Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 12
1.1. Способы приготовления ржаных и ржано-пшеничных видов хлебобулочных изделий и пути их совершенствования 12
1.2. Методы консервирования полуфабрикатов хлебопекарного производства 34
1.3. Процессы, происходящие при замораживании пищевых продуктов 43
Заключение по обзору литературы 43
2. Экспериментальная часть 55
2.1. Сырье и материалы, применявшиеся при проведении исследований 56
2.2. Методы исследования, применявшиеся в работе 58
2.2.1. Методы исследования свойств сырья 58
2.2.2. Методы приготовления теста и хлеба 56
2.2.3. Методы исследования свойств полуфабрикатов 61
2.2.4. Методы оценки качества хлеба 69
2.2.5. Специальные методы исследований 71
2.2.6. Методы математической обработки результатов исследований 78
2.3. Характеристика сырья, применявшегося в работе 79
2.4. Результаты исследований и их анализ 84
2.4.1. Влияние процессов замораживания и разморажива- 84
ния полуфабрикатов на качество ржаного хлеба, приготовленного из них
2.4.1.1. Влияние влажности ржаного теста на изменение теплофизических характеристик замороженных полуфабрикатов и качество хлеба из них
2.4.2.. Установление взаимосвязи между влажностью ржаного теста и термодинамическими характеристиками тестовых полуфабрикатов в процессе замораживания и размораживания
Заключение по разделу 2.4.1 92
2.4.2. Влияние процессов замораживания и размораживания на свойства теста и качество ржаного хлеба, приготовленного на закваске различной влажности 94
2.4.2.1. Влияние влажности ржаной закваски на качество хлеба и реологические свойства замороженных тестов полуфабрикатов при хранении 95
2.4.2.2. Влияние влажности закваски на изменение уг-леводно-амилазного комплекса в замороженном ржаном тесте при хранении 102
2.4.2.3. Изучение влияния влажности закваски на изменение содержания летучих кислот и активность молочнокислых бактерий в замороженном ржаном тесте при хранении 1 Об
2.4.2.4. Влияние влажности закваски на показатели качества ржаного хлеба, приготовленного из замороженных тестовых полуфабрикатов ПО
Заключение по разделу 2.4.2 113
2.4.3. Исследование влияния процесса замораживания ржаных и ржано-пшеничных полуфабрикатов на активность молочнокислых бактерий и дрожжей 114
2.4.3.1. Влияние добавления сухих молочнокислых заквасок и дрожжей на показатели качества замороженной ржаной закваски 115
2.4.3.2. Изменение количественного состава микроорганизмов при замораживании и размораживании ржано-пшеничных тестовых полуфабрикатов 121
2.4.3.3. Влияние смешанных культур молочнокислых бактерий на качество ржано-пшеничного хлеба, приготовленного из замороженных тестовых полуфабрикатов 127
Заключение по разделу 2.4.3 130
2.4.4. Влияние процесса замораживания на биотехнологические свойства ржано-пшеничных тестовых полуфабрикатов и качество хлеба 132
2.4.4.1. Исследование влияния препарата «Цитоферм» на изменение содержания летучих кислот и активность молочнокислых бактерий 133
2.4.4.2. Влияния продолжительности хранения замороженных ржано-пшеничных полуфабрикатов на изменение содержания летучих кислот и активность молочнокислых бактерий 136
2.4.4.3. Исследование влияния препарата «Цитоферм» на изменение реологических характеристик замороженных ржано-пшеничных тестовых полуфабрикатов при хранении 139
2.4.4.4. Влияние препарата «Цитоферм» на изменение содержания летучих кислот и качество ржано-пшеничного хлеба, приготовленного из замороженных полуфабрикатов при хранении 142
Заключение по разделу 2.4.4. 147
2.4.5. Влияние жировых продуктов растительного происхождения на свойства замороженных тестовых полуфабрикатов и качество ржано-пшеничного хлеба 148
2.4.5.1. Установление взаимосвязи между термодинамическими параметрами процесса замораживания и составом жировых продуктов 151
