Розробка технології макаронних виробів з пектином та пектиновмісною сировиною

Размещено на http://www.allbest.ru/

УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

УДК 664:692

РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ МАКАРОННИХ ВИРОБІВ

З ПЕКТИНОМ ТА ПЕКТИНОВМІСНОЮ СИРОВИНОЮ

05.18.01 - Технологія хлібопекарських

продуктів та харчових концентратів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

ВОЛОЩУК Галина Іванівна

Київ - 2000

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 Карнаушенко Лідія Іванівна Одеська державна академія харчових технологій, кафедра технології хліба, кондитерських виробів і громадського харчування, завідувач кафедри

кандидат технічних наук Оболкіна Віра Іллівна Відкрите акціонерне товариство "Український науково-дослідний та конструкторський інститут продовольчого машинобудування", началиник лабораторії харчових технологій, старший науковий співробітник

Провідна установа:Київський державний торговельно-економічний університет, кафедра технології та організації громадського харчування Міністерства освіти і науки України (м. Київ)

Захист відбудеться " 4 " жовтня 2000 р. о 1600 годині на засіданні спеціалізованої 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 " 4 " вересня 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради к.т.н., с.н.с. Федоренченко Л.О.

Волощук Г.І. Розробка технології макаронних виробів з пектином та пектиновмісною сировиною. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.01 - технологія хлібопекарських продуктів та харчоконцентратів. - Український державний університет харчових технологій Міністерства освіти і наукиУкраїни, Київ, 2000.

Дисертація присвячена розробленню та науковому обгрунтуванню технології макаронних виробів з пектином та пектиновмісною сировиною (овочевими порошками, ягідними порошками та пюре). В роботі досліджені технологічні властивості добавок як сировини макаронного виробництва, їх вплив на якість та технологічні процеси виготовлення макаронних виробів. Досліджено вплив пектиновмісних добавок на колоїдні процеси під час виготовлення макаронного тіста, його капілярно-пористу структуру, реологічні властивості та форми зв'язку вологи в матеріалі.

На основі проведеного комплексу досліджень розроблена і науково обгрунтована технологія виготовлення макаронних виробів "Супові", "Десертні", з пектином. Обгрунтовано підвищення їх харчової цінності, сорбційних та радіозахисних властивостей.

Основні результати роботи знайшли промислове впровадження на підприємстві АТ "Пронко" м. Кривий Ріг та "Соєва фабрика" с. Чабани Київської області.

Ключові слова: макаронні вироби, пектин, овочеві порошки, плодово-ягідне пюре, колоїдні процеси, десорбція, форми зв'язку вологи, спінова мітка, кінетика сушіння, функціональні властивості, харчова цінність, нормативна документація.

Волощук Г.И. Разработка технологии макаронных изделий с пектином и пектинсодержащим сырьем. Рукопись.

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

Диссертация посвящена разработке и научному обоснованию технологии макаронных изделий с пектином и пектинсодержащим сырьем (овощными порошками, ягодными порошками и пюре).

В роботе исследованы технологические свойства добавок как сырья макаронного производства: гранулометрический состав, водопоглотительную способность, вязкость рабочих растворов добавок. Установлено их влияние на качество и технологические процессы приготовления и прессования макаронных изделий, методом экспериментально-статистической оптимизации обоснованы оптимальные технологические параметры этих процессов. Исследовано влияние пектинсодержащих добавок на коллоидные процессы приготовления макаронного теста, его капиллярно-пористую структуру, реологические свойства и формы связи воды в материале. Установлено положительное влияние нового сырья на процесс сушки макаронных изделий, сокращение ее продолжительности на 15…20%.

На основе проведенного комплекса исследований разработана и научно обоснована технология производства макаронных изделий "Супови", "Десертни", "З пектином". Разработанные изделия обладают высокой прочностью, хорошими органолептическими свойствами. Обосновано повышение их пищевой ценности. Сорбционная способность к тяжелым металлам изделий с овощными порошками и пектином в 3-3,5 раза выше нежели изделий без добавок. Замена части рациона на разработанные изделия способствовало снижению кратности накопления цезия-137 в организме животных на 11,0…14,9%.

Основные результаты роботы нашли промышленное внедрения на производствах АТ "Пронко" г. Кривой Рог и "Соева фабрика" с. Чабаны Киевской области.

Ключевые слова: макаронные изделия, пектин, овощные порошки, плодово-ягодное пюре, коллоидные процессы, десорбция, формы связи воды, спиновая метка, кинетика сушки, функциональные свойства, пищевая ценность, нормативная документация.

Voloshchuk G.I. Elaboration of technology of production of macaroni with pectin and raw materials with containing of pectin. 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 pectin and raw materials with containing of pectin (vegetal powders, berry powders and puree). Technological properties of additions were researched in this work as raw materials of production of macaroni and its influence towards quality and technological processes of manufacture of products of macaroni. Influence of additions with containing of pectin towards colloid processes was researched during the making of dough for macaroni products, its capillary and porous structure, rheological properties and forms of connection of the moisture in material.

Technology of manufacture of products of macaroni such as following - “Supovi” (for soups) and “Desertni” (for deserts) and products with containing of pectin were made and substantiated on the basis of complex of researches. Increasing of the food value, its sorption and radio protective properties were substantiated.

The main results of the work had its manufacturing application at the enterprise “Soy factory” village Chabany, Kyiv province and Stock venture “Pronko”, town Krivy Rig.

Key words: products of macaroni, pectin, vegetal powders, berry puree, colloid processes, desorption, forms of connection of the moisture, back mark, kinetics of drying, radio protectors, food value, normative documentation.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У ринкових умовах господарювання підвищення конкурентноспроможності продукції вітчизняної галузі макаронного виробництва шляхом розширення асортименту виробів, покращання їх якості та підвищення біологічної цінності є актуальною проблемою.

