WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Разработка технологии новых видов многокомпонентных инстант - продуктов для прикорма детей первого года жизни

На правах рукописи

НЕПОРОЖНЯЯ Елена Юрьевна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ НОВЫХ ВИДОВ

МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ИНСТАНТ - ПРОДУКТОВ ДЛЯ ПРИКОРМА ДЕТЕЙ ПЕРВОГО ГОДА ЖИЗНИ

05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

05.18.04 – Технология мясных, молочных, рыбных продуктов и

холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Краснодар – 2007

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Овчарова Галина Петровна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Евдокимов Иван Алексеевич;

доктор технических наук, профессор

Родионова Людмила Яковлевна

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт

«Биотехпереработка» Кубанского

государственного аграрного университета

Защита состоится 5 апреля 2007 г. в 14.00 час на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в Кубанском государственном технологическом университе по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, корпус А, конференц-зал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета

Автореферат разослан 2 марта 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета, канд. техн. наук В.В. Гончар

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Рациональное питание детей первого года жизни является одним из важнейших условий, обеспечивающих их адекватный рост, развитие и устойчивость к действию инфекций и других неблагоприятных внешних факторов. Естественное вскармливание грудного ребенка материнским молоком идеально отвечает особенностям его пищеварения и обмена веществ, формирует благоприятную микрофлору пищеварительного тракта и обеспечивает адекватные процессы пищеварения в организме.

Однако в последнее время большее распространение получило искусственное или смешанное вскармливание детей первого года жизни, что в значительной степени изменило структуру их питания. Искусственное вскармливание может являться одной из причин изменений микроэкологии ребенка с последующим участием эндогенной флоры в формировании инфекционных, аллергических и иммунопатологических процессов.

Проблемам питания детей раннего возраста посвящены работы многих отечественных и зарубежных исследователей, среди которых наиболее известны Липатов Н.Н. (мл.), Конь И.Я., Шаманова Г.П., Ладодо К.С., Сорвачева Т.Н., Хованская С.С., Касьянов Г.И., Heird W.C., Petuely F. и др. Но наряду с широким спектром разработанных ими, в основном молочных каш и смесей, известна небольшая ассортиментная линейка продуктов, неизбежно вводимых в рацион ребенка, начиная с 4-6 месяцев, в качестве прикорма к основному молочному питанию, независимо от характера вскармливания.

Для коррекции питания в целях улучшения функционирования пищеварительного тракта, регуляции микробиоценоза желудочно-кишечного тракта, профилактики и лечения некоторых инфекционных заболеваний в связи с изменением структуры питания детей возрастает интерес к применению различных биологически активные веществ, обладающих бифидогенной активностью. Мощным фактором активизации роста бифидобактерий в кишечнике человека является лактулоза, о применении которой в детском питании в научной литературе крайне недостаточно сведений.

В связи с этим особую актуальность приобретают исследования, направленные на разработку технологий сбалансированных многокомпонентных продуктов питания с функциональными ингредиентами для прикорма детей первого года жизни.

Цель работы и задачи исследований. Целью настоящей работы явилась разработка технологии многокомпонентных продуктов для прикорма детей первого года жизни и рецептур, сбалансированных в соответствие возрастным физиолого-биохимическим особенностям детского организма по комплексу качественных характеристик.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- обосновать выбор ингредиентов для моделирования и создания сухих продуктов для прикорма детей первого года жизни;

- осуществить проектирование рецептур инстант-каш для детей раннего возраста с использованием методов компьютерного моделирования;

- исследовать влияние условий сушки на физические и физико-химические свойства сухих продуктов прикорма;

- изучить воздействие добавки сиропа лактулозы на технологические свойства пюре – полуфабриката, подаваемого на сушку;

- разработать технологию производства сухих зерномолочных каш с плодоовощными наполнителями, обогащенных витаминами и лактулозой, предусматривающую метод высушивания в «кипящем» слое инертного материала;

- изучить изменения химического состава сырья и готового продукта в процессе производства сухих каш для детского питания, исследовать физические свойства сухих каш, показатели качества и безопасности;

- обосновать условия и продолжительность хранения сухих витаминизированных зерномолочных каш с плодоовощными наполнителями и лактулозой;

- провести клинические (медико-биологические) исследования разработанных продуктов с лактулозой на соответствие функциональному их назначению, разработать рекомендации по восстановлению и употреблению готового продукта в зависимости от возраста ребенка;



- разработать техническую документацию на новые виды сухих зерномолочных каш для детского питания;

- осуществить промышленную апробацию, оценить экономическую эффективность разработанной технологии.

Научная новизна. На основании медико-биологических требований научно обоснованы и разработаны рецептуры и технология новых видов многокомпонентных инстант-продуктов с функциональными ингредиентами.

Обосновано использование лактулозы в качестве функционального ингредиента при производстве многокомпонентных инстант-продуктов.

Определена закономерность смешивания показателей качества компонентов при производстве инстант-продуктов, основанная на исследовании показателей качества обезвоженного полуфабриката.

Обоснованы технологические параметры сушки многокомпонентных систем инстант-продуктов в «кипящем» слое инертного материала: температура подаваемой смеси на входе в сушильную камеру - 60±10о С; температура воздуха на входе - 120±5 о С; на выходе - 90±5 о С.