2.4.5.2. Исследование влияния жировых продуктов на изменение реологических свойств замороженных ржано-пшеничных тестовых полуфабрикатов 155
2.4.5.3. Исследование влияния жировых продуктов на изменение группового и жирнокислотного состава липидов замороженного ржано-пшеничного теста 159
2.4.5.4. Влияние жировых продуктов на качество ржано-пшеничного хлеба, приготовленного из замороженных тестовых полуфабрикатов 163
2.4.5.5. Влияние рафинированного подсолнечного масла на свойства и качество ржано-пшеничного хлеба, приготовленного из замороженных тестовых полуфабрикатов 170
Заключение по разделу 2.4.5 174
2.4.6. Промышленная апробация результатов исследований 175
Расчёт экономической эффективности по организации производства, специализирующегося по выпуску замороженных ржано-пшеничных тестовых полуфабрикатов 176
4. Выводы и практические рекомендации 183
5. Список использованной литературы 186
Приложения
- Процессы, происходящие при замораживании пищевых продуктов
- Методы математической обработки результатов исследований
- Исследование влияния процесса замораживания ржаных и ржано-пшеничных полуфабрикатов на активность молочнокислых бактерий и дрожжей
- Исследование влияния жировых продуктов на изменение группового и жирнокислотного состава липидов замороженного ржано-пшеничного теста
Процессы, происходящие при замораживании пищевых продуктов
Ржаная мука находит широкое применение при производстве хлебобулочных, мучных кондитерских и макаронных изделий, отличающихся повышенной пищевой ценностью.
По химическому составу зерно ржи и пшеницы близки между собой. Однако по пищевой и физиологической ценности зерно ржи и ржаной хлеб имеют ряд преимуществ по сравнению с зерном пшеницы и хлебом из него. Рожь по пищевой ценности превосходит пшеницу по составу белков (лизин, валин, метионин и триптофан), минеральным веществам (отношение РО Са, йода и железа), а также по витаминам, в частности по никотиновой кислоте и витаминам группы В [5,10,27,40,43,67,69,63,93-95].
Рожь на 15% богаче пшеницы пищевыми волокнами, поэтому с диетической точки зрения зерно ржи наиболее ценно для производства хлебобулочных изделий. Пищевые волокна обладают повышенной водопоглотитель-ной, ионной и буферной способностью, что делает их незаменимыми при производстве продуктов лечебно-профилактического назначения [10,25,27,40-43,66,67]. Так, в 100 г ржаного хлеба содержится до 5 г клетчатки, а в хлебе из цельносмолотого зерна это цифра достигает 10 и более грамм [40-43].
Ржаная мука характеризуется большим содержанием собственных Сахаров, более низкой температурой клейстеризации крахмала (52...55С) и большей его атакуемостью амилолитическими ферментами [10,27,93,94,136]. В ржаной муке кроме р-амилазы, содержится активная а-амилаза. Это способствует более глубокому расщеплению крахмала с образованием большого коли 13 чества декстринов и Сахаров, что ухудшает качество мякиша хлеба. В связи с этим сахарообразующая и газообразующая способность ржаной муки практически не может являться фактором, лимитирующим её хлебопекарные свойства [10,25,27,93,94,136].
К углеводному комплексу ржаной муки относят и так называемые «слизи». Как показали исследования В.Л. Кретовича и Е.В. Петровой [100-104,135], «слизи» зерна ржи относятся к группе коллоидных полисахаридов и содержат до 83% пентозанов и метилпентозанов. На сухое вещество зерна ржи приходится до 2,8% «слизей». Молекулярная масса пентозанов колеблется в пределах от 7900±500 до 58800±200. Гидрофильность «слизей» ржаной муки очень велика, и при их гидратации объём увеличивается на 800-1500% [10,100-104]. Вязкость такого раствора превышает вязкость раствора желатина той же концентрации, поэтому слизи оказывают существенное влияние на реологические свойства ржаного теста, уменьшая его разжижение при брожении.
