Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор патентно-информационной литературы 11
1.1 Классификация и особенности пищевых концентратов 14
1.2 Производство пищевых концентратов сладких блюд 16
1.3 Факторы, определяющие потребительские свойства концентратов сладких блюд 18
1.3.1 Регуляторы консистенции 18
1.3.2 Вещества, формирующие вкус, цвет и запах 28
1.4 Пути улучшения качества плодово-ягодных киселей и расширения их ассортимента 31
1.4.1 Использование красителей из естественного сырья 32
1.4.2 Увеличение количества экстрактов в рецептурах плодово-ягодных киселей 34
1.4.3 Повышение пищевой ценности киселей путем использования порошков из плодов и ягод 34
1.4.4 Витаминизация киселей 37
1.5 Новые технологии и виды концентратов сладких блюд 40
2 Объекты и методы исследований 46
2.1 Объекты исследований 46
2.2 Методы исследований 47
2.2.1 Определение массовой доли влаги пектина 47
2.2.2 Определение рН 1 %-го раствора пектина 47
2.2.3 Определение массовой доли балластных веществ 47
2.2.4 Определение массовой доли свободных и метоксилированных карбоксильных групп 48
2.2.5 Определение массовой доли ацетильных групп в пектине 49
2.2.6 Определение массовой доли чистого пектина в образце пектина.. 50
2.2.7 Определение реологических параметров модельных растворов... 50
2.2.8 Определение массовой доли влаги концентратов пищевых 53
2.2.9 Определение массовой доли сахарозы концентратов пищевых... 53
2.2.10 Определение общей кислотности концентратов пищевых 53
2.2.11 Определение витамина С 53
2.2.12 Исследования химического состава сырья и готовой продукции методом капиллярного электрофореза 53
2.2.13 Определение органолептических показателей, готовности концентратов к употреблению и оценки дисперсности суспензии 54
2.2.14 Определение микробиологических показателей 54
2.2.15 Определение показателей безопасности 54
2.2.16 Определение гигроскопических свойств 55
2.2.17 Определение насыпной плотности 55
2.2.18 Определение гранулометрического состава 55
2.3 Статистическая обработка полученных данных 55
2.4 Математическое планирование эксперимента 57
3 Результаты исследований 62
3.1 Обоснование выбора структурообразователей полисахаридной природы 62
3.2 Разработка композитного структурообразователя с заданными технологическими свойствами 65
3.2.1 Исследование структурно-реологических свойств модельных водных растворов структурообразователей 65
3.2.2 Изучение влияния дозировок пектина на стойкость к расслаиванию модельных растворов 76
3.3 Определение влияния композитного структурообразователя на сохраняемость витамина С в модельных системах 88
4 Разработка рецептур концентратов киселей функционального назначения на основе композитного структурообразователя 91
4.1 Обоснование выбора растительного сырья для разработки рецептур концентратов плодово-ягодных киселей 91
4.2 Разработка рецептур концентратов киселей плодово-ягодных 95
4.3 Разработка технологии концентратов киселей плодово-ягодных... 96
4.4 Оценка потребительских свойств разработанных концентратов киселей плодово-ягодных функционального назначения и готовых продуктов на их основе 101
4.5 Исследование химического состава и пищевой ценности концентратов киселей плодово-ягодных и готовых продуктов на их основе 102
4.6 Витаминизация концентратов киселей плодово-ягодных функционального назначения 105
4.7 Изучение качества концентратов киселей по физико-механическим показателям концентратов 107
4.8 Определение показателей безопасности и допустимых сроков хранения концентратов киселей плодово-ягодных функционального назначения 108
4.9 Промышленная апробация разработанных рецептур 111
4.10 Оценка экономической целесообразности разработок 111
Выводы и рекомендации 120
Список использованных источников 121
Приложения
- Производство пищевых концентратов сладких блюд
- Методы исследований
- Разработка композитного структурообразователя с заданными технологическими свойствами
- Разработка рецептур концентратов киселей плодово-ягодных
Введение к работе
1.1 Актуальность темы. Изменения в структуре потребительского спроса, обусловленные социально-экономическими факторами, стремлением до минимума сократить время приготовления пищи в домашних условиях и на предприятиях общественного питания – основные предпосылки для разработки новых видов пищевых концентратов быстрого приготовления.