Основними причинами недостатньо високої якості вітчизняної продукції є недосконалість вітчизняного технологічного обладнання і технологічних режимів, створюваних на ньому. Нині особливо гостро постає питання поліпшення якості продукції в зв'язку з тим, що макаронна галузь переробляє виключно хлібопекарське борошно, яке до того ж має понижені технологічні властивості. Тому вкрай необхідний є пошук добавок, здатних компенсувати негативний вплив цих факторів на якість готових виробів. Зростанню попиту і виробництва продукції має сприяти розширення асортименту виробів, який поки що залишається досить вузьким. Пріоритетним напрямом удосконалення асортименту продуктів масового споживання, до яких, зокрема, належать макаронні вироби, є створення виробів функціонального призначення, їх радіозахисними властивостями та підвищеною харчовою цінністю.

Хімічний склад, гідрофільні та функціональні властивості пектину і пектиновмісної сировини дають змогу передбачити, що овочеві та ягідні порошки, плодово-ягідні пюре і власне пектин є перспективними видами сировини, які можна використовувати з метою збагачення макаронних виробів як "рафінованих" продуктів харчовими волокнами, мінеральними речовинами, органічними кислотами, вітамінами; надання виробам сорбційних та радіозахисних властивостей; покращання їх якості.

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" науково-дослідних робіт УДУХТ, та згідно з господарчими договором №325/96 за темою "Розробка технологій макаронних виробів з підвищеною харчовою цінністю" з АТ "Пронко".

Мета і задачі дослідження. Мета роботи полягає в розробленні та науковому обґрунтуванні технології макаронних виробів з пектином та пектиновмісною сировиною для покращання їх якості, підвищення харчової цінності та надання профілактичних властивостей.

Вибір мети досліджень зумовив необхідність вирішення таких завдань:

Дослідити технологічні властивості пектиновмісних продуктів як сировини макаронного виробництва.

Вивчити вплив пектину, овочевих та ягідних порошків, виготовлених за різними технологіями, і фруктово-ягідних пюре на якість макаронних виробів та вибрати їх оптимальні дозування.

Науково обґрунтувати способи внесення пектиновмісної сировини, технологічні параметри процесів приготування та пресування макаронного тіста та визначити їх оптимальні значення.

Вивчити структуру та реологічні властивості тіста з пектиновмісною сировиною, його водопоглинальну здатність та з'ясувати механізм впливу добавок на якість макаронних виробів.

Дослідити форми зв'язку вологи з матеріалом, процеси сорбції-десорбції та сушіння макаронних виробів з пектином та овочевими порошками і на підставі цих досліджень обгрунтувати раціональні режими сушіння виробів з пектиновмісною сировиною.

На основі проведених досліджень розробити раціональну технологію макаронних виробів з пектином та пектиновмісною сировиною.

Визначити харчову цінність, сорбційні та радіозахисні властивості макаронних виробів з пектиновмісними добавками.

Об'єкт дослідження - технологія, харчова цінність та профілактичні властивості макаронних виробів з пектином та пектиновмісною сировиною.

Предмет дослідження - пектини, овочеві та ягідні порошки і пюре як сировина макаронного виробництва; процеси замішування, пресування і сушіння виробів; механізм впливу пектину і пектиновмісної сировини на технологічні процеси, харчову цінність та якість макаронних виробів.

Методи дослідження. Для визначення якості та властивостей сировини, напівфабрикатів та готових виробів використовували загальноприйняті, визначені стандартами та модернізовані методики. Крім того, підібрані методики для визначення гранулометричного складу та гідрофільних властивостей сировини, структурно-механічних властивостей макаронного тіста. Оптимізацію технологічних процесів здійснювали експериментально-статистичним методом Бокса-Уілсона. Форми зв'язку води з матріалом досліджували термогравіметричним методом, мікроструктуру спресованого тіста і його сорбційні властивості визначали методом спінової мітки (ЕПР), вивченням кривих сорбції та десорбції. Для поглибленого вивчення профілактичних властивостей розроблених виробів застосовували полярографічні, спектрометричні методи визначення важких металів.

Наукова новизна одержаних результатів.

За допомогою сучасних методів дослідження визначено характеристики і властивості овочевих і ягідних порошків та пектинів як сировини макаронного виробництва.

Доведено позитивний вплив пектину та овочевих порошків на якість макаронних виробів та визначені їх оптимальні дозування.

Встановлено, що овочеві порошки та пектин зменшують гідратацію колоїдів борошна, проте самі мають високу водопоглинальну здатністю і сприяють підвищенню водопоглинальної здатності тіста. Показано взаємозв'язок між цими процесами і параметрами пресування макаронних виробів. пектиновмісний макарони харчовий технологічний

Здійснено математичне моделювання процесів приготування та пресування макаронного тіста, методом експериментально-статистичної оптимізації обґрунтовані оптимальні технологічні параметри цих процесів.

Досліджено структурно-механічні властивості макаронного тіста з овочевими порошками та пектином, які свідчать, що пектиновмісні добавки сприяють підвищенню пластичності та адгезії тіста, і одночасно зміцнюють систему, сприяючи зростанню граничного напруження зсуву.

Встановлено, що внесені в макаронне тісто пектиновмісні добавки викликають в ньому перерозподіл вологи за формами зв'язку. Внесення овочевих порошків сприяє зростанню кількості вологи адсорбційно зв'язаної, а пектину - осмотично зв'язаної.

