НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Махинько Людмила василівна

УДК 664.696

УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ

ПРОДУКТІВ ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНОЇ КОЕКСТРУЗІЇ

ПІДВИЩЕНОЇ ХАРЧОВОЇ ЦІННОСТІ

05.18.01 – Технологія хлібопекарських продуктів

та харчових концентратів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ – 2007

Дисертацією є рукопис.

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

Науковий керівник: | доктор технічних наук, професор

Ковбаса Володимир Миколайович

Національний університет харчових технологій, кафедра технології хліба, кондитерських, макаронних виробів та харчоконцентратів, завідувач кафедри

Офіційні опоненти: | доктор технічних наук, професор

Сирохман Іван Васильович

Львівська комерційна академія, кафедра товаро-знавства продовольчих товарів, завідувач кафедри

кандидат технічних наук, доцент

Ткаченко Тамара Захарівна

Одеська національна академія харчових технологій, кафедра технології хліба, кондитерських виробів і громадського харчування, доцент

Провідна установа: | Харківський державний університет харчування та торгівлі міністерства освіти і науки україни, м. Харків

Захист відбудеться “25” квітня 2007 р. об 1100 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.058.04 Національного університету харчових технологій за адресою: 01033, м. Київ-33, вул. Володимирська, 68, аудиторія А-311.

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

Автореферат розісланий “__22__” березня 2007 р.

Учений секретар

спеціалізованої вченої ради, к.т.н. |

С.І. Літвинчук

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Темп життя сучасної людини, підвищення мобіль-ності, обмаль часу, бажання до мінімуму скоротити тривалість приготування їжі зміщує вектор споживацьких смаків в бік продуктів швидкого приготування, що дають змогу швидко втамувати голод та заощадити дорогоцінний час. Серед розмаїтості “швидкої їжі” особливе місце належить сухим зерновим сніданкам, виготовленим за екструзійною технологією, які у багатьох розвинених країнах світу стали однією з традиційних форм харчування. Вони утворюють велику групу харчових концентратів, що виробляються з різних злакових культур і пов-ністю готові до вживання. Окрему групу сухих зернових сніданків становлять продукти високотемпературної коекструзії (подушечки, батончики з наповнюва-чами). Такі вироби користуються великою популярністю у дітей, молоді, жінок.

Екструзійна технологія є одним із перспективних та високоефективних процесів, що поєднує термо-, гідро-, механічне оброблення сировини, дає змо-гу одержувати продукти нового покоління із заздалегідь заданими властивос-тями. Значний внесок у дослідження теоретичних основ екструзії зроблено вченими Жушман А.І., Коптеловою Є.К., Карповим В.Г., Юр’євим В.П., Ковбасою В.М., Мироновою Н.Г., Остриковим А.М., Терлецькою В.А., Кобилінською О.В. та ін.

Світові виробники сухих сніданків позиціонують їх як продукт, ідеальний для прихильників здорового способу життя та настійливо рекомендують дітям. Але, на жаль, доводиться констатувати суттєві відхилення вмісту та співвідно-шення основних нутрієнтів та інших незамінних чинників харчування у складі цих продуктів від вимог нутриціології. При значному вмісті вуглеводів відзна-чається дефіцит білка, харчових волокон, вітамінів, мінеральних речовин.

Екструзія – ідеальний технологічний процес для збагачення продуктів білком, харчовими волокнами, вітамінами, мінеральними речовинами тощо. Удосконалення існуючих на сьогодні тех-ноло-гій дасть змогу використовувати велику кількість різноманітної сиро-вини, у тому числі рослинної, на різних ста-діях виробництва сухих снідан-ків підви-щеної харчової цінності.

Отже, проведення наукових досліджень щодо можливості викорис-тання нетрадиційної сировини рослинного походження з високим вмістом біо-логічно активних речовин у виробництві продуктів високотемпературної ко-екструзії є актуальним та своєчасним завданням. Це сприятиме розширенню асор-тименту продуктів харчування з оздоровчо-профілактичними властивостями, що відігра-ють важливу роль у профілактиці багатьох захворювань людини.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводились відповідно до тематики науково-дослідних робіт НУХТ у рамках наукового напряму “Створення нових ресурсозберігаючих, еко-логічно чистих, безвідходних і маловідходних технологій харчових продук-тів підвищеної біологічної цінності профілактично-лікувального, дієтичного та ди-тячого харчування з використанням нетрадиційної сировини на основі ви-корис-тання фізичних методів аналізу” згідно із замовленням Міністерства освіти і на-уки України (№ 0101U000723) “Розробка технології хлібобулочних виробів і харчоконцентратів оздоровчої дії” та тематики науково-дослідних робіт проб-лемної науково-дослідної лабораторії НУХТ “Розроблення технології харчових концентратів функціонального спрямування” (№ 0102U000483).

