 76]. Основной задачей помола зерна пшеницы является отделение зародыша, алейронового слоя и оболочек от эндосперма: несмотря на высокое содержание в них необходимых для организма человека клетчатки, белков и витаминов, остающиеся в муке частички оболочек (отрубей) будут просматриваться на поверхности макаронных изделий в виде темных вкраплений, делая их менее привлекательными для потребителей, а зародыш, несмотря на высокую биологическую ценность, богат жиром, склонным к прогорканию, что будет придавать макаронным изделиям горький привкус. Таким образом, более высокие сорта муки, получаемые из центральных частей эндосперма, содержат большее количество крахмала по сравнению с низкими сортами и меньшее количество белковых веществ, Сахаров, липидов, витаминов, ферментов и минеральных веществ, которые содержатся в основном в периферийных частях эндосперма, отделяемого вместе с оболочками [14, 28, 35, 72, 73, 83].
В пшеничной муке крахмал составляет в среднем 75% от ее массы и находится в виде зерен сферической формы, имеющих кристаллическую структуру. При смачивании холодной водой зерна крахмала частично набухают, сохраняя свою форму и не растворяясь. При нагревании водной суспензии пшеничного крахмала происходит увеличение объема крахмальных зерен, то есть их набухание вследствие поглощения большого количества воды. При температуре 62,5С начинается процесс клейстериза-ции пшеничного крахмала, сопровождающийся разрывом поли-сахаридных цепочек и превращением крахмальных зерен в единую, гелеобразную массу - клейстер. Клейстеризация крахмала - это процесс его гидротермической деструкции, то есть необ 10 ратимого разрушения природной нативной структуры в процессе нагревания при избытке воды [27, 28, 35, 55, 105]. При нагревании в условиях недостатка влаги, что имеет место при замесе макаронного теста, крахмал практически не меняет своей структуры. Иными словами, глубина термической деструкции крахмальных зерен увеличивается с повышением температуры, но снижается при уменьшении влажности [48, 49, 51,53].
Белки представляют собой высокомолекулярные вещества, первичная структура которых образована полипептидными цепочками, построенными из различных аминокислот, соединенных между собой пептидными связями.
Состав аминокислот муки и изготовленных из нее изделий определяют их белковую ценность. При этом особую ценность представляют незаменимые аминокислоты (изолейцин. лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, триптофан, треонин, валин), так как они не могут синтезироваться в организме человека [27, 28, 35]. Среди незаменимых аминокислот особую важность представляют лизин, метионин и триптофан. Недостаток именно этих аминокислот ощущается в белках как твердой, так и мягкой пшеницы, а следовательно в муке и макаронных изделиях, выработанных из нее. Вследствие этого, обогащение макаронных изделий добавками, содержащими незаменимые аминокислоты и витамины, является целесообразным.
В крупитчатой муке из твердой и стекловидной мягкой пшеницы белки находятся главным образом в прикрепленной форме в виде пленок толщиной 1-2 мкм, обволакивающих и склеивающих зерна крахмала в отдельные крупинки. В порош 11 кообразной муке из мягкой мучнистой пшеницы белки находятся главным образом в промежуточной форме в виде частичек и комочков размерами 2-3 мкм, отдельных или слабо прикрепленных к зернам крахмала [27, 28, 51].
При смешивании муки с водой водонерастворимые фракции белка - глиадин и глютенин - формируют клейковину [27, 28, 33]. Клейковина является одним из главных структурообразующих компонентов макаронного теста, поскольку обуславливает физические свойства уплотненного теста и выпрес-сованного полуфабриката (сырых макаронных изделий), а также оказывает влияние на качество готовой продукции. Поэтому содержание клейковины относят к основным показателям макаронных свойств муки [50, 51, 53, 55, 65].
С точки зрения макаронного производства главную роль играет глиадин, который обусловливает связующие свойства клейковины. Приведенный в табл.1 средний фракционный состав белков продуктов помола твердой и мягкой пшеницы показывает, что в крупке твердой пшеницы большее соотношение глиадина к глютенину, и это предопределяет лучшие макаронные свойства крупки.
