РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОМАДНЫХ КОНФЕТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛИСТЬЕВ ГРЕЦКОГО ОРЕХА
реклама
На правах рукописи CКВИРЯ Максим Алексеевич РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОМАДНЫХ КОНФЕТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛИСТЬЕВ ГРЕЦКОГО ОРЕХА Специальность 05.18.01 − Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных, плодоовощной продукции и виноградарства АВТОРЕФЕРАТ диссертационной работы на соискание ученой степени кандидата технических наук Краснодар – 2008 2 Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Красина Ирина Борисовна Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Донченко Людмила Владимировна кандидат технических наук, доцент Першакова Татьяна Викторовна Ведущая организация: «Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии Защита состоится 29 декабря 2008 года в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 при Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд Г-251. С диссертацией можно государственного университета ознакомиться в библиотеке Кубанского Автореферат разослан 28 ноября 2008 г. Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук В.В.Гончар 3 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 1.1 Актуальность исследований Роль питания в обеспечении нормальной жизнедеятельности организма является определяющей при любом уровне развития общества, но при этом с изменениями условий жизни и характера труда человека изменяется и его питание, количество и состав пищи. В соответствии с «Концепцией государственной политики в области здорового питания населения России на период до 2010г.», здоровье человека объявлено важнейшим приоритетом государства и на питание возложена не только функция удовлетворения физиологических потребностей человека, но и выполнения профилактических и лечебных мероприятий. Основным путем восполнения недостающих организму эссенциальных микронутриентов является регулярное включение в рационы питания всех категорий населения специализированных пищевых продуктов, обогащенных жизненно необходимыми компонентами. В связи с этим возникает необходимость создания продуктов, которые позволят осуществлять алиментарную коррекцию заболеваний и патологических состояний. Вместе с этим развитие биологической науки, способствует появлению новых данных о механизме влияния отдельных минеральных веществ на состояние организма человека и, в частности, установлена важная роль в профилактике ряда серьезных заболеваний микроэлемента йода. Основные трудности применения неорганических соединений йода для обогащения продуктов питания заключаются в их высокой летучести возможности разрушения в процессе хранения и переработки, что значительно затрудняет их точное дозирование. Это касается и морских водорослей, так как содержание йода в них непостоянно и зависит от многих факторов . Так как проблема предупреждения йод-дефицитных состояний и связанных с ними заболеваний остается актуальной до настоящего времени и требует своего решения, перспективным сырьем для этих целей являются листья грецкого ореха. Кондитерские изделия пользуются большим спросом среди взрослого населения и у детей, поэтому их роль в питании очень высока. Однако недостатком кондитерских изделий является их несбалансированность по микронутриентному составу на фоне высокой энергетической ценности. С учетом мировых тенденций развития пищевой промышленности с ориентацией на функциональные пищевые продукты следует констатировать, что кондитерские изделия нуждаются в существенной коррекции их химического 4 состава в направлении увеличения содержания витаминов и минеральных элементов при одновременном снижении энергетической ценности. Применение обогатителей из нетрадиционного растительного сырья позволяет не только повысить пищевую ценность кондитерских изделий, интенсифицировать технологический процесс, но и придать изделиям лечебнопрофилактическую направленность. В связи с этим актуальным и перспективным направлением развития кондитерского производства является разработка на научной основе конкурентоспособной технологии производства помадных конфет, обогащенных физиологически функциональными ингредиентами. Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематикой НИР кафедры Технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производства КубГТУ «Разработка научных основ создания технологий и ассортимента хлебобулочных и мучных кондитерских изделий лечебно-профилактического назначения» № 01200304874 в рамках подпрограммы «Технологии живых систем» НТП Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники ». 1.2 Цели и задачи исследования. Целью работы являлось теоретическое обоснование и экспериментальное совершенствование технологии производства сахарных помадных кондитерских изделий функционального назначения с использованием биологически активных добавок из листьев грецкого ореха. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи: - изучение, анализ и систематизация литературных данных по теме диссертации; -теоретическое и экспериментальное обоснование целесообразности применения листьев грецкого ореха в качестве сырья для производства сахаристых кондитерских изделий, определение оптимальных сроков уборки листьев грецкого ореха; - исследование особенности химического состава и безопасности листьев грецкого ореха для обоснования эффективности их использования с целью формирования функциональных свойств помадных кондитерских изделий; - теоретическое и экспериментальное обоснование выбора режимов и параметров получения водно-спиртового экстракта из листьев грецкого ореха; - исследование особенностей химического состава и безопасности водноспиртового экстракта из листьев грецкого ореха; - изучение технологических свойств добавок из листьев грецкого ореха; - исследование влияния добавок из листьев грецкого ореха на реологические 5 свойства помадной массы; - исследование влияния рецептурных компонентов на структурно- механические свойства помадной массы; - разработка технологии и рецептур помадных конфет профилактического назначения с применением добавок из листьев грецкого ореха; - оценка потребительских свойств, пищевой ценности и безопасности помадных изделий профилактического назначения; - клинические исследования новых видов помадных изделий функционального назначения; - опытно- промышленная апробация результатов исследований и разработка комплекта технической документации на новые сорта помадных конфет с добавками из листьев грецкого ореха; -оценка экономической эффективности от внедрения и реализации помадных конфет функционального назначения по разработанным рецептурам. 1.3 Научная новизна. Научно обоснованна и экспериментально доказана целесообразность и эффективность применения листьев грецкого ореха и водноспиртового экстракта из листьев грецкого ореха при производстве помадных кондитерских изделий. Впервые выявлены особенности технологических свойств порошка и водно-спиртового экстракта из листьев грецкого ореха. Предложен, экспериментально подтверждён и научно обоснован механизм проявления указанных свойств добавок. Теоретически и экспериментально обоснованна целесообразность и эффективность применения порошка и водно-спиртового экстракта в качестве рецептурных компонентов для создания функциональных помадных конфет. Впервые показано положительное влияние листьев грецкого ореха и водноспиртового экстракта из листьев грецкого ореха на структурно-механические свойства помадной массы и качество готовой продукции. Выявлено положительное влияние вносимых добавок на потребительские свойства готовых изделий, включая пищевую ценность, органолептические, физико-химические показатели, а также влияние на качество помадных изделий при хранении. Впервые выявлена и проанализирована клиническая эффективность разработанных функциональных помадных конфет, заключающаяся в нормализации функции щитовидной железы человека. Найден эффект селективного накопления органического йода щитовидной железы, что свидетельствует о высоком качестве йода в кондитерских изделиях. 6 С помощью методов компьютерного моделирования получены адекватные математические зависимости между технологическими параметрами приготовления помадной массы и её реологическими свойствами. 1.4 Практическая значимость. Разработаны рецептуры и технологии производства изделий, обогащённых фитодобавками. Разработаны рекомендации по применению йодсодержащих добавок в производстве помадных кондитерских изделий. Разработаны и утверждены комплекты технической документации на помадные конфеты с листьями грецкого ореха «Зелёный листочек», «Зелёный орешек» (ТУ9123-211-02067862-2007, ТИ 02067862-211) и помадные конфеты с водно-спиртовым экстрактом из листьев грецкого ореха «Листочек», «Орешек» (ТУ9123-211-02067862-2007, ТИ 02067862-211). 1.5 Реализация результатов исследования. Опытно-промышленные испытания разработанных технологических решений проведены на ООО «Конфетная фабрика «Краснодарская» (г. Краснодар). Разработанные технологические решения рекомендованы к внедрению на предприятии в I квартале 2009 г. Ожидаемый экономический эффект от внедрения и реализации помадных конфет функционального назначения в объеме 1000 т в год составит 707,4 тыс. руб. 1.6 Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученные автором, доложены и осуждены на: Международной конференции студентов и аспирантов «Техника и технология пищевых производств» (г.Могилёв, 2004г.); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Инновационные технологии в создании продуктов питания нового поколения» (г.Краснодар, 2005г.); IV Всероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ» (г. Сыктывкар, 2006г.); VIII научно-практическая конференция с международным участием «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств» (г. Барнаул, 2006г.). 1.7 Публикации результатов работы. По материалам выполненных исследований опубликовано 7 научных работ, в том числе две статьи в журналах рекомендованных ВАК, получено два патента РФ на изобретения. 1.8 Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора, методической части, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложений. Основная часть работы выполнена на 135 страницах машинописного текста, включает 22 таблицы, 26 рисунков. Список использованной литературы включает 233 наименования отечественных и зарубежных авторов. 7 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 2.1 Объекты и методы исследования. Объектами исследования являлись листья грецкого ореха. Листья грецкого ореха собирали в мае- июне, в период их вегетации на фермерском хозяйстве «Сокольское», Краснодарского края, г.