fHa пиавах рукописи

IllllllllllllllillHIII 0 0 3 0 5 T Q 1 3

ЛОБОСОВА ЛАРИСА АНАТОЛЬЕВНА • с ••

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЗЕФИРА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО

НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ФРУКТОЗЫ

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

Воронеж - 2007

Работа выполнена на кафедре технологии хлебопекарного, мака­ронного и кондитерского производств Воронежской государственной технологической академии

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Магомедов Газибег Омарович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Черных Валерий Яковлевич

кандидат технических наук Карлова Людмила Леонидовна

Ведущая организация- ООО «Липецкхлебмакаронпром» г. Липецк

Защита состоится 15 мая 2007 года в 14 ^ ч на заседании диссер­тационного совета Д 212.035 04 при Воронежской государственной технологической академии по адресу: 394000, г. Воронеж, проспект Революции, 19

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВГТА

Автореферат разослан «13» апреля 2007 года

Ученый секретарь Диссертационного совета 0,' И А Глотова

Общая характеристика работы

Актуальность работы Основными задачами кондитерской про­мышленности являются разработка высокоэффективной техники и перспективной технологии, расширение отечественной сырьевой базы л создание кондитерских изделий функционального назначения.

Одним из направлений государственной политики Российской Фе­дерации является создание технологий производства продуктов ле­чебно-профилактического назначения для предупреждения различных заболеваний и укрепления защитных функций организма

Основой для создания таких продуктов могут быть пастильные из­делия Емкость рынка пастильно-мармеладных изделий увеличивается и в 2006 году составила 84,11 тыс т Особым спросом у населения пользуется зефир На его долю приходится 32,84 тыс т, что составля­ет примерно 40 % от выпуска изделий пастильно-мармеладной груп­пы. В своем составе он содержит белок, пектин, которые являются не только технологически необходимым компонентами, но и полезными функциональными ингредиентами Зефир относится к числу конди­терских изделий, рекомендуемых для питания детей в дошкольных и школьных учреждениях

Недостаток зефира и других кондитерских изделий - присутствие в их составе сахара, чрезмерное употребление которого вызывает забо­левание сердечно-сосудистой системы, ожирение, сахарный диабет Сахарным диабетом страдает около 145 млн человек в мире и число заболевших неуклонно растет

В настоящее время рынок товаров диабетического, лечебно-профилактического - функционального назначения - заметно расши­ряется Вместо сахарозы стали применяться ее заменители - ксилит, сорбит, фруктоза и другие Фруктоза - натуральный заменитель саха­розы, не требует для своего усвоения инсулина, поэтому может ис­пользоваться больными сахарным диабетом Но применение фруктозы в производстве кондитерских изделий ограничено за счет ее свойств (является редуцирующим сахаром, обладает высокой гигроскопично­стью, медленно выкристаллизовывается из пересыщенных растворов)

Следовательно, разработка новой технологии кондитерских изде­лий на основе фруктозы — зефира функционального назначения — имеет большое теоретическое и практическое значение

Тема диссертационной работы соответствует плану НИР кафедры технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского произ­водств Воронежской государственной технологической академии

3

(ВГТА) на 2005 - 2010 г. «Создание и совершенствование ресурсосбе­регающих технологий при переработке сельскохозяйственного расти­тельного сырья»

Цель работы и задачи исследования Целью явилась разработка технологии зефира функционального назначения на основе сахароза-менителя фруктозы и студнеобразователя - пектина

В рамках поставленной цели решались следующие задачи - научное обоснование использования фруктозы и пектина в

производстве зефира, - исследование и оптимизация процессов пенообразования и пе­

ноустоичивости кондитерских дисперсных систем на основе фрукто­зы,

- теоретическое и экспериментальное исследование влияния ре­цептурных компонентов и технологических параметров на процесс студнеобразования зефира на основе сахарозы;

- исследование и оптимизация процесса студнеобразования же­лейных масс на основе фруктозы в зависимости от технологических параметров,

- разработка технологии зефира на основе фруктозы и пектина, - изучение изменения свойств зефира на основе фруктозы и пек­

тина в процессе хранения; - расчет пищевой и энергетической ценности зефира на основе

фруктозы и пектина, - проведение промышленной апробации технологии зефира на

основе фруктозы и пектина, разработка и утверждение технической документации (ТУ, ТИ, РЦ)

Научная новизна Установлена интенсификация процесса пенооб­разования и снижение пеноустоичивости кондитерских дисперсных систем на фруктозе, за счет снижения степени гидратации молекул воды и поверхностного натяжения на границе раздела фаз.