Математические методы обработки результатов анализов
Необходимые реактивы: 0,31 н. раствор соляной кислоты (или 1,124%-ный раствор), 25%-ный раствор соляной кислоты, реактив Карреза I и II или 2,5%-ный раствор молибдата аммония, или 4%-ный раствор фосфорно-вольфрамовой кислоты.
Реактив Каррера I: отвешивают 15 г [K4Fe(CN)]6 x 3 Н20 с точностью до 0,01 г, растворяют в мерной колбе на 100 мл дистиллированной водой и доводят водой до метки.
Реактив Каррера II: 30 г ZnS04 x 7 Н20, взятых с точностью до 0,01 г, растворяют в мерной колбе на 100 мл дистиллированной водой и доводят до метки.
Техника определения: в сухую мерную колбу вместимостью 100 мл вносят из бюретки 25 мл 0,31 н. раствора соляной кислоты и добавляют через воронку при постоянном перемешивании (взбалтывании) навеску исследуемого продукта массой 5 г, взвешенную с точностью до 0,01 г. Когда продукт будет полностью суспендирован, промывают воронку и горлышко колбы новой порцией (25 мл) той же кислоты. Колбу при постоянном перемешивании опускают в кипящую водяную баню и взбалтывают в течение 3 мин (по секундомеру). Нагрев на бане продолжают еще 12 мин. По истечении этого времени колбу вынимают из бани, вливают в нее цилиндром 40 мл холодной дистиллированной воды и быстро охлаждают под краном до 20С.
Для осаждения белков и осветления раствора в колбу приливают цилиндром реактивы-осадители: по 2 мл реактивов Карреза I и II или 5 мл раствора фосфорно-вольфрамовой кислоты, или 6 мл раствора молибдата аммония. Через 5 мин содержимое колбы доводят дистиллированной водой до метки, взбалтывают и фильтруют через складчатый фильтр в сухую колбу. Первые порции фильтрата (до 10 мл) не используют. Прозрачным фильтратом с температурой 20С наполняют поляризационную трубку длиной 200 мм и измеряют угол вращения плоскости поляризации на сахариметре.
Параллельно проводят контрольный опыт для внесения поправки на оптически активные водорастворимые вещества, не осаждаемые реактивами-осадителями и находящиеся в растворе (преимущественно углеводы).
Контрольный опыт: отвешивают 5 г продукта, переносят его в мерную колбу на 100 мл, добавляют цилиндром 70 мл воды и взбалтывают в течение 15 мин. Затем смывают горлышко колбы 10 мл дистиллированной воды, осветляют реактивом-осветлителем, используемым в основном опыте. Взбалтывают в течение 5 мин, доводят содержимое колбы до метки дистиллированной водой, перемешивают и фильтруют. Отбирают пипеткой 50 мл фильтрата, переносят в мерную колбу на 100 мл, добавляют 2 мл 25%-ного раствора соляной кислоты, выдерживают 15 мин на кипящей водяной бане, охлаждают до 20С и поляризуют в трубке длиной 200 мм на сахариметре. Содержание крахмала рассчитывают по формуле С = [( а, - а2)Ю0- 100- 100] / [а3/и/(100 - W)], где С - содержание крахмала, % на сухие вещества; а- - величина угла поворота плоскости поляризации, полученная оптически активными веществами в основном опыте, град сахариметра; аг - величина угла поворота плоскости поляризации, осуществляемая водорастворимыми оптически активными веществами (не крахмалом) в контрольном опыте, град, сахариметра; (ои - осг) - величина угла поворота плоскости поляризации, полученная растворенным крахмалом навески, град, сахариметра; т -масса продукта, взятого для анализа, г; / - длина поляризационной труб 37 ки, мм; аз - удельная вращательная способность крахмала исследуемого продукта, град., принимаемая для пшеничного крахмала 182,7, для ржаного крахмала 184,0, для ржано-пшеничных крекеров 183,4, для картофельного крахмала 194,5; W - влажность исследуемого продукта, %.
