МЕЛЬНИК ЕВГЕНИЯ ВЯЧЕСЛАВОВНА
Разработка технологии мучных изделий профилактического назначения с использованием сухих яйцепродуктов
Специальность 05.18.01 Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодовоовощной продукции и виноградарства
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Москва – 2009
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении
высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых производств»
|
Научный руководитель |
Доктор технических наук, профессор Дубцов Георгий Георгиевич |
|
Официальные оппоненты |
Доктор технических наук, профессор Скобельская Зинаида Григорьевна ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» |
|
|
Доктор технических наук, профессор Малкина Валентина Даниловна ГОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления» |
|
Ведущая организация |
НОУ ДПО «Международная промышленная академия» (МПА) |
Защита состоится «25» июня 2009 г. в 13 часов в ауд. 229 на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.148.03 в ГОУ ВПО Московский государственный университет пищевых производств по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГУПП. Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять Ученому секретарю Совета.
Автореферат разослан «25» мая 2009 г.
Ученый секретарь И.Г. Белявская.
Общая характеристика работы
Актуальность темы. Структура питания населения нашей страны в последнее время претерпевает существенные изменения, т.к. со снижением трудозатрат уменьшается и потребность в пище. Вместе с этим, потребность в важнейших элементах пищи (белках, витаминах, минеральных веществах и др.) остается на прежнем уровне. Значительное место в структуре питания занимают разнообразные изделия из муки. Наряду с хлебобулочными изделиями важную роль в питании играют мучные кондитерские изделия, а также разнообразная кулинарная продукция из муки. Среди мучных кондитерских изделий значительной популярностью пользуются торты и пирожные, а также кексы. При несомненной популярности эти продукты нельзя отнести к продуктам здорового питания вследствие высокой энергетической ценности, а также значительного содержания в них сахаров и жиров. Поэтому одной из актуальных задач является создание изделий с пониженной энергетической ценностью, обогащенных биологически активными веществами и содержащих достаточное количество пищевых волокон.
Совершенствованию технологии производства мучных изделий пониженной энергетической и повышенной пищевой ценностей посвящено значительное количество исследований отечественных ученых: Пучковой Л.И., Скобельской З.Г., Васькиной В.А., Тумановой А.Е., Цыгановой Т.Б., Малкиной В.Д., Ильиной О.А., Аксеновой Л.М., Савенковой Т.В., Кочетковой А.А., Колпаковой В.В., Магомедова Г.О. и др., а также зарубежных ученых: Haque Md. Anwarul, Cronin Kevin, Lostie Mathieu, Rantakokko P., Maubois J.L., Pierre A. и др.
Яйцепродукты широко применяются при производстве кондитерских и кулинарных изделий. Однако использование натуральных яичных продуктов существенно усложняет организацию производства продукции, резко увеличивает микробиологическую опасность, в то время как применение сухих яичных продуктов позволяет исключить ряд операций и существенно упростить процесс подготовки сырья к производству. Сухие яйцепродукты вводят в состав сухих мучных смесей для кулинарных изделий. Сухие смеси входят в номенклатуру продукции хлебопекарной отрасли и вырабатываются в соответствии с ГОСТ Р 50366-92 (Концентраты пищевые. Полуфабрикаты мучных изделий).
С яйцепродуктами, которые используются в качестве рецептурных компонентов, в мучные изделия вносится холестерин, избыточное количество которого отрицательно сказывается на здоровье людей. Поэтому уменьшение содержания количества яйцепродуктов в рецептурах изделий без снижения их качества является важной задачей.
Отечественная яйцеперерабатывающая промышленность поставляет на рынок разнообразные сухие яйцепродукты: сухой белок, желток, яичный порошок, в т.ч. с различными добавками. Это открывает перед предприятиями, использующими яйцепродукты в качестве сырья, возможность совершенствовать технологии производства, изменяя соотношение белка и желтка по рецептуре и разрабатывая новые виды продукции. Однако технологические аспекты применения сухих яйцепродуктов при производстве мучных изделий с повышенной пищевой и пониженной энергетической ценностью изучены недостаточно. В связи с этим актуальными являются разработка технологии и совершенствование рецептур мучных кондитерских изделий и сухих смесей для производства кулинарных изделий с использованием отдельных видов сухих яйцепродуктов.
