На правах рукописи

МАСЛОВА АННА СЕРГЕЕВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И РАЗРАБОТКА

РЕЦЕПТУР НАПИТКОВ НА ЗЕРНОВОЙ ОСНОВЕ

ДЛЯ ДЕТСКОГО ПИТАНИЯ

Специальность 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

Москва – 2012

Работа выполнена в Негосударственном образовательном учреждении дополнительного профессионального образования «Международная промышленная академия»

доктор технических наук, профессор,

Научный руководитель:

Иунихина Вера Сергеевна

Официальные оппоненты: Малкина Валентина Даниловна доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО МГУТУ имени К.Г. Разумовского, профессор кафедры «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств»

Семенова Полина Александровна кандидат технических наук, ФГБОУ ВПО МГУПП, доцент кафедры «Технология продуктов функционального назначения, спортивного питания и длительного хранения»

НО «Российский Союз мукомольных и

Ведущая организация:

крупяных предприятий»

Защита состоится «9» ноября 2012 года в 1100 часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.122.02 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского» по адресу: 109029, г. Москва, ул. Талалихина, д. 31, ауд. 36.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО МГУТУ имени К.Г. Разумовского Отзывы высылать по адресу: 109004, г. Москва, ул. Земляной вал, д.

Автореферат разослан: «9» октября 2012 года

Ученый секретарь Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.122.02, кандидат технических наук, доцент Конотоп Н.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Качество питания детей определяет состояние здоровья не только в данный момент, но и на всю будущую жизнь. Полноценное сбалансированное питание способствует гармоничному росту, физическому, нервно-психическому и умственному развитию, профилактике заболеваний и укреплению здоровья.

В настоящее время в рационах питания детского населения различных регионов России выявлены значительные нарушения: избыточный уровень потребления жиров, недостаточное потребление некоторых витаминов, минеральных веществ, пищевых волокон и других компонентов.

В связи со сложившейся ситуацией Правительством Российской Федерации были утверждены «Основы государственной политики в области здорового питания населения РФ на период до 2020 года». Целями данной политики являются сохранение и укрепление здоровья населения, профилактика заболеваний, в том числе обусловленных неполноценным и несбалансированным питанием детей и взрослых. Одним из способов достижения поставленной цели является развитие отечественного производства специализированных и обогащенных продуктов для детского питания функциональной направленности, имеющих сбалансированный состав, расширяющих ассортимент.

Известно, что одними из самых первых в рационе питания человека появляются продукты на зерновой основе, которые являются важным источником углеводов, растительных белков, пищевых волокон, витаминов группы В, некоторых минеральных веществ.

Большой вклад в решение проблем рационального сбалансированного питания детского населения России внесли ученые Института питания РАМН профессор, д.м.н. В.А. Тутельян, профессор, д.м.н. И.Я. Конь. Вопросам детской диетологии и созданию специализированных продуктов для детского питания посвящены работы профессора, д.м.н. К.С. Ладодо. Продукты на зерновой основе для детского питания разрабатывались под руководством д.т.н., профессора Е.М. Мельникова, к.т.н. В.Н. Гуляева, к.т.н. С.С. Хованской и других.

Анализ ассортимента продуктов на зерновой основе для питания детей дошкольного и школьного возраста показал, что на сегодняшний день их вырабатывается недостаточно.

С целью расширения ассортимента данной продукции необходимо совершенствовать технологию производства и включать в рецептуру сырье, выбор которого научно обоснован, а также применять щадящие режимы обработки, что способствует формированию функциональных свойств и повышению пищевой ценности готовых продуктов.

Перспективной группой продуктов для детского питания представляются горячие напитки на зерновой основе, которые могут рассматриваться как источник углеводов, водорастворимых растительных белков, минеральных веществ, витаминов и других физиологически активных соединений.

Таким образом, совершенствование технологии и разработка рецептур напитков на зерновой основе для детского питания является актуальной задачей, решение которой позволит получить сбалансированный по составу пищевой продукт, расширяющий ассортимент рынка специализированных продуктов для детского питания.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является совершенствование технологии напитков на зерновой основе для дошкольного и школьного питания с использованием новых видов сырья, а также разработка их рецептур, в том числе обогащенных натуральными пищевыми компонентами.

В соответствии с поставленной целью было намечено решение следующих задач:

разработать технологическую схему получения напитков на зерновой основе для питания детей дошкольного и школьного возраста;

научно обосновать использование новых видов сырья, повышающих качество и пищевую ценность продукта;

определить рациональные параметры термической обработки сырья на основе исследования его биохимических и органолептических изменений;

разработать рецептуры новых специализированных зерновых напитков для детского питания;

исследовать химический состав, биохимические свойства и стойкость при хранении напитков на зерновой основе для детского питания;

провести промышленную апробацию технологии получения специализированных напитков на зерновой основе для детского питания и разработать машинно-аппаратурную схему;

разработать нормативные документы и провести оценку экономической эффективности.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Научное обоснование технологии напитков на зерновой основе для дошкольного и школьного питания с использованием новых видов сырья.

