[
На правах рукописи
КЕНИЙЗ Надежда Викторовна
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ХЛЕБА ИЗ ЗАМОРОЖЕННЫХ
ПОЛУФАБРИКАТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕКТИНА
В КАЧЕСТВЕ КРИОПРОТЕКТОРА
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
Воронеж – 2013 1
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет».
Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Сокол Наталья Викторовна, ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет»
Официальные оппоненты: Дерканосова Наталья Митрофановна доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени Императора Петра I», заведующая кафедрой.
Мартиросян Владимир Викторович кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВПО «Северо-Кавказский Федеральный университет» (филиал в г. Пятигорске) заведующий кафедрой.
Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Майкопский государственный технологический университет», г. Майкоп
Защита состоится «24» декабря 2013 года в 13 часов 00 минут на заседании совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.035.04 при ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» по адресу: 394036, г. Воронеж, проспект Революции, 19, конференц-зал.
Отзывы на автореферат (в двух экземплярах), заверенные гербовой печатью учреждения, просим присылать ученому секретарю совета Д 212.035.04.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО ВГУИТ.
Автореферат размещен в сети Интернет на официальном сайте Министерства образования и науки РФ по адресу: vak2.ed.gov.ru и на официальном сайте ФГБОУ ВПО ВГУИТ www.vsuet.ru «22» ноября 2013 года Автореферат разослан «22» ноября 2013 года
Ученый секретарь совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук М. Е. Успенская
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Одним из основных направлений инновационного развития хлебопекарной отрасли в условиях глобальной конкуренции, является разработка и внедрение в производство принципиально новых технологий, с целью расширения ассортимента хлебобулочных изделий и обеспечения высококачественного целевого продукта.
Современный ритм жизни диктует новые требования к технологиям, применяемым в хлебопекарной отрасли. В настоящее время, в технологии хлеба, все больше находит распространение, производство замороженных полуфабрикатов. Принятие такого решения, позволяет предприятиям гибко реагировать на потребности рынка, а кроме того, снижать расходы на оборудование и транспортирование продукции.
Актуальность данного направления имеет и стратегическое значение, так как технология замораживания полуфабрикатов хлебопекарного производства, позволяет иметь их пополняемый запас в ассортименте, на малых предприятиях и сегменте HoReCa (отели, рестораны, кафе), так как эти технологии более гибкие в сравнении с традиционными. Применение технологий хлеба на основе замороженных полуфабрикатов, открывает значительные перспективы для организации сбалансированного питания населения, в различных регионах России.
Отдельные аспекты проблем производства хлеба из замороженных полуфабрикатов, были описаны в работах зарубежных ученых A. Basaran, E. A. Elhady, Pablo D. Ribotta, S. M. Van der Sluis. В России, технологией замороженных хлебобулочных полуфабрикатов занимаются А. Н. Кирюхина, А. П. Китиссу, С. Н. Крутских, В. А. Кудрявцев, Н. В. Лабутина, Г. О. Магомедов, Е. И. Пономарева и др.
Однако есть ряд причин, которые препятствуют быстрому внедрению новой прогрессивной технологии в отрасль. Во время замораживания тестовых полуфабрикатов, происходит денатурация и агрегация белков, вызывающих потерю функциональных свойств, гибнут дрожжевые клетки, вследствие образования кристаллов льда. Так же следует отметить, что при замораживании опары, теста, тестовых заготовок происходит потеря влаги. Поэтому замораживание опары, теста, тестовых заготовок в технологии хлеба на производстве, осуществляется с добавлением различных криопротекторов.
Известно использование различных криопротекторов, таких как ферментные препараты с глюкоамилазой (ФП-ГА) и с гемицеллюлазой (ФПГЦ), энзимомодифицированного лецитина «Солек-К-ЕМЛ» или использование сбивных замороженных полуфабрикатов.
Добавление криопротекторов при замораживании, позволяет снизить или предотвратить денатурацию белков. Подтверждением механизма криопротекции низкомолекулярными углеводами служат исследования (J. Park, T. C. Lanier, 1998). Ими доказано, что добавление сахаров (лактоза и глюкоза) к водному раствору протеинов, приводило к нежелательному самопроизвольному изменению – стабилизации раствора, в изоляции от поверхности гидратированного белка. Среди веществ обладающих свойством влагоудерживающей способности, представляет интерес пектин, который в пищевой промышленности, широко используют в кондитерском производстве. В связи с отсутствием научно-обоснованной информации, по технологиям замороженных полуфабрикатов хлебопекарного производства, с применением пектиновых веществ в качестве криопротектора, и с учетом комплекса положительных свойств пектина, было принято решение об использовании его по новому назначению, в качестве криопротектора при производстве замороженных полуфабрикатов хлебопекарного производства и готовых изделий на их основе. Все это обуславливает проведение комплексных исследований в данном направлении, на основе всестороннего изучения и анализа процессов, происходящих на различных стадиях технологии производства хлеба из замороженных полуфабрикатов с пектином в качестве криопротектора.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематикой НИР кафедры технологии хранения и переработки растениеводческой продукции КубГАУ (№ госрегистрации 13/021 Кубанского ГАУ).
