Использование полисахаридной добавки в технологии взбивных молочных десертов

На правах рукописи

БЫЧКОВА ТАТЬЯНА СЕРГЕЕВНА

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИСАХАРИДНОЙ ДОБАВКИ В ТЕХНОЛОГИИ ВЗБИВНЫХ МОЛОЧНЫХ ДЕСЕРТОВ

Специальность 05.18.15 –Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Орел 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс» на кафедре «Технология и организация питания, гостиничного хозяйства и туризма»

Научный руководитель	- доктор технических наук, профессор Артёмова Е.Н.
Официальные оппоненты	- доктор технических наук, профессор Толкунова Н.Н. - кандидат технических наук, доцент Жубрева Т.В.
Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова»

Защита состоится «09» февраля 2012 года в 12.00 часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.182.08 при ФГБОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК» по адресу:302020, Орёл, ул. Наугорское шоссе, 29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат размещен на сайте ФГБОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК»:

www.gu-unpk.ru

Автореферат разослан «26» декабря 2011 года

Учёный секретарь диссертационного Совета,

доктор технических наук, доцент Е.А. Кузнецова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В последнее время всё более пристальное внимание в пищевой технологии уделяется комплексному использованию растительного сырья, что обусловлено не только его многообразием, но и легкой доступностью в условиях средней полосы России, а также экономической выгодой его применения.

Научные разработки в области создания новых рецептур пищевых продуктов с использованием натуральных гидроколлоидных стабилизаторов позволят расширить ассортимент молочных продуктов, охлажденных и замороженных десертов и многих других продуктов.

Одним из направлений, устойчиво развивающихся в настоящее время, является изыскание новых веществ растительного происхождения, которые могут быть использованы в производстве молочных десертов в качестве стабилизаторов. Поскольку молочные десерты широко используются в питании, необходимо расширять их ассортимент.

В целях рационального использования стабилизаторов применительно к взбивным молочным десертам разных видов, при одновременном улучшении качества продукта весьма важно учитывать их пенообразующие свойства, а также способность стабилизировать пену и жировую эмульсию. Стабилизаторы, традиционно используемые в пищевых технологиях, не обладают всей полнотой вышеперечисленных свойств. Поэтому поиск эффективного стабилизатора для применения в технологии молочных десертов является актуальным.

В настоящее время для стабилизации пищевых систем используются добавки растительного происхождения. Их стабилизирующие свойства обусловлены наличием в их составе различных полисахаридов.

Известна полисахаридная добавка «ПОЛИКОМ», использование которой рекомендовано в технологиях различных групп блюд. Высокая концентрация полисахаридов и их состав позволяет предположить возможность проявления стабилизирующих свойств «ПОЛИКОМом», что может быть использовано в технологии взбивных молочных продуктов.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является обоснование использования в технологиях молочных десертов «ПОЛИКОМа» в качестве стабилизатора.

В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

• изучить ассортимент взбивных молочных десертов и свойства традиционно используемых в их технологиях стабилизаторов, теоретически обосновать возможность использования «ПОЛИКОМа» в качестве стабилизатора десертов;
• экспериментально оценить стабилизирующие свойства «ПОЛИКОМа» и сравнить его с традиционно используемыми в технологии молочных десертов стабилизаторами;
• разработать композиции «ПОЛИКОМа» с молочными продуктами (восстановленным обезжиренным молоком и сливками) и оценить влияние различных технологических факторов на их пенообразующие свойства;
• разработать технологию производства и ассортимент новых взбивных молочных десертов с «ПОЛИКОМом»;
• комплексно оценить разработанные молочные десерты по органолептическим, структурно-механическим, микробиологическим показателям, безопасности и пищевой ценности;
• экономически обосновать производство взбивных молочных десертов.

Научная новизна работы. Доказано, что проявление «ПОЛИКОМом» стабилизирующих свойств находится на одном уровне с традиционными стабилизаторами, такими как желатин, пектин и картофельный желирующий крахмал.