2. Рациональные параметры термической обработки сырья.

3. Результаты оценки химического состава и биохимических свойств напитков на зерновой основе для детского питания.

Научная новизна. На основании сравнительного комплексного исследования технологических, биохимических свойств, химического состава и потребительских достоинств теоретически обоснована и экспериментально подтверждена технология специализированных напитков на зерновой основе для дошкольного и школьного питания.

Показана возможность использования новых видов сырья для получения специализированных напитков на зерновой основе для детского питания (перловой крупы № 1, овсяной крупы недробленой высшего сорта, пророщенного зерна тритикале, пшеничных зародышевых хлопьев (ПЗХ) и концентрата облепихи), выбор которых обусловлен их высокой пищевой ценностью.

Определены рациональные режимы термической обработки на основе исследования зависимости экстрактивности зернового сырья от параметров обжаривания, расчёты для которого выполнены методом двумерной сплайнинтерполяции.

Обоснован и предложен новый способ получения напитков на зерновой основе для дошкольного и школьного питания, заключающийся в применении щадящих режимов термической обработки и использовании новых видов сырья.

Выявлено, что в результате реализации данного способа получения специализированных напитков на зерновой основе для детского питания, вследствие происходящих изменений, улучшаются потребительские достоинства и стойкость данных продуктов при хранении.

Научно обоснованы рецептуры новых зерновых напитков, в том числе обогащенных ПЗХ и концентратом облепихи, позволяющие получить продукты повышенной пищевой ценности.

Получены новые научные данные при исследовании методом ЯМРрелаксации липидной и водной фракций ПЗХ в процессе высушивания, доказана особая роль воды при взаимодействии белково-углеводного комплекса с липидной фракцией продукта.

Практическая значимость работы. На основании проведенных исследований установлены режимы производства, разработана технология и машинно-аппаратурная схема получения специализированных напитков на зерновой основе для питания детей дошкольного (с 3 до 6 лет) и школьного (с 6 до лет) возраста.

Разработан способ производства напитков на зерновой основе для детского питания, техническая новизна которого защищена патентом РФ на изобретение № 2371005 от 27.10.2009 г.

Предложена технология получения напитков для детского питания на зерновой основе, промышленная апробация которой проведена в ЗАО «Третьяковский элеватор» (Алтайский край, ст. Третьяково).

По результатам исследований разработана, согласована и утверждена документация на напитки зерновые для питания детей дошкольного и школьного возраста СТО 11321463-001-2012 «Напитки зерновые. Технические условия».

Оценка эффективности и риска инвестиций показала, что капитальные вложения окупаются через 9 месяцев, а себестоимость 1 кг зернового напитка составляет 23,28 рубля.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований были представлены на международных и региональных конференциях: Интеграция аграрной науки и производства: состояние, проблемы и пути решения (Уфа, 2008), VIII Съезд мукомольных и крупяных предприятий России (Москва, 2008), Первый всероссийский форум «Молодые ученые пищевой промышленности России. Новые инициативы и опыт АПК» (Москва, 2009), XVII Международная конференция по крахмалу (Москва, 2009), VII Международная научно-практическая конференция и выставка «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты» (Москва, 2009), Инновационные технологии продуктов здорового питания (Москва, 2010), МельницаМодернизация. Инновации. Техническое перевооружение (Москва, 2011), конференция «Starch Science Progress 2011» (Нью-Йорк, 2011).

Работа отмечена Дипломом Второго Всероссийского смотра на лучшую изобретательскую и рационализаторскую работу в мукомольно-крупяной промышленности за активное участие в изобретательской и рационализаторской работе и признана перспективной для внедрения в производство (Москва, 2008).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 научных работ, 3 из которых в журналах, рекомендованных ВАК России, в том числе имеется патент РФ на изобретение № 2371005 «Способ производства продукта на зерновой основе для детского и диетического питания».

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, экспериментальной части, расчета экономической эффективности, выводов, списка используемой литературы и приложений. Работа изложена на 190 страницах основного текста и приложений, содержит 20 рисунков и 53 таблицы. Список литературы включает 168 источников российских и зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В обзоре литературы рассмотрены состояние и ассортимент продуктов для детского питания, а также представлена их классификация, проанализирована пищевая ценность напитков на зерновой основе, приведены характеристики сырья, применяемого для производства этих продуктов. Изучены технологии производства зерновых напитков, рассмотрено влияние термической обработки на биохимический состав напитков на зерновой основе, проанализированы биохимические процессы, происходящие при хранении зерновых продуктов, рассмотрены обогащенные продукты на зерновой основе для детского питания.

На основе проведенного анализа сформулированы цель и задачи исследования.

Структурная схема исследований представлена на рисунке 1.

Для исследований использовались крупа перловая № 1, крупа овсяная недробленая высшего сорта, зерно ржи, зерно тритикале (пшенично-ржаной гибрид Алтайское 4), пшеничные зародышевые хлопья, концентрат облепихи.

