ХАРКІВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ТЕХНОЛОГІЇ
ХАРКІВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ТЕХНОЛОГІЇ
ТА ОРГАНІЗАЦІЇ ХАРЧУВАННЯ
КОЛЕСНІКОВА МАРИНА БОРИСІВНА
УДК 664.871.6.001.5
РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ СУМІШЕЙ СУХИХ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ
ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ЕМУЛЬСІЙНИХ СОУСІВ
Спеціальність 05.18.16 – технологія продуктів харчування
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Харків – 2002
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Харківській державній академії технології та організації харчування Міністерства освіти і науки України.
Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент
Крайнюк Людмила Миколаївна,
Харківська державна академія технології та організації
харчування, завідувач кафедри технології харчування
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор
Демідов Ігор Миколайович,
Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", професор кафедри технології жирів
кандидат технічних наук, доцент
Самохвалова Ольга Володимирівна,
Харківська державна академія технології та організації харчування, доцент кафедри технології хліба, кондитерських, макаронних виробів і харчоконцентратів
Провідна установа: Донецький державний університет економіки і торгівлі
ім. М. Туган – Барановського Міністерства освіти і науки України, кафедра технології виробництва продуктів громадського харчування, м. Донецьк
Захист відбудеться “10” жовтня 2002 р. об 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.088.01 Харківської державної академії технології та організації харчування за адресою: 61051, м. Харків, вул. Клочківська, 333.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківської державної академії технології та організації харчування за адресою: 61051, м. Харків,
вул. Клочківська, 333.
Автореферат розісланий “9”вересня 2002 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Синєкоп М.С.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Напрямки технічного прогресу в харчових виробництвах визначаються задачами державної політики в області здорового харчування, демографічними і соціальними змінами, новими технологічними можливостями, зміною економічної обстановки, жорсткою конкуренцією на ринку. Все це призводить не тільки до вдосконалення технологій одержання традиційних продуктів харчування, але і до створення нового покоління харчових продуктів, що відповідають вимогам і реаліям сьогоднішнього дня: зі збалансованим складом, функціонального призначення, швидкого приготування, тривалого зберігання.
В загальному обсязі продукції власного виробництва підприємств харчування велику частину складають страви, для приготування і реалізації яких використовуються соуси. В процесі приготування більшості соусів використовуються жирові компоненти, розподілені у водному середовищі, що дозволяє розглядати їх як емульсійну продукцію. Найбільш виражено емульсійні властивості у соусів виявляються при вмісті жиру в них більше 15при цьому виникають проблеми, пов'язані з процесами емульгування і стабілізації емульсійної структури, підбором інгредієнтів рецептур соусів. Крім того, виробництво соусів в підприємствах харчування за традиційними технологіями, як правило, характеризується високою трудомісткістю і багатоетапністю технологічних процесів, низькою ефективністю, що зумовлює вузький асортимент і незадоволення попиту на дану продукцію.
Вирішенню проблем виробництва емульсійної продукції може сприяти розробка нових технологій, заснованих на застосуванні високоефективних багатофункціональних харчових добавок, створення на їх основі стабілізаційних композицій у вигляді концентратів, напівфабрикатів різного ступеня готовності, що дозволить скоротити технологічний цикл, стабілізувати якість готової продукції. Тому, розробка науково обгрунтованої конкурентоспроможної технології сумішей сухих функціональних і емульсійних соусів на їх основі для підприємств харчування є актуальною задачею.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до планів держбюджетних робіт Харківської державної академії технології та організації харчування за темами: 1 - 98 - 2001 Б “Удосконалення технологій кулінарних виробів емульсійного типу”, 1 – 02 - 04 Б “Розробка та впровадження сучасних технологій кулінарної продукції та забезпечення її конкурентоспроможності”.
Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є наукове обгрунтування і розробка технології сумішей сухих функціональних для виробництва емульсійних соусів. Для реалізації поставленої мети ставилися наступні задачі:
- теоретично обгрунтувати і експериментально підтвердити перспективність і доцільність використання екзополісахаридів (на прикладі ксантану) і галактомананів (на прикладі гуару) в технології сумішей сухих функціональних для емульсійних соусів;
- дослідити фізико - хімічні, реологічні, колоїдні властивості ксантану і гуару в двох- і багатокомпонентних водних системах, вплив на них різних технологічних чинників;
- дослідити і обгрунтувати склад і умови одержання стабільних емульсій з регульованим вмістом жиру на основі білків і полісахаридів, що досліджуються;
-обгрунтувати і розробити рецептури, технології сумішей сухих функціональних і соусів на їх основі (основних та похідних), визначити органолептичні, фізико-хімічні показники і терміни зберігання сумішей сухих функціональних і соусів з емульсійною структурою;
- обґрунтувати споживання соусів в складі кулінарних виробів та страв на основі принципів раціонального харчування;
- оцінити якість наукової розробки технології соусів на основі сумішей сухих функціональних; виконати комплекс робіт по впровадженню розробок у виробництво.
Об'єкт дослідження – технологія сумішей сухих функціональних для виробництва емульсійних соусів з різним вмістом жиру з використанням ксантанової і гуарової камедів як типових і найбільш доступних представників екзополісахаридів і галактомананів.
Предмет дослідження – емульгувальні та стабілізаційні властивості ксантану і гуару, їх сумішей з білоквміщуючими компонентами; модельні емульсії; органолептичні, фізико - хімічні, мікробіологічні показники сумішей сухих функціональних та емульсійних соусів.
Методи дослідження – визначення фізико-хімічних властивостей, показників безпеки сумішей сухих функціональних і емульсійних соусів здійснювали за стандартними методиками; вміст білка – за методом К'єльдаля; колоїдно – хімічні властивості водних систем полісахаридів– за методом Дю Нуі та загальноприйнятими методиками визначення поверхневих та об'ємних властивостей поверхнево – активних речовин; седиментаційну стійкість розчинів полісахаридів – методом світлорозсіювання; емульгувальну здатність оцінювали, визначаючи точку інверсії фаз; стабільність емульсій оцінювали, визначаючи їх кінетичну та агрегативну стійкість; жирнокислотний та фракційний склад – методами газорідинної та тонкошарової хроматографії; обробку, моделювання та оптимізацію одержаних даних – методами статистичного математичного моделювання.
Наукова новизна одержаних результатів полягає в:
- науковому обґрунтуванні і експериментальному підтвердженні доцільності комплексного використання полісахаридів (екзополісахаридів і галактомананів) і білоквміщуючих компонентів для виробництва сумішей сухих функціональних, які мають властивість утворювати і стабілізувати харчові емульсії з регульованим вмістом жиру;
- встановленні кількісних закономірностей одержання рівноважних, колоїдно стабільних водних систем ксантану і гуару під впливом фізичних і фізико – хімічних чинників;
-визначенні поверхнево-активних і емульгуючих властивостей водних систем ксантану і гуару для використання у технології одержання стабільних прямих емульсій;
- встановленні оптимальних співвідношень ксантану і гуару для одержання кінетично і агрегативно стійких прямих емульсій, за яких спостерігається синергичний ефект взаємодії екзополісахаридів і галактомананів, що дозволяє прогнозувати склад функціональної основи для одержання стабільних емульсій методами математичного моделювання;
-науковому обгрунтуванні складу, технологічних властивостей багатокомпонентних білковополісахаридних сумішей для одержання стабільних харчових емульсій з визначеним вмістом олії;
-формулюванні та науковому обгрунтуванні основних принципів підбору соусів, що розроблено до страв та кулінарних виробів;
-розробці методики комплексної оцінки якості запропонованої технології емульсійних соусів, яка складається з комплексних показників якості споживних властивостей і якості виробничого процесу відповідно до основних технологічних принципів.
Практичне значення одержаних результатів. Розроблено рецептури та технології сумішей сухих функціональних та емульсійних соусів на їх основі (основних і похідних): молочного, яєчного, яєчно-молочного з регульованим вмістом олії. Розроблено і затверджено нормативну документацію: ТУ У 40-01566330-051-98 “Суміші сухі функціональні”, повідомлення про зміни №4 до ТУ У – – – “Майонези”, методичні рекомендації по використанню сумішей сухих функціональних для виробництва емульсійних соусів на підприємствах харчування. Технології апробовано і впроваджено на підприємствах мм. Харкова (ПФ “Втор”, “Холтех”), Дергачів (АОСП “Агропрогрес – ДЖК”), Сум (ТОВ “Транзит”), Ялти (дієтична столова) - акти впровадження від 14.02.2000 р., від 07.08.2000 р., 04.09.2000 р., від 10.01.2001 р., від 02.07.2001 р. відповідно.
Особистий внесок здобувача під час виконання дисертаційної роботи полягає в постановці наукових задач, розробці програми та виконанні досліджень, теоретичному аналізі, обгрунтуванні одержаних результатів, розробці нормативної і технологічної документації, впровадженні результатів у виробництво.
Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались та обговорювались на щорічних наукових конференціях професорсько – викладацького складу та аспірантів Харківської державної академії технології та організації харчування (1997...2001 рр.); науково - практичній конференції “Підприємства і цехи малої потужності для переробки сільськогосподарської сировини: ефективність і особливості організації” (м. Полтава, 1998 р.); міжнародній науково - практичній конференції “Проблеми якості у громадському харчуванні, готельному господарстві і туризмі” (м. Київ, 1998 р.); Всеросійській науково – технічній конференції “Прогрессивные технологии и оборудование пищевых производств” (м. Санкт - Петербург, 1999 р.); міжнародній конференції молодих вчених “Химия и биотехнология пищевых веществ. Экологически безопасные технологии на основе возобновляемых природных ресурсов” (м. Москва, 2000 р.).
Продукція, що розроблена, демонструвалась на виставках - ярмарках наукових ідей “Наука Харківщини” (м. Харків , 2000, 2002 рр.); ХV Міжнародному бізнес-форумі “Славянский базар” (м. Харків, 2000 р.); ІІІ Міжнародній багатогалузевій виставці – ярмарку “Співтовариство – 2000” (м. Донецьк, 2000 р.); виставці у рамках ІІІ міського конкурсу молодих кухарів та кондитерів (м. Харків, 2000 р.), дегустаційних нарадах та дегустаціях, де отримала позитивну оцінку.
Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 11 наукових праць, у тому числі 7 статей, 5 з яких у наукових фахових виданнях, що затверджені ВАК України, 4 тези доповідей та матеріалів наукових конференцій.
Структура й обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел, який містить 230 найменувань, в тому числі 40 іноземних, а також 8 додатків. Матеріал дисертації викладено на 150 сторінках друкованого тексту, містить 39 таблиць і 48 рисунків.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ
У вступі обґрунтовано актуальність обраного напрямку розробки і дослідження технології сумішей сухих функціональних для виробництва емульсійних соусів, сформульовано мету і задачі дослідження, визначено наукову новизну і практичне значення одержаних результатів.