Пищевые концентраты имеют целый ряд особенностей, которые выгодно отличают их от других пищевых продуктов: быстрота и простота приготовления; высокая концентрация питательных веществ при малом объеме и массе; высокая усвояемость; способность длительно сохраняться без снижения качества.
Особое значение имеют концентраты киселей, поскольку важнейшим потребителем таких продуктов являются санатории и лечебные учреждения различного типа. Однако, концентраты киселей характеризуются недостаточным содержанием важных нутриентов – витаминов, минеральных веществ и пищевых волокон.
Учитывая это, создание концентратов киселей функционального назначения на основе сырья, содержащего широкий ассортимент биологически активных веществ, с применением специальных корригирующих добавок, усиливающих действие этого сырья и минимизирующих содержание неалиментарных веществ в готовом продукте, является актуальной проблемой.
Подтверждением актуальности представленного исследования является выполнение работы в соответствии с тематикой НИР кафедры технологии и организации питания КубГТУ «Совершенствование технологии продуктов детского, функционального и общественного питания» (№ госрегистрации 01.200.700872).
1.2 Цель работы. Целью настоящей работы является разработка рецептур и оценка потребительских свойств концентратов киселей плодово-ягодных функционального назначения.
1.3 Основные задачи исследования:
- изучение, анализ и систематизация научно-технической литературы и патентной информации по теме исследования;
- обоснование выбора структурообразователей полисахаридной природы с учетом их альтернативы пищевым добавкам неалиментарной природы;
- экспериментальное обоснование и разработка состава композитного структурообразователя с заданными технологическими свойствами, а также выбор способа его введения в разрабатываемые продукты;
- изучение технологических свойств разработанного композитного структурообразователя;
- определение влияния композитного структурообразователя на сохраняемость витамина С в модельных системах;
- разработка рецептур концентратов киселей плодово-ягодных функционального назначения с использованием композитного структурообразователя;
- оценка потребительских свойств разработанных концентратов киселей плодово-ягодных функционального назначения и готовых продуктов на их основе;
- исследование химического состава и пищевой ценности концентратов киселей плодово-ягодных и готовых продуктов на их основе;
- изучение качества концентратов киселей плодово-ягодных по физико-механическим показателям, определение допустимых сроков безопасного хранения;
- разработка комплекта технической документации на кисели плодово-ягодные функционального назначения, включающего технические условия и технологическую инструкцию;
- оценка экономической эффективности от внедрения и реализации разработанных технологических решений.
1.4 Научная новизна. Для коррекции микронутриентного дефицита человека обоснован выбор физиологически функциональных компонентов полисахаридной природы, рекомендованных в рецептуру композитного структурообразователя, а именно каррагинана и пектина. Впервые показана эффективность применения композитного структурообразователя, состоящего из крахмала, каррагинана и пектина, для управления технологическими свойствами киселей плодово-ягодных, представляющих сложную коллоидную систему.
Теоретически и экспериментально обоснована возможность применения разработанного композитного структурообразователя, обладающего комплексом технологических и физиологических функций, в рецептурах концентратов киселей плодово-ягодных функционального назначения
Впервые установлено, что разработанный композитный структурообразователь позволяет обеспечить высокую сохраняемость витамина С в готовом продукте в процессе его приготовления и хранения.
Выявлено положительное влияние композитного структурообразователя на органолептические и физико-химические показатели, а также пищевую ценность и сохраняемость концентратов киселей и готовых продуктов на их основе.
1.5 Практическая значимость. Разработаны рецептуры концентратов киселей плодово-ягодных функционального назначения с применением композитного структурообразователя и предложен способ его введения в разработанные продукты.
Разработан комплект технической документации, включающий технические условия и технологическую инструкцию на производство концентратов киселей плодово-ягодных функционального назначения.
Технологические решения апробированы в промышленных условиях.