Цели и задачи исследования. Целью настоящего исследования являлась разработка технологии и расширение ассортимента мучных изделий (бисквитно-кремовых тортов, кексов из дрожжевого теста, сухих мучных смесей для кулинарных изделий), предназначенных для профилактического питания и выработанных с использованием сухих яйцепродуктов.
В соответствии с поставленной целью в работе решали следующие задачи:
-исследовать функциональные свойства сухих яйцепродуктов и дифференцировать их партии по установленным характеристикам, оценить сухие яйцепродукты по содержанию холестерина;
-определить взаимное влияние сухого яичного белка и сухого яичного желтка на их функциональные свойства;
-исследовать процессы, происходящие при приготовлении полуфабрикатов с использованием сухих яйцепродуктов;
-установить влияние сухих яйцепродуктов, других сырьевых ингредиентов и пищевых добавок на качество и пищевую ценность кондитерских изделий;
-разработать приемы подготовки сухих яйцепродуктов к введению в рецептуру кондитерских полуфабрикатов;
-разработать технологию производства бисквитного полуфабриката с использованием сухих яйцепродуктов в сочетании с пищевыми добавками;
-разработать технологию приготовления сбивных полуфабрикатов с использованием сухого яичного белка в сочетании с пищевыми добавками;
-разработать технологию производства кексов на дрожжах с использованием сухих яйцепродуктов;
-разработать рецептуры сухих мучных смесей для кулинарных изделий с использованием сухих яйцепродуктов;
-с использованием сухих яйцепродуктов разработать рецептуры новых видов продукции с уменьшенным содержанием холестерина, пониженной энергетической ценностью за счет снижения рецептурного количества сливочного масла и обогащенных пищевыми волокнами.
Научная новизна работы. Научно обоснована технология производства мучных кондитерских изделий и мучных смесей профилактического назначения с использованием сухих яйцепродуктов. Показано, что эффективность применения сухих яйцепродуктов зависит от их функциональных свойств. Установлена математическая зависимость между показателями жироэмульгирующей способности (ЖЭС) сухого яичного желтка, пенообразующей способности (ПОС), стабильности пены (СП) сухого яичного белка и свойствами полуфабрикатов, и качеством изделий. Показано, что сухие яйцепродукты содержат значительно меньше холестерина по сравнению с натуральными. Установлено, что эффективность применения сухих яйцепродуктов может быть повышена за счет введения добавок, влияющих на вязкость их растворов: модифицированного крахмала, карбокисиметилцеллюлозы, ПАВ, что в конечном итоге позволяет снизить расход яйцепродуктов, а в случае приготовления крема уменьшить количество сливочного масла. Установлено, что использование сухих яйцепродуктов взамен натуральных замедляет черствение изделий.
Практическая значимость. Разработаны технологии применения сухих яйцепродуктов при производстве мучных кондитерских изделий (бисквитно-кремовых тортов и кексов на дрожжах) и сухих мучных смесей для кулинарных изделий. Даны рекомендации о целенаправленном применении сухих яйцепродуктов, обладающих различными функциональными свойствами. Установлено соотношение сухого яичного белка и желтка при выработке бисквитного теста и теста для дрожжевых кексов. Разработаны технические приемы использования пищевых добавок (модифицированных крахмалов, эмульгаторов, КМЦ, ароматизаторов) при выработке изделий с использованием сухих яйцепродуктов. Разработаны рецептуры сухих смесей для оладий и блинов с использованием сухого желтка.
Предложенные технологии апробированы в производственных условиях ООО «Французская кондитерская» и кондитерского цеха предприятия ООО «Розовая жемчужина». В установленном порядке разработана и утверждена нормативная документация на новые виды продукции.
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ, отражающих ее основное содержание.