Качество зерна ржи соответствовало 1 классу по ГОСТ Р 543049-2008, качество зерна тритикале – ТУ 8 РФ 11-114-92. Показатели качества перловой крупы № 1 соответствовали ГОСТ 5784-60, качество овсяной недробленой крупы соответствовало высшему сорту по ГОСТ 3034-75. Пшеничные зародышевые хлопья по качеству соответствовали ТУ 9295-001-00932169-96.

Анализ качества сырья проводили по общепринятым методикам. Отбор проб крупы, определение запаха и вкуса проводили по ГОСТ 26312.1-84, определение органолептических показателей – по ГОСТ 26312.2-84; зараженности и загрязненности вредителями хлебных запасов – по ГОСТ 26312.3-84; содержание примесей и доброкачественного ядра – по ГОСТ 26312.4-84; влажность крупы – по ГОСТ 26312.7-84; содержание металломагнитной примеси – по ГОСТ 20239-74.

Отбор проб зерна проводили в соответствии с ГОСТ 13586.3-83; определение запаха и цвета – по ГОСТ 10967-90; натуры – по ГОСТ 10840-64; влажность зерна определяли по ГОСТ 13586.5-93; зараженность вредителями – по ГОСТ 13586.6-93; число падения – по ГОСТ 27676-88; содержание сорной, вредной, зерновой примеси, крупности и металломагнитной примеси – по ГОСТ 30483-97.

Определение органолептических показателей и готовности к употреблению полученных зерновых напитков проводили по ГОСТ 15113.3-77; влажность – по ГОСТ 15113.4-77; крупность помола – по ГОСТ 15113.1-77; содержание примесей и зараженности вредителями хлебных запасов – по ГОСТ 15113.2-77.

Биохимические и химические исследования проводили по следующим методикам: определение кислотности – по ГОСТ 26971-86; кислотного числа жира – по ГОСТ Р 51413-99; содержание целлюлозы – по ГОСТ 28553-90; содержание белка – по ГОСТ 10846-91; содержание жира – по ГОСТ 15113.9-77; массовую долю экстрактивных веществ – по ГОСТ Р 52088-2003.

Микробиологические исследования проводили в соответствии с требованиями следующих документов: количество мезофильно-аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов по ГОСТ 10444.15-94; дрожжи и плесени – по ГОСТ 10444.12-88.

Исследование водной и жировой фракции ПЗХ проводили посредством метода ЯМР-релаксации в лаборатории Института химической физики РАН им.

Н.Н. Семенова на спектрометре Миниспек РС. Математическую обработку данных осуществляли с помощью программы «MatLab».

Пророщенное зерно тритикале получали согласно методике, разработанной В.С. Иунихиной и В.Г. Курцевой (RU 2113128 C1, 1998).

Пищевую и энергетическую ценность рассчитывали с применением общепринятых методик и коэффициентов: по белкам и углеводам – 4 ккал/г; жирам – 9 ккал/г.

Исследования проводили на кафедре пищевых производств НОУ ДПО «Международная промышленная академия» (г. Москва); в Испытательном Центре пищевых продуктов и сырья ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» (г. Барнаул); в Институте химической физики РАН им. Н.Н. Семенова (г. Москва); в ООО «Биолит» (г. Томск).

3.1 Разработка технологической схемы производства напитков на зерновой основе для детского питания и обоснование использования Анализ научно-технической литературы подтвердил, что использование перловой крупы № 1, овсяной крупы недробленой высшего сорта, пророщенного зерна тритикале, ПЗХ и концентрата облепихи в качестве сырья для зернового напитка позволит получить продукт повышенной пищевой ценности с высокими показателями качества и безопасности в соответствии с требованиями нормативных документов.

Для выполнения исследований была разработана технологическая схема производства специализированных напитков на зерновой основе для детского питания, представленная на рисунке 2.

Производство напитков на зерновой основе осуществляли следующим образом: очистку зернового сырья проводили на лабораторном сепараторе.

Сходом с сортировочного сита выделяли крупные примеси, а проходом подсевного сита – мелкие примеси. Продукт, полученный сходом с подсевного сита, направляли на дальнейшую переработку.

Зерно и крупы подвергали обработке кондуктивно-конвективным способом (обжаривание) при температуре от 130 до 190 °С (интервал составил 10 °С) с экспозицией обжаривания 30, 60 и 90 минут. ПЗХ подвергались более щадящей обработке – обжаривание проводилось при температурах от 110 до 160 °С (интервал 10 °С) в течение 10, 15 и 30 минут. Режимы выбраны на основе анализа литературных данных и результатов предварительных экспериментов.

Затем исследуемое сырье охлаждали и направляли для измельчения в лабораторную мельницу. Просеивание полученного продукта проводили на лабораторном рассеве, сход с сита № 1,6 направляли в отходы. Сход с сита № направляли на повторное измельчение. Проход сита № 08 представлял собой мелкий и крупный зерновой продукт. Измельчение осуществлялось до крупности продуктов-аналогов: сход с сита № 08 не более 15 %.