Получены математические зависимости эффективной вязкости, среднего размера воздушных пузырьков, кратности и устойчивости пены на основе фруктозы от технологических параметров и определе­ны оптимальные параметры получения пены, продолжительность сбивания - 15 мин, температура - 29 °С, массовая доля сухих веществ пенообразующего раствора - 63 % Установлено, что с увеличением продолжительности сбивания, снижением температуры и повышением массовой доли сухих веществ пенообразующего раствора увеличива-

4

ется эффективная вязкость, дисперсность воздушных пузырьков, кратность и устойчивость пены

Установлено замедление процесса студнеобразования желейных масс и снижение прочности пектинового студня на фруктозе за счет уменьшения поверхностного натяжения и вязкости пектинового рас­твора

Получено математическое описание зависимости пластической прочности желейной массы на основе фруктозы от массовой доли мо­лочной кислоты, пектина, сухих веществ Методами математического моделирования определены оптимальные параметры студнеобразова­ния массовая доля молочной кислоты (в пересчете на яблочную) - 1,3 %, пектина - 1,25 % и сухих веществ - 73 % Установлено, что с уве­личением массовой доли пектина, молочной кислоты и сухих веществ прочность студня повышается

С увеличением концентрации молочной кислоты (в пересчете на яблочную) 1,1 - 1,3 %, рН 2,8 - 3,0 и сухих веществ 73 - 75 % стаби­лизируется процесс студнеобразования и повышается прочность зе­фира за счет увеличения поверхностного натяжения на границе разде­ла фаз, полярности молекул воды в пектиновом растворе и уменьше­ния толщины диффузного слоя между пектиновыми молекулами

Научно обоснован и определен химический состав зефира на осно­ве фруктозы повышенной пищевой ценности Новизна технического решения подтверждена патентным документом (заявка на патент 2006100304/13 (000328), положительное решение о выдаче патента от 12 01 06 (Способ производства зефира))

Практическая значимость Разработана технология зефира на основе фруктозы функционального назначения Определены опти­мальные параметры пенообразования и студнеобразования зефира на основе фруктозы Проведена промышленная апробация технологии зефира на основе фруктозы и выпущена опытная партия на ОАО «Во­ронежская кондитерская фабрика» Разработана и утверждена техни­ческая документация ТУ - 9128-001- 020681028-06 «Зефир на фрук­тозе», ТИ, РЦ Зефир на основе фруктозы рекомендован к внедрению Экономическая эффективность от внедрения технологии зефира на основе фруктозы составит 400 тыс руб от выпуска 120 т зефира

Апробация работы Основные положения диссертационной рабо­ты доложены на III Юбилейной международной выставке-конференции «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и

5

средства для их реализации» (г Москва) 2005 г, на XLIV отчетной научной конференции Воронежской государственной технологиче­ской академии за 2005 г ; на V международной научной конференции студентов и аспирантов «Техника и технология пищевых продуктов» (г. Могилев 26-27 апреля 2006), на IV международной конференции -выставке «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и сред­ства для их реализации» (г Москва) 2006 г, на научно-практической конференции «Российский пектин- история - настоящее - перспекти­вы» (г. Воронеж, ВГАУ, 1-3 ноября 2006) Получен диплом участника 22 межрегиональной специализированной выставки ПРОДТОРГ (г. Воронеж 29-31 марта 2006 г) «За разработку диабетического зефира на фруктозе».

Публикации По материалам работы опубликовано 9 работ, из них 2 в реферируемых журналах, 2 статьи в межвузовских сборниках, 4 тезиса и пакет ТД (ТУ, ТИ, РЦ)

Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературных источников, 5 глав экспериментальной части, списка использованных литературных источников и приложе­ний Работа содержит 129 страниц машинописного текста, 12 таблиц, 40 рисунков. Библиография включает 122 наименования Приложения к диссертации представлены на 19 страницах.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы

Глава 1 Обзор литературных источников

Проведен аналитический обзор данных научно-технической лите­ратуры, касающихся производства и перспектив создания кондитер­ских изделий функционального назначения на различных сахароза-менителях

Рассмотрены теоретические вопросы процессов пенообразования и студнеобразования, последовательно протекающих при производстве зефира Дана характеристика основных сахарозаменителей, исполь­зуемых в кондитерской промышленности, их достоинств и недостат­ков

6

Изучены существующие способы производства зефира на различ­ных студнеобразователях

Сделано заключение по обзору литературных источник ов, опреде­лены цели и задачи исследования.