По результатам клинических исследований научно обоснована эффективность разработанных продуктов с лактулозой для коррекции дисбиотических нарушений желудочно-кишечного тракта у детей грудного возраста.

Новизна предложенных технологических решений подтверждена двумя положительными решениями о выдаче патентов РФ на изобретения №2005118046/13 (020512) от 14.06.2005г и №2005118 047/13 (020513) от 14.06.2005 г.

Практическая значимость работы и реализация результатов исследований. Разработаны рецептуры и технология новых видов зерномолочных каш с плодовоовощными наполнителями, обогащенных витаминами и лактулозой, применение которых способствует коррекции дисбиотических нарушений желудочно-кишечного тракта у детей грудного возраста.

Разработана техническая документация ТУ 9197-215-04801346-05 «Каши сухие витаминизированные для детского питания» и технологическая инструкция. Проведена промышленная апробация технологии в условиях экспериментального консервного цеха ЗАО ОПХ «Центральное» КА «Алькор» (Северокавказский зональный НИИ садоводства и виноградарства).

Разработаны рекомендации по восстановлению и употреблению готового продукта в зависимости от возраста и состояния здоровья ребенка.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанной технологии составит 15,7-21,3 тыс. руб. на 1т сухого продукта в зависимости от используемого сырья.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований» (г. Одесса, 2006), на Всероссийской научно-практической конференции «Приоритетные направления комплексных научных исследований в области производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» (г. Углич, 2005); на Всероссийской научной молодежной конференции с международным участием «Основные направления функционального питания и безопасность пищевых продуктов» – (г. Улан-Удэ, 2006).

Разработанный продукт «Каша рисовая на молочной сыворотке с тыквенно-яблочным наполнителем, обогащенная витаминами и лактулозой» отмечен дипломом Всероссийского смотра-конкурса качества молочных продуктов «Эффективность – 2005» (г. Адлер, 2005).

Результаты научных разработок отмечены дипломом III степени и бронзовой медалью Краевого конкурса на лучшую научную и творческую работу среди аспирантов (соискателей) высших учебных заведений Краснодарского края «Олимп науки – 2005» (г. Краснодар, 2006).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ и получены два положительных решения о выдаче патентов РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из 8 глав, изложена на 177 страницах машинописного текста, включающего 20 таблиц, 22 рисунка и 6 приложений. Список литературы включает 246 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранного направления исследований и сформулирована цель, научная новизна и практическая значимость.

В первой главе проведен аналитический обзор научно-технической литературы по вопросам, касающимся здоровья детей раннего возраста; приведены медико-биологические требования к разработке продуктов для детского питания и современная схема вскармливания детей первого года жизни. Рассмотрены перспективы применения пребиотика лактулозы в питании детей. Проанализировано состояние российского рынка детского питания.

Во второй главе изложены организация проведения экспериментов и методы исследования, приведены общая схема исследований и схема экспериментального стенда, даны характеристики объектам исследования.

Объектами исследования при выполнении экспериментальной части служили: растительное сырье – мука рисовая для детского питания, крупы гречневая, кукурузная, манная; тыква, морковь, яблоки; молочное сырье – молочная подсырная сыворотка и обезжиренное молоко; сухие зерномолочные каши с плодоовощными наполнителями, обогащенные витаминами и лактулозой.

Схема исследований, иллюстрирующая взаимосвязь основных этапов работы, приведена на рисунке 1.

Определяемые показатели в ходе исследований: 1 – титруемая кислотность; 2 - массовая доля растворимых сухих веществ; 3 - массовая доля сухих веществ; 4 - массовая доля белка; 5 - редуцирующие сахара и общий сахар; 6 - фракционный состав углеводов; 7 – сахара (фруктоза, глюкоза, сахароза, лактоза, лактулоза); 8 – массовая доля жира; 9 - аминокислотный состав; 10 – минеральный состав; 11 – содержание витаминов; 12 - энергетическая ценность; 13 - органолептические показатели; 14 – насыпная плотность; 15 - степень слеживаемости; 16 - восстанавливаемость; 17 - микробиологические показатели; 18 - показатели безопасности; 19 - относительная биологическая ценность; 20 - гигроскопические свойства; 21 –дисперсионный состав; 22 – температура, 23 – стабильность эмульсии, 24 – предельное напряжение сдвига, 25 – клинические исследования, 26 - компьютерное моделирование рецептур.

Клинические исследования проводили в Институте аллергии и астмы РАМН (г. Краснодар) под руководством проф. Р.А. Ханферяна.

Обработку результатов исследований осуществляли методами математической статистики и регрессионного анализа с использованием компьютерного пакета Statistica 6.0. Компьютерное моделирование рецептур проведено в пакете MathCAD 11.

Исследования выполнены на экспериментальном стенде, принципиальная схема которого показана на рисунке 2. Основным элементом стенда является сушилка фонтанирующего типа, в которой предусмотрено «кипение» инертных тел под действием сжатого воз духа. В качестве инерта применены кубики фторопласта с размером граней 4•10-3 м.

