Совершенствование технологии помадных конфет функционального назначения с использованием фитодобавок
На правах рукописи
ТЕМНИКОВ Андрей Владимирович
совершенствование технологии помадных конфет функционального назначения с использованием
фитодобавок
05.18.01– Технология обработки, хранения и переработки злаковых, злаковых, бобовых культур, плодоовощной продукции и виноградарства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Краснодар-2011
Работа выполнена в ГОУ ВПО
«Кубанский государственный технологический университет»
| Научный руководитель: Официальные оппоненты: Ведущая организация: | доктор технических наук Красина Ирина Борисовна доктор технических наук Донченко Людмила Владимировна кандидат технических наук Безуглая Ирина Николаевна «Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии |
Защита состоится 23 июня 2011 года в 1300 на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-251
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета
Автореферат разослан 23 мая 2011 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
канд. техн. наук В.В. Гончар
1 Общая характеристика работы
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.
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследований использовали СО2-шроты пряно-ароматического сырья (кориандр (семена), душица (вегетат. части, цветы), мускатный орех (плоды), зверобой (вегетат. части, цветы), гвоздика (семена), корица (кора), чабрец (вегетат. части, цветы), мята (вегетат. части, цветы)), приготовленную из них фитопасту, полуфабрикаты и готовые кондитерские изделия (помадные конфеты), приготовленные с использованием фитопасты.
2.2 Методы исследований. При проведении экспериментальных исследований применяли общепринятые методы исследований. Структурная схема исследований приведена на рисунке 1.
Массовую долю витаминов оценивали методом высокоэффективной жидкостной хромотографии на приборе «Люмахром».
Содержание макро- и микроэлементов (калия, натрия, кальция, магния, железа) определяли методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии;
Безопасность сырья и помадных конфет определяли с использованием современных методов и оценивали по содержанию токсичных элементов, микробиологическим и радиологическим показателям.
Относительную биологическую ценность и пищевую безвредность помадных конфет определяли с использованием тест-организма Tetrahymena pyriformis.
Определение реологических характеристик помадной массы и готовых изделий проводили на пенетрометре АР-1/4, структурометре СТ-1 и вискозиметре Reotest-2.
Оценку результатов исследований и их статистическую обработку проводили с использованием современных методов расчета статистической достоверности результатов измерений с помощью пакетов прикладных программ Microsoft Office Excel 2007 и Statistica 6,0 for Windows. Компьютерное моделирование рецептур осуществляли в пакете MathCAD 13.
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Обоснование выбора СО2-шротов для обогащения кондитерских изделий функционального назначения. Качество и эффективность разрабатываемых пищевых добавок, обладающих функциональными свойствами, зависят от природы и состава применяемых сырьевых источников.
Для усиления биологической, физиологической и пищевой ценности таких добавок рационально использование композиционных смесей, состоящих из нескольких компонентов, отличающихся по составу и свойствам.
Одним из наиболее рациональных направлений выбора источников для получения пищевых добавок является применение вторичных продуктов, образующихся при переработке растительного сырья. С этих позиций эффективным сырьевым ресурсом является такое нетрадиционное сырьё как СО2-шроты пряно-ароматического сырья, содержащие комплекс витаминов, макро- и микроэлементов и пищевых волокон.
Для составления смесей СО2-шротов пряно-ароматического сырья использовали метод математического моделирования, который позволил разработать композиционные смеси СО2-шротов пряно-ароматического сырья. Основным критерием отбора компонентов смесей СО2-шротов было содержание в них витаминов группы В, а также макроэлементов магния и калия и микроэлемента железа, удовлетворяющее критериям порогового содержания. Помимо содержания функциональных элементов, оценивались органолептические показатели, наиболее важным из которых является аромат. На основании экспериментальных исследований были выявлены 2 наиболее приемлемые по вышеупомянутым критериям композиционные смеси, состав которых приведён в таблице 1.
