УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

ЛЕВАДНА Тетяна Іванівна |

УДК 664:692

РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ МАКАРОННИХ ВИРОБІВ

З ДОБАВКАМИ ПОЛІФУНКЦІОНАЛЬНОЇ ДІЇ

05.18.01Технологія хлібопекарських продуктів

та харчових концентратів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Українському державному університеті харчових технологій Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: | кандидат технічних наук, доцент

Юрчак Віра Гаврилівна

Український державний університет харчових технологій, кафедра технології хліба, кондитерських, макаронних виробів, харчоконцентратів і зерна, доцент

Офіційні опоненти: | доктор технічних наук, професор

Козлов Григорій Федотович

Одеська державна академія харчових технологій,

кафедра технології хліба, кондитерських виробів

і громадського харчування, професор

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Оболкіна Віра Іллівна

Відкрите акціонерне товариство “Український науково-дослідний та конструкторський інститут продовольчого машинобудування”, ведучий науковий співробітник

Провідна установа: | Київський національний торговельно-економічний універ-ситет, кафедра технології та організації громадського хар-чування, Міністерства освіти і науки України (м. Київ)

Захист відбудеться 14 березня 2001р. о 1400 годині на засіданні спеціа-лізованої вченої ради Д 26.058.04 Українського державного університету харчових технологій за адресою: 01033 м. Київ-33, вул. Володимирська, 68, аудиторія А-311.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Українського державного університету харчових технологій за адресою: 01033 м.Київ-33, вул. Володимирська, 68.

Автореферат розісланий 9 лютого 2001 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради к.т.н., с.н.с. Федоренченко Л.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В зв’язку з переробленням підприємствами макаронної галузі борошна з низькими технологічними властивостями, недосконалістю технологічних режимів, які створюються на вітчизняному обладнанні, проблема покращання якості макаронних виробів є на сьогодні першочерговою. Крім того, залишається важливим питання розширення асортименту виробів шляхом створення продукції профілактичного призначення, зокрема виробів із радіопротекторними властивостями. Тому доцільним є дослідження використання харчових добавок поліфункціональної дії для виготовлення макаронних виробів. Серед таких добавок заслуговує на увагу каротин або провітамін А, який є барвником, має антиоксидантні та радіозахисні властивості і надає перспективу створення макаронних виробів профілактичного призначення. Не залишається поза увагою і соєвий лецитин, який завдяки стабілізувальним та емульгувальним властивостям, дає змогу передбачити його позитивний вплив на якість макаронних виробів та, з огляду на його антиоксидантну дію, вплив на збереження каротину в макаронних виробах під час їх виготовлення. Серед добавок поліфункціональної дії перспективною для покращання якості є також аскорбінова кислота, яка, крім того, отримала поширення як інгібітор окислювальних процесів.

Актуальність проведення досліджень властивостей вказаних добавок обумовлена також тим, що на ринку України ці добавки реалізуються вітчизняними та зарубіжними фірмами, що робить стабільною сировинну базу. З огляду на ці питання, поліфункціональні властивості добавок, каротин, соєвий лецитин та аскорбінова кислота є перспективним видом сировини, яку можна використовувати як з метою покращання якості виробів, так і надання їм профілактичних властивостей.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконувались відповідно до держбюджетної тематики “Дослідження використання покращувачів при виготовленні макаронних виробів з борошна пониженої якості” науководослідних робіт УДУХТ та згідно з господарчим договором № 534/96 за темою “Розробка технології макаронних виробів з борошна пониженої якості з використанням покращувачів” спільно з Укрпродспілкою. Автор особисто приймав участь у розробленні нових видів макаронних виробів з добавками поліфункціональної дії, апробації технології у виробничих умовах, розробленні нормативнотехнічної документації.

Мета і задачі дослідження. Метою даних досліджень була розробка технології макаронних виробів з добавками поліфункціональної дії (каротином, соєвим лецитином та аскорбіновою кислотою) для покращання їх якості та створення виробів профілактичного призначення.

В зв’язку з цим в роботі були поставлені наступні завдання :

вивчити властивості водорозчинних препаратів каротину та дати їх характеристику як сировини макаронного виробництва;

дослідити вплив каротину та соєвого лецитину на якість макаронних виробів, визначити їх оптимальні дозування;

дослідити кінетику збереження каротину при виготовленні і зберіганні продукції, а також можливість використання добавок-антиоксидантів для зменшення ступеня його руйнування;

вивчити вплив каротину та соєвого лецитину на якість напівфабри-катів, технологічні процеси замішування і пресування макаронних виробів, визначити їх оптимальні параметри;

дослідити кінетику сушіння макаронних виробів з добавками та обгрун-тувати параметри цього процесу;

вияснити вплив добавок на сорбційні та реологічні властивості мака-ронного тіста, форми зв’язку вологи з матеріалом та пояснити механізм впливу добавок на процеси сушіння та якість макаронних виробів;

вивчити радіозахисні властивості макаронних виробів з -каротином та обгрунтувати підвищення їх харчової цінності;

розробити технологію виготовлення макаронних виробів з добавками поліфункціональної дії.