Вперше досліджено методом ЕПР з використанням спінової мітки вплив пектиновмісних добавок на мікроструктуру макаронного тіста і доведено, що вони сприяють утворенню тонкопористої структури тіста.

Дано пояснення механізму впливу форм зв'язку вологи та структури тіста на процеси сушіння макаронних виробів, теоретично обгрунтовано режими їх сушіння.

Підтверджено підвищення харчової цінності макаронних виробів та надання їм радіозахисних та комплексоутворювальних властивостей за умови використання пектиновмісної сировини.

Практичне значення одержаних результатів. Дано порівняльну характеристику гранулометричного складу, гідрофільних властивостей, кислотності овочевих порошків, виготовлених за різними технічними умовами, і рекомендовані способи підготовки та внесення пектиновмісних добавок у тісто.

Експериментально визначені та теоретично підтверджені оптимальна кількість добавок та оптимальні параметри процесів замішування та пресування макаронного тіста, обґрунтовані раціональні режими сушіння макаронних виробів з добавками.

На основі теоретичних і експериментальних досліджень розроблені нові види макаронних виробів: "Супові" - з овочевими порошками, "Десертні" - з порошком чорноплідної горобини та з суничним пюре, а також макаронні вироби з пектином, на які затверджена нормативно-технічна документація. Розроблена технологія виготовлення цих виробів, проведена апробація технологій у виробничих умовах.

Встановлено радіозахисні та комплексоутворювальні властивості макаронних виробів збагачених пектиновмісними добавками, що сприяє вирішенню важливого соціального завдання - оздоровлення населення в умовах екологічного забруднення.

Особистий внесок здобувача полягає у розробленні методик досліджень, проведенні в лабораторних умовах експериментів з вивчення оптимального дозування пектиновмісної сировини, впливу добавок на якість та фізико-хімічні показники напівфабрикатів та готових виробів макаронного виробництва, участі в розробленні нормативно-технічної документації та впровадженні нових технологій макаронних виробів у виробництво. Аналіз та узагальнення результатів всіх досліджень проведено спільно з науковим керівником. Підбір методик та обговорення результатів досліджень стану води та колоїдних процесів у макаронному тісті проведено з д.х.н. Манком В.В., розшифровування спектрів ЕПР та обговорення результатів - з д.х.н.Дегтярьовим Л.С. та співробітниками інститутів колоїдної хімії і хімії води, фізичної хімії НАН України, Українського науково-дослідного та проектно-конструкторського інституту будівельних матеріалів і виробів. Радіозахисні та сорбційні властивості нових видів виробів досліджено з допомогою працівників лабораторії профілактики внутрішнього опромінення УНЦРМ та кафедри аналітичної хімії УДУХТ.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідалися на 5-й та 6-й міжнародних науково-технічних конференціях "Розроблення та впровадження прогресивних ресурсоощадних технологій та обладнання в харчову та переробну промисловість" (м. Київ, 1997 р.), "Проблеми та перспективи створення і впровадження нових ресурсо- та енергоощадних технологій, обладнання в галузях харчової і переробної промисловості" (м. Київ, 1999 р.); міжнародній конференції "Проблемы пищевой технологии" (м. Могильов, 1997 р.); міжнародних конференціях СНД "Коллоидная химия и физико-химическая механика природных систем", "Теория и практика процессов измельчения, разделения, смешивания и уплотнения" (м. Одесса, 1997 р., 1998 р.); результати по дослідженню мікроструктури тіста методом спінової мітки були представлені на міжнародній конференції-виставці "The Past, Present and Future of Food Hydrocolloids" (Великобританія, 1999 р.).

Нові види продукції демонструвалися на виставці національного фонду соціального захисту матері та дітей "Україна - дітям" (м. Київ, червень 1998 р.); "Другій міжнародній виставці престижних навчальних закладів" (м. Київ, лютий 1999 р.).

Публікації. З дослідженої теми опубліковано 12 робіт, крім того отримано два позитивних рішення про видачу патентів України.

Структура дисертації. Робота складається із вступу, шести розділів, висновків, списку бібліографічних джерел з 239 найменувань та додатків. Робота виконана на 155 сторінках основного тексту, ілюстрована 32 рисунками та 44 таблицями.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

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

1. Огляд літератури

Проаналізований асортимент макаронних виробів та показано, що випуск продукції підвищеної харчової цінності з застосуванням нетрадиційної сировини рослинного походження є недостатнім. Розглянуто хімічний склад, гідрофільні та функціональні властивості пектиновмісної сировини, на підставі яких встановлено перспективність використання пектину, овочевих і ягідних порошків та пюре для підвищення харчової цінності макаронних виробів та надання їм профілактичних властивостей.

2. Об'єкти та методи досліджень

У процесі проведення лабораторних досліджень і випробувань використовували борошно макаронне першого сорту за ГОСТ 12306-66, борошно пшеничне хлібопекарське вищого, першого та другого сортів за ГОСТ 26574-85, крупнодисперсні порошки із буряку, моркви (ТУ-18 України 57-82), високодисперсні порошки із моркви, буряку, чорноплідної горобини (ТУ У 18.421-97), пектин цитрусовий (фірма Pomasin, Німеччина), пектин буряковий (ГОСТ 29186-91), суничне та яблучне пюре (ОСТ 10-33-87), аскорбінову кислоту (ГОСТ 4815-76), лимонну кислоту (ГОСТ 908-79), хлорид магнію, карбонат магнію, тартрат калію-натрію, 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 технологій на підприємствах АТ “Пронко” (м. Кривий Ріг), "Соєва фабрика" (с. Чабани Київської обл.).

Аналіз макаронних виробів проводили через 6-14 днів після виготовлення та в процесі зберігання через 6 і 12 місяців.

