Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Создание на основе новейших достижений фундаментальных и прикладных наук эффективных технологий, обеспе-швающих производство биологически полноценных продуктов, отвечающих современным требованиям науки о питании детерминированных рупп населения, является актуальной проблемой.
Мониторинг структуры питания населения в последние годы выя-шл стабильное увеличение потребления важнейшего продукта - хлеба ювышенной пищевой ценности, практически во всех странах мира. Ре-ишзация задачи обеспечения населения хлебом высокого качества и ювышенной пищевой ценности обусловливает поиск и применение новых :ырьевых ресурсов, совершенствование на их основе структуры ассор-гимента изделий.
В связи с расширением в сельском хозяйстве производства нового вида зерна - тритикале (гибрида ржи и пшеницы) важно устано-шъ целесообразность применения в хлебопекарной отрасли нового шда муки из зерна тритикале.
Исследованию химического состава, технологических, мукомоль-1ых и хлебопекарных свойств зерна и муки тритикале посвящены фун-іаментальньїе труда Ауэрмана Л. Я., Анискина В. И., Беркутовой Н. С., іедерниковой Е.И., Вороновой Е.А., Голенкова В. Ф.. Козьминой Н.П., [азакова Е. Д., Кретовича В. Л., Максимчука Б. М., Мосоловой Н.М., Іечаева А. П. Поландовой Р. Д., Трисвятского Л. А.. Чумак Т. И., Ва-іескІН., Blskupsckl A., Hoseney R.C., GlattesH., Репа Л., Tsen :.. Tosl Е., Laylckl Т., Вангелова A., Mllosz L., Kowalcauk Н. и ip.. в которых была показана целесообразность использования ритикале в качестве основного сырья наряду с пшеничной и ржаной
мукой в хлебопекарном производстве.
Применение тритикалевой муки позволяет расширить сырьевую ба зу, ассортимент изделий, обогащенных жизненно важными веществами белком, незаменимыми аминокислотами, витаминами, минеральными ве ществами.
За последние годы селекционированы и районированы новые высо копродуктивные сорта тритикале, использование которых в хлебопе тсарной отрасли требует разработки комплексной системы управлени качеством на различных стадиях переработки - послеуборочной обра ботки, помола и производства хлебобулочных изделий.
Исследования в этом направлении касались решения лишь локаль ных задач, не увязанных с качеством конечного продукта - тритика левого хлеба.
В связи с этим актуальной является разработка научных осно технологий хлеба из муки новых высокопродуктивных сортов тритика ле, включающих теоретические и прикладные аспекты улучшения ка чества зерна и продуктов его переработки, эффективного применени тритикалевой муки в хлебопекарном производстве.
ЦЕЛЬ И НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ. Целью работы явилось научно обоснование и практическая разработка эффективных технологий хлеб улучшенного качества из муки новых высокопродуктивных сортов три тикале на основе направленного формирования хлебопекарных свойст зерна и муки в процессе сушки и помола, оптимизации процесса тес топриготовления. В соответствии с поставленной целью были опреде лены основные направления исследований:
- характеристика свойств, химического состава, микроструктур новых высокопродуктивных сортов тритикале и их классификация п фенотипу (пшеницы или ржи); 2
системное изучение и анализ путей улучшения качества муки із высокопродуктивных сортов тритикале;
комплексные исследования технологических, хлебопекарных и іиохимических свойств зерна при различных режимах сушки, в том іисле с использованием нетрадиционных видов энергоподвода и при производстве муки с варьированием выхода и крупности помола;
разработка теоретических и практических основ технологии :леба из тритикалевой муки улучшенного качества, включающих науч-іое обоснование технологии хлеба из муки высшего сорта и цельнос-юлотого зерна тритикале на основе изучения влияния параметров :естоприготовления, механического воздействия, рецептурных композитов - улучшителей, биологических полуфабрикатов (заквасок) с іаправленньм культивированием специально селекционированных штам-юв микроорганизмов и набухающего полуфабриката на реологические свойства, биохимические, микробиологические, коллоидные процессы іри тестоприготовлении и качество хлеба;
изучение механизма процессов, микроструктуры теста и хлеба, шмического -состава хлеба;
опытно-промышленная апробация результатов исследований, >азработка нормативной документации и внедрение.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Разработана научная концепция производства слеба Из муки новых высокопродуктивных сортов зерна тритикале на юнове целенаправленного регулирования хлебопекарных свойств зерна m стадиях послеуборочной обработки и помоле муки, взаимоувязанных : формированием структуры теста и качества хлеба.
На основании экспериментального изучения технологических и шебопекарных свойств новых высокопродуктивных сортов тритикале, іайонированньк в различных регионах России и стран СНГ, впервые
выявлена их дифференциация по фенотипу родительских форм (пшеницы и ржи), в зависимости от свойств белково-протеиназного и углевод-но-амилазного комплексов.