Автор особисто брала участь в експериментальних дослідженнях, опрацюванні та узагальненні одержаних результатів, проведенні промислових дос-лід-жень та розробленні нормативної документації.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є науково-практичне обґрунтування шляхів удосконалення технології продуктів високотемпературної коекструзії підвищеної харчової цінності, оздоровчо-профілактичного приз-на-чення на основі нетрадиційної сировини рослинного походження.

Відповідно до поставленої мети були сформульовані такі завдання:

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Об’єкт дослідження – технологія продуктів високотемпературної ко-екстру-зії.

Предмет дослідження – сировина рослинного походження та продукти високотемпературної коекструзії на основі даної сировини.

Методи дослідження – визначення основних показників якості, органо-лептичних властивостей, хімічного складу основної та нетрадиційної сировини, напівфабрикатів та готових виробів проводили згідно із загальноприйнятими і спе-ціальними методиками. Математичне оброблення експериментальних даних здій-снювали за допомогою методів експериментально-статистичного моде-лю-вання.

Наукова новизна одержаних результатів. Науково обґрунтовано шляхи удосконалення технології та розроблено продукти високотемпературної ко-екстру-зії, збагачені широким спектром біологічно активних речовин.

Уперше запропоновано використання нетрадиційної сировини рослинного походження (насіння льону, солодових екстрактів, продуктів перероблення водо-ростей, пилку квіткового, сухих подрібнених лікарських рослин) у виробництві коекструзійних продуктів з метою підвищення їхньої харчової цінності.

Встановлено, що використання насіння льону у виробництві екструдатів на основі рисових круп, сприяє поліпшенню структури готових продуктів, їхніх фізико-хімічних, структурно-механічних властивостей.

Розроблено комп’ютерну програму для оптимізації амінокислотного скла-ду сумішей для екструдування, за допомогою якої створено ре-цептурні компо-зиції корпусу для коекструзійних продуктів з використанням на-сіння бобових культур (сої, гороху, сочевиці), зі збалансованим аміно-кислотним складом.

Вперше експериментально досліджено і теоретично обґрунтовано роль співвідношення фракцій крохмалю у формуванні технологічних і споживчих властивостей екструдованих продуктів. Доведено, що найкращі показники якос-ті екструдатів досягаються у разі використання сировини з підвищеним вміс-том амілозної компоненти крохмалю.

На підставі органолептичних, фізико-хімічних, структурно-механічних досліджень обґрунтовано раціональні дозування сировини рослинного поход-ження (солодових екстрактів, продуктів перероблення водоростей, пилку квітко-вого, сухих подрібнених лікарських рослин) у виготовленні жирових начинок для продуктів високотемпературної коекструзії.

Науково обґрунтовано та експериментально підтверджено ефективність використання сухих подрібнених лікарських рослин як інгібіторів процесу згіркнення жирових начинок для продуктів коекструзії, що дає змогу збільшити термін їх зберігання без застосування синтетичних анти-оксидантів.

Уперше за допомогою електрофізичних методів досліджено процеси, що проходять під час зберігання коекструзійних продуктів, а саме: окиснення жи-рової складової начинок; процеси міграції жиру, що мають місце на межі поділу фаз корпус–начинка.

Експериментально встановлено та теоретично підтверджено доцільність використання електрофізичного методу дослідження прогоркання жирової скла-до-вої начинок у процесі зберігання з метою контролю їхньої якості.

Новизну технічних рішень, наведених у дисертації, підтверджено рі-шен-ням Державного департаменту інтелектуальної власності про видачу п’яти Дек-лараційних патентів України.

Практичне значення одержаних результатів. Удосконалено технологію продуктів високотемпературної коекструзії з використанням перспективної сировини рослинного походження, що характеризується підвищеною харчовою цінністю. У виробничих умовах відпрацьовано рецептури і технологічні режи-ми виробництва коекструзійних продуктів з використанням насіння бобових, на-сіння льону, солодових екстрактів, продуктів перероблення морських водорос-тей, пилку квіткового, сухих подрібнених лікарських рослин. На продукти висо-котемпературної коекструзії з використанням сировини рослинного поход-ження розроблено і затверджено необхідну нормативну документацію.