В третьей главе проведен анализ сырья, перспективного для производства продуктов детского питания, который подтвердил, что для приближения

 Общая схема исследований 1 – сушильная камера; 2 –циклон; 3 –-0

Рисунок 1 – Общая схема исследований

1 – сушильная камера; 2 –циклон; 3 – калорифер; 4 – вентилятор; 5-компрессор; 6 – насос подачи; 7 – емкость-термостат; 8 – потенциометр, 9 – смотровое окно

Рисунок 2 - Схема экспериментального стенда

состава смеси к физиологической норме ребенка и получения продуктов высокой пищевой и биологической ценности необходимо комбинировать продукты растительного и животного происхождения.

В качестве белково-углеводного компонента животного происхождения в рецептуру введены молочная подсырная сыворотка и/или обезжиренное молоко. Крупяной компонент обогащает продукт растительными белками и сложными углеводами, макро- и микроэлементами, что приближает продукты по этим показателям к физиологической норме. Крахмал, содержащийся в крупяном компоненте в большом количестве (50-70 %), стабилизирует процесс сушки и способствует получению порошков с хорошо диспергированной структурой и высокой восстанавливаемостью. Плодоовощные компоненты (тыква, морковь, яблоки) обеспечивают продукт комплексом витаминов, минеральных веществ и углеводов в легкоусваиваемой форме, что позволяет отказаться от рафинированного сахара, плохо усваиваемого детским организмом.

В качестве «бифидус – фактора» в рецептуры введена лактулоза, обладающая бифидогенной активностью, благодаря чему она применяется в педиатрии для стимуляции роста лактобактерий у детей грудного возраста, так как именно в этом возрасте происходит формирование кишечной микробиоты и именно в этом возрасте организм наиболее уязвим для дисбактериоза.

Четвертая глава посвящена проектированию рецептур сухих каш для детского питания с помощью современных методов оптимизации, в основе которых лежит методика акад. Липатова Н.Н. (мл.) в варианте, предложенном д. ф.-м. н. С.В. Усатиковым и д.т.н. А.Ю. Шаззо (КубГТУ).





Первым этапом проектирования продуктов детского питания является определение зависимости показателей качества ci (белок, углеводы, витамины, минеральные вещества, калорийность и аминокислоты) смесей от величины aij i-го показателя (1ik) у каждого j-го ингредиента (1jn) и от их массовых долей xj или процентного состава pj.

Обычно для этой цели используется аддитивный (линейный) закон смешивания (1)

Однако в нашем случае, так как технология предусматривает совместную гидротермическую обработку молочного и крупяного сырья, смешивание каши с подготовленным плодоовощным пюре, диспергирование и последующую сушку пюре-полуфабриката, закон смешивания подлежит экспериментальной проверке.

Для определения закона смешивания показателей качества ингредиентов смеси экспериментально проверены две регрессионные модели: линейная (1) и квадратическая. Расчеты проведены в пакете Statistica.

Эксперимент проведен по симплекс – плану. Состав экспериментальной смеси состоял из трех компонентов: рисовой каши, сваренной на молочной сыворотке, тыквы и яблок. Были исследованы следующие показатели качества: белок, сахара (фруктоза, глюкоза, сахароза, лактоза), витамины. Показано, что для всех исследуемых показателей линейная регрессия является значимой и адекватной, т. е. закон смешивания по указанным показателям является аддитивным.

Целью оптимизации рецептурных композиций каш для детского питания является достижение заданной величины показателей качества смеси bi (1ik). Эти эталонные числа bi задаются исходя из физиологической нормы на одно кормление ребенка определенного возраста.

Необходим расчет такого вектора неизвестных долей {pj}, при котором вектор показателей качества смеси {Ci} отличается от вектора эталона {bi} на минимально возможную величину. Это приводит к задаче квадратического программирования.

Органолептические свойства, требования технологии и т.д. формулируются в виде ограничений на допустимое множество для вектора {xj} Также в постановку задачи оптимизации включены потери показателей качества при тепловой обработке (бланшировании, варке, сушке).

В терминах задачи квадратического программирования, целевой функцией является показатель сбалансированности J рецептурной смеси, выражаемый для удобства в процентах. Значение J для рецептурной смеси вычисляли по следующей формуле:

(2)

где числа Ci вычисляются по (1) и числа bi 0.

При полном соответствии смеси требуемым эталонным величинам этот критерий принимает максимально возможное для него значение J = 100%. В случае несовпадения смеси с эталоном значение J<100%, причем чем больше это несовпадение, тем меньше значение J.

Соотношения (1) - (2) с ограничениями на допустимое множество составляют постановку задачи оптимизации рецептуры смеси с целью повышения её сбалансированности.