Апробация работы. Результаты работы были представлены на Х Всероссийском Конгрессе диетологов и нутрициологов «Питание и здоровье» (Москва, 2008 г.) и экспонировались на Международной выставке «Пекарня-макароны-интерсладости» (Москва, 2009 г.).
Структура и объем работы. Диссертационная работа включает: введение, обзор литературы, описание объектов и методов исследования, экспериментальную часть, выводы, список использованной литературы (243 наименования, в том числе 58 зарубежных авторов) и приложения. Основной текст диссертации изложен на 193 страницах, включая 65 таблиц и 30 рисунков.
Содержание работы
Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследований, показаны научная новизна и практическая значимость результатов исследования.
Обзор литературы посвящен рассмотрению ассортимента и особенности технологии производства мучных кондитерских изделий и сухих смесей, в рецептуру которых входят яйцепродукты. Рассмотрены состояние яйцеперерабатывающей отрасли, перспективы развития ассортимента и увеличения производства сухих яйцепродуктов, преимущества использования сухих по сравнению с натуральными яйцепродуктами. Уделено внимание вопросам применения пищевых добавок для повышения качества и пищевой ценности мучных изделий.
Экспериментальная часть
Эксперименты проводили в лабораториях кафедры «Технология общественного питания», «Технология хлебопекарного и макаронного производств» ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» и в лаборатории Вроцлавской сельскохозяйственной академии (Польша). Структурная схема исследований представлена на рис.1.
Материалы и методы исследований. При проведении исследований использовали 5 проб муки пшеничной хлебопекарной высшего сорта и другое сырье, применяемое в кондитерской отрасли, соответствующее ГОСТ, а также 10 проб сухого яичного белка отечественных и зарубежных производителей, по 3 пробы сухого яичного желтка, яичного порошка и одну пробу меланжа.
В работе применяли следующие добавки: модифицированные крахмалы: Ultra Tex 2000, Ultra Sperse 2000, Instant Clearjel SD компании «National Starch»; Emjel EP 300, Emjel EP 820 и крахмал – эмульгатор Em Tex 12688 компании «КТК», комплексная добавка: Arosoft Cake компании «Неос Игредиентс», препарат КМЦ (Цекол- 50000) компания «Центурон», ароматизаторы компании «Frutarom».
Для определения качества сырья использовали стандартные или общепринятые методы. Функциональные свойства сухих яйцепродуктов оценивали по следующим показателям ВСС - водосвязывающая способность, ЖСС – жиросвязывающая способность, ЖЭС – жироэмульгирующая способность, СЭ – стабильность эмульсии, ПОС – пенообразующая способность, СП – стабильность пены, определяемым по принятым методикам. Полуфабрикаты и изделия (бисквитные, кремовые полуфабрикаты, торты, кексы, сухие мучные смеси) готовили по унифицированным или модифицированым рецептурам. Характеристики теста для кексов устанавливали с помощью фаринографа. Изделия оценивали по физико-химическим и органолептическим показателям. В проведении дегустационной оценки принимали участие дегустаторы, прошедшие проверку на отсутствие вкусового дальтонизма. Структурно-механические свойства кексов и их изменение при хранении определяли с помощью прибора Структурометр СТ-1, о черствении изделий судили также по гидрофильным свойствам мякиша. Содержание холестерина в яйцепродуктах и изделиях определяли методом ВЭЖХ. Микробиологические исследования проводили в соответствии с методами, предусмотренными СанПиН 2.3.2.1078-01. При планировании экспериментов и обработке результатов использовали методы математической статистики.
Результаты исследования и их анализ
В качестве альтернативы натуральным яичным продуктам при выработке различных мучных изделий (кондитерских, хлебобулочных или сухих полуфабрикатов для кулинарных изделий) находят применение сухие яйцепродукты, при этом в зависимости от вида конечного продукта, отдают предпочтение сухому яичному порошку или отдельно сухому белку или желтку.
Раздельное дозирование сухих белка и желтка в определенных пропорциях может обеспечить более значительный положительный эффект по сравнению с сухим яичным порошком, в котором его составляющие (белок и желток) находятся в естественном соотношении.