1 – бункера; 2 – сепаратор; 3 – аспиратор лабораторный; 4 – обжарочный аппарат; 5 – охладительная чаша;

Рисунок 2 – Лабораторная технологическая схема производства напитков на зерновой основе для детского питания 3.2 Определение рациональных параметров термической Для определения рациональных режимов термической обработки были исследованы изменения биохимических (экстрактивность, влажность) и органолептических (цвет, запах, вкус) свойств зернового сырья, происходящие при обжаривании.

3.2.1 Влияние режимов термической обработки на экстрактивность Под экстрактивностью понимается массовая доля экстрактивных водорастворимых веществ, выраженная в процентах. Известно, что повышение экстрактивности положительно сказывается на вкусе напитка, его насыщенности, поэтому этот показатель может служить критерием при выборе режимов переработки сырья для приготовления зернового напитка.

Результаты исследований влияния режимов термической обработки (температуры и длительности обжаривания) зернового сырья на содержание экстрактивных веществ представлены на рисунках 3 – 7. Математическую обработку данных эксперимента осуществляли с помощью программы «MatLab», используя метод двумерной сплайн-интерполяции. Этот метод не дает возможности представить функцию зависимости аналитически в виде формулы, однако позволяет представить ее алгоритмически в виде программы и построить изображение поверхности.

Экстрактивность овсяной и перловой крупы достигает максимума (около 24 % и 22 % соответственно) при обработке при температуре 165 – 175 °С в течение 65 – 75 минут, затем исследуемый показатель снижается.

Наименьшее значение экстрактивности среди исследуемого сырья имеет зерно ржи (около 20 % при обжаривании при температуре 165 – 175 °С в течение 45 – 80 минут, рисунок 5). Возможно, это связано с более низкой подверженностью декстринизации крахмала зерна ржи и другими особенностями химического состава продукта.

Пророщенное зерно тритикале имеет достаточно высокие значения экстрактивности среди исследуемого сырья (максимальное около 31 % при обжаривании при температуре 165 – 170 °С в течение 50 – 75 минут, рисунок 6). Это можно объяснить увеличением в процессе прорастания содержания растворимых низкомолекулярных веществ.

Рисунок 3 – Влияние режимов обжаривания на экстрактивность Рисунок 4 – Влияние режимов обжаривания на экстрактивность овсяной крупы Рисунок 5 – Влияние режимов обжаривания на экстрактивность зерна ржи Экстрактивность, % Наибольшее значение экстрактивности наблюдается у пшеничных зародышевых хлопьев (около 40 % при обжаривании при температуре 125 – 130 °С в течение 16 – 22 минут, рисунок 7). Известно, что ПЗХ богаты белками (водорастворимыми альбуминами), простыми сахарами, водорастворимыми витаминами и минеральными веществами. При нагревании свыше 135 °С наблюдается спад экстрактивности, вероятно, из-за разрушения биомакромолекул и потери Итак, изучив полученные данные и выбрав наиболее оптимальные значения варьируемых факторов, при которых экстрактивность исследуемого сырья стремится к максимуму, можно рекомендовать проводить обжаривание минут, зерна ржи – при температуре 165 – 175 °С в течение 55 – 65 минут, пророщенного зерна тритикале – от 165 до 170 °С в течение 55 – 65 минут, ПЗХ – от 125 до 130 °С в течение 16 – 22 минут.

Для уточнения выбранных режимов необходимо проанализировать изменение органолептических показателей зернового сырья при термической обработке.

3.2.2 Влияние режимов термической обработки на При выборе рациональных режимов обжаривания учитываются термоустойчивость обрабатываемого продукта и изменение органолептических характеристик, определяющих его потребительские достоинства.

Результаты оценки органолептических показателей (цвета, запаха, вкуса) показали, что для получения продукта, имеющего приятный аромат обжаренного зерна и злаково-кофейный вкус, перловую крупу №1 и овсяную недробленую крупу необходимо обжаривать при температурах 160, 170 и 180 °С в течение, соответственно, 90, 60 и 30 минут. При обжаривании данных видов крупы с температурными режимами ниже указанных, продукт имеет бледный кремовый цвет, вкус и запах обжаренного зерна не выражен. Крупы, обжаренные при режимах выше указанных, имеют темно-коричневый цвет, неприятный вкус и аромат.

Для получения продукта, имеющего приятный аромат обжаренного зерна и злаково-кофейный вкус, зерно ржи необходимо обжаривать при температуре 170°С в течение 60 минут. Обработка зерна ржи при более высоких температурах приводит к появлению горького привкуса и неприятного аромата пережаренного зерна. При этом низкомолекулярные соединения начинают вступать в сахароаминные реакции, в результате образуются темно-окрашенные меланоидиновые пигменты, формируется интенсивный коричневый цвет, исчезают приятный аромат обжаренного продукта, так как способность к связыванию ароматических веществ у дисахаридов выражена в большей степени, чем у моносахаридов.

При обжаривании пророщенного зерна тритикале коричневый цвет у продукта появляется уже при самых щадящих режимах температурной обработки. Это связано с большим количеством низкомолекулярных соединений в пророщенном зерне. Для получения продукта с наилучшими органолептическими показателями пророщенное зерно тритикале необходимо обжаривать при температурах 160, 170 и 180 °С в течение, соответственно, 90, 60 и 30 минут.