Глава 2 Экспериментальная часть

Для проведения исследований использовали следующее сырье яб­лочный пектин AS-401 (ГОСТ 29186-91), патоку крахмальную (ГОСТ Р 52060-2003), сахар песок (ГОСТ 21-94), фруктозу (ТУ 9110-007-35937666-97), белок яичный сухой и жидкий (ГОСТ 30363-96), яб­лочное пюре (ТУ-10 963 П-90), кислоту молочную пищевую (ГОСТ 490-79); красители пищевые (ОСТ 10-093), ароматизаторы пищевые (ОСТ 10-237-99); какао порошок (ГОСТ 108-76), корицу (ГОСТ 29049-91); крахмал кукурузный (ГОСТ 7697-82), шоколадную глазурь (ОСТ 10-260-2000), порошкообразный яблочно-паточный полуфабри­кат (ТУ 9164-001-2068102-94), лактат натрия

В работе приведены методы контроля используемого сырья, опи­сание и методики использования лабораторных и промышленных ус­тановок. Использовали современные общепринятые и специальные химические, биохимические, физико-химические, микробиологиче­ские и органолептические методы исследования свойств сырья и гото­вой продукции Массовую долю влаги в сыпучих компонентах опре­деляли методом высушивания на приборе ПИВИ - 1, в жидких ком­понентах и зефире - рефрактометрически, титруемой кислотности -методом титрования, активной кислотности - потенциометрическим методом, массовой доли редуцирующих веществ - ферри цианидным методом Для определения дисперсности воздушных пузырьков пено­образных масс использовали микроскоп МБИ - 6 и окулярную линей­ку Определение стабильности пен - по количеству отслоившейся за сутки жидкости, объемную долю воздушной фазы определяли отно­шением объема воздушной фазы к объему пены, плотность зефира — по объему жидкости, вытесненной при погружении в нее навески объ­екта исследования. Вязкость масс определяли на вискозиметре Вола-ровича - РВ - 8, Реотест - 2, пластическую прочность - на кониче­ском пластометре и структурометре С - 1

В работе использовали математические методы планирования экс­перимента и обработки полученных данных.

Исследования проводили в условиях кафедры "Технология хлебо­пекарного, макаронного и кондитерского производств" ВГТА, в лабо-

7

ратории пищевых продуктов «Центра гигиены и эпидемиологии в Воро­нежской области», в лаборатории «Прогрессивная технология и техни­ка кондитерского производства» ОАО «Воронежская кондитерская фабрика»

Глава 3 Пенообразование и пеноустойчивость кондитер­ских дисперсных систем на основе фруктозы

Процесс ценообразования сложен из-за совместного влияния мно­гочисленных физико-химических, физико-технических и других фак­торов Поэтому в работе изучали влияние фруктозы в сравнении с сахарной пудрой на пенообразование кондитерских масс при разной продолжительности и интенсивности сбивания, температуре, рН сре­ды, массовой доли яичного белка и яблочного пюре

Установлено, что с увеличением продолжительности и интенсив­ности сбивания пенообразующая способность сахаро-белковой смеси возрастает. При достижении максимально возможной кратности и дисперсности пены идет обратный процесс - разрушение пены

Максимальную пенообразующую способность белковые растворы проявляют в изоэлектрической точке В зависимости от рН среды мак­симум пенообразования может сдвигаться в более кислую или основ­ную область

Исследовали влияние рН среды на пенообразующую способность белково-сахарного раствора (рис 1) Максимальная пенообразующая способность белково-сахарной смеси соответствует значению рН 4,8-5,0 Значение рН раствора сахарозы 50 % концентрации составляет -7,2, а раствора фруктозы 50 % концентрации - 6,2 У белково-фруктозных растворов пенообразующая способность выше, максимум пенообразующей способности смещается в более кислую область (рН 4,5)

Выявленная способность фруктозы улучшать пенообразующую способность белковых смесей, была проверена при получении пено­образных масс разного состава (рис. 2)

Сахарную пудру заменяли фруктозной По изменению объема при сбивании устанавливали пенообразующую способность данного рас f вора Из результатов исследования (рис. 2) следует, что фруктоза улучшает и ускоряет процесс пенообразования в белковых растворах

8

t lj —ft—*-

V iM 1 2S J S.5

— •

Рисунок 1 Зависимость объема пены от рН среды при содержании 1 - Яичный белок + сахарная пудра, 2 — Яичный белок + фруктозная пудра

