Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современный уровень технологии производства и хранения крупяных товаров 14
1.1. Теоретические основы длительного хранения продовольственных товаров. Основные требования к продуктам, предназначенным для длительного хранения 14
1.2. Товароведные показатели качества гречневой крупы. Влияние технологии производства и хранения на потребительские свойства гречневой крупы 15
1.3. Основные требования, предъявляемые к качеству и безопасности гречневой крупы 16
1.4. Основные процессы, происходящие в гречневой крупе при хранении 20
1.5. Технологии и материалы, используемые для упаковки бакалейных товаров длительного хранения. Виды упаковочных материалов и их влияние на сохранность продовольственных товаров 28
Выводы по Главе 1 34
ГЛАВА 2. Разработка методов контроля качества гречневой крупы длительного хранения 36
2.1. Выбор объектов исследования и их оценка 37
2.2. Разработка условий хранения гречневой крупы при постановке лабораторных и производственных экспериментов 40
2.3. Определение ключевых (критических) показателей качества и разработка модуля качества гречневой крупы длительного хранения 43
2.4. Разработка методов исследования и контроля критических показателей качества гречневой крупы 46
2.4.1. Разработка усовершенствованной методики органолептической оценки гречневой крупы длительного хранения 51
2.4.2. Разработка методики ускоренного старения гречневой крупы при повышенных температурах для определения срока годности з
2.5. Формулирование требований к потребительским характеристикам гречневой крупы длительного хранения на основе КПК 60
Выводы по Главе 2 64
ГЛАВА 3. Влияние исходного качества и условий хранения гречневой крупы на сохранность ее потребительских характеристик 65
3.1. Влияние исходных показателей качества гречневой крупы на динамику физико-химических
показателей ее качества при хранении 65
3.2. Влияние температурно-влажностных условий хранения гречневой крупы на динамику физико-химических показатели ее качества при хранении 81
3.3. Разработка методики ускоренного хранения гречневой крупы, как ключевого метода оценки пригодности крупы к длительному хранению 81
3.4. Разработка методики оценки качества крупы при хранении на основе инструментальных методов анализа 94
3.4.1. Разработка методика оценки динамики аромата с применением «электронного носа» 94
3.4.2. Разработка методики динамики окисляемости жиров на основе спектральной оценки состояния липидной фракции гречневой крупы 104
3.4.3.Изучение динамики аминокислотного состава гречневой крупы 112
3.5. Разработка комплексной оценки динамики качества гречневой крупы на основе ключевых показателей качества гречневой крупы в процессе хранения 118
Выводы по Главе 3 120
ГЛАВА 4. Исследование влияния вида упаковки на потребительские характеристики гречневой крупы длительного хранения 122
4.1. Разработка методики оценки влияния упаковки на потребительские характеристики гречневой крупы 122
4.2. Влияние вида полимерной тары на динамику потребительских характеристик гречневой крупы при хранении 126
Выводы по Главе 4 130
ГЛАВА 5. Методические рекомендации,регламентирующие приемку, хранение и контроль качества гречневой крупы целевого назначения, предназначенной для длительного хранения 131
5.1. Разработка экспресс методики прогнозирования сроков хранения гречневой крупы на основе контроля ее КПК 132
5.2. Методика мониторинга динамики КПК в процессе длительного хранения гречневой крупы 133
Выводы по главе 5 138
Выводы и рекомендации 139
Список сокращений 140
Список литературы 141
- Основные требования, предъявляемые к качеству и безопасности гречневой крупы
- Определение ключевых (критических) показателей качества и разработка модуля качества гречневой крупы длительного хранения
- Влияние температурно-влажностных условий хранения гречневой крупы на динамику физико-химических показатели ее качества при хранении
- Методика мониторинга динамики КПК в процессе длительного хранения гречневой крупы
Введение к работе
Актуальность темы. Благодаря высокой пищевой ценности гречневая крупа пользуется популярностью среди российских потребителей и считается одним из национальных брендов продуктов питания. Гречневая крупа может быть отнесена к группе товаров целевого назначения по признакам возможности ее длительного хранения. Длительное хранение, по сути, представляет собой возможность сохранения продовольственного товара без изменения перечня его потребительских характеристик более одного года. Такие потребительские характеристики предложено именовать «критическими показателями качества» (КПК) продовольственного товара. Для каждого товара должен быть разработан свой, уникальный перечень КПК, позволяющий надежно его идентифицировать, как товар данного целевого предназначения. При этом целевые характеристики зерновых товаров, предназначенных для длительного хранения и использования в экстремальных условиях, должны заключаться в возможность сохранения их КПК в течение длительного времени.
Действующие стандарты Российской Федерации не нормируют особые требования и показатели качества гречневой крупы, необходимые для ее закладки на длительное хранение.
Возможность длительного хранения гречневой крупы с сохранением высоких
потребительских характеристик зависит от двух основных факторов:
- высокий стартовый уровень качества крупы до закладки на хранение;
-формулирование требований к условиям длительного хранения, позволяющих максимально длительное время сохранять КПК крупы без изменений, либо с изменениями, не превышающими критические.