Усть-Лабинск. При проведении экспериментальных исследований использовали общепринятые и специальные методы анализа состава и свойств продуктов, а также современные физико-химические методы анализа. При проведении лабораторных и производственных испытаний помадных изделий использовали общепринятые и специальные методы оценки качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий. Оценку результатов и их статистической достоверности проводили с использованием современных методов расчёта статистической достоверности результатов измерений с помощью пакетов прикладных программ Microsoft Office Excel 2005 и Statistic 6.0 for Windows. Структурная схема исследования приведена на рисунке 1. 2.2 Обоснование выбора листьев грецкого ореха для создания кондитерских изделий функционального назначения. С целью определения оптимального срока уборки листьев грецкого ореха была изучена динамика накопления йода в них в период вегетации. Анализ динамики накопления йода в листьях грецкого ореха урожаев 2002-2004г, собранных в период вегетации показал, что содержание йода в сырье из года в год практически не изменяется. Установлено, что максимальное количество йода в листьях грецкого ореха в процессе вегетации накапливается в период с 29 мая-12июня. На основании полученных данных можно сделать вывод, что целесообразно использовать листья грецкого ореха собранные в этот период. Учитывая, что добавки из листьев грецкого ореха предполагается использовать в производстве сахаристых кондитерских изделий как йодсодержащую добавку, то целесообразно определить их эффективность применения в сравнении с морской капустой (ламинарией). В таблице 1 приведёны данные по химическому составу листьев грецкого ореха и ламинарии. Из приведённых данных видно, что в листьях грецкого ореха по сравнению с ламинарией содержат такие ценные вещества, как клетчатка, витамины С, Р, В6, Е (токоферол), макро- и микроэлементы (в том числе йод) в количестве значительно большем чем в ламинарии. 8 Анализ и систематизация литературных данных по теме диссертации Определение оптимального срока уборки урожая листьев грецкого ореха Изучение химического состава листьев грецкого ореха для обоснования эффективности их использования с целью формирования функциональных свойств помадных кондитерских изделий Теоретическое и экспериментально обоснование эффективности применения добавок из листьев грецкого ореха Изучение влияния порошка и водно-спиртового экстракта из листьев грецкого ореха на реологические свойства помадной массы Изучение влияния порошка из листьев грецкого ореха и водно-спиртового экстракта из листьев грецкого ореха на физико-химические показатели помадной массы Определение оптимальных дозировок и способов внесения листьев грецкого ореха и водно-спиртового экстракта из листьев грецкого ореха в помадные изделия Разработка технологии и рецептур помадных изделий функционального назначения с добавлением порошка и водно-спиртового экстракта из листьев грецкого ореха Анализ особенностей химического состава, пищевой ценности и показателей безопасности помадных изделий функционального назначения Клинические исследования новых видов помадных изделий профилактического назначения Разработка комплекта технической документации на помадные конфеты с добавлением порошка и водно-спиртового экстракта из листьев грецкого ореха Производственные испытания и оценка экономической эффективности разработанных технологических решений Рисунок 1 – Структурная схема исследования 9 Таблица 1 – Химический состав порошка из листьев грецкого ореха и ламинарии Содержание веществ листья грецкого ламинария ореха Наименование показателей Массовая доля, %: влажность белков липидов углеводов, в том числе клетчатки минеральных веществ, дубильных веществ безазотистых экстрактивных веществ Массовая доля витаминов мг/100 г: С А(β- каротин) Р В1 В6 Е(токоферол) Массовая доля: макроэлементов, мг/100г кальций магний калий микроэлементов, мг/кг марганец железо цинк фтор йод 11,1 7,8 1,1 36,5 28,63 8,5 3,0 32,0 16,51 7,65 0,48 12,29 5,7 20,0 – 43,07 1300 330 2,3 500 180 230 500 622 1,6 530 140 150 1240 1260 664 686 514 527 101 23,1 25,7 1,06 1120 97 74 12,8 3,4 980 Учитывая, что одним из основных требований предъявляемых к сырью для производства сахарных кондитерских изделий является его микробиологическая чистота, определяли микробиологические показатели листьев грецкого ореха. Установлено, что листья грецкого ореха соответствуют всем требованиям безопасности, предъявляемым к добавкам и продуктам растительного происхождения и препятствий для их использования в пищевых целях нет. На следующем этапе исследований определяли возможность получения водно-спиртового экстракта из листьев грецкого ореха, при этом основной задачей является максимальное извлечение физиологически функциональных ингредиентов. 10 Нами были проведены специальные опыты по исследованию влияния температуры и продолжительности экстракции, а также соотношения спирт-вода в растворителе на выход экстрактивных веществ. Установлено, что экстрагирование листьев грецкого ореха при температуре 500С в течении 3 часов и концентрации спирта в растворе 50% позволяет получить экстракт с высокой концентрацией экстрактивных веществ (таблица 2). Таблица 2 – Содержание экстрактивных веществ в экстракте из листьев грецкого ореха при различных условиях экстрагирования Содержание Экстрактивные вещества, % этанола в смеси, % 1час 2 часа 3 часа 4 часа Извлечение экстрактивных веществ при 20 оС 0 1,2 1,6 1,8 1,8 30 10,8 11,0 11,6 11,8 50 16,4 16,8 17,2 17,4 80 19,2 19,5 19,6 19,9 96 20,2 20,3 20,3 20,4 Извлечение экстрактивных веществ при 50 оС 0 1,6 2,0 2,4 2,6 30 17,4 17,6 17,8 18,2 50 18,0 18,6 19,0 19,2 80 19,8 20,2 20,6 21,0 96 20,4 20,6 20,6 21,0 Извлечение экстрактивных веществ при 80 оС 0 0,8 1,8 2,0 2,2 30 10,0 10,2 10,5 10,8 50 16,5 16,8 