Теоретические положения работы использованы в учебном процессе при проведении лабораторных работ по дисциплине «Технология продуктов функционального питания» по специальности 260505 – Технология детского и функционального питания.
1.6 Реализация результатов исследования. Выработаны опытные партии концентратов киселей плодово-ягодных функционального назначения с применением композитного структурообразователя в условиях научно-производственной фирмы «Росма-Плюс», г. Краснодар.
Ожидаемый экономический эффект от реализации одной тонны концентратов киселей составит 25 тыс. руб.
1.7 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Пищевая промышленность: интеграция науки, образования и производства», май 2005 г., г. Краснодар; Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Инновационные технологии в создании продуктов питания нового поколения», декабрь 2005 г., г. Краснодар; VIII Региональной научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса», декабрь 2006 г., г. Краснодар; XXXIV научной конференции студентов и молодых ученых вузов Южного федерального округа, март 2007 г., г. Краснодар; Всероссийской научно-технической конференции «Наука-производство-технология-экология», 2007 г., г. Киров; II Международной научно-практической конференции «Пищевая промышленность и агропромышленный комплекс: достижения, проблемы, перспективы», май 2008 г., г. Пенза.
1.8 Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 12 научных работ, в том числе 5 научных статей в журнале, рекомендуемом ВАК, 4 материала конференций, получено 2 свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ и 1 патент РФ на полезную модель.
1.9 Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературных источников отечественных и зарубежных авторов и приложений. Основная часть работы выполнена на 128 страницах, включает 30 таблиц и 21 рисунок.
Производство пищевых концентратов сладких блюд
К пищевым концентратам сладких блюд относят целую группу концентратов, представляющих собой механическую смесь сахара-песка, крахмала картофельного или кукурузного, манной крупы, пшеничной муки, сухого молока и различных вкусовых добавок, входящих в то или иное изделие в количествах в соответствии с рецептурой.
Сухие кисели — смесь сахарного песка, картофельного крахмала и плодового или ягодного экстракта. В кисели добавляют также лимонную (или виннокаменную) кислоту.
Наименование кисели получают по плодовому или ягодному экстракту, входящему в них, изготовляют также кисели на основе смеси экстрактов, в которую должно входить не менее чем три разноименных экстракта [29, 76]. Сухие муссы - смесь сахарного песка, термически обработанной манной крупы, экстракта плодового или ягодного и лимонной кислоты. Сухие кремы желейные - смесь сухого цельного молока, сахара и агара с добавлением вкусовых веществ.
Кремы желейные могут вырабатываться с применением в качестве желирующего вещества специального желирующего крахмала взамен агара. Сухие заварные кремы — смесь сухого цельного молока, сахара, декстринизированнои пшеничной муки, яичного порошка и вкусовых веществ.
Молочные концентраты — концентраты кофе с молоком, какао с молоком, кисели молочный и молочно-шоколадный. Первые два вида концентратов представляют собой смесь сухого цельного молока, сахара-песка и порошка кофе или какао. В состав молочных киселей входит крахмал (чаще всего кукурузный).
Пудинги десертные - смесь сахара и кукурузного крахмала с добавлением вкусовых веществ и красителей. Поскольку при изготовлении из них готового блюда необходимо добавлять молоко, эти изделия можно также отнести к группе молочных концентратов, хотя в классификации они стоят отдельно [48, 76].
По вкусу готового продукта и назначению десертные пудинги напоминают желейные кремы. Сухое желе — смесь сахара-песка с плодовым или ягодным экстрактом, лимонной кислотой, агаром и пищевым красителем. Взамен агара можно использовать желатин или желирующий крахмал [76].
Сладкие блюда употребляют в качестве самостоятельных блюд [82]. Поэтому требования, предъявляемые к их качеству, в значительной степени отличаются от требований к первым и вторым обеденным блюдам. При этом отдается преимущество не столько питательной его ценности, сколько консистенции, вкусу, запаху и цвету [76].
Консистенция сладких блюд, в том числе получаемых восстановлением соответствующих пищевых концентратов, обусловлена содержанием в их рецептурах желирующих веществ, преимущественно в виде золей. При приготовлении из концентратов блюд эти вещества переходят в желеобразное состояние, в результате воздействия высокой температуры в присутствии добавляемой воды.