Исследования выполнены в рамках НИОКР программы «Участник молодежного научно-инновационного конкурса У.М.Н.И.К» Фонда содействия развитию малых форм предприятий г/к № 11439 р /17136 от 31.01 2013 года.
Цель исследования: разработка научно-практических рекомендаций по технологии хлеба из замороженных полуфабрикатов путем исследования закономерностей изменения реологических свойств теста, биохимических процессов полуфабрикатов, физико-химических показателей качества готовых изделий с применением пектина в качестве криопротектора.
Для реализации поставленной цели, были определены следующие задачи:
– научное и практическое обоснование применения пектина в качестве криопротектора в технологии хлеба из замороженных полуфабрикатов;
– исследование влияния различных технологических факторов – замораживания, размораживания полуфабрикатов на активность и жизнеспособность дрожжевых клеток с использованием криопротекторов при замесе теста;
– изучение водосвязывающей способности пектина, сорбита, фруктозы в тесте, для приготовления замороженных полуфабрикатов;
полуфабрикатов на процесс брожения в тесте, выбор рационального режима выпечки и оценка качества хлебобулочных изделий;
- моделирование и оптимизация рецептуры хлеба из замороженных полуфабрикатов с пектином в качестве криопротектора, прогнозирование пористости хлеба, в зависимости от дозировки пектина и физических свойств теста;
- разработка технологии хлеба из замороженных полуфабрикатов с пектином в качестве криопротектора и технической документации на новый вид хлебобулочных изделий, расчет экономической эффективности, промышленная апробация основных результатов исследований.
Объектом исследования является технология замороженных полуфабрикатов и хлебобулочных изделий на их основе.
Предметом исследования являются реологические свойства теста и биохимические процессы, протекающие в тесте, технологические параметры получения замороженных полуфабрикатов и хлебобулочных изделий с применением криопротекторов.
Научная концепция работы заключается в создании практических рекомендаций по реализации технологии хлеба из замороженных полуфабрикатов с использованием пектина в качестве криопротектора.
Научные положения, выносимые на защиту:
- рекомендации по технологии замороженных хлебобулочных полуфабрикатов с применением криопротекторов (пектин, сорбит, фруктоза);
- результаты определения структурно-механических свойств теста, анализ полученных данных в зависимости от использования криопротекторов;
- результаты исследования различных технологических факторов на жизнеспособность дрожжевых клеток;
- результаты изучения водопоглотительной и водосвязывающей способности криопротекторов с помощью ЯМР теста;
- данные анализа органолептических и физико-химических показателей качества готового хлеба и влияние на них режимов размораживания и выпечки.
Научная новизна работы:
- впервые проведены комплексные исследования реологических свойств теста, предназначенного для получения замороженных полуфабрикатов с пектином в качестве криопротектора, и определена его оптимальная дозировка при замесе теста из пшеничной муки высшего сорта;
- установлен характер изменения активности дрожжевых клеток, при замораживании и размораживании тестовых заготовок, без пектина и в его присутствии в зависимости от температурного режима;
- усовершенствована методика определения водопоглотительной и влагосвязывающей способности теста с различными криопротекторами (применительно к полуфабрикатам хлебопекарного производства), на приборе ЯМР-анализатора АМВ-1006М, с целью выявления наиболее оптимального варианта;
- определена взаимосвязь между способом размораживания тестовых заготовок и качественными характеристиками хлеба;
- с помощью методов математического анализа установлена взаимосвязь пористости хлеба с дозировкой пектина, показателями физических свойств теста, таких как сила муки, отношение упругости к растяжимости, водопоглотительная и водосвязывающая способность, валориметрическая оценка, получены уравнения позволяющие прогнозировать качество хлеба из замороженных полуфабрикатов.
Практическая значимость исследования. На основании выполненных исследований, разработана технология и рецептура хлеба из замороженных полуфабрикатов, в основе которой лежит использование пектина в качестве криопротектора, с учетом его влияния на реологические свойства теста, физико-химические характеристики полуфабрикатов и параметры технологического процесса.
Установлена взаимосвязь между способом замораживания полуфабрикатов и качеством хлеба.
Показаны, возможности ЯМР-анализатора АМВ-1006В в определении водоудерживающей и водосвязывающей способности криопротекторов, при приготовлении теста для замороженных полуфабрикатов.