17,0 17,3 80 17,8 19,0 19,8 20,8 96 20,0 20,4 20,6 21,0 В таблице 3 приведены органолептические и физико-химические показатели полученного экстракта. Из приведённых данных видно, что в составе водно-спиртового экстракта из листьев грецкого ореха содержатся ценные физиологически функциональные ингредиенты среди которых необходимо отметить белки, витамины группы В, С, Р, а также микро- и макроэлементы: кальций, фосфор, железо, йод. При исследовании показателей безопасности водно-спиртового экстракта листьев грецкого ореха было установлено, что они не превышают базовых показателей, регламентируемых требованиями СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых 11 продуктов», и он может быть использован для пищевых целей. Таблица 3 – Химический состав и показатели качества экстракта из листьев грецкого ореха Характеристика и Наименование показателей значение показателя Внешний вид Непрозрачная жидкость Цвет Светло-зелёный Запах Приятный, травянистый Вкус Травянистый, приятный, без горечи рН 4,5 Массовая доля, % на СВ белков 8,7 липидов 2,0 углеводов 8,7 минеральных веществ, 3,2 дубильных веществ 2,0 безазотистых экстрактивных веществ 75,0 Массовая доля витаминов мг/100 г: С 283 А(β- каротин) 70 Р 0,5 В1 109 В6 37 Е(токоферол) 48 Массовая доля: макроэлементов, мкг/100г кальций 12,4 фосфор 41,0 натрий 51,0 магний 113,0 калий 453,0 микроэлементов, мкг/кг марганец 10,0 железо 2,1 медь 0,2 цинк 2,4 фтор 0,2 йод 92,0 Таким образом, можно сделать вывод о том, что листья грецкого ореха и водно-спиртовый экстракт из них являются физиологически ценной добавкой к кондитерским изделиям. 2.3 Изучение технологических свойств добавок из листьев грецкого ореха. С целью оценки возможности применения в производстве сахарных 12 кондитерских изделий листьев грецкого ореха, а также разработки способов направленного регулирования потребительских свойств кондитерских изделий необходимо было провести комплекс исследований по изучению их технологических свойств. Учитывая, что листья грецкого ореха будет применяться для создания помадных масс функционального назначения, необходимо было получить их в виде тонкодисперсного порошка, имеющего высокие органолептические и физико-химические показатели при максимальном сохранении физиологически функциональных ингредиентов. В таблице 4 приведены данные по гранулометрическому составу изменённого продукта. Таблица 4 – Гранулометрический состав порошка из листьев грецкого ореха Размер фракций, мкм Более 50 50-41 40-31 30-26 25-21 20-16 15-10 9-5 менее 5 Содержание фракций ____ 0,10 0,42 0,48 3,60 12,50 37,40 39,22 6,28 Установленно, что гранулометрический состав порошка из листьев грецкого ореха, представлен наибольшим содержанием частиц с размером от 5 до 20 мкм, что позволяет обеспечить его высокие потребительские свойства. Химический состав сухих листьев грецкого ореха представлен белками и пищевыми волокнами, которые при определённом сочетании будут проявлять влаго- и жироудерживающую способности. Установлено, что порошок из листьев грецкого ореха обладает высокой влагоудерживающей способностью составляющей 230% и набухаемостью 4 мл/г. Учитывая, что порошок и водно-спиртовый экстракт из листьев грецкого ореха будут использоваться в производстве сахаристых кондитерских изделий, которое, в первую очередь, связано с растворением сахара в водном растворе в присутствии различных рецептурных компонентов, изучали их влияние на растворение сахарозы в воде и в более сложных системах – многокомпонентных растворителях. 13 Показано, что наибольшее влияние на растворимость сахарозы в многокомпонентных растворах оказывает порошок из листьев грецкого ореха, что вероятнее всего связано с тем, что входящие в состав порошка вещества повышают вязкость раствора, и это препятствует растворению в нём кристаллов сахарозы. 2.4 Влияние добавок из листьев грецкого ореха на структурно – механические характеристики помады. Для исследования влияния порошка и водно-спиртового экстракта из листьев грецкого ореха на реологические показатели конфетной массы на основе помады состоящая из сахара и патоки в соотношении 100 : 20. Основное влияние на консистенцию и качество помады оказывает соотношение между твердой и жидкой фазой и химическим составом жидкой фазы. Однако это соотношение, как и полидисперсный состав кристаллов, не постоянно и зависит от ряда факторов: вязкости помадного сиропа, рецептурного состава и температуры. Учитывая это, на следующем этапе определяли влияние порошка и водноспиртового экстракта из листьев грецкого ореха на эффективную вязкость модельной помадной массы (рисунок 2). Из приведённых диаграмм видно, что введение в модельную систему порошка из листьев грецкого ореха приводит к повышению эффективной вязкости, тогда как водно-спиртовый экстракт оказывает обратное действие, т.е приводит к снижению вязкости помадной массы. Эффективная вязкость, Па·с 10 Рисунок – 2 Влияние порошка (А) и водно- 8 спиртового экстракта (Б) из листьев грецкого ореха 6 эффективную помадной 4 вязкость массы, при дозировке добавки,%: 1-0; 2-1; 3-3; 4-5; 5-10; 6-15; 2 7-20 0 1 2 3 А 4 1 5 6 Б 7 14 В процессе формования помадная масса постоянно находится в состоянии движения, которое сопровождается его деформацией. Для того чтобы вызвать течение помадной массы по каналам формующих машин с заданной скоростью, необходимо приложить к нему определённые усилия, которые будут зависеть от вязкости помадной массы. Учитывая, что помадная масса обладает аномальной вязкостью определяли влияние порошка и водно-спиртового экстракта из листьев грецкого ореха на изменение эффективной вязкости модельной массы от 4,5 8 4 7 4 6 5 3 4 3 1 2 2 1 Эффективная вязкость. Па . с 9 . Эффективная вязкость. Па с скорости сдвига (рисунок 3). 