Содержание жира в муке, изделиях (после предварительного размола изделий до прохода через мучное шелковое сито №35) определяли рефрактометрическим методом, основанном на извлечении жира из навески измельченного продукта альфа-бромнафталином и определении разности коэффициентов преломления растворителя и раствора в нем жира.
Техника определения: вначале определяют на рефрактометре коэффициент преломления чистого растворителя при температуре 20С. Далее измельченную навеску макарон массой 3 г, взвешенную с точностью до 0,01 г, помещают в маленькую ступку или фарфоровую чашечку, приливают 3 мл растворителя и содержимое ступки энергично растирают в течение 3 мин. Затем смесь фильтруют через маленький фильтр. Первые 2-3 капли фильтрата отбрасывают, а последующие 2-3 капли берут, помещают на призму рефрактометра и определяют коэффициент преломления.
Содержание жира определяют по формуле х = V G (КР - Кж) Ю0 100 / m -Кж (100 - W), где: V - объем растворителя, взятого для извлечения жира, мл; G - относительная плотность жира при 20С; Кр - коэффициент преломления растворителя; Кж - коэффициент преломления раствора жира; m - масса навески муки или размолотых изделий, г; W - влажность муки или изделий, Приготовление теста и формование изделий осуществляли на лабораторном макаронном прессе АМЛ-1. Параметры прессующего устройства пресса были следующие: длина шнека 144 мм, диаметр шнека 32 мм, шаг шнека 20 мм, соотношение длины и диаметра шнека 4,5:1, отношение шага шнека к диаметру 0,625, частота вращения шнека 60 об/мин.
В корыто пресса засыпали порцию муки в количестве 600-800 г, включали вращение месильного вала с лопатками, заливали воду с температурой 40-50С. После смешивания ингредиентов в течение 10-20 мин открывали переходное отверстие в шнековую камеру и осуществляли экструдирование теста через отверстия бронзовой матрицы с фторопластовыми вставками диаметрами 1 мм (коэффициент живого сечения матрицы составлял 0,2). Выпрессовываемую сырую вермишель нарезали на отрезки длиной по 4-5 см и направляли на сушку.
Сушку сырого полуфабриката осуществляли на сетчатых рамках в сушильном шкафу при двух режимах: низкотемпературный с температурой воздуха 40-50С и высокотемпературный с температурой воздуха 70-80С.
Цвет сухой вермишели оценивали объективным методом двух светофильтров [51], основанном на разложении цвета вермишели на три составных цветовых компонента (белый, желтый и коричневый) и определении их процентного соотношения.
Измерения проводили на фотометре ФМ-56, По общепринятым методикам определяли коэффициенты светоотражения проб вермишели, сравнивая их с эталонным белым образцом. Сначала определяли коэффициент светоотражения через синий (фиолетовый) светофильтр, а затем - через зеленый.
Влияние добавления СГОЛа на кислотность вермишели
Процесс производства макаронных изделий состоит из следующих основных операций: подготовки сырья, приготовления теста, прессования теста (уплотнение и экструдирование через матрицу), разделки сырых изделий, сушки изделий, охлаждения высушенных изделий, отбраковки и упаковывания готовых изделий.
Основным сырьем для производства макаронных изделий является пшеничная хлебопекарная мука (высшего или первого сорта по ГОСТ 26574-85) и вода, дополнительным сырьем -комплексные улучшители на основе СГОЛа.
Мука должна храниться в мешках на поддонах, улучшители (в виде паст) - в холодильнике.
Подготовка муки к производству заключается в ее просеивании и металломагнитной очистке. Эти операции осуществляются просеивателем («Пионер», центробежный просеиватель и др.), в которых мука проходит через сито с ячейками в 1 мм, а затем ссыпается тонким слоем через поле магнитов.