Выявлены технологические факторы (температура выпечки и расстойка тестовых заготовок) влияющие на качество хлеба из замороженных полуфабрикатов.
Проведены производственные испытания по выпечке хлеба из замороженных полуфабрикатов с пектином в качестве криопротектора на пекарне перерабатывающего комплекса КНИИСХ ООО «Ягуар», 350012, г. Краснодар, Центральная Усадьба КНИИСХ; УНПК «Технолог» 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13; ООО «Родник» ст. Тбилисская, Тбилисский район, Краснодарский край (акты производственных испытаний).
Разработана технологическая схема производства замороженных полуфабрикатов для хлеба «Зимний» и показана эффективность его производства. Разработан проект технической документации на новый вид хлеба «Зимний» (ТУ 9114-142-0493202-13) из замороженных полуфабрикатов с пектином в качестве криопротектора.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности.
Диссертационное исследование соответствует п. 3, 4, 6, 7 паспорта специальности 05.18.01 – «Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства».
Апробация результатов исследования. Результаты и основные положения работы доложены и обсуждены:
- на международных научно-практических, научно-технических конференциях: «Функциональные продукты питания. Ресурсосберегающие технологии переработки сельскохозяйственного сырья, гигиенические аспекты и безопасность» (Краснодар, 2009); «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века» (Краснодар, 2011); «Биотехнологические системы в производстве пищевого сырья и продуктов: инновационный потенциал и перспективы развития» (Воронеж, 2011); «Производство продуктов для здоровья человека – как составная часть наук о жизни.
Российская технологическая платформа. Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК – продукты здорового питания»
(Воронеж, 2012); «Производство и переработка сельскохозяйственной продукции: менеджмент качества и безопасности» (Воронеж, 2013).
- всероссийских научно-практических конференциях, конкурсах:
«Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2010, 2011, 2012); «У.М.Н.К.», проводимый в рамках научно-практической конференции молодых учёных краснодарского края, «Вторая итоговая региональная научно-практическая конференция молодых инноваторов Кубани» (Краснодар, 2012).
- региональных научно-практических конференциях, конкурсах: «XXXVI научная конференция студентов и молодых ученых вузов Южного Федерального округа, посвященной 40-летнему юбилею Кубанского государственного университета физической культуры спорта и туризма»
(Краснодар, 2009); «Земля – наш Дом» (Анапа, 2009); «Лучшая научная и творческая работа преподавателей, аспирантов, соискателей и студентов вузов Краснодарского края за 2011 год - Олимп науки Кубани» (Краснодар, 2011).
Разработка экспонировалась на международных, всероссийских выставках: «Золотая осень-2012» (Москва, 2012) (золотая медаль); «Золотая осень-2013» (Москва, 2013) (серебряная медаль); «VIII Саратовский Салон изобретений, инноваций и инвестиций посвященный столетию высшего аграрного образования в Саратове» (Саратов, 2013).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 21 научная работа, в том числе, 3 статьи в изданиях рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ; 1 статья в отраслевых журналах; 1 статья в зарубежном журнале; 16 тезисов докладов в материалах конференций.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, пяти глав посвященных экспериментальным исследованиям, математическим и экономическим расчетам, выводов, списка литературы, приложения и представлена на 162 страницах машинописного текста, в 19 таблицах и 27 рисунках. Библиографический список включает источников, в том числе 70 зарубежных.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
охарактеризована научная новизна, обозначены цели и задачи работы.
Глава 1. Обзор литературы. Проведен информационно-патентный поиск и систематизированы сведения о современном состоянии и развитии производства замороженных хлебобулочных полуфабрикатов. Представлены и проанализированы теоретические основы и научно-практические аспекты замораживания пищевых продуктов, имеющиеся технологические решения по приготовлению хлеба из замороженных полуфабрикатов, а также описаны факторы, влияющие на качество готовых изделий. Отражены перспективы использования криопротекторов в технологии замороженных полуфабрикатов хлебопекарного производства. Показана целесообразность использования пектина в качестве криопротектора в хлебопекарной промышленности, в сравнении с уже используемыми криопротекторами. Сформулированы цель и задачи диссертационного исследования.
Глава 2. Материалы, методы и объекты исследования. В соответствии с поставленными задачами, был осуществлен выбор объектов, методов исследования и разработана схема постановки эксперимента (рисунок 1).
Объекты исследования: пектин XSS-100 (ГОСТ 29186-91), сорбит (ТУ 9325-001-58326290-2002, фруктоза (ТУ 9110-001-50877926-2001), мука пшеничная хлебопекарная (ГОСТ Р 52189-2003), дрожжи хлебопекарные прессованные (ГОСТ Р 54731-2011), соль поваренная пищевая (ГОСТ Р 51574вода питьевая (СанПиН 2.1.4.1074-01), тесто, замороженные полуфабрикаты, образцы хлеба.
