Методологические и технологические аспекты регулирования качества макаронных изделий

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 2 3 4

На правах рукописи

Казеннова Надежда Константиновна

Методологические и технологические аспекты

регулирования качества макаронных изделий

Специальность: 05.18.01-	Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва - 2009

Московский Государственный Университет Технологий и Управления

Научный консультант:	доктор технических наук, профессор Заслуженный деятель науки РФ Цыганова Татьяна Борисовна
Официальные оппоненты:	доктор технических наук, профессор Шаззо Аслан Юсуфович
	доктор технических наук, профессор Нечаев Алексей Петрович
	доктор технических наук, профессор Чернов Мишель Евгеньевич
Ведущая организация:	Международная промышленная академия

Защита состоится «18» декабря 2009г., в 11-00 часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.122.02 при ГОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления» по адресу 109803, Москва, Земляной вал, д.73, зал Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГУТУ

Автореферат размещен на сайте ВАК: www.ed.gov.ru.

Автореферат разослан

Ученый секретарь совета по защите

докторских и кандидатских диссертаций

доктор технических наук, профессор Еркинбаева Р.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Макаронные изделия относятся к продукции первой необходимости и, как правило, используются потребителями в России как гарнир в составе вторых блюд. В год в среднем россиянин потребляет около 6 кг макаронных изделий. При этом как правило макаронные изделия закупаются впрок благодаря своему длительному сроку хранения (24 месяца в соответствии с ГОСТ Р 51865-2002).

Мониторинг качества макаронных изделий, выпускаемых российскими производителями показал, что они не всегда соответствуют требованиям ГОСТ Р 51865-2002 и имеют низкие потребительские характеристики, а именно: коричневый или серый оттенок цвета, липкость или вязкость при разжевывании, а к концу своего срока хранения имеют кислый и прогорклый привкус.

В настоящее время в России большая часть макаронные изделия выпускается из муки высшего сорта мягких пшениц по ГОСТ Р 52189-2003 и муки высшего сорта твердых пшениц по ГОСТ Р 52668-2006. Оценка качества применяемого сырья при производстве макаронных изделий показала необходимость научно обоснованного выбора технологических режимов производства макаронных изделий и подбора пищевых добавок для регулирования их качества при использовании муки с различными макаронными свойствами.

Изучение нормативной базы макаронной отрасли и состояния макаронных предприятий показало, что в настоящее время 90% предприятий установило автоматизированные импортные линии ведущих мировых фирм производителей оборудования, таких как PAVAN, FAVA, BUHLER, TECALIT, и действующие нормативные документы по переработке муки с низкими макаронными свойствами не дают желаемого эффекта по улучшению качества изделий.

Таким образом, задача получения макаронных изделий хорошего качества является актуальной и может быть решена комплексно. А именно, выбором заданных критериев качества макаронных изделий, оценки и классификации макаронных свойств муки с дальнