На правах рукописи ТАРАСЕНКО Наталья Александровна РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВАФЕЛЬ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО
реклама
На правах рукописи ТАРАСЕНКО Наталья Александровна РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВАФЕЛЬ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТЕВИОЗИДА 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 – 2010 2 Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Красина Ирина Борисовна Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Тамова Майя Юрьевна кандидат технических наук, доцент Першакова Татьяна Викторовна Ведущая организация: «Краснодарский научноисследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии Защита состоится 14 октября 2010 года в 1400 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 13 сентября 2010 г. Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук В.В. Гончар 3 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 1.1 Актуальность работы. Сегодня не вызывает сомнений, что чрезмерное потребление сахарозы оказывает негативное воздействие на организм человека, особенно при низкой физической активности, может привести к тяжелым нарушениям углеводного и жирового обмена, способствовать развитию ожирения и сахарного диабета. Важное значение в профилактике сахарного диабета, ожирения и сопутствующих им заболеваний имеет фактор питания. Современные тенденции формирования здорового рациона питания диктуют необходимость создания новых продуктов пониженной калорийности и высокой физиологической ценности. Для этих целей целесообразно использовать натуральные сахарозаменители и подсластители, а также вторичные продукты переработки различных видов сырья. Среди перспективных натуральных подсластителей практический интерес для кондитерской промышленности представляет стевиозид, а использование вторичных сырьевых ресурсов – молочной сыворотки и свекловичных волокон позволит повысить профилактические свойства мучных кондитерских изделий и обогатить их пищевыми волокнами, полноценными белками и минеральными элементами. К сожалению, несмотря на обилие экспериментальных исследований, посвященных проблеме создания мучных кондитерских изделий функционального назначения, многие вопросы внесения в рецептуру и влияние на технологию производства вносимых добавок остаются изученными недостаточно. В связи с этим, разработка технологии мучных кондитерских изделий, и прежде всего вафель, пользующихся высоким спросом, функционального назначения с использованием стевиозида, является актуальной. Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематикой НИР кафедры Технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производства КубГТУ «Совершенствование технологии производства хлебобулочных, кондитерских и макаронных изделий повышенной пищевой и биологической ценности» (№ госрегистрации 01200612961). 4 1.2 Цели и задачи исследований. Целью работы являлась разработка технологии вафель функционального назначения с использованием стевиозида. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи: - изучение, анализ и систематизация научно-технической литературы и патентной информации по теме исследования; - исследование особенностей физико-химических свойств интенсивных подсластителей для обоснования целесообразности их использования в производстве мучных кондитерских изделий; - изучение особенностей и сравнительная оценка химического состава пищевых волокон; - исследование состава основных пищевых веществ и физикохимических показателей сухих молочных продуктов; - определение функционально – технологических свойств добавок; - обоснование целесообразности и эффективности применения стевиозида, неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки для производства вафельных изделий функционального назначения; - выявление влияния стевиозида, неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки на реологические характеристики модельных структурированных дисперсных систем; - определение оптимальных дозировок для внесения добавок в жировую начинку для вафель; - проектирование и оптимизация рецептуры и технологии вафель функционального назначения без сахара; - оценка потребительских свойств и пищевой ценности вафельных изделий функционального назначения; - определение влияния добавок на показатели качества разработанных изделий в процессе хранения; - проведение клинической и опытно- промышленной апробации разработанных вафель без сахара; - разработка комплекта технической документации на вафельные изделия функционального назначения с использованием стевиозида для расширения ассортимента специальных продуктов питания; 5 - оценка экономической эффективности разработанных технологических решений. 