У першому розділі “Аналіз і перспективні напрямки розвитку технологій емульсійних соусів” наведено аналітичний огляд вітчизняної та зарубіжної літератури з питань традиційних технологій виробництва соусів, наукових аспектів одержання емульсій, використання емульгуючих та стабілізуючих добавок при виробництві емульсійної продукції. Розглянуто наукові і практичні аспекти технологій емульсійних соусів, теоретичні основи одержання і стабілізації емульсій, обгрунтовано доцільність розробки технології сумішей сухих функціональних для емульсійних соусів з використанням камедей ксантану і гуару та білоквміщуючих компонентів. На основі огляду літератури сформульовано наукову гіпотезу.
У другому розділі “Об`єкти, матеріали і методи досліджень“ розроблено концептуальну модель технологічної системи виробництва емульсійних соусів на основі сумішей сухих із зазначенням підсистемних задач з урахуванням сучасних тенденцій науки про харчування і методології проектування харчових продуктів. На її основі створено загальну схему теоретичних і експериментальних досліджень, визначено об`єкти і методи досліджень.
Об'єктом досліджень обрано технологію сумішей сухих функціональних для емульсійних соусів з різним вмістом жиру з використанням ксантанової і гуарової камедів як типових і найбільш доступних представників екзополісахаридів і галактомананів.
Відбір зразків для дослідження, вміст вологи, масову частку жиру, золи, важких металів визначали за загальноприйнятими методиками згідно з чинними стандартами, вміст білка – методом К'єльдаля. Колоїдно - хімічні властивості водних систем полісахаридів визначали за наступними методами: поверхневий натяг - методом відриву кільця на модифікованому тензіометрі Дю Нуі, значення адсорбції обчислювали за рівнянням Гіббса, роботу адсорбції– за рівнянням Ленгмюра; колоїдну стабільність водних систем полісахаридів– за седиментаційною стійкістю та методом світлорозсіювання.
Емульгуючу ємність (% олії) визначали за максимальною кількістю олії, що призводить до інверсії фаз емульсії, стабільність емульсій оцінювали після центрифугування, встановлюючи кінетичну та агрегативну стійкість емульсій. Вміст ліпідів визначали екстрагуванням за методом Bligh E., Dyer W.; жирнокислотний склад ліпідів–метилюванням жирних кислот, що були виділені, з подальшою ідентифікацією на хроматографі Shimadzu GC 14-В; фракційний склад ліпідів–методом тонкошарової хроматографії на пластинках із шаром силікагелю G . Кислотне число зразків, що досліджувалися, визначали за ГОСТ 5476-85, перекисне число – за ГОСТ 26593-85. Реологічні показники визначали на віскозиметрі постійних напруг ВПН – ,2М; фізико-хімічні показники соусів–за ГОСТ 30004.2–93, ступінь дисперсності - методом підрахунку крапель в стандартній камері Горяєва, мікроскопіювання емульсій проводили за допомогою мікроскопа МБИ – при збільшенні в 1000 разів, мікробіологічні показники–за стандартними методами, що регламентовані ГОСТ. Комплексну оцінку якості розробки проводили відповідно до принципів кваліметрії методом експертних оцінок з урахуванням коефіцієнта вагомості показників за запропонованою методикою, як сукупність комплексних показників якості споживних властивостей емульсійних соусів та технологічного процесу їх виробництва.
Експериментальні дані обробляли методами математичної статистики і регресійного аналізу; моделювання і оптимізацію технологічних процесів проводили методами статистичного математичного аналізу за допомогою табличного процесора Excel 97 і проблемно-орієнтованого пакету математичних обчислювань Math Cad 8.01.
У третьому розділі “Наукове обгрунтування технології сумішей сухих функціональних для емульсійних соусів” наведено результати дослідження фізико–хімічних, колоїдно- хімічних, функціонально- технологічних, властивостей ксантану і гуару, науково обґрунтовані співвідношення основних компонентів у дисперсійному середовищі для досягнення необхідної стабільності емульсії. Технологічний процес одержання емульсійних соусів на основі сумішей сухих було змодельовано як сукупність чотирьох основних етапів: формування суміші сухої®одержання основи для емульгування®емульгування®формування соусу для підготовки до реалізації.
Як свідчать аналітичні дані дослідження і практичний досвід виробництва емульсійної продукції, камеді, які виробляються у вигляді порошків різного ступеня дисперсності, як емульгатори, стабілізатори доцільно використовувати у концентраціях 0,1…0,6(у перерахунку на вміст у дисперсійному середовищі). Функціональні властивості камедей максимально виявляються в розчиненому стані, про що свідчать постійні значення в'язкості, або за досягнення системами "полісахарид – вода" рівноваги. Вивчення фізико - хімічних процесів на етапі змішування полісахаридів (ксантану, гуару) з водою показало, що тривалість набрякання та розчинення в залежності від їх концентрації та температури складає від (4…5) х 3600 с при 20±2°C до (0,4...0,8) х 3600 с при температурі 70±2°C. Останній температурний режим було прийнято за раціональний. Подальше підвищення температури хоч сприяє прискоренню одержання рівноважних систем, але має технологічні обмеження, які пов'язані з забезпеченням мікробіологічної безпеки, тепловою денатурацією білоквміщуючих компонентів суміші.
Значення в'язкості систем “полісахарид - вода” залежать від природи, концентрації біополімерів в розчині, при збільшенні концентрації яких від 0,1до 1,0спостерігається загальна тенденція підвищення в'язкості, але в діапазонах концентрацій 0,1...0,3в'язкість водних систем гуару і ксантану практично однакова, при подальшому збільшенні концентрацій до 0,7…0,9в'язкість водних систем гуару перевищує в'язкість водних систем ксантану в 3...4 рази, що решкоджає процесам
перешкоджає процесам утворення емульсій. Одержані математичні моделі дозволяють прогнозувати в'язкість за різних концентрацій полісахаридів. Також для прогнозування властивостей водних систем полісахаридів при зберіганні визначено їх седиментаційну стійкість методом світлорозсіювання в залежності від концентрації полісахаридів та тривалості зберігання. Встановлено, що розчини ксантану характеризуються постійними значеннями мутності, для водних систем гуару за концентрації 0,1...0,5показники мутності знижуються в середньому на 10…12що, пов'язано із седиментаційною нестійкістю (розшаруванням) системи. Ефективність використання полісахаридів в емульсійних системах визначається їх поверхневою активністю та емульгуючою ємністю (рис. 1, 2).