Для разработки требований, соответствующих двум указанным факторам, необходимо вначале выявить все существующие показатели качества гречневой крупы, ранжировать их по степени влияния на целевую функцию – пригодность к длительному хранению. При этом необходимо сформулировать, какие процессы влияют на динамику выбранных КПК. Исходя из сделанного анализа, целесообразно разработать перечень специальных требований, который изложить в специальном нормативном документе. Такой документ предложено именовать «Модулем качества гречневой крупы длительного хранения».
Степень разработанности темы исследования. Основы теории и практики хранения зерновых культур были разработаны во ВНИИЗерна РАСХН еще в 70-х, 80-х годах. Значительный вклад в развитие теории и практики длительного хранения зерновых и крупяных продовольственных товаров внесли современные ученные, ведущие свою деятельность в данной области: К.Б. Гурьева, А.Ф. Доронин, Г.А. Егоров, Л.Г. Елисеева, Г.А. Закладной, В.И. Криштафович, В.Т. Линиченко, Л.И. Мачихина, А.П. Нечаев, Д.А. Панкратов, В.М. Поздняковский, Л.Г. Приезжева, Ф.В. Церевитинов и другие. Разработанная теория хранения
зерновых культур позволила обеспечить продовольственную зерновую безопасность страны и сформировать эффективную национальную систему хранения хлебных запасов.
Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы явилась разработка особых требований к потребительским характеристикам и условиям хранения гречневой крупы, обеспечивающим ее высокое потребительское качество в течение длительного времени.
В соответствии с целью были определены следующие задачи:
-
Выявить критические показатели качества, определяющие пригодность гречневой крупы к длительному хранению.
-
Изучить процессы, влияющие на динамику КПК.
-
Разработать модуль качества гречневой крупы, закладываемой на длительное хранение и форму потребительского паспорта, оформляемого на каждую партию гречневой крупы длительного хранения.
-
Разработать новые методики оценки КПК.
-
Разработать методику количественной оценки качества гречневой крупы на основе данных VOC-метрии.
-
Разработать комплекс защитных мер, направленных на сохранение качества гречневой крупы при ее длительном хранении.
-
Изучить влияние современных способов упаковки на сохранность гречневой крупы в процессе ее хранения.
-
Разработать методику ускоренного старения для расчета сроков годности каждой партии гречневой крупы для оценки возможности закладки её на длительное хранение.
-
Разработать усовершенствованную методику дегустационной оценки гречневой крупы, пригодной для длительного хранения.
-
Разработать методику численной оценки дисконтирования потребительской стоимости гречневой крупы в процессе ее хранения.
Научная новизна. Выявлены основные ключевые показатели качества гречневой крупы длительного хранения и их допустимые значения.
Получена математическая зависимость срока годности гречневой крупы от температуры ее хранения.
Изучена динамика жирнокислотного состава липидов гречневой крупы в течение длительного хранения.
Установлено наличие корреляции между кислотным числом жира гречневой крупы и ее органолептическим статусом в процессе хранения.
Установлена корреляция между качеством гречневой крупы и показаниями УФ
спектроскопии гексанового экстракта жира гречневой крупы.
Установлено, что физико-химические показатели качества и дегустационная оценка являются достаточными основаниями для надежного прогнозирования срока годности гречневой крупы.
Установлено, что спектральная оценка и жирнокислотный состав адекватно
характеризуют критический уровень КПК, позволяющий характеризовать состояние
биохимического комплекса гречневой крупы при хранении.
Выявлена возможность оценки срока годности гречневой крупы на основе результатов ее ускоренного старения.
Установлено наличие корреляционных связей между данными системы откликов
металлооксидных сенсоров мультисенсорной системы «Voc-meter» и результатами
классической дегустации.
Установлена возможность влияния вида упаковки на динамику потребительских характеристик гречневой крупы при хранении.
Теоретическая и практическая значимость работы. Впервые предложено оценивать способность продовольственных товаров к длительному хранению по динамике их основных потребительских характеристик, которые предложено именовать «критическими показателями качества».
Предложено на каждый вид товара длительного хранения разрабатывать «модуль качества». Разработан модуль качества гречневой крупы длительного хранения. На основе модуля качества предложено разрабатывать паспорт качества на каждую партию гречневой крупы, закладываемую на длительное хранение.
Опираясь на принцип сохранности КПК, сформулированы основные требования к условиям хранения гречневой крупы.
С учетом разработанной методики органолептической оценки предложено гречневую крупу делить на 5 групп по ее пригодности к длительному хранению.
Предложено оценивать остаточный срок годности гречневой крупы по показателю «кислотное число жира», который коррелирует с показателем «суммарная органолептическая оценка».
Предложено срок остаточного хранения оценивать по содержанию в гречневой крупе стеариновой кислоты. Установлено, что предельный срок хранения гречневой крупы соответствует содержанию стеариновой кислоты в 3,5 % к массе липидного комплекса крупы.