Об’єкт дослідження технологія, колоїдні процеси в макаронному тісті та якість макаронних виробів з каротином, лецитином та аскорбіновою кислотою.

Предмет дослідження водорозчинні препарати каротину як сировина макаронного виробництва; процес окислення каротину під час виробництва та зберігання макаронних виробів; механізм впливу добавок на технологічні процеси виготовлення макаронних виробів.

Методи дослідження. Основні показники якості та властивостей сировини, напівфабрикатів та готових виробів визначали за стандартними та модернізованими методиками. Крім того, нами запропонована методика для визначення міцності макаронних виробів та модифікована методика для визначення кількості каротиноїдних пігментів та каротину в напівфабрикатах та готових виробах. Оптимізацію технологічних процесів здійснювали експериментально-статистичним методом БоксаУілсона. Мікроструктуру спресованого макаронного тіста і його сорбційні властивості досліджували вакуумно-статистичним методом за кривими сорбції-десорбції води макаронним тістом та методом спінової мітки за допомогою електронно-парамагнітного резонанса (ЕПР). Форми зв’язку вологи з матеріалом досліджували термогравіметричним методом.

Наукова новизна одержаних результатів. Науково обгрунтована і розроблена технологія макаронних виробів з використанням добавок поліфункціональної дії (каротином, соєвим лецитином та аскорбіновою кислотою). Доведено радіопротекторні властивості макаронних виробів з каротином.

Встановлено, що найбільший ступінь руйнування провітаміну А при виготовленні макаронних виробів з каротином спостерігається під час замішування тіста. Експериментально встановлено, що режим сушіння виробів з температурою 40С забезпечує 60,0...76,6% збереження каротину. Доведено позитивний вплив лецитину та аскорбінової кислоти на зменшення ступеня руйнування каротину під час виготовлення та зберігання макаронних виробів.

Встановлено і науково обгрунтовано ефективність використання соєвого лецитину для покращання якості макаронних виробів, зокрема, при переробленні борошна з крихкою, малоеластичною клейковиною.

Здійснено математичне моделювання процесів тістоприготування та пресування макаронного тіста з каротином та лецитином. Обгрунтовані оптимальні технологічні параметри цих процесів, які сприяють максимальному збереженню каротину.

Аналіз результатів дослідження кінетики сушіння макаронних виробів з каротином, лецитином та у разі сумісного використання аскорбінової кислоти і каротину дав змогу обгрунтувати можливість скорочення тривалості процесу сушіння макаронних виробів з лецитином та аскорбіновою кислотою.

Науково обгрунтовані і експериментально досліджені структурно-механічні властивості макаронного тіста з добавками. Встановлено, що лецитин сприяє підвищенню пружності та адгезії тіста, призводить до зміцнення системи і одночасно сприяє підвищенню його водопоглинальної здатності.

Дослідженнями форм зв’язку вологи та сорбційних властивостей тіста з добавками встановлено, що використання лецитину та -каротину сприяє зменшенню кількості зв’язаної вологи та призводить до утворення більш тонкопористої структури тіста.

Вперше методом ЕПР за допомогою спінової мітки досліджено мікроструктуру макаронного тіста з добавками. Встановлено, що лецитин, каротин та аскорбінова кислота сприяють збільшенню об’єму відносно вільної води та вологи макрокапілярів.

Практичне значення одержаних результатів. Порівняльна характеристика технологічних властивостей та терміну зберігання водорозчинних препаратів каротину, які виготовлені за різними технологіями, а також лецитину дала можливість рекомендувати внесення добавок у тісто у вигляді водозбагачувальної суміші.

Експериментально визначені оптимальні дозування каротину і лецитину та параметри процесів тістоприготування і пресування макаронних виробів, які забезпечують найвищу ступінь збереження каротину.

Обгрунтовано режими сушіння макаронних виробів з добавками.

На основі теоретичних і експериментальних досліджень розроблена та затверджена нормативно-технічна документація на “Макаронні вироби лецитинові” з каротином та лецитином. Розроблена технологія виготовлення цих виробів апробована у виробничих умовах.

Дослідженнями, проведеними в Українському науковому центрі радіаційної медицини, підтверджено радіопротекторні властивості макаронних виробів з каротином.

Особистий внесок здобувача полягає у розробленні методик досліджень, проведенні в лабораторних умовах експериментів з вивчення оптимального дозування добавок та їх впливу на якість та фізикохімічні показники напівфабрикатів та готових макаронних виробів, участі у розробленні нормативно-технічної документації та впровадженні нової технології макаронних виробів у виробничих умовах. Аналіз та узагальнення результатів усіх досліджень проведено спільно з науковим керівником. В обговоренні окремих результатів роботи приймали участь д.х.н. Манк В.В. та д.х.н. Дегтярьов Л.С., а також співробітники Інституту колоїдної хімії і хімії води та Інституту фізичної хімії НАН України. Визначення міцності макаронних виробів за розмірами та середнім діаметром гранул фракцій подрібнених виробів проводилися спільно зі співробітниками Українського науково-дослідного та проектно-конструкторського інституту будівельних матеріалів. Підбір методик для визначення кількісних змін каротину в макаронних виробах проведено спільно з співробітниками Інсти-туту біохімії НАН України. Радіопротекторні властивості нових видів виробів досліджено з допомогою працівників лабораторії профілактики внутрішнього опромінення УНЦРМ.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідалися на 6-й міжнародній науково-технічній конференції “Проблеми та перспективи створення і впровадження нових ресурсо та енергоощадних технологій, обладнання в галузях харчової і переробної промисловості” (м. Київ, 1999 р.); третій міжнародній науково-практичній конференції “Хлібопродукти2000” ( м. Одеса, 12-15 вересня 2000 року).