1.3 Научная новизна Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена гипотеза о возможности использования стевиозида в технологии вафель функционального назначения, а также вторичных продуктов переработки сырья растительного и животного происхождения. Впервые изучены функциональные и технологические свойства неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки и установлена целесообразность их совместного использования для улучшения структурных свойств вафельной начинки. Впервые выявлено и количественно оценено влияние добавок на технологические свойства жировых компонентов, позволившие получить вафельные изделия с высокой пищевой ценностью физиологической эффективностью и усовершенствовать технологию их производства. Научно обоснованы и подтверждены рекомендуемые дозировки стевиозида, неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки для обогащения вафель функционального назначения, а также способ приготовления начинки с внесением этих продуктов. С использованием метода компьютерного моделирования разработана рецептура вафель функционального назначения без сахара, повышенной физиологической ценности. Установлено положительное влияние стевиозида, неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки на органолептические, физико-химические и структурно-механические показатели жировой начинки, что позволяет рекомендовать их использование для регулирования технологического процесса. Выявлено, что применение стевиозида, неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки при производстве вафель стабилизирует их жировую фазу, предотвращая ее окислительную порчу. Показано, что их введение обеспечивает сохранение качественных показателей вафель при стандартных условиях хранения и повышает их пищевую ценность. 1.4 Практическая значимость. Разработана рецептура и технология вафель «Забава» функционального назначения со стевиозидом, обладающих 6 пониженной энергетической ценностью и сахароемкостью. Разработан комплект технической документации на вафли «Забава» (ТУ 9137-195-02067862-2010; ТИ 02067862–195–2010, РЦ 02067862-195). На основании анализа и обобщения результатов теоретических, экспериментальных и опытно-промышленных исследований, а также клинической апробации разработаны практические рекомендации по выпуску вафельных изделий функционального назначения. 1.5 Реализация результатов исследования. Разработанные технологические режимы приготовления вафельных изделий с жировой начинкой с внесением стевиозида, неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки, а также рецептура вафель испытаны в условиях учебно-научно-производственного комплекса факультета инженерии, экспертизы и компьютерного моделирования высоких технологий. Опытно – промышленные испытания разработанных технологических и технических решений проведены на ОАО «Каравай» (г. Краснодар) и ООО «АМА-ЮГ» (кондитерская фабрика НОВАЛЬ, г. Краснодар). Разработанные технические и технологические решения рекомендованы к внедрению на предприятиях в IV квартале 2010г. Ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство разработанных новых видов мучных кондитерских изделий функционального назначения составит 1,5 млн. руб. при реализации 1500 тонн в год. 1.6 Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученных автором, доложены и обсуждены на науч. - практич. конф. с межд. участием «Соврем. проблемы техники и технологии пищевых производств» (г. Барнаул, 2006,2007); Всерос. науч. - практич. конф. мол. ученых «Научное обеспечение агропром. комплекса» (г. Краснодар, 2006-2009); X Всерос. форум мол. уч. и студ. «Конкурентоспособность территорий и предприятий меняющейся России» (г. Екатеринбург, 2007); II Межд. науч. – техн. конф. мол. уч. «Актуальные проблемы технологии живых систем» (г. Владивосток, 2007); Всерос. конф. мол. уч. с межд. участием «Пищевые технологии» (г. Казань, 2007, 2009); Всерос. науч. - практич. конф. «Здоровое питание - основа жизнед. человека» (г. Красноярск, 2008); Общерос. науч. конф. «Соврем. проблемы науки и образ.» (г. Москва, 2008, 2009); I Всерос. студ. науч. конференция 7 «Молодежная наука – пищевой пром. России» (г. Ставрополь, 2009); III Межд. науч. студ. конф. «Научный потенциал студенчества в XXI веке» (г. Ставрополь, 2009); Межд. науч. - практич. конф. «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века» (г. Краснодар, 2009); Межд. науч. - практич. конф. «Функц. продукты питания» (г. Краснодар, 2009). Разработанные вафельные изделия награждены дипломом всероссийской выставки НТТМ (ВВЦ, Москва, 2007г.); медалью Министерства образования и науки Российской Федерации (2007г.); дипломом I степени лауреата краевого конкурса среди аспирантов высших учебных заведений за 2008г. 1.7 Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 33 научных работы, в том числе 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получено 3 патента РФ на изобретение, 2 патента РФ на полезную модель и авторское свидетельство на программу для ЭВМ. 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 10 приложений. Основная часть работы выполнена на 150 страницах, включает 21 таблицу и 41 рисунок. Список литературных источников включает 114 наименований отечественных и зарубежных авторов. 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследований были выбраны интенсивные подсластители - аспартам и ацесульфам К и натуральный подсластитель – стевиозид, осветленные и неосветленные свекловичные волокна и пищевые волокна «Камецель FW 30», а также сухие молочные продукты – сухое обезжиренное молоко и сухая молочная сыворотка. 