Разработана методика ускоренного старения гречневой крупы при повышенных температурах. Разработана прикладная компьютерная программа для расчета потребительских характеристик гречневой крупы по экспериментальным данным ускоренного старения.
Установлена математическая зависимость сроков хранения гречневой крупы от температуры хранения.
Разработана методика сенсорной оценки свежести гречневой крупы методом
инструментального тестирования аромата при помощи прибора «VOC-meter». Методика
позволяет оценить изменения запаха задолго до его порогового для органов чувств значения.
Впервые выявлена взаимосвязь численного значения оптической плотности экстракта жирных кислот гречневой крупы в УФ области от органолептической характеристики крупы.
Показано влияние упаковки на качественные характеристики гречневой крупы при
хранении. Установлено, что наиболее эффективной пленкой является полимерная
многослойная плёнка PA/ EVOH /PE.
Разработаны «Методика органолептической оценки потребительских характеристик круп с применением балльной шкалы», «Методика ускоренного старения гречневой крупы при повышенных температурах для определения срока годности», «Методика измерения уровня свежести гречневой крупы на мультисенсорной системе «VOC-meter».
На основе оценки динамики изменения КПК и с учетом возможности оценки остаточного срока хранения предложено осуществлять переаттестацию сроков хранения гречневой крупы. Разработана методика численной оценки дисконтирования потребительской ценности (прогнозирования остаточного срока годности) гречневой крупы в процессе ее хранения.
Методология и методы исследования. В качестве методов исследования показателей
качества гречневой крупы применяли экспертные методы на основе стандартных и специально
разработанных методик оценки качественных характеристик: метод мультисенсорного анализа
(при помощи прибора «VOC-meter»); для оценки жирнокислотного состава – метод газовой
хроматографии; для оценки гигроскопичности – построение и анализ изотермы адсорбции,
измерение активности воды; для качественной оценки жирнокислотного состава – УФ
спектрофотометрия; для оценки барьерных свойств упаковки – динамометрическая оценка полимерных пленок.
Научная концепция работы заключается в разработке методологии дисконтирования потребительской стоимости гречневой крупы на основе мониторинга критических показателей качества в процессе ее длительного хранения.
Положения, выносимые на защиту. Совокупность экспериментальных данных по выявлению критических показателей качества (КПК) гречневой крупы и установлению уровня их допустимых значений для принятия решения о возможности закладки каждой отдельно взятой партии на длительное хранение;
- разработка методики ускоренного старения, основанная на динамике выявленных
критических показателей качества для оценки остаточного срока хранения каждой партии
гречневой крупы в любой момент времени ее хранения;
- разработка «Модуля качества крупы гречневой для длительного хранения» и
разработка «Паспорта качества крупы длительного хранения»;
- разработка плана периодичности текущего контроля качества и перечня основных
контрольных показателей с указанием допустимых значений и методов оценки;
- выбор и обоснование использования способов упаковки и упаковочных материалов для
максимального сохранения потребительских свойств гречневой крупы;
- разработка методики дисконтирования потребительской ценности гречневой крупы в процессе ее хранения и переаттестации сроков годности гречневой крупы в зависимости от степени дисконтирования.
Степень достоверности результатов исследования и апробация результатов работы.
Достоверность полученных результатов обеспечена значительным объемом проведенных экспериментальных исследований, математической обработкой результатов экспериментов, согласованностью новых положений с уже известными положениями и современными тенденциями развития товароведения, пищевой химии и технологии, подтверждается апробацией, практическим внедрением, публикациями результатов исследования в рецензируемых печатных изданиях. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены на V межведомственной научно-практической конференции «Товароведение и вопросы длительного хранения продовольственных товаров» (Москва, 2013); международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы товароведения и безопасности товаров» (Коломна, 2013); VI межведомственной научно-практической конференции «Товароведение и вопросы длительного хранения продовольственных товаров» (Москва, 2014); VII межведомственной научно-практической конференции «Товароведение и вопросы длительного хранения продовольственных товаров» (Москва, 2015).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, из них - 6 работ в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций, списка литературы, включающего 201 источник, и приложений. Работа изложена на 156 страницах машинописного текста, иллюстрирована 40 рисунками и 30 таблицами.
Основные требования, предъявляемые к качеству и безопасности гречневой крупы
Высокое качество крупы обеспечивает ее лучшую сохранность, сокращает потери при хранении. Качество крупы зависит не только от химического состава, но и от физических свойств зерна. Так, существенное значение имеют степень очистки от примесей и способы обработки очищенного зерна, также следует отметить, что целое зерно хранится лучше дробленного. Крупа в системе хранения - готовый продукт, который подвергают только кулинарной обработке, и поэтому присутствие в ней каких-либо примесей резко отражается на качестве пищи.
На стойкость крупы при длительном хранении влияет содержание в ней дефектных ядер. В связи с этим на длительное хранение рекомендовано закладывать крупу высших сортов с более низким содержанием испорченных и других дефектных зерен, так как сорная примесь подвергается более быстрому окислению и соответственно выступает катализаторами порчи в основном продукте. Более мелкие фракции аккумулируются в отдельных местах хранения крупы, затрудняя воздухообмен и являясь причиной начала процесса самосогревания. Посторонняя примесь является причиной развития нежелательной микрофлоры.