Ізотерми поверхневого натягу показують, що полісахариди мають деяку поверхневу активність, причому ксантан виявляє більші поверхнево–активні властивості, ніж гуар, і сприяє зниженню поверхневого натягу води до 0,06 Н м за концентрацій в 3 рази нижчих у порівнянні з гуаром.
Значення точок інверсії суттєво залежать від концентрації речовини, яка розчинена у дисперсійному середовищі. Максимальна кількість олії, що диспергована у середовищі "полісахарид –вода" (рис. 2) знаходиться в інтервалі 82...86за концентрацій ксантану 0,4гуару 0,6Емульгуюча ємність водних систем ксантану при зберіганні протягом 24 годин залишається без змін, а значення точок інверсії для систем гуару за його концентрації до 0,5знижуються на 5...10що може бути пов'язане з седиментаційною нестійкістю і узгоджується з даними дослідження систем методом світлорозсіювання. Таким чином було встановлено, що ксантан має більш високі поверхневу активність та емульгуючу ємність, ніж гуар, а діапазон раціональних концентрацій для використання в технології емульсійних соусів склав для ксантану–0,1…0,3для гуару–0,3…0,5
Технологічні аспекти одержання емульсій пов'язані, насамперед, зі створенням стійких у часі високодисперсних систем. Руйнівні фактори (нагрівання, центрифугування) призводять до розшарування емульсії і утворення жирового і або водного шарів, об'єми котрих свідчать, відповідно, про кінетичну і агрегативну стійкість емульсії. Встановлено, що для емульсій на основі водних систем ксантану з концентраціями 0,1…0,3спостерігається висока агрегативна стійкість (90…98яка практично не залежить від кількості диспергованої олії (20...70а для емульсій на основі водних систем гуару з концентраціями 0,3…0,5вона знижується з 90...96до 32...35при підвищенні кількості олії. Кінетична стійкість емульсій як на основі водних систем ксантану, так і на основі водних систем гуару при зміні вмісту олії від 20до 70підвищується з 10...20до 70...90але не досягає максимально потрібних значень.
Підвищенню стабільності емульсій (кінетичної і агрегативної) сприяє комплексне використання ксантану і гуару, що обумовлено їх синергичною взаємодією (рис. 3). Дослідження стабільності емульсій проводилося у діапазонах обраних концентрацій при їх різних співвідношеннях–від 1 до 1 . Максимальна стабільність емульсії з вмістом олії 30, 50 та 70при мінімальних витратах ксантану (0,1…0,15спостерігається при співвідношенні ксантан гуар 1 ,5…1 ,0. Одержані математичні моделі статистичних функцій залежності стабільності емульсій від співвідношення полісахаридів у дисперсійному середовищі дозволяють прогнозувати склад функціональної основи для утворення максимально стабільних емульсій:
S1=663,105Х1+413,7025Х2–847,5Х12–254,375Х22–675,8Х1Х2 – 88,696; (1)
S2=633,645Х1+399,0475Х2–817,5Х12–248,125Х22–700,2Х1Х2 – 63,186; (2)
S3=582,22Х1+389,91Х2–500Х12–242,5Х22–863,2Х1Х2–45,26. (3)
Аналіз діаграм стабільності емульсій показав, що одержання кінетично і агрегативно стійких емульсій за вмісту олії 50...70можливе за комплексного використання
Vв.ф., Vж.ф. – об'ємна доля водної або жирової фази, що відділилась, %; С – концентрація олії, %
I – умовна лінія розподілу фаз емульсії (верх – олія, низ – вода); II – лінії, які визначають діапазон дослідження
Рис. 5. Діаграми стабільності емульсій, що містять в своєму складі, %:
а) 1 – ксантану – 0,1 + МС – 4 ; 2 – ксантану – 0,2 + МС – 5; 3 – ксантану – 0,1+ гуару – 0,4 + МС – 4;
б) 1 – ксантану – 0,1 + ЯП – 4; 2 – ксантану – 0,2 + ЯП – 6 %; 3 – ксантану – 0,1 + гуару – 0,4 + ЯП – 6;
в) 1 – ксантану – 0,1 + ЯП – 2,0 + МС – 2,0; 2 – ксантану – 0,1 + ЯП – 2,5 + МС – 2,5;
3 – ксантану – 0,1 + гуару – 0,4 + ЯП – 2,5 + МС – 2,5
молока і або яєчного порошку і ксантану, при зниженні кількості олії до складу дисперсійного середовища потрібна функціональна полісахаридна основа (ксантан - гуар) у визначених раніше співвідношеннях. Встановлені концентрації полісахаридів та білоквміщуючої сировини в дисперсійному середовищі (табл. 1) склали основу рецептур сумішей сухих функціональних для емульсійних соусів з різним вмістом олії.
Досліджено вплив інших рецептурних компонентів (цукру, солі, кислоти, натрію двовуглекислого) на реологічні та органолептичні характеристики модельних систем та визначені їх концентрації в рецептурних сумішах.