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 подсластителя определяли в эксикаторе при 200С; гранулометрический состав и растворимость пищевых волокон и сухих молочных продуктов в воде - седиментационным методом; активную 8 кислотность пищевых волокон в их растворе 10% концентрации - на рН- метре И-130; массовую долю белка в сухих молочных продуктах - методом Кьельдаля. При проведении лабораторных 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 расчета статистической достоверности результатов измерений с помощью пакетов прикладных программ Microsoft Office Excel 2007 и Statistica 6,0 for Windows. Компьютерное моделирование рецептур проведено в пакете MathCAD 13. Структурная схема исследования приведена на рисунке 1. Анализ и систематизация научно-технической литературы и патентной информации по теме исследования Обоснование выбора ингредиентов для производства вафель функционального назначения Подсластитель Пищевые волокна Сухой молочный продукт Определение функционально-технологических свойств добавок Влияние добавок на реологические характеристики модельных структурированных систем Определение оптимальных дозировок для внесения в жировую начинку для вафель Проектирование и оптимизация рецептуры и технологии вафель функционального назначения без сахара Влияние пищевых добавок на потребительские свойства мучных кондитерских изделий и выработка опытных партий Изучение влияния добавок на показатели качества разработанных вафель при хранении Клиническая и опытно-промышленная апробация вафель функционального назначения Разработка комплекта технической документации на новый вид изделий функционального назначения Оценка экономической эффективности от внедрения разработанных технологических решений 9 Рисунок 1 – Структурная схема исследований 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 3.1 Выбор объектов исследования Для обоснования использования в технологии производства вафельных изделий, с позиции обеспечения максимальной пищевой ценности и снижении энергетической ценности, осуществляли выбор рецептурных компонентов на основании наличия в их составе функциональных нутриентов. Для замены сахара и придания сладкого вкуса вафельным изделиям был выбран натуральный подсластитель – стевиозид, который обладает стабильностью в широком диапазоне температур. При замене сахара на стевиозид, необходимо включение в изделия рецептурных компонентов, замещающих его. Учитывая, что создаваемые продукты должны иметь не только высокую пищевую и физиологическую ценность, но и оптимальную стоимость, в качестве объектов исследования были взяты вторичные продукты переработки сырья – свекловичные пищевые волокна, производимые на ОАО «Каневсксахар» и сухая молочная сыворотка с Кореновского молочно-консервного комбината (Краснодарский край). Для обоснования применения в качестве наполнителя пищевых волокон были изучены физико – химические показатели качества неосветленных свекловичных волокон, осветленных свекловичных волокон и пшеничных пищевых волокон «Камецель FW 30». Результаты этих исследований представлены в таблице 1. Таблица 1 – Физико-химические показатели качества пищевых волокон Наименование пищевых волокон Показатели неосветленные осветленные «Камецель свекловичные свекловичные FW 30» волокна волокна Влажность, % Активная кислотность, рН Насыпной вес, г\л Тонкость помола, мкм Активность воды Белизна, ед.прибора 10 6,5 85±12,5 90%<35мкм 0,4 80 10 4,4 85±12,5 90%<35мкм 0,5 83 9 7,5 200±40 500 0,45 88 Исследуемые пищевые волокна получены из различных видов сырья и по различным технологиям, в связи с этим их химический состав может значительно отличаться. Изучение фракционного состава исследуемых пищевых волокон показало (таблица 2), что во всех образцах содержание нерастворимых 10 фракций превышает содержание растворимых фракций. Из приведенных данных видно, что неосветленные свекловичные волокна имеют наибольшее содержание геммицеллюлозы и пектина, которые способны адсорбировать, удерживать и выводить из организма человека тяжелые и токсичные элементы, радионуклиды, понижать уровень сахара в организме диабетиков, уничтожать гнилостную микрофлору кишечника. Таблица 2 – Фракционный состав пищевых волокон Наименование пищевых волокон Показатели неосветленные осветленные «Камецель FW свекловичные свекловичные 30» волокна волокна Содержание пищевых 79 75 97,4 волокон, % Из них фракции: нерастворимые 73,4 69,1 89,6 растворимые 5,6 5,9 7,8 Массовая доля, % Целлюлоза 21 20 13,67 Геммицеллюлоза 30 27 52,63 Пектиновые вещества 22 20 8,3 Лигнин 7 7 23 Кроме того установлено, что неосветленные свекловичные волокна по органолептическим показателям превосходят осветленные свекловичные волокна и «Камецель FW 30», в сравнении с осветленными свекловичными волокнами, имеющими кисловатый привкус, неосветленные свекловичные волокна имеют нейтральный вкус. В отличие от пищевых волокон «Камецель FW 30» в их состав входит белок и значительное количество минеральных веществ. Таким образом, можно сделать вывод, что наиболее целесообразно использовать в производстве вафельных изделий неосветленные свекловичные волокна. Установлено так же, что неосветленные свекловичные волокна соответствуют по всем показателям безопасности требованиям, предъявляемым СанПиН. Учитывая, что вафельные изделия имеют высокую жироемкость и низкое содержание белка, в качестве второго замещающего агента была взята сухая молочная сыворотка. На рисунке 2 приведен сравнительный анализ содержания основных пищевых веществ в сухой молочной сыворотке (СМС) и сухом обезжиренном 11 молоке (СОМ). При сравнении химического состава обезжиренного молока и сыворотки (рисунок 2) установили, что по содержанию в продукте обезжиренное молоко и сыворотка значительно отличаются массовой долей белка, причем отличаются как содержанием общего белка, так и его составом. 