Для обогащения помадных конфет физиологически функциональными ингридиентами из разработанных композиционных смесей СО2-шротов пряно-ароматического сырья, получали фитопасту с применением метода механохимической активации (МХА) путём одновременного измельчения и смешивания СО2-шротов пряно-ароматического сырья с кокосовым маслом в роторно-валковом дезинтеграторе при соотношении СО2-шрот: масло 40:60 в тонкой, вращающейся по спирали плёнке при давлении 10 МПа и температуре 400С.
В качестве объектов исследование использовали помадную массу, приготовленную из: сахара-песка ГОСТ 21-94, патоки ГОСТ Р 52060-2003 и сгущенного молока (ГОСТ 2903-78) с добавлением фитопасты в качестве функциональной добавки. Фитопаста представляет собой смесь СО2-шрота (ТУ 9199-002-1014736), полученного из кориандра, душицы, мускатного ореха, зверобоя, гвоздики, корицы, чабреца, мяты после СО2-экстракции (ООО «Караван», г. Краснодар) и кокосового масла (ГОСТ 10766-64).
Таблица 1 – Состав смоделированных композиционных смесей СО2-шротов пряно-ароматического сырья
| Наименование компонента | Содержание компонента, % | |
| «Ароматный» | «Весенний» | |
| Кориандр (семена) | 24,57 | 15,24 |
| Душица (вегетат. части, цветы) | 30,57 | 10,71 |
| Мускатный орех (плоды) | 20,34 | - |
| Зверобой (вегетат. части, цветы) | 20,05 | - |
| Гвоздика (семена) | 4,47 | - |
| Корица (кора) | - | 25,12 |
| Чабрец (вегетат. части, цветы) | - | 29,45 |
| Мята (вегетат. части, цветы) | - | 19,48 |
В таблице 2 приведён состав фитопасты. Из приведённых данных видно, что исследуемые добавки в значительных количествах содержат физиологически ценные вещества. Показано, что в фитопасте «Ароматная» и «Весенняя» достаточно высоко содержание макро- и микроэлементов, а также витаминов группы В.
Таблица 2 – Химический состав и содержание физиологически функциональных веществ фитопасты
| Наименование показателя | Значение показателя | |
| «Ароматная» | «Весенняя» | |
| Массовая доля пищевых волокон, % Содержание витаминов, мг/100г. С РР Р B1 B2 Содержание макроэлементов, мг/100г: натрий калий кальций фосфор магний Содержание микроэлементов, мг/100г: железо фтор селен | 12,9 2,9 3,39 1,4 3,9 13,6 29,8 2040 445,6 219 220 20,6 452 37 | 10,6 2,5 2,9 0,7 4,0 12,4 29,1 1851,0 397,7 250,2 150,4 19,7 637 17 |
По результатам компьютерного моделирования и сенсорной оценки были выбраны 2 композиционные смеси, обладающие наиболее высокими органолептическими показателями, названные «Ароматная» и «Весенняя».
По микробиологическим показателям фитопаста соответствует требованиям, предъявляемым СанПин к рецептурным компонентам пищевых продуктов.
Таким образом, фитопаста, полученная из композиционных смесей СО2-шротов пряно-ароматического сырья, является функциональной добавкой и может быть использована для обогащения помадных конфет физиологически функциональными микронутриентами.
3.2 Исследование влияния дозировок фитопасты на реологические свойства помадной массы. Помадная масса представляет собой гетерогенную систему, состоящую из 2-х фаз, поэтому основное влияние на ее консистенцию и качество оказывает соотношение между этими двумя фазами, а также химический состав жидкой фазы. Кроме того, химический состав жидкой фазы определяет растворимость сахарозы в ней и ее вязкость.
При приготовлении помадной массы была составлена модель, содержащая сахар, патоку, сгущенное молоко, жир в соотношении 5:1:3:1. В опытных образцах жир заменяли на фитопасту. При выборе дозировки фитопасты учитывали ряд факторов: во-первых, необходимость максимального обогащения изделий функциональными веществами, во-вторых, достижение высоких органолептических и реологических свойств помадной массы.