Г: ТГ i.-il t I к и

Рисунок 2 - Зависимость объема пены от продолжительности сбивания при содержа­нии 1 - Яичный белок + сахарная пудра + яблочное пюре, 2 — Яичный белок + сахарная пудра, 3 - Яичный белок + фруктозная пудра + яб­лочное пюре, 4 - Яичный белок + фруктозная пудра

С уменьшением поверхностного на­тяжения раствора его пенообразую-щая способность увеличивается, так как затрачивается меньшая работа для

получения одинакового объема пены Сахароза повышает поверхностное натяжение, что приводит к

снижению пенообразующей способности водных растворов Фруктоза в отличие от сахарозы имеет более низкую температуру

плавления (Tra фруктозы = 104 °С, TM сахар03ы = 184-185 °С) и скрытую те­плоту плавления (Qn фру1(ТШЬ1 = 4,770 ккал, Qn сахаршы = 8,800 ккал). И, как следствие, обладает большей растворимостью в воде Кроме того, фруктоза, являясь моносахаридом, в отличие от дисахарида сахарозы обладает меньшей гидратацией в водных растворах и образует менее стойкие гидраты вследствие меньшей прочности в них водородных связей

Поэтому замена сахарозы на фруктозу приводит к понижению по­верхностного натяжения раствора и повышению пенообразующей способности.

Для определения влияния температуры на физико-химические свойства пенообразных масс на основе фруктозы в сравнении с саха­розой исследовали зависимость дисперсности и вязкости пенообраз­ной массы (рис 3) и ее устойчивости (рис 4).

9

L *« i

— ^

УГ ГЧ J1

tsA \-yt fC

S\ L

"-̂ .* •^wJi—1

' l?"~

~ -=

- — < ?

=d

- 70lt> «

: : |

Рисунок З - Зависимость среднего размера воздушных пузырьков (d) -1,2; эффективной вязкости (т|) - 3,4 пенообразной массы от температуры сбивания: 1,3- Яичный белок + Фруктоза; 2,4 - Яичный белок + Сахароза

27.5 30 3J.5 35 37.5 *>

1 м

г ?

"^ГЯЧ •

МП . 1

2 1

i:

\

2

•

1

Г т п

!1 1 1 1

И М

S bi I I i i j i j i i N

. 111 \ Л

Рисунок 4 - Зависимость количе­ства жидкости, отслоившейся из пены при содержании: 1 - Яичный белок + сахарная пудра; 2 - Яичный белок + фруктозная пудра

С повышением температуры сби­вания кондитерской дисперсной сис-

*-**" '," темы ее вязкость, устойчивость и дис­персность воздушных пузырьков сни­

жается, причем на основе фруктозы значительнее. Для исследования взаимодействия различных факторов, влияю­

щих на процесс получения пенообразной массы на основе фруктозы, были применены математические методы планирования эксперимен­та.

В качестве основных факторов, влияющих на процесс ценообразо­вания, были выбраны: Xi - продолжительность сбивания, мин; Х% -температура сбивания, °С; Хз - массовая доля сухих веществ пенооб-разующего раствора.

Критерием оценки влияния различных факторов на процесс цено­образования были выбраны: Y| - эффективная вязкость, Па -с; Y2 -средний диаметр воздушных пузырьков, мкм; Y3— кратность пены; Y4 — количество жидкости, отслоившейся из пены за сутки, %.

В результате статистической обработки экспериментальных дан­ных получены уравнения регрессии, адекватно описывающие данный процесс под влиянием исследуемых факторов:

10

Y,=30,59+0,96X,6,09X2+8,41X}+l,lX3X,+2,08X1Xr-5,83X23,41Xl2+3,7Xl

1,na-c (1) Y2 = 54-5,8Xi + 7,48X2-10,05X3 +5,38X3X,+0,63X,X3 + 0,ЗХ,2-0,24Х3

2,мш (2) Y3 = 2,8+ 0,21X,-0,025X2+ 0,06X3 - 0,04X2 X3-0,05 X,1+ 0,04X2

2~0,02X32 (3)

Y4 =23,88-l,36X,+2,01X2-3,03X3+0,14X, X2+0,24X,Xj-0,3X,2-l,21X22~€,28X,2 % (4)

На эффективную вязкость пенообразной массы наибольшее влия­ние оказывают факторы Х3 и Х2 С увеличением массовой доли сухих веществ и снижением температуры смеси вязкость пены повышается На средний диаметр воздушных пузырьков наибольшее влияние ока­зывает фактор Х3, причем с его увеличением дисперсность воздуш­ных пузырьков повышается На кратность пены наибольшее влияние оказывает фактор X; На количество жидкости, отделившейся за сутки из пены, наибольшее влияние оказывает фактор Х3, с повышением ко­торого увеличивается количество отделившейся из пены жидкости В качестве критериев оптимизации были приняты минимальный про­цент жидкости, отделившейся за сутки из пены, при максимальной эффективной вязкости, кратности и минимальном среднем диаметре воздушных пузырьков.