Нові види продукції демонструвалися на виставці національного фонду соціального захисту матері та дітей “Україна – дітям” (м. Київ, червень 1998р.); Другій міжнародній виставці престижних навчальних закладів (м. Київ, лютий 1999 р.), виставці “70 років УДУХТ” (м.Київ, жовтень 2000р.).

Публікації. За результатами роботи опубліковано 7 робіт, крім того отримано три позитивних рішення про видачу патентів України.

Структура дисертації. Робота складається із вступу, шести розділів, висновків, списку бібліографічних джерел з 274 найменувань та додатків. Робота виконана на 142 сторінках основного тексту, ілюстрована 20 рисунками та 31 таблицею.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Вступ. Обгрунтовані актуальність теми, мета і завдання досліджень. Визначена наукова і практична цінність роботи.

1.

Проаналізовано вплив режимів виготовлення та технологічних власти-востей вихідної сировини на якість макаронних виробів. Показано, що перспективним напрямом вдосконалення технології макаронних виробів сьогодні є використання покращуючих добавок поліфункціональної дії, зокрема лецитину, каротину та аскорбінової кислоти. Розглянуто функціональні властивості каротину, на підставі яких передбачено перспективність його використання для створення макаронних виробів профілактичного призначення. Проаналізовано зміни каротиноїдів борошна під час виготовлення макаронних виробів. Проведений аналіз факторів, що впливають на процес окислення. Обгрунтована доцільність застосування добавок поліфункціональної дії як інгібіторів цього процесу та перспектива їх використання для покращання якості макаронних виробів.

2. Об’єкти та методи досліджень

При проведенні лабораторних досліджень і виробничих випробувань використовували: пшеничне хлібопекарське борошно вищого сорту за ГОСТ 26574-85 та ГСТУ 46.004-99; макаронне борошно першого сорту за ГОСТ 12306-66 соєвий лецитин STERNPUR PM (“Штерн Лецитин і Соя”, Німеччина); препарат -каротину 2%-ний водорозчинний “Веторон” (“АКВА-МДТ”, Росія) препарат -каротину 2%-ний вододисперсний мікробіологічний “Каролін” (ТУ У 24922224002-98); кристалічний -каротин 10% CWS та DL-токоферол (“Хофман - Ла Рош”, Швейцарія); аскорбінова кислота (ГОСТ 4815-76), які відповідали вимогам діючих стандартів, у дозуваннях, дозволених МОЗ України.

Макаронні вироби в лабораторних умовах виробляли на машині для виготовлення макаронних виробів МАКМА-М і висушували в сушильній шафі “Борисфен”. У виробничих умовах здійснювали апробацію технології на підприємстві “Соєва фабрика” (с. Чабани Київської обл.).

При математичному описанні технологічних процесів виготовлення макаронних виробів використовували методику експериментально-статистичного моделювання для рішення задач типу “Технологія-Властивість”. Отримані математичні моделі використовували для оптимізації процесу замішування та пресування макаронного тіста за комплексним методом Бокса-Уілсона. На підставі отриманих залежностей здійснювали графічну інтерпретацію математичних моделей.

Дослідження кінетики сушіння макаронних виробів здійснювали в лабораторній сушильній установці. Швидкість сушіння макаронних виробів розраховували методом табличного диференціювання по кривих сушіння за методикою Ю.П. Луцика.

Показники масової частки вологи, кількості та якості клейковини в борошні та його кислотності, показники якості макаронних виробів: орга-нолептичні, масову частку вологи, варильні властивості та кислотність виробів визначали за ГОСТ 14849-89. Міцність короткорізаних макаронних виробів визначали на модифікованому приладі Строганова за ГОСТ 14849-89, а також за запронованою нами методикою, згідно якої подрібнені макаронні вироби розсіювали на наборі металевих та капронових сит. Розміри та середній діаметр гранул менших за 300 мкм визначали на лазерному гранулометрі MASTERSIZER.

Загальну суму каротиноїдних пігментів в борошні, напівфабрикатах, готових та зварених макаронних виробах визначали фотоколориметруванням екстрактів каротиноїдів.

Масову частку -каротину в напівфабрикатах, готових макаронних виробах та у виробах після варіння визначали спекрофотометричним методом шляхом вимірювання оптичної густини екстрактів провітаміну А (довжина хвилі 450 нм), попередньо очищених методом гарячого омилення.