Дослідно-промислові партії розроблених коекструзійних продуктів були одержані на ВАТ “Лантманнен АКСА” м. Бориспіль (Київська обл.).

Створена програма розрахунку рецептур сумішей для екструдування з максимально збалансованим амінокислотним складом використовується в нау-ково-дослідній роботі та навчальному процесі.

Розроблено експрес-метод контролю якості (ступеня окиснення жирової складової начинок) продуктів високотемпературної коекструзії в процесі збе-рігання.

Особистий внесок здобувача полягає у проведенні експериментальних досліджень, опрацюванні одержаних результатів, формулюванні висновків, роз-роб-ленні нормативної документації, підготовці до публікації результатів прове-дених теоретичних і практичних досліджень.

Аналіз та узагальнення результатів досліджень проведені спільно з науковим керівником д.т.н., проф. Ковбасою В.М. Дослідження структурно-механічних властивостей розроблених начинок та аналіз одержаних результатів проведено спільно з к.т.н., доц. Ковалевською Є.І. Вивчення зміни електро-фізичних характеристик начинок у процесі зберігання, а також обговорення і узагальнення отриманих експериментальних даних проведено спільно з д.т.н., проф. Рома-новським І.Я. та ас. Мельничуком П.Д.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи були пред-ставлені на 70–72-й наукових конференціях молодих вчених, аспірантів і сту-дентів НУХТ (м. Київ, 2004 – 2006), 8-й Міжнародній науково-практичній конфе-рен-ції “Наука і освіта “2005” (м. Дніпропетровськ, 2005), 9-й Між-на-род-ній науково-технічній конференції “Нові технології та технічні рішення в хар-човій та переробній промисловості: сьогодення і перспективи” (м. Київ, 2005), 5-й Міжнародній науково-технічній конференції “Техника и технология пищевых производств” (м. Могилев, 2005), 1-й Міжнародній науково-практичній кон-ферен-ції “Екотрофологія. Сучасні проблеми” (м. Біла Церква, 2005).

Публікації. За результатами дисертаційної роботи опубліковано 16 науко-вих праць, у тому числі 4 статті у фахових виданнях, перелік яких затверджено ВАК України, 7 тез доповідей наукових конференцій, одержано 5 деклараційних патентів України.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, 6 розділів, висновків, списку бібліографічних джерел (240 найменувань) та 5 додатків. Робота викладена на 133 сторінках основного тексту, містить 26 рисунків та 38 таблиць.

основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, визна-че-но мету та завдання досліджень, охарактеризовано наукову новизну і прак-тичне значення одержаних результатів.

У першому розділі “Огляд асортименту та напрямів підвищення харчової цінності продуктів екструзії” проведено огляд літератури за темою дисертації. Проаналізовано стан сучасного ринку сухих сніданків. Розглянуто напрями підвищення харчової, біологічної цінно-сті продуктів високотемпературної екструзії, перспективність використання з цією метою нетрадиційної сировини рослинного походження, зокрема солодових екстрактів, продуктів перероблення морських водоростей, продуктів бджільництва, лікарських рослин. Наведено хімічний склад обраної нетрадиційної сировини. Огляд літератури показав, що в процесі зберігання продукти високотемпературної коекструзії найбільше піддаються окиснювальним процесам. Встановлено, що основним способом підвищення стійкості коекструдованих продуктів у про-цесі зберігання є застосування у їх виробництві природних інгібіторів окиснення.

У другому розділі “Загальна методологія досліджень” наведено стис-лу характеристику використовуваної сировини та методів дос-ліджень якості си-ровини, напівфабрикатів і готових виробів. Для прове-дення лабораторних дос-ліджень і виробничих випробувань використовували рисові, кукурудзяні, гре-чані, вівсяні крупи, пшоно, пшеницю, сою, горох, соче-вицю, насіння льону олійного, цукор-пісок, молоко сухе знежирене, крохмаль кукурудзяний, олію со-няш-никову рафіновану дезодоровану, лецитин, пилок квіт-ковий (бджолине обніжжя), ячмінно-солодовий екстракт (ЯСЕ-1), полісолодові екстракти “Золоті зерна” і “Надія”, концентрат еламіну сухий, суху подрібнену водорість Fucus vesiculosus, сухі подрібнені лікарські рослини: листя кропиви дводомної, листя м’яти перцевої, траву чебрецю плазкого, траву материнки звичайної, траву мелі-си лікарської. Усі види сировини відповідали вимогам чинних стандартів, технічних умов або мали сертифікат якості.