Не меньшее влияние на пищевую ценность, внешний вид и сроки хранения оказывает и организация технологического процесса. Хранение крупы может проводиться как в неотапливаемых, так и в отапливаемых складах, но обязательно сухих. Относительная влажность воздуха в помещении не должна превышать 70 %. Длительное хранение указанного продукта в основном осуществляют в неотапливаемых складах, поэтому температура в них зависит от сезона. Однако склады должны быть прочными, с плотно закрывающимися дверями и окнами, чтобы сезонные изменения температуры и влажности в помещениях проходили медленно.
Особое значение в сохранности крупы имеет свойственная ей термовлагопроводностъ. Перемещение влаги в крупе при наличии перепада температур создает предпосылки для возникновения самосогревания и образования конденсационной влаги в определенных участках, что приводит к возникновению активных микробиологических очагов. Оптимальной для длительного хранения является низкая температура, замедляющая биохимические процессы. При оптимальных условиях хранения (относительная влажность воздуха 60-70% и температуре воздуха не более 10 0С) биохимические и микробиологические процессы замедляются, а сроки безопасного хранения круп удлиняются. В соответствии с этим рекомендуемые сроки хранения для умеренного и умеренно-теплого климата на 3-6 месяцев больше, чем для теплого влажного и сухого жаркого климата[32].
Теплообмен играет важную роль в хранении крупы. Крупа характеризуется значительно меньшей скважистостью, чем зерно, это существенно снижает передачу тепла конвекцией. Поэтому тепло- и температуропроводность крупы еще ниже, чем в сырье. Они долго сохраняют ту температуру, которая была при закладке штабеля, особенно в его средних рядах. Если укладка продуктов на хранение производится в зимнее время года и они холодные, то могут долго храниться. Теплые мешки перед укладкой штабеля целесообразно охладить. В результате дыхательных процессов может выделяться тепло. При хранении круп, упакованных в мешки в штабелях, воздухообмен не затруднен и теплообмен не ограничен. Поэтому влияние тепловыделений от интенсивности дыхания не будет ярко выражено, и при нормальных условиях хранения в складах температура крупы с влажностью в пределах ГОСТа приближена к температуре складского воздуха. В период хранения необходимо контролировать температуру крупы, и если при контроле наблюдается резкий скачок температуры крупы, то это может быть связано с усиленным тепловыделением в результате интенсификации дыхательных процессов. Иначе это интенсифицирует процесс порчи продукта. В нецелом (дробленном или поврежденном) зерне процессы порчи и интенсивность дыхания идут активнее.
Поглощение кислорода и выделение диоксида углерода в свеже выработанных продуктах протекает весьма интенсивно, что является суммарным следствием активизации дыхания в поврежденных тканях зерна и деятельности аэробных микроорганизмов, а также резко ускорившихся окислительных процессов [50,81]. Определение интенсивности дыхания (ИД) показало, что при 0-10 С ИД крупы со стандартной влажностью очень низкая и не превышает 6,3 мг СО2 на 100 г сухого вещества крупы (СВ) за 1 сутки. С увеличением температуры от 15 до 30 С ИД возрастает от 8 до 113,4 мг С02 на 100 г СВ/сутки. Увеличение влажности также способствует увеличению ИД, которая для крупы с влажностью до 15% при 20 С составляет от 2,2 до 29 мг СОг, а с влажностью 15-16 %, соответственно, от 4,8 до 86 мг СОг 100 г СВ/сутки. С увеличением ИД активизируются процессы распада полезных веществ и ускоряются процессы порчи продукта[50,81,84,127].
Крупа обладает значительной способностью к сорбции воды. Замедляет этот процесс преимущественно использование для упаковки полимерных пленок, обладающих высокими барьерными свойствами. Сорбция происходит быстрее нежели десорбция. По данным Л.А. Трисвятского, гречневая крупа при влажности, превышающей равновесную, поглощает влагу за 15 суток на глубину до 5 см вглубь слоя крупы, в то время как при подсушке (влажность ниже равновесной) слой крупы толщиной 5 см выравнивает влажность только за 45 суток [127]. При увлажнении внутри мешка длительно могут сохранятся условия, способствующие порче продукции. При хранении крупы в полимерных мешках необходимо определять интенсивность влагосорбционных процессов (в полимерной пленке рекомендуется хранить крупу с влажностью, ниже равновесной на 1-2 % [56 - 60]).
Согласно литературным данным [27,32,50,58,73,85,144,145,192] ферментативные изменения, связанные с гидролизом жира и окислением свободных жирных кислот, протекают даже при благоприятных условиях хранениях, но с низкой интенсивностью. Изменение влажности в сторону увеличения активизирует процессы прогоркания жира, а также развития микробиологических процессов. При снижении влажности и температуры замедляются процессы дыхания, тормозится активность микроорганизмов и развитие вредителей.