Были вычислены оптимальные режимы процесса получения пено­образной массы на фрукюзе:Х, =15 мин, Х2 = 29°С, Х3= 63 %

Полученные результаты легли в основу разработки новой техноло­гии зефира на основе фруктозы

Глава 4 Студнеобразование кондитерских дисперсных сис­тем на основе сахарозы и фруктозы

При реализации технологического процесса (периодического или непрерывного) производства зефира наиболее сложным, трудноуправ­ляемым, а также определяющим процессом, является студнеобразо­вание Поэтому при создании новых пастельных кондитерских изде­лий, необходимо в первую очередь изучить процесс студнеобразова-ния и влияние на него различных факторов

В качестве студнеобразователей широко применяются в практике пектин, агар, агароид, фурцелларан, модифицированный крахмал, же­латин

Наибольший интерес представляет пектин, так как он дополни­тельно выполняет роль функционального ингредиента в пастельных изделиях, придает им лечебно-профилактические свойства

Было проведено исследование процесса студнеобразования зефира на основе сахарозы и студнеобразователя - пектина, сахарозамените-ля - фруктозы и студнеобразователя - пектина

11

Для определения предельной пластической прочности студня на основе яблочного пектина AS - 401, желейную массу готовили по ме­тоду Сосновского и определяли ее пластическую прочность на струк-турометре С - 1. Параллельно исследовали желейные массы, приго­товленные по методу Сосновского, но при этом количество пектина взято в соответствии с существующей рецептурой зефира, и использо­ванием всех рецептурных компонентов кроме яичного белка

Таким образом, в дальнейшем исследовали влияние рецептурных компонентов, пектина, яблочного пюре, яблочного порошка, сахара, патоки, буферной соли - лактата натрия, молочной кислоты на структурообразование желейных масс с массовой долей сухих ве­ществ 70 % Приготовленные массы выстаивали при температуре 20 -21 °С Пластическую прочность в этих массах определяли в течение 5 часов и через 24 часа

Установлено, что структурообразование пектинового студня за­медляется и снижается его прочность при введении в пектиновый рас­твор патоки. При замене яблочного пюре на яблочный порошок (час­тично или полностью) процесс структурообразования в желейных массах ускоряется, и студень достигает большей прочности на 20 кПа

Зефирные массы, полученные частичной или полной заменой яб­лочного пюре на яблочный порошок, имеют высокодисперсную, од­нородную, упруго-эластичную, прочную структуру

Для регулирования рН среды в желейных массах использовали мо­лочную кислоту. Можно добавить такое количество кислоты, при ко­тором высота энергетического барьера становится равной нулю Такое состояние системы отвечает высокой скорости коагуляции Однако производственные условия получения желейных и пастельных масс не позволяют такую скорость студнеобразования

Добавление молочной кислоты при высоких температурах (60 - 80 °С) ускоряет степень ее диссоциации, установление оптимального значения рН среды, что способствует высокой скорости коагуляции молекул пектина и прочности студня При добавлении кислоты в ком позицию при более низких температурах (40 - 50 °С), пластическая прочность желейных масс снижается

С увеличением массовой доли молочной кислоты (0,8 - 1,0 %) зна­чение пластической прочности увеличивается до максимального, а затем понижается При этом значение рН колеблется в пределах 2,8 -3,2.