У роботі використано загальноприйняті й спеціальні методи досліджень. Якість сировини, її хімічний склад аналізували згідно із загальноприйнятими методиками. Фракційний склад крохмалю визначали за методом Т.Дж. Шоха. Здатність до набухання екструдатів визначали за ТУ 18-8-55–85. Розчинність та водопог-линальну здатність – за методом, запропонованим Т. Дж. Шохом для дослід-ження модифікованих крохмалів та їхніх похідних. Жиропоглинальну здатність визначали методом центрифугування. Ліофільні властивості екструда-тів вивчали на приладі Паховчишина. Процеси міграції жиру під час зберігання виробів, сту-пінь окиснення жиру начинок досліджували електрофізичним мето-дом. Міцність екструдатів визначали на приладі Строганова модифікованому. Зміни в’язко-пластичних характеристик начинок вивчали на ротаційному віс-козиметрі Реотест-2. Ступінь окиснення жиру в досліджуваних продуктах виз-начали за зміною кислотного та перекисного чисел. Коефіцієнт спучування встановлю-вали як відношення діаметра перерізу екструдату до діаметра отвору матриці екструдера. Для встановлення оптимального дозування насіння льону в суміш для екструдування використовували методи експериментально-статис-тичного моделювання (ЕСМ). Статистичне оброблення результатів досліджень, побу-дову графіків і діаграм виконували з використанням спеціального прог-рам-ного забезпечення та MS Office Excel.

У третьому розділі “Підвищення харчової цінності та споживчих властивостей корпусу для продуктів високотемпературної коекструзії” наведено результати досліджень впливу нетрадиційної сировини рослинного поход-ження, а саме насіння бобових культур (сої, гороху, сочевиці), насіння льону на органолептичні, фізико-хімічні, структурно-механічні властивості екструдованих продуктів.

З допомогою створеної комп’ютерної програми розроблено рецептурні композиції корпусу, що містить насіння бобових, з максимально можливим зба-лансованим амінокислотним складом (табл. 1). Композиція № 1 є традиційною для виготовлення корпусів подушечок з начинкою і наведена для порів-няння.

Використання бобової сировини як додаткового компоненту до рецептур-них сумішей суттєво підвищує біологічну цінність продуктів. Скор багатьох амінокислот перевищує 100 %. Зокрема, використання насіння бобових є прек-расним засобом поповнення дефіциту лізину в сумішах зернових культур. Так, скор лізину у розроблених композиціях підвищується на 23-25 % у порівнянні з традиційною (№ 1).

Екструдування проводили за раціональних параметрів (масова частка вологи вихідної сировини – 17 %, температура оброблення – 130…135 ?С). Продукт одержували у вигляді паличок з розвиненою пористістю, приємним ароматом та смаком.

Таблиця 1

Рецептурні композиції екструдатів

Компонент | Рецептурна композиція, % компонента

№ 1 | № 2 | № 3 | № 4 | № 5

Крупи: рисові | 40,0 | 40,0 | 35,0 | 35,0 | 30,0

вівсяні | 20,0 | - | - | - | -

гречані | - | 20,0 | - | - | 20,0

кукурудзяні | - | - | - | 15,0 | -

Пшениця | 40,0 | 20,0 | 20,0 | 20,0 | -

Пшоно | - | - | 15,0 | - | 20,0

Соя | - | 20,0 | - | - | -

Горох | - | - | 30,0 | 30,0 | -

Сочевиця | - | - | - | - | 30,0

Всього | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0

Дослідження ступеня спучування екструдатів, їхньої міцності, основних фізико-хімічних характеристик, що демонструють можливість екструдатів зв’я-зу-вати воду, розчинятися в ній, а також споживчі властивості (табл. 2) показало, що за цими показниками розроблені зразки добре корелюють між собою та із контролем (№ 1). Деякі відмінності у значеннях зумовлені різним вмістом крох-малю в дослідних зразках, різною інтенсивністю перебігу процесів клейстериза-ції та деструкції крохмальної складової різної сировини, зумовлених особливос-тями будови їхньої природної форми.