-Массовая доля и Активность дрожжей Островского ЭМП СВЧ
Для определения качества муки использовали: метод определения количества и качества клейковины (ГОСТ Р 54478-2011), метод определения влажности (ГОСТ 13586.5-93), определение белизны пшеничной муки проводили на приборе «Блик-Р3». Исследования физических свойств теста проводились на приборах фаринограф (Brabender) и альвеограф (Chopin).
Количество микроорганизмов (дрожжевых клеток) определялось методом прямого подсчета, в счетной камере Тома Цейсса. Исследование водосвязывающей и водоудерживающей способности с криопротекторами проводились на ЯМР - анализаторе АМВ-1006М. Активность дрожжей определяли ускоренным методом, по методике А. И. Островского.
Замораживание тестовых заготовок проводили в камере быстрого замораживания МВ 150 МФ фирмы Polair, при температуре (-4) оС и (-18) оС.
Размораживание полуфабрикатов проводили до полного оттаивания, в условиях цеха, при температуре помещения и в условиях электромагнитного поля высокой частоты (ЭМП СВЧ) в микроволновой печи (Samsung ME 732 KR-S).
После размораживания осуществляли выпечку изделий в печи «Муссонротор» модель 33. Оценку качества готовых изделий проводили по органолептическим и физико-химическим показателям, общепринятыми методами в хлебопекарной промышленности.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Глава 3. Экспериментальная часть 3.1. Влияние различных криопротекторов на реологию теста для полуфабрикатов. Для теста подверженного замораживанию, важными являются три основополагающих фактора: газообразование, газоудерживание, реологические свойства теста, т. к. при воздействии низких температур, происходит уменьшение газообразования, снижение газоудерживающей способности и уменьшение реологических свойств теста. Для корректировки и сохранения оптимальных данных, перечисленных факторов, используют криопротекторы – вещества одним из свойств которых, является способность удерживать влагу.На первом этапе исследований, проводили работу по изучению влияния различных криопротекторов на реологию теста. Реологические свойства теста с применением криопротекторов, изучали на приборах фаринограф и альвеограф.
В эксперименте по влиянию криопротекторов (пектин, сорбит, фруктоза) на физические свойства теста, были включены варианты с внесением криопротекторов в дозировках 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 % к массе муки. Контролем служил образец без внесения добавок. Полученные экспериментальные данные представлены на рисунках 2, 3, 4.
Рисунок 2 - Изменение водопоглотительной теста. Время образования и способности теста при добавлении криопротекторов Рисунок 3 - Изменение времени образования и в таких же дозировках, устойчивости теста при добавлении криопротекторов Рисунок 4 - Изменение валориметрической оценки сделать вывод, что ВПС в теста при добавлении криопротекторов пектина увеличивается, благодаря способности карбоксильных групп пектина удерживать воду, что является положительным фактором при замораживании тестовых заготовок. Улучшение структурно-механических свойств теста, связано с укреплением клейковинных каркасов, за счет взаимодействия гидроксильных и свободных карбоксильных групп с аминогруппами клейковинных белков, за счет конформационных изменений в молекуле белка, приводящих к более «плотной упаковке», а также за счет способности сближения метоксилированных карбоксильных групп в водной среде, с образованием полимерных цепей пектина, что имеет немаловажное значение в технологии замороженных полуфабрикатов.
Основным показателем хлебопекарных свойств муки, является показатель «сила муки», которую определяли на приборе альвеограф. В эксперименте использовались ранее принятые дозировки криопротекторов. Полученные данные представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Изменение реологических показателей теста при внесении Максимальное избыточное давление, мм Отношение упругости к растяжимости (P/L) Максимальное избыточное давление, мм Отношение упругости к растяжимости (P/L) Максимальное избыточное давление, мм Отношение упругости к растяжимости (P/L) Проведенные исследования по изучению пектина, как криопротектора показывают, что он превосходит используемые в настоящее время криопротекторы, такие как фруктоза, сорбит по показателю время образования и устойчивости теста. В случае добавления пектина, разжижение теста наступало на 1,5 мин позже, по сравнению с сорбитом в дозировках 1,0; 1,5 %, а при добавлении фруктозы, в тех же дозировках на 2 и 3 мин. Показатель сила муки был также выше, при добавлении пектина на 18 и 17 е. а. в сравнении с сорбитом и 20, 22 е. а. при добавлении фруктозы. Улучшение реологии теста при добавлении пектина во время замеса, происходит потому, что пектины образуют прочный каркас, благодаря сближению гидрофобных метоксильных групп в водной среде, а свободные карбоксильные группы диссоциируют на ионы, которые на поверхности белка взаимодействуют с группами –NH3+, так как пектины представляют собой поверхностно-активные соединения и тем самым улучшают структурно-механические свойства теста.