Показники масової частки вологи, кислотності, кількості та якості клейковини в борошн визначали за ГОСТ 9404-60. Масову частку вологи в сировині та готовій продукції визначали стандартними для цих продуктів методами - прискореним висушуванням в СЕШ-3М, кислотність - методом потенціометричного титрування за ГОСТ 25555.0-82.

Гранулометричний склад сировини визначали методом розсіювання через систему сит. Вимірювання розмірів та середнього діаметра гранул найдрібнішої фракції визначали на лазерному гранулометрі MASTERSIZER. Процеси змочування, капілярного просочування та набухання дисперсій борошна, пектину, овочевих порошків визначали за методикою, розробленою С.В.Паховчишиним. Водопоглинальну здатність сировини розраховували за співвідношенням маси поглинутої води і початкової маси наважки. Кінематичну в'язкість розчинів пектину та овочевих порошків при температурі 20 °С визначали за допомогою віскозиметра Оствальда.

Структуру (крихтуватість) макаронного тіста визначали розсіюванням тіста через систему сит та зважуванням фракцій, які відрізнялись за розмірами. Продуктивність преса та швидкість пресування визначали відповідно за масою та середньою довжиною макаронних виробів, випресованих за 1 хв при відключеному ножі. Реологічні властивості макаронного тіста визначали за показниками граничного напруження зсуву на пенетрометрі АР-4/1, вплив добавок на адгезію - на адгезіометрі, пружно-еластичні властивості та водопоглинальну здатність тіста - на валориграфі ОА-203.

Кінетику сушіння макаронних виробів досліджували на лабораторній сушильній установці, форми зв'язку вологи - методом термогравіметрії на дериватографі Q-1000, ізотерми сорбції та десорбції отримували на установці Мак-Бена, розрахунок розподілення пор за розмірами в макаронному тісті проводили за методикою Ю.П. Луцика, коефіцієнти дифузії води в макаронному тісті в процесі зневоднення визначали за кривими зневоднення тіста у вакуумі. Мікроструктуру спресованого макаронного тіста вивчали методом ЕПР за допомогою спінової мітки.

Показники якості макаронних виробів, їх варильні властивості визначали за ГОСТ 14849-89. Міцність короткорізаних макаронних виробів визначали на модифікованому приладі Строганова. Хімічний склад, харчову цінність та інтегральний скор розраховували, використовуючи методику ВНДІХП. Комплексоутворювальну здатність нових видів макаронних виробів щодо свинцю визначали полярографічним методом при рН 6,8...8,0. Радіозахисні властивості вивчали в радіоізотопному віварії на безпородних самках білих щурів. Вміст цезію-137 в організмі тварин вимірювали на наступний день після першого надходження ізотопу, а потім через кожні дві-три доби за гамма-випромінюванням цезію-137 на метрологічно забезпеченому гамма-спектрометрі "Adkam".

Для математичного описання технологічних процесів виготовлення макаронних виробів використовували метод математичного планування багатофакторного експерименту для розв'язання задач типу "технологія - властивість". Оптимізацію технологічних процесів здійснювали методом експериментально-статистичної оптимізації.

3. Вплив пектину та пектиновмісної сировини на якість макаронних виробів

Виходячи з профілактичних доз пектину під час створення рецептур макаронних виробів радіозахисного призначення передбачали вміст в 100 г виробів 1...2 г пектину, що становить 50 % від денної профілактичної норми його споживання. Встановлено, що використання цитрусового та бурякового пектинів сприяє підвищенню склоподібності, зменшенню шорсткості, збільшенню на 40...55 % міцності виробів, покращанню їх варильних властивостей, збереженню форми, зменшенню на 20% кількості сухих речовин, що переходять у варильну воду під час варіння. Добавка не впливає на смак та запах продукції, але на 1...2 град підвищує кислотність. З огляду на отримані залежності та високу ціну пектину було запропоновано його використання в кількості 1 % до маси борошна для створення виробів профілактичного призначення. Встановлений покращувальний ефект у разі застосування пектинів дав можливість дослідити використання пектину в кількості 0,5 % і рекомендувати його як поліпшуючу добавку.

Встановлено, що порошки буряковий, морквяний та з чорноплідної горобини також покращують якість та варильні властивості виробів: вони менше злипаються, не втрачають форму під час варіння, але при цьому збільшується кількість сухих речовин, що переходять у варильну воду. Відбувається це за рахунок цукрів, що вносяться з порошками і переходять у варильну воду. Позитивніше впливають на якість виробів високодисперсні порошки. Вироби мають на 0,5...1,5 град вищу кислотність. Встановлені залежності наведені в табл.1 для виробів з морквяними порошками.

Встановлено, що спосіб внесення пектиновмісних добавок (у сухому вигляді або у вигляді розчину) не впливає на якість макаронних виробів. З технологічного, економічного поглядів та для підвищення харчової цінності макаронних виробів встановлена можливість дозування порошків в кількості 1...3 % і суничного пюре - 10 %.

Використання овочевих та ягідних порошків надає виробам кольору застосованих добавок, тому їх доцільно використовувати для виготовлення виробів із борошна з підвищеною здатністю до потемніння та з борошна першого і другого сортів.

У процесі зберігання макаронні вироби з пектином та порошками набувають міцності, подовжується термін їх варіння до готовності, зростають коефіцієнти збільшення маси Км та об'єму К v. Після 6 місяців зберігання вироби з овочевими та ягідними порошками і пюре дещо втрачають смак та аромат добавки, а вироби з суничним пюре під час варіння втрачають форму. Тому у розроблених НТД на вироби "Супові" з овочевими порошками і "Десертні" з порошком чорноплідної горобини та з суничним пюре передбачено термін зберігання до 6 місяців.