3,5 3 1 2,5 5 2 6 1,5 1 0,5 7 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 . -1 Скорость сдвига, Д с 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Скорость сдвига, Д . с-1 а) б) Рисунок 3 – Зависимость эффективной вязкости помадной массы от скорости сдвига с добавлением порошка (а) и водно-спиртового экстракта(б) из листьев грецкого ореха при дозировке, %: 1-0; 2-1; 3-3; 4-5; 5-10; 6-15; 7-20 Из приведённых данных видно, что при внесении водно-спиртового экстракта скорость уменьшения эффективной вязкости из-за наличия спирта возрастает. Одним из важнейших показателей определяющих качество помадной массы является размер кристаллов твердой фазы. Установлено, что с увеличением дозировки как порошка, так и водно-спиртового экстракта значительно увеличивается количество твёрдой фазы. Это приводит к улучшению дисперсности помады (рисунок 4). Как видно из данных графиков максимум кривых распределения кристаллов по размерам при внесении порошка и экстракта из листьев грецкого ореха становится более высоким, кривые сдвигаются в сторону мелких кристаллов. Причем увеличение дозировки добавок приводит к наибольшему 15 90 4 90 3 80 Суммарный выход фракции, % Cуммарный выход фракции, % 80 6 7 70 2 60 1 50 40 30 20 70 5 60 1 50 40 30 20 10 10 0 0 10 15 20 25 30 Размер кристаллов,мкм 35 10 15 20 25 30 Размер кристаллов,мкм 35 а) б) Рисунок 4 – Фракционный состав кристаллов в помаде с добавлением порошка из листьев грецкого ореха (а) и водно-спиртового экстракта (б) при дозировке, %: 1-0; 2-1; 3-3; 4-5; 5-10; 6-15; 7-20 увеличению максимума кривой. Это можно объяснить образованием большого количества центров кристаллизации и увеличением суммарной поверхности кристаллизации, из-за введения новых центров кристаллизации в виде порошка из листьев грецкого ореха. Образование более мелких кристаллов может быть объяснено повышением вязкости сиропа, а также повышением степени пересыщения сиропа сахарозой, так как порошок и водно-спиртовый экстракт из листьев грецкого ореха сильно понижает растворимость сахарозы. Причём опытные образцы помадной массы с водно- спиртовым экстрактом имеют более мелкодисперсную структуру, по сравнению с помадной массой содержащей порошок из листьев грецкого ореха. Структурообразование помадных масс определяется процессом кристаллизации сахарозы. Основы структуры высококонцентрированных дисперсных систем закладываются в начальный период структурообразования и зависят от исходного состояния помадной массы и технологических параметров кристаллизации. Результаты исследований процесса структурообразования помадных масс, формуемых методом отливки в крахмальные формы показали, что массы, приготовленные с добавлением порошка из листьев грецкого ореха, структурируются за 30-35 мин, тогда как продолжительность структурообразования 16 8 4 3 6 2 4 1 2 Предельное напряжение сдвига, кПа Предельное напряжение сдвига, кПа контрольного образца помады составляет 50 мин (рисунок 5). 10 7 8 6 6 5 4 1 2 0 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Время, мин 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Время, мин а) б) Рисунок 5 – Зависимость предельного напряжения сдвига от продолжительности выстойки помады с порошком из листьев грецкого ореха ( а ) и водно–спиртовым экстрактом ( б) при дозировке, %: 1-0; 2-1; 3-3; 4-5; 5-10; 6-15; 7-20 Наиболее быстрое структурообразование помадных масс с добавлением порошка из листьев грецкого ореха, очевидно, объясняется тем, что он содержит в своём составе белок и пищевые волокна, которые обладают высокой адсорбционной и водоудерживающей способностью. Поэтому при смешивании с помадной массой порошок из листьев грецкого ореха поглощает и удерживает влагу, что приводит в свою очередь к повышению коэффициента насыщения. Порошок из листьев грецкого ореха является дополнительным центром кристаллизации, что и приводит к увеличению скорости кристаллизации. При исследовании структурообразования помадных масс с внесением водно-спиртового экстракта из листьев грецкого ореха установлено (рисунок 5б), что скорость структурообразования возрастает при увеличении дозировки экстракта, что вероятнее всего связано с влиянием спирта на растворимость сахарозы. Таким образом, полученные данные позволяют сделать вывод, что внесение порошка и водно-спиртового экстракта из листьев грецкого ореха позволяют получить помадную массу с высокой степенью дисперсности и повышает степень структурообразования в опытных образцах, по сравнению с контрольным, что позволяет рекомендовать порошок и водно-спиртовый экстракт из листьев грецкого ореха для регулирования технологических процессов. 