Решение задачи квадратического программирования проведено в пакете MathCAD. Результаты расчетов представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Рецептуры сухих зерномолочных каш с плодоовощными наполнителями для детского питания в %

№ рецептуры Ингредиенты
яблоки морковь тыква крупа гречневая крупа кукурузная мука рисовая крупа манная сыворотка молочная молоко обезжиренное витаминный премикс
1 6,00 - 32 - - 7,7 - - 54,23 0,065
2 5,80 - 30 - - 7,4 - 56,55 - 0,046
3 6,50 - 30 - - 7,5 - 20,00 35,95 0,050
4 4,90 30 - - 7,4 57,65 0,050
5 5,00 28 - 7,5 - - - 59,45 - 0,048
6 4,36 - 29 7 59,59 - 0,043
Примечание: Сироп лактулозы вносят в количестве 2% от полученного пюре-полуфабриката до сушки

Исходными данными для моделирования рецептуры каши является совокупность компонентов, выбранных в соответствии с медико-биологическими требованиями, предъявляемыми к продуктам детского питания, а также выбор эталона согласно физиологической норме ребенка 6-12 месяцев. В качестве эталона выступает потребность ребенка на одно кормление (1/5 физиологической нормы). Для расчета использовались справочные данные показателей качества выбранных продуктов.

В таблице 2 представлены характеристики на примере рецептурной композиции № 3 (одной порции весом 40 г сухого порошка) в сравнении с физиологической нормой ребенка 6-12 месяцев на 1 кормление.

Таблица 2 - Показатели качества разработанной рецептурной композиции в сравнении с физиологической нормой

Показатели Разработанная рецептура Физиологическая норма - эталон
Белок, г 5,50 5,80
Углеводы, г 29,20 26,00
Кальций, г 0,15 0,12
Фосфор, г 0,14 0,10
Железо, г 1,3•10-3 1,4•10-3
Витамин А, МЕ 278 330
Витамин В1, г 1,06•10-4 1•10-4
Витамин В2, г 1,3•10-4 1,2•10-4
Витамин РР, г 0,0012 0,0012
Витамин С, г 0,02 0,02
Валин, г 0,320 0,302
Изолейцин, г 0,245 0,267
Лизин, г 0,442 0,568
Метионин + цистин, г 0,217 0,232
Треонин, г 0,213 0,267
Триптофан, г 0,080 0,087
Фенилаланин + тирозин, 0,456 0,499
Калорийность, ккал 160,6 160,0

Данные таблицы 2 свидетельствуют о высокой сбалансированности разработанной рецептурной композиции, соответствующей физиологической норме питания ребенка.

Подтверждение этому нашло в сравнительной оценке сбалансированности состава на примере разработанной рецептуры №3 и промышленного аналога, в качестве которого выбрана рисовая каша на молочной основе с яблоками, торговой марки Hipp, максимально приближенная по назначению и набору сырьевых ингредиентов к исследуемой композиции. Сравнение проведено по показателям пищевой ценности, указанным на упаковке сухой каши - аналога.

Графическое отображение сбалансированности состава рецептурной смеси, полученной в результате моделирования в данной работе и каши промышленного производства в сравнении с физиологической нормой - эталоном, показано на рисунке 3.

 Графическое отображение сбалансированности состава рецептурной-3

Рисунок 3 - Графическое отображение сбалансированности состава рецептурной смеси и каши промышленного производства Hipp по сравнению с эталоном

На рисунке 3 по вертикали - отношение показателей смеси Ci к эталонным значениям Bi. Если J = 100%, то все Сi= Bi и график представлял бы собой горизонтальную прямую на высоте 1.

Как видно из рисунка 3 рецептурная композиция, разработанная в результате моделирования, превышает по сбалансированности промышленный аналог и приближается по составу к физиологической норме ребенка 6-12 месяцев, т.е. к эталону.

В пятой главе приведены результаты оптимизации параметров сушки зерномолочных каш с плодоовощными наполнителями. Введение молочного компонента способствовало снижению адгезивных свойств продукта, облегчая скалывание высушенной частицы. Вследствие этого частица должна иметь меньшие линейные размеры, что было подтверждено в результате исследований. Из рисунка 4 видно, что продукт, приготовленный на воде, имел нестабильные размеры частиц в пределах от 500 до 2000 мкм, что, по-видимому, объясняется более длительным временем нахождения пленки продукта на кубиках инерта во время высушивания. Это обстоятельство и вызвало увеличение линейных размеров частиц высушиваемого материала.

 Зависимость линейного размера частиц продукта от его состава -4

Рисунок 4 – Зависимость линейного размера частиц продукта от его состава

Размер частиц продукта, приготовленного на молочной основе (обезжиренном молоке или молочной подсырной сыворотке), в основном варьировал в пределах до 500 мкм, таких частиц наблюдалось 70-85%, а частиц размером от 500 до 1000 мкм – только 21 %. Эти данные свидетельствуют об относительной стабильности процесса, быстроте высушивания и скола с частицы инерта продукта, приготовленного на молочной основе.

На рисунке 5 показана пространственная квадратическая поверхность, отображающая зависимость среднего размера частицы от температуры подаваемого продукта и от количества смеси, подаваемой в слой инертного материала. Интенсивность распыления зависит от вязкости смеси. Нагрев исходного продукта перед сушкой до температуры выше 50о С с целью снижения его вязкости способствовал получению более мелкого порошка, о чем свидетельствуют данные опытной сушки, показанные на рис. 5. Наиболее рациональными следует считать температуру полуфабриката в пределах 60±10о С и расход продукта 1,5-2,0 л/ч, так как именно при этих параметрах наблюдается наиболее оптимальный размер частиц 400-500 мкм. Вязкость, при которой наблюдается оптимальный размер частиц, достигается при содержании сухих веществ в полуфабрикате 14-16%.