4. Особливості процесів підготовки сировини до виробництва, замішування та пресування макаронного тіста з використанням пектину та овочевих порошків

Для обґрунтування впливу пектиновмісної сировини на якість макаронних виробів та технологічні процеси їх виготовлення вивчені технологічні властивості пектинів та овочевих порошків як сировини макаронного виробництва.

Встановлено, що висока кислотність овочевих та ягідних порошків і пектинів призводить до зростання кислотності макаронних виробів на 0,5...2,0 град. Кислотність порошків залежить від їх дисперсності та виду сировини, є вищою для високодисперсних порошків і становить для бурякових - 11,0...13,0 град, морквяних - 20,0.. 21,0 град, з чорноплідної горобини - 38,0 град. Кислотність цитрусового і бурякового пектинів є вищою порівняно з наведеними порошками, і у перерахунку на лимонну кислоту становить відповідно 11,5 і 16,2 %.

Доведено, що розмір гранул високодисперсного овочевого порошку (32...120мкм) є меншими порівняно з розмірами гранул хлібопекарського борошна вищого сорту (50...200 мкм); крупнодисперсний порошок складається з більших гранул (50 - 300мкм), неоднорідних за розмірами. Розміри гранул макаронного борошна першого сорту коливаються в межах 200...300 мкм. Значення середньозважених діаметрів гранул сировини наведені в табл. 2. Порошки мають вищу порівняно з борошном водопоглинальну здатність, а найвища вона у крупнодисперсних порошках.

Таблиця 2 Значення середньозваженого діаметру гранул сировини.

Об'єкт дослідження	Середньозважений діаметр гранул, мкм
Борошно пшеничне: макаронне першого сорту	217
хлібопекарське вищого сорту	98
Буряковий порошок: Крупнодисперсний	126
Високодисперсний	56

Дослідженням кінетики просочування визначений ступінь набухання пектинів та овочевих порошків (рис.1). Цитрусовий пектин має вищий порівняно з хлібопекарським борошном вищого сорту ступінь набухання і найвищий серед пектиновмісної сировини. Буряковий пектин набухає меншою мірою, ніж хлібопекарське борошно, але більшою, ніж макаронне.

Овочеві порошки мають менший ступінь набухання порівняно з макаронним борошном, але більший по відношенню до хлібопекарського. Крупнодисперсні порошки набухають більшою мірою, ніж високодисперсні, а бурякові - більшою мірою порівняно з морквяними. Останнє, очевидно, зумовлюється більшим вмістом пектину в бурякових порошках порівняно з морквяними.

У разі внесення в тісто пектину 0,5 або 1,0 % до маси борошна у вигляді водозбагачувальної суміші в'язкість колоїдних розчинів становить 67 або 260 кг/м·с, а за таких самих концентрацій бурякового пектину - майже втричі нижча - 19 або 112 кг/м·с; в'язкість суспензії бурякових і морквяних порошків у воді при їх внесенні у кількості 3 % до маси борошна становить відповідно 31 і 41 кг/м·с.

Модельними дослідами на валориграфі встановлено, що висока водопоглинальна здатність пектину та овочевих порошків спричиняє зростання водопоглинальної здатності тіста (ВПЗ) з пектиновмісною сировиною. Серед пектинів більшою мірою зростанню ВПЗ тіста сприяє буряковий. Цей ефект збільшується за умови зростання дозування пектину. На водопоглинальну здатність впливає спосіб внесення пектину: вона більша при внесенні пектину в замоченому виді. Овочеві порошки також викликають зростання ВПЗ тіста, більшою мірою цьому сприяє крупнодисперсні порошки.

Пектиновмісна сировина викликає зміцнення структурно-механічних властивостей спресованого макаронного тіста. Граничне напруження зсуву тіста з 1 % цитрусового пектину зростає на 33 %, а з такою ж самою кількістю бурякового пектину - на 53 %. Водночас цитрусовий пектин сприяє зростанню пластичності тіста, про що свідчать нижчі значення його еластичності та зростання розрідження за валориграмами. Такий ефект не спостерігається в разі використання бурякового пектину. Овочеві порошки також сприяють зростанню міцності тіста. Максимальне граничне напруження зсуву тіста з овочевими порошками досягається при дозуванні їх 3 % до маси борошна. Найбільше зміцнюють тісто високодисперсні порошки. Морквяні порошки практично не впливають на пластичність тіста, а бурякові - дещо розріджують його і знижують еластичність, що свідчить про зростання пластичності тіста.

Визначення адгезії макаронного тіста з пектиновмісною сировиною показало, що всі добавки приводять до зростання адгезії тіста, найбільшою мірою цьому сприяє цитрусовий пектин.

Вивчення механізму впливу пектиновмісної сировини на колоїди борошна свідчить, що пектини і овочеві порошки мають дегідратуючу дію на клейковину борошна, призводять до зменшення кількості як сирої, так і сухої клейковини та роблять її більш пружною і короткою за розтяжністю. Більшою мірою цьому сприяє цитрусовий пектин, що пояснюється вищою його здатністю до набухання. Модельними дослідами показано, що пектин, внесений у вигляді колоїдного розчину, перешкоджає формуванню клейковини, внаслідок чого її кількість суттєво зменшується. Одночасне зростання гідратації відмитої клейковини свідчить про утворення комплексів пектину з клейковиною, який, очевидно, перебирає на себе роль структуроутворювача.

Овочеві порошки мають аналогічний пектину вплив на процеси гідратації клейковини. Більшою мірою зниженню гідратації клейковини сприяють високодисперсні порошки.