Так как для теста подверженного замораживанию, важными факторами являются реологические свойства, полученные данные дают основание для дальнейших исследований по изучению его влияния на качество замороженных полуфабрикатов.
3.2. Влияние криопротекторов на структуру замороженных полуфабрикатов. Методом микроскопирования было установлено, что криопротектор влияет на связывающую способность воды в клетке, в связи, с чем тесто без добавления пектина и с пектином имеет различные физические свойства рисунок 5.
Рисунок 5 - Микрофотографии замороженного дрожжевого теста: а) без внесения криопротектора, б) с добавлением пектина (1 – белок, 2 – крахмальные зерна) В образце без добавления криопротектора полимерные цепи крахмала и белка представляют собой сжатую уплотненную структуру. При добавлении пектина во время замеса теста, на срезе образца явно видно увеличение полимерных цепей за счет образования белково-полисахаридных комплексов. В работах Р. К. Хосни отмечается, что на стеклование полимерной цепи влияют количество и размер замещающих групп (т. е. боковых цепей). В случае присоединения пектина к полимерным цепям белка и крахмала, его боковые цепи выступают в роли пластификатора и понижают температуру стеклования.
Полученные результаты позволяют сделать вывод, что добавление пектина приводит к образованию белково-полисахаридных комплексов, позволяющих снизить температуру стеклования.
Из литературных источников известно, что увеличение молекулярной массы полимера также снижает температуру стеклования. В наших исследованиях, добавление пектина увеличивает молекулярную массу полимеров и это тоже является положительным фактором при замораживании тестовых полуфабрикатов.
Таким образом, можно сделать заключение, что добавление пектина при замесе теста предназначенного для замораживания позволяет снизить температуру стеклования, за счет увеличения молекулярной массы полимера, образовывая белково-полисахаридные комплексы, кроме того боковые цепи пектина в разветвленной структуре полимера выступают в роли пластификатора и дополнительно понижают температуру стеклования.
3.3. Влияние криопротекторов на активность дрожжевых клеток при замораживании. Следующим этапом исследований, было изучение активности и жизнедеятельности дрожжевых клеток при замесе теста с различными криопротекторами, замороженного при различных температурах (-4), (-18) оС и размороженных в условиях электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ) (выходная мощность: 800 Вт, мощность: 1150 Вт) и условиях цеха (при температуре 20 оС и относительной влажности воздуха 40 %). Количество дрожжевых клеток подсчитывали микроскопированием в камере Тома Цейсса, таблица 2.
Из данных таблицы 2 видно, что количество живых дрожжевых клеток в образцах подверженных замораживанию, в присутствии криопротекторов при температуре (-18) оС, после размораживания в ЭМП СВЧ, было выше по сравнению с образцами тестовых заготовок замороженных при температуре (-4) оС. Лучший результат отмечен с применением пектина, что связано с увеличением молекулярной массы полимера и как следствие, снижение температуры стеклования, благодаря чему не происходит повреждение дрожжевых клеток. При размораживании в условиях цеха, он был также высоким.
При замораживании тестовых заготовок в условиях (-4) оС, лучший вариант был отмечен в образце с применением пектина при размораживании в условиях цеха, что также объяснимо снижением температуры стеклования благодаря свойствам пектина образовывать комплексы, его водоудерживающей и водосвязывающей способности.
Таблица 2 – Количество дрожжевых клеток в тесте, с различными криопротекторами, приготовленного при различных условиях замораживания и размораживания 3.4. Изучение состояния влаги в тесте с криопротекторами, методом ядерно-магнитного резонанса (ЯМР). Выявление лучшего криопротектора проводили на ЯМР-анализаторе, по характеристикам водосвязывающей и водоудерживающей способности вещества. Исследования по изучению водопоглотительной способности теста, были спланированы в различных вариантах: после замеса, через 15 мин и через 30 мин после замеса. В каждом варианте исследовались по четыре образца: контроль, с добавлением пектина, сорбита и фруктозы в количестве 1,5 % к массе муки. Графическая интерпретация данных водопоглотительной и водосвязывающей способности теста после замеса, представлена на рисунке 6.
Рисунок 6 - Водопоглотительная и водосвязывающая способность теста после замеса с добавлением пектина, сорбита, фруктозы в количестве 1,5 % к массе муки На основании анализа характера зависимостей спадов интегральной интенсивности протонов воды, в исследуемых образцах определяли группы протонов воды с различными значениями времени спин-спиновой релаксации:
Т21 = 0,1- 10 мс (W1), Т22 = 10 - 125 мс (W2), Т23 =125 - 500 мс (W3), которые рассматривали как фракции влаги с различной прочностью связи. Выделенные формы связи влаги в исследуемых образцах были охарактеризованы как W1 – осмотически удерживаемая, связанная влага, W2 – влага слабосвязанная полезная (обеспечивает оптимальную консистенцию теста), W3 – влага слабосвязанная избыточная (которая при понижении температуры образует кристаллы).