При использовании более жестких режимов потребительские свойства у исследуемого продукта снижаются.

Наилучшими органолептическими показателями обладают пшеничные зародышевые хлопья, обжаренные при температурах 120 и 130 °С в течение, соответственно, 30 и 15 минут. Такой продукт имеет приятный ореховый аромат и сладкий привкус. Обжаривание ПЗХ при температуре свыше 140, 150 и 160 °С в течение, соответственно, 30, 15 и 10 минут приводит к снижению их потребительских достоинств.

Таким образом, исходное зерновое сырье имеет наилучшие органолептические характеристики при обжаривании перловой и овсяной крупы, пророщенного зерна тритикале при температурах 160, 170 и 180 °С в течение, соответственно, 90, 60 и 30 минут, зерна ржи – при температуре 170 °С в течение минут, ПЗХ – при температурах 120 и 130 °С в течение, соответственно, 30 и минут.

3.2.3 Влияние режимов термической обработки на влажность Одним из основных показателей качества зерновых продуктов, который влияет на степень активности протекающих биохимических процессов и, следовательно, на стойкость продукта при хранении, является влажность.

Для зерновых напитков для обеспечения максимального срока хранения влажность должна составлять не более 5,0 % при выпуске с производства и не более 7,0 % при хранении в течение гарантированного срока.

Оценка изменения влажности при обжаривании исходного сырья показала, что исследуемый показатель с увеличением температуры и продолжительности обжаривания снижается, но характер изменения у каждого вида сырья различен.

Наибольшая влагоотдача после обжаривания при самом жестком режиме (190 °С в течение 90 минут) наблюдалась у перловой крупы, влажность которой снизилась с начальной 11,2 % до 3,4 %; менее всего испарилось влаги у зерна ржи – с 10,2 % до 4,6 %. Овсяная крупа с начальной влажностью 11,6 % высушилась до влажности 4,5 %. Влажность пророщенного зерна тритикале изменилась с начальной 11,0 % до 4,4 %, а влажность зародышей пшеницы – с 10,5 % до 4,8 %.

Таким образом, анализ данных по содержанию экстрактивных веществ и влажности в исследуемых обжаренных продуктах, а также их органолептическая оценка позволили установить рациональные режимы обжаривания для получения напитков на зерновой основе для детского питания наилучшего качества (таблица 1).

Таблица 1 – Режимы рациональной температурной обработки разных видов сырья Крупа перловая № Крупа овсяная недробленая в/с Предложенные режимы термической обработки имеют более низкие значения по сравнению с режимами традиционной технологии производства продуктов аналогов.

3.2.4 Изучение методом ЯМР-релаксации липидной и водной Метод ЯМР-релаксации широко применяется в пищевой промышленности для различных анализов: определения полной и остаточной влажности, жира, содержания белка и общего количества сухих/твердых веществ. В настоящем исследовании была проведена оценка подвижности протонов жировой и водной фаз и изменение их процентного соотношения в зависимости от степени влажности в образцах ПЗХ, а также изучены магнитно-релаксационные характеристики углеводно-белкового комплекса с жирными кислотами и водой на модельных системах.

По результатам исследования сделано предположение о том, что при снижении влажности ПЗХ протоны липидной фракции замещают протоны водной фракции, ограничивая при этом свою подвижность, а взаимодействие углеводнобелковой фракции с водой и липидами имеет большое значение при хранении.

3.3 Разработка рецептур новых специализированных зерновых При разработке рецептур зерновых напитков для детского питания были проведены две заключительные дегустационные оценки, определяющие вкусовые качества (вкус, аромат) и внешний вид (цвет, консистенция) представленных образцов.

На первой дегустации было оценено десять образцов, отличающихся соотношением исходных компонентов: обжаренных перловой и овсяной крупы, зерна ржи и пророщенного зерна тритикале. В качестве контроля использовали нерастворимый напиток «Золотой колос» (ячмень – 75 %, овес – 15 %, рожь – 10 %), который рекомендован СанПиН 2.3.2.1940 «Организация детского питания» в дошкольных и школьных образовательных учреждениях. В результате выбрана базовая рецептура зернового напитка (образец № 1, таблица 2).

Вторая дегустация позволила определить рецептуру напитка, обогащенного ПЗХ, с наилучшими потребительскими свойствами. Для исследования были представлены пять образцов, выработанных по базовой рецептуре, включающие ПЗХ в количестве 5, 10, 15 и 20 %. В качестве контрольного образца использовали напиток, который не содержал пшеничные зародышевые хлопья.

На рисунке 8 представлены профилограммы по результатам проведенных дегустаций для пяти образцов, наиболее характерно показывающих результаты дегустационной оценки.