Структуру (крихтуватість) макаронного тіста визначали шляхом розсіювання тіста через систему сит з подальшим визначенням маси його фракцій, які відрізняються за крупнотою.

Структурно-механічні властивості спресованого макаронного тіста оцінювали за показником умовно граничного напруження зсуву (ГНЗ), вимірюючи глибину занурення конуса з кутом при вершині 30 в ущільнене тісто за 2 хвилини. Адгезійні властивості макаронного тіста проводили методом визначення нормального напруження відриву твердої площини від модельного тіста на тензометричному адгезіометрі.

Зміну мікроструктури спресованого макаронного тіста вивчали за допомогою методу спінового зонду (електронний парамагнітний резонанс) на спекрофотометрі Varian E-9.

Водопоглинальну здатність та пружно-еластичні властивості тіста вивчали на валориграфі моделі ОА-203 (Угорщина).

Форми зв’язку вологи з матеріалом в спресованому макаронному тісті досліджували методом термогравіметрії на дериватографі Q-1000. Сорбційні властивості макаронного тіста та його мікроструктуру вивчали за ізотермами сорбції-десорбції води, які одержували на вакуумній сорбційній установці Мак-Бена.

3.Дослідження якості макаронних виробів з добавками

поліфункціональної дії та змін вмісту каротину під час

їх виготовлення та зберігання

Досліджували ступінь руйнування каротину у його водорозчинних препаратах: 2%-ному “Ветороні”, 2%-ному “Кароліні” мікробіологічного походження і 10%-ному кристалічному (10%-БК), та здатність вказаних препаратів утворювати водозбагачувальну суміш.

Встановлено, що при виготовленні макаронних виробів вказані препарати доцільно використовувати з терміном зберігання не більше 3-х місяців у вигляді водозбагачувальної суміші.

З метою створення макаронних виробів профілактичного призначення обгрунтували дозування провітаміну А, яке було встановлено на рівні не мен-ше 0,003% до маси борошна, що у разі його високої збереженості повинно забезпечувати 50% денної норми каротину в 100г продукту. Встановлено, що застосування каротину в такій кількості у вигляді його препаратів надає виробам жовтого забарвлення і не погіршує їх якість.

Досліджували кількісні зміни каротину на технологічних стадіях виготовлення макаронних виробів, під час їх зберігання та кулінарної обробки.

Згідно даних, отриманих при визначенні ступеня збереження каротину при виготовленні макаронних виробів за методикою визначення загальної суми каротиноїдних пігментів, встановлено, що найбільш суттєве руйнування каротину (15,0...22,8%) має місце на техно-логічній стадії замішування тіста, що пояснюється інтенсивним кон-тактуванням його з повітрям та процесами окислення каротиної-дів під впливом кисню ( рис.1 ). На стадії пресування макаронних виробів втрати каротину є незначними, а під час сушіння втрачається 6,3...14,8% провітаміну А в залежності від препарату. Найбільша ступінь збереження провітаміну спостерігається при використанні 10%-БК.

Враховуючи той факт, що не всі каротиноїди в напівфабрикатах та макаронних виробах знаходяться в незв’язаному стані, досліджували зміни вмісту каротину при виготовленні виробів шляхом вимірювання оптичної густини його екстрактів, попередньо очищених методом гарячого омилення. Різницю в отриманих результатах (табл.1) ми пояснюємо тим, що як в макаронних виробах, так і в самих препаратах міститься не лише каротин, а й супутні йому каротиноїди-ізомери.

Таблиця 1

Об’єкти досліджень | Кількість -каротину, % до розрахункового значення, визначена за методикою

загальної суми каротиноїдних пігментів | гарячого омилення

Тісто після:

замішування |

77,2 |

35,0

пресування | 74,8 | 30,0

Вироби після сушіння | 60,0 | 25,0

Зварені вироби | 28,0 | 15,8

Обгрунтовано, що макаронні вироби з -каротином доцільно зберігати не більше 6-ти місяців, оскільки під час тривалого їх зберігання відбуваються додаткові втрати провітаміну А.

Встановлено, що на стадії сушіння макаронних виробів доцільно застосовувати технологічний режим з температурою 40С, що дозволяє в готових виробах забезпечити 60,0...76,1% каротину до розрахункової кількості.

З метою збереження провітаміну А на технологічних стадіях виготовлення виробів досліджували застосування лецитину, аскорбінової кислоти та D--токоферолу, які проявляють антиоксидантні властивості. Встановлено, що найбільший ефект викликає дозування D--токоферолу в кількості 0,03% до маси борошна. Проте використання його є недоцільним, оскільки внесення вітаміну Є у вигляді емульсії викликає труднощі, пов’язані з нерівномірним розподілом його в тісті та веденням технологічного процесу. Ефективною добавкою є аскорбінова кислота в кількості 0,01%, яка забезпечує підвищення ступеня збереження -каротину на всіх стадіях технологічного процесу порівняно з контрольним зразком на 19,0...30,0%. Використання лецитину в кількості 0,3% до маси борошна призводить до підвищення ступеня збереження каротину на стадії замішування тіста на 11,5%, а при пресуванні та сушінні виробів практично не впливає на цей показник. Збільшення дозування лецитину до 0,5% підсилює досягнутий ефект, але в незначній мірі. Під час проведення цієї серії досліджень встановлено, що використання лецитину, окрім інгібуючої дії, проявляє також покращуючу дію щодо якості макаронних виробів.

