Разработка технологии функциональных вафельных изделий с использованием порошка топинамбура и палатинозы
На правах рукописи
ФИЛИППОВА Елизавета Валентиновна
Разработка технологии функциональных
вафельных изделий с использованием
порошка топинамбура и палатинозы
05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки
злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов,
плодоовощной продукции и виноградарства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Краснодар – 2013
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный
технологический университет» (ФГБОУ ВПО «КубГТУ»)
Научный руководитель: Красина Ирина Борисовна,
доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты: Першакова Татьяна Викторовна,
доктор технических наук, доцент, проректор
по научной работе Краснодарского кооперативного института (филиала) АНО ВПО ЦС РФ «Российский университет кооперации»
Агеева Наталья Васильевна,
кандидат технических наук, заместитель генерального директора по качеству
и связям с общественностью
ОАО Кондитерский комбинат «Кубань»
(г. Тимашевск)
Ведущая организация: ГНУ Краснодарский научно-
исследовательский институт хранения
и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии
Защита состоится 28 ноября 2013 года в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в ФГБОУ ВПО «Кубанский
государственный технологический университет» по адресу: 350072,
г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-248.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет».
Автореферат разослан 25 октября 2013 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
канд. техн. наук, доцент В.В. Гончар
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1.1 Актуальность работы. Концепция государственной политики в области здорового питания населения России в качестве основной задачи предусматривает создание функциональных пищевых продуктов. Такие продукты снижают риск развития многих заболеваний, связанных с питанием, сохраняют и улучшают здоровье за счет наличия в их составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов.
Значительное потребление мучных кондитерских изделий позволяет считать их одним из основных продуктов питания. Согласно данным Росстата за последние 10 лет производство мучных кондитерских изделий в стране увеличилось почти в 2 раза с 897,8 до 1527,1 тыс.т в год. На долю вафельных изделий приходится более 20 % от общего объема потребления мучных кондитерских изделий; причем изделия этой группы содержат недостаточное количество таких нутриентов как витамины, пищевые волокна и минеральные вещества, а также имеет высокую сахароемкость и жироемкость.
Одним из приоритетных направлений в обогащении мучных кондитерских изделий уникальным набором нутриентов, является использование порошка, получаемого из клубней топинамбура, а полная замена сахара на палатинозу и внесение в жировую вафельную начинку порошка из клубней топинамбура позволит снизить сахароемкость и жироемкость, придать продукту функциональные свойства.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии тематикой НИР кафедры Технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производства КубГТУ «Совершенствование технологий производства хлебобулочных, кондитерских и макаронных изделий повышенной пищевой и биологической ценности» (№ госрегистрации 01200612961).
1.2 Цель и задачи исследований. Целью исследований явилась разработка технологии функциональных вафельных изделий с использованием порошка из клубней топинамбура и палатинозы.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
- изучение, анализ и систематизация отечественной и зарубежной научной и патентной литературы по теме исследований;
- теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение целесообразности использования порошка, полученного из клубней топинамбура, в качестве добавки для обогащения вафельных изделий;
- исследование показателей качества и безопасности клубней и порошка, полученного из клубней топинамбура;
- исследование химического состава и технологических свойств порошка из клубней топинамбура;
- исследование химического состава и технологических свойств палатинозы;
- исследование влияния порошка из клубней топинамбура на реологические, физико-химические и органолептические свойства вафельного теста и вафельных листов;
- исследование возможности замены сахара-песка палатинозой в рецептуре жировой вафельной начинки;
- исследование влияния порошка из клубней топинамбура и палатинозы на реологические, физико-химические и органолептические свойства жировой вафельной начинки;
- разработка технологии и рецептуры функциональных вафельных изделий с использованием порошка из клубней топинамбура и палатинозы;
- оценка потребительских свойств, пищевой ценности и безопасности вафельных изделий без сахара, обогащенных порошком из клубней топинамбура;
- исследование влияния порошка из клубней топинамбура и палатинозы на показатели качества вафель в процессе хранения;
- опытно-промышленная апробация результатов исследований, разработка и утверждение комплекта технической документации на функциональные вафельные изделия с порошком из клубней топинамбура, не содержащих сахара;
- расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения предлагаемых технологии и рецептуры и реализации функциональных вафельных изделий.
1.3 Научная новизна. Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность и эффективность использования порошка из клубней топинамбура и палатинозы при создании и производстве функциональных вафельных изделий.
На основании впервые исследованных функциональных и технологических свойств порошка топинамбура и палатинозы установлена целесообразность их использования в рецептуре функциональных вафельных изделий.
Впервые установлено, что внесение порошка топинамбура позволяет улучшить технологические свойства вафельного теста, а также структурно-механические свойства вафельных листов.
Впервые выявлено и оценено влияние порошка топинамбура и палатинозы на технологические свойства жировой начинки, которое позволило получить вафельные изделия с не содержащие сахара, функциональными свойствами.
Обоснована возможность снижения сахароемкости и жироемкости вафельной начинки за счет полной замены сахара на палатинозу и внесения порошка из клубней топинамбура в жировую начинку, что приводит к снижению энергетической ценности готовых изделий.
С использованием метода математического моделирования разработана рецептура функциональных вафель без сахара, обогащенных порошком топинамбура.
Впервые показано, что палатиноза и порошок, полученный из клубней топинамбура, улучшают потребительские свойства и увеличивают сохраняемость вафельных изделий.
Новизна технологических и технических решений подтверждена патентами РФ на изобретения и полезную модель.