Детальное исследование [27,77,93-95,102,121] структуры «слизей» показало, что в их состав входит пять различных фракций арабинозы, ксилозы и галактозы. Хроматографический анализ показал, что первая фракция представляет собой чистый арабиноксинал, имеющий линейную цепочку остатков ксилозы, к которой прикреплены боковые группы - остатки арабинозы, основной тип связи Р-1,4, а в местах ветвления - Р-1,3-связь. Дальнейшие исследования структуры «слизей» ржаной муки показали, что около половины водорастворимых пентозанов представляют собой гликопротеины. Причём именно гликопротеиновая фракция «слизей» участвует в формировании прочного геля. Изучение условий образования коллоидного геля под действием таких окислителей, как пероксид водорода, йодаты и хлораты, показало, что наиболее быстрое превращение раствора «слизей» в студень происходит в кислой среде при рН 3,0-4,0, значительно медленнее - в нейтральной и не переходит совсем при рН 9,0 [25]. Установлено наличие в зерне ржи фермента, относящегося к группе пентозаназ, способного дезагрегировать и гидролизовать пептозы. Активность данного фермента резко возрастает при прорастании зерна [66,69,91].
Для установления технологической роли «слизей» в процессе приготовления хлебобулочных изделий из ржаной муки необходимы дополнительные углублённые исследования. Однако несомненна значимость «слизей» как одного из факторов, влияющих на качество хлебобулочных изделий из зерна ржи. На сегодня остаётся открытым вопрос о сбраживании микроорганизмами «слизей» ржаного и ржано-пшеничного теста. Мало изучена роль «слизей» в технологии приготовления хлебобулочных изделий на основе замороженных ржаных и ржано-пшеничных полуфабрикатов, однако имеются сведения [1,25,166] о криопротекторных свойствах продуктов биохимического распада «слизей».
Высокая кислотность ржаного и ржано-пшеничного теста необходима не только для придания вкуса и аромата, но и дляингибирования протеолити-ческих и амилолитических ферментов и тем самым улучшить реологические свойства теста [10,93-95].
Белковые вещества ржаной муки имеют некоторое сходство с белками пшеничной муки и содержат глиадиновую и глютеиновую фракции, которые, однако, несколько отличаются по своему составу. В глиадине ржи меньше триптофана и величина удельного вращения другая [10,40-43,66,67,91].
По аминокислотному составу белки ржи отличаются более высоким содержанием незаменимых аминокислот, что повышает биологическую ценность продукта из зерна ржи [10,40]. Так, например, для получения одного и того же прироста в массе нужно расходовать 1,7 г белка ржи или 2,25 г белка пшеницы [40].
Методы математической обработки результатов исследований
При проведении исследований, связанных с определением группового и жирнокислотного состава замороженных ржано-пшеничных тестовых полуфабрикатов и хлеба, применяли газожидкостные хроматографические методы анализа.
Состав жирных кислот исследовали методом газовой капиллярной хроматографии по ГОСТ 30418-96 на приборе MEGA 5600 фирмы "Karlo Erba" с использованием кварцевой колонки длиной 25 м, заполненной Silar 75
ЮС при температуре 175 С. Количественное определение отдельных кислот проводили методом внутренней нормализации.
Метод определения жирнокислотного состава с помощью газожидкостной хроматографии (ГЖХ) применим для идентификации и количественного определения большой гаммы кислот различной молекулярной массы и разной степени насыщенности.
Разделению на газовом хроматографе подвергали метиловые эфиры жирных кислот.
Пробы для ГЖХ отбирали из средней пробы в пробирку емкостью 5 мл с помощью стеклянных палочек. Во избежание окислительной порчи жирных кислот, содержащихся в исследуемом образце, отобранные пробы хранили не более суток при температуре 0...5 С (в холодильнике).
Метилирование проводили следующим образом: жир в пробирке растворяли в 1-2 мл метанола, а затем во избежание сильного разогрева и разбрызгивания реакционной смеси осторожно по стенкам пипеткой добавляли 2-3 капли ацетилхлорида. После этого пробирку присоединяли к обратному холодильнику, снабженному хлоркальциевой трубкой, кипятили в течение 1 ч, упаривали на роторном испарителе при комнатной температуре.
Далее в пробирку добавляли гексан, Імкл гексанового раствора метиловых эфиров жирных кислот отбирали с помощью микрошприца и вводили в испаритель хроматографа. Скорость движения диаграммной ленты 240 мм/ч, температура испарителя 220...230 С, температура термостата устанавливали в диапазоне 150...220 С, газ носитель - гелий, водород (чистота 99,9%) без органических примесей, расход газов - гелий:воздух:водород — 40:400:40 см3/ч. Для обеспечения хорошего деления всех пиков достаточно 25 метровой колонки, заполненной Silar — ЮС (размер частиц 0,16-0,20 мм) с нанесенным 15%-ным диэтиленгликольсукцинатом.
