Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 10
1.1. Дисперсные системы 11
Основные понятия и определения 11
Теоретические основы эмульсий и пен 14
Пищевые дисперсные системы как основа для создания кондитерских изделий. Кондитерские полуфабрикаты пенной
структуры 16
Экспериментальные методы изучения пищевых дисперсных систем 20
Графоаналитический метод исследования многокомпонентных дисперсных систем 22
Полидисперсные системы. Фрактальная размерность 23
1.2. Эмульсии и пены 25
Получение эмульсий и пен 26
Процессы, протекающие при образовании эмульсий и пен 27
Теории устойчивости эмульсий ...29
Теории устойчивости пен 32
1.3. Функциональные ингредиенты в кондитерских изделиях 35
Пищевые волокна 36
Казеинат натрия 38
Термодинамическая совместимость белков и полисахаридов.. ..39
Выводы по обзору литературы
,41
-3-
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 43
Объекты исследований 43
Методы исследований 44
Определение пенообразующей способности 45
Определение температуры плавления жира 45
Определение температуры застывания жира 46
Определение стабильности эмульсий 49
Определение реологических показателей 50
Определение массовой доли влаги 53
Определение плотности 54
Определение микробиологических показателей качества 55
Определение гранулометрического состава 60
2.2.10. Определение органолептических показателей 61
ГЛАВА 3. Исследование характеристик масс пенной структуры на основе
бинарных растворов казеината натрия и полисахаридов 63
3.1. Исследование влияния состава раствора казеината натрия и
полисахаридов на пенообразующую способность и
продолжительность взбивания 64
3.2. Исследование влияния сахара-песка на пенообразующую способность
и продолжительность взбивания растворов казеината натрия и смеси
полисахаридов 71
3.3. Прогнозирование свойств многокомпонентных систем на основе
казеината натрия и смеси полисахаридов с использованием графо
аналитического метода 75
ГЛАВА 4. Разработка технологии кондитерского полуфабриката пенной
структуры на основе водно-жировой эмульсии 83
4.1. Исследование органолептических, физико-химических и
реологических показателей качества растительных жиров для
производства кондитерского полуфабриката пенной структуры....83
Исследования состава и свойств эмульсии для получения кондитерского полуфабриката пенной структуры 87
Разработка технологических режимов получения кондитерского полуфабриката пенной структуры 92
Исследование качества кондитерского полуфабриката пенной структуры в процессе хранения 95
ГЛАВА 5. Промышленная апробация результатов исследований 106
Выводы и рекомендации 112
Основные обозначения 114
Список использованных источников 115
Приложения 131
Введение к работе
Актуальность темы.
Мучные кондитерские изделия, в том числе торты и пирожные, представляют собой группу пищевых продуктов, пользующихся значительным спросом у потребителей. Они относятся к группе продуктов с высокой энергетической ценностью, что обусловлено, в первую очередь, высоким содержанием жиров (до 35 %), углеводов (более 50 %) и небольшим количеством белков, пищевых волокон, микронутриентов.
Составную часть тортов и пирожных - кремы - используют в качестве отделочных полуфабрикатов для прослойки и украшения. Кремы представляют собой пенную массу, получаемую путем взбивания сливочного масла, сливок или яичного белка с различными компонентами. В традиционных кремах используют сливочное масло, которое обладает рядом недостатков по сравнению с растительными маслами. Преимущества последних связаны с отсутствием в них холестерина и присутствием ненасыщенных жирных кислот, витаминов, фосфолипидов, стеринов в большем количестве, чем в животных жирах, что способствует лучшему перевариванию пищи и правильному обмену веществ в организме.
Существуют также импортные отделочные полуфабрикаты для тортов и пирожных, выпускаемые в виде водно-жировых эмульсий. На кондитерских предприятиях из этих полуфабрикатов путем взбивания получают готовый крем.
В последнее время значительно усилилась тенденция использования полуфабрикатов для производства кондитерских изделий. Шоколадная глазурь, жировые и фруктовые начинки, сиропы и др. выпускают специализированные предприятия. Это актуально, поскольку обеспечивает высокое качество, строгое соответствие требованиям стандартов, снижение
себестоимости за счет больших объемов производства, а также сокращение технологического цикла.
Для создания научных основ новой технологии крема при разработке сложных дисперсных систем в виде эмульсий были использованы результаты работ Л.М. Аксеновой, В.А. Васькиной, Г.Н. Дубцовой, В.В. Колпаковой, А.А. Кочетковой, |Г.А. Маршалкина, А.П. Нечаева, В.Б. Толстогузова, S. Damodaran, RJ. Pugh и др. При разработке дисперсных систем в виде пенных
масс за основу взяты исследования |О.С. Грачева!, С.А. Мачихина, В.К. Тихомирова, Ю.Г. Фролова, S. Hutzler, R. Phelan, D.Weaire и др.
Учитывая вышеизложенное, актуальной задачей является разработка отечественной технологии кондитерского полуфабриката, представляющего собой водно-жировую эмульсию, полученную на основе растительного масла, сахара, комплекса структурообразователей, из которой путем-взбивания можно получить полуфабрикат пенной структуры (крем) для отделки тортов и пирожных. Это позволит расширить ассортимент мучных кондитерских изделий и интенсифицировать процесс приготовления отделочного крема.