Встановлено, що лецитин, проявляючи властивості поверхнево-активної речовини (ПАР) неіоногенного типу, сприяє покращанню структури макаронних виробів та їх варильних властивостей та є ефективною добавкою у разі застосування борошна з міцною, крихтуватою клейковиною. Результати вимірювання міцності виробів за запропонованою нами методикою підтвердили висновки щодо зміцнення структури виробів з лецитином. З огляду на отримані залежності запропоновано його оптимальне дозування в кількості 0,3% до маси борошна.

4. Вивчення впливу соєвого лецитину, препаратів каротину та аскорбі-нової кислоти на технологічні процеси виготовлення макаронних виробів

Для обгрунтування технології макаронних виробів вивчали вплив добавок на технологічні процеси виготовлення виробів.

Дослідження крихтуватості макаронного тіста показало вплив лецитину і аскорбінової кислоти на структуру тіста. Встановлено, що внесення лецитину сприяє утворенню більш неоднорідної за розмірами структури тіста (рис.2а). Препарати каротину пра-ктично не впливають на кри-хтуватість тіста, а додат-кове використання аскорбі-нової кислоти призводить до утворення крупнокрих-туватої його структури. Внесення добавок сприяє зростанню швидкості пре-сування та продуктивності пресу порівняно з контроль-ним зразком (рис.2б).

Для обгрунтування оп-тимального дозування до-бавок та режимів замі-шування тіста з метою збереження каротину у макаронних виробах прово-дили оптимізацію процесів

замішування та пресування. Встановлено закономірності спільного впливу кількості лецитину Х1, вологості тіста Х2 та температури води Х3 на кількість каротину у макаронних виробах У1, швидкість пресування У2, а також на показники варильних властивостей мака-ронних виробів коефіцієнти збільшення об’єму Кv (У3) та маси Кm (У4) (1-4).

У1 = 6.2 - 0.25 х1+ 0.35 х2 + 0.2 х3 + 0.6 х1 х2 -

0.1 х1 х3+0,15 х2 х3 - 0.75 х1 2 - 0.55 х2 2 |

(1)

У2 =3.5+ 0.35 х1 - 0.35 х2+ 0.35 х3 - 0.38 х1 х2 +0.83 х1 х3 -

0.37 х1 2 + 0.18 х2 2 + 0.18 х3 2 |

(2)

У3 = 1.4 +0.1 х 1 - 0.1 х 2 - 0.2 х 3 + 0.28 х1 х2 + 0.03 х 1 х 3 +

0.25 х2 х3 + 0.09 х1 2 + 0.09 х2 2 + 0.09 х3 2 |

(3)

У4 =1.8 + 0.09 х 1 - 0.19 х 2 + 0.05 х 3 - 0.3 х 1 х 2 +0.3 х 1 х 3 -

0.09 х 2 х 3 - 0.09 х 1 2 + 0.31 х 2 2 + 0.15 х 3 2 |

(4)

У разі прийняття за критерій оптимальності показника ступеня збереження каротину встановлені оптимальні параметри процесу: дозу-вання лецитину0,4%, вологість тіста33%, температура води на заміс 70С.

Графічні інтерпретації моделей мають вигнуту суцільну поверхню (рис.3), що засвідчує адекватність моделей та стабільність процесу, а також те, що отримані моделі добре “працюватимуть” у діапазоні пара-метрів, що відповідають виробничим умовам.

При дослідженні кінетики сушіння макаронних виробів встанов-лено, що вироби з 0,3% лецитину протягом першого періоду сушіння зневоднюються швидше, ніж конт-роль і досягають першої критичної вологості за коротший час (рис.4а). Це забезпечує скорочення загальної тривалості сушіння на 40...45%. Використання препаратів каротину незначно впливає на сушіння макаронних виробів, а додаткове використання аскорбінової кислоти сприяє скороченню загальної тривалості сушіння на 20% (рис. 4б).

5. Дослідження колоїдних процесів у макаронному тісті з добавками

Для вивчення механізму впливу добавок на технологічні параметри і якість макаронних виробів досліджували вплив лецитину та каротину в складі “Веторону” на реологічні характеристики тіста, а також кількість і якість клейковини в ньому.

Встановлено, що внесення лецитину призводить до підвищення ГНЗ ущільненого тіста. Максимального значення ГНЗ тісто набуває у разі внесення 0,3% лецитину, про що свідчить зростання пластичної міцності по відношенню до контрольного зразку на 60,2%. При використанні каротину ГНЗ ущільненого макаронного тіста практично не змінюється.

Вивчення властивостей тіста за допомогою валориграфа і визначення його адгезії показало, що лецитин викликає збільшення водопоглинальної здатності та пружності тіста порівняно з контрольним зразком і підвищує його адгезію. Встановлено, що каротин не впливає на адгезійні властивості тіста, а додаткове внесення аскорбінової кислоти призводить до її зниження.