1.4 Практическая значимость. Разработана рецептура вафель «Глория», обладающих высокими потребительскими свойствами и физиологической ценностью. На основе анализа и обобщения результатов теоретических и экспериментальных исследований разработаны практические рекомендации по выпуску функциональных вафельных изделий, обогащенных порошком из клубней топинамбура и не содержащих сахара.
Разработан комплект технической документации на вафли без сахара, обогащенные порошком из клубней топинамбура (ТУ 9137-330-02067862-2012; ТИ 02067862–330–2012, РЦ 02067862-330).
1.5 Реализация результатов исследования. Разработанные технологические режимы приготовления вафельных изделий с жировой начинкой, обогащенной порошком из клубней топинамбура, с полной заменой сахара-песка на палатинозу и с заменой части муки на порошок топинамбура в рецептуре вафельных листов, а также рецептура мучных кондитерских изделий прошли производственные испытания в условиях учебно-научно-производственного комплекса института пищевой и перерабатывающей промышленности.
Опытно-промышленная апробация разработанных технологических и технических решений проведена в ОАО «Кубаньхлебпром» (г. Краснодар) и ООО «Новые технологии» (Республика Адыгея, аул Тахтамукай).
Разработанные технические и технологические решения рекомендованы к внедрению на ООО «Новые технологии» (Республика Адыгея, аул Тахтамукай). Ожидаемый экономический эффект от внедрения и реализации функциональных вафельных изделий с порошком топинамбура без сахара в объеме 1000 тонн в год составит 700 тыс. руб.
1.6 Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований доложены, обсуждены и одобрены на: Межд. конф. «Новые технологии переработки сельскохозяйственного сырья в производстве продуктов общественного питания» (г.Владивосток, 2010 г.); V Межд. науч.-практич. конф. «Молодежь и наука: реальность и будущее» (г.Невинномысск, 2011-2013 гг.); Межд. науч.-технич. конф. «Современные достижения биотехнологии» (г.Ставрополь, 2011г.); Межд. науч.-практич. конф. «Актуальные вопросы науки» (г.Москва, 2011г.); и Межд. науч.-практич. конф. «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века» (г. Краснодар, 2011 и 2013гг.); Межд. конф. «Современные технологии и оборудование для хлебопекарного и кондитерского производства» (г.Минск, 2011г.); восьмой межд. конф. «Торты, вафли, печенье, пряники – 2012. Инновации и традиции.» (г.Москва, 2012 г.); V межд. науч. конф. студ. и аспирантов «Техника и технология пищевых производств» (г.Могилев, 2012г.); Межд. науч.-практич. конф. «Теоретические и практические вопросы развития научной мысли в современном мире» (г.Уфа, 2013г.); Межд. научн. форум «Пищевые инновации и биотехнологии» (г. Кемерово, 2013г.).
Разработанные вафельные изделия удостоены диплома 2 степени лауреата краевого конкурса среди аспирантов высших учебных заведений за 2012 год Минобрнауки Краснодарского края, диплома -й степени конкурса молодежных научных и инновационных проектов «InnoTech-2012» (ФГБОУ ВПО «КубГТУ»).
1.7 Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 26 научных работ, в том числе 3 статьи – в журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России, получены патенты РФ на изобретения и на полезную модель, а также положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение.
1.8 Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора отечественной и зарубежной научно-технической и патентной литературы, методической части, экспериментальной части, выводов, списка использованных литературных источников и приложения. Основная часть работы выполнена на 150 страницах компьютерного текста, включает 24 таблицы и 34 рисунка. Список литературных источников включает 161 наименование отечественных и зарубежных авторов.
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследований использовали клубни топинамбура и порошок, полученный из клубней топинамбура по технологии ООО «Эспланада – Южная» (ТУ 9164-282-04801346-08), натуральный сахарозаменитель – палатиноза, полуфабрикаты – вафельные листы и жировую начинку, а также готовые вафельные изделия.
2.2 Методы исследований. При проведении экспериментальных исследований использовали общепринятые и специальные методы анализа состава и свойств продуктов, а также современные физико-химические методы анализа.
Гигроскопичность подсластителей определяли при 200С; гранулометрический состав и растворимость порошка топинамбура в воде – седиментационным методом; активную кислотность порошка топинамбура в его растворе 10% концентрации – на рН-метре И-130; массовую долю белка –
методом Кьельдаля, химический состава сырья и готовой продукции (содержание микро-, макроэлементов и витаминов) – методом капиллярного электрофореза на приборе КАПЕЛЬ®-103Р. Определение равномерности распределения рецептурных компонентов – методом Гаусса.
При проведении лабораторных исследований и производственных испытаний вафельных изделий использовали общепринятые и специальные методы оценки качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий. Определение реологических характеристик полуфабрикатов и готовых изделий проводили на приборах «Реотест-2» и Структурометр СТ-1.
Оценку результатов и их статистической достоверности проводили с использованием современных методов расчёта статистической достоверности результатов измерений с помощью пакетов прикладных программ Microsoft Office Excel 2007 и Statistic 6.0 for Windows. Компьютерное моделирование рецептур выполнено в пакете MathCAD 13.
Структурная схема исследования представлена на рисунке 1.
3 экспериментальная часть
3.1 Обоснование выбора обогащающей добавки и сахарозаменителя. Основным приемом в создании функциональных продуктов является поиск и внедрение в производство нетрадиционных добавок растительного происхождения, обладающих одновременно технологической и физиологической функциональностью. Использование продуктов переработки клубней топинамбура при производстве вафельных изделий особенно актуально, так как содержащиеся в нем компоненты обладают уникальным набором эссенциальных нутриентов.