Установлено, что растворы «ПОЛИКОМа» обладают стабилизирующими свойствами при нагревании до 90 °С, при этом нагрев до температуры 45-50 °С способствует полному переходу пектина «ПОЛИКОМа» в растворенное состояние.

Доказано, что в качестве стабилизатора во взбивных молочных десертах целесообразно использовать 10 %-ный раствор «ПОЛИКОМа», который следует вносить в рецептурную смесь после ее фильтрования на стадии пастеризации.

Установлены оптимальные условия взбивания композиции «ПОЛИКОМа» с молочными продуктами (температура, скорость и продолжительность взбивания) Определено максимально возможное количество рецептурных компонентов (сахара и лимонной кислоты), при котором достигаются стабильные высокие показатели пенообразующих свойств исследуемых композиций.

Доказано, что «ПОЛИКОМ» улучшает структурно-механические свойства как композиций с молочными продуктами, так и готовых взбивных десертов.

Разработаны рецептуры мороженого и крема, в которых в качестве стабилизатора выступает только «ПОЛИКОМ». С использованием интегрального показателя качества доказана их конкурентоспособность.

Практическая значимость работы. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработан способ производства мороженого. Новизна технического решения подтверждена патентом РФ № 2283593 «Способ производства мороженого» от 20.09.2006 г.

Подготовлен проект технической документации для централизованного производства мороженого с «ПОЛИКОМом» - ТУ 9228-173-02069036-2004, ТИ 02069036-103, РЦ 02069036-164, РЦ 02069036-129; крема с «ПОЛИКОМом» - ТУ 9222–217–02069036–2007, ТИ ТУ 9222–217–02069036; а также технико-технологические карты.

Разработанные молочные десерты награждены 4 дипломами на конференциях и выставках различного уровня (Киев 2004, 2005; Москва 2004).

Работа велась в рамках научно-технических программ Министерства образования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», подпрограмма (204) «Технологии живых систем» по темам НИР: «Механизм формирования молочных продуктов с пенной и эмульсионной структурой с использованием сапонинсодержащего сырья» (2002), «Создание биологически безопасных продуктов с использованием пенообразующих и эмульгирующих свойств сапонинсодержащих круп и бобовых» (2003-2004), а также договора о научно-техническом сотрудничестве с Могилевским государственным университетом продовольствия.

Практическая апробация разработок проведена на промышленных предприятиях г. Тулы и на предприятиях общественного питания г. Новозыбкова Брянской области.

Апробация работы. Материалы работы доложены и обсуждены на научных конференциях различного уровня, в том числе: всероссийском семинаре «Приоритеты и научное обеспечение реализации государственной политики здорового питания в России» (Орел, 2003); научно-производственных конференциях (Киев, 2004, 2005); научно-практических конференциях (Москва, 2004, 2005); научно-практической конференции «Оборудование и технологии пищевых производств» (Донецк, 2005); научно-технической конференции «Технология живых систем» (Москва, 2004);ежегодных научно-технических конференциях, проходивших в рамках «Недели науки» ОрелГТУ (Орел 2005, 2006, 2007); международных научно-практических конференциях «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг» (Орел, 2004, 2011); международных научно-практических конференциях «Стратегия развития индустрии гостеприимства и туризма» (Орел, 2005, 2007, 2009); международной научно-методической конференции «Инновационные технологии в образовании и науке» (Зыряновск, 2006); двадцатых международных плехановских чтениях (Москва, 2007); всероссийской научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания» (Челябинск, 2007); всероссийской научно-технической конференции «Экология и безопасность в техносфере» (Орел, 2008).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 28 печатных работ, в том числе 1 патент России, 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, технологической части, выводов, списка литературных источников и приложений. Содержание диссертации изложено на 175 страницах основного текста, включает 36 рисунков и 58 таблиц, 15 приложений. Список литературы включает 209 наименований, в том числе 47 зарубежных. В приложении приведены копии документов: патент, техническая документация на десерты с «ПОЛИКОМом», дипломы, акты выработки и дегустации, акт о внедрении результатов исследования в учебный процесс.