Жир в крупе - наиболее лабильный компонент. Крупа содержит разное количество жира: рисовая - 0,5%, гречневая - 2,8 - 4,0%. Жир состоит из насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, причем доля ненасыщенных жирных кислот в липидах крупы составляет от 74% до 82%. Повышенное содержание жирных кислот способствует более быстрой порче крупы, поэтому важно заложить на хранение изначально качественную партию[33,62,67,90], таким образом нами был сделан вывод, что необходимо проводить анализ по жирнокислотному составу и определять кислотное число жира перед закладкой на хранение. На устойчивость крупы при хранении влияет состояние жира исходного сырья, которое также зависит от условий сбора и хранения зерна. Для всех видов крупы характерно нарастание кислотного числа жира при хранении. Экспериментально доказано [40,43,98,99,100], что крупа, выработанная из зерна стандартного качества более устойчива при хранении. В такой крупе распад жира идет медленнее, чем в крупе, выработанной из дефектного зерна (проросшего, с примесью заплесневевшего, подвергающегося самосогреванию и т.п.). Изменение цвета крупы зависит от состава пигментов, содержащихся в ней. Быстрее всего разрушаются хлорофиллы, придающие зеленую окраску оболочкам чечевицы, фасоли и др. Очень быстро окисляются каротиноиды пшена и манной крупы, при этом продукты становятся белесыми или сероватыми. Флавоноиды, окрашивающие семенные оболочки непропаренной ядрицы, фасоли и некоторых других бобовых, при окислении темнеют. Стимулирует изменение цвета крупы и бобовых при хранении не только высокая температура, но и солнечный свет.
Для гречневой крупы при длительном хранении величина влажности ограничена 13-14%, к тому же она подвергается термообработке, поэтому влияние микробиологических процессов практически исключается, существенно снижается и ее ферментативная активность. Основной причиной порчи гречневой крупы является деструкция содержащегося в ней жира (в крупе гречневой ядрице около 3,3%) и накопление свободных жирных кислот в результате прямого взаимодействия с кислородом воздуха [90,40,89,95,113].
Прогоркание крупы начинается с появления сначала легкой, затем постепенно усиливающейся горечи в сваренной каше. Быстрее всего горечь появляется при хранении пшена и овсяной крупы, затем кукурузной и рисовой. При нормальном режиме хранения прогоркание крупы происходит в результате окисления липидов. Исследования, выполненные в МИНХе имени Г.В. Плеханова под руководством И. П. Салун [107], показали, что йодные числа, характеризующие степень насыщенности жира, при хранении крупы существенно снижаются (выделение липидов проводили диэтиловым эфиром). Крупа, выработанная с применением гидротермической обработки, имеет более низкие значения йодного числа, чем непропаренная из того же сырья, что говорит о более высокой интенсивности разложения жира[37,45].
Определение ключевых (критических) показателей качества и разработка модуля качества гречневой крупы длительного хранения
Как видно из данных таблицы . органолептические показатели крупы снижаются при хранении в течение 4 месяцев во всех исследованных образцах. В стандартном полипропиленовом мешке интегральный органолептический показатель за 4 месяца хранения снизился до нижнего рекомендуемого уровня. При этом наблюдалось увеличение концентрации стеариновой кислоты с 1,88 до ,7% и снижение содержания линоленовой кислоты в 1,6 раза. Для партии крупы, хранившейся в многослойной пленке с улучшенными барьерными характеристиками, отмечено наименьшее снижение интегрального органолептического показателя и накопление стеариновой кислоты до ,48%, но в конце срока хранения количество линоленовой кислоты также уменьшилось в 1,5 раза. При достижении продуктом комплексной органолептической оценки в 70 баллов количество линоленовой кислотыуменыпается в 1, раза.
Снижение органолептической ценности гречневой крупы сопровождается повышением содержания предельных жирных кислот. Между этими двумя критическими показателями качества установлена высокая степень корреляции (коэффициенты корреляции 0,869 до 0,944), что дает возможность по этим показателям проводить расчеты сроков годности круп.
Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод о наличии устойчивой связи содержания стеариновой кислоты и органолептических характеристик гречневой крупы. Критический показатель качества «содержание стеариновой кислоты» может быть рекомендован в качестве индикатора остаточного срока хранения гречневой крупы, за наблюдаемый период хранения её динамика приведена на рисунке 3.9. Доля стеариновой кислоты в гречневой крупе по отношению к предельному ее содержанию может характеризовать остаточный срок хранения гречневой крупы (на основе оценки косвенной интенсивностиокисления ненасыщенных жирнвх кислот), а также быть мерой ее потребительской стоимости. Темпы увеличения содержания стеариновой кислоты могут быть также основой для расчета уровня дисконтирования потребительской и коммерческой стоимости гречневой крупы, используя методику прогнозирования сроков годности.