80 70 Рисунок 2 – Содержание основных пищевых веществ в сухих молочных продуктах: Cодержание,% 60 50 СОМ СМС 40 30 20 10 0 белки жиры лактоза Пищевые вещества Учитывая значимость белков в формировании пищевой ценности вафельных изделий, определяли их аминокислотный состав (таблица 3). Таблица 3 – Аминокислотный состав белков сухих молочных продуктов Показатель Сухая молочная Сухое обезжиренное сыворотка молоко Незаменимые 5825 14232 аминокислоты, мг/100г продукта, в том числе: Валин 838 1759 Изолейцин 690 1934 Лейцин 1282 3564 Лизин 1008 2159 Метионин 384 908 Треонин 649 1689 Триптофан 212 435 Фенилаланин 762 1789 Данные таблицы 3 показывают, что сывороточные белки, оптимально сбалансированы по аминокислотному составу, особенно по набору серосодержащих аминокислот – цистина, метионина, что создает хорошие возможности для регенерации белков печени, гемоглобина и белков плазмы крови. В оценке аминокислотной полноценности продукта руководствуются 12 аминокислот учетом трех незаменимых — лизина, триптофана и серосодержащих аминокислот, соотношения которых должны быть 1:3:3, для сухого обезжиренного молока это соотношение составляет 1:5:2, а для сухой молочной сыворотки 1:5:3. Таким образом, можно отметить, что сухая молочная сыворотка может быть эффективно использована в качестве функционального ингредиента. 3.2 Влияние добавок на реологические характеристики модельных структурированных систем Для определения технологических свойств стевиозида, неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки в структурированных дисперсных системах, к которым относится вафельная жировая начинка, исследования проводили на модельной суспензии частиц сахарной пудры, диспергированных в кондитерском жире при концентрации дисперсной фазы 60%,которая является наиболее характерной для жировых начинок. На рисунке 3 представлены результаты исследования влияния стевиозида, неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки на эффективную вязкость модельных структурированных систем. Эффективная вязкость,Па*с 4 Рисунок 3 – Влияние стевиозида, неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки на изменение эффективной вязкости модельных систем при скорости сдвига 10 с-1: 1 - кондитерский жир – сахар; 2 - кондитерский жир – стевиозид - неосветленные свекловичные волокна - сухая молочная сыворотка. 3 2 1 0 1 2 Из приведенных данных видно, что замена сахара в модельных системах стевиозидом, неосветленными свекловичными волокнами и сухой молочной сывороткой значительно повышает степень структурообразования по сравнению с контрольным образцом без их введения, что дает возможность рекомендовать исследуемые функциональные добавки для эффективного управления технологическими процессами получения структурированных дисперсных систем. 13 3.3 Определение оптимальных дозировок для внесения в жировую начинку для вафель Поскольку в рецептуре жировой начинки сахар полностью заменяли стевиозидом, то его количество определяли в соответствии с расчетом с использованием коэффициента сладости, при этом его дозировка была определена 0,25-0,35% к массе начинки. Адекватность разрабатываемых образцов вафель по органолептическим показателям аналогичным изделиям с сахарозой проводили сенсорным методом. На рисунке 4 представлены полученные данные. Степень сладости 10 Консистенция начинки Таяние во рту 5 0 Вкус Послевкусие Запах Рисунок 4 – Вкусовой профиль вафель со стевиозидом 0,25% 0,30% 0,35% Контроль Цвет Из данных, представленных на рисунке, видно, что образец вафель с содержанием стевиозида 0,30% к массе начинки наиболее близок по своим показателям к контрольному образцу с сахарозой. Для определения оптимального количества пищевых волокон и сухой молочной сыворотки в начинке вводили неосветленные свекловичные волокна в количестве 5-15% и сухую молочную сыворотку – 20-40% к массе начинки. Эффективность процесса приготовления жировой начинки определяется по достижению ею заданных реологических характеристик, основными из которых являются вязкость, упругость, пластичность. В ходе исследований изучали влияние различных дозировок неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки на адгезионную способность начинки в процессе формования. Изменение адгезионных свойств опытных образцов представлено на рисунке 5. Сила отрыва, кПа 3 3 2,9 1 2,9 2,8 2 1 2 2,8 2,7 2,7 2,6 0 5 10 15 0 30 35 40 2,6 14 Рисунок 5 – Зависимость адгезионной прочности жировой начинки от дозировки неосветленных свекловичных волокон (1) и сухой молочной сыворотки (2) Показано, что сила отрыва жировой начинки для вафель от контактирующей поверхности с внесением сухой молочной сыворотки и неосветленных свекловичных увеличивается с увеличением дозировки, что вероятно связано с повышением пластичности начинки при их внесении. Результаты исследования изменения вязкости и плотности жировой начинки при внесении неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки представлены на рисунках 6 и 7. Вязкость, Па*c 15 14,5 Рисунок 6 – Влияние внесения неосветленных свекловичных волокон (1) и сухой молочной сыворотки (2) на изменение вязкости жировой начинки 1 1 2 14 2 13,5 13 0 5 10 15 0 30 35 40 Дозировка, % Анализ полученных результатов показал, что увеличение содержания как неосветленных свекловичных волокон, так и сухой молочной сыворотки приводит к повышению как вязкости, так и плотности вафельной начинки. Однако сухая молочная сыворотка оказывает меньшее влияние на плотность начинки, чем неосветленные свекловичные волокна. 