Таблиця 2

Показники якості екструдатів

Показник, одиниця виміру | Зразок

№ 1 | № 2 | № 3 | № 4 | № 5

Коефіцієнт спучування | 3,7 | 3,9 | 3,8 | 3,8 | 4,3

Ступінь набухання, см3/г | 8,3 | 8,5 | 7,8 | 8,5 | 8,4

Розчинність, % | 22,0 | 23,9 | 26,9 | 24,7 | 25,5

Водопоглинальна здатність, г/г | 7,8 | 8,2 | 7,5 | 8,0 | 7,9

Міцність, Н | 4,5 | 3,5 | 3,8 | 2,8 | 2,6

Запропоновані зразки екструдатів характеризувались меншою механічною міцністю на відміну від традиційного, що позитивно позначилося на їхніх органолептичних показниках.

Досліджено можливість використання насіння льону у виробництві екструдатів на основі рисових та кукурудзяних круп як найтрадиційніших. Як відомо, у формуванні структури екструдатів значну роль відіграє крохмаль. Особливості хімічного складу насіння льону (значний вміст білка та жиру, відсутність крохмалю) обмежують його використання для виготовлення екс-трудатів, оскільки підвищення кількості цих сполук спричиняє погіршення показників якості готових виробів, зміну параметрів екструдування.

Проведено екструдування сумішей рисових та кукурудзяних круп із вне-сенням 2,5…15 % цілого насіння льону. Вивчено вплив різних кількостей цієї сировини на органолептичні, фізико-хімічні та структурно-механічні показники якості екструдованих продуктів. Встановлено, що у разі дозування насіння льону у кількості 10 % до маси суміші з рисовими крупами та 5 % – з крупами кукурудзяними екструдати мали приємні смак і аромат та ніжну й хрумку консистенцію. Збільшення дозування призводить до появи хрускоту при розжовуванні, погіршення смаку, а також суттєвого зменшення коефіцієнта спучування одержаних продуктів.

Зміна основних характеристик екструдатів у разі внесення насіння льону до різних видів круп відрізняється (табл. 3). Це пояснюється різним ступенем впливу деструктивних процесів екструзійного оброблення на крохмальну складову сировини.

Таблиця 3

Основні характеристики екструдатів

Екструдовані крупи | Показник

Міцність, Н | Ступінь

набухання, см3/г | Розчинність, % | Водопоглинальна здатність, г/г

Рисові | 6,7 | 11,1 | 20,0 | 10,1

Рисові з додаванням насіння льону, %:

2,5

5,0

10,0

15,0 | 5,1

4,0

2,6

2,4 | 12,2

12,5

12,6

12,3 | 24,0

26,5

32,0

33,8 | 10,6

11,3

13,0

12,8

Кукурудзяні | 4,9 | 8,8 | 29,0 | 7,6

Кукурудзяні з дода-ванням насіння льону, %:

2,5

5,0

10,0

15,0 | 4,1

3,8

4,4

4,6 | 9,5

10,1

9,6

9,5 | 26,5

25,0

23,0

18,8 | 7,8

7,9

7,2

7,0

Аналіз структури екструдатів за показником механічної міцності показав, що у разі додавання насіння льону міцність зразків зменшується, тобто утворюється більш ніжна структура порівняно з екструдатами круп. Висока міцність рисового екструдату (6,7 Н) пояснюється особливістю будови зернівки рису. За рахунок міцної білкової матриці в процесі екструзії утворюються щіль-на маса і низькопориста, груба структура продукту. Внесення насіння льону розріджує і пластифікує масу, зумовлюючи підвищення крихкості утвореної структури. Збільшення дозування насіння льону понад 5 % до маси суміші з кукурудзяними крупами сприяє підвищенню міцності. Це можна пояснити надмірною пластифікацією маси, а також тим, що сировина з високим вмістом білка у в’язко-плинному стані розплаву – при охолодженні стабілізується додатковими зв’яз-ками, в тому числі ковалентними, що призводить до більшої пружності й меншої здатності до деформації перегрітою парою на виході з матриці екструдера.

Максимум набухання спостерігається для екструдатів рисових круп при дозуванні 10 % насіння льону, а для кукурудзяних – 5 %, що підтверджує результати органолептичної оцінки.