Таблиця 1
Співвідношення основних компонентів сумішей сухих функціональних для емульсійних соусів
Найменування основи для сумішей Вміст у дисперсійному середовищі, %
ЯП МС ксантану гуару
Молочна для соусів з вмістом олії, % 20…30 45…55 і 65 - - - 4,0 5,0 4,0 0,1 0,2 0,1 0,4 - -
Яєчна для соусів з вмістом олії, % 20…30 45…55 і 65 6,0 6,0 4,0 - - - 0,1 0,2 0,1 0,4 - -
Яєчно - молочна для соусів з вмістом олії, % 20…30 45…55 і 65 2,5 2,5 2,0 2,5 2,5 2,0 0,1 0,1 0,1 0,4 - -
У четвертому розділі “Розробка і обґрунтування технології сумішей сухих функціональних для емульсійних соусів з використанням полісахаридів” подано результати розрахунково–аналітичних та експериментальних досліджень з проектування рецептур та технологій сумішей сухих функціональних для емульсійних соусів з регульованим вмістом жиру. Формування асортименту сумішей сухих функціональних для емульсійних соусів здійснювалось за декількома напрямками: з урахуванням можливості регулювання калорійності соусів (високо-, середньо-, низькокалорійних) і за видом основного компоненту: молочні, яєчні, яєчно - молочні. Технологічний процес виробництва сумішей сухих функціональних складається з наступних операцій: просіювання сировини (яєчного порошку, молока сухого, ксантану, гуару, солі, цукру), дозування, перемішування рецептурних компонентів. Для сумішей, які розроблено, визначено органолептичні, фізико–хімічні, функціонально–технологічні (табл. 2) та мікробіологічні показники, встановлено гарантований термін зберігання - 6 місяців за температури 10±2°С та відносної вологості повітря не більш 75 %. Дослідження мікробіологічних показників та показників безпеки свідчать, що суміші сухі функціональні відповідають чинним вимогам до якості харчових продуктів.
Таблиця 2
Фізико – хімічні та функціонально - технологічні показники
сумішей сухих функціональних
Найменування показників для сумішей Найменування сумішей сухих функціональних для соусів
висококалорійних середньокалорійних низькокалорійних
Масова частка вологи, % - молочних - яєчних - яєчно - молочних 3,0 ± 0,1 4,1 ± 0,2 2,5 ± 0,1 3,0 ± 0,1 4,1 ± 0,2 2,5 ± 0,1 3,0 ± 0,1 4,1 ± 0,2 2,5 ± 0,1
Масова частка білка, % - молочних - яєчних - яєчно - молочних 21,5 ± 1,0 26,1 ± 1,2 23,7 ± 1,1 23,1 ± 1,5 29,6 ± 1,3 24,8 ± 1,2 20,2 ± 1,0 28,7 ± 1,4 24,2 ± 1,2
Масова частка жиру, % - молочних - яєчних - яєчно - молочних 0,56 ± 0,03 21,33 ± 1,00 10,78 ± 0,51 0,61 ± 0,03 23,52 ± 1,15 11,3 ± 0,56 0,53 ± 0,02 23,81 ± 1,17 11,21 ± 0,56
Масова частка цукру, % 24,0±1,2 20,0±1,0 20,6±1,0
Масова частка золи, % на суху речовину - молочних - яєчних - яєчно - молочних 20,10±1,01 20,30±1,01 20,05±1,00 18,11±0,89 16,43±0,82 17,30±0,86 19,17±0,94 15,82±0,79 16,85±0,84
Емульгуюча ємність, % олії 78 ± 2 80 ± 3 82 ± 3
Стабільність емульсії, % 99 ± 1 99 ± 1 99 ± 1
В'язкість суспензії (h), 10-3 Па Ч с 80…90 160…180 210…230
Для обґрунтування технології соусів на основі сумішей сухих функціональних досліджені умови їх взаємодії останніх з водою та вплив технологічних режимів на процес виробництва стабільних емульсійних соусів. Встановлено, що тривалість відновлення (в умовах пастеризації) залежить від виду суміші, про що свідчать зміни і стабілізація в'язкості. Так, відновлення сумішей для висококалорійних соусів відбувається протягом (20...25) Ч с, для середньокалорійних – (30...35) Ч с, для низькокалорійних - (35...40) Ч 60 с.
У п'ятому розділі “Розробка і обґрунтування технології соусів на основі сумішей сухих функціональних. Оцінка ефективності і практичне використання технологій, що розроблено” наведені результати наукових досліджень, які обгрунтовують рецептурний склад і технологію емульсійних соусів (основних і похідних) на основі сумішей; визначені органолептичні, фізико - хімічні, мікробіологічні показники, обґрунтовані умови та терміни зберігання соусів, сформульовані і науково обгрунтовані основні принципи підбору соусів до страв у відповідності з вимогами збалансованого харчування, розраховані комплексні показники якості споживних властивостей соусів і технологій їх виробництва, визначені економічні показники, наведені дані про практичну реалізацію результатів дослідження.
t1, t2, t3 – тривалість відновлення сумішей для високо-, середньо- і низькокалорійних соусів відповідно
Р1 - тиск гомогенізації при виробництві високо- і середньокалорійних соусів,
Р2 - тиск гомогенізації при виробництві низькокалорійних соусів
САД, БАД – смако - ароматичні, біологічно – активні добавки відповідно
, , - послідовність внесення компонентів;
- операції, які здійснюються тільки за виробництва емульсійних соусів тривалого зберігання
Рис. 5. Принципова технологічна схема виробництва емульсійних соусів на основі сумішей сухих функціональних
Технологія виробництва емульсійних соусів на основі сумішей сухих функціональних передбачає відновлення суміші шляхом її взаємодії з водою в умовах, відповідних до пастеризації, диспергування жирової фази (олії), внесення інших компонентів, підготовку до реалізації та реалізацію (рис.5).