785 4 ü ÑÌ Ñ, êã/ì 3 780 775 3 770 765 15 Рисунок 7 – Влияние внесения неосветленных свекловичных волокон: 1- 0%; 2 – 5%; 3 – 10%; 4 – 15% и сухой молочной сыворотки 1 – 0%; 2 – 30%; 3 – 35%; 4 – 40% на плотность жировой начинки Жировая начинка представляет собой сложную структурированную систему, то увеличение вязкости, вероятнее всего связано с высокой жиросвязывающей способностью неосветленных свекловичных волокон, так как образование коагуляцтонной структуры происходит за счет сцепления частиц неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки через прослойки жира. 3.4 Разработка научно-обоснованной рецептуры вафель с жировой начинкой Обобщение результатов экспериментов послужило основанием для разработки рецептур вафель с жировыми начинками функционального назначения без сахара. При разработке рецептур вафельных изделий руководствовались МР2.3.1.1915-04, согласно которым нормальное функционирование организма обеспечивается при его снабжении не только необходимыми энергией и белком, но и также при соблюдении определенных соотношений между многочисленными незаменимыми факторами питания, каждый из которых выполняет свою специфическую функцию в обмене веществ. Для определения соотношения рецептурных компонентов применено симплекс - решетчатое планирование эксперимента. Путем совмещения симплексов для выбранных показателей установлены рациональные дозировки рецептурных компонентов. На основании разработанных моделей (АС программы для ЭВМ № 2010611746) создана рецептура вафель с жировой начинкой функционального назначения, которая приведена в таблице 4. Таблица 4 – Рецептура вафель «Забава» в сравнении с «Ананасными» 16 Содержание СВ, % Наименование сырья и полуфабриката Жир кондитерский Мука пшеничная 1с Желтки Сухая молочная сыворотка Крошка этих же вафель Пищевые волокна Стевиозид Сахарная пудра Корица Кислота лимонная Эссенция ананасная Соль пищевая Сода питьевая Итого Выход 99,70 85,50 46,00 96,00 96,67 90,00 97,18 99,85 98,00 96,50 50,00 --96,67 Расход сырья, кг «Забава» «Ананасные» 318,85 262,25 26,23 284,85 91,15 94,96 2,65 3,8 1,31 1,31 1087,36 1000,00 274,83 262,25 12,07 96,18 412,24 2,06 2,06 1,31 1,31 1064,31 1000,00 3.5 Обоснование технологических параметров производства вафель с жировыми начинками с функциональными свойствами Одна из основных задач современной технологии производства вафельных изделий состоит в оптимизации параметров технологических процессов и их интенсификации при одновременном повышении качества готовых изделий. Немаловажным фактором для успешного производства вафель является процесс стабилизации начинки во время выстойки изделий. В связи с этим была выявлена и представлена на графике (рисунок 8) зависимость предельного напряжения сдвига начинки от времени выстойки. Напряжение сдвига, Па 2 Рисунок 8 – График зависимости предельного напряжения сдвига начинки от времени выстойки: 1 – вафли «Забава»; 2 – Контроль 1,5 1 1 0,5 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Время, мин Из представленных данных видно, что контрольный образец стабилизируется медленнее опытного и лишь через 12 минут он приобретает необходимую твёрдость. Стабилизация исследуемого образца вафель 17 происходит гораздо быстрее, необходимая прочность начинки достигается уже через 6 – 8 минут выстойки. Приготовление начинки осуществляется путем смешивания всех рецептурных компонентов. Установлена зависимость продолжительности вымешивания начинки от частоты вращения рабочих органов месильной машины и плотности начинки (рисунок 9). Оптимальная плотность начинки 760 кг/м3 достигается при частоте вращения месильных органов 180 об/мин и продолжительности вымешивания 13 мин. 3.6 Оценка потребительских свойств вафельных изделий На следующем этапе исследования проводили комплексную оценку потребительских свойств разработанных вафель «Забава». Результаты сенсорного анализа разработанного вида вафельных изделий показали, что они выгодно отличаются от контроля по вкусовым показателям, так как имеют начинку более нежной консистенции, при отсутствии посторонних привкусов. Частота вращения, об/мин 100 80 60 40 20 600 790 750 820 Плотность, кг/м 3 Рисунок 9 - Зависимость продолжительности замеса начинки от ее плотности и частоты вращения рабочих органов месильной машины Физико-химические показатели разработанных видов вафельных изделий приведены в таблице 5. Установлено, что разработанный вид новых вафельных изделий имеет более высокие органолептические показатели по сравнению с контрольным образцом. По основным физико – химическим показателям они практически не отличаются от контрольного образца, однако в разработанных вафельных изделиях отсутствует сахароза. 