Следовательно, приготовленные сладкие блюда представляют собой коллоидные системы в виде клейстеров или студней, т.е. гели [106, 123,130]. Как все гели, сладкие блюда характеризуются наличием двух фаз: твердой -мелкодисперсной и жидкой - водной.
В коллоидах твердая фаза служит каркасом и по причине большой ее дисперсности образует с жидкой фазой высоко развитые поверхности раздела, чем обусловлены реологические свойства желеобразных блюд. Являясь многокомпонентными коллоидными системами, готовые к употреблению сладкие блюда отличаются большой подвижностью и изменчивостью физико-химических характеристик, в первую очередь консистенции. Каждому сладкому блюду свойственна определенная оптимальная консистенция. Она является как бы фоном для комплексного проявления всех индивидуальных органолептических качеств данного блюда.
Для практических целей обычно пользуются органолептической (сенсорной) оценкой консистенции сладких блюд, т.е. субъективным методом. Отмечено, что дегустационные оценки дают положительный результат, т.е. небольшие отклонения в оценках отдельных дегустаторов, при строгом соблюдении идентичных условий проведения дегустации (температуры продукта, величины пробы и др.). Однако органолептической оценки консистенции образцов бывает недостаточно при проведении научных исследований и экспериментальных работ. В этих случаях объективной оценкой ее служат реологические свойства желеобразного продукта (его вязкость и упругость), определяемые инструментально методами, описанными в специальной литературе [108, ПО, 117, 121].
Консистенция сладких блюд, получаемых восстановлением соответствующих концентратов, зависит от ряда факторов: вида желирующего вещества; процентного содержания его в рецептуре концентрата; соотношения в составе получаемого блюда желирующего компонента с другими компонентами, в первую очередь с сахаром и органическими кислотами [81]; активной кислотности (рН) среды; степени разбавления концентрата при восстановлении; температуры и длительности варки; способа и интенсивности перемешивания при варке; условий выдерживания до употребления - длительность и температура.
Методы исследований
РН 1 %-го раствора каждого структурообразоателя измеряли при помощи анализатора жидкости «Экотест-2000», точность измерений ± 0,02 ед. рН. Температура измерений поддерживалась постоянной при помощи универсального термостата UTU-2 с точностью термостатирования ± 0,02. Навеску пектина массой 3...4 г помещали в коническую колбу, заливали подкисленным спиртом (100 мл 70 %-го этилового спирта и 5 мл концентрированной соляной кислоты) и перемешивают 15 мин. Затем смесь переносили количественно на стеклянный фильтр № 2 и промывали подкисленным спиртом до отрицательной реакции на ионы кальция (с оксалатом аммония) и ионы алюминия (с ализарином). Осадок промывают 75 %-м раствором спирта до отрицательной реакции на ион хлора (с азотнокислым серебром), затем чистым 96 %-м спиртом и высушивают в сушильном шкафу при температуре 80...85 С до постоянной массы. Количество балластных веществ Б, %, рассчитывают по формуле: 1 г промытого и высушенного пектина помещают в колбу на 300 мл, смачивают чистым 96 %-м этиловым спиртом для предотвращения комкования и добавляют 100 мл дистиллированной воды, перемешивают и оставляют на ночь до полного растворения пектина. Раствор титруют 0,1 N NaOH при добавлении 6 капель индикатора Хинтона до появления красного окрашивания, не исчезающего в течение 1 минуты. Содержание свободных карбоксильных групп Кс, %, рассчитывают по формуле где а — количество 0,1 N раствора NaOH, израсходованное на титрование, мл; 1 мл 0,1 N раствора NaOH соответствует 0,0045 г СООН. В этом же растворе определяют количество метоксилированных карбоксильных групп. К нейтрализованной пробе после определения содержания свободных карбоксильных групп добавляют из бюретки 10 мл 0,5 N NaOH. Колбу закрывают и оставляют на 2 ч при комнатной температуре для гидролиза метоксилированных карбоксильных групп. Затем к раствору добавляют из бюретки 