Изменение содержания стеариновой кислоты в процессе хранения гречневой крупы в различных видах упаковки (№ 1 - полипропиленовый тканный мешок; № 2 - полипропиленовый тканный мешок с полиэтиленовым мешком-вкладышем; № 3 многослойная потребительская упаковка)
С целью определения корреляции между интегральным органолептическим показателем и концентрацией стеариновой кислоты были получены математические выражения для зависимостей концентрации стеариновой кислоты в составе жирнокислотного комплекса гречневой крупы, хранившейся в различных видах тары, которые приведены в таблице 3.4. Полученные уравнения были использованы для расчета содержания стеариновой кислоты, соответствующего критическому сроку хранения каждого исследованного образца. Таблица 3.4 - Математические выражения зависимостей содержания стеариновой кислоты в составе жирнокислотного комплекса гречневой крупы от сроков ее хранения и вида тары
Использованная для упаковки тара Вид апроксимирующей кубической параболы ) Содержание стеариновой кислоты,соответствующеекритическому срокухранения
Стандартный полипропиленовый мешок Y=0,001x3-0,015x2+0,llx+l,88 3,5 Полипропиленовый мешок сполиэтиленовымвкладышем Y=0,001x3-0,017x2+0,lx+l,88 3,25 Многослойная пленка с улучшенными барьерными характеристиками Y=0,0003x3-0,007x2+0,08x+l,88 3,09 - величина достоверности апроксимации (R ) для всех уравнений равна 1. Как видно из расчетных данных, содержание стеариновой кислоты, накопленной в гречневой крупе к моменту достижения ею пределов хранения, близко к 3,5 %. Такая концентрация стеариновой кислоты может быть признана сигнальной концентрацией, свидетельствующей о достижении крупы своего предельного срока хранения. Некоторое превышение сигнальной концентрации стеариновой кислоты в образце, хранившемся в стандартном полипропиленовом мешке, может быть объяснено несколько завышенным сроком предельного хранения, определенного по органолептическим показателям, а также высокой крутизной кривой зависимости, представленной на рисунке 3.9. На данном участке кривой даже незначительное увеличение срока хранения приводит к резкому росту содержания стеариновой кислоты. Если руководствоваться значением сигнальной концентрации стеариновой кислоты в качестве критерия для определения сроков хранения, то для образца, хранившегося в стандартном полипропиленовом мешке, предельный срок хранения составит 24 месяца.
Установлено, что независимо от вида упаковки, предельный срок хранения гречневой крупы соответствует содержанию стеариновой кислоты в 3,5 % к массе липидного комплекса крупы. Также установлено что по окончанию срока годности количество линоленовой кислоты снижается в 1,5 раза, что также является КПК. В литературе имеются данные, что постепенное накопление вторичных продуктов окисления приводит к появлению канцерогенного эффекта в продукте (в результате образования пероксидов в прогорклых жирах)[22,23,43,119].Поэтому данные показатели можно считать критическим для снятия крупы с длительного хранения и направления на утилизацию.
Можно рекомендовать следующие значения: начальное значение КЧЖ не должно превышать - 8 мг КОН/г, а значение суммарной органолептической оценки - не менее 90 баллов при приеме на хранение и не менее 70 при отпуске в реализацию, в том числе вкус с учетом коэффициента весомости- не менее 32 при приеме на хранение и 28 при отпуске в реализацию, а запах с учетом коэффициента весомости -не менее 20 при приеме на хранение и 17,5 при отпуске.
Влияние температурно-влажностных условий хранения гречневой крупы на динамику физико-химических показатели ее качества при хранении
Применение разработанного метода ускоренного старения крупяного продукта, основанное на воздействие повышенных температурах при хранении, с условием строгого соблюдения пределов и параметров его использования, позволяет значительно сократить время формирования прогноза допустимого срока хранения любой партии гречневой крупы и носит универсальный характер. В этом случае обеспечивается высокая надежность метода. Используя данный метод можно прогнозировать реальные сроки хранения каждой производственной партии товара, а также рассчитывать остаточный срок годности товара в любой момент времени хранения.
Основные критические показатели качества, контролируемые при повышенных температурах: кислотное число жира, органолептическая оценка и жирнокислотный состав (количество стеариновой кислоты). Математические модели расчёта приведены в главе 2 данной работы и приведены в «Методике ускоренного старения гречневой крупы при повышенных температурах для определения срока годности»(приложение П).