Крохмаль як основний компонент зернової сировини, в процесі екструзії відіграє роль структуроутворювача, що виявляється у спучуванні екструдату. Важливою характеристикою крохмалю є вміст та співвідношення у ньому амілози і амілопектину. Для встановлення впливу фракцій крохмалю на споживчі властивості продуктів одержували зразки крохмалю з рису різних типів, що відрізнялись компонентним складом (табл. 4), з наступним їх екструдуванням.

Таблиця 4

Фракційний склад крохмалю

Крохмаль | Вміст, % на 1 г абсолютно сухої речовини

амілози | амілопектину

Одержаний з рису:

довгозерного | 32 | 68

короткозерного білого | 18 | 82

короткозерного жовтого | 25 | 75

Дослідження міцності екструдатів як характеристики їхньої структури, а також основних показників (коефіцієнта спучування, об’ємної маси, ступеня набухання, розчинності, водопоглинальної здатності) показало, що найкращими показниками якості характеризувались зразки крохмалю з найбільшим вмістом амілозної фракції. Такі продукти мали менш щільну структуру, в них спостерігається збільшення кількості повітряних пор зі зменшенням їхніх розміру і тов-щини стінок.

Екструдування вихідного рису та вивчення основних технологічних і споживчих характеристик екструдатів підтвердило попередньо одержані результати.

У четвертому розділі “Вплив сировини рослинного походження на основні показники жирових начинок для продуктів високотемпературної коекструзії” досліджено можливість збагачення продуктів коекструзії солодовими екстрактами, продуктами перероблення водоростей, порошками лікарських рос-лин та пилком квітковим, шляхом внесення їх до складу жирових начинок. За контрольний зразок обрано традиційну рецептуру начинки подушечок “Молоч-ні”. При цьому враховували необхідність максимального збагачення продукту для надання йому оздоровчих властивостей, досягнення високих органолептичних характеристик, збереження необхідних реологічних властивостей начинок.

На першому етапі з урахуванням органолептичної оцінки, а також з метою зменшення калорійності продукту встановлено, що додаткові компоненти слід вносити на заміну цукрової пудри в рецептурі традиційної начинки. Крім того, при одержанні дослідних зразків було помічено, що їхні органолептичні характеристики залежать від дисперсності порошкоподібних добавок. Встановлено, що оптимальним з погляду споживчих властивостей начинок, є подрібнення до розміру частинок 219…264 мкм.

З огляду на те, що внесення додаткових компонентів певним чином впли-ває на реологічні властивості начинок, проведено серію експериментів з вивчення залежності ефективної в’язкості зразків начинок з різним дозуванням досліджуваних продуктів.

На основі комплексу проведених досліджень визначено раціональні дозування сировини рослинного походження, що становлять для солодових екстрактів: ЯСЕ-1 – 6 %, “Золоті зерна” – 6 %, “Надія” – 4,5 Кількість продуктів перероблення водоростей не має перевищувати 1 %, пилку квіткового – не більше 7 %. Для порошків лікарських рослин раціональне таке дозування: 1,5 % кропиви дводомної, 2,5 % м’яти перцевої та меліси лікарської, 2 % чебрецю плазкого та материнки звичайної.

У п’ятому розділі “Зміна якості продуктів високотемпературної коекструзії при зберіганні та шляхи її стабілізації” проаналізовано перебіг процесів, що проходять під час зберігання продуктів високотемпературної коекструзії, а саме: авто-окиснення жирової складової та процеси міграції жиру на межі по-ділу фаз корпус–начинка.

Вивчено вплив порошків лікарських рослин на процеси окиснення та гід-ролізу жиру коекструзійних продуктів за зміною перекисного (табл. 5) та кис-лотного (рис. 1) чисел.

Таблиця 5

Зміни перекисного числа жиру продуктів коекструзії при зберіганні

Порошок – добавка до коекструдату, дозування до маси начинки | Тривалість зберігання, міс.

0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5

Контроль (без добавок) | 0,097 | 0,210 | 0,43 | 0,60 | 0,75 | 0,88 | 1,00

Кропива дводомна, 1,5 % | 0,082 | 0,145 | 0,24 | 0,39 | 0,46 | 0,59 | 0,67

Чебрець плазкий, 2 % | 0,070 | 0,105 | 0,18 | 0,30 | 0,38 | 0,45 | 0,59

Материнка звичайна, 2 % | 0,076 | 0,110 | 0,19 | 0,37 | 0,41 | 0,46 | 0,63

М’ята перцева, 2,5 % | 0,067 | 0,100 | 0,15 | 0,28 | 0,35 | 0,42 | 0,57

Меліса лікарська, 2,5 % | 0,073 | 0,108 | 0,17 | 0,32 | 0,39 | 0,44 | 0,55

Примітка. Початкове перекисне число – 0,06 % йоду.