Функциональные свойства сухого яичного белка и желтка
Определение функциональных свойств сухих яйцепродуктов (таб.1) позволяет дифференцировать партии продуктов в зависимости от установленных характеристик и определять их количество в зависимости от того, используются они по отдельности или совместно.
Таблица 1.Функциональные свойства сухих яичных продуктов
|
Партии продукта |
ВСС, г/г |
ЖСС,г/г |
ЖЭС,% |
СЭ, % |
ПОС,% |
СП, % |
|
Яичный порошок |
2,52 |
1,43 |
50 |
52 |
13 |
50 |
|
Яичный белок (Италия)
|
Растворяется |
1,15 |
70 |
75 |
283 |
73 |
|
Яичный белок (Польша)
|
Растворяется |
1,20 |
58 |
65 |
215 |
70 |
|
Яичный желток (Польша) |
0,1 |
1,4 |
90 |
95 |
- |
- |
|
Яичный желток (Италия) |
0,2 |
1,5 |
85 |
92 |
- |
- |
|
Яичный желток (Россия) |
0,1 |
1,4 |
83 |
91 |
|
|
Сухой белок обладает высокой пенообразующей способностью, поэтому при производстве кондитерских изделий чаще всего отдают предпочтение, именно, этому продукту, используя его, например, при выработке бисквита или белкового крема.
В работе использовали пробы сухого яичного белка, отобранные от партий продукта, поставляемого на отечественный рынок разными фирмами (табл.2).
Поскольку основным этапом при производстве кремов является сбивание, то исследовали процесс формирования пены при использовании различных проб белка. Контролем служил натуральный яичный белок.
Отдельные партии сухого яичного белка различались по функциональным свойствам (рис.2).
Таблица 2. Характеристика проб сухого яичного белка
|
№ пробы |
Наименование пробы |
ПОС,% |
СП,% |
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
СЯБ «Ovopol», Польша СЯБ «Ovopol», Польша СЯБ «NIVE», Польша СЯБ «Ovopol, Польша СЯБ «Ovopol», Польша СЯБ, Голландия СЯБ Россия СЯБ Россия СЯБ Россия СЯБ Россия |
157 177
200 187
160 181
130 150
160 160
|
39 45 52 47 81 40 50 30 40 75 |
Рис. 2. Прирост объема пены при сбивании отдельных проб яичного белка
Из представленных проб СЯБ наибольшей способностью образовывать пену обладает проба № 3 (470%), которая достигается за 6 мин сбивания. Несколько меньший прирост пены образует проба № 2 (450%) за 7 мин сбивания. При сбивании белка пробы №4 наибольший прирост объема пены обеспечивается за 9 мин. Следовательно, изменяя продолжительность сбивания, возможно повысить эффективность применения СЯБ, учитывая его функциональные свойства.
Влияние совместного использования сахара, сухого яичного желтка и сухого яичного белка на пенообразующую способность
Исследования показали, что доминирующей характеристикой СЯБ является его пенообразующая способность и стабильность пены, а функциональные свойства СЯЖ в первую очередь связаны с его жироэмульгирующей способностью, и он практически не обладает способностью образовывать пену, и, кроме того, присутствие желтка в составе яичного порошка снижает пенообразующую способность в целом. Основным компонентом бисквитного теста наряду с яйцепродуктами и мукой является сахар, который на начальных этапах приготовления теста сбивают с меланжем.
На рис. 3 представлены результаты исследования пенообразующей способности сухого яичного белка и сухого яичного желтка в соотношении, идентичном в натуральном яйце (61:39), которая составляет 110% за 9 мин сбивания и пенообразующая способность натурального яйца, равная 132% за 5 мин сбивания.
Желток в отдельности пенообразующих свойств практически не проявляет. Его пенообразующая способность равна 37% после 8 мин сбивания. Сахар с желтком в соотношении 50:50 проявляет самую низкую ПОС, равную 20,5% за 5 мин сбивания.
Добавление к белку сахара приводит к снижению пенообразующей способности до 238%, которая достигается за 9 мин сбивания.