консистенция Рисунок 8 – Профилограммы органолептических показателей зерновых напитков Зерновой напиток, обогащенный ПЗХ в количестве 15 %, имел наилучшие потребительские свойства: приятный ореховый аромат и кофейнозлаковый вкус. Зерновой напиток необогащенный, отличающийся приятным злаково-кофейным вкусом и ароматом, занял второе место по результатам дегустационной оценки. Установлено, что добавление в базовую рецептуру зернового напитка пшеничных зародышевых хлопьев более 15 % приводит к ухудшению вкуса, цвета, внешнего вида и консистенции зернового напитка. Самыми низкими показателями по результатам проведенных дегустаций обладал образец с высоким содержанием перловой крупы: напиток имел желтокоричневый цвет, неприятный кисловатый вкус, слабый злаковый аромат.

В таблице 2 представлены рецептуры зерновых напитков для детского питания с наилучшими органолептическими показателями.

Таблица 2 – Рецептуры зерновых напитков для детского питания Наименование компонентов Содержание компонентов в Напиток зерновой, базовая рецептура (образец № 1) Крупа овсяная недробленая высшего сорта 15, Напиток зерновой, обогащенный ПЗХ (образец № 2) Напиток зерновой (базовая рецептура) 85, Напиток зерновой, обогащенный концентратом облепихи Рецептура зернового напитка, обогащенного облепиховым концентратом, была разработана совместно с научно-производственной компанией «Биолит», производящей оздоровительные продукты на основе растительного сырья.

3.4 Изучение химического состава, биохимических свойств и стойкости при хранении зерновых напитков для детского питания 3.4.1 Органолептическая и физико-химическая оценка качества По усовершенствованной технологии с применением рациональных режимов термической обработки были выработаны зерновой напиток (базовая рецептура, образец № 1), зерновой напиток, обогащенный ПЗХ (образец № 2) и зерновой напиток, обогащенный концентратом облепихи (образец № 3).

В полученных образцах зерновых напитков были определены физикохимические (экстрактивность, влажность, степень помола) и органолептические (внешний вид, цвет, вкус и аромат сухого и готового напитка) показатели качества.

Сухой зерновой напиток, полученный по базовой рецептуре, представляет собой однородный мелкодисперсный продукт светло-коричневого цвета с приятным кофейно-злаковым вкусом и ароматом. Зерновой напиток, обогащенный ПЗХ (сухой), отличается от предыдущего наличием сладковатого привкуса и орехового аромата. Сухой зерновой напиток, обогащенный концентратом облепихи, представляет собой однородный мелкодисперсный продукт оранжевого цвета, имеющий приятный кисловатый вкус.

Физико-химические показатели представлены в таблице 3. Наибольшее количество экстрактивных веществ имеет зерновой напиток, обогащенный облепиховым концентратом (на 5,8 % больше базовой рецептуры). Очевидно, это связанно с особенностями химического состава продукта-обогатителя. Влажность зерновых напитков не превышала 7,0 %, что обеспечит стойкость продуктов в течение гарантированного срока хранения. Посторонние примеси и зараженность вредителями хлебных запасов в исследуемых продуктах не обнаружены.

При доведении до полной кулинарной готовности образцы № 1 и представляли собой напиток, с наличием мелких взвешенных частиц, не оседающих полностью при отстаивании. Цвет напитков – коричневый, не интенсивный. Образец № 3 представлял собой прозрачный напиток с хорошо отделяемым рыхлым осадком интенсивного оранжевого цвета с приятным, кисловатым вкусом.

Также была проведена дегустационная оценка зерновых напитков для определения наилучшего способа доведения до полной кулинарной готовности исследуемых продуктов:

1) образцы № 1 и 2обладают лучшими органолептическими показателями при заваривании кипятком (10 г продукта заливают 200 см3 воды с температурой 100 оС, выдерживают 3 минуты); допускается добавление в образцы молока и сахара по вкусу;

2) образец № 3 имеет лучшие органолептические показатели при варке (5 г продукта заливают 200 см3 воды с температурой 100 оС, доводят до кипения, отстаивают).

3.4.2 Исследование химического состава зерновых напитков В разработанных зерновых напитках для детского питания определяли содержание углеводов, белка и липидов. Результаты исследований представлены в таблице 3.

Исследование углеводного комплекса зерновых напитков позволило установить, что внесение в рецептуру облепихового концентрата снижает содержание крахмала в виду особенностей химического состава плодов облепихи.

Редуцирующих сахаров и декстринов также больше в образцах № 1 и 2, так как это продукты промежуточного гидролиза крахмала.

Таблица 3 – Химический состав и физико-химические показатели зерновых напитков для детского питания Углеводы, % на с.в.

Степень помола – массовая доля продукта, проходящего через сито с отверстиями диаметром 0,8 мм, % Из анализа данных по содержанию белка следует, что зерновой напиток, обогащенный ПЗХ, имеет максимальное содержание этого компонента среди исследуемых образцов, так как пшеничные зародышевые хлопья богаты растительными белками (33,8 % на 100 г продукта).

Внесение облепихи в образец № 3 приводит к росту содержания липидов, что связано с их высоким содержанием в облепиховом концентрате – 6,2 % (на 100 г продукта), содержание белка снижается по сравнению с образцом № 2.