Рисунок 1 – Структурная схема исследований
В пищевой промышленности клубни топинамбура в своем первоначальном виде использовать неэффективно, поэтому нами в качестве обогащающей добавки выбран порошок, полученный из клубней топинамбура сорта «Интерес» по ТУ 9164-282-04801346-08. Порошок из клубней топинамбура способен сохранять все ценные вещества клубней, что видно из таблицы 1.
Таблица 1 – Химический состав клубней и порошка топинамбура
| Наименование показателя | Значение показателя | |
| клубни топинамбура | порошок топинамбура | |
| Массовая доля, %: | ||
| влаги | 77,92 | 6,0 |
| белков | 2,0 | 8,19 |
| жиров | 0,01 | 0,05 |
| углеводов | 17,51 | 74,56 |
| золы | 2,54 | 10,75 |
Приведенные данные показывают, что в порошке топинамбура в значительном количестве содержатся углеводы и минеральные вещества, следует отметить незначительное содержание липидов.
При исследовании углеводного состава клубней и порошка топинамбура отмечено высокое содержание фруктозы и инулина (таблица 2). Из приведенных данных видно, что порошок топинамбура содержит этих компонентов в 4,3 раза больше чем клубни. Из пищевых волокон отмечается наибольшее содержание протопектина.
Таблица 2 – Углеводный состав клубней и порошка топинамбура
| Наименование показателя | Значение показателя | |
| клубни топинамбура | порошок топинамбура | |
| Общее количество углеводов г/100г, в том числе: | 17,51 | 74,56 |
| фруктозы | 6,19 | 26,35 |
| инулина | 8,28 | 35,23 |
| пищевых волокон, в том числе: | 3,04 | 12,98 |
| пектина | 0,69 | 2,94 |
| протопектина | 1,47 | 6,29 |
| целлюлозы | 0,54 | 2,30 |
| гемицеллюлозы | 0,34 | 1,45 |
Минеральный состав клубней и порошка топинамбура представлен марганцем, железом, цинком, медью и другими макро- и микроэлементами, необходимыми для организма человека. Отмечено высокое содержание калия и незначительное натрия, как в клубнях, так и в порошке топинамбура, что является положительным фактором в профилактике атеросклероза и гипертонической болезни. По содержанию железа, цинка и марганца 100г порошка топинамбура могут удовлетворить суточную потребность в них.
Таким образом, выполненные исследования свидетельствуют о том, что порошок топинамбура является ценным пищевым сырьем, что позволяет использовать его для производства функциональных пищевых продуктов.
Исследования показателей безопасности показали, что порошок топинамбура является безопасным по содержанию токсичных элементов, радионуклидов и пестицидов и по микробиологическим показателям, значения которых значительно ниже допустимых уровней, регламентированных СанПиН 2.3.2.1078-01.
С целью снижения сахароемкости начинки был выбран натуральный сахарозаменитель нового поколения – палатиноза, что позволило придать начинке функциональные свойства и снизить сахарную нагрузку на организм, т.к. палатиноза не вызывает кариеса зубов, незначительно влияет на концентрацию глюкозы и инсулина в крови, не метаболизируется большинством бактерий и дрожжами, селективно обеспечивает рост бифидобактерий кишечной микрофлоры человека.
3.2 Исследование технологических свойств порошка из клубней топинамбура и палатинозы. При создании сложных поликомпонентных пищевых систем и формировании необходимых потребительских свойств готового продукта необходимо учитывать технологические свойства, проявляемые добавками.
В таблице 3 приведены данные, характеризующие технологические свойства порошка топинамбура.
Таблица 3 – Технологические свойства порошка из клубней топинамбура
| Наименование показателя | Значениепоказателя |
| Водосвязывающая способность, % | 225 |
| Влагоудерживающая способность, г/г | 1,6 |
| Жиросвязывающая способность, % | 135 |
| Жироудерживающая способность, г/г | 0,73 |
| Эмульгирующая способность, % неразрушенной эмульсии в воде в масле | 75 60 |
| Степень измельчения, % частиц с размером не более 35 мкм | 98,90-99,00 |
Из приведенных данных видно, что порошок из клубней топинамбура обладает высокой водопоглотительной и водоудерживающей способностью, что необходимо учитывать при его внесении в пищевую систему.
Порошок из клубней топинамбура содержит полисахариды, которые в сочетании с водой образуют коллоидные системы и проявляют свои функциональные свойства лишь при достаточном гидратировании.
Эмульгирующая способность порошка из клубней топинамбура в воде составляет 75% неразрушенной эмульсии, тогда как в масле его эмульгирующая способность значительно ниже и составляет 60 %.
Установлено, что эмульсии с введением порошка топинамбура отличаются повышенной стойкостью по сравнению с контролем, что позволяет использовать их для улучшения технологических свойств вафельных полуфабрикатов. Также установлено, что введение порошка топинамбура повышает стойкость, как свежеприготовленных эмульсий, так и эмульсий в процессе хранения.
Одним из основных требований, предъявляемых к сахарозаменителям используемым для создания мучных кондитерских изделий и формирования необходимых потребительских свойств готовых изделий является проявление определенных технологических свойств. Технологические свойства палатинозы приведены в таблице 4.