Аналіз результатів по-казав, що додаван-ня до складу жирових начинок порошків лі-карських рослин дає змогу подовжити тер-мін зберігання продук-тів коекструзії до 2,5…3 місяців порів-няно з контрольним зразком (1,5 міс.).

Найвища ефектив-ність сповільнення про-цесів окисне-ння та гідролізу жиру спос-терігалась у зразку з додаванням порошку м’яти перцевої.

Стандартні методики визначення перекисного та кислотного чисел жиру досить трудомісткі, тривалі й пов’язані з використанням токсичних реактивів.

Розроблено експрес-метод контролю якості жирової складової продуктів високотемпературної коекструзії. В основу розробленого електрофізичного методу покладено залежність діелектричної проникності начинки від якісних перетворень жирової складової за різних умов зберігання та рецептурного вмісту жиру (рис. 2).

Зміна величини діелектричної проникності в процесі зберігання дослідних зразків зумовлена зміною загальної структурної поляризації системи в процесі окиснення. Паралельно визначено зміну перекисного та кислотного чи-сел жиру дослідних зразків і одержано градуювальні залежності електро-фізич-ної та хімічних характеристик продукту (табл.6), які можна використову-вати для оцінки його якості.

Таблиця 6

Залежність діелектричної проникності начинки

від вмісту продуктів окиснення та гідролізу жиру

Тривалість зберігання, міс. | Перекисне число, % йоду | Кислотне число, мг КОН | Діелектрична проникність

0,0 | 0,060 | 0,78 | 5,00

0,5 | 0,095 | 0,79 | 4,55

1,0 | 0,220 | 0,82 | 4,36

1,5 | 0,440 | 0,85 | 3,90

2,0 | 0,620 | 0,88 | 4,00

На основі результатів вивчення кінетики капілярного просочування корпусу коекструдату соняшниковою олією передбачили, що при контакті корпусу з начинкою, що містить значну кількість олії (до 36 %), відбуватиметься кон-центраційна дифузія жирового компоненту з начинки в корпус. За допомогою опосередкованого електрофізичного методу, базованого на залежності діелек-тричної проникності начинок від вмісту жиру у їхньому складі, вивчали кінети-ку процесу міграції жирового компоненту під час зберігання коекструдатів. Досліджували контрольний зразок (подушечки “Молочні”) та зразки, до складу на-чинок яких входили солодові екстракти, продукти перероблення морських водоростей, порошки лікарських рослин, пилок квітковий. Результати досліджень на прикладі коекструдатів з порошками водоростей та лікарських рослин подано на рис. 3 і 4 відповідно.

Встановлено, що інтенсивність дифузійних процесів спостерігається у перші шість – дев’ять годин зберігання продукту, що, ймовірно, може бути пов’язано з температурним чинником виробництва таких продуктів та у почат-ковий період їх зберігання. З аналізу одержаних результатів видно, що дослід-жувані продукти суттєво відрізняються щодо інтенсивності зміни та величини діелектричної проникності, а отже, й інтенсивності дифузії жиру в корпус. До-давання сировини рослинного походження до складу начинок сприяє сповіль-ненню процесів міграції жирового компоненту. Слід відзначити, що коекстру-дати, начинки яких містили продукти перероблення морських водоростей та по-рошки лікарських рослин, характеризувалися найменшими змінами під час збе-рігання. Це можна пояснити високою здатністю цих продуктів адсорбувати жир. Одержані залежності можуть служити основою для розрахунку і регулювання вмісту жиру багатокомпонентних харчових продуктів.

У шостому розділі “Харчова та біологічна цінність розроблених продуктів високотемпературної коекструзії” розраховано харчову та біологічну цінність розроблених продуктів високотемпературної коекструзії з викорис-танням нетрадиційної сировини рослинного походження.

Аналізуючи вміст незамінних амінокислот (за показником амінокислот-ного скору) в розроблених продуктах порівняно з традиційними (подушечки з начинкою “Молочні”), відзначено, що за вмістом майже всіх амінокислот білки розроб-лених продуктів наближаються до “ідеального”.