При приготовлении опытных образцов помадной массы фитопасту вносили в количестве до 14%.
Введение в состав помадной массы фитопасты способствует изменению ее структурно-механических свойств. Поскольку вязкость является основной реологической характеристикой, определяющей оптимальное ведение технологического процесса, то на следующем этапе исследования определяли влияние фитопасты на эффективную вязкость помадной массы (рисунок 2).
Рисунок 2 – Влияние фитопасты «Ароматная» (А) и «Весенняя» (Б) на эффективную вязкость помадной массы при дозировке: 1- 0%, 2- 5%, 3-7%, 4-10%, 5-14%.
На рисунке 3 приведены данные, характеризующие изменение содержания твёрдой фазы при внесении фитопасты.
Рисунок 3 – Влияние фитопасты «Ароматная» (А) и «Весенняя» (Б) на содержание твёрдой фазы в помадной массе при дозировке: 1- 0%, 2- 5%, 3-7%, 4-10%, 5-14%.
Из данных, приведённых на диаграммах видно, что при внесении в модельную помаду фитопасты происходит повышение эффективной вязкости. Это в свою очередь оказывает влияние на скорость кристаллообразования.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что при внесении фитопасты, количество твёрдой фазы увеличивается, что, в свою очередь приводит к улучшению дисперсности помады, т. к. качество готовой помады в значительной степени определяется размерами кристаллов.
Максимум кривой распределения кристаллов по размерам в опытных образцах становится более высоким, а кривые сдвигаются в сторону малых размеров кристаллов (рисунок 4).
Рисунок 4 – Кривые распределения кристаллов по размерам при внесении 10% фитопасты:
1– Контроль
2– Ароматная
3– Весенняя
Это вероятнее всего связано с тем, что при внесении фитопасты в горячую помадную массу происходят процессы адсорбции и набухания частиц СО2-шротов входящих в ее состав, что вызывает дополнительное пересыщение межкристального раствора и связанную с этим дополнительную кристаллизацию сахарозы, что приводит к образованию более мелких кристаллов.
Структурообразование высококонцентрированных дисперсных систем зависит от исходного состояния кристаллов в помадной массе и технологических параметров помадообразования.
На рисунке 5 приведены данные по влиянию фитопасты на структурную прочность помадной массы.
Рисунок 5 – Влияние фитопасты на структурную прочность помадной массы
1– «Ароматная»
2– «Весенняя»
Из приведённых данных видно, что с увеличением дозировки фитопасты до 14% увеличивается предельное напряжение сдвига. Это, на наш взгляд, обусловлено тем, что при внесении фитопасты изменяется состав жидкой фазы, а это в свою очередь, приводит к изменению концентрации сахарозы в ней, в результате чего повышается коэффициент пересыщения и процесс структурообразования происходит значительно быстрее.
Таким образом, полученные данные позволяют сделать вывод, что введение фитопасты в дозировке 10 – 12% позволяет получить помадную массу с высокой степенью дисперсности и повышает степень структурообразования, что позволяет использовать фитопасту для управления реологическими свойствами гетерогенных систем.
3.3 Влияние технологических параметров на реологические свойства помадной массы с фитопастой. Структурно-механические свойства высококонцентрированных дисперсных систем характеризуются совокупностью дифференциальных и интегральных характеристик.
В процессе формования помадные конфетные массы подвергаются деформации. Течение – это деформация, протекающая непрерывно и необратимо под действием внешних сил.
Анализ кривых течения помадной массы с применением фитопасты показал, что они относятся к псевдопластическим реологическим телам, о чём свидетельствует значительная величина предельного напряжения сдвига и существенная нелинейность кривых течения (рисунок 6).