3.4.3 Исследование стойкости зерновых напитков при хранении Для оценки сроков годности разработанных напитков на зерновой основе для детского питания был применен метод ускоренного старения при повышенной температуре. Исследуемые продукты хранили в упакованном виде в пакетах из полимерных материалов при температуре (40±1) °С и относительной влажности воздуха, не превышающей 75 % в течение 70 суток (образец № 1) и 40 суток (образцы № 2 и 3).В процессе хранения определяли кислотность, кислотное число жира, количество мезофильно-аэробных и факультативноанаэробных микроорганизмов и плесеней.

Результаты исследований показали, что наименьшее значение кислотности имеет зерновой напиток, выработанные по базовой рецептуре. При добавлении ПЗХ кислотность продукта повышается, так как зародыши пшеницы богаты жирами, влияющими на исследуемый показатель. Кислотность напитка, обогащенного концентратом облепихи, значительно выше других образцов, так как содержит аскорбиновую кислоту, значительное количество органических кислот, что увеличивает значение исследуемого показателя (таблица 4).

Таблица 4 – Изменение кислотности в процессе хранения зерновых напитков Наименование Напиток зерновой, Напиток зерновой, обогащенный При определении кислотного числа жира у образцов № 2 и 3 получили, что значение показателя образца № 3 выше, чем у образца № 2 более чем в два раза, что связано с высоким содержанием в образце № 3 свободных жирных кислот облепихи. Далее, в процессе хранения наблюдается значительное снижение исследуемого показателя. Возможно, это связано с тем, что аскорбиновая кислота, являясь сильнейшим восстановителем, участвует в регуляции свободно-радикального окисления жирных кислот.

В процессе хранения образца № 1 в течение 70 суток и образцов № 2 и 3 в течение 40 суток показатель КМАФАнМ был ниже предельно-допустимых норм, установленных СанПиН 2.3.2.1078. Развития плесеней не наблюдалось.

Таким образом, гарантированный срок хранения зернового напитка (базовая рецептура) составляет 6 месяцев, напитков зерновых обогащенных ПЗХ и облепиховым концентратом – 3 месяца, что сопоставимо с продуктами-аналогами для детского питания и рекомендациями санитарных правил и норм.

3.5 Промышленная апробация и оценка экономической эффективности производства напитков на зерновой основе для детского питания Производственная апробация предлагаемой технологии была успешно проведена в условиях крупоцеха ЗАО «Третьяковский элеватор» (Алтайский край). Согласно разработанной машинно-аппаратурной схеме были получены напитки на зерновой основе для детского питания (базовый и обогащенный ПЗХ).

Сухие зерновые напитки представляли собой однородный мелкодисперсный продукт светло-коричневого цвета. Цвет напитков после приготовления коричневый, не интенсивный. Вкус напитка (базовая рецептура) после приготовления кофейно-злаковый, у напитка, обогащенного ПЗХ, – со сладковатым привкусом, аромат – свойственный. Химический состав и физико-химические показатели качества полученных зерновых напитков, представлены в таблице (для образцов №1 и 2).

Таким образом, результаты проведенной производственной апробации подтвердили возможность выпуска специализированного напитка на зерновой основе для дошкольного и школьного питания по разработанной технологии, имеющего хорошее качество и повышенную пищевую ценность. На зерновые напитки для детского питания разработана и утверждена нормативная документация СТО 11321463-001-2012 «Напитки зерновые. Технические условия».

Капитальные вложения в проект, при реализации его на профильном предприятии, окупаются через 9 месяцев, а себестоимость 1 кг зернового напитка составляет 23,28 руб., что не превышает стоимость аналогов.

1. На основе комплексного исследования технологических, биохимических свойств, химического состава, потребительских достоинств научно обоснована технология специализированных напитков на зерновой основе для дошкольного и школьного питания. Предложено техническое решение для ее осуществления, новизна которого подтверждена патентом РФ на изобретение.

2. Изучено и научно обосновано использование новых видов сырья для напитков на зерновой основе для детского питания: крупы перловой № 1, крупы овсяной недробленой высшего сорта, пророщенного зерна тритикале, пшеничных зародышевых хлопьев, концентрата облепихи.

3. На основании изучения содержания экстрактивных веществ, органолептической оценки выявлены режимы термической обработки сырья способом обжаривания: для перловой и овсяной крупы, температура обжаривания от 165 до 175 °С с экспозицией обжаривания от 65 до 75 минут; для зерна ржи – от 165 до 175 °С с экспозицией от 55 до 65 минут; для пророщенного зерна тритикале – от 165 до 170 °С с экспозицией от 55 до 65 минут; для пшеничных зародышевых хлопьев – от 125 до 130 °С с экспозицией от 15 до 20 минут.

4. На основании органолептической и физико-химической оценки качества разработаны следующие рецептуры: напиток зерновой; напиток зерновой, обогащенный ПЗХ; напиток зерновой, обогащенный концентратом облепихи. Проведена оценка пищевой ценности, разработана нормативная документация СТО 11321463-001-2012 «Напитки зерновые. Технические условия».