Таблица 4 – Технологические свойства палатинозы
| Наименование показателя | Значение показателя |
| Массовая доля влаги, % | 6,0 |
| Активность воды, ед.пр. | 0,43 |
| Жироудерживающая способность, г/г | 2,1 |
| Растворимость при 250 С, г/л | 30 |
| Гигроскопичность, % | 0,05 |
| Размер частиц, мкм | <40 |
Следует отметить высокую растворимость и низкую гигроскопичность палатинозы, что очень важно с точки зрения сохранения потребительских свойств готовых изделий при хранении.
3.3 Формирование потребительских свойств и стабилизации качественных показателей вафельных листов. В составе готового вафельного изделия листы составляют около 20%, и именно от их качества зависят такие свойства готовых вафель, как хрупкость и хруст. Поэтому для достижения хрустящих свойств вафельного листа необходимо обеспечить оптимальную влажность и вязкость вафельного теста, и равномерное распределение всех его компонентов.
В ходе исследований определяли влияние порошка топинамбура на показатели качества вафельного теста и готовых листов. Порошок топинамбура вносили в тесто в количестве от 5 до 15%, заменяя им соответствующее количество пшеничной муки.
Данные о влиянии порошка топинамбура на вязкость вафельного теста свидетельствуют о необходимости внесения дополнительного количества воды при замене пшеничной муки порошком топинамбура для достижения заданной вязкости теста.
При внесении гидратированного порошка топинамбура уже на стадии замешивания наблюдается снижение вязкости вафельного теста.
Как видно из зависимости, приведенной на рисунке 2, у контрольного образца теста с течением времени снижается текучесть в связи с образованием клейковинных нитей, из-за чего мучная суспензия теряет однородность и расслаивается. Введение в тесто порошка из топинамбура плавно разжижает суспензию, при этом текучесть теста со временем изменяется незначительно.
Рисунок 2 – Изменение текучести вафельного теста с течением времени при дозировке порошка из клубней топинамбура:
- контроль;
- 5%;
- 10%;
- 15%
Изменение массовой доли порошка топинамбура в рецептуре вафельного теста оказывает влияние и на структуру готового вафельного листа, изменяя его хрупкость (рисунок 3).
Рисунок 3 – Влияние порошка топинамбура на хрупкость вафельного листа
Хрупкость вафель увеличивается при внесении в тесто порошка топинамбура от 5 до 10%, при этом контрольный образец имеет самое высокое значение разрывного напряжения и наименьшую хрупкость по сравнению с опытными образцами. Повышение хрупкости приводит, с одной стороны, к улучшению таких органолептических показателей как нежность и воздушность вафельного листа, с другой, – к увеличению лома при выпечке листа и сколов при резке вафельных пластов.
Вафельный лист должен обладать достаточной упругостью, чтобы не ломаться при охлаждении и нанесении на него начинки. Упругость вафельного листа оценивали по модулю Юнга, полученные данные представлены на рисунке 4.
Рисунок 4 – Влияние порошка топинамбура на упругость вафельного листа
Как видно их полученных данных, с увеличением дозировки порошка топинамбура возрастает модуль Юнга, а, следовательно, уменьшается упругость вафельного листа. Наиболее упругими являются образцы с наименьшим содержанием порошка топинамбура – 5%. При дозировке порошка топинамбура в количестве 10% значение модуля Юнга наиболее близко аналогичному показателю контрольного образца. Наилучшие технологические свойства имеют вафельные листы с содержанием порошка топинамбура в количестве 10% взамен муки.
Таким образом, внесение порошка топинамбура в вафельное тесто в количестве 10% взамен муки позволяет достичь снижения вязкости теста и стабилизировать ее в ходе технологического процесса. При этом вафельные листы имеют стабильные показатели качества, значительно улучшается их внешний вид и текстура.
3.4 Разработка технологии приготовления вафельных листов, обогащенных порошком из клубней топинамбура. Для выбора оптимальных режимов приготовления вафельного теста порошок топинамбура в количестве 10% взамен муки вносили в тесто в гидратированном виде.
В связи с тем, что дисперсность вафельного теста является одним из показателей, влияющих на его технологические характеристики, определяли влияние продолжительности сбивания на дисперсность вафельного теста. Результаты приведены на рисунке 5.
Рисунок 5 – Влияние продолжительности сбивания на дисперсность вафельного теста
– контроль
– «Глория»
Из приведенных данных видно, что сбивание вафельного теста в течение 15 мин тесто позволяет обеспечить его высокую дисперсность: количество частиц с размером от 1 до 4 мкм составляет 49%.
3.5 Разработка вафельной начинки с использованием палатинозы и порошка из клубней топинамбура. При разработке новых видов мучных кондитерских изделий с использованием сахарозаменителей необходимо учитывать традиционное направление вкуса готового продукта, а, следовательно, одной из важнейших задач является подбор их оптимальных дозировок. Использование палатинозы в качестве натурального сахарозаменителя предполагает внесение ее в таком количестве, чтобы в результате, были получены вафельные изделия, которые по степени сладости были адекватны аналогичным изделиям с сахаром. Определение оптимальных дозировок осуществляли на основе сенсорной оценки, исходя из коэффициента сладости палатинозы 0,45 по отношению к сахарозе. Результаты исследований представлены на рисунке 6.
Полученные данные показывают, что по ощущению сладости наиболее близким к контрольному образцу является образец начинки с внесением палатинозы в количестве 120% от массы сахара по рецептуре, однако начинка с заменой сахара на 100% имеет более приятный мягкий сладкий вкус не вызывающий ощущения приторности, поэтому в дальнейших исследованиях было решено использовать 100%-ную замену сахара палатинозой.