Відомо, що ефективність емульгування залежить від швидкості диспергування і ступеня дисперсності жирової фракції. Було встановлено, що для одержання стійких емульсій на основі розроблених сумішей швидкість диспергування повинна складати не менш (1000...1200) х с-1. На підставі проведених досліджень розроблено принципову технологічну схему виробництва емульсійних соусів на основі сумішей сухих функціональних для соусів короткочасного та тривалого (28 діб за температури 4±2°С та відносній вологості повітря не більше 75зберігання (рис. 5), сформовано їх асортимент та визначено фізико-хімічні показники (табл. 3). При дослідженні структурно - механічних властивостей соусів встановлено їх тиксотропні властивості.
Таблиця 3
Фізико-хімічні показники емульсійних соусів (основних)
Найменування показників для соусів Характеристика показників для соусів
висококалорійних середньо-калорійних низькокалорійних
Масова частка жиру в соусах, % - молочних - яєчних - яєчно – молочних 67,0±3,3 68,5±3,4 67,8±3,3 50,0±2,5 51,5±2,6 50,5±2,5 30,0±1,2 32,2±1,5 30,3±1,2
Масова частка білка в соусах, % - молочних - яєчних - яєчно – молочних 1,51±0,10 1,81±0,11 1,70±0,10 1,92±0,11 2,51±0,12 2,10±0,12 1,52±0,10 2,73±0,13 2,10±0,12
Масова частка вологи, % 28,0±1,2 45,0±2,0 65,0±3,1
Кислотність1 (в перерахунку на оцтову кислоту),% 0,62±0,03 0,62±0,03 0,62±0,03
Стійкість емульсії, % 99±1 99±1 99±1
Термостабільність, % 99±1 99±1 99±1
РН рН1 6,8±0,3 4,2±0,2 6,8±0,3 4,2±0,2 6,8±0,3 4,2±0,2
1-для соусів з кислотою
При вивченні ліпідного комплексу соусів встановлено, що його основними фракціями є тригліцериди (95,5±4,7вільні жирні кислоти (1,10±0,05фосфоліпіди (0,4 ± ,02; кількість ненасичених жирних в жирі соусів кислот складає 89…90від загальної кількості жирних кислот. Для обґрунтування термінів тривалого зберігання соусів визначена динаміка зміни кислотного та перекисного чисел.
Показано, що за період зберігання до 30 діб зміни значень кислотного числа складають (0,35…0,37) мг КОН г за температури (4±±2)°°С і (0,35…0,41) мг КОН г за температури (18±±2)°°С, перекисного числа – 0,025...0,051I2, що відповідає вимогам нормативної документації. Дослідження мікробіологічних показників та показників безпеки свідчать, що емульсійні соуси на основі сумішей сухих функціональних відповідають чинним вимогам до якості харчових продуктів.
Формування асортименту і регулювання харчової цінності соусів визначається як складом їх основних рецептурних компонентів, так і додатковими компонентами (гарнірами), які використовуються при виготовленні соусів (вітамінні порошки, свіжі овочі, фрукти, нерибні продукти моря тощо).
Соуси не є самостійним продуктом харчування, тому їх треба розглядати як складову частину страви, за допомогою якої можна регулювати харчову та енергетичну цінність раціону. Проектування кулінарної продукції з використанням розроблених соусів здійснювали згідно основних вимог до раціонального харчування: забезпечення співвідношення між вживанням білків, жирів, вуглеводів 1 ,8. При експертному аналізі раціонів установлено, що основна частка білків і жирів потрапляє до організму в складі других гарячих страв. В рамках даного дослідження здійснено розрахунок і обґрунтовано добір соусів, що розроблено, до страв відповідно до вимог збалансованого харчування.
Оцінку якості наукової розробки проводили за методами кваліметрії, які для продукції підприємств харчування зводяться, в основному, до визначення споживних властивостей. Але така оцінка не дає повної уяви про якість розробки. Для розрахунку комплексних показників якості розроблено ієрархічну структуру - "дерево" - споживних властивостей соусів (з урахуванням вимог Державних стандартів, принципів здорового харчування) та технології виробництва - показників якості рецептури та технологічного процесу. Розрахунок проведено на прикладі технології майонезу низькокалорійного, комплексний показник якості котрого на основі сумішей сухих функціональних дорівнює 0,77 (для соусу тривалого зберігання) та 0,68 (для соусу короткочасного зберігання) у порівнянні з його значеннями 0,73 і 0,49 для соусів промислового і власного виробництва підприємств харчування відповідно. Більш високий комплексний показник якості для соусів, що розроблено забезпечується підвищенням якості виробничого процесу, зокрема, зниженням вартості рецептурного набору, операційної ємності, тривалості, підвищенням рівня механізації.
Розроблено і затверджено нормативну документацію: технічні умови ТУ У 40-01566330-051-98 “Суміші сухі функціональні”, повідомлення про зміни №4 до ТУ У – “Майонези”, методичні рекомендації по використанню сумішей сухих функціональних для виробництва емульсійних соусів на підприємствах харчування. Технології апробовано і впроваджено на підприємствах мм. Харкова (ПФ “Втор”, “Холтех”), Дергачів (АОСП “Агропрогрес–ДЖК”) Сум (ТОВ “Транзит”), Ялти (дієтична столова).
ВИСНОВКИ
1. Аналіз існуючих технологій виробництва емульсійних соусів показав, що
чинниками, які стримують їх виробництво у підприємствах харчування, є трудомісткість та багатостадійність технологічних процесів, висока собівартість продукції, відсутність напівфабрикатів для соусів.
2. Розроблено і науково обґрунтовано склад (рецептури) і технології багатокомпонентних білковополісахаридних сумішей сухих функціональних трьох видів: для молочних, яєчних, яєчно – молочних соусів з регульованим вмістом олії.