5. Установлено, что в результате реализации рекомендуемых режимов термической обработки улучшаются потребительские достоинства, повышается пищевая ценность продукта, обеспечивается хорошая хранимоспособность предлагаемых напитков на зерновой основе.

6. С целью реализации разработанной технологии на действующих крупяных предприятиях разработана технологическая схема получения напитков на зерновой основе для детского питания. Получен патент РФ на изобретение № 2371005 «Способ производства продукта на зерновой основе для детского и диетического питания» от 27.10.2009. Промышленная апробация технологии подтвердила возможность получения такого продукта с заявленными органолептическими и физико-химическими показателями.

7. Результаты оценки экономической эффективности и риска инвестиций показали, что капитальные вложения окупаются через 9 месяцев, а стоимость 1 кг зернового напитка составляет 23,28 руб., что не превышает стоимость аналогов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ 1. Маслова А.С., Иунихина В.С., Сорокин А.В. Новый способ производства продукта на зерновой основе для детского питания // Хлебопродукты. – 2010. – № 2 – с. 40 – 41.

2. Маслова А.С. Разработка рецептуры зернового напитка для детского питания // Хлебопродукты. – 2012. – № 4 – с. 40 – 42.

3. Маслова А.С., Мелешкина Л.Е. Исследование стойкости при хранении напитков на зерновой основе для детского питания // Хлебопродукты. – 2012. – №10 – с. 54 – 55.

4. Маслова А.С., Иунихина В.С. Патент РФ на изобретение № «Способ производства продукта на зерновой основе для детского и диетического питания», приоритет от 02.07.2008 г., зарегистрировано в Госреестре изобретений РФ 27.10.2009 г.

Научные труды институтов и материалы конференций 5. Маслова А.С., Иунихина В.С. Современные требования к продуктам детского питания на зерновой основе / Интеграция аграрной науки и производства: состояние, проблемы и пути решения. Сборник материалов конференции.

– Уфа: ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ», 2008 г. – с. 234 – 237.

6. Маслова А.С., Иунихина В.С. Обоснование разработки продукта на зерновой основе для детского питания / Сборник научных трудов МПА: Вып.

VI/2. – М.: ГИОРД, 2008. – с. 173 – 179.

7. Маслова А.С., Иунихина В.С. Новый продукт на зерновой основе для детского питания / Материалы VIII Съезда мукомольных и крупяных предприятий России. – М.: Пищепромиздат, 2008. – с. 81 – 84.

8. Маслова А.С., Иунихина В.С. Продукт детского питания для детей дошкольного и школьного возраста на зерновой основе / Хранение и переработка зерна. – 2009. – №1 (115) – с. 28 – 29.

9. Маслова А.С., Иунихина В.С Изучение влияния режимов температурной обработки на влажность зернового сырья, используемого для производства напитка для детского питания / Сборник научных трудов МПА: Вып. VII/1. – М.: Троицкий мост, 2009. – с. 124 – 131.

10. Сергеев А.И., Маслова А.С., Иунихина В.С. Определение содержания воды и жиров в пшеничных зародышевых хлопьях методом ЯМРрелаксации / Сборник XVII Международной конференции по крахмалу. – Москва, 2009. – с. 86.

11. Сергеев А.И., Вассерман Л.А., Маслова А.С., Иунихина В.С. Магнитно-релаксационные свойства липидов пшеничных зародышевых хлопьев при их взаимодействии с крахмалом различной влажности / Сборник XVII Международной конференции по крахмалу. – Москва, 2009. – с. 88.

12. Сергеев А.И., Вассерман Л.А., Маслова А.С., Иунихина В.С. Изучение методом ЯМР-релаксации жировой и водных фракций пшеничных зародышевых хлопьев в процессе высушивания / Сборник научных трудов МПА:

Вып. VII/2. – М.: Троицкий мост, 2009. – с. 115 – 125.

13. Маслова А.С., Иунихина В.С. Оптимизация способа производства напитка для детского питания на зерновой основе / Сборник материалов VII международной научно-практической конференции и выставки «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты», конференции молодых ученых «Инновационные технологии продуктов здорового питания». – М.: Издательский комплекс МГУПП, 2009. – с. 291 – 293.

14. Маслова А.С. Новый вид специализированного продукта для детского питания на зерновой основе / Сборник статей научной конференции молодых ученых и специалистов «Инновационные технологии продуктов здорового питания». – М.: Издательский комплекс МГУПП, 2010. – с. 175 – 177.

15. Маслова А.С. Дегустационная оценка напитка на зерновой основе для детского питания / Материалы Шестой международной конференции «Мельница – 2011». Модернизация. Инновации. Техническое перевооружение»

– М.: Пищепромиздат, 2011. – с. 222 – 224.

16. A.I. Sergeev, L.A. Wasserman, A.S. Maslova. V.S. Iunihina H NMR studies of molecular mobility in wheat germ flakes during moisture changing under thermal treatment / Starch Science Progress. – New York: Nova Science Publishers Inc, 2011 – pp. 83 – 100.