Определение группового состава липидов методом тонкослойной хра-матографии. Разделение веществ методом тонкослойной хроматографии выполняли следующим образом.
Вещества для хроматографического анализа наносили на пластинку «Силуфол», предварительно окрашенной в 5%-ной фосфоромолибденовой кислоте, с помощью микрошприца (1 мкл 2%-ного раствора липидов в хлороформе) наносили в виде сплошной узкой полосы на линию старта.
Разделение проводили в стеклянной камере в системе растворителей гексан-диэтиловый эфир-уксусная кислота 80:20:1. Пластинку помещали в камеру, вертикально погружая в разделяющую смесь, и оставляли в ней, пока высота подъема фронта восходящего растворителя не достигала отмеченной длины разделительного пути - 90 мм. После окончания хроматографического разделения пластину вынимали из камеры и сушили до полного испарения остатков растворителей. Проявление фракции липидов проводили в термостате в течение 5 мин при температуре 60С. Разделенные фракции регистрируют с помощью анализатора хроматограмм и количественный расчет проводили методом внутренней нормализации.
Определение летучих органических кислот.
При проведении исследований, связанных с определением содержания органических летучих кислот (муравьиной, уксусной и пропионовой) в ржа-но-пшеничном хлебе, приготовленном из замороженных тестовых полуфабрикатов, применяли газохроматографический метод анализа.
Летучие органические кислоты являются трудными объектами анализа в газовой хроматографии. Диполи этих полярных молекулах образуют водородные связи, которые взаимодействуют с активными центрами покрытия газохроматографической колонки. Это приводит к появлению «хвостов» или плохо разделенных пиков кислот на хроматограммах. Для многих кислот адсорбция может стать необратимой. Во избежание адсорбции кислот на стенках колонки нами для анализа летучих органических кислот была использована кислотно-модифицированная колонка HP INNOWax (пространственно сшитый полиэтиленгликоль-ТФК). Поскольку эта газохроматографическая колонка изнутри покрыта пространственно сшитым полиэтиленгликолем, она обладает не только повышенной термической стабильностью, но и может лучше противостоять действию следов кислорода в газе-носителя, а также выдерживать многократные вводы исследуемых проб, содержащих воду и органические растворители.
Газохроматографический (ГХ) анализ летучих органических кислот был осуществлён с использованием газового Хроматографа НР-6890, оборудованного инжектором «сплит/сплитлесс» с программированием давления, электронным управлением давлением (ЭУД) и пламенно-ионизационным детектором (ДИП). Для автоматического ввода образцов использовали автоинжектор HP 7673В с автосамплером на 100 образцов. ГХ разделение осуществлено на стандартной колонке HP INNOWax. Сбор данных и управление ГХ осуществлялось с использованием ПК HP Vectra PC и Химической станции HP 3365.
Использование инжектора «сплит/спитлесс» позволяет производить ввод проб (жидких или газообразных) в нагреваемую (до 400 С) кварцевую или стеклянную трубку с последующим вводом образовавшейся газовой смеси в колонку. В режиме «сплит» (с делением потока) такая газовая смесь делится в определенном соотношении с выбросом (большей) части пробы наружу. В режиме «сплитлесс» (без деления потока) вся испарившаяся проба вводится в колонку в течение определенного времени.
Исследование влияния процесса замораживания ржаных и ржано-пшеничных полуфабрикатов на активность молочнокислых бактерий и дрожжей
Установлено, что количество жизнеспособных микроорганизмов в среднем на 54% больше в размороженных тестовых полуфабрикатах с внесением Lactobacillus casei и Lactobacillus acidophillus чем в ржано-пшеничных заготовках без их внесения.
Показана нецелесообразность использования сушёных хлебопекарных дрожжей при низкотемпературной обработке ржано-пшеничного теста вследствие большого процента отмирания дрожжей после замораживания;
Использование товарных прессованных дрожжей импортного и отечественного производства в оптимальной дозировке 1,0% по отношению к массе муки на этапе замеса ржано-пшеничного теста позволило обеспечить оптимальную скорость газообразования при брожении тестового полуфабриката, прошедшего стадии замораживания, хранения и размораживания.