В процессе производства структура помадной массы претерпевает различные изменения, которые обусловлены параметрами технологического процесса. При исследовании взаимодействия различных факторов влияющих на структурно-механические свойства помадной массы определено влияние температуры и влажности на эффективную вязкость и процесс структурообразования корпусов конфет.
Рисунок 6 – Кривые течения помадной массы при температуре 600С и влажности 11%
1– контрольный образец
2– с фитопастой «Ароматная»
3– с фитопастой «Весенняя»
В таблице 3 приведена зависимость эффективной вязкости помадной массы от температуры. Сравнительный анализ структурно-механических свойств образцов при различной температуре показал, что вязкость с увеличением температуры значительно снижается, т.к. вязкостные силы преодолеваются кинетической энергией молекул.
Таблица 3 – Зависимость эффективной вязкости помадной массы от температуры
| Температуа, 0С | Вязкость, Па с | Длительность структурообразования, мин | ||||
| Контроль | «Ароматная» | «Весенняя» | Контроль | «Ароматная» | «Весенняя» | |
| 40 | 398 | 501 | 503 | 40 | 28 | 30 |
| 45 | 358 | 448 | 451 | 43 | 35 | 34 |
| 50 | 316 | 398 | 395 | 45 | 38 | 37 |
| 55 | 272 | 343 | 338 | 48 | 40 | 39 |
| 60 | 225 | 265 | 260 | 50 | 41 | 40 |
| 65 | 173 | 224 | 226 | 53 | 45 | 43 |
Из приведённых данных видно, что при повышении температуры массы от 40 до 650С эфективная вязкость при =5 с-1 снижается на 43% и длительность структурообразования повышается.
Повышение влажности массы до 10% способствует снижению эффективной вязкости на 15%, но при этом значительно увеличивается длительность структурообразования – на 25%.
Таким образом, можно сделать вывод, что оптимальными параметрами для получения конфет с хорошими структурно-механическими свойствами и оптимальной длительностью структурообразования является темперирование массы при температуре 60–650C и при этом влажность массы должна составлять 9-11%.
3.4 Совершенствование технологии и разработка научно-обоснованных рецептур помадных конфет функционального назначения с фитопастой. 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.
Таблица 4 – Рецептура помадных конфет функционального назначения
| Наименование сырья и полуфабрикатов | Расход сырья в натуре, кг | ||
| «Ароматные» | «Весенние» | «Буревестник» | |
| Сахарный песок | 474,56 | 450,15 | 472,6 |
| Патока | 59,32 | 56,3 | 68,8 |
| СО2-шрот (композиционная смесь) | 37,96 | 36,4 | отсутствует |
| Кокосовое масло | 56,94 | 54,6 | 47,26 |
| Шоколадная глазурь Сгущенное молоко Ванилин | 251,31 201,3 отсутствует | 251,31 215,3 отсутствует | 251,31 229,6 0,14 |
| Итого | 1081,4 | 1064 | 1069,71 |
| Выход | 1000 | 1000 | 1000 |
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 4.
3.5 Разработка технологических аспектов применения фитопасты при производстве помадных конфет функционального назначения. Для выбора оптимальных условий помадообразования и формования при производстве помадных конфет, необходимо установить параметры ведения технологического процесса.
Известно, что на качество помады в значительной степени оказывает влияние температура охлаждения помады при сбивании. Исследование образцов помады, полученной при различных температурах охлаждения, показало, что с повышением температуры сбивания количество твёрдой фазы увеличивается (таблица 5).
Таблица 5 – Содержание твёрдой фазы в помадной массе при сбивании
| Температура сбивания, 0С | Контроль | «Ароматные» | «Весенние» |
| 40 | 52,55 | 53,34 | 53,65 |
| 45 | 54,23 | 55,12 | 56,05 |
| 50 | 55,38 | 56,43 | 56,79 |
| 55 | 56,73 | 57,21 | 58,35 |
| 60 | 58,23 | 59,47 | 59,84 |
| 65 | 60,51 | 63,19 | 62,84 |
Это можно объяснить повышением скорости кристаллизации, следовательно, за одно и то же время успевает отложиться на поверхности образовавшихся кристаллов больше сахара, увеличивая содержание твёрдой фазы.