Подготовка воды, которая должна удовлетворять требованиям ГОСТ 2874 на питьевую воду, заключается в доведении ее температуры до 40-60С обычно смешиванием холодной и горячей водопроводной воды. Улучшители в отмеренных дозах смешиваются с водой.
Приготовление макаронного теста состоит из дозирования муки, воды и улучшителей и их смешивания, условно называемого замесом, который осуществляют в первом месильном корыте мини-пресса. В это корыто засыпают отвешенную порцию муки, включают вращение месильного вала и заливают струйкой отмеренное количество воды с улучшителями, составляющее 1/3 от массы муки. Смешивание муки и воды должно продолжаться 8-12 мин. В отличие от хлебного теста макаронное тесто после замеса представляет собой множество увлажненных разрозненных комков и крошек. По окончании замеса тестовую массу перекидывают во второе корыто мини-пресса, из которого оно поступает на прессование. После этого месильное (первое) корыто пресса загружают новыми порциями муки и воды, осуществляя замес новой порции теста.
Прессование теста, осуществляемое в шнековой камере пресса, заключается в уплотнении сыпучей массы замешенного теста и формовании из него сырых макаронных изделий путем про-давливания уплотненного теста через отверстия матрицы. Шнековая камера, в которой вращается шнек, расположена под вторым корытом пресса и связана с ним перепускным отверстием. Выпрессовывание сырых макаронных изделий производят до опорожнения второго корыта, после чего в него засыпают следующую порцию теста, замешенного в первом корыте. Таким образом, процесс выпрессовывания сырых макаронных изделий осуществляется непрерывно.
Разделка сырых изделий состоит из их обдувки воздухом вентилятором, установленным под шнековой камерой (при этом влажность сырых изделий снижается до 20-22%), резки выпрес-совываемых из матрицы изделий и их раскладывания на сушильные рамки.
Резка выпрессовываемых изделий производится ножом, вращающимся по плоскости матрицы: увеличивая или уменьшая частоту вращения ножа получают нужную длину нарезаемых сырых изделий.
Под матрицей устанавливают сушильную рамку, на которую падают нарезаемые сырые изделия. Через определенные промежутки времени изделия на рамке разравнивают рукой до получения равномерного слоя сырых изделий на рамке толщиной 2-3 см.. После этого рамку заменяют на следующую, а заполненную рамку переносят в сушилку.
Сушка изделий В мини-цехах обычно используют двухступенчатый режим сушки: предварительный этап сушки изделий в течение около 30 мин при температуре 50-55С (до перехода структуры изделий из пластического в твердое состояние) - в сушилках с интенсив 74 ным обогревом и движением сушильного воздуха, и окончательный этап сушки (до влажности изделий около 14%) в течение 3-4 ч при температуре около 40С - в отдельном большом деревянном шкафу с вытяжным вентилятором малой мощности, в который переносят рамки с изделиями из предварительной сушилки.
Охлаждение высушенных изделий и упаковка Высушенные изделия ссыпают с рамок в бункер-накопитель, в качестве которого может служить стол с высокими бортами, где изделия медленно остывают до температуры цеха (в течение вечера и ночи). После остывания (в дневную смену) изделия фасуют в пакеты из полимерной пленки на полуавтомате «Русская трапеза» (С.-Петербург), которые укладывают в картонные короба.
Анализ пищевой ценности вермишели с добавлением комплексного улучшителя
Приведенные в табл.3 результаты оценки цвета (ОЦ) вермишели в зависимости от доли добавления СГОЛа к хлебопекарной муке высшего и первого сортов и в зависимости от температуры сушки вермишели в каждом случае являются средними арифметическими значениями из п = 20 измерений (два прессования при десяти параллельных измерениях цвета каждого образца).
Дисперсия ОЦ методом двух светофильтров при использовании фотометра ФМ-56 составляет а = 0,07 ед. [111].