Рис.3. Влияние соотношения сухих яйцепродуктов и сахара на прирост объема пены
При добавлении к белку желтка и сахара в соотношении 33:33:33 пенообразующая способность снижается до 43,7%. Увеличение сахара в смеси до соотношения 25:15:60 снижает ПОС до 20%.
Для определения соотношения сухого яичного белка, сухого яичного желтка и сахара в рецептуре бисквита использовался симплекс – решетчатый метод для трехкомпонентной смеси (рис.4).
Рис. 4. Пенообразующая способность смесей яйцепродуктов и сахара
Диаграмма представляет собой факторное пространство в виде равностороннего треугольника для трехкомпонентной смеси, состоящей из сахара, сухого яичного белка и сухого яичного желтка. Содержание каждого компонента смеси в вершинах треугольника откладывается вдоль какой-либо одной из сторон треугольника. Пенообразующая способность смесей на диаграмме отражена различной интенсивностью окрашивания.
а б в
Рис.5. Пенообразующая способность смесей:
а) белок-сахар; б) белок-желток; в) желток-сахар
В результате статистической обработки полученных результатов были установлены следующие математические зависимости:
а) y = 2,9111+3,3668x1+0,1654 x2,
б) y = 19,3868 + 3,202 x1+ 0,1642 x3,
в) y = 339,449 – 3,209 x2 - 3,3659 x3,
где у – пенообразующая способность;
x1 – количество белка; x2 - количество желтка;
x3 - количество сахара.
Среди трех рассматриваемых компонентов смеси набольшей пенообразующей способностью обладает яичный белок (476%). Добавление к яичному белку сахара в меньшей степени (рис.5 а), а желтка в большей степени (рис.5 б) приводит к снижению ПОС смеси в целом, так как сахар и желток, взятые в отдельности, пенообразующих свойств не проявляют (рис.5 в).
Влияние функциональной добавки КМЦ на пенообразующую способность яичного белка
Белковые вещества могут быть совместимы с широким кругом загустителей, гелеобразователей и стабилизаторов полисахаридной природы. К такому роду ингредиентов относится КМЦ (Е466). Исследовали воздействие КМЦ на свойства пенной системы (рис.6).
Рис 6. Влияние КМЦ на ПОС яичного белка
Как следует из полученных данных, введение КМЦ в определенной дозировке оказывает положительное влияние на ПОС яичного белка. Максимальная ПОС достигалась в присутствии КМЦ в количестве 0,1-0,3 % к массе белка. Следовательно, введение КМЦ в минимальной дозировке способствует не только увеличению содержания в изделиях пищевых волокон, но и повышению качества изделий.
Разработка технологии приготовления полуфабрикатов для тортов и пирожных с использованием сухих яйцепродуктов
Пирожные и торты занимают значительное место (около 35%) в общем объеме производства мучных кондитерских изделий. Отличительные особенности данных изделий заключаются в более высоком содержании сахара-песка и жира и меньшем содержании муки, чем в других мучных кондитерских изделиях.
Разработка технологии бисквитных полуфабрикатов. Представляет значительный интерес использование сухого белка и сухого желтка при производстве бисквитных полуфабрикатов взамен натурального яйца. Предпочтение, отдаваемое СЯП по сравнению с натуральными яйцами, связано с тем, что при их использовании существенно улучшаются санитарные условия производства, исключается вероятность обсеменения продукции нежелательными микроорганизмами, повышается стабильность качества продукции.
Сухие яйцепродукты перед использованием смешивают с водой, поэтому определяли это соотношение перед замесом теста для получения бисквита, обладающего как оптимальными реологическими, так и физико-химическими характеристиками. Желток восстанавливали с водой в разных соотношениях – 1:3 (проба 2), 1:2,5 (проба 3), 1:2 (проба 4). Белок восстанавливали с водой в соотношении 1:9. В качестве контроля служил бисквитный полуфабрикат из натуральных яиц (проба 1) (табл.3). Из данных, приведенных в таблице 3, видно, что наилучшие показатели бисквитного полуфабриката были получены при использовании желтка, восстановленного водой в соотношении 1:2,5 (проба 3).