18 Таблица 5 – Физико-химические показатели качества вафель Наименование показателя Влажность, % Массовая доля жира в пересчёте на СВ,% «Забава» 2,33 Контроль 1,33 30,15 27,49 Массовая доля золы, нерастворимой в 10% растворе соляной кислоты, % 0,665 0,035 Массовая доля общего сахара по сахарозе в пересчёте на СВ,% отсутствие 59 Результаты исследований по химическому составу и пищевой ценности разработанных вафельных изделий без сахара в сравнении с контрольным образцом – вафли «Ананасные» представлены в таблице 6. Данные таблицы 6 показывают, что опытные образцы вафель содержат в своем составе физиологически ценные функциональные ингредиенты, среди которых особое место занимают пищевые волокна, что позволяет включать их в рационы питания населения различных возрастных групп. Следует отметить, что в опытных образцах вафельных изделий содержание таких минеральных элементов, как калий, кальций и фосфор, выше, чем в контрольном образце вафель. Исследования показали, что содержание белка в опытных образцах вафель в 2,2 раза больше, чем в контрольном. Таблица 6 – Химический состав вафельных изделий Суточная Содержание в 100г Наименование потребность (по «Ананасны МР 2.3.1.1915-04),мг «Забава» е» (контроль) Массовая доля, мг: белки 80000-100000 8280 3800 жиры 80000-100000 37250 41090 углеводы, в т.ч. 400000-500000 50460 61460 пищевые волокна 20000 2710 50 в т.ч. растворимые 2000-6000 186 в т.ч. 20000-40000 2524 50 нерастворимые Массовая доля минеральных веществ, мг/ 100г: калий 2500 455,36 57,86 кальций 1250 327,73 15,19 фосфор 800 402,36 60,6 Энергетическая ценность, ккал 2500 618 556 19 Принимая во внимание это, можно сделать вывод, что потребление разработанных сортов вафельных изделий позволит обеспечить суточную норму пищевых волокон на 13,5% и минеральных веществ таких как К на 18,2%, Са на 26,2%, Р на 50,3% при употреблении 100г разработанных вафель. Для оценки физиологической активности разработанных вафельных изделий без сахара проводили клинические исследования в Кубанском государственном медицинском университете, которые подтвердили их высокую терапевтическую и профилактическую эффективность. 3.7 Изучение влияния добавок на показатели качества разработанных вафель при хранении. Одним из важных потребительских свойств пищевых продуктов является свойство сохраняемости. Образцы хранили при температуре (18±3)0С и относительной влажности воздуха 6570% в помещении в гофрированных коробах. Одной из наиболее важных сенсорных характеристик продуктов питания является вкус, который в процессе хранения может претерпевать значительные изменения. Учитывая это на рисунке 10 представлена профилограмма изменения вкуса вафельных изделий через два месяца хранения. Показано, что в процессе хранения опытные образцы вафельных изделий имеют более высокую оценку дискрипторов вкуса, при этом контрольный образец имеет отрицательные признаки «прогорклый» и «жирный», которые отсутствуют у опытного образца. общее впечатление отрицательные ощущения прогорклый 5 сладкий 4 3 послевкусие 2 1 вяжущий пряный 0 2 полнота вкуса устойчивость вкуса Рисунок 10 Профилограмма вафель: 1 – «Забава»; 2 - контроль – вкуса жирный 1 молочный плотность вкуса В вафельных изделиях в процессе хранения из-за поглощения влаги изменяются такие важные органолептические показатели как хрупкость и хруст. Динамика изменения хрупкости вафель представлена на рисунке 11. 4,2 4,0 ,Ï à 3,8 20 11 – Изменение хрупкости вафель в процессе хранения Рисунок - «Забава» - контроль В процессе хранения хрупкость в разработанных вафлях «Забава» нарастала меньше, чем в контрольном образце. Это объясняется структурой пищевых волокон, а также их высокой водоудерживающей способностью. Меньшая хрупкость в вафлях позволит избежать лишних потерь, связанных с транспортировкой и хранением. 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. Ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство и реализации разработанных вафельных изделий в объеме 1500 тонн в год составит 1,5 млн руб. ВЫВОДЫ Выполнены комплексные исследования по разработке технологии вафель функционального назначения не содержащих сахарозу с использованием стевиозида, неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки. На основании полученных результатов исследований сделаны следующие выводы: 1. Теоретически и экспериментально обоснована возможность и целесообразность использования в качестве интенсивного подсластителя – стевиозида, а в качестве замещающих агентов – неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки для регулирования технологических свойств жировой вафельной начинки и формирования функциональной направленности вафельных изделий. 2. Установлено, что неосветленные свекловичные волокна имеют высокое содержание балластных веществ (79%), в составе которых в значительном количестве содержится гемицеллюлоза (38%) и пектин (27,8%), что позволяет использовать их в качестве функционального ингредиента. 21 3. Показано, что совместное введение в модельные жировые начинки стевиозида, неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки значительно повышает степень структурообразования начинки по сравнению с контрольным образцом с сахаром, что позволяет использовать вносимые добавки для направленного изменения свойств дисперсных систем. 