Вивчення механізму впливу добавок на кількість та якість клейковини тіста свідчить, що лецитин сприяє зменшенню кількості сухої клейковини, її гідратації, і як результатзменшенню кількості сирої клейковини, а також призводить до її послаблення. Модельні досліди з сухою клейковиною дали змогу пояснити механізм впливу лецитину на властивості клейковини. Очевидно, лецитин, проявляючи гідрофобні властивості, спричиняє “розклинювальну” дію у склеюванні набухлих білків у клейковину, внаслідок чого зменшується її кількість та гідратація. Разом з тим, лецитин сприяє кращому структуруванню гетерогенної системи тіста, очевидно, внаслідок щільнішого склеювання дисперсної фази послабленою клейковиною. Використання каротину не призводить до зміни показників якості клейковини.

Для пояснення механізму впливу добавок на реологічні характеристики тіста та кінетику сушіння виробів вивчали сорбційні властивості та досліджували форми зв’язку вологи з колоїдами макаронного тіста.

Аналіз кривих зневоднення макаронного тіста під вакуумом та отриманих на зневоднених зразках тіста ізотерм сорбціїдесорбції свідчить, що дода-вання лецитину та каротину сприяє утворенню більш пористої структури тіста. Це призводить до зниження енергії зв’язування вологи колоїдами тіста і кількості адсорбційно зв’язаної вологи, а також збільшення вологи макрокапілярів.

Дериватограми ущільненого макаронного тіста з добавками, отримані методом термогравіметрії, дозволяють виділити п’ять темпе-ратурних діапазонів на кривих DA, DG, DTA та DTG (рис.5), кожен з яких можна пов’язувати з видаленням вологи різних типів. Їх аналіз показує, що використання лецитину та каротину, незалежно від вологості тіста, сприяє зменшенню кількості во-логи гелевого простору і за рахунок цього, збільшенню кількості об’ємної вологи та вологи макрокапілярів як більш легко зв’язаної.

Вперше дослідженнями мікроструктури ущільненого макаронного тіста з лецитином, каротином та аскорбіновою кислотою методом ЕПР за допомогою спінової мітки підтверджено (табл.2), що використання добавок призводить до збільшення об’єму вільної вологи, в якому може рухатися радикал, оскільки збільшує частоту обертання спінового зонда і відповідно знижує його енергію активації у порівнянні з контрольним зразком тіста.

Таблиця 2

Зразки тіста з добавкою, % до маси борошна | Енергія активації радикалу Е, кДжмоль -1 | Частота обертання радикалу 10-9, Гц

контроль (без добавки) | 6,2 | 4,8

лецитину, 0,2 | 4,6 | 6,8

0,3 | 3,4 | 7,5

0,5 | 3,8 | 7,2

-каротину, 0,003 | 3,8 | 7,2

6. Обгрунтування параметрів технології макаронних виробів з добавками поліфункціональної дії та радіопротекторних властивостей макаронних виробів з каротином

На підставі дослідження впливу лецитину, каротину та аскорбінової кислоти на якість макаронних виробів розроблені рецептури та технологія виготовлення макаронних виробів з добавками. Затверджена НТД на “Макаронні вироби лецитинові” (ТУ У 00389676.БО.37-00) з каротином і лецитином та розроблено проект рецептури “Макаронних виробів вітамінних” з каротином та аскорбіновою кислотою.

У роботі подана апаратурно-технологічна схема виготовлення макаронних виробів для обладнання малої та середньої потужності.

Розраховано хімічний склад “Макаронних виробів лецитинових” з урахуванням ступеня руйнування провітаміну А, визначеного проведеними дослідженнями. Встановлено, що макаронні вироби містять 2,1мг провітаміну А, що складає 35% денної норми його споживання.

Експериментальні дослідження радіопротекторних властивостей макаронних виробів, проведені в УНЦРМ, показали (табл. 3), що макаронні вироби з -каротином підвищують резистентність організму піддослідних тварин до зовнішнього іонізуючого опромінення, про що свідчить зростання відсотку їх виживання та середньої тривалості життя. Це підтверджує профілактичні властивості макаронних виробів і вказує на доцільність їх включення до раціону харчування населення, яке проживає на радіоактивно забруднених територіях.

Таблиця 3

Відсоток виживання та середня тривалість життя дослідних тварин

№

гру-

пи | Умовне

позначення групи тварин |

Відсоток

виживання | Середня тривалість життя загиблих тварин

( дні )

1“ | опромінена” | 47,1 | 9,1

2“ | опромінена”

(-каротин) | 87,6 | 13,7

3 | “не опромінена” | 100,0

Загальні висновки

1. Науково обгрунтована і розроблена технологія макаронних виробів з використанням добавок поліфункціональної дії ( каротином, лецитином та аскорбіновою кислотою) та підтверджені радіопротекторні властивості макаронних виробів з каротином.

2. Визначено властивості водорозчинних препаратів каротину 10%-БК, “Веторону” та “Кароліну” як сировини макаронного виробництва, що підтверджує можливість їх використання при виробництві макаронних виробів профілактичного призначення. Встановлено, що вказані препарати доцільно використовувати з терміном зберігання не більше 3-х місяців.