17 2.5 Влияние рецептурных компонентов на структурно-механические свойства помадной массы. На следующем этапе изучали влияние основных рецептурных компонентов на процесс структурообразования помадных масс. Исследовали влияние сгущённого молока и сливочного масла на физикохимические и структурно-механические свойства конфетных масс. Для этой цели в модельные растворы вводили сгущённое молоко в количестве от 40-60 % и сливочное масло в количестве от 10-30% к массе сахара. При этом дозировка порошка составляла 3%, а водно-спиртового экстракта 20% к массе сахара. Введение в помадную массу сгущенного молока приводит к уменьшению структурной прочности модели. Это, очевидно, связано с различной ролью частиц молока в процессе структурообразования. В результате добавления сгущенного молока образуется меньшее количество прочных кристаллизационных связей за счет снижения количества фазовых контактов в системе. Влиянием сгущенного молока на процесс структурообразования можно объяснить и уменьшение пластической прочности, вязкости и предельного напряжения сдвига (таблица 5.) Из данных приведенных в таблице 5 видно, что для достижения оптимальных реологических свойств конфетной массы возможно вводить в рецептуру массы до 50% сгущенного молока. Введение в рецептуру сливочного масла приводит к снижению структурной прочности массы. Это вероятно всего связано с тем, что сливочное масло ослабляет межмолекулярное взаимодействие компонентов твердой фазы и образует оптимальный межфазный адсорбционный слой (таблица 6). Таблица 5 - Физико-химические и структурно-механические свойства помадных масс со сгущенным молоком Показатели Массовая доля влаги, % Эффективная вязкость, Па·с: не разрушенной структуры разрушенной структуры Плотность, кг/м3 Пластичная прочность, кПа Предельное напряжение сдвига, Па Дозировка сгущенного молока,% Экстракт Порошок 40 50 60 40 50 60 14,6 14,8 14,9 14,3 14,4 14,5 210 161 1248 6,2 245 220 165 1230 6,0 218 253 168 1203 6,0 195 398 220 1266 7,6 240 330 225 1261 7,5 212 300 229 1254 7,3 185 18 Этим же объясняется и влияние сливочного масла на процесс структурообразования, что видно из данных, приведенных в таблице 6. Таблица 6 - Физико–химические и структурно-механические свойства помадных масс с добавлением сливочного масла Показатели Дозировка сливочного масла, % Порошок Экстракт 10 20 30 10 20 30 Массовая доля влаги, % 14,3 14,6 14,9 14,4 14,7 14,8 Эффективная вязкость, Па·с: не разрушенной структуры 296 266 250 224 203 192 разрушенной структуры 170 143 131 113 107 101 3 Плотность, кг/м 1238 1231 1220 1236 1222 1204 Пластичная прочность, кПа 7,3 7,2 7,2 6,4 6,2 6,0 Предельное напряжение сдвига, Па 228 214 202 230 218 190 Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что для достижения помадной массой требуемых реологических свойств оптимальная дозировка сливочного масла составляет 20% к массе сахара. 2.6 Разработка научно обоснованных рецептур и технологии помадных конфет функционального назначения. Обобщение результатов экспериментов послужило основанием для функционального назначения. разработки рецептур помадных конфет Разработка рецептур помадных конфет, отвечающих заданным требованиям, заключается в обеспечении сбалансированного химического состава и высоких органолептических показателей. Для определения соотношения рецептурных компонентов применено симплекс-решетчатое планирование эксперимента. По полученным данным были определены коэффициенты полиномов второй степени, характеризующие выходные параметры. Путём совмещения симплексов для выбранных показателей установлены рациональные дозировки рецептурных компонентов. На основании разработанных моделей созданы рецептуры помадных конфет функционального назначения, обогащённых йодом, которые приведены в таблице 7. В процессе производства структура помадной массы претерпевает различные изменения, которые обусловлены параметрами технологического процесса. При исследовании взаимодействия различных факторов влияющих на структурно- механические свойства помадной массы определено влияние температуры и влажности на эффективную вязкость и процесс структурообразования корпусов конфет. 19 Таблица 7 – Рецептуры помадных конфет Наименование сырья и полуфабрикатов Расход сырья в натуре на 1 т готовой продукции, кг «Зеленый «Листочек» «Зеленый «Орешек» листок» орешек» 251,31 251,88 252,06 252,05 462,95 457,69 617,40 606,76 225,47 223,08 отсутствие отсутствие 67,59 66,88 90,14 88,29 19,11 19,26 отсутствие отсутствие отсутствие 125,35 отсутствие 60,60 Шоколадная глазурь Сахарный песок Молоко сгущенное Патока Сливочное масло Спирт Листья грецкого ореха Ванилин Кислота лимонная Эссенция 13,89 52,43 18,95 23,69 0,14 отсутствие отсутствие 0,14 отсутствие отсутствие отсутствие 0,61 1,42 отсутствие 0,61 1,42 Установлено, что при повышении температуры эффективная вязкость помадной массы снижается независимо от вида вносимой добавки, что вероятнее всего связано с повышением температуры массы, силы взаимодействия и вязкость заметно уменьшается. При температуре 60-650С масса плохо растекается в формах, при этом оптимальной температурой формования разработанных помадных масс является 70-750С, так как при этой температуре масса имеет оптимальную эффективную вязкость, хорошо распределяется в формах. При определении влияния температуры формования на пластическую прочность заструктурированных корпусов определено, что при повышении температуры формования предельное напряжение сдвига заструктурированных корпусов уменьшается (рисунок 6). 150 Предельное гпряжение сдвига, кПа Предельное гпряжение сдвига, кПа 150 120 90 60 30 0 120 90 60 30 0 60 65 70 75 80 85 90 60 65 70 75 80 85 90 А Б Рисунок 6 – Предельное напряжение сдвига заструктурированных корпусов помадных конфет с порошком (А) и водно-спиртовым экстрактом (Б) из листьев грецкого ореха при температуре формования 20 Показано, что при температуре формования 70-750С пластическая прочность заструктурированных корпусов имеет оптимальное значение предельного напряжения сдвига при этой температуре, составляет 131,5-128,5 кПа, корпуса структурируются за 30-35 мин, имеют ровную гладкую поверхность. Большое влияние на реологическое поведение помадных масс оказывает влажность. Повышение влажности помадной массы вызывает резкое снижение эквивалентной вязкости, что отрицательно сказывается на качестве готовой продукции. Таким образом, получение готовых изделий высокого качества обеспечивается при влажности помадной массы 10-12 % и температуре темперирования перед формованием отливкой в крахмальные формы 70-75%. 