На рисунке 6 представлена зависимость влажности и плотности порошка на основе молочной сыворотки от температуры отработанного воздуха. Из данной диаграммы видно, что для получения влажности порошка 3,5-4,0 % температура отработанного воздуха должна быть достаточно высокой – 90±5оС. Температура сухого продукта при этом составляла 40-45оС.

Рисунок 5 - Зависимость размера Рисунок 6–Зависимость массовой доли

сухих частиц от температуры и влаги и плотности порошка от темпе-

скорости подаваемого продукта ратуры отработанного воздуха

В результате проведенных исследований определены рациональные параметры сушки зерномолочных каш с плодоовощными наполнителями:

- начальная температура смеси на входе

в сушильную камеру, о С 60±10

- исходная концентрация сухих веществ в смеси, % 14-16

- температура воздуха на входе, о С 115-125

- температура отработанного воздуха, о С 85-95

- температура сухого продукта

на выходе из сушильной камеры, о С 40-45

В шестой главе обоснованы принципы разработанной технологии производства сухих зерномолочных каш с плодоовощными наполнителями, обогащенных витаминами и лактулозой, технологическая схема, которых представлена на рисунке 7.

Предлагаемая технология включает варку зерновой каши на молочной сыворотке и / или обезжиренном молоке, подготовку плодоовощного пюре, их смешивание, диспергирование смеси с последующей сушкой полученного гомогенного полуфабриката. Лактулоза добавляется в виде сиропа в количестве 2% до сушки.

В седьмой главе приведены результаты оценки качества зерномолочных каш с функциональными ингредиентами для детей первого года жизни.

При производстве сухих зерномолочных каш с плодоовощными наполнителями происходят изменения химического состава сырья и полуфабрика-

 Технологическая схема производства сухих многокомпонентных каш-6

Рисунок 7 – Технологическая схема производства сухих многокомпонентных каш для прикорма детей первого года жизни

тов, показанные в таблице 3 на примере каши рисовой на молочной сыворотке с тыквенно-яблочным наполнителем.

Таблица 3 - Изменения химического состава сырья, полуфабрикатов при производстве каши рисовой на молочной сыворотке с тыквенно-яблочным наполнителем

Показатели Тыква «Мускатная» Яблоки «Ренет Симиренко» Сыворотка подсырная Рисовая мука Пюре-полуфабрикат Сухая каша
Сухие вещества, % 10,00 11,00 6,00 91,00 15,5 97,87
Пищевая ценность, г (в 100 г сухого вещества):
Белок 10,00 3,00 12,00 7,41 11,50 10,80
Жир 1,00 3,00 1,1 0,59 - 0,88
Углеводы в т.ч. редуцирующие -крахмал -клетчатка -лактулоза 59,12 29,45 2,00 12,00 - 79,40 40,50 7,00 6,00 - 74,00 - - - - 83,00 - 79,10 0,4 - 79,35 22,80 39,00 4,95 6,62 75,89 17,72 39,17 4,70 6,44
Витамины, мг:
аскорбиновая кислота (С) 86,55 12,00 0,90 - 21,85 11,4
ниацин (РР) 5,79 4,60 0,12 - 2,84 2,10
тиамин (В1) 0,50 0,40 0,05 - 0,09 0,06
рибофлавин (В2) 0,58 0,15 0,18 - 0,12 0,10
-каротин 20,70 0,20 - - 6,2 2,9

Анализ экспериментальных данных свидетельствует о том, что при производстве сухих каш происходит потеря лабильных биологически активных веществ на двух стадиях технологического процесса - при подготовке пюре-полуфабриката (варке каши на молочной основе и бланшировании плодов) и при сушке. В процессе сушки уменьшается количество витаминов РР, В1 и В2 на 16-33% и почти в 2 раза содержание -каротина и витамина С. Высокая потеря -каротина происходит в большей степени, очевидно, за счет окисления при подаче смеси на сушку распылением, чем в результате термического разложения, т.к. в аппаратах с активной гидродинамикой действие высокой температуры кратковременно.

Так как в процессе тепловой обработки продуктов (разваривание, сушка) в значительной степени разрушаются витамины, в рецептуры, по рекомендации Института питания, введен витаминный премикс Н 33053, специально разработанный для обогащения сухих продуктов детского питания, представляющий собой смесь 10 основных необходимых детям витаминов (А, Д, Е, С, В1, В2, В6, РР, фолиевая кислота, В12). Количество премикса рассчитано при моделировании рецептур от 0,043 до 0,065%.