Выявлены особенности термостойкости и влагоотдающей способности тритикале, математические зависимости уточнены соответствующими коэффициентами.
Установлено повышение хлебопекарных свойств новых высокопродуктивных сортов тритикале с фенотипом ржи при комбинированном конвективно-микроволновом способе сушки зерна, как наиболее соответствующем специфической структуре зерновки и конформационным изменениям белков.
Выявлена зависимость хлебопекарных свойств муки .от крупности помола. Установлены закономерности снижения амилолитической активности и повышения упруго-эластичных свойств клейковины муки из зерна с фенотипом ржи при повышении крупности помола, а для муки из зерна с фенотипом пшеницы - повышение ферментативной активности и улучшение свойств клейковины при снижении крупности помола.
Впервые сформулированы научно обоснованные требования к показателям качества, в том числе по крупности помола, муки высшего сорта и цельносмолотого зерна с фенотипом ржи и пшеницы.
Выявлены факторы оптимизации реологических свойств теста, 'биохимических и микробиологических процессов, качества хлеба из тритикалевой муки высшего сорта с фенотипом пшеницы - пониженная температура теста при замесе, состав и содержание рецептурных компонентов - улучшителей, механическая обработка (раскатка) тестовых заготовок, совмещение процесса брожения и расстойки, обусловленные особенностями свойств белково-протеиназного и углеводно-ами-лазного комплексов тритикалевой муки - низкой ферментативной 4
активностью и короткорвущейся клейковиной. Выявленное влияние вышеуказанных факторов подтверждено микроструктурой теста и хлеба.
Впервые установлена роль в технологии хлеба из тритикалевой муки высшего сорта с фенотипом ржи заквасок с направленным культивированием штаммов микроорганизмов, выделенных из тритикалевой муки и заквасок спонтанного брожения. Определен видовой состав микрофлоры муки и заквасок, идентифицированы доминирующие виды микроорганизмов Saccharomyces cerevlslae, Lactobacillus brevls u Lactobacillus plantarum, выявлены отличительные особенности их физиоло-го-биохимических, культуральных и технологических свойств по сравнению с микрофлорой заквасок из пшеничной и ржаной муки, а также -состав и содержание летучих кислот и аминокислот закваски. Установлено влияние на реологические свойства клейковины и теста, активность альфа-амилазы, биохимические и микробиологические процессы, качество хлеба, технологии на закваске с направленным культивированием микроорганизмов с исключением стадии брожения теста до разделки.
При разработке технологии хлеба из муки цельносмолотого зерна тритикале с фенотипом пшеницы, характеризующейся пониженной ферментативной активностью и короткорвущейся клейковиной, получены адекватные математические зависимости реологических свойств теста, показателей качества хлеба от применения специального набухающего Лалуфабриката с оптимальным составом и содержанием компонентов (в т.ч. функциональных добавок), технологических режимов приготовления теста, дозировок рецептурных компонентов.
Научно обоснованные концептуальные положения, оптимизированные параметры тестоприготовления и рецептуры явились основой впервые разработанных высокоэффективных технологий хлеба из тритика-
левой муки.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Разработаны методы улучшения хлебопекарных свойств муки из зерна высокопродуктивных сортов тритикале и технологии хлеба из тритика-левой муки высшего сорта и цельносмолотого зерна, открывающие перспективы расширения сырьевой базы, создания сортов хлеба повышенной пищевой ценности и с улучшенными потребительскими свойствами.
Разработаны энергосберегающие и технологически эффективные методы улучшения хлебопекарных свойств муки из зерна тритикале в процессе сушки (а.з. N 506274 - положительное решение о выдаче патента, патент N 2019998).
Разработан математический алгоритм сушки зерна тритикале с использованием ПЭВМ.
Предложены методы регулирования хлебопекарных свойств муки из зерна тритикале с фенотипом пшеницы и ржи на основе оптимизации крупности помола.
Утверждены совместно с ВНИИЗ технические условия на муку хлебопекарную из зерна тритикале.
Разработана технология хлеба из муки тритикалевой высшего сорта (фенотип пшеницы) улучшенного качества с оптимизацией технологических параметров, рецептурных компонентов-улучшителей, механической обработки - раскатки полуфабрикатов (а.с. N 1757139, патент N 2007916).
Разработана технология хлеба из муки тритикалевой высшего сорт& (фенотип ржи) улучшенного качества на заквасках, приготовленных на селекционированных штаммах микроорганизмов с направленным культивированием в мучных средах (патент Ы 207918, а. з. 6
5081188 - положительное решение о выдаче патента).
Разработана технология хлеба из муки цельносмолотого зерна тритикале (фенотип пшеницы), основанная на оптимизации коллоидных процессов, реологических свойств полуфабрикатов за счет использования набухающего полуфабриката, функциональных добавок и других факторов (патент N 2007917, а.з. N 4296754 - положительное решение о выдаче патента).