Буферная соль замедляет процесс студнеобразования пектиновых молекул и снижает прочность студня

12

Фруктоза обладает рядом специфических физико-химических свойств высокой растворимостью, низкой вязкостью, медленной кри­сталлизацией из растворов, которые замедляют процесс струднеобра-зования и снижают прочность пектинового студня и зефира

Экспериментальные исследования процесса студнеобразования пектинового студня на основе фруктозы подтвердили теоретические предположения о снижении прочности студня по сравнению со студ­нем на сахарозе (рис 5 а, б)

а) б) Рисунок 5 - Зависимость пластической прочности желейной массы от про­

должительности выстойки (а), от концентрации молочной ки­слоты (б)

1 - (Пектин + Сахароза + Яблочное пюре + Лактат натрия + Патока + Молочная кислота),

2 - (Пектин + Сахароза + Лактат натрия + Патока + Молочная кислота), 3 - (Пектин + Фруктоза + Яблочное пюре + Лактат натрия + Молочная кислота), 4 - (Пектин + Фруктоза + Лактат натрия + Молочная кислота)

Кроме того, присутствие яблочного пюре в растворе пектиновых молекул и фруктозы способствует агрегированию их молекул и по­вышению прочности (рис. 5 а, кривая 3), т е роль яблочного пюре в студнеобразовании пектинового студня не зависит от вида Сахаров

Прочность пектинового студня на основе фруктозы (Пектин + Фруктоза +Яблочное пюре + Лактат натрия + Молочная кислота) максимальна при концентрации молочной кислоты 1,0 - 1,1 % и рН 3,0 - 3,1, а для состава (Пектин + Фруктоза + Лактат натрия + Мо­лочная кислота) соответственно - 1,1 - 1,3 %, рН 2,8 - 3, 0 (рис 5 б)

13

Присутствие яблочного пюре в растворе пектиновых молекул сни­жает концентрацию кислоты, необходимой для коагуляции коллоид­ных частиц и достижения максимальной пластической прочности студня

Анализ структурообразования пектинового студня на основе фрук­тозы показывает, что концентрация кислоты, необходимая для сниже­ния заряда диффузионного слоя и быстрой коагуляции пектиновых молекул при рН 3,0- 3,2 составляет 0,9-1,1 %, а без яблочного пюре -1,2 - 1,3 % Для пектинового студня на основе сахарозы эти значения ниже.

Для исследования взаимодействия различных факторов, влияющих на процесс студнеобразования мармеладных масс на основе фруктозы, были применены математические методы планирования эксперимента

В качестве основных факторов, влияющих на процесс студнеобра­зования, были выбраны X! - массовая доля молочной кислоты ( в пе­ресчете на яблочную), %, Х2 - массовая доля пектина, %, Х3 - массо­вая доля сухих веществ мармеладной массы, %

Критерием оценки влияния различных факторов на процесс студ­необразования была выбрана пластическая прочность - YI; кПа

В результате статистической обработки экспериментальных дан­ных получено уравнение регрессии, адекватно описывающее данный процесс под влиянием исследуемых факторов

Y, = 36,71+5,07 Х,+4,3 Х2+2,07 Х3+1,98 X, Х2-0 35 Х2 Х3-0,35 Х22-0,9 Х3

2,кПа (5)

Наибольшее влияние на пластическую прочность мармеладной массы на основе фруктозы оказывают факторы X/ и X 2

Определены оптимальные режимы процесса получения желейной массы на основе фруктозы. X i - 1,29 %,Х2-1,25 %, X 3 - 73 %

Глава 5 Разработка технологии зефира на основе фруктозы

Анализ свойств фруктозы и проведенные экспериментальные ис­следования позволили установить, что фруктоза ускоряет процесс пенообразования, снижает пеноустойчивость, замедляет процесс студнеобразования, и снижает прочность студня, а также повышает гигроскопичность изделий и замедляет процесс кристаллизации саха­розы.

В связи с чем при разработке технологии зефира на основе фрукто­зы могут возникнуть следующие технические проблемы низкая фор-

14

моудерживающая способность зефира при отсадке, длительный про­цесс студнеобразования при выстойке и сушке зефира и невозмож­ность удаления избытка свободной влаги - 1 0 - 1 2 % и соответственно невозможность образования тонкой кристаллической корочки на по­верхности зефира при сушке

Экспериментальные исследования были направлены на решение этих проблем

Для разработки способа производства зефира на фруктозе были ис­следованы следующие основные стадии- приготовление водно-пектиновой смеси, приготовление фруктозного сиропа, приготовление зефирной массы, выстойка зефира, хранение зефира

Важной и длительной технологической стадией производства тради­ционного зефира на пектине является стадия приготовления яблочно-пектиновой смеси

Растворение пектина в водно-пектиновой смеси при использовании фруктозы ускоряется, при этом смесь имеет меньшую вязкость по сравнению с традиционной технологией Таким образом, можно пред­положить возможность увеличения концентрации рецептурной смеси зефирной массы при сбивании Анализ процесса сбивания рецептур­ной смеси показал, что пенообразующая способность смеси на основе фруктозы выше, чем на основе сахарозы (рис 6).