1 ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЛИКОМА В ТЕХНОЛОГИИ ВЗБИВНЫХ МОЛОЧНЫХ ДЕСЕРТОВ

В обзоре литературы обоснована актуальность темы, поставлена цель и сформулированы задачи диссертационного исследования на основе анализа ассортимента взбивных молочных продуктов, особенностей структурообразования в молочных десертах и показателей полисахаридной добавки.

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Схема проведения эксперимента представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема проведения эксперимента

В качестве объектов исследования были использованы сухое обезжиренное молоко (СОМ) по ГОСТ Р 52791-2007; сливки 35 %-ной жирности по ГОСТ Р 52091-2003; полисахаридный комплекс «ПОЛИКОМ» по ТУ РБ 02071990.25; растворы «ПОЛИКОМа» различной концентрации и при различных технологических факторах; композиция восстановленное обезжиренное молоко : «ПОЛИКОМ»; композиция сливки 35 %-ной жирности : «ПОЛИКОМ»; образцы мороженого с «ПОЛИКОМом»; образцы кремов с «ПОЛИКОМом».

При исследовании сырья, композиций «ПОЛИКОМа» с молочными продуктами использовали следующие методы: отбор проб молочных продуктов и подготовка их к анализу - ГОСТ 26809-86; измерение вязкости – вискозиметрическим методом; количество растворимого пектина – кальций-пектатным методом; молекулярная масса пектина – вискозиметрическим методом; степень этерификации –титриметрическим методом по ГОСТ 29059-91; пенообразующая способность – методом кратности пен; устойчивость пены – по методике Матца С.А.; дисперсность систем – методом микрофотографирования; оценку влияния технологических факторов на пенообразующие свойства – методом математического планирования эксперимента; расчет опытных рецептур мороженого производили методом произвольного выбора количества отдельных компонентов смеси с последующим расчетом количеств остальных; органолептические показатели качества десертов – по разработанным пятибалльным шкалам, взбитость мороженого – по ГОСТ Р 52175-2003, сопротивляемость мороженого таянию и плотность мороженого – согласно «Инструкции по технохимическому контролю по производству мороженого»; плотность смеси для мороженого – ареометрическим методом; адгезия – на Реотесте РН-1. Микробиологические показатели готовых продуктов определяли по ГОСТ 9225-84, ГОСТ 30347-97, ГОСТ Р 52814-2007, ГОСТ Р 52816-2007, МУК 4.2.1847-2004, физико-химические показатели оценивали по ГОСТ 3624-92, ГОСТ 3626-73, ГОСТ 3628-78, ГОСТ 5867-90, показатели безопасности – по ГОСТ 26927-86, ГОСТ 26929-94, ГОСТ 26930-86, ГОСТ 26932-86, ГОСТ 26933-86, ГОСТ 30711-2001. Отпускную цену десертов определяли методом «средние издержки плюс прибыль», конкурентоспособность - по методике, разработанной Голубевым В.В. и Грузинцевой Н.А.

Достоверность экспериментальных данных оценивали с помощью пакета прикладных программ «Statistika 6.0», «Statistika 8.0». Расчёты, построение графиков и их описание осуществляли с помощью приложений Microsoft Office 2010.

3 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ «ПОЛИКОМА»

С целью использования «ПОЛИКОМа» в технологии молочных десертов в качестве стабилизатора были исследованы его технологические свойства. Свойства «ПОЛИКОМа» оценивали по его растворам различной концентрации от 1 до 12 % с интервалом 1 %, которые готовили следующим образом: «ПОЛИКОМ» вносили в воду при комнатной температуре и нагревали в течение 5 минут при температуре 35-40 С. Растворы «ПОЛИКОМа» были оценены визуально и по физико-химическим показателям (рН, вязкость).