Проведенные исследования позволили рассчитать начальные значение наиболее важных показателей качества при закладке продукта на длительное хранение и предельные значения критических показателей качества для выпуска. Впервые рассчитанный модуль качества гречневой крупы для длительного хранения приведен в таблице 5.1
Модуль качества гречневой крупы длительного хранения № п.п. Критические показателикачества гречневойкрупы Контрольные значениядля закладкипродукции надлительное хранение Контрольные значения дляснятия продукции сдлительного хранения инаправления нареализацию с некоторымзапасом качества Балльное значениевесомости данногоКПК в общемпоказателе
Таким образом, наибольшее количество баллов было присвоено органолептической оценке - 30 баллов (как наиболее значимой при оценке качества продукта);жирнокислотному составу и количеству стеариновой и линоленовой кислотам - 20 баллов (как показателям состояния липидной фракции и пищевой ценности, которые играют ключевое значение при определении годности продукта к длительному хранению и его пищевой ценности); кислотному числу жира - 15 баллов (как косвенному показателю состояния липидной фракции крупы гречневой); упаковка - 10 баллов (как основному фактору сохранности продукта); массовая доля влаги - 10 баллов (подтверждает необходимость закладывать на длительное хранение продукт с определенным значением равновесной влажности, и контролировать данный показатель в процессе хранения для избежания микробиологической порчи); изотерма сорбции и условия хранения - 5 баллов (необходимо придерживаться рекомендованных условий хранения, но использование современных способов упаковывания помогает минимизировать влияние факторов окружающей среды);количество вторичных продуктов окисления, определяемых спектрофотометрически - 10 баллов. Для эффективного хранения продукта общий балл интегрального показателя качества не должен быть меньше значения в 60 баллов.
Наиболее важными КПК при принятии решения о закладки продукта на хранения, являются данные по органолептической оценке (дегустация сваренной по разработанной намиметодике каши), значение кислотного числа жира, влажность крупы, используемой упаковка. Для расчёта планируемого срока хранения, необходимо проводить ускоренное хранение гречневой крупы по описанной методике.
При принятии решения о снятии продукта с хранения и направления его в реализацию, необходимо определять такие КПК, как величина органолептической оценки, значение кислотного числа жира и определение жирнокислотного состава (количество стеариновой кислоты). В случае получения пороговых значений КПК, продукт необходимо снимать с хранения и направлять на реализацию, согласно данным таблицы 5.1.
На основе проведенного исследования для складского типа хранения можно рекомендовать план проведения текущего контроля качества, приведенный в приложенииР.
В результате проведенных исследованийвыдвинуто предложение, согласно которомуна каждую партию крупы, рассматривающуюся для возможности закладки на длительное хранение, должен быть сформирован специальный «Паспорт качества», в котором будут занесены данные по каждому КПК. В ходе хранения должнопроводиться сравнение текущих результатов с рекомендуемыми и указанными в паспорте качества. Для каждой партии крупы рассчитывается общий интегральный балл по сумме КПК, согласно таблице 5.1. Если данные значения, не будут превышать рекомендуемые согласно таблице 5.1, то продукт можно будет закладывать на длительное хранение.
После закладки необходимо провести эксперимент по ускоренному старению для расчета сроков хранения для данной партии гречневой крупы. Предложенный подход к оценки качественных показателей крупы позволяет перейти на новую систему оценки качества крупы при хранении. В случае текущих показателей качества крупы, выше контрольных значений для снятия продукции с длительного хранения, приведенных в модуле качества, контролируемая партия крупы должна быть подвергнута переаттестации с пролонгацией сроков снятия крупы с хранения.
По ходу хранения должна контролироваться динамика снижения КПК и ИПДХ. С течением времени частота контроля КПК должна увеличиваться, поскольку динамика индукционного периода жиров на финишном периоде имеет крайне высокую интенсивность. Контрольные замеры КПК (ИПДХ) должны осуществляться согласно таблицы 5.2 и графику, приведенному на рисунке 5.1.
Методика мониторинга динамики КПК в процессе длительного хранения гречневой крупы
Большинство ненасыщенных жирных кислот содержится в зародыше, который находится в середине коробочки, скорость окисления жиров, так же благодаря инактивации ферментов, сильно замедляется в гречневой крупе. В отличие от гречневой крупы, например рис хранят непроторенным, содержащим активные ферменты, что значительно сокращает срок его хранения [59]. В периферических слоях крупинок интенсивность всех процессов распада выше, чем в их центре. Гидротермическая обработка, проводимая при выработке крупы, нарушает естественное течение биохимических процессов вследствие значительной инактивации ферментов, частичной тепловой денатурации белков и крахмала, что также способствует более длительному сохранению крупы. Такая крупа приобретает более темную окраску, быстро разваривается вследствие того, что крахмал частично клейстеризован на стадии пропаривания. Гречка - богатый источник железа, содержит большое количество витаминов (В1, В2, В6, РР, Р,), рутин (вещество, обладающее витаминной активностью), а также микроэлементов (кальций, фосфор, йод, соли железо), является источником сложных углеводов, которые долго усваиваются организмом, давая длительное время ощущение насыщения, обладает высокой пищевой ценностью и кулинарными свойствами, содержит близкие к полноценным по аминокислотному составу белкам (белок гречихи близок к белку животных продуктов, в нем много лизина) содержит ненасыщенные жирные кислоты [29, 58].