В процессе формования и выстаивания конфетных корпусов происходит изменение агрегатного состояния массы, при этом происходит затвердевание и изменение пластичной прочности. Установлено, что корпуса помадных конфет с добавлением фитопасты структурируются за 30-35 мин, тогда как структурообразование контрольного образца составляет 50-55 мин.
Результаты исследования изменения предельного напряжения сдвига в процессе выстойки помадных корпусов представлены на рисунке 7.
Рисунок 7 – Изменение предельного напряжения сдвига в зависимости от времени выстойки помадной массы:
1– контроль,
2– «Ароматные»
3– «Весенние»
3.6 Оценка органолептических показателей помадных конфет функционального назначения с внесением фитопасты. На следующем этапе исследования проводили комплексную оценку потребительских свойств разработанных помадных конфет.
Органолептическую оценку качества разработанных помадных конфет проводили в свежевыработанной продукции и в процессе хранения через 90 суток в соответствии с показателями, установленными нормативной документацией.
На рисунке 8 представлены данные профилирования по кластеру «Органолептические показатели».
а б
Рисунок 8 – Сенсорная оценка функциональных помадных конфет: свежевыработанных (а) и через 90 суток хранения (б)
Анализ построенных профилей показывает, что разработанные помадные конфеты «Ароматные» и «Весенние» имеют лучшие органолептические показатели как для свежевыработанных образцов, так и для образцов в процессе хранения.
Эти данные подтверждаются результатами исследования процессов черствения помадных конфет, сопровождающихся потерей влаги при хранении (рисунок 9).
3.7 Обоснование сроков безопасного хранения разработанных помадных конфет функционального назначения. Установлено, что введение фитопасты в помадную массу задерживает испарение влаги с поверхности кристаллов, замедляет рост кристаллов твёрдой фазы и позволяет поддерживать свежесть конфет, за счет удерживания влаги пищевыми волокнами, входящими в её состав.
Рисунок 9 – Изменение массовой доли влаги в помадных конфетах при хранении:
1 – контроль
2 –«Ароматные»
3 – «Весенние»
Более высокая сохраняемость разработанных помадных конфет подтверждается также результатами исследования изменения дисперсности помадной массы при хранении. Определено, что внесение фитопасты в помадные массы способствует повышению содержания прочносвязанной влаги, препятствуя росту кристаллов в процессе хранения.
Полученные данные свидетельствуют о том, что сроки хранения разработанных видов помадных изделий могут быть увеличены до трёх месяцев без ухудшения их качества.
3.8 Оценка относительной биологической ценности, функциональности и пищевой безвредности помадных конфет, приготовленных с использованием фитопасты. Установлено, что при внесении фитопасты пищевая ценность помадных конфет повышается за счёт увеличения содержания основных функциональных ингредиентов (таблица 6).
Следует отметить, что в опытных образцах помадных конфет содержание витаминов В1 и В2, минеральных элементов калия, магния и железа значительно выше, чем в контрольных образцах конфет.
Данные витамины обладают широким спектром фармакодинамических свойств, участвуют в качестве коферментных форм в большинстве обменных, в том числе и энергообразующих процессов.