Разработана и утверждена нормативная документация "Хлеб и булочные изделия из муки хлебопекарной тритикале высшего сорта", "Хлеб и булочные изделия из муки хлебопекарной тритикале цельносмолотого зерна".
Проведена широкая апробация основных результатов исследований в производственных условиях хлебозаводов и пекарен гг.Москвы. Вильнюса, Краснодара. Слуцка, Барановичи, Бобруйска, Ивье, Тура-Курган с выработкой опытных партий хлеба из тритикалевой муки высшего сорта и муки цельносмолотого зерна тритикале.
Теоретические положения и методы улучшения хлебопекарных свойств муки из зерна тритикале, технологии хлеба из тритикалевой муки высшего сорта и муки цельносмолотого зерна тритикале используются в учебных курсах "Технология хлебопекарного производства", рекомендациях по УИР. дипломному и курсовому проектированию, а также в учебном процессе на курсах Института повышения квалификации (ИПК) руководящих работников и специалистов.
Достоверность полученных экспериментальных данных обусловлена статистической обработкой результатов, разработкой математических моделей, оптимизацией технологических процессов, апробацией разработок.
Представленная работа является обобщением исследований, про-
веденных в период с 1978 по 1994 гг. автором лично, в т.ч. в рамках задания "Научное обеспечение отраслей АПК" направления "Зерновой комплекс 2000". государственной научно-технической программы "Высокоэффективные процессы производства продовольствия", государственной научно-технической программы "Перспективные процессы в перерабатывающих отраслях АПК".
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты работы докладывались на Республиканской научной конференции "Интенсификация и совершенствование технологических процессов на предприятиях общественного питания" (Харьков, 1979), Республиканской научной конференции молодых ученых по вопросам пищевой промышленности (Тбилиси, 1980), Всесоюзной научной конференции "Разработка и совершенствование технологических процессов, машин и оборудования для производства, хранения и транспортировки продуктов питания" (Москва. 1987), Республиканской конференции "Совершенствование техники и технологии в пищевой промышленности" (Кутаиси, 1988), Международном симпозиуме "Основные направления развития научно-технического прогресса в мукомольной, хлебопекарной и макаронной промышленности" (Москва,1989), Всесоюзной научной конференции "Пути повышения качества зерна и зернопро-дуктов, улучшение ассортимента крупы, муки и хлеба" (Москва, 1989), Международном симпозиуме "Экспертное определение качества зерна и зернопродуктов" (Москва, 1990), научной конференции с международным участием "Питание: здоровье и болезнь" (Москва, 1990), Всесоюзной научно-практической конференции "Научно-технический прогресс в агропромышленном производстве" (Минск, 1990), VIII конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 60-летию образования МТИПП (Москва, 1991), на IX Международном симпозиуме по зерну и хлебу (Париж/Франция, 1992). республиканской научно-прак-8
ической конференции "Научно-технический прогресс в инженерной :фере АПК России" (Москва, 1992. 1993. 1994), республиканской на-гчно-технической конференции "Проблемы энергетики теплотехнологии і отраслях АПК, перерабатывающих растительное сырье" (Москва, L994). научной конференции РАН "Интродукция микроорганизмов в ок-)ужающую среду" (Москва. 1994), III Международном симпозиуме "Эко-гогия человека; проблемы и состояние питания и здоровья" (Москва, L994), I Национальной научно-практической конференции "Хлебопродук-гы-94" (Одесса, 1994), на научном семинаре Московского института трикладной биотехнологии (Москва, 1989), научном семинаре лаборатории тритикале Украинского НИИ растениеводства, селекции и гене-гики им.В.Я.Юрьева (Харьков, 1992), совещании руководящих работников хлебопекарной промышленности Российской Федерации по проблеме развития хлебопекарной отрасли (Ленинград,1992). на ученых советах ГОСНИИХП и В.ИМ (Москва, 1989-1994 гг.), научно-практическом семинаре МКФ МГАШ1 "Зернопереработывающая промышленность" (Москва, 1993),Межвузовской выставке "Товары народного потребления" (Нижний Новгород, 1993), семинаре Российского союза пекарей (Москва, 1993), на XIV конгрессе по зерну и хлебу (Гаага/Голландия, 1994), на XI конгрессе по технологии хлеба (Новый Сад/Югославия, 1994).
Публикации. По материалам, диссертации опубликовано 60 работ, получено 5 патентов и 3 положительных решения на выдачу патентов.
Структура и обьем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, изложения теоретических и экспериментальных разработок, заключения и выводов, библиографического списка, приложений (отдельный том). Список использованной литературы включает 518 источников, из которых 134 иностранных. В приложении приведены сводные таблицы лабораторных экспериментов, акты производствен-
ных испытаний, нормативная документация, программа ПЭВМ и др.