С позиции химического состава «ПОЛИКОМа» пектин вносит вклад в структурообразование за счет своих желирующих свойств, нерастворимые гемицеллюлоза и целлюлоза за счет армирующего эффекта, а их набухание придает дополнительную вязкость растворам «ПОЛИКОМа».

Учитывая, что пектин является самым лабильным компонентом из перечисленных полисахаридов, была оценена степень его перехода в растворенное состояние в зависимости от технологических факторов и определены такие его качественные показатели, как молекулярная масса и степень этерификации.

С повышением массовой доли «ПОЛИКОМа» активная кислотность растворов понижалась, вязкость увеличивалась, что связано с увеличением количества растворимого пектина, который способствует их желированию.

По результатам визуальной оценки оптимальными показателями отличались растворы с концентрацией «ПОЛИКОМа» 9-11 %. Они имели пюреобразную консистенцию с равномерно распределенными не растворившимися частицами, цвет от коричневого до темно-коричневого.

Для оценки влияния температурной обработки на физико-химические свойства выбранных растворов «ПОЛИКОМа» их подвергали нагреванию при температуре от 30 до 90 °С в течение 3-5 минут и при температурах 80 и 90 °С продолжительностью до 50 минут с интервалом 10 минут.

Установлено, что при температуре нагревания 35-40 °С в раствор переходит около 80 % растворимого пектина, вносимого с «ПОЛИКОМом» в раствор. При этом значения молекулярной массы и степени этерификации всех образцов растворимого пектина оставались на постоянном уровне, что свидетельствует о сохранении целостности молекул пектина в данных условиях.

При нагревании до температуры 50 °С в течение 5 минут весь пектин, входящий в состав «ПОЛИКОМа» переходит в раствор, способствуя проявлению им своих стабилизирующих свойств. При этом раствор 11%-ной концентрации с ростом температуры до 50 °С становился слишком густым, что может мешать его равномерному распределению в смеси рецептурных компонентов. Поэтому для дальнейшего нагревания были использованы растворы с массовой долей «ПОЛИКОМа» 9 и 10 %.

Установлено, что нагревание растворов «ПОЛИКОМа» при температуре 80 °С продолжительностью до 30 минут или при температуре 90 С продолжительностью до 10 минут приводит к повышению их вязкости, что объясняется разрушением протопектина с дополнительным образованием растворимого пектина, перешедшего в раствор (рисунок 2). При более продолжительном нагреве наблюдается понижение вязкости растворов «ПОЛИКОМа», связанное с нарушением целостности молекул пектина, что подтверждается изменением его молекулярной массы (таблица 1). Значение степени этерификации оставалось постоянным, что свидетельствует о равномерном распределении этерифицированных групп галактуроновой кислоты по всей длине молекулы пектина «ПОЛИКОМа».

Сравнивая «ПОЛИКОМ» с традиционно используемыми в технологиях взбивных молочных десертов стабилизаторами – желатином, пектином, картофельным желирующим крахмалом, рассматривали их композиции с молочными продуктами: восстановленным обезжиренным молоком и сливками 35 %-ной жирности.

а) б)

Рисунок 2 – Влияние температуры пастеризации на физико-химические свойства растворов «ПОЛИКОМа»

а) на вязкость растворов «ПОЛИКОМа»

б) на количество растворимого пектина в растворе

Установлено, что пенообразующие свойства полученных композиций находились на одном уровне, что подтверждает целесообразность использования «ПОЛИКОМа» в качестве стабилизатора. При этом, входящие в состав «ПОЛИКОМа» полисахариды – протопектин, целлюлоза и гемицеллюлоза - армируют пузырьки воздуха, сохраняя высокую устойчивость пен и придавая дополнительную вязкость композициям, а пектин вносит свой вклад желированием системы.

Таблица 1 - Свойства пектина, выделенного из «ПОЛИКОМа»