Таблица 6 – Пищевая ценность помадных конфет функционального назначения
| Наименование функциональных ингредиентов | Содержание физиологически функциональных ингредиентов | ||
| «Буревестник» (контроль) | «Ароматные» | «Весенние» | |
| Содержание, % | |||
| влаги | 9 | 8,64 | 8,00 |
| золы | 0,6 | 0,58 | 0,55 |
| липидов | 4,6 | 12,59 | 12,56 |
| белков | 2,2 | 1,62 | 1,61 |
| углеводов, в т.ч. | 80,6 | 75,02 | 74,84 |
| пищевых волокон | – | 1,21 | 1,06 |
| Витамины, мг/100 г: | |||
| С | – | 0,30 | 0,26 |
| РР | 0,02 | 0,52 | 0,47 |
| Р | 66 | 1,04 | 1,02 |
| В1 | – | 0,40 | 0,41 |
| В2 | 0,03 | 1,39 | 1,27 |
| Содержание | |||
| макроэлементов, мг/100г | |||
| натрия | 29 | 26,38 | 26,31 |
| калия | 94 | 294,01 | 275,10 |
| фосфора | 66 | 58,82 | 57,22 |
| магния | 11 | 46,30 | 43,64 |
| кальция | 95 | 60,76 | 55,97 |
| микроэлементов, мг/кг | |||
| железа | 0,3 | 3,50 | 3,41 |
| Энергетич ценность, ккал | 369 | 420 | 419 |
Степень удовлетворения суточной потребности в витаминах В1, В2, пищевых волокнах, а также в калии, магнии и железе в пищевом статусе при потреблении 100г помадных конфет, обогащенных фитопастой представлена в таблице 7.
Для определения пищевой безвредности разрабатываемых конфет использовали метод исследования динамики роста инфузорий Tetrahymena pyriformis через 1, 6, 12, 24, 48 и 72часа. Результаты исследований приведены на рисунке 10.
Исследование пищевой безвредности разработанных помадных конфет показало, что внесение фитопасты в помадные конфеты стимулирует жизнедеятельность тест-организма Tetrahymena pyriformis по сравнению с контрольным образцом конфет.
Это связано с содержанием физиологически функциональных ингредиентов в разработанных помадных конфетах.
Апробация усовершенствованной технологии и рецептур помадных конфет функционального назначения была проведена в проиводственных условиях «ЗАО ПКК Анит», которая подтвердила результаты теоретических и экспериментальных исследований.
Таблица 7 – Удовлетворение суточной потребности в физиологически функциональных ингредиентах при употреблении помадных конфет с фитопастой
| Наименование физиологически функциональных ингредиентов | Суточная потребность (по МР 2.3.1.1915-08), мг | Обеспечение суточной потребности, % от нормы | |
| «Ароматные» | «Весенние» | ||
| Пищевые волокна | 30000 | 9 | 8 |
| Витамины | |||
| В1 | 2 | 27 | 27 |
| В2 | 2 | 48 | 45 |
| Минеральные вещества | |||
| Калий | 2500 | 14,7 | 14 |
| Магний | 400 | 15,4 | 14,5 |
| Железо | 14 | 35 | 30 |
Рисунок 10 – Показатели биологической безопасности помадных конфет
1 – Контроль
2 – «Ароматные»
3 – «Весенние»
На усовершенствованную технологию и разработанные новые сорта помадных конфет «Ароматные» и «Весенние» разработаны комплекты технической документации, включающие технические условия, технологические инструкции и рецептуры.
Ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство и реализации разработанных помадных конфет составляет 7000 руб. на 1 т готовой продукии.
ВЫВОДЫ
На основании результатов выполненного исследования теоретически обосновано и экспериментально подтверждено использование СО2-шротов пряно-ароматического растительного сырья с целью получения фитопасты для обогащения их витаминами В1 и В2, пищевыми волокнами и минеральными веществами для придания им функциональных свойств.
Выполнено комплексное исследование, позволившее теоретически и экспериментально обосновать возможность применения фитопасты для регулирования технологических свойств помадной массы и формирования потребительских свойств помадных конфет.
- Впервые методом компьютерного моделирования составлены композиционные смеси СО2-шротов пряно-ароматического сырья, сбалансированные по содержанию в них витаминов, макро- и микроэлементов (витамины В1 –до 4,0 мг/100г, В2 –до 13,6 мг/100г, железо –до 20,6 мг/100г, пищевые волокна – до 1,21%).