2.7 Исследование влияния добавок из листьев грецкого ореха на потребительские исследования свойства проводили помадных комплексную конфет. оценку На следующем потребительских этапе свойств разработанных помадных конфет (таблица 8). Таблица 8 - Органалиптические и физико-химические показатели помадных конфет с добавление порошка и экстракта из листьев грецкого ореха Наименование Дозировка листьев грецкого ореха, % сырья «Зеленый «Зеленый «Листочек» «Орешек» листок» орешек» Приятный, с Приятный, без Вкус незначительным привкусом посторонних привкусов Запах Свойственный помадным конфетам Зеленоватый Светло-зеленый Цвет Консистенция Однородная, мягкая Однородная, нежная Форма и внешний вид Правильная, поверхность сухая, не липкая Вид в изломе Мелкокристаллическая, однородная структура Содержание сухих веществ, % 92,8 89,6 93,2 90 Содержание редуцирующих 3,4 4,12 3,5 4,5 веществ, % Одним из важных потребительских свойств пищевых продуктов является свойство сохраняемости. При хранении помадные кондитерские изделия черствеют, при этом изменяются их органолептические, а также физико-химические показатели. Для исследования сохраняемости изделия хранили в гофрированных коробах, упакованными в целлофановые пакеты при температуре 18±3 0С и относительной влажности в помещении 70-75%. Установлено, что порошок и водно-спиртовый экстракт из листьев грецкого ореха оказывает положительное влияние на сохраняемость помадных изделий в результате торможения процессов черствения. Доказательством этого служат данные по изменению влажности помадных конфет (рисунок 7). 21 7,4 10,4 7,2 10,2 2 7 3 6,8 6,6 1 6,4 6,2 Массовая доля влаги,% Массовая доля влаги,% 2 3 10 9,8 9,6 1 9,4 9,2 9 6 0 20 40 60 Продолжительность хранения, сут а) 0 20 40 60 Продолжительность хранения,сут б) Рисунок 7 – Изменение массовой доли влаги при хранении помадных конфет на основе сахарной помады (а) и молочной помады (б): 1 – контроль; 2 – с порошком из листьев грецкого ореха; 3 – с водно-спиртовым экстрактом Более высокая сохраняемость разработанных помадных конфет подтверждается также результатами исследования изменения дисперсности помадной массы при хранении. Определено, что внесение порошка и водноспиртового экстракта в помадные массы способствует повышению содержания прочносвязанной влаги, препятствуя росту кристаллов в процессе хранения. Полученные данные свидетельствуют о том, что сроки хранения разработанных видов помадных изделий могут быть увеличены до двух с половиной месяцев. 2.8 Оценка пищевой ценности и безопасности новых видов помадных изделий функционального назначения. В таблице 9 приведены данные характеризующие пищевую ценность разработанных помадных конфет. Для проведения эксперимента и идентификации накопления селективного йода в щитовидной железе здоровые и больные лица принимали конфеты функционального назначения. Поскольку исходным материалом для биосинтеза гармонов щитовидной железы является аминокислота тирозин и йод, определяли влияние органического йода содержащегося в помадных конфетах на гармононоэз в щитовидной железе. На основании проведенных исследований показано положительное влияние воздействия разработанных помадных конфет на стимуляцию образования тирозина в щитовидной железе, как здоровых, так и больных людей. Результаты клинических исследований позволяют рекомендовать разработанные помадные изделия не только для профилактики йод-дефицитных 22 заболеваний, но и для массового потребления. Таблица 9 – Состав физиологически функциональных ингредиентов, определяющих пищевую ценность и функциональные свойства помадных конфет Наименование Содержание в 100 г функциональных «Зелёный «Зелёный «Орешек» «Листочек» ингредиентов орешек» листочек» Содержание, г вода белки жиры углеводы, в т.ч. клетчатка зола Содержание минеральных веществ, мг K Ca Mg P I2 Содержание витаминов, мг С В1 В2 РР А - каротин Энергетическая ценность, ккал 9,70 2,51 4,85 82,24 1,56 0,70 9,60 2,33 4,78 82,94 0,20 0,35 9,70 2,73 10,70 76,20 1,56 0,67 9,30 2,65 10,80 76,85 0,20 0,30 278,60 115,30 20,70 75,20 9,30 273,40 113,50 19,90 74,60 9,90 266,0 179,60 36,30 171,80 9,30 262,80 177,10 35,60 171,0 9,90 0,43 0,03 0,04 0,05 0,19 0,02 370 0,44 0,05 0,05 0,06 0,20 0,03 392 0,43 0,03 0,04 0,05 0,19 0,01 372 0,44 0,04 0,04 0,07 0,21 0,01 390 На основании проведённых исследований разработан комплект технической документации на производство сахарных и молочных помадных кондитерских изделий: «Орешек», «Листочек», «Зелёный орешек», «Зелёный листочек» функционального назначения с использованием листьев грецкого ореха и водно-спиртового экстракта из листьев грецкого ореха, включающий технические условия, технологическую инструкцию и рецептуру. ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ Выполнено комплексное исследование, позволившее теоретически и экспериментально обосновать применение порошка и экстракта из листьев грецкого ореха для регулирования технологических свойств помадной массы и формирования функциональных свойств помадных кондитерских изделий. 1. Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность использования листьев грецкого ореха в качестве сырья для 23 производства сахарных кондитерских изделий функционального назначения. 2. На основании проведённых исследований химического состава порошка и водно-спиртового экстракта из листьев грецкого ореха установлено, что они являются ценным сырьём для производства сахарных кондитерских изделий функционального назначения, ввиду высокого содержания белков (7,88,7%), витаминов, а также йода (1120 и 92 мкг/кг), играющего важную роль в составе пищевых продуктов функционального назначения. 3. Показано, что в порошке и водно-спиртовом экстракте из листьев грецкого ореха содержание токсичных элементов значительно ниже допустимых норм установленных «Медико-биологическими требованиями и санитарными нормами качества продовольственного сырья и пищевых продуктов». 4. Показано, что на выход экстрактивных веществ, при экстрагировании наибольшее влияние оказывают продолжительность процесса, температура и концентрация этанола в смеси. Целесообразно проводить экстрагирование в течение 3 ч при 50 0С, при содержании спирта в экстрагенте 50%. 5. На основании комплексного исследования технологических свойств порошка и водно-спиртового экстракта из листьев грецкого ореха разработаны основные направления, технологические решения и рекомендации по их использованию при создании помадных конфет функционального назначения. 6. Показано, что введение порошка и водно-спиртового экстракта из листьев грецкого ореха в модельные помадные массы значительно повышает степень структурообразования, что позволяет рекомендовать их для регулирования технологического процесса. 7. Обосновано применение 3% порошка и 20% водно-спиртового экстракта из листьев грецкого ореха к массе сахара для улучшения структурномеханических свойств помадных масс. 8. Установлено, что порошок и водно-спиртовый экстракт из листьев грецкого ореха улучшают дисперсность помады, увеличивая содержание твердой фазы и образование более мелких кристаллов. 9. Научно обоснована рецептура помадных конфет, состав которых максимально приближен к эталонному, в соответствии с требованиями, предъявляемыми к продуктам функционального назначения. Установлено, что новые виды помадных конфет имеют высокие органолептические показатели. 10. Выявлено положительное влияние порошка и водно-спиртового экстракта из листьев грецкого ореха на потребительские свойства помадных конфет, включая физиологическую ценность, органолептические, физикохимические показатели, установлены сроки их хранения, обеспечивающие безопасность и максимальное сохранение потребительских свойств. 11. Проведена оценка клинической эффективности помадных конфет 24 функционального назначения с использованием порошка и водно-спиртового экстракта из листьев грецкого ореха. Найден эффект селективного накопления органического йода щитовидной железой человека, что позволяет рекомендовать разработанные изделия для профилактики йод-дефицитных заболеваний. 12. Разработана и утверждена техническая документация на новые виды помадных конфет функционального назначения. Выработаны опытнопромышленные партии кондитерских изделий в производственных условиях ООО «Кондитерская фабрика» Краснодарская» (г. Краснодар). Ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство и реализации разработанных помадных конфет в объеме 1000т составит более 700 тыс. руб. в год. Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах : 1. Сквиря М.А. Использование листьев грецкого ореха в производстве помадных конфет. / М.А. Сквиря, И.Б. Красина, А.В. Темников // Сб. матер. Всерос. науч.-практич. конф. с международным участием «Инновационные технологии в создании продуктов питания нового поколения». - Краснодар, 2005. – С. 173-175. 2. Сквиря М.А. Использование листьев грецкого ореха в производстве помадных конфет. / М.А. Сквиря, И.Б. Красина, А.В. Темников // Матер. V Межд. конф. студ. и аспир. «Техника и технология пищевых производств», Р.Беларусь, Могилев, 2006. - С. 65-66. 3. Сквиря М.А. Помадные конфеты для профилактики йоддефицита. / М.А. Сквиря, И.Б. Красина, А.В. Темников, Е.Н. Пушкова // Матер. IV ВНК «Химия и технология растительных веществ».- Сыктывкар, 2006. - С. 451. 4. Сквиря М.А. Фитодобавки в производстве помадных конфет. / М.А Сквиря., И.Б. Красина, А.В. Темников // Матер. VIII науч.-практич. конф. с международным участием «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств».Барнаул, 2006. - С. 13-16. 5. Сквиря М.А. Листья грецкого ореха – перспективное сырьё в кондитерском производстве. / М.А. Сквиря, И.Б. Красина, Т.Н. Прудникова, Е.Н. Пушкова // Изв. Вузов. Пищевая технология. -Краснодар, 2007 - №4. –С. 49-50. 6. Сквиря М.А. Обогащение помадных конфет функциональными добавками растительного происхождения. / М.А. Сквиря, И.Б. Красина, Т.Н. Прудникова, А.В. Темников // Хлебопёк.- Р. Беларусь. 2007 - №6 .- С. 73-75. 7. Сквиря М.А. Эффективность применения помадных конфет в профилактике йоддефицитных заболеваний. / М.А. Сквиря, И.Б. Красина, Ю.В. Иванисова // Успехи современного естествознания. – Москва, 2008 - №5. – С.117. 8. Патент на изобретение РФ № 2322076 от 20.04.2008. (51) МПК: A23G 3/52 (2006.01). Состав для приготовления сахарных помадных конфет и способ их приготовления./ М.А. Сквиря, И.Б. Красина, А.В. Темников, Т.Н. Прудникова. 9. Патент на изобретение РФ № 2322074 от 20.04.2008. (51) МПК: A23G 3/46 (2006.01). Состав для приготовления молочных помадных конфет и способ их приготовления./ М.А. Сквиря, И.Б. Красина, А.В. Темников, Т.Н. Прудникова.