Дослідження крихтуватості макаронного тіста показало вплив пектинів і овочевих порошків на структуру тіста. Використання цитрусового пектину викликає зростання кількості великих крихт тіста, що може бути наслідком утворення набухлих плівок пектину, які склеюють частинки борошна. Буряковий пектин також адсорбує воду, але набухає меншою мірою, тому тісто з буряковим пектином має дрібнокрихтувату структуру (рис.2). Овочеві порошки сприяють утворенню дрібнокрихтуватої структури, причому більшою мірою це спостерігається у разі використання високодисперсних порошків (рис.3).

Зміна крихтуватості та структурно-механічних властивостей тіста з досліджуваними рецептурними кількостями пектиновмісних добавок сприяє зростанню швидкості пресування та продуктивності преса порівняно з тістом без добавок.

Для обґрунтування оптимальних дозування добавок та режимів замішування макаронного тіста прово оптимізацію процесу його замішування та пресування. Вивчено спільний вплив кількості добавки Х1, вологості тіста Х2 та температури води Х3 на продуктивність пресу У1, швидкість пресування У2, а також на якість макаронних виробів - коефіцієнт збільшення об'єму КV (У3) та коефіцієнт збільшення маси Км (У4).

Оптимізація процесу приготування макаронного тіста, проведена експериментальностатистичним методом, дала можливість визначити оптимальні параметри процесу: з використанням порошків - дозування овочевих порошків -3%, вологість тіста -34,5 %, температура води на заміс - 50 °С; з використанням пектину - дозування пектину - 0,6...0,8 %, вологість тіста -35% і температура води на заміс -70°С.

Графічні інтерпретації моделей мають маловигнуту суцільну поверхню (рис.4). Це засвідчує адекватність моделей та стабільність процесу, а також те, що отримані моделі добре працюватимуть у виробничих умовах.

5. Дослідження форм зв'язку вологи з матеріалом та процесів сушіння макаронних виробів з пектиновмісною сировиною

Для обґрунтування режимів сушіння нових виробів досліджували вплив добавок на зміну форм зв'язку вологи з матеріалом та на пористу структуру тіста.

Зміщення кривої ДТА для зразків тіста з порошками в зону вищих температур (рис.5) вказує на підвищення енергії зв'язку вологи з матеріалом. Внесення пектину викликає збільшення вологи, що відповідає осмотично зв'язаній. Це відстежується роздвоєнням ендотермічного піку в області нижчих температур по відношенню до контролю. Отже, вода в разі гідратації пектину та порошків зв'язується різними гідрофільними групами.

У дослідженні зневоднення макаронного тіста під вакуумом встановлено, що протягом всього часу зневоднення більшість зразків тіста проходять п'ять періодів з різною швидкістю видалення води. Вони зумовлюються як структурою пористості утворюваною при цьому, так і енергією зв'язку води з матеріалом.

Добавки овочевих порошків та пектину сприяють зменшенню кількості відносно вільної води і води макрокапілярів та зростанню вологи гелевого простору, адсорбційно зв'язаної і вологи мікрокапілярів. Тому очевидно, що у разі додавання до тіста добавок утворюється більш тонкопориста структура, а здатні до набухання добавки більше поглинають води. Як наслідок, на першому етапі ці зразки мають меншу швидкість зневоднення, а після видалення вологи з макропор, за подальших витрати енергії на цей процес, швидкість зневоднення зразків з добавками зростає.

Дослідженнями мікроструктури спресованого макаронного тіста з пектином та з буряковим порошком методом ЕПР за допомогою спінової мітки (нітроксильного радикалу 2,2',5,5'-тетраметил-3-імідазолін- 1-оксил-4-карбонової кислоти) встановлено, що при дозуванні в тісто пектину знижується частота обертання радикалу і відповідно підвищується енергія його активації (табл. 3). Це також свідчить про зменшення кількості вільної води внаслідок зменшення об'єму макрокапілярів. Внесення в тісто крупнодисперсного бурякового порошку сприяє збільшенню об'єму макрокапілярів.

Таблиця 3 Вплив пектину та бурякового крупнодисперсного порошку на енергію активації Е і частоту обертання n радикала

Об'єкти дослідження	Е, кДж.моль-1	n .10-9, Гц
Пшеничне тісто (контроль)	5,8	5,5
Тісто з пектином, 2% до маси борошна	8,5	3,5
Тісто з крупнодисперсним буряковим порошком, 3% до маси борошна	3,9	7,0
Цитрусовий пектин	20,4	2,1
Буряковий крупнодисперсний порошок	13,8	3,0

Оброблення отриманих на зневоднених зразках тіста ізотерм сорбції-десорбції підтвердило припущення щодо більш тонкопористої структури виробів з високодисперсними порошками та з пектином.

При дослідженні кінетики сушіння макаронних виробів встановлено, що за виключенням внесення крупнодисперсного бурякового порошку, вироби з пектиновмісними добавками протягом першого періоду сушіння зневоднюються повільніше (рис. 6, 7) і тому досягають першої критичної вологості за довший час, ніж контроль. Тому для нових виробів доцільно в першому періоді створювати жорсткіші умови сушіння і підтримувати їх довший час.

У другому періоді макаронні вироби з добавками мають вищу швидкість сушіння порівняно з контролем, що забезпечує скорочення загальної тривалості сушіння на 15...20%.

Закономірності зміни кінетики сушіння макаронних виробів з добавками є підтвердженням того, що покращання їх структури є наслідком зменшення градієнта вологості виробів і напружень, що виникають у процесі сушіння.