- Впервые разработана технология получения фитопасты из композиционных смесей СО2-шротов пряно-ароматического сырья с использованием метода механохимической активации путем одновременного измельчения и смешивания СО2-шротов пряно-ароматического сырья с кокосовым маслом, используемой в качестве функциональной добавки при производстве помадных конфет.
- На основании проведенных исследований химического состава фитопасты установлено, что она является ценным сырьем для производства помадных конфет функционального назначения благодаря высокому содержанию пищевых волокон (10,6-12,9%), витаминов группы В до 15,6 мг/100г, макроэлементов натрия до 29,5 калия 1900 мг/100г, микроэлементов 20,0 мг/100г.
- Показано, что внесение фитопасты в модельные помадные массы значительно повышает степень структурообразования помадной массы, что позволяет сокращать время выстойки корпусов помадных конфет на 40% в производстве и рекомендовать фитопасту для регулирования технологического процесса.
- Обосновано применение фитопасты в количестве 10-12% для получения помадных масс с высокой степенью дисперсности кристаллов сахарозы до (90% частиц размером 10-15мкм) и пластичной консистенцией (предельное напряжение сдвига увеличивается на 60%), а также с высокими органолептическими показателями.
- Научно обоснована рецептура помадных конфет, химический состав которых сбалансирован в соответствии с требованиями, предъявляемыми к продуктам функционального назначения. Получены адекватные регрессионные зависимости, позволяющие прогнозировать содержание функциональных микронутриентов в помадных конфетах функционального назначения.
- Выявлено положительное влияние фитопасты на потребительские свойства помадных конфет, органолептические, физико-химические показатели, определены сроки их хранения (3 месяца), обеспечивающие безопасность готовых изделий и максимальное сохранение потребительских свойств.
- Определение пищевой безвредности показало, что жизнедеятельность тест-организма Tetrahymena pyriformis в опытных образцах помадных конфет на 3 сутки на 60% выше, чем в контрольном образце.
- Проведена апробация усовершенствованной технологии и разработанных помадных конфет функционального назначения «Ароматные» и «Весенние», подтвердившая результаты теоретических и экспериментальных исследований. Разработана и утверждена техническая документация на новые сорта помадных конфет. Выработаны опытно-промышленные партии кондитерских изделий в производственных условиях ЗАО «ПКК «АНИТ»» (г. Краснодар).
Ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство и реализации разработанных помадных конфет в объеме 1000 тонн в год составит 7 млн. руб.
Основные положения диссертации опубликованы в работах:
- Темников А.В. Фитодобавки в производстве помадных конфет / А.В. Темников, М.А. Сквиря, И.Б. Красина // IX науч.-практ. конф. с межд. участием «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств». –Барнаул. -2006. –С. 13.
- Темников А.В. Помадные конфеты функционального назначения / А.В. Темников, И.Б. Красина, О.А. Аракчеева // Матер. VIII регион. науч –практич. конф. молодых учёных «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» -Краснодар: изд. КубГАУ. -2006. –С. 233-235.
- Темников А.В. Исследование возможности производства помадных конфет с применением СО2-шротов / А.В. Темников, И.Б. Красина, Ю.А. Иванисова // Матер. V межрегион. науч–практич. конф. молодых учёных «Медицинская наука и здраво-охранение». –Анапа. -2007. –С. 157-159.
- Темников А.В. Обогащение помадных конфет функциональными добавками растительного происхождения / А.В. Темников, И.Б. Красина, Т.Н. Прудникова, М.А. Сквиря // Хлебопек, респ. Беларусь. -2007. -№ 6 –С. 35.
- Темников А.В. Обогащение помадных конфет СО2-шротом / А.В. Темников, И.Б. Красина, Ю.О. Иванисова // Матер. X Науч. –практ конф. с межд. участием «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств». –Барнаул. -2007. –С. 174-176.
- Темников А.В. Использование СО2-шрота при производстве помадных конфет / А.В. Темников, И.Б. Красина, А.Д. Минакова // Матер. IX Межд. конф. молодых учёных «Пищевые технологии и биотехнологии». –Казань. -2008. –С. 52.