Для обогащения жировой вафельной начинки микронутриентами и прида
Рисунок 6 – Сенсорная оценка жировой вафельной начинки с заменой сахара-песка палатинозой:
– контроль;
– 100%;
– 110%;
– 120%
ния ей функциональных свойств в нее вводили порошок топинамбура в количестве от 5 до 10% к массе начинки. Влияние вносимой добавки на реологические характеристики полуфабриката - жировой начинки имеет большое значение при производстве вафель и является важным фактором, обеспечивающим выпуск качественной продукции. Важно, чтобы начинка имела определённые свойства для равномерного нанесения на вафельный лист и стабилизации в процессе выстойки.
В таблице 5 приведены данные, характеризующие изменение технологических характеристик жировой вафельной начинки с палатинозой при внесении порошка топинамбура.
Таблица 5 – Технологические характеристики жировой вафельной начинки
| Наименование показателя | Контроль | Дозировка порошка из клубней топинамбура, % | ||
| 5 | 7 | 10 | ||
| Вязкость, Па·с | 13,85 | 13,9 | 13,98 | 14,15 |
| Плотность, кг/м3 | 840 | 831 | 826 | 820 |
| Адгезионное напряжение сдвига, Па | 1132,34 | 1416,1 | 1273,89 | 1260,0 |
Определено, что по мере увеличения дозировки порошка топинамбура увеличивается вязкость начинки и уменьшается ее плотность. Введение порошка топинамбура в количестве более 7% уменьшает адгезию вафельной начинки, что приводит к последующему отслоению начинки от листа. Также установлено, что увеличение количества порошка топинамбура в жировой начинке более 7% приводит к неравномерной её консистенции за счет увеличения вязкости, и равномерное нанесение такой начинки на вафельный лист становится достаточно сложным. Таким образом, из приведенных данных видно, что дозировка порошка топинамбура в количестве 7% к массе начинки обеспечивает высокие структурно-механические свойства жировой вафельной начинки.
3.6 Разработка технологии приготовления жировой начинки с палатинозой и обогащенной порошком из клубней топинамбура. Для выбора эффективного способа приготовления жировой вафельной начинки в опытных образцах сахар полностью заменяли палатинозой, порошок топинамбура вносили в количестве 7% к массе начинки.
С целью повышения равномерности распределения рецептурных компонентов в начинке, представляло интерес изучение процесса смешивания её компонентов. Зависимость удельной мощности смешивания от продолжительности приготовления жировой начинки приведена на рисунке 7.
Рисунок 7 – Зависимость удельной мощности смешивания от продолжительности приготовления жировой начинки:
1 – контрольный образец;
2 – опытный образец.
Из представленных данных видно, что образование однородной структуры начинки в опытном образце происходит значительно быстрее, чем в контрольном. Для образования сложной коагуляционной структуры начинки во всем объеме массы в опытном образце жировой начинки затрачивается значительно меньшая удельная мощность, чем в контрольном образце, что вероятнее всего связано с тем, что использование палатинозы и топинамбура способствует более быстрому соединению твердых частиц рецептурных компонентов и жира в сплошную упруго-вязко-пластичную систему.
Таким образом, для образования однородной структуры вафельной начинки и равномерного распределения рецептурных компонентов при использовании палатинозы и порошка топинамбура оптимальным временем смешивания является 10 – 12 мин.
3.7 Разработка научно-обоснованной рецептуры обогащенных вафельных изделий. На основании проведенных исследований и обобщения экспериментальных данных была разработана рецептура функциональных вафель «Глория» без сахара, представленная в таблице 6.
Таблица 6 – Сводная рецептура разработанных вафельных изделий
| Наименование сырья и полуфабриката | Расход сырья, кг | |
| контроль | «Глория» | |
| Жир кондитерский Мука пшеничная высшего сорта Желтки Порошок топинамбура Эссенция Палатиноза Кислота лимонная Сахар Соль пищевая Сода питьевая | 348,68 272,35 27,24 - 2,38 - 3,94 433,14 1,37 1,37 | 293,95 245,11 27,24 84,57 1,86 433,14 3,94 - 1,37 1,37 |
| Итого Выход | 1090,47 1000,00 | 1052,68 1000,00 |
В таблице 7 приведены технологические режимы приготовления функциональных вафельных изделий с палатинозой и порошком топинамбура.
Таблица 7 – Технологические режимы производства разработанных вафельных изделий с жировой начинкой
| Наименование режима технологического процесса | Параметры технологического режима производства вафель | |
| контроль | «Глория» | |
| Продолжительность замеса теста, мин Температура теста, °С Влажность теста, % Температура выпечки вафельных листов, °С Продолжительность выпечки, мин Продолжительность выстойки, мин Температура листов, °С Продолжительность вымешивания начинки, мин | 15–18 15–20 60–65 170 2,0–2,5 1,0–2,0 30–32 15–18 | 10–12 15–20 60–65 170 2,0–2,5 1,0–2,0 30–32 10–12 |
| Температура начинки после вымешивания, °С Температура начинки перед намазкой, °С Толщина слоя начинки, мм Продолжительность выстойки пластов, мин Температура выстойки, °С Температура пластов после выстойки, °С | 22–26 29–31 1,5–2,5 15–20 6–13 20–22 | 22–26 29–31 1,0–1,5 10–12 6–13 20–22 |
3.8 Оценка потребительских свойств вафельных изделий. Следующим этапом исследований являлась комплексная оценка потребительских свойств разработанных вафельных изделий.