10 мл 0,5 N НС1 и избыток последнего титруют 0,1 N NaOH. Количество 0,1 N NaOH, израсходованное на второе титрование, соответствует количеству этерифицированных групп Кэ, %, в исследуемой пробе, которое рассчитывают по формуле где в - количество 0,1Н NaOH, израсходованное на второе титрование, мл; GnB _ навеска промытого и высушенного порошка пектина, г. Для расчета количества метоксилированных карбоксильных групп необходимо вводить поправку на ацетильные группы, которые также гидролизуются при этих условиях. Количество метоксилированных групп Км, %, с учетом поправки на ацетильные группы составляет где Ац - количество ацетильных групп, %. Степень метоксилированности пектина А, рассчитывают по формуле где Ко — общее количество карбоксильных групп, %; где Кс - содержание свободных карбоксильных групп, %. Содержание метоксильных групп Кси 0, %, рассчитывают по формуле где 31 - эквивалентная масса СН30-групп; 45 - эквивалентная масса СООН-групп. Определение массовой доли ацетильных групп в пектине [5,7,14,18] Навеску пектина 1 г помещали в колбу на 100 мл со штифтом, приливали 25 мл 0,6 %-го раствора NaOH и оставляли при температуре 18-20 С на 1 час. Затем содержимое колбы переносили в колбу на 50 мл, доводили до метки водой, отбирали 20 мл в дистилляционную колбу, добавляли 20 мл M11SO4 (100 г кристаллической MnSC 4 растворяли в небольшом количестве воды, доводили до 180 мл, туда же вносили 1мл концентрированной серной кислоты) и кусочек пемзы. Колбу нагревали на горелке, затем открывали зажим от парообразователя и пропускали пар. Скорость поступления пара и нагревание колбы регулировали, поддерживая в ней объем 15-20 мл. При этом достигается полный отгон уксусной кислоты.
Разработка композитного структурообразователя с заданными технологическими свойствами
Традиционно при приготовлении концентратов киселей в качестве структурообразователя используют крахмал. Динамическая вязкость киселей, получаемых при восстановлении концентратов на крахмале, не соответствует вязкости крахмального клейстера приготовленного при той же концентрации крахмала. Это объясняется действием других основных компонентов рецептуры концентрата — сахара (сахарозы), органических кислот (лимонной, яблочной). В связи с большой гигроскопичностью сахар ингибирует процесс набухания крахмальных зерен. Кислоты, понижая рН среды, способствуют частичному гидролизу крахмала и инверсии сахарозы, что приводит к разжижению блюда. Введение в рецептуру концентрата полисахарида, обладающего свойствами загустителя и гелеобразователя - каррагинана, благоприятствует устойчивости исходной консистенции получаемого блюда.
Исследование структурно-реологических свойств модельных водных растворов структурообразователей
Известно, что картофельный крахмал является широко применяемым структурообразователем при производстве концентратов киселей, при этом в киселях средней густоты концентрация крахмала в готовом продукте варьирует в интервале от 4,0 до 5,0 %.
Установили органолептические и физико-химические показатели нативного картофельного крахмала из партии, поступившей на исследование, качественные и количественные характеристики которого представлены в таблице 2.
Данные, представленные в справочнике Булдакова А.С. [13], а также таблицах 2 и 3 позволяют сделать вывод, что крахмал картофельный — безопасная пищевая добавка, дозировка которой регламентируется технологическими соображениями.
Основой технологии производства быстрорастворимых концентратов является влаготермическая обработка рецептурной смеси. Одним из основных свойств водных растворов крахмала, используемых для производства концентратов киселей, является динамическая вязкость. Поэтому изучали изменение динамической вязкости водных растворов крахмала в процессе его влаготермической обработки.
Для приготовления модельных водных растворов картофельного крахмала до влаготермической обработки, навеску крахмала замачивали холодной водой, вводили в кипящую воду и варили, помешивая, до получения готового водного раствора.