3.

4.

5.Науково обгрунтовано і експериментально підтверджено, що використання 0,3% лецитину та 0,01% аскорбінової кислоти при виготовленні макаронних виробів з каротином сприяє підвищенню ступеня збереження провітаміну А на 10,5 та 29,9%.

6. Встановлено, що використання лецитину в кількості 0,3% до маси борошна доцільно використовувати для покращання структури та варильних властивостей макаронних виробів з борошна нормальної якості та борошна з міцною, крихтуватою клейковиною.

7. Доведено, що використання лецитину призводить до утворення більш неоднорідної за крихтуватістю структури тіста, проте все ж позитивно впливає на швидкість пресування та продуктивність пресу, сприяє .зміцненню структурно-механічних властивостей тіста і одночасно підвищує його адгезію.

8. Здійснено математичне моделювання та оптимізацію процесу замішування та пресування макаронного тіста. Встановлені оптимальні параметри приготування макаронного тіста з -каротином та лецитином для запобігання руйнування провітаміну А: дозування лецитину0,4% до маси борошна, вологість тіста33%, температура води70С.

9. На основі вивчення кінетики сушіння макаронних виробів встановлено, що використання 0,3% лецитину, за рахунок підвищення швидкості зневоднення тіста в першому періоді, сприяє скороченню терміну сушіння макаронних виробів на 40...45%, а використання 0,01% аскорбінової кислотина 20%.

10.Встановлено, що лецитин перешкоджає утворенню клейковини та її гідратації, одночасно послаблюючи її структуру.

11. На основі вивчення форм зв’язку вологи макаронного тіста методом термогравіметрії встановлено, що використання лецитину та каротину сприяє зменшенню кількості вологи гелевого простору і, за рахунок цього, збільшенню кількості відносно вільної вологи та вологи макрокапілярів.

12.Дослідженнями ізотерм сорбції-десорбції та мікроструктури макаронного тіста методом ЕПР встановлено, що внесення добавок призводить до зменшення енергії зв’язування води колоїдами борошна та сприяє утворенню більш тонкопористої структури макаронного тіста.

13. Розроблена технологія макаронних виробів з соєвим лецитином, каротином та аскорбіновою кислотою пройшла апробацію у виробничих умовах. Розроблена і затверджена відповідна нормативнотехнічна документація (ТУ, ТІ, РЦ ).

14. Соціальний ефект досягнутий завдяки забезпеченню населення виробами профілактичного призначення.

ПЕРЕЛІК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1.

2. Левадна Т.І., Юрчак В.Г. Вплив соєвого лецитину на властивості тіста та макаронних виробів Харчова промисловість. Київ : УДУХТ. 1999. Вип.№ 45. С.24-30.

3. Юрчак В.Г., Левадна Т.І., Хрутьба В.О. Оптимізація технологічних режимів виготовлення макаронних виробів з добавками антиоксидантної дії // Харчова та переробна промисловість. 2000. №2. С.3031.

4. Юрчак В.Г., Левадная Т.И. Макаронные изделия с добавками антиоксидантного действия // Хлебопечение России. 2000. №4. С.3435.

5. Левадна Т.І., Юрчак В.Г., Годунова Л.Ю., Манк В.В. Вплив соєвого лецитину на якість і технологію виготовлення макаронних виробів // Матеріали 6-тої Міжнар.наук.-практич.конф. “Проблеми та перспективи створення і впровадження нових ресурсо та енергоощадних технологій, обладнання в галузях харчової та переробної промисловості” (Київ, 1999). Ч.2. К.: УДУХТ. 2000. С.6263.

6. Левадна Т.І., Юрчак В.Г. Збагачення макаронних виробів бета-каротином та запобігання його руйнуванню // Матеріали 6-тої Міжнар.наук.-практич.конф. “Проблеми та перспективи створення і впровадження нових ресурсо та енергоощадних технологій, обладнання в галузях харчової та переробної промисловості” (Київ, 1999). Ч.2. К.: УДУХТ. 2000. С.64.

7. Юрчак В.Г., Левадна Т.І., Євсеєнко Т.П., Скрипочка Я.С. Розроблення композицій комплексного покращувача для макаронних виробів // Матеріали 66-тої студентської наукової конференції. Ч.2. К.: УДУХТ. 2000. С.27.

Крім того отримано:

·

·

·

Левадна Т.І. Розробка технології макаронних виробів з добавками поліфункціональної дії: Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 15.08.01 технологія хлібопекарських продуктів та харчових концентратів. Український державний університет харчових технологій Міністерства освіти і науки України, Київ, 2000.