Крім білка, продукти, до складу начинок яких входять солодові екстра-к-ти, відрізняються від традиційних підвищеним вмістом вітамінів В1 та В2, а та-кож мінеральних речовин, особливо кальцію, цинку, заліза. Дещо знижується калорійність продуктів. Подушечки, до складу начинок яких входить пилок кві-тковий, містять значну кількість вітамінів С, Е, а також заліза порівняно з тра-диційним продуктом.

Продукти коекструзії, начинки яких збагачені порош-ками лікарських рос-лин, порівняно з подушечками “Молочні” характери-зуються підвищеним вмістом білка (на 1,3-3,0 %), зниженням загальної кількості вуглеводів (у се-редньому на 6 %) і калорійності (на 2,5-4 %). Крім того, у разі додання лікарських рослин до складу таких продуктів, останні збагачуються біологічно активними речовинами – ефірними оліями, рослинними пігментами, речовинами з Р-вітамінною активністю, що виявляють цілий спектр терапевтичних ефек-тів. Вигідно відрізняються за вмістом білка, вітамінів, мінеральних речо-вин ко-екструдати, до складу яких вносили продукти перероблення водоростей. До то-го ж вони характеризуються зниженням калорійності на 5 %.

Виготовлення таких продуктів може бути реалізоване на існуючих потоко-вих лініях виробництва подушечок та батончиків з начинкою з урахуванням удосконалення технологічних параметрів та введення додаткових операцій під-готовки нетрадиційної рослинної сировини (рис. 5).

Рис. 5. Апаратурно-технологічна схема виробництва продуктів високо-температурної коекструзії на основі жирових начинок: 1 – приймальна воронка; 2 – норія; 3 – бункер для зберігання зерна; 4 – дозатор-змішувач; 5 – витяжна труба; 6 – бункер над млином; 7 – штифтова дробарка; 8 – змішувач сухих інгредієнтів; 9 – машина для очищення зерна; 10 – просіювач; 11 – подріб-нювач; 12 – млин для цукрової пудри; 13 – норія; 14 – шнековий кондиціонер; 15 – бункер над екструдером; 16 – місткість для начинки; 17 – міксер; 18 – пере-кидач; 19 – збірник начинки; 20 – екструдер; 21 – різально-подільний пристрій; 22 – пакувальний автомат

висновки

1.

2.

3.

4.

Зокрема, встановлено, що для забезпечення високих показників якості продуктів екструзії, слід використовувати крохмалевмісну сировину з підвищеним вмістом амілозної складової.

5.

Порошки лікарських рослин додаються до маси начинки у кількостях: 1,5– кропиви дводомної, 2 % – чебрецю плазкого, 2 % – материнки звичайної, 2,5– м’яти перцевої та 2,5 % – меліси лікарської.

Дозування продуктів перероблення водоростей: сухого концентрату еламіну та Fucus vesiculosus не мають перевищувати 1 % до маси начинки.

Раціональне дозування пилку квіткового становить 7 % до маси начинки замість відповідної кількості цукрової пудри в рецептурі.

6. При зберіганні продуктів високотемпературної коекструзії мають місце окиснювальні процеси. Додавання до складу начинок порошків лікарських рослин дає змогу сповільнити процеси псування жирової складової продуктів. Так, додавання 2,5 % порошку м’яти перцевої сповільнює процес автоокиснення жиру у 2,2 раза; 2,5 % порошку меліси лікарської – у 1,7; 2 % порошку чебрецю плазкого – у 2; 2 % порошку материнки звичайної – у 1,6 та 1,5 % порошку кропиви дводомної – у 1,5 раза порівняно з контрольним зразком. Це дає можливість збільшити термін зберігання продуктів коекструзії з 1,5 до 2,5…3 місяців без застосування синтетичних антиоксидантів.

7.

8.

9.

10.

11.

Список праць, опублікованих за темою дисертації

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

Особистий внесок здобувача:

1)

2)

3)

Анотація

Махинько Л.В. Удосконалення технології продуктів високотемпературної коекструзії підвищеної харчової цінності. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.01 – технологія хлібопекарських продуктів та харчових концентратів. – Національний університет харчових технологій, Київ, 2007.

Робота присвячена удосконаленню технології продуктів високотемпературної коекструзії з метою підвищення їхньої якості, харчової та біологічної цінності. Вивчено вплив