Выявлена аллелотивность действия препарата «Цитоферм» и хлебопекарных прессованных дрожжей в размороженных ржано-пшеничных тестовых полуфабрикатах, что приводило к интенсификации скорости газообразования на 13% по сравнению с контрольными образцами.
Установлено, что хлеб, приготовленный из замороженных ржано-пшеничных тестовых полуфабрикатов с внесением препарата «Цитоферм» в количестве 0,1% по отношению к массе муки в закваске и хлебопекарных прессованных дрожжей в количестве 1,0%, не уступает по качеству хлебу, приготовленному по традиционной технологии.
Для оптимизации биотехнологических свойств замороженных тестовых полуфабрикатов необходимо исследовать процессы, связанные с формированием вкусовых веществ, обусловливающих качество ржано-пшеничного хлеба.
Влияние процесса замораживания на биотехнологические свойства ржано-пшеничных тестовых полуфабрикатов и качество хлеба
Сложный микробиологический состав ржано-пшеничного теста обусловливает сложные биохимические процессы, протекающие в той или иной фазе приготовления теста.
Молочнокислые бактерии оказывают большое влияние на вкус ржано-пшеничных сортов хлеба, который во многом определяется соотношением в тесте и в готовых изделиях ряда органических кислот: молочной, уксусной, муравьиной и пропионовои. Именно органические кислоты ответственны за формирование традиционного вкуса хлеба из ржаной и смеси ржаной и пшеничной муки.
По своим физиологическим и биохимическим особенностям молочнокислые бактерии рода Lactobacillus довольно разнообразны. Некоторые из них способны сбраживать пентозы, в частности арабинозу и галактозу, что имеет существенное значение для использования углеводов ржано-пшеничного теста. Многочисленные исследователи [10,14,19,314,45, 49,70,74,79,82,94] отмечают, что значительную роль в образовании конечных продуктов метаболизма микрофлоры ржаных полуфабрикатов играют условия среды, в которой находятся молочнокислые бактерии и дрожжевые грибы рода Saccharomyces.
Известно, что типичным представителем молочнокислых бактерий в полуфабрикатах хлебопекарного производства является Lactobacillus plantarum . Вместе с тем молочнокислые бактерии вида L. plantarum, культивированные при пониженных температурах (4...8 С) и применяющиеся в заквасках на кефирных грибах (зёрнах), способны перестраивать свой ферментный аппарат таким образом, что это приводит к аэрогенному сбраживанию глюкозы. Эти данные подтверждают, насколько пластичными являются микроорганизмы, вызывающее молочнокислое брожение.
Обобщая имеющиеся сведения, можно предположить, что для технологии приготовления ржаного и ржано-пшеничного хлеба из замороженных полуфабрикатов некоторые существенные вопросы, связанные жизнедеятельностью микроорганизмов, ещё окончательно не решены. В частности, это относится к сбраживанию гексоз до пировиноградной кислоты, которая является промежуточным продуктом цикла лимонной кислоты (цикл Креб-са), что приводит к её диссимиляции. В результате образуются различные продукты метаболизма микрофлоры ржаных и ржано-пшеничных полуфабрикатов, а в основном молочная, уксусная, пропионовая, муравьиная кислоты и углекислый газ, обусловливающие соответствующие вкус, аромат и пористость хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки.
Ранее проведёнными исследованиями (см. раздел 2.4.3.2) было показано, что применение сухих молочнокислых заквасок в технологии производства ржано-пшеничного хлеба на основе замороженных полуфабрикатов способно стабилизировать по ряду показателей замороженное ржано-пшеничное тесто. В соответствии с поставленными задачами были проведены исследования для установления влияния биотехнологических процессов, связанных с формированием вкусовых веществ (органических кислот), обусловливающих качество ржано-пшеничного хлеба, приготовленного из замороженных тестовых полуфабрикатов.
Исследование влияния жировых продуктов на изменение группового и жирнокислотного состава липидов замороженного ржано-пшеничного теста
На сегодняшний день Российский рынок замороженных пищевых полуфабрикатов оценивается в 1 млрд. долларов в год. Его ежегодный рост, по экспертным оценкам, составляет порядка 20 % (по данным агентства рыночных исследований и консалтинга «Маркет»).