Дисертація присвячена розробленню та науковому обгрунтуванню технології макаронних виробів з каротином, лецитином і аскорбіновою кислотою. В роботі досліджені властивості та ефективність застосування водорозчинних препаратів каротину, а також лецитину як сировини макаронного виробництва. Встановлено ступінь збереження каротину при виготовленні макаронних виробів та обгрунтовані шляхи його підвищення. На підставі вивчення реологічних характеристик тіста, колоїдних процесів, мікроструктури та форм зв’язку вологи в тісті встановлені оптимальні параметри тістоприготування та механізм впливу добавок на процес сушіння та якість виробів. Розроблена і науково обгрунтована технологія макаронних виробів “Лецитинових” та “Вітамінних”. Встановлені радіопротекторні властивості макаронних виробів з каротином.

Ключові слова: макаронні вироби, якість, поліфункціональні властивості, сушіння, колоїдні процеси, десорбція, енергія зв’язування вологи, нормативна документація.

Левадная Т.И. Разработка технологии макаронных изделий с добавками полифункционального действия: Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.01 технология хлебопекарных продуктов и пищевых концентратов. Украинский государственный университет пищевых технологий Министерства образования и науки Украины, Киев, 2000.

Диссертация посвящена разработке и научному обоснованию технологии макаронных изделий с добавками полифункционального действия (каротином, соевым лецитином и аскорбиновой кислотой).

В работе исследованы свойства и эффективность использования водо-растворимых препаратов каротина, а также лецитина как сырья макаронного производства, что дало возможность рекомендовать внесение добавок в виде обогатительной смеси.

Исследована степень сохранности каротина на технологических этапах производства макаронных изделий с провитамином А. Установлено, что наиболее существенное разрушение провитамина А (15,0...22,8%) имеет место при замешивании теста. Экспериментально подтверждено, что использование режима сушки изделий при 40С обеспечивает 60,0...76,1% каротина от расчетного значения.

Научно обосновано и экспериментально подтверждено, что с целью повышения степени сохранения каротина целесообразно использовать добавки антиоксидантного действиялецитин и аскорбиновую кислоту. Установлено положительное влияние лецитина и аскорбиновой кислоты на качество изделий. Кроме того, результатами измерения прочности макаронных изделий согласно предложенной методики подтверждены выводы об упрочнении структуры изделий с лецитином.

Экспериментально определены оптимальные дозировки лецитина, а также параметры процессов тестоприготовления и прессования макаронных изделий, которые обеспечивают наивысшую степень сохранения каротина.

Исследованы реологические свойства и изменения белково-протеиназного комплекса теста с добавками. С помощью модельных опытов установлен механизм влияния лецитина на свойства клейковины, который заключается в его дегидратирующем действии на клейковинные белки, что приводит к уменьшению количества и гидратации клейковины.

Изучением кинетики сушки макаронных изделий установлено положительное влияние лецитина и аскорбиновой кислоты на процесс сушки и сокращение ее продолжительности на 45 и 20%.

На основании исследования форм связи влаги макаронного теста методом термогравиметрии установлено, что использование лецитина и каротина способствует уменьшению количества влаги гелевого пространства и, за счет этого, увеличению количества относительно свободной влаги и влаги макрокапилляров. Эти данные подтверждаются исследованиями изотерм сорбции-десорбции, а также микроструктуры теста методом ЭПР, на основании которых установлено уменьшение энергии связи влаги коллоидами муки и образование более тонкопористой структуры макаронного теста с добавками.

На основании исследования влияния лецитина, каротина и аскорбиновой кислоты на качество макаронных изделий разработаны рецептуры и технология изготовления макаронных изделий с добавками. Утверждена нормативно-техническая документация на “Макаронные изделия лецитиновые” с каротином и лецитином и проект рецептуры “Макаронных изделий витаминных” с каротином и аскорбиновой кислотой.

Экспериментальные исследования радиопротекторных свойств макаронных изделий с каротином проведенные в Украинском научном центре радиационной медицины, подтвердили профилактические свойства изделий. Повышение процента выживания и средней продолжительности жизни животных на 40,5% свидетельствует о целесообразности включения такого вида изделий в рацион питания населения, проживающего на радиоактивно загрязненных территориях.

Ключевые слова: макаронные изделия, качество, полифункциональные свойства, сушка, коллоидные процессы, десорбция, энергия связывания влаги, нормативная документация.

Levadna T.I. Elaboration of technology producion of macaroni with additives polyfunctional action: Manuscript.

Dissertation for getting scientific rank of candidate of technical sciences on speciality 05.18.01 technology of grain products and food concentrates. Ukrainian State University of food technologies of Ministry of education of Ukraine, Kyiv, 2000.

Dissertation was dedicated to elaboration and scientific substantiation of technology of production of macaroni with -carotene, lecithin and ascorbic acid. In work explored characteristics and efficiency of using preparations -carotene, as well as lecithin as a raw material production of macaroni. Installed degree of conservation -carotene at the fabrication pasta products and motivated roads of its increasing. On the grounds of studying the rheological properties, colloidal processes, porous structure and forms of connection of the moisture in material installed optimum parameters mechanism of influence of additives on the process of drying and quality of products. Developped and scientifically motivated technology pasta products "Lecitinovi" and "Vitaminni". Installed radio protectors characteristic pasta products with -carotene.

Key words: products of macaroni, quality, functions characteristic, drying, colloidal processes, desorption, energy of collecting moisture, normative-technical documentation.