6. Загальна характеристика параметрів технології, харчова цінність та радіозахисні властивості макаронних виробів з пектиновмісною сировиною

На підставі дослідження впливу овочевих та ягідних порошків, ягідного пюре і пектину на якість макаронних виробів, оптимізації процесу приготування макаронного тіста розроблені рецептури нових видів виробів та технологія їх виготовлення. Затверджена нормативно-технічна документація на "Вироби макаронні Супові" (ТУ У 46.22.БО-17-97), "Вироби макаронні Десертні" (ТУ У 46.22. БО-19-97), "Вироби макаронні з пектином" (РЦ У і ТІ 46.22.313-97). Обґрунтовано спосіб внесення овочевих і ягідних порошків та пектину під час змішування тіста, який передбачає внесення добавок у сухому вигляді, або у вигляді водозбагаченої.

Оптимальними параметрами приготування тіста у виробництві виробів з овочевими порошками є: вологість тіста - 34,5 % і температура води - 50 °С; у виробництві виробів з пектином: - вологість тіста - 35 % і температура водозбагачувальної суміші - 55...70 °С.

Вивчення кінетики сушіння та форм зв'язку вологи в макаронних виробах дало можливість рекомендувати режими сушіння жорсткіші, ніж ті, що застосовуються для виробів без добавок, а також скорочення термінів сушіння.

У роботі подана апаратурна-технологічна схема виготовлення макаронних виробів.

Доведена доцільність виготовлення макаронних виробів з овочевими порошками з хлібопекарського борошна першого і другого сортів, що дає можливість отримати вироби з підвищеним вмістом клітковини, магнію, фосфору, заліза, вітамінів групи В та РР і знизити собівартість продукції.

Встановлена харчова цінність розроблених виробів. Показано, що у разі внесення бурякового порошку зростає інтегральний скор за всіма елементами мінеральних речовин. За використання морквяного порошку вироби мають вищу вітамінну цінність, а внесення ягідних добавок збагачує вироби органічними кислотами, речовинами з Р-вітамінною активністю. У всіх виробах зростає вміст клітковини, пектину.

Дослідження із визначення сорбційних і антирадіаційних властивостей нових макаронних виробів (табл. 4) показали, що вироби з пектином, овочевими порошками мають у 3-3,5 раза вищу комплексоутворювальну здатність до важких металів, зокрема до свинцю, ніж вироби без добавок. Заміна частини раціону на розроблені вироби сприяє зниженню кратності накопичення цезію-137 в організмі піддослідних щурів на 11,0...14,9%.

Загалом, здатність розроблених макаронних виробів змінювати метаболізм цезію-137 за ефективністю можна оцінити як радіозахисну здатність середньої інтенсивності, що свідчить про доцільність споживання цих виробів в умовах радіонуклідного забруднення цезієм-137 з метою профілактики і поліпшення загального стану організма.

Таблиця 4

Кратність накопичення цезію-137 в організмі щурів у разі споживання макаронних виробів на 31 день спостережень та їх комплексоутворювальна здатність (КЗ) до свинцю

Зразки макаронних виробів, Вміст радіоцезію в % зниження до контролю, КЗ, мг Pb2+/100г макаронних виробів,

Без добавок Супові: Бурякові Морквяні

Десертні: Суничні Чорничний аромат З пектином

- 11,9 11,0 12,7 12,3 14,910,11 30,34 32,36 - - 35,39

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. На основі теоретичних та експериментальних досліджень розроблена раціональна технологія макаронних виробів з пектином, овочевими порошками та іншими видами пектиновмісної сировини.

2. Проведено комплекс досліджень, що дозволив встановити можливість використання пектину в кількості 0,5...1,0 %, овочевих (морквяного та бурякового) та ягідних (чорноплідної горобини) порошків в кількості 1,0...3,0 % і суничного пюре - 10 % для виробництва макаронних виробів профілактичного призначення, підвищення їх харчової цінності та покращання якості продукції.

3. Досліджені технологічні властивості пектину, овочевих та ягідних порошків як сировини макаронного виробництва: гранулометричний склад, водопоглинальна здатність, в'язкість робочих розчинів добавок, кислотність.

4. Досліджено та науково обгрунтовано механізм впливу пектину та овочевих порошків на водопоглинальну здатність та гідратацію колоїдів тіста, який полягає у вищій здатності пектинів та пектиновмісної сировини поглинати воду порівняно з клейковинними білками, внаслідок чого вони мають дегідратуючий вплив на клейковину.

5. Доведено, що крихтуватість макаронного тіста у разі використання цитрусового пектину характеризується зростанням кількості великих крихт, що є наслідком утворення набухлих плівок пектину, які склеюють частинки борошна. Використання овочевих порошків сприяє утворенню дрібнокрихтуватої структури. Більшою мірою це спостерігається за умови використання високодисперсних порошків.

6. Встановлено, що пектин та пектиновмісна сировина сприяє зміцненню структурно-механічних властивостей спресованого макаронного тіста. Більшою мірою зміцнення тіста за показниками граничного напруження зсуву спостерігається при використанні 1 % бурякового пектину (на 53 %), а серед овочевих порошків при використанні 3 % високодисперсного морквяного порошку (на 66 %).

7. Встановлено, що зміна крихтуватості та структурно-механічних властивостей тіста з пектинами сприяє зростанню швидкості пресування та продуктивності преса, а використання овочевих порошків майже не впливає на ці показники. Здійснена оптимізація тістоприготування та пресування під час виготовлення макаронних виробів з пектиновмісними добавками, вибрані оптимальні параметри цих процесів.