4. Обоснована замена сахара стевиозидом в количестве 0,3% к массе начинки, а также внесение неосветленных свекловичных волокон в количестве 12% и сухой молочной сыворотки - 36%, что позволяет получить начинку с оптимальными органолептическими и структурно-механическими свойствами. 5. Установлено, что внесение стевиозида, неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки в оптимальных дозировках взамен сахара-песка позволяет регулировать технологические свойства начинки: повысить адгезионное напряжение на 35%, снизить температуру застывания начинки на 4 0С и длительность структурообразования в 2 раза. 6. В результате оптимизации технологических параметров по максимизации функции отклика установлены оптимальные режимы приготовления жировой начинки с внесением стевиозида, неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки: длительность вымешивания 13 минут, продолжительность структурообразования 7 минут. 7. С применением программы автоматизированного проектирования и расчета рецептур (А.с. № 2010611746) с учетом их сбалансированности по пищевой и биологической ценности разработана рецептура вафель «Забава», обладающих высокими потребительскими свойствами и физиологическими функциями. 8. Установлено, что применение стевиозида, неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки при производстве вафель стабилизирует их жировую фазу, предотвращая ее окислительную порчу. Показано, что их введение обеспечивает сохранение качественных показателей вафель при стандартных условиях хранения и повышает их пищевую ценность. 9. Пищевая и физиологическая ценность вафель «Забава» обусловлена наличием пищевых волокон, макроэлементов (калий, кальций, фосфор), витаминов (В1, В2, С), при этом энергетическая ценность снижена на 11%. 22 10. На основании проведенных клинических исследований была подтверждена высокая терапевтическая эффективность и безвредность разработанных вафельных изделий. 11. Разработан и утвержден комплект технической документации (ТУ, ТИ, РЦ) на производство вафель «Забава» со стевиозидом функционального назначения. Выработаны опытно-промышленные партии вафель со стевиозидом, неосветленными свекловичными волокнами и сухой молочной сывороткой в производственных условиях ОАО «Каравай» (г. Краснодар) и ООО «АМА - ЮГ» (Кондитерская фабрика НОВАЛЬ, г. Краснодара). Ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство разработанных новых видов мучных кондитерских изделий функционального назначения составит 1,5 млн. руб. при реализации 1500 т в год. Основные положения диссертации опубликованы в работах: 1. Агафонова Н.А. (Тарасенко Н.А.) Стевия в продуктах функционального назначения / Н.А. Агафонова, И.Б. Красина, Н.В. Зубко // Фундаментальные исследования, 2007. - № 7. – С. 87-88. 2. Тарасенко Н.А. Использование низкокалорийного заменителя сахара природного происхождения в кондитерском производстве / Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина // Фундаментальные исследования, 2008. - № 2. – С. 109-110. 3. Тарасенко Н.А. Вафли с функциональными свойствами / Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина, О.И. Джахимова, А.В. Демидов, О.Н. Аракчеева // Известия вузов. Пищевая технология. – 2008. - № 1. – С. 41-42. 4. Тарасенко Н.А. Продукты переработки стевии в производстве вафель свойствами / Н.А. Тарасенко // Фундаментальные исследования. – 2009.– № 1.– С.42. 5. Тарасенко Н.А. Роль пищевых волокон в формировании качества вафель / Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина, О.И. Джахимова, Н.В. Зубко // Известия вузов. Пищевая технология. – 2009. - № 4. – С. 44-45. 6. Тарасенко Н.А. Диетические вафли с подсластителем из стевии / Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина, Ю.Г. Денисенко // Известия вузов. Пищевая технология. – 2010. - № 2-3. – С. 43-44. 7. Тарасенко Н.А. Вафли пониженной калорийности со стевиозидом / Н.А. Тарасенко, Н.В. Зубко // Современные проблемы науки и образования. – 2009. - № 3. – С. 91. 8. Тарасенко Н.А. Пищевые волокна в производстве вафель / Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина, Н.В. Зубко // Современные проблемы науки и образования. – 2008. - № 6. – С. 106. 9. Тарасенко Н.А. Производство вафель с функциональными свойствами / Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина // Современные наукоемкие технологии. – 2008. - № 4. – С. 92. 10. Агафонова Н.А. (Тарасенко Н.А.) Производство мучных кондитерских изделий для функционального питания / Н.А. Агафонова, О.И. Джахимова, И.Б. Красина // Матер. VIII науч.-практич. конф. с межд. уч. «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств». - АГТУ.–2006.-С.23-26. 11. Агафонова Н.А. (Тарасенко Н.А.) Производство мучных кондитерских изделий для функционального питания / Н.А. Агафонова, О.И. Джахимова, И.Б. Красина // Матер.VIII регион. науч.-практич. конф. молодых ученых «Научное обеспечение 23 агропромышленного комплекса» - Краснодар: изд. КубГАУ. – 2006.-С.171-173. 12. Агафонова Н.А. (Тарасенко Н.А.) Мучные кондитерские изделия для диабетиков / Н.А. Агафонова, И.Б. Красина // Матер. X Всерос. форума молодых ученых и студ. «Конкурентоспособность территорий и предприятий меняющейся России». – Екатеринбург.- 2007. - C.4. 13. Агафонова Н.А. (Тарасенко Н.