Размеры коробочки гречихи: длина - 6 - 7 мм, ширина - 3,4 - 3,8 мм, толщина - 3,1 - 3,6 мм. Масса одной коробочки- 18 -25 мг. Снаружи зерно гречихи покрыто грубыми плодовыми оболочками. Они окрашены в темнокоричневый цвет и состоят из грубых толстостенных клеток, частично заполненных коричневыми пигментами. Масса плодовых оболочек составляет 16 - 22 % массы зерна. Под плодовыми оболочками находится ядро. Оно также имеет в сечении трехгранную форму, и с плодовыми оболочками соединено лишь в одной точке - рубчике, у основания ядра. Снаружи ядро покрыто тонкими кремовыми или зеленоватыми плёнками, у сушеной гречихи - коричневыми семенными оболочками. Далее лежит тонкий алейроновый слой (4 - 5 %) и мучнистый рыхлый эндосперм, занимающий 60 - 65% массы зерна [58,126,141]. Строение ядра зерна гречихи представлено на рисунке Г.1
Технологию производства гречневой крупы можно разделить на два этапа: подготовка зерна к переработке и непосредственно получение крупы.
Все виды крупы вырабатывают по принципиально общей технологии. Более близкими являются технологии получения пшена, риса, овсяной и гречневой крупы. Производство крупы включает ряд технологических операций [28,79]. Процессы производства крупы направлены на освобождение несъедобных частей зерна и придания готовой крупе высоких потребительских свойств.
Крупяное зерно подсортировывают перед переработкой по содержанию в зерне трудноотделимых примесей (сорняков, испорченных зерен) в пределах одного типа или даже класса зерна. Применение подсортировки позволяет использовать для переработки различные по качеству партии зерна и обеспечить выпуск достаточно чистой крупы. Смешивание партий зерна различных типов, отличающихся технологическими свойствами, затрудняет переработку.
Очистку зерна от примесей осуществляют на тех же машинах, что и при переработке зерна на мельницах, но с соответствующим изменением применяемых рабочих органов машин (сит) и режимов аспирирования. В процессе очистки от зерна отделяют легкие, мелкие и крупные примеси, металлопримеси, мелкие и щуплые зерна. От результатов очистки зависит чистота крупы.
Гидротермическая обработка зерна (ПО). Сохранение пищевой ценности гречневой крупы зависит от технологии переработки зерна. Решающую роль в технологическом процессе переработки имеет гидротермическая обработка зерна (ГТО). При переработке гречихи зерно подвергают гидротермической обработке по следующей схеме: увлажнение и пропаривание в течение - 5 мин., а затем высушивание до влажности 1 - 14%. В результате в пленках и оболочках зерна разрушаются клеящие вещества, в периферийных слоях эндосперма происходит частичная клейстеризация крахмала и коагуляция белка, в связи с этим повышается прочность ядра. Операция ГТО инактивирует ферменты, в том числе липазу и липоксигеназу, которые способствуют прогорканию жира, и тем самым предотвращается появление в крупе горечи [4,10,80,83,102,115,139]. Почти полностью прекращается процесс дыхания. Плодовые оболочки гречихи становятся более эластичными, а ядро — более прочным, что облегчает шелушение зерна и способствует увеличению выхода недробленой крупы [10,66,86,87,136]. На приготовление каши из крупы, полученной после ГТО зерна, затрачивается меньше времени.
Следует отметить, что характерное потемнение и приобретение гречневой крупой темно-коричневой окраски связано именно с этой операцией. В результате теплового воздействия насыщенным водяным паром при четко заданном давлении пара, крупа приобретает темно-коричневый цвет. В результате нагрева зерна происходит гидролиз белка с образованием аминокислот, которые вступают в реакцию с восстанавливающими сахарами (реакция Майара), результатом которой являются мелланоидины, придающие крупе темно-коричневый цвет. Причем, чем выше давление пара и длительность обработки, тем сильнее темнеет крупа. Для многих потребителей цвет крупы является решающим психо-эмоциональным фактором при оценке потребительской ценности крупы. Однако его следует связывать с тепловым уровнем воздействия и последующими изменениями биологической ценности белков, что является наиболее важным. При жестких режимах теплового воздействия происходит распад и потеря значительного количества вышеуказанных витаминов. Высокая степень денатурации белка приводит к его деструкции и образованию, так называемого, нерастворимого плотного "остатка", который не усваивается организмом человека.
На комбинатах хлебопродуктов и заводах в лабораториях производится оценка длительности варки и этим показателем контролируют качественное воздействие ГТО на зерно. Согласно ГОСТ Р 5590 продолжительность «разваривания» не должна превышать 5 мин, если время развариваемости превышает или наоборот значительно меньше данного значения, это свидетельствует о нарушении режимов ГТО.
В настоящее время получила распространение крупа, полученная с нарушением требований технологии. Для того чтобы скрыть все недостатки технологии, зерно пропаривают при очень жестких режимах и крупа приобретает темный с коричневым оттенком цвет, таким образом, сглаживается неравномерность цвета по всей массе образца крупы, но потребитель не учитывает и не знает о тех ухудшениях, которые происходят в результате таких технологий [45,48,64,96,155,156,201]. Часто потребитель и переработчик оценивают как достоинство эти изменения и представляют длительность варки крупы 1 - 15 мин. как положительный результат. Не принимая во внимание, что, как указано выше, при такой тепловой обработке разрушаются витамины, ухудшается качество белково-углеродного комплекса.