3. Визначені раціональні умови відновлення функціональних властивостей полісахаридів при їх взаємодії з водою, які в залежності від концентрації полісахаридів (0,1...0,5становлять (0,4...0,8) х 3600 с при температурі 70±2°С. Встановлено, що ксантан має більш високі поверхневу активність та емульгуючу ємність, ніж гуар, а діапазон раціональних концентрацій для використання в технологіях емульсійних соусів складає для ксантану–0,1…0,3для гуару–0,3…0,5
4. Доведено, що підвищенню стабільності емульсій (кінетичної і агрегативної) сприяє комплексне використання ксантану і гуару, обумовлене їх синергичною взаємодією. Максимальна стабільність емульсії з вмістом олії 30, 50 та 70при мінімальних витратах ксантану (0,1…0,15постерігається при співвідношенні ксантан гуар 1 ,5…1 ,0.
5. Встановлено, що стабільність емульсій можна регулювати зміною співвідношень компонентів дисперсійного середовища. Встановлено раціональні співвідношення полісахаридів (ксантану і гуару) і білоквміщуючої сировини (молока сухого, яєчного порошку) для одержання максимально кінетично і агрегативно стійких прямих емульсій склали основу рецептур сумішей сухих функціональних.
6. Досліджено функціонально – технологічні, фізико – хімічні показники, споживні властивості сумішей сухих функціональних визначені мікробіологічні показники та показники безпеки, обґрунтовано термін зберігання сумішей - 6 місяців за температури 10±2°С, відносній вологості повітря не більше 75
7. Обґрунтовано рецептури і технології виробництва емульсійних соусів короткочасного та тривалого зберігання (основних і похідних) з регульованим вмістом олії 20...70на основі сумішей сухих функціональних. Визначено їх фізико- хімічні, мікробіологічні показники та показники безпеки, споживні властивості; обґрунтовано термін тривалого зберігання соусів – 28 днів за температури 4±2°С та відносній вологості повітря не більше 75
8. Сформульовано і науково обгрунтовано основні принципи підбору соусів, що розроблено, до страв і кулінарних виробів згідно вимогам раціонального харчування - забезпечення співвідношення між вживанням білків, жирів, вуглеводів.
9. Проведена комплексна оцінка якості розробки технології з визначенням споживних властивостей емульсійних соусів і якості виробничого процесу на прикладі технології майонезу низькокалорійного. Комплексний показник якості для останнього дорівнює 0,77 (для соусів тривалого зберігання) та 0,68 (для соусів короткочасного зберігання) у порівнянні з його значеннями 0,73 і 0,49 для соусів промислового і власного виробництва підприємств харчування відповідно. Показано, що виробництво емульсійних соусів по технології, що розроблена дозволяє скоротити тривалість виробничого процесу, операційну ємність, знизити вартість рецептурного набору.
10. Проведені організаційно-технологічні заходи по впровадженню розробки у виробництво. Розроблено і затверджено нормативну документацію: ТУ У 40-01566330-051-98 “Суміші сухі функціональні”, повідомлення про зміни № 4 до ТУ У – “Майонези”, методичні рекомендації по використанню сумішей сухих функціональних для виробництва емульсійних соусів на підприємствах харчування. Технологію апробовано і впроваджено на підприємствах мм. Харкова (ПФ “Втор”, “Холтех”), Дергачів (АОСП “Агропрогрес–ДЖК”), Сум (ТОВ“Транзит”), Ялти (дієтична столова).
Список опублікованих праць за темою дисертації
1. Пивоваров П.П., Крайнюк Л.Н., Колесникова М.Б. Разработка технологии соусов типа майонез//Актуальні науково-методичні проблеми в підготовці спеціалістів вищої кваліфікації для торгівлі і харчування: Зб. наук. пр.–Харків: ХДАТОХ, 1997.–С. 20–22.
2. Колесникова М.Б. Технология производства майонезов с использованием пищевых добавок // Прогресивні ресурсозберігаючі технології та їх економічна обґрунтованість у підприємствах харчування. Економічні проблеми торгівлі: Зб. наук. пр. – Харків: ХДАТОХ, 1998. –Ч. 1. – С. 30 – 33.
3. Колеснікова М.Б., Крайнюк Л.Н., Пивоваров П.П. Комплексне використання полісахаридів у технологічному процесі виробництва майонезів // Обладнання та технології харчових виробництв: Зб. наук. пр.–Донецьк: ДонДУЕТ, 1999.–С. 286–289.
4. Колеснікова М.Б., Крайнюк Л.М., Пивоваров П.П. Емульгуючі та стабілізуючі властивості полісахаридів та їх використання у технології емульсійних соусів // Вісник ДонДУЕТ. – Донецьк: ДонДУЕТ, 1999. – № 4. – С. 97-103.
5. Колесникова М.Б., Крайнюк Л.Н., Пивоваров П.П. Новые направления в производстве молочных соусов для предприятий питания // Прогресивні технології та удосконалення процесів харчових виробництв: Зб. наук. пр. – Харків: ХДАТОХ, 2000. – Ч. 1. – С. 131 – 136.
6. Колесникова М.Б. Исследование влияния технологических факторов на реологические свойства камедей ксантана и гуара // Вісник Харківського університету. Сер.”Актуальні проблеми сучасної науки в дослідженнях молодих вчених м. Харкова”.– Харків: ХНУ, 2000. – № 456 – С. 215 – 218.
7. Колесникова М.Б. Разработка технологии термостабильных эмульсионных соусов // Вісник Харківського університету. Сер.”Актуальні проблеми сучасної науки в дослідженнях молодих вчених м. Харкова”.– Харків: ХНУ, 2001. – № 506 – Ч. . – С. 190 – 192.