Цель и задачи исследований.
Цель настоящего исследования состояла в разработке технологии кондитерского полуфабриката пенной структуры, предназначенного для отделки тортов и пирожных. Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
- исследовать характеристики масс пенной структуры, полученных на
основе бинарных растворов казеината натрия с полисахаридами,
обладающими структурообразующими свойствами: натрий-
карбоксиметилцеллюлозой (Na-КМЦ), пектином и альгинатом натрия;
- определить показатели качества пен в многокомпонентной системе
казеината натрия и смеси полисахаридов с помощью графо-аналитического
метода;
исследовать влияние сахара-песка на пенообразующую способность и продолжительность взбивания растворов казеината натрия и смеси полисахаридов;
исследовать возможность использования растительного масла и обосновать его выбор для кондитерского полуфабриката пенной структуры;
определить влияние соотношения растительного масла и ПАВ на стабильность и гранулометрический состав эмульсий на основе казеината натрия и полисахаридов;
исследовать влияние температуры на пенообразующую способность и продолжительность взбивания эмульсии на основе казеината натрия и полисахаридов;
- разработать рецептуру и технологию кондитерского полуфабриката
пенной структуры;
на основании результатов исследования микробиологических, физических и реологических показателей обосновать срок годности кондитерского полуфабриката пенной структуры;
проверить полученные результаты в условиях производства;
- обосновать экономическую эффективность разработок.
Научная новизна работы.
Выявлено, что водные растворы казеината натрия с различными полисахаридами (Na-КМЦ, пектином и альгинатом натрия) обладают высокой пенообразующей способностью и могут быть использованы при получении кондитерских масс пенной структуры.
Предложена и подтверждена математическая зависимость пенообразующей способности и продолжительности взбивания исследуемых растворов от их состава и соотношения казеината натрия и смеси полисахаридов (Na-КМЦ, пектина и альгината натрия).
Определено влияние сахара на пенообразующую способность и продолжительность взбивания растворов казеината натрия и смеси
-8-полисахаридов (Na-КМЦ, пектина и альгината натрия). Для растворов без сахара обнаружен эффект синергизма, заключающийся в существенном повышении пенообразующей способности при совместном использовании полисахаридов с казеинатом натрия. В растворах с сахаром эффект синергизма отсутствует, продолжительность взбивания сокращается.
Установлена зависимость между содержанием жира в эмульсии и ее гранулометрическим составом. Выявлено, что эмульсия с 30 %-ной долей масла обладает более однородным и мелкодисперсным составом жировых капель по сравнению с эмульсиями, содержащими 20 и 40 % масла.
Раскрыто влияние температуры на пенообразующую способность и продолжительность взбивания эмульсии. Выявлено, что при понижении температуры эмульсии до 5 С достигается ее максимальная пенообразующая способность.
Определено превалирующее влияние физических и реологических показателей качества полуфабриката на срок годности по сравнению с микробиологическими показателями при условии введения консерванта.
Практическая значимость работы.
Разработана технология кондитерского полуфабриката пенной структуры для отделки тортов и пирожных.
Предложены номограммы для прогнозирования состава рецептур кондитерских масс пенной структуры с использованием казеината натрия и смеси полисахаридов.
Разработана базовая рецептура кондитерского полуфабриката пенной структуры с повышенной по сравнению с традиционными кремами пищевой ценностью.
Разработан и получен патент на «Способ производства кондитерской кремово-сбивной массы и кондитерская кремово-сбивная масса, полученная этим способом» (патент РФ на изобретение № 2294111 от 29.08.2005 г.)
Ожидаемый удельный годовой экономический эффект от реализации кондитерского полуфабриката пенной структуры кондитерским предприятиям г. Москвы составит 22,1 тыс. руб./т.
Апробация работы.
Основные результаты были представлены на VI международном семинаре «Кондитерское производство: новые подходы и решения» (М., МГУПП, 2001), V международной конференции «Торты и пирожные» (М., МПА, 2006), II международной конференции «Индустрия пищевых ингредиентов: современное состояние и перспективы развития» (М, МПА, 2007), международной конференции «Технологии и продукты здорового питания» (М., МГУПП, 2007).
Разработки экспонировались на международной конференции «Технологии и продукты здорового питания» (М., МГУПП, 2007).
Проведена промышленная апробация кондитерского полуфабриката пенной структуры на ОАО «КБК «Черемушки», ООО «Вкус», ООО «МИК-32», ООО «Олика» и ООО «Оскар».
Публикации.
По результатам выполненных исследований опубликовано 8 работ, которые отражают основное содержание диссертации.
Структура и объем работы.
Диссертационная работа включает: введение, обзор литературы, описание объектов и методов исследования, экспериментальную часть, выводы, список использованных источников (171 наименование, в том числе 94 зарубежных) и приложения.
Основной текст диссертации изложен на 130 страницах машинописного текста, включает 24 таблицы и 27 рисунков.