Расхождение между двумя сравниваемыми величинами ( в данном случае - между цветом контрольных образцов и цветом образцов с разными дозами добавления СГОЛа) принимаются значимыми, если расхождения между ними А tp.rcr- л/2/n, где tp„i - критерий Стьюдента при уровне значимости р (принимаем р = 0,05).
Критерий Стьюдента определяется по таблицам [15] в зависимости от р = 0,05 и числа степеней свободы f = n + n - 2. В данном случае f = 20 + 20 - 2 = 38 и tp_i = 2,02, следовательно tp.,-a- V2/n = 0,04. По результатам значений ОЦ, приведенным в табл. 3, можно сделать вывод, что во всех случаях - для вермишели из муки высшего и первого сортов, для всех доз добавления СГОЛа и для обоих режимов сушки - расхождения ОЦ вермишели с до 100 бавлением СГОЛа с ОЦ контрольной вермишели (без добавок) больше 0,04, т. е. расхождения значимы.
Расчет коэффициента корреляции между дозой добавления СГОЛа (X) и оценкой цвета (ОЦ) вермишели (У) Показателем того, насколько связь между двумя величинами близка к строгой линейной зависимости, а также насколько сильно на эту связь влияют случайные факторы, является коэффициент корреляции (г), определяемый отношением [15] г = ЦХІ - хср)(Уі - уср)/(т -1) -Sx-Sy, где xt и у І- отдельные значения переменных; т - число наблюдений; Sx и Sy - средние квадратичные отклонения переменных, вычисляемые по формулам: Sx2=(xt-xcp)2/(m-l), Sy2 = І(Уі-уср)2/(т-1). В качестве примера приведем расчет коэффициента корреляции между дозой добавления СГОЛа (X) и ОЦ вермишели (У) из муки высшего сорта при низкотемпературной сушке. Основные результаты вычислений сведены в следующую таблицу:
Таким образом, получены все данные для расчета коэффициента корреляции, подставляя которые в вышеприведенные формулы, получаем для данной зависимости: г = 0,98.
Расчет коэффициентов корреляции между дозой добавления СГОЛа и другими параметрами вермишели (сорт муки и температура сушки - см. рис. 4) во всех случаях дал значения г = 0,98±0,01.
Расчет значимости расхождений между значениями показателей варочных свойств вермишели
Схема вычисления результатов математического сравнения (методом дисперсионного анализа) средних значений времени варки вермишели до готовности, потери сухих веществ при варке вермишели и слипаемости сваренной вермишели при добавлении различных доз СГОЛа (из табл. 4) подобна приведенной выше (для ОЦ сухой вермишели). Во всех случаях п = 6: два параллельных прессования вермишели при трех варках каждого образца. Для метода определения времени варки до готовности: дисперсия метода а = 0,3 [111]; при р = 0,95, t = 2,45, t-ст-V2/n=0,42.
Для метода определения потери сухих веществ: дисперсия метода а = 0,32 [111]; при р = 0,95, t = 2?45, t-a-V2/n=0,45. Для метода определения слипаемости: дисперсия метода a = 0,15 [111]; при р = 0,95, t = 2,45, t-a-V2/n=0,21. Сравнивая между собой данные табл. 4, можно заключить, что расхождения между всеми значениями каждого из показателей варочных свойств вермишели с добавлением СГОЛа - значимы (кроме времени варки до готовности при дозе добавления СГОЛа 5%).
В то же время, нет значимых различий между каждым показателем для каждой дозы добавления СГОЛа для вермишели из муки высшего и первого сортов. Вследствие этого при расчете коэффициента корреляции между дозой добавления СГОЛа и каждым из показателей варочных свойств вермишели были взяты средние значения каждого из показателей для вермишели из муки высшего и первого сортов. 4. Расчет коэффициента корреляции между дозой добавления СГОЛа (X) и показателями варочных свойств вермишели (У) Расчеты коэффициентов корреляции проведены по схеме, указанной в п.2 настоящего приложения. Основные результаты расчетов приведены в следующих таблицах.