Рисунок 6 - Кинетика изменения плотности зефирной массы (до внесения сиропа в массу) в процессе сбивания при частоте вращения ме­шалки 100 с"' 1 - по традиционной технологии на сахарозе (СВ сбив массы = 53 %), 2 - по предлагаемой технологии на фруктозе (СВ сбив массы =63 %), 3 - по традиционной технологии при замене сахарозы на фруктозу (СВ сбив массы = 53 %)

Вязкость сиропов составляет при температуре 85 °С у сахаро-паточного (СВ = 85 %) - 0,5 Па с, у

фруктозного (СВ = 85%) - 0,25 Па с, фруктозного (СВ = 90 %) - 0,4 Пас

Таким образом, повышение массовой доли сухих веществ в сби­ваемой рецептурной смеси до 63 % вместо 53 % - по традиционной технологии и фруктозном сиропе до 90 - 92 % вместо 85 % - по тра­диционной технологии позволило увеличить массовую долю сухих

кгЛ* р

0 6

05

0 J5

0 35

\ | \ \

L__L_

q i

h 2 - О

15

веществ готовой зефирной массы до 73 - 75 % вместо 68 - 69 % по традиционной технологии Следовательно, при выстойке и сушке по­требуется удалить 1 - 3 % свободной воды в зефире на фруктозе, что позволяет сократить продолжительность процесса сушки зефира Пла­стическая прочность зефира на основе фруктозы и на основе сахарозы в процессе выстойки практически одинаковая (рис 7).

Рисунок 7 - Зависимость пластиче­ской прочности зефирной массы от продолжительности выстойки 1 - по традиционной технологии на сахарозе, 2- по разработанной технологии на фруктозе

Это позволяет утверждать, что формоудерживающая способ-

. »• ч ность зефира на основе фрук­тозы при отсадке, фасовке и

хранении будет достаточно высокой, без деформирования структуры и внешнего вида

Показатели качества зефира на основе фруктозы выше, чем по тра­диционной технологии (табл 1)

Таблица 1- Показатели качества зефира на фруктозе и на сахарозе

Показатели качества

Массовая доля влаги зефира, % Плотность зефирной

массы, г/см3, не более Общая кислотность, гра­дусы, не менее Массовая доля редуци­рующих веществ зефира, %

Срок хранения, мес

Зефир на сахарозе по ГОСТ

6441-96

16-24

0,6

5,0

7,0-14,0

1

Зефир на фруктозе поТУ9128-001-020681028-06

20-25

0,6

5,0

65-80

более 4

16

J . . . . . l l l i i » l l .

Исходя из результатов исследований в процессе хранения, устано­вили, что срок хранения зефира на основе фруктозы может составлять более 4 месяцев Высокая гигроскопичность фруктозы при этом тре­бует герметичной упаковки зефира

Произведен расчет пищевой и энергетической ценности зефира и .установлено повышение пищевой и снижение энергетической ценно­сти

Удовлетворение суточной потребности пектина при употреблении 100 г зефира на основе фруктозы составляет - 52 %, зефира на основе сахарозы - 45 % При использовании зефира в питании людей, боль­ных сахарным диабетом, количество фруктозы должно быть ограни­чено до 30 г в день Такое количество фруктозы содержится в 38,5 г зефира, что соответствует двум его половинкам

Проведена промышленная апробация технологии зефира на основе фруктозы и выпущена опытная партия на ОАО «Воронежская конди­терская фабрика» Разработана и утверждена техническая документа­ция ТУ - 9128-001- 020681028-06 «Зефир на фруктозе», ТИ, РЦ. Зе­фир на основе фруктозы рекомендован к внедрению Экономическая эффективность от внедрения технологии зефира на основе фруктозы составит 400 тыс руб от выпуска 120 т зефира

ВЫВОДЫ

1 Результаты теоретических и экспериментальных исследований показали возможность разработки технологии зефира функционально­го назначения на основе сахарозаменителя - фруктозы и студнеобне-образователя - пектина

2 Исследованы процессы пенообразования и пеноустойчивости кондитерских пен на основе фруктозы Установлено, что с увеличени­ем продолжительности сбивания, массовой доли сухих веществ и снижением температуры пенообразующего раствора повышается эф­фективная вязкость, дисперсность воздушных пузырьков, кратность и устойчивость пены Получены математические зависимости и опреде­лены оптимальные параметры получения пены на основе фруктозы продолжительность сбивания - 15 мин, температура - 29 °С, массовая доля сухих веществ - 63 %