На основании спроектированных рецептур изготовлены опытно-лабораторные партии сухих каш, результаты исследований пищевой и энергетической ценности которых приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Пищевая и энергетическая ценность новых видов сухих каш для детского питания в 100 г

Критерий Норма Каша сухая рисовая с тыквенно-яблочным наполнителем, обогащенная витаминами и лактулозой
на молочной сыворотке на обезжиренном молоке на смеси молочной сыворотки с обезжиренным молоком
Влажность, % 4-6 2,13 2,45 2,42
Белки, г 12-20 10,80 18,50 14,70
Жиры, г не менее 0,5 0,88 1,00 0,92
Углеводы, г: в т.ч. 60-70 75,89 74,63 71,55
редуцирующие, г - 17,72 17,30 15,02
крахмал,г - 39,17 37,48 37,35
клетчатка, г - 4,70 5,32 5,00
а-токоферол, мг 5-10 4,07 4,23 4,00
-каротин, мг - 2,90 3,20 2,87
Аскорбиновая кислота, мг 30-100 36,40 48,60 43,40
Витамин В1, мг 0,2-0,6 0,30 0,33 0,25
Витамин В2, мг 0,4-0,8 0,36 0,41 0,30
Витамин РР, мг 4-8 4,70 3,60 2,90
Витамин А, МЕ 300-600 630,00 620,00 668,00
Кальций, мг не менее 320 325,00 540,00 390,00
Фосфор, мг 250-600 380,00 445,00 350,00
Железо, мг не менее 3 3,00 2,80 3,70
Энергетическая ценность, ккал 320-500 354,68 381,52 353,28

Результаты исследований аминокислотного состава каши сухой рисовой на молочной сыворотке с тыквенно-яблочным наполнителем в сравнении со спроектированной композицией приведены в таблице 5.

Как видно из таблицы 5, данные экспериментальных исследований аминокислотного состава подтверждают высокую аминокислотную сбалансированность разработанных сухих каш для детского питания, их соответствие показателям, полученным в результате проектирования рецептур и обоснованному эталону.

Таблица 5 - Результаты исследований аминокислотного состава опытного образца в сравнении со спроектированной композицией

Показатель Исследуемые смеси Эталон – грудное молоко
Спроектированная композиция Опытный образец
Незаменимые аминокислоты, г/100г белка 41,11 43,58±1,61 43,20
Валин 5,86 5,38±0,13 5,50
Изолейцин 4,44 4,74±0,25 4,60
Лейцин 8,21 8,14±0,32 9,30
Лизин 5,56 7,42±0,30 6,60
Метионин + цистин 4,50 4,63±0,16 4,00
Треонин 3,69 3,80±0,14 4,30
Триптофан 1,46 2,05±0,08 1,70
Фенилаланин + тирозин 7,39 7,42±0,23 7,20
Минимальный скор, СMIN,% 88,28 (лейцин) 87,53 (лейцин) 100,00

Исследования микробиологических показателей и показателей безопасности каши сухой рисовой на молочной сыворотке с тыквенно-яблочным наполнителем, обогащенной витаминами и лактулозой показали, что данный продукт соответствует всем нормативным требованиям, и разработанные каши можно употреблять непосредственно в пищу без варки.

Установлено, что время смачиваемости частиц составляет от 20 до 30 с, степень слеживаемости в исследуемых кашах равна 2-3 %. Следует отметить, что для аналогичных продуктов степень слеживаемости составляет 10 %. Время восстановления разработанного продукта составляет не более 3 мин.

Таким образом, сухие каши с плодоовощными наполнителями, полученные высушиванием в «кипящем» слое инертного материала, не слеживаются, не комкуются, восстанавливаются в гомогенное пюре в течение не более 3 мин. и по смачиваемости относятся к классу инстант-продуктов.

Для характеристики гигроскопических свойств и подбора соответствующих материалов для фасовки и упаковки сухих продуктов для детского питания необходимо было установить закономерности изменения адсорбционной влажности этих продуктов.

Исследовали изменения влажности образца каши рисовой с тыквенно-яблочным наполнителем на основе молочной сыворотки в зависимости от сроков хранения при различной относительной влажности воздуха от 20 до 90% при температуре 20±2°С. Установлено, что изменение сорбционной влаги в зависимости от относительной влажности воздуха происходит в первый период хранения. Равновесная влажность порошка в условиях относительной влажности воздуха от 20 до 50% достигается на восьмые сутки. В условиях относительной влажности воздуха от 60 до 90% этот показатель устанавливается на 18 сутки хранения, после чего не изменяется.

На рисунке 8 приведена изотерма сорбции сухих каш для детского питания. Изотерма сорбции имеет форму, характерную для коллоидно-капиллярно-пористых материалов, обладающих высокой гигроскопичностью, из чего следует заключение о необходимости упаковывания порошков в герметичные тароупаковочные материалы.

С этой целью сухие витаминизированные каши для детского питания упаковывали в пакеты из комбинированного пленочного материала типа "Цефлен" и хранили при температуре (25+2) °С и (10±2) °С в течение 8 месяцев при относительной влажности воздуха не более 75%.

Отмечено, что в процессе хранения в сухих кашах микроорганизмы не развиваются, и общая бактериальная обсемененность в обезвоженном продукте постепенно снижается. Органолептические показатели порошков, хранившихся в течение восьми месяцев, не претерпевали существенных изменений. При хранении порошков происходит незначительное снижение ОБЦ – через 6 месяцев хранения на 9,25%, 8 месяцев – на 16%.

По результатам комплексных исследований рекомендованы предельно допустимые сроки хранения герметически упакованных сухих каш 6 месяцев при температуре воздуха 25 С и относительной влажности воздуха не более 75%.