Из рисунка 6 видно, что поглощение воды, в тесте с добавлением пектина, проходило интенсивнее в сравнении с контролем и другими криопротекторами. W3 – влага слабосвязанная избыточная (которая при понижении температуры образует кристаллы) в случае добавления пектина отсутствует.
Полученные результаты доказывают, что пектин, внесенный в тесто, в количестве 1,5 % к массе муки, обладает лучшей водоудерживающей и водосвязывающей способностью. Следовательно, по сравнению с другими криопротекторами, пектин имеет преимущества, так как влага в связанном состоянии препятствует образованию кристаллов льда, что предотвращает гибель дрожжевых клеток.
3.5. Влияние условий размораживания на качество замороженных тестовых полуфабрикатов. При проведении эксперимента, по влиянию условий размораживания полуфабрикатов из дрожжевого теста, были заморожены 8 образцов, без предварительной расстойки тестовых заготовок по 2 образца: контрольный, с добавлением пектина, с сорбитом и с фруктозой, с дозировкой 1,5 % к массе муки. Размораживание образцов проводили в условиях цеха и в условиях ЭМП СВЧ.
Следует отметить, что при размораживании в ЭМП СВЧ в тесте с добавлением пектина, процесс брожения начался быстрее и интенсивнее, о чем судили по увеличению объема тестовой заготовки, по сравнению с другими образцами, присутствующими в эксперименте. Процесс расстойки сократился в 2,5 раза, по сравнению с размораживанием таких же образцов, в условиях цеха, рисунок 7.
Рисунок 7 - Влияние размораживания тестовых полуфабрикатов на длительность расстойки Расстоявшиеся тестовые заготовки выпекали в печи «Муссон-ротор»
модель 33. В готовых изделиях проводилась оценка физико-химических показателей качества, таблица 3.
Таблица 3 - Физико-химические показатели качества хлеба Влажность мякиша, % Кислотность мякиша, град Пористость мякиша, % Образцы хлеба с добавлением пектина при замесе теста, замораживании при температуре (-18) оС и размораживании в ЭМП СВЧ, во всех вариантах эксперимента по физико-химическим показателям были в пределах норм ГОСТ Р 52462-2005. При размораживании в условиях цеха эти показатели отличались незначительно от требований стандарта.
3.6. Выбор рационального режима для выпечки хлебобулочных изделий из замороженных полуфабрикатов. При выборе наиболее рационального температурного режима, для выпечки хлеба из замороженных полуфабрикатов, были спланированы два варианта: первый с постепенным повышением температуры до 220 оС при начальной температуре 180 оС, второй с предварительной обжаркой при температурах 250 оС и дальнейшим снижением температуры до 220 оС, рисунок 8.
Рисунок 8 - Изменение температуры при И. И. Василенко РАСХН. Общая различных вариантах выпечки 28 баллов в первом варианте и 29 баллов во втором варианте. С учетом энергозатрат, был выбран вариант с температурой выпечки 180-220 оС. Таким образом, можно сделать заключение, что предлагаемая технология хлеба, приготовленного из замороженных полуфабрикатов с пектином, размороженных в условиях ЭМП СВЧ и выпеченных при температуре 180оС, может быть рекомендована для сектора рынка HoReCa и для производства в сетях быстрого питания.
Математическую обработку экспериментальных данных проводили, с использованием программ Statistika 6.0. В результате было получено уравнение регрессии, описывающее взаимосвязь пористости хлеба с дозировкой пектина и водопоглотительной способностью теста.
После исключения незначимых членов получили уравнения регрессии, адекватность которых проверяли по критерию Стьюдента, уровень значимости - 0,05.
Графическая интерпретация полученной зависимости представлена на рисунке 9.
Рисунок 9 - Взаимосвязь показателя пористость хлеба замороженных использованием пектина в качестве криопротектора, на который разработана техническая документация ТУ 9114-142-0493202-13, ТИ и РЦ.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
Проведены комплексные исследования по изучению криопротекторных свойств пектина и его возможности использования в технологии замороженных полуфабрикатов, на основе которых разработана технология хлеба с учетом способов замораживания, размораживания и выпечки хлеба. На основании проведенных исследований, сделаны следующие выводы:1. Научно обоснованы и даны практические рекомендации по применению пектина в качестве криопротектора в технологии хлеба из замороженных полуфабрикатов.
2. Показано, что замораживание теста с пектином при температуре (-18) С и при размораживании с использованием ЭМП СВЧ способа, являются более благоприятными условиями для активности и жизнедеятельности дрожжевых клеток, в этом случае отмечено 98 % живых клеток, против 80 % в полуфабрикате без пектина.
3. Установлено на приборе ЯМР-анализаторе, что при замесе теста с пектином в дозировке 1,5 % к массе муки происходит интенсивное связывание воды, после замеса теста, что подтверждается отсутствием в образце с пектином влаги W3 – (слабосвязанная, избыточная), которая при понижении температуры образует кристаллы.
4. Выявлено, что наилучшие показатели качества готового хлеба достигаются при использовании ЭМП СВЧ способа размораживания тестовых полуфабрикатов, учитывая энергозатраты, был выбран рациональный способ выпечки с начальной температурой 180 оС и допеканием при температуре 220 оС, пористость хлеба в этом случае была 78,2 %.
5. Методом математического моделирования определена оптимальная дозировка пектина, 1,5 % к массе муки, для замороженных полуфабрикатов, получены уравнения зависимости пористости хлеба от дозировки криопротектора и физических свойств теста (сила муки, показатель P/L, ВПС, валориметрическая оценка), позволяющие прогнозировать и регулировать реологические свойства теста для замороженных полуфабрикатов.
6. Разработана технологическая схема производства хлеба из замороженных полуфабрикатов с пектином в качестве криопротектора, пакет технической документации на хлеб «Зимний» (ТУ 9114-142-0493202-13) из замороженных полуфабрикатов. Ожидаемый экономический эффект от продажи 1 тыс. т хлеба произведенного из замороженных полуфабрикатов с использованием пектина в качестве криопротектора составит 2,5 млн р.
Основные публикации по диссертационной работе Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ 1. Кенийз, Н. В. Технология производства хлеба из замороженных полуфабрикатов с использованием пектина в качестве криопротектора [Текст] / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета, Мичуринск. – 2011. – № 2, ч. 2 – С. 93-95. – 0,43 п. л.
(лично автором 0,2 п. л.).
2. Кенийз, Н. В. Разработка технологии хлебобулочных полуфабрикатов с применением криопротектора [Текст] / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Рецензируемый, реферируемый научный журнал «Новые технологии», Майкоп.
– 2013. – № 1. – С. 19-24. -0,63 п. л. (лично автором 0,32 п. л.).
3. Кенийз, Н. В. Влияние пектина как криопротектора на водопоглотительную способность теста и дрожжевые клетки [Текст] / Н. В. Кенийз // Рецензируемый, реферируемый научный журнал «Вестник Казанского государственного аграрного университета», Казань. – 2013. С. 67-69. -0,25 п. л. (лично автором 0,25 п. л.).
4. Kenijz, N. V. Pectic substances and their functional role in bread-making from frozen semi-finished products [Тext] / N. V. Kenijz, N. V. Sokol // European Online Journal of Natural and Social Sciences. – 2013. – Vol.1, No.2. – Р. 253-256. – 0,5 п. л. (лично автором 0,25 п. л.).
5. Кенийз, Н. В. Разработка технологий хлебобулочных изделий из замороженных полуфабрикатов с использованием пектина в качестве криопротектора [Текст] / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Матер. II Всерос. науч.практич. конф. молодых ученых. – Краснодар, 2008. – С. 6-7. – 0,125 п. л.
(лично автором 0,0625 п. л.).
6. Кенийз, Н. В. Влияние криопротекторов на микроструктуру теста размороженных пшеничных полуфабрикатов [Текст] / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Тез. докладов XXXVI науч.конф. студентов и молодых ученых вузов Южного Федерального округа, посвященной 40-летнему юбилею Кубанского государственного университета физической культуры спорта и туризма – Краснодар, 2009. – С. 179-180. – 0,06 п. л. (лично автором 0,03 п. л.) 7. Кенийз, Н. В. Функциональная роль пектина в производстве замороженных полуфабрикатов [Текст] / Н. В. Кенийз // Матер. IV студ. регион.
науч.-практич. конф. «Земля – наш Дом». – Анапа, 2009. - С. 64-66 – 0,16 п. л.
(лично автором 0,16 п. л.).
8. Кенийз, Н. В. Влияние криопротекторов на реологию теста [Текст] / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Матер. межд. науч.-практич. конф.
Функциональные продукты питания, Ресурсосберегающие технологии переработки сельскохозяйственного сырья, гигиенические аспекты и безопасность. – Краснодар, 2009. – С. 405-409. – 0,25 п. л. (лично автором 0,125 п. л.).