А.) Разработка технологии и рецептур диетических вафель со стевиозидом / Н.А. Агафонова, И.Б. Красина, Н.В. Зубко // Сб. студ. научных работ, отмеч. наградами на конкурсах. – Краснодар: Изд. КубГТУ. Вып.8, 2007.- C.7-8. 14. Агафонова Н.А. (Тарасенко Н.А.) Стевия в продуктах функционального назначения / Н.А. Агафонова, И.Б. Красина, Н.В. Зубко // Матер. II межд. науч.-технич. конф. молодых ученых. – Владивосток: Изд. ТГЭУ. – 2007. - C. 3-5. 15. Тарасенко Н.А. Конструирование мучных кондитерских изделий функционального назначения / Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина // Сб. матер. I Всерос. науч.-практич. конф. молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» - Краснодар: изд. КубГАУ. – 2007. - C.219-221. 16. Тарасенко Н.А. Использование стевиозида в производстве вафель / Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина // Матер. X науч.-практич. конф. с межд. участием «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств. – Барнаул. – 2007. - C. 172-173. 17. Тарасенко Н.А. Производство мучных кондитерских изделий для функционального питания / Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина, Н.В. Зубко // Матер. Всерос. конф. молодых ученых с межд. участием «Пищевые технологии». - Казань.-2007. - C.261. 18. Тарасенко Н.А. Разработка технологии вафель пониженной калорийности / Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина, Н.В. Зубко // Матер. V межрегион. науч.-практич. конф. молодых ученых «Медицинская наука и здравоохранение». – Анапа. – 2007. - C. 155-157. 19. Тарасенко Н.А. Использование стевиозида для создания диабетических мучных кондитерских изделий / Н.А. Тарасенко // Сб. матер. Всерос. науч.-практич. конф. «Здоровое питание – основа жизнедеятельности человека». – Красноярск. – 2008. -C. 415-417. 20. Тарасенко Н.А. Разработка технологии вафель без сахара для диабетиков/ Н.А. Тарасенко, Е.В. Капаева // Сб. матер. II Всерос. науч.-практич. конф. молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» - Краснодар: изд. КубГАУ. – 2008. - C.225-226. 21. Тарасенко Н.А. Новые виды обогащенных мучных кондитерских изделий / Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина, Е.В. Капаева // Матер. I Всерос. студ. науч. конф. «Молодежная наука – пищевой промышленности России». – Ставрополь. – 2009. - C. 12-13. 22. Тарасенко Н.А. Диетические продукты на основе стевиозида / Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина, Н.В. Зубко // Сб. матер. III межд. науч. студ. конф. «Научный потенциал студенчества в XXI веке». – Ставрополь. – 2009. - C.278. 23. Тарасенко Н.А. Влияние пищевых волокон на сохранность мучных кондитерских изделий / Н.А. Тарасенко // XXXVI науч. конф. студ. и молодых ученых вузов Южного Федерального округа. – Краснодар. – 2009. - C. 143-144. 24. Тарасенко Н.А. Потребительские свойства пищевых волокон / Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина, Н.В. Зубко // X межд. конф. молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии». – Казань. – 2009. - C. 67. 25. Тарасенко Н.А. Функциональные пищевые добавки в производстве вафель / Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина, О.И. Джахимова, Е.В. Капаева // Матер. межд. науч.-практич. конф. «Функциональные продукты питания: Ресурсосберегающие технологии переработки сельскохозяйственного сырья, гигиенические аспекты и безопасность». – КубГАУ. – 2009. - C. 128-133. 24 26. Тарасенко Н.А. Новая продукция функционального назначения с использованием природного сахарозаменителя / Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина // Сб. матер. III Всерос. науч.-практич. конф. молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» - Краснодар: изд. КубГАУ. – 2009. - C.251-252. 27. Тарасенко Н.А. Современные технологии повышения пищевой ценности мучных кондитерских изделий/ Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина, Ю.Г. Денисенко // XXXVII науч. конф. студ. и молодых ученых вузов Южного Федерального округа. – Краснодар, часть 3. – 2010. - C. 64-65. 28. Состав для приготовления мучного кондитерского изделия / Патент РФ № 2342838 от 15.06.2007. Опубл. 10.01.2009. Бюл. № 1 // Н.А. Агафонова, И.Б. Красина, О.И. Джахимова, Н.В. Ходус. 29. Состав для приготовления мучного кондитерского изделия / Патент РФ № 2361403 от 09.01.2008. Опубл. 20.07.2009. Бюл. № 20 // Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина, О.И. Джахимова, О.А. Аракчеева. 30. Способ производства вафель диетического назначения / Патент РФ № 2370039 от 28.01.2008. Опубл. 20.10.2009. Бюл. № 29 // Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина, О.И. Джахимова, Н.В. Зубко. 31. Технологическая линия для производства диетических вафель / Патент РФ № 74767 от 14.04.2008. Опубл. 20.07.2008. Бюл. № 20 // Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина, Н.В. Зубко. 32. Технологическая линия для производства вафель функционального назначения / Патент РФ № 79016 от 08.09.2008. Опубл. 20.12.2008. Бюл. № 35 // Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина, Н.В. Зубко. 33. Подбор оптимального состава рецептурных компонентов мучных кондитерских изделий / А.с. № 2010611746 от 11.012010. // Н.А. Тарасенко, И.Б. Красина, Т.А. Карачанская, О.И. Джахимова, Н.К. Данович, А.В. Красюк.