Установлено, что разработанные вафельные изделия «Глория» отличаются более высокими органолептическими показателями по сравнению с контрольным образцом.
По основным физико-химическим показателям разработанные виды вафельных изделий не только отличаются от контрольного образца, но и превосходят его, т.к. имеют меньшее содержание жира и практически не содержат сахара (таблица 8). Увеличение соотношения вафельный лист: начинка в сторону вафельного листа обусловлено увеличением пластичности вафельной начинки, и в связи с этим возможностью нанесения ее более тонким слоем.
Таблица 8 – Физико-химические показатели качества разработанных вафельных изделий
| Показатели | Контроль | «Глория» |
| Массовая доля влаги, % | 2,45 | 2,57 |
| Массовая доля жира на сухое вещество, % | 38,9 | 36,1 |
| Массовая доля сахара по сахарозе на сухое вещество, % | 32,3 | - |
| Соотношение вафельный лист: начинка | 20:80 | 30:70 |
Установлено, что по гигиеническим и микробиологическим показателям безопасности разработанные вафельные изделия соответствуют требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01.
С целью выявления возможности позиционировать разработанные вафельные изделия, как продукт функционального назначения, изучали состав и содержание физиологически функциональных ингредиентов в вафлях (таблица 9).
Таблица 9 – Содержание физиологически функциональных ингредиентов в разработанных вафельных изделиях
| Наименование | Содержание в 100 г | |
| контроль | «Глория» | |
| Пищевые волокна, г/100г Инулин, г/100г Содержание макроэлементов, мг/ 100г: калий фосфор Содержание микроэлементов, мкг/кг: железо цинк медь марганец селен кобальт кремний Содержание витаминов, мг/100г: Витамин С Витамин В1 Витамин В2 Витамин В7, мкг/100г | 0,50 – 43,1 28,89 500 – – – – – – – – – – | 2,54 2,96 254,6 81,7 3556 6270 330 600 10,1 2,12 5,97 13,90 0,19 0,24 4,8 |
Показано, что в разработанных вафельных изделиях, в отличие от контрольного образца, содержатся витамины В7 и С, микроэлементы – кремний, кобальт, селен цинк, марганец, медь и йод, а также инулин и пектин.
Кроме этого, разработанные вафельные изделия по сравнению с контрольным образцом обогащены в большей степени витаминами В1 и В 2, макроэлементами – калием, фосфором и микроэлементом – железом.
Результаты, характеризующие уровень удовлетворения от адекватной суточной нормы в физиологически функциональных ингредиентах при потреблении 100г в сутки разработанных вафельных изделий в соответствии с МР 2.3.1.1915-08, представлены на рисунке 8.
Рисунок 8 – Уровень удовлетворения в физиологически функциональных ингредиентах от адекватной суточной нормы при потреблении 100г разработанных вафельных изделий:
– контроль;
– «Глория».
Установлено, что уровень удовлетворения суточной потребности от адекватной нормы в ряде физиологически функциональных ингредиентов при потреблении 100г разработанных вафельных изделий составляет от 10 % до 50 %, следовательно, разработанные вафельные изделия можно позиционировать, как функциональные пищевые продукты.
Одним из важных потребительских свойств пищевых продуктов является их сохраняемость. Для исследования сохраняемости изделия хранили в гофрированных коробах, упакованными в целлофановые пакеты при температуре 18±3°С и относительной влажности воздуха 65-70% в течение 60 суток.
Высокая сохраняемость разработанных мучных кондитерских изделий подтверждается результатами исследования изменений перекисного числа жировой фазы и влажности готового изделия при хранении (таблица 10).
Таблица 10 – Физико-химические показатели образцов разработанных вафельных изделий во время хранения
| Наименование показателя | Значение показателя | |
| контроль | «Глория» | |
| Влажность, %: начальная через 1 месяц через 2 месяца | 2,45 2,77 3,35 | 2,57 2,83 3,05 |
| Перекисное число жировой фазы, ммоль/кг активного кислорода: начальное через 1 месяц через 2 месяца | 8 8 8,7 | 7 7 7,6 |
В процессе хранения вафельных изделий изменяется их структурная прочность, которая связана с распределением влаги между начинкой и вафельными листами и вафельными листами и влагообменом с окружающей средой, при этом так же изменяются и их хрустящие свойства. Изменение структурной прочности при хранении представлено на рисунке 9.
Рисунок 9 – Изменение структурной прочности вафель при хранении
1 – контроль;
2 – «Глория»
Из приведенных данных видно, что в контрольном образце структурная прочность нарастает быстро и к 45 суткам вафли имели мягкую консистенцию, а в разработанных вафлях прочность нарастает в процессе хранения медленно, что позволяет сохранять им хрустящие свойства на протяжении всего срока хранения. Это объясняется низкой гигроскопичностью палатинозы и замедленной потерей влаги в окружающую среду за счет высокой водоудерживающей способности порошка топинамбура.
На вафельные изделия с жировой начинкой, а также на технологию их получения разработан и утвержден комплект технической документации, включающий технические условия, рецептуру и техническую инструкцию.
ВЫВОДЫ
Выполнено комплексное исследование, позволившее теоретически обосновать и экспериментально подтвердить целесообразность использования порошка, полученного из клубней топинамбура и сахарозаменителя – палатинозы в качестве высокоэффективных добавок для регулирования технологических свойств вафельных листов, жировой начинки для вафель и формирования потребительских свойств вафельных изделий.
- Теоретически и экспериментально обоснована целесообразность использования порошка топинамбура в качестве добавки для обогащения и формирования функциональных свойств вафельных изделий.
- Показано, что в порошке из клубней топинамбура содержание токсичных элементов значительно ниже допустимых норм, установленных «Медико-биологическими требованиями и санитарными нормами качества продовольственного сырья и пищевых продуктов».
- Установлено, что порошок, полученный из клубней топинамбура, имеет высокую пищевую ценность, которая обусловлена наличием в его составе комплекса физиологически функциональных ингредиентов таких, как белки, пищевые волокна, инулин, витамины группы В, макроэлементы и микроэлементы, играющих важную роль в составе функциональных пищевых продуктов.
- На основании комплексного исследования технологических свойств порошка из клубней топинамбура, разработаны основные направления по их использованию при создании функциональных вафельных изделий: замена части муки в вафельном тесте и внесение в вафельную начинку в сухом виде совместно с палатинозой.
- Обоснован выбор палатинозы в качестве сахарозаменителя в рецептуре вафельных изделий и установлено, что она имеет низкую гигроскопичность и высокую жироудерживающую способность 2,1 г/г, что позволяет достичь равномерности распределения компонентов в начинке и повысить ее стабильность в процессе приготовления.
- Установлено, что внесение порошка топинамбура в вафельное тесто в количестве 10% вместо пшеничной муки высшего сорта позволяет достичь снижения вязкости теста и стабилизировать ее в ходе технологического процесса; при этом вафельные листы приобретают стабильные показатели качества, значительно улучшается их внешний вид и текстура.
- Обоснована возможность полной замены сахара-песка палатинозой в жировой вафельной начинке, при этом начинка имеет более приятный мягкий сладкий вкус, не вызывающий ощущения приторности.
- Показано, что использование палатинозы и порошка, полученного из клубней топинамбура, в количестве 7% к массе начинки, позволяет получить начинку с оптимальными органолептическими и структурно-механическими свойствами: плотность снижается на 24,5%, адгезионное напряжение повышается на 30%, что позволяет наносить ее более тонким слоем и достигать при этом плотного прилегания листов к начинке.
- Обоснованы оптимальные технологические режимы приготовления вафельных листов, начинки и готовых вафель: сбивание теста в течение 10 мин, вымешивание начинки в течение 10-12 мин, длительность выстойки 10 мин.
- Научно обоснована и разработана рецептура вафельных изделий, состав которых максимально приближен к эталонному, в соответствии с требованиями к функциональным продуктам. Установлено, что уровень удовлетворения суточной потребности от адекватной нормы в ряде физиологически функциональных ингредиентов при потреблении 100г разработанных вафельных изделий составляет от 10 % до 50 %, следовательно, разработанные вафельные изделия можно позиционировать как функциональные пищевые продукты.
- Выявлено положительное влияние порошка, полученного из клубней топинамбура и палатинозы на формирование потребительских свойств и физиологической ценности вафельных изделий; установлено, что при их хранении в течение 60 дней обеспечивается сохраняемость потребительских свойств.
- Разработан и утвержден комплект технической документации (ТУ, ТИ и РЦ) на производство функциональных вафельных изделий «Глория» с использованием палатинозы и порошка из клубней топинамбура; выработаны опытно-промышленные партии вафельных изделий в производственных условиях в ОАО «Кубаньхлебпром» и ООО «Новые технологии».
Ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство и реализации разработанных технологии и рецептуры вафельных изделий в объеме 1000 тонн в год составит 700 тыс. руб.
Список основных опубликованных работ по теме диссертации
- Филиппова Е.В. Разработка технологии вафельных изделий с использованием сахарозаменителей нового поколения / Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, Н.А. Тарасенко // Известия вузов. Пищевая технология, – 2011. – № 5-6. – С. 44-45.
- Филиппова Е.В. Влияние топинамбура на свойства вафельного листа/ Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, Н.А. Тарасенко, Д.П. Навицкас// Известия вузов. Пищевая технология, – 2012. – № 4. – С. 62-64.
- Филиппова Е.В. Формирование потребительских свойств вафельных изделий специального назначения / Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, Н.А. Тарасенко, Д.П. Навицкас// Известия вузов. Пищевая технология, – 2013. – № 2-3. С. 110-112.
- Состав для приготовления мучного кондитерского изделия / Патент РФ на изобретение № 2422019 от 16.11.2019. Опубл. 27.06.2011. Бюл. № 20 // Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина, О.И. Джахимова, Е.В. Капаева (Филиппова).
- Технологическая линия для производства мучных кондитерских изделий функционального назначения/ Патент РФ на полезную модель № 94114 от 09.03.2010. Опубл. 20.05.2010. Бюл. № 6 // Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина, Ю.Г. Денисенко, Е.В. Капаева (Филиппова).
- Способ производства вафель диабетического назначения Патент РФ на изобретение № 2494628 от 04.06.2012. Опубл. 10.10.2013. Бюл. № 28 // Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, Н.А. Тарасенко, Д.П. Навицкас.
- Состав для приготовления начинки для вафель/ Решение о выдаче патента РФ на изобретение заявка № 2012123110 от 04.06.2012. // Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, Н.А. Тарасенко, Д.П. Навицкас.
- Филиппова Е.В. Исследование влияния порошка топинамбура на свойства вафельного теста и готовых вафельных листов/ Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, Н.А. Тарасенко, Д.П. Навицкас// Наука Кубани, – 2012. – №2. – С. 42-47.
- Филиппова Е.В. Технологические аспекты обогащения вафельных листов функциональными ингредиентами / И.Б. Красина, Е.В. Филиппова, Н.А. Тарасенко // Харчова наука i технологiя, – 2013. – № 1(22). – С. 28-30.