- Темников А.В. Влияние механо-химической обработки на углеводно-амилазный комплекс пряно-ароматичекого сырья / А.В. Темников, И.Б. Красина, А.Н. Есина // Техника и технология пищевых производств. –Кемерово. – 2009. –С. 42.
- Темников А.В. Исследование возможности производства помадных конфет с применением СО2-шротов / А.В. Темников, И.Б. Красина, Ю.О. Иванисова // Матер. межд. науч. практич. конф. «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия ХХI века» –Краснодар. – 2009. –С. 202-205.
- Темников А.В Концепция создания сахаристых кондитерских изделий, обогащенных микронутриентами / А.В. Темников, И.Б. Красина, А.В. Красюк // Матер. III межд. науч. –практич. конф. «Инновационные направления в пищевых технологиях». – Пятигорск. -2009. –С. 267-270.
- Темников А.В Перспективы использования вторичных продуктов СО2-экстракции в производстве конфет / А.В. Темников, И.Б. Красина, А.Д. Минакова, А.Н. Есина // Матер. межд. науч.–практ. конф. «Функциональные продукты питания: ресурсосберегающие технологии переработки сельскохозяйственного сырья, гигиенические аспекты и безопасность». Краснодар.- 2009. –С.469-472.
- Темников А.В. Исследование возможности производства помадных конфет с применением СО2-шротов / А.В. Темников, И.Б. Красина, Ю.О. Иванисова // Хлебопекарное и кондитерское производство. -2009. -№12.
- Темников А.В. Новый вид помадных конфет функционального назначения / А.В. Темников, И.Б. Красина, Д.В. Мелашенко // Тез. докл. / XXXVII науч. конф. студ. и молодых учёных ВУЗов ЮФО. –Краснодар. -2010. –С. 65-66.
- Темников А.В. Разработка технологии производства помадных конфет с СО2-шротами / А.В. Темников, И.Б. Красина, А.В. Красюк // Матер. XI межд. конф. молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии». –Казань. -2010. –С. 168.
- Темников А.В Использование СО2-шротов пряно-ароматических растений в технологии помадных конфет. / А.В. Темников, И.Б. Красина, А.Д. Минакова, А.Н. Есина // Известия вузов. Пищевая технология. -2010. -№4. –С. 45-46.
- Темников А.В Исследование технологических параметров процесса производства помадных конфет с добавлением СО2-шротов. / А.В. Темников, И.Б. Красина, Н.А. Красюк // Матер. II межд. науч.–практич. конф, посвященной 80-летию ГОУВПО «Воронежская государственная технологическая академия», 60-летию кафедры «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств». –Воронеж. -2010. –С.173-174.
- Темников А.В. Фитопаста как технологический фактор в производстве помадных конфет / А.В. Темников, И.Б. Красина // Матер. I межд. науч. –практич. конф. «Современная наука: Теория и практика». –Ставрополь, -2010. –С.441.
- Состав приготовления молочных помадных конфет и способ их приготовления / Патент РФ № 2322074 от 25.05.2007. Опубл. 20.04.2008. Бюл. №11 // И.Б. Красина, Т.Н. Прудникова, М.А. Сквиря, А.В. Темников.
- Состав приготовления сахарных помадных конфет и способ их приготовления / Патент РФ № 2322076 от 16.04.2007. Опубл. 20.04.2008. Бюл. №11 // И.Б. Красина, Т.Н. Прудникова, М.А. Сквиря, А.В. Темников.
- Модернизированная линия производства помадных конфет с фитодобавками /Патент РФ на полезную модель № 100364 от 27.09.2010. Опубл. 20.12.2010. Бюл. № 35 // И.Б. Красина, А.В. Темников, А.Д. Минакова, Н.А. Яковлев, В.В. Зоря, А.В. Красюк.