9. Кенийз, Н. В. Микроструктура теста замороженных полуфабрикатов с использованием различных криопротекторов [Текст] / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Матер. III Всерос. науч.-практич. конф. молодых ученых. – Краснодар, 2009. – С. 216-217. – 0,125 п. л. (лично автором 0,06 п. л.).
10. Сокол, Н. В. Влияние размораживания в технологии хлеба из замороженных полуфабрикатов на качество готового продукта [Текст] / Н. В. Сокол, Н. В. Кенийз // Матер. IV Межд. науч.-практич. конф.
Инновационные направления в пищевых технологиях. – Пятигорск, 2010. – С. 195-198. – 0,3 п. л. (лично автором 0,15 п. л.).
11. Кенийз, Н. В. Влияние режимов расстойки и выпечки замороженных полуфабрикатов на качество хлеба [Текст] / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Матер.
IV Всерос. науч.-практич. конф. молодых ученых. – Краснодар, 2010. – С. 263-264. – 0,125 п.л. (лично автором 0,06 п. л.).
12. Кенийз, Н.В. Влияние пектина как криопротектора на реологические свойства теста и физико-химические показатели качества хлеба [Текст] / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Сб. матер. конф. Инновационные технологии в пищевой промышленности – 2011. - Минск, 2011.- № 2, ч. 2 - С.472-476. п. л. (лично автором 0,145).
13. Кенийз, Н.В. Влияние дефростации на качество хлеба из замороженных полуфабрикатов [Текст] / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Всероссийский отраслевой журнал «Хлебопекарный кондитерский форум». С. 30-31. - 0,14 п. л. (лично автором 0,07 п. л.).
14. Кенийз, Н. В. Влияние дефростации в технологии хлеба из замороженных полуфабрикатов на качество готового продукта [Текст] / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Вестник Нижегородского государственного инженерно-экономического института. Серия технические науки, Княгинино, 2011. – № 2 (3). – С. 92-100. - 0,57 п. л. (лично автором 0,28 п. л.).
15. Кенийз, Н. В. Использование пектина, как криопротектора в технологии замороженных полуфабрикатов хлебопекарного производства [Текст] / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Матер. II Межд. науч.-практич. конф.
Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века. – Краснодар :
КубГТУ, 2011. – С. 151-154. - 0,57 п. л. (лично автором 0,28 п. л.).
16. Кенийз, Н. В. Пектиновые вещества и их функциональная роль в производстве хлеба из замороженных полуфабрикатов [Текст] / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Матер. VII Межд. науч.-практич. конф. Инновации и современные технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции. – Ставрополь : «АГРУС», 2012. – С. 144-148. - 0,4 п. л. (лично автором 0,2 п. л.).
17. Кенийз, Н. В. Использование пектина по новому назначению в технологии замороженных хлебобулочных полуфабрикатов [Текст] /Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Матер. Межд. науч.-технич. конф.
Биотехнологические системы в производстве пищевого сырья и продуктов:
инновационный потенциал и перспективы развития. – Воронеж : Воронежский ЦНТИ, 2011. – С. 28-32. - 0,5 п. л. (лично автором 0,25 п. л.).
18. Кенийз, Н. В. Производство замороженных полуфабрикатов хлебобулочных изделий с использованием пектина [Текст] / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Матер. V Всерос. науч.-практич. конф. Научное обеспечение агропромышленного комплекса. – Краснодар : КубГАУ, 2011. – С. 271-273. п. л. (лично автором 0,06 п. л.).
19. Кенийз, Н. В. Разработка рецептуры и технологии хлеба из замороженного полуфабриката с пектином [Текст] / Н. В. Кенийз // Матер.
II Межд. науч.-практич. конф., посвященной 100-летию ВГАУ и 20-летию образования факультета технологии и товароведения. – Воронеж :
Воронежский ГАУ, 2013. – С. 62-66. - 0,32 п. л. (лично автором 0,32 п. л.).
20. Кенийз, Н. В. Технология и рецептура хлебобулочных полуфабрикатов с применением криопротекторов [Текст] / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Матер. Межд. науч.-практич. конф. Производство продуктов для здоровья человека – как составная часть наук о жизни. Российская технологическая платформа. Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК – продукты здорового питания. – Воронеж :
Воронежский ЦНТИ, 2012. – С. 328-333. - 0,5 п. л. (лично автором 0,25 п. л.).
21. Кенийз, Н. В. Технология хлебобулочных полуфабрикатов [Текст] / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Матер. VI Всерос. науч.-практич. конф. Научное обеспечение агропромышленного комплекса. – Краснодар : КубГАУ, 2012. – С. 210-211. - 0,13 п. л. (лично автором 0,06 п. л.).
Подписано в печать 14.11. 2013. Формат 60 х 84 1/ ФГБОУВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»
Адрес университета и отдела полиграфии:
«