Проведены клинические исследования сухой каши рисовой на молочной сыворотке с тыквенно-яблочным наполнителем, обогащенной витаминами и лактулозой. Под наблюдением находилось 23 ребенка в возрасте от 4,5 месяцев, в т.ч. 10 детей с клиническими проявлениями дисбактериоза кишечника.

 Изотерма сорбции сухих Изменения количества би- -7

Рисунок 8 – Изотерма сорбции сухих Рисунок 9 – Изменения количества би-

каш для детского питания фидо-бактерий в фекалиях детей при

употреблении разработанных продуктов

Эффективность смеси для лечения и профилактики дисбактериоза оценивалась по микробиологическому анализу фекалий, а также по клиническим проявлениям дисбактериоза кишечника: общее беспокойство, срыгивание, запоры, неустойчивый характер стула, диарея, метеоризм.

Результаты клинических исследований подтверждают эффективность разработанной смеси, обогащенной пребиотиком лактулозой, для коррекции дисбиотических нарушений желудочно-кишечного тракта у детей грудного возраста.

По результатам клинических исследований разработанные продукты рекомендованы детям в возрасте от 4,5 месяцев без варки. На основании этого разработаны рекомендации по восстановлению и употреблению инстант-каш.

В восьмой главе представлены результаты расчета экономической эффективности от внедрения разработанной технологии.

ВЫВОДЫ

1. На основании медико-биологических требований выбраны и обоснованы ингредиенты для производства сухих зерномолочных каш с плодоовощными наполнителями для прикорма детей первого года жизни.

2. Экспериментально проверена закономерность смешивания показателей качества компонентов каш по предложенной технологии, которая положена в основу компьютерного моделирования оптимальных рецептур.

Обоснована правомерность применения аддитивного закона смешивания для расчета показателей качества сложных по составу смесей.

3. С помощью компьютерного моделирования разработаны рецептуры шести видов сухих зерномолочных каш с плодоовощными наполнителями, сбалансированных по основному нутриентному составу и энергии для прикорма детей первого года жизни.

4. Определены рациональные режимы сушки подготовленной смеси-полуфабриката в «кипящем» слое инертного материала: температура смеси на входе в сушильную камеру - 60±10о С; температура воздуха на входе - 120±5 о С; на выходе - 90±5 о С. Конечная влажность продукта 4%.

Данные условия сушки определили физические свойства сухих каш: смачиваемость порошка 20-30 с, 100%-ную восстанавливаемость до однородной гомогенной структуры в течение 2-3 минут, дисперсность порошка 400-500 мкм, насыпная масса 0,20-0,23 г/см3.

5. Установлено, что использование сиропа лактулозы в рецептурах сухих зерномолочных каш с плодоовощными наполнителями не оказывает негативного воздействия на технологические свойства пюре-полуфабриката.

6. Упределено, что в процессе тепловой обработки (разваривании круп, плодов, овощей и сушки смеси-полуфабриката) потери витаминов РР, В1 и В2 составили 16-33%, витамина С и - каротина – 50%, в связи с этим предусмотрено внесение в сухую смесь витаминного премикса Н 33053 в количестве 0,043-0,065%, рассчитанном при моделировании рецептур.

7.Показано, что ОБЦ разработанных каш находится на уровне 150% (каша на смеси молочной сыворотки с обезжиренным молоком) и не уступает в сравнительной оценке аналогу – детской молочной каше Hipp с яблоками (158%).

8. Установлено, что в процессе хранения качество обезвоженных герметически упакованных каш практически не изменяется, ОБЦ после 6 месяцев хранения снизилась на 9,2%.

Стабильность микробиологических и органолептических показателей определили предельно допустимые сроки хранения сухих каш 6 месяцев при температуре воздуха не выше 25С и относительной влажности воздуха 75 %.

9. Проведены клинические исследования сухой каши рисовой на молочной сыворотке с тыквенно-яблочным наполнителем, обогащенной витаминами и лактулозой, по заключению которых научно обоснована функциональная (лечебно-профилактическая) эффективность разработанных продуктов с лактулозой для коррекции дисбиотических нарушений желудочно-кишечного тракта у детей грудного возраста.

Продукты рекомендованы в качестве прикорма к основному молочному питанию детям в возрасте от 4,5 месяцев.

10. Разработана технология новых видов сухих каш для прикорма детей первого года жизни. Исследованы физические свойства, показатели пищевой ценности и безопасности новых продуктов.

Технология апробирована в промышленных условиях консервного цеха ЗАО ОПХ «Центральное» КА «Алькор» (Северокавказский зональный НИИ садоводства и виноградарства).

11. Разработан комплект технической документации на новые виды многокомпонентных инстант-продуктов для прикорма детей.

Расчетный экономический эффект от внедрения разработанной технологии, в зависимости от видов молочного и растительного сырья, составит от 15,7 до 21,3 тыс. руб. на 1 т сухого продукта, но основной эффект определяется как социальный, позволяющий обеспечить детей первого года жизни полноценными натуральными продуктами отечественного производства.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Овчарова, Г.П. Технологическая линия по производству сухих смесей / Г.П. Овчарова, М.Ю. Абреч, Е.Ю.Непорожняя// Сборник трудов. Развитие современных технологий обработки сырья растительного и животного происхождения. – Краснодар, 2004. – С. 73-76.