3 Изучен процесс студнеобразования желейных масс на основе фруктозы и студнеобразователя - пектина Установлено, что с увели-

17

чением массовой доли пектина, молочной кислоты и сухих веществ пластическая прочность студня повышается Получена математиче­ская зависимость и определены оптимальные параметры процесса студнеобразования массовая доля молочной кислоты -1,29 % (в пе­ресчете на яблочную), пектина - 1,25 %, сухих веществ - 73 %

4 Установлено замедление процесса структурообразования и сни­жение прочности зефира на основе фруктозы С увеличением массо­вой доли молочной кислоты - 1,1 - 1,3 % (в пересчете на яблочную), рН - 2,8 - 3,0 и массовой доли сухих веществ 73 - 75 % стабилизирует­ся процесс студнеобразования и повышается прочность зефира

5 Изучены основные физико-химические процессы, протекающие при производстве зефира, и установлены технологические параметры пенообразования, студнеобразования, сушки и условия хранения Соз­дан зефир функционального, диабетического назначения на основе фруктозы и пектина, повышенной пищевой ценности, увеличенного срока годности

6 Провецена промышленная апробация технологии зефира, разра­ботана и утверждена техническая документация (ТУ, ТИ, РЦ) Выпу­щена опытная партия Предполагаемая экономическая эффективность при внедрении в производство технологии зефира составит 400,0 тыс руб при выпуске 120 т

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в следующих работах:

1 Магомедов, Г О Влияние инвертного сиропа на сроки годности зефира [Текст] / Г О Магомедов, Т Н Мирошникова, Л А. Лобосова // сб докл III Юбилейная междун выставка-конф «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» - М . 2005 - ч 1 - С. 72 - 74

2 Магомедов, Г О Использование сахарозаменителей в производстве зефира на пектине [Текст] / Г О Магомедов, Т Н Мирошникова, Л А Лобосова // XLIV отчетн научн конф ВГТА -2005 -ч 1 - С 162

3 Магомедов, Г О Разработка технологии зефира функ­ционального назначения на фруктозе [Текст] / Г О Магомедов, Т. Н Мирошникова, Л А. Лобосова // сб докл. IV междун конф -выставка «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» ~М .2006 - ч 1 - С 200- 201.

18

4 Магомедов, Г. О. Использование фруктозы в производ­стве зефира на пектине [Текст] / Г. О. Магомедов, Т. Н. Мирош­никова, Л А. Лобосова//Конд пр-во. -2006. -№3 - С 2 - 3 .

5. Магомедов, Г. О. Кондитерские пены на основе фрук­тозы [Текст] / Г. О. Магомедов, Т. Н. Мирошникова, Л. А Лобосо­ва // Междун. науч.-теорет. журн «Вегтн. Белгород ун-та потреб коопер.». - 2006. - № 3. - С. 282 - 287.

6 Магомедов, Г. О Разработка технологии зефира функ­ционального назначения [Текст] / Г. О Магомедов, Т. Н. Мирош­никова, Л. А Лобосова // тез докл. V Междун. научн. конф. студ и аспир «Техника и технология пище в производств». - Могилев, Беларусь. - 2006. - 90 экз. - С. 74.

7. Магомедов, Г. О. Использование пектина в производ­стве диабетического зефира [Текст] / Г. О. Магомедов, А. Я Олейникова, Т. Н. Мирошникова, Л. А Лобосова // тез докл. на-учно-практич. конфер. «Российский пектин, история - настоящее - перспективы». - Воронеж, ВГАУ. - 2006. - С. 64 - 66.

8. Магомедов, Г. О. Влияние фруктозы на студнеобразо-вание при производстве зефира на пектине [Текст] / Г. О Магоме­дов, А. К. Магомедова, Т. Н. Мирошникова, Л. А. Лобосова // Конд пр-во - 2007. - № 2. - С. 2 - 3.

9. ТУ 9128-001-020681028-06 Зефир на фруктозе [Текст] / Технические условия. Технологические инструкции - ьвед 2006. -11с.

19

Подписано в печать 12 04.07 г. Бумага для множительных аппаратов Печ, iTb офсетная Усл. п. л. 1,0 Тираж 100 Заказ № J84

ГОУ ВПО Воронежская государственная технологическая академия

Отдел полиграфии ВГТА Адрес ВГТА и отдела полиграфии

394000, Воронеж, пр. Революции, 19