Крахмал после влаготермической обработки, получали следующим образом: раствор крахмала нагревали в течение 15-20 минут для полной клейстеризации, подвергали сушке на вальцовой сушилке при температуре 140 С, измельчали на дробилках, просеивали через сито и пропускали через магнитоуловитель. Для приготовления модельных водных растворов картофельного крахмала после влаготермической обработки навеску крахмала заливали горячей водой (93-96 С), помешивали до получения готового водного раствора.
Вязкость модельных водных растворов определяли методом Геплера при температуре 14 С, путем измерения времени падения скатывающегося шарика в наклоненной цилиндрической трубке, заполненной тестируемой жидкостью. Вязкость образца пропорциональна измеренному времени. Возвратное движение шарика при повороте измерительной трубки на 180 градусов использовали для повторных измерений. Результаты измерений пересчитывали в стандартные единицы динамической вязкости Пах.
Разработка рецептур концентратов киселей плодово-ягодных
Вкусовые качества пищевых концентратов зависят не только от вкусовых качеств входящих в них продуктов, но и от их состава и соотношения. Качество концентрата всегда будет выше, если правильно, с учетом специфичности готового продукта, подобрано сырье. Отсюда ясно, какое большое значение (особенно для пищевых концентратов) имеет рецептурный набор продуктов. Обобщение результатов экспериментов послужило основанием для разработки рецептур концентратов киселей плодово-ягодных функционального назначения. Составление рецептур концентратов киселей плодово-ягодных функционального назначения осуществляли с помощью разработанных нами программных продуктов для ЭВМ: «Разработка рецептур композиций из растительного сырья (РКРС)», «Подбор оптимального состава пищевых продуктов на плодоовощной основе (ОСИП)». Результатом явились несколько вариантов композиций, приближенных к заданным параметрам, из которых были выбраны наиболее сбалансированные не только по химическому составу, но и по органолептическим показателям (внешний вид, цвет, консистенция, запах и вкус) киселей. В таблице 13 приведены разработанные рецептуры концентратов киселей плодово-ягодных функционального назначения. Технологический процесс приготовления концентрата киселя основывается на производстве порошкообразной смеси плодово-ягодного пюре и композитного структурообразователя путем высушивания подготовленной смеси, последующего измельчения и добавления в готовую смесь сахара и премикса витаминного «Элевит Д/бм». С целью повышения качества концентратов киселей и создания продукта, требующего минимального времени для приготовления готового блюда с сохранением максимального количества микронутриентов в готовом продукте, предлагается новая технология производства этого вида изделия с использованием плодово-ягодного пюре в качестве основного компонента с введенным в него композитным структурообразователем перед термической обработкой подготовленной рецептурной смеси на инфракрасном сушильном оборудовании и последующим измельчением. Критериями для выбора оптимальных режимов технологического процесса на всех стадиях производства служило качество восстановленного киселя и сохранность витаминов. При отработке технологических режимов рассмотрены два варианта проведения сушки смеси из пюре и композитного структурообразователя: с добавлением сахара и без сахара. Установлено, что процесс сушки рецептурной смеси с добавлением сахара невозможен вследствие того, что сахар, поглощая испаряющуюся влагу, начинает кристаллизоваться, что значительно увеличивало продолжительность сушки. В свою очередь, смесь без добавления сахара, распре- деленная тонким слоем (3-5 мм) на противнях, равномерно высыхает, образовывая непрерывную ленту толщиной 1,5-3 мм, при основных параметрах сушки рецептурной смеси: температура — 50 С, продолжительность — 1,5-3,0 часа. Технологическая линия для производства концентратов плодово-ягодных киселей функционального назначения, содержит сообщенные между собой участок подготовки сыпучих материалов, участок обработки и участок расфасовывания и упаковывания, причем участок подготовки сыпучих материалов включает бункера, просеиватели, мельницы, участок обработки включает смеситель компонентов, сушильную установку, мельницу, просеиватель, дозатор, смеситель сухих продуктов, а участок расфасовывания и упаковывания включает бункер накопитель и фасовочно-упаковочный аппарат, в качестве сушильной установки установлено инфракрасное сушильное оборудование.