2. Овчарова, Г.П. Исследование качественных показателей сырья и готового продукта – сухих смесей/ Г.П. Овчарова, М.Ю. Абреч, Е.Ю.Непорожняя // Доклады науч-практ. конф. «Качество и безопасность сельскохозяйственного сырья и пищевой продукции». – Углич, 2004. - С. 270-273.

3. Непорожняя, Е.Ю. Поликомпонентные сухие каши нового поколения для детского питания / Е.Ю. Непорожняя, Г.П. Овчарова, М.Ю. Абреч// Матерiали VIII Miжнар. наук-практ. конф. «Наука I освiта 2005» Сiльське господарство. - Днiпропетрвськ, 2005. Т.53. – С. 60-62.

4. Непорожняя, Е.Ю. Анализ показателей пищевой адекватности и аминосбалансированности сырья, перспективного для проектирования поликомпонентных продуктов прикорма детей грудного возраста / Е.Ю. Непорожняя, Г.П. Овчарова, М.Ю. Абреч // Сборник трудов Междунар. науч-практ. конф. «Приоритетные направления комплексных научных исследований в области производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции». - Углич. 2005. – С.277-280.

5. Непорожняя, Е.Ю. Сухие плодоовощные продукты на зерновой основе с поливитаминным премиксом для детского питания / Е.Ю. Непорожняя, Г.П. Овчарова, М.Ю. Абреч // Тезисы докладов XXXII науч. конф. студентов и молодых ученых вузов южного федерального округа. Часть 2. – Краснодар, 2005. – С. 27-28.

6. Непорожняя, Е.Ю. Клиническая оценка использования каши сухой обогащенной лактулозой в питании детей / Е.Ю. Непорожняя, Г.П. Овчарова, М.Ю. Абреч // Материалы VII регион. науч.-практ. конф. молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса». – Краснодар, 2005. – С. 183-185.

7. Непорожняя, Е.Ю. Сухие витаминизированные каши с бифидогенными свойствами для детей грудного возраста / Е.Ю. Непорожняя, Г.П. Овчарова, М.Ю. Абреч// Материалы науч-практ. конф. «Актуальные проблемы качества и безопасности продовольственного сырья и пищевой продукции». – Краснодар, 2005. – С. 74-76.

8. Непорожняя, Е.Ю. Операторная модель технологической системы производства порошковых продуктов детского питания сложного состава /Е.Ю. Непорожняя, Г.П. Овчарова // Сборник научных трудов. «Современные направления теоретических и прикладных исследований». – Одесса, 2006. - С. 65-69.

9. Непорожняя, Е.Ю. Методика оптимизации рецептур сухих каш для детского питания на основе закона смешивания / Е.Ю. Непорожняя, С.В. Усатиков, Г.П. Овчарова// Изв. Вузов. Пищевая технология. - 2006. - №4. – С. 100-103.

10. Непорожняя, Е.Ю. Повышение сбалансированности рецептурных композиций сухих каш для детского питания / Е.Ю. Непорожняя, С.В. Усатиков, Г.П. Овчарова/// Изв. Вузов. Пищевая технология. – 2006. - №5. – С. 63-65.

11. Овчарова, Г.П. Все о консервах и не только… Глава 7. Технология производства пищевых концентратов из растительного и животного сырья. / Г.П. Овчарова, М.Ю. Абреч, Е.Ю. Непорожняя и др.//Сборник трудов. – Краснодар. ГУ КНИИХ и П с/х прод. РАСХН, 2006. - С.222-261.

12. Непорожняя, Е.Ю. Детские инстант-продукты функционального назначения / Е.Ю. Непорожняя, Г.П. Овчарова, М.Ю. Абреч // Материалы Всерос. науч. молодежной конф. с междунар. участием «Основные направления функционального питания и безопасность пищевых продуктов». – Улан-Удэ, 2006. – С. 12-13.

13. Непорожняя, Е.Ю. Влияние условий и сроков хранения на качество сухих каш для детского питания / Е.Ю. Непорожняя, Г.П. Овчарова // Тезисы докладов XXXIII науч. конф. студентов и молодых ученых вузов южного федерального округа. Часть 2. – Краснодар, 2006. – С. 140 - 141.

14. Овчарова, Г. П. Исследования физических свойств молочных инстантных каш с плодоовощными наполнителями для детского питания / Г.П. Овчарова, Е.Ю. Непорожняя, М.Ю. Абреч// Сборник материалов науч. чтений с междунар. участием, посвященных 100-летию со дня рождения проф. П.Ф. Дьяченко. – Москва, 2006. – С.84-86.

15. Решение о выдаче патента на изобретение №2005118046/13 (020512) от 14.06.2005г «Способ получения сухой смеси для детского питания» Овчарова Г.П., Абреч М.Ю., Непорожняя Е.Ю. и др.

16. Решение о выдаче патента на изобретение №2005118 047/13 (020513) от 14.06.2005г «Способ производства сухой смеси для детского питания» Овчарова Г.П., Абреч М.Ю., Непорожняя Е.Ю. и др.



 





<


 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.