8. На підставі дослідження дериватограм доведено, що пектиновмісна сировина в результаті внесення в макаронне тісто викликає в ньому перерозподіл вологи за формами зв'язку. Внесення овочевих порошків, особливо високодисперсних, та пектинів сприяє зростанню кількості вологи міцно зв'язаної за рахунок зменшення вільної. Показано, що у перерозподілі води в тісті у разі внесення овочевих порошків головну роль відіграє не пектин, а інші гідрофільні поліцукриди.

9. Вперше проведені дослідження мікроструктури макаронного тіста методом ЕПР за допомогою спінового зонда свідчать про зменшення об'єму вільної води внаслідок зменшення об'єму макрокапілярів та зростання об'єму мікропор під час використання високодисперсних овочевих порошків та пектинів. Ці дані підтверджуються вивченням ізотерм сорбції-десорбції макаронного тіста.

10. На підставі дослідження ізотерм сорбції-десорбції макаронного тіста і кінетики сушіння макаронних виробів в ізотермічних умовах науково обгрунтована можливість тривалішого дотримання жорстких режимів у перший період сушіння та скорочення загальної його тривалості на 15...20 % за рахунок вищої швидкості в другому періоді.

11. Доведено комплексоутворювальну здатність макаронних виробів з пектином і овочевими порошками до важких металів, зокрема до свинцю, та підтверджені їх радіозахисні властивості.

12. Розроблені технології макаронних виробів з пектиновмісною сировиною пройшли промислові випробовування. Розроблена і затверджена нормативно-технічна документація (технічні умови, технологічні інструкції, рецептури) на "Вироби макаронні Супові", "Вироби макаронні Десертні" та "Вироби макаронні з пектином" впроваджені на АТ "Пронко" (м. Кривий Ріг).

13. Соціально-економічний ефект досягнутий завдяки забезпеченню населення виробами профілактичного призначення. За рахунок можливості використання борошна другого сорту при виготовленні виробів з овочевими та ягідними порошками досягається економія 12 грн 11 коп. на 1 т макаронних виробів.

ПЕРЕЛІК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Дослідження радіозахисних властивостей макаронних виробів з пектиновмісними добавками / В.Г.Юрчак, Г.І.Волощук, О.О.Худайкулова, В.І.Дробот, В.Н. Корзун // Вісник аграрної науки.- 1999. - №3. - С. 57-58.

2. Оздоровлюйтесь макаронами/ І.Смєшко, В.Юрчак, Г.Волощук, О.Ширкунова // Зерно і хліб. - 1999. - №2. - С.22.

3. Волощук Г.І., Кочура Н.М., Юрчак В.Г. Шляхи підвищення якості макаронних виробів // Експрес-новини: наука, техніка, виробництво.- К.: УкрІНТЕІ. - 1999. - №3-4.- С.30-31.

4. Волощук Г.І., Кочура Н.М., Юрчак В.Г. Технологічні властивості макаронного тіста з овочевими порошками // Експрес-новини: наука, техніка, виробництво.- К.: УкрІНТЕІ.- 1999. - №3-4. - С. 31-32.

5. Волощук Г.І., Кочура Н.М., Юрчак В.Г. Вплив овочевих порошків на кінетику і режими сушіння макаронних виробів // Експрес-новини , наука, техніка, виробництво.- К.: УкрІНТЕІ. - 1999. - №5-6.-С.9-11.

6. Вплив дисперсності овочевих порошків на технологію виготовлення та якість макаронних виробів / Г.І.Волощук, Н.М.Кочура, Г.А.Волкова, В.Г.Юрчак // Харч. пром-сть. - 2000.- №45.- С. 68-72.

7. Влияние пищевых добавок на формы связи воды в макаронном тесте./ Е.В.Ширкунова, Г.И.Волощук, В.Г.Юрчак, В.В.Манк // Сб. тр. междунар. научн. конф. "Коллоидная химия и физико-химическая механика природных дисперсных систем".- Одесса,1997.- С.30-35.

8. Волощук Г.И., Юрчак В.Г., Манк В.В. Влияние пектиносодержащего сырья на формы связи воды в макаронном тесте // Сб. науч. тр. "Вибротехнология-98".- Одесса.,1998.- С.103-106.

9. Вплив добавок із радіозахисними властивостями на технологічні процеси виготовлення макаронних виробів / Г.І.Волощук, Ю.В.Устинов, Т.В.Корж, В.Г.Юрчак// Праці міжнар. конф. "Проблеми та перспективи створення і впровадження нових ресурсо- та енергоощадних технологій, обладнання в галузях харчової та переробної промисловості".-К.,2000. -Ч.2. - С.64-65.

10. Дослідження впливу пектину та пектиновмісної сировини на перерозподіл води в макаронному тісті / Г.І.Волощук, В.Г.Юрчак, Л.С.Дегтерьов, В.В.Манк // Праці міжнар. конф. "Проблеми та перспективи створення і впровадження нових ресурсо- та енергоощадних технологій, обладнання в галузях харчової та переробної промисловості".-К.,2000. -Ч.2. - С.65-66.

11. Вплив пектиновмісної сировини на технологічний процес та якість макаронних виробів / Г.І.Волощук, Л.Ю.Годунова, Ю.В.Устинов, В.Г.Юрчак..// Тези доповідей міжнар. науково-техн. конф. "Розроблення та впровадження прогресивних ресурсоощадних технологій та обладнання в харчову та переробну промисловість".-К.,1997. -С.77.

12. Влияние пектинсодержащего сырья на качество макаронных изделий/Т.И. Левадная, Е.В. Никифорова, Г.И. Волощук, Ю.В.Устинов, Л.Ю.Годунова, В.Г. Юрчак //Тез. докл. междунар. студ. Науч. конф."Проблемы пищевой технологии".-Могилев,1997. - С.34.

Размещено на Allbest.ru