Таблица 3. Влияние соотношения воды и сухого яичного желтка на качество бисквитного полуфабриката
|
Проба, № |
Удельный объем, м3/кг*10-3 |
Плотность теста, кг/м3 |
Плотность бисквита, кг/м3 |
Влажность теста, % |
Влажность бисквита, % |
|
1 2 3 4 |
5,10 4,27
4,43 3,50
|
420,6 530,0
511,3 558,0
|
160,5 224,7
210,6 230,0
|
36,21 36,7
38,0 38,3
|
24,5 27,6
26,6 24,8
|
Исследовали соотношение белка и воды: 1:8 (проба 2), 1:8,5 (проба 3), 1:9 (проба 4). Наилучшие характеристики бисквитного полуфабриката были получены при восстановлении белка водой в соотношении 1:8,5 (проба 3) (табл.4).
Таблица 4. Влияние соотношения воды и сухого яичного белка на качество бисквитного полуфабриката
|
Проба, № |
Удельный объем, м3/кг*10-3 |
Плотность теста, кг/м3 |
Плотность бисквита, кг/м3 |
Влажность теста, % |
Влажность бисквита, % |
|
1 2 3 4 |
5,10 3,82
4,34 4,27
|
420,6 578,6
473,2 584,0
|
160,5 237,0
183,6 244,7
|
36,21 37,2
36,9 36,1
|
24,5 26,4
25,1 25,4
|
В дальнейшем для приготовления бисквитных полуфабрикатов использовали эти соотношения. Исследовали влияние совместного (меланж) и раздельного сбивания белка и желтка с сахаром при приготовлении бисквита (табл.5). При получении бисквита из натуральных яиц сбивали меланж с сахаром (проба 1), а также отдельно белок и желток с сахаром (проба 2). При получении бисквита из сухих яйцепродуктов сбивали отдельно белок и желток с сахаром (проба 3), получить меланж путем восстановления его из сухого яичного белка и желтка и сбить композицию с сахаром не удалось.
Таблица 5. Влияние совместного и раздельного сбивания белка и желтка с сахаром на свойства бисквитных полуфабрикатов
|
Проба, № |
Удельный объем, м3/кг*10-3 |
Плотность бисквита, кг/м3 |
Влажность бисквита, % |
|
1 2 3 |
3,97 3,74
4,08 |
235,4 252,4
235,1 |
25,2 26,8
27,1 |
Наилучшие результаты были получены при сбивании меланжа из нативных яиц (проба 1), близкими показателями характеризуется бисквитный полуфабрикат из сухих яйцепродуктов при отдельном сбивании белка и желтка с сахаром (проба 3). Несколько худшими показателями характеризовался полуфабрикат при раздельном сбивании нативных яичных белка и желтка с сахаром (проба 2). В соответствии с уточненной методикой готовили бисквитные полуфабрикаты, используя пробы сухого яичного белка, отличающиеся функциональными свойствами (ПОС и СП) (табл.6).
Таблица 6. Зависимость удельного объема бисквита от пенообразующей способности и стабильности пены сухого белка
|
Проба, № |
Пенообразующая способность, % |
Стабильность пены, % |
Удельный объем, м3/кг*10-3 |
|
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. |
157 177
200 187
160 181
130 150
160 160
|
39 45 52 47 81 40 50 30 40 75 |
4,35 3,95
5,1 3,29
5,0 4,4
3,9 4,3
4,0 5,3
|
У=2,77+0,0021Х1+0,024Х2,
где у - удельный объем бисквита, м3/кг*10-3 ; Х1 –ПОС; Х2- СП 
Рис. 7 Зависимость удельного объема бисквита от функциональных свойств белка
Результаты математической обработки полученных результатов (рис.8) свидетельствуют, что удельный объем полученного бисквита зависит как от ПОС , так и от СП. Но показатель стабильности пены влияет на объем бисквита в значительно большей степени.
следующая страница>