- Филиппова Е.В. Технологические аспекты использования функциональных пищевых добавок в производстве вафель / Капаева (Филиппова) Е.В., Красина И.Б., Зубко Н.В.// Матер. V-й межд. науч.-практ. конф. «Современная наука: теория и практика», г. Ставрополь, 2010. – С. 444-447.
- Филиппова Е.В. Разработка вафельных изделий с использованием сахарозаменителей нового поколения / Е.В. Филиппова, И.Б. Красина// Сб. матер. IV межд. науч.-практ. конф. «Инновационные направления в пищевых технологиях», г. Пятигорск, 2010. – С. 210-212.
- Филиппова Е.В. Разработка технологии вафельных изделий с использованием палатинозы/ Капаева (Филиппова) Е.В., Красина И.Б.// Матер. межд. конф. « Новые технологии переработки сельскохозяйственного сырья в производстве продуктов общественного питания», г. Владивосток, 2010. – С. 50-52.
- Филиппова Е.В. Разработка вафельных изделий с использованием сахарозаменителей нового поколения / Е.В. Филиппова, И.Б. Красина// Сб. матер IV межд. науч.-практ. конф. «Инновационные направления в пищевых технологиях», г. Пятигорск, 2010. – С. 210-212.
- Филиппова Е.В. Экологически чистые кондитерские изделия с использованием натуральных ингредиентов / И.Б. Красина, Е.В. Филиппова, Б.О. Хашпакаянц, Н.В. Зубко // Сб. матер. Всерос. науч.-технич. интернет-конф. «Экология и безопасность в техносфере», г. Орел, 2011. – С. 150-151.
- Филиппова Е.В. Разработка технологии обогащенных вафельных изделий/ Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, Д.П. Навицкас, А.Л. Клименко // Сб. матер. межд. науч.-практ. конф. «Модернизация современного общества: проблемы, пути развития и перспективы», г. Ставрополь, 2011. – С. 93-95.
- Филиппова Е.В. Разработка вафельных изделий с использованием сахарозаменителей нового поколения / Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, Д.П. Навицкас // Сб. матер. -й межд. науч.-практ. конф. «Актуальные вопросы науки», г. Москва, 2011. – С. 65-67.
- Филиппова Е.В. Использование палатинозы для производства экологически безопасных мучных кондитерских изделий / Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, Д.П. Навицкас // Сб. матер. межд. студ. науч.-практ. конф. «Молодежь и наука: модернизация и инновационное развитие страны», г. Пенза, 2011. – С. 202-203.
- Филиппова Е.В. Использование палатинозы в технологии вафельных изделий с диетическими свойствами / Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, Д.П. Навицкас // Сб. матер. межд. конф. «Современные технологии и оборудование для хлебопекарного и кондитерского производства», г. Минск, 2011. – С. 108-109.
- Филиппова Е.В. Палатиноза – перспективное сырье для кондитерской промышленности / И.Б. Красина, Е.В. Филиппова, Д.П. Навицкас // Сб. матер. -й межд. науч.-практ. конф., г. Краснодар, 2011 – С. 22-24.
- Филиппова Е.В. Вафельные изделия с использованием инулинсодержащего сырья/ Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, Д.П. Навицкас// Сб. матер. восьмой межд. конф. «Торты, вафли, печенье, пряники – 2012. Инновации и традиции», г. Москва, 2012. – С. 174-175.
- Филиппова Е.В. Порошок топинамбура в производстве функциональных вафель/ Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, Д.П. Навицкас// Матер. V межд. науч. конф. студ. и аспирантов «Техника и технология пищевых производств», г. Могилев, 2012. – С. 167.
- Филиппова Е.В. Нетрадиционное сырье в производстве вафель специального назначения/ Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, Н.А. Тарасенко, Д.П. Навицкас// Матер. межд. науч.-практ. конф. «Инновационные технологии в пищевой и перерабатывающей промышленности», г. Краснодар, 2012. – С. 273-276.
- Филиппова Е.В. Физиологические и технологические аспекты применения нетрадиционного сырья в производстве вафель/ Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, Д.П. Навицкас // Сб. матер. V межд. науч.-практ. конф. ‹‹Молодежь и наука: реальность и будущее», г. Невинномысск, 2012. – С. 272.
- Филиппова Е.В. Порошок топинамбура – улучшитель вафельного листа/ И.Б. Красина, Е.В. Филиппова, Б.О. Хашпакянц// Сб. матер. V межд. науч.-практ. конф. ‹‹Молодежь и наука: реальность и будущее», г. Невинномысск, 2013. – С. 212-213.
- Филиппова Е.В. Продукты переработки топинамбура в производстве вафель/ Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, А.С. Кожина// Сб. статей межд. науч.-практ. конф. «Теоретические и практические вопросы развития научной мысли в современном мире», г. Уфа, 2013. – С. 231-234.
- Филиппова Е.В. Использование продуктов переработки топинамбура а производстве вафель / Е.В. Филиппова, И.Б. Красина, Б.О. Хашпакянц // Сб. матер. -й межд. науч.-практ. конф. «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XX века», г. Краснодар, 2013 – С. 178-180.
______________________________________________________________
Подписано в печать 24.10.2013. Формат 60х84 1/16
Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,35. Тираж 100 экз. Заказ № 981
Отпечатано в ООО «Издательский Дом-Юг»
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, корп. «В», оф. В-120,
тел. 8-918-41-50-571, e-mail: [email protected]