8. Пивоваров П.П., Крайнюк Л.Н., Колесникова М.Б. Совершенствование технологии соусов эмульсионного типа // Праці наук.- практ. конф. “Підприємства і цехи малої потужності для переробки сільськогосподарської сировини: ефективність і особливості організації”. – Полтава: ПКІ. – 1998. – С. 263 – 266.
9. Пивоваров П.П., Крайнюк Л.Н., Колесникова М.Б. Изучение физико – химических свойств камеди гуар // Праці міжнар. наук.- практ. конф. “Проблеми якості у громадському харчуванні, готельному господарстві і туризмі”. – Київ: КДТЕУ. – 1998. – С. 159 – 161.
10. Пивоваров П.П., Крайнюк Л.Н., Колесникова М.Б. Технология сухих функциональных смесей для производства майонезов // Труды Всерос. науч.- техн. конф. “Прогрессивные технологии и оборудования пищевых производств”.– Санкт – Петербург: СПбГАХПТ. – 1999. – С. 178.
11. Колесникова М.Б. Технология многофункциональных полуфабрикатов для соусов // Труды междунар. конф. молодых ученых “Химия и биотехнология пищевых веществ. Экологически безопасные технологии на основе возобновляемых природных ресурсов”.– М.: ИБХФ РАН – 2000. – С.82.
АНОТАЦІЯ
Колеснікова М.Б. Розробка технології сумішей сухих функціональних для виробництва емульсійних соусів. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.16 – технологія продуктів харчування. –Харківська державна академія технології та організації харчування Міністерства освіти і науки України, Харків, 2002.
Дисертацію присвячено розробці науково обґрунтованої технології сумішей сухих функціональних для виробництва емульсійних соусів.
На основі аналізу літературних даних показана необхідність розробки технології сумішей сухих функціональних для емульсійних соусів і актуальність використання в їх складі камедей, зокрема ксантану і гуару.
Визначені умови підготовки, вплив технологічних чинників на функціонально технологічні властивості полісахаридів (ксантану і гуару) та білоквміщуючої сировини (молока сухого, яєчного порошку), встановлені оптимальні співвідношення компонентів у дисперсійному середовищі для одержання стійких емульсій. Визначено, що комплексне використання ксантану та гуару доцільно при виробництві соусів зі зниженим вмістом жирової фази.
Розроблено і обгрунтовано технологію виробництва сумішей сухих функціональних та емульсійних соусів на їх основі трьох груп (молочних, яєчних, яєчно – молочних) із вмістом олії 20...70Досліджено комплекс фізико - хімічних, функціонально - технологічних показників, показників безпеки для сумішей та соусів на їх основі. Здійснено впровадження запропонованих розробок у виробництво.
Надано рекомендації по використанню сумішей сухих функціональних в умовах підприємств харчування та спеціалізованих цехів. Технологію апробовано і впроваджено у виробництво на підприємствах мм. Харкова, Дергачів, Сум, Ялти.
Ключові слова: ксантан, гуар, суміш суха функціональна, емульсія, емульсійний соус
АННОТАЦИЯ
Колесникова М.Б. Разработка технологии смесей сухих функциональных для производства эмульсионных соусов. – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.16 – технология продуктов питания. – Харьковская государственная академия технологии и организации питания Министерства образования и науки Украины, Харьков, 2002.
Диссертация посвящена разработке научно обоснованной технологии смесей сухих функциональных для производства эмульсионных соусов.
На основе анализа литературных данных показана и обоснована необходимость разработки технологии смесей сухих функциональных для эмульсионных соусов и актуальность использования в их составе камедей, в частности ксантана и гуара.
При научном обосновании и разработке технологии смесей сухих функциональных для эмульсионных соусов исследованы физико-химические, функционально- технологические, коллоидно-химические, эмульгирующие свойства ксантана и гуара, обоснованы соотношения основных компонентов в дисперсионной среде для получения стабильных эмульсий.
Определены условия подготовки, влияние технологических факторов на функционально - технологические свойства полисахаридов (ксантана и гуара) и белоксодержащего сырья (молока сухого, яичного порошка). Установлено, что продолжительность восстановления функциональных свойств ксантана и гуара при взаимодействии с водой в зависимости от концентрации и температуры составляет от (4…5) х 3600 с при 20±2°C до (0,4...0,8) х 3600 с при 70±2°C. Показано, что водные системы ксантана характеризуются высокой седиментационной устойчивостью, а для водных систем гуара при концентрации менее 0,5снижается в среднем на 5...10что, возможно, связано с расслоением системы.
Изучены коллоидно-химические и эмульгирующие свойства полисахаридов, показано, что ксантан обладает более высокими поверхностно-активными свойствами по сравнению с гуаром. Максимальные значения эмульгирующей емкости (% масла) водных растворов полисахаридов составляют 82...86при концентрации в системе ксантана - 0,4гуара – 0,6При этом эмульсии на основе водных систем ксантана характеризуются высокой агрегативной устойчивостью (90…98 %), которая не зависит от количества диспергированного масла; для эмульсий на основе водных систем гуара этот показатель снижается с 90...96до 32...35при повышении количества масла. Кинетическая устойчивость эмульсий при изменении количества масла с 20 до 70изменяется от 10…20до 70…90однако, не достигает максимально требуемых значений. Повышению стабильности модельных эмульсий способствует комплексное использование ксантана и гуара при их соотношении 1/3,5…1/4,0 и концентрации ксантана 0,1...0,15Установлено, что получение стабильных эмульсий при содержании масла 50...70возможно при комплексном использовании молока