Минимальная емкость московского рынка замороженных полуфабрикатов из слоеного теста составляет 200 тонн продукции в сутки. В столице действуют 6 (шесть) крупных производителей (как малых предприятий так и крупных госкомбинатов) данного вида продукции:
Существуют также мини-пекарни, производящие малое количество замороженной слойки, что не может составить серьезной конкуренции большим производителям. Большинство крупных производителей имеют собственную дистрибьюторскую сеть и, таким образом, получают максимум возможной прибыли до 200 %. Итого, в Москве производится около 35 тонн замороженных полуфабрикатов из слоеного теста в сутки.
Такой объем насыщает лишь 17,5% рынка данной продукции, часть продукции доставляется из Санкт-Петербурга и других регионов страны, что увеличивает издержки этих производителей за счет транспортных расходов. Также продукция, представленная на Московском рынке, не отличается высоким качеством из-за несоблюдения технологии и санитарных норм - цеха расположены в помещениях, не предназначенных для пищевого производства (за исключением хлебокомбинатов). Ценовая политика конкурентов в среднем ориентирована на потребителя с низким уровнем дохода.
Таким образом, стратегия ООО «Н» на данном рынке будет заключаться в достижения более высокого качества продукции и более широким ассортиментом по сравнению с конкурентами.
Ценовая стратегия ООО «Н» на данном рынке будет заключаться в определении более высокой, по сравнению с конкурентами, цены на продукцию и привлечение потребителя с высоким и средним уровнем дохода. Планируется производить замороженные тестовые полуфабрикаты из смеси ржаной и пшеничной муки различной массой.
Тестовые заготовки будут формоваться, замораживаться при температуре (-35С), упаковываться в полиэтилен, затем в гофрокороба по 50 и 100 штук и отправляться в камеру хранения (-18С).
Срок хранения данной продукции не менее 3 месяцев при низкой температуре (-18С).
Потребителями продукции будут - мини-пекарни, тонары, оборудованные конвекционными печами и расстойными шкафами, кофейни, точки быстрого питания, компании, организующие питание в офисах и т.п. Продукция будет выпекаться потребителями непосредственно на месте, и продаваться горячей.
Технология шоковой заморозки позволит в десятки раз увеличить срок хранения продукции, при условии сохранения всех питательных свойств и витаминов.
ООО «Н» планирует производить продукцию с тщательным соблюдением технологии и требований к организации производства. Это один из самых главных аспектов успешного продвижения на рынке аналогичной продукции.
Для производства продукции будут использоваться только самые высококачественные компоненты и рецептурные ингредиенты.
На первом этапе ООО «Н» закладывает самую низкую норму прибыли (9 %), характерную для аналогичного производства и направляет все усилия для достижения прочного положения на рынке замороженных полуфабрикатов из слоеного теста.
В дальнейшем, планируется сертификация производства по стандарту ИСО 9000, что позволит свободно варьировать ассортиментом, устанавливать собственные внутренние стандарты производства, и самое главное, аргументировано устанавливать более высокие цены, независимо от конкурентной среды.
Изначально ООО «Н» планирует реализовывать продукцию по схеме BUSINESSO-BUSINESS. Потребителями, в данном случае, будут являться мелкие и средние предприятия быстрого питания, частные предприниматели -владельцы точек по распространению горячих изделий из слоеного теста с начинкой. После того, как будет отработана технология производства и сформирована устойчивая клиентская база, планируется разрабатывать направление в реализации продукции BUSINESSO-CUSTOMER, что, соответственно, потребует дополнительных затрат на продвижение торговой марки и закупку упаковочного оборудования. Потенциальные потребители данного продукта будут преимущественно домохозяйки. а Первые партии продукции (до 1 тонны в сутки) планируется сбывать компаниям «Гвенли» и «Мега-Фудс»; часть продукции планируется предложить, в качестве пробы, ПБОЮЛам, владеющим точками по распространению аналогичной продукции. а Планируется, также, изготовление буклетов, тиражом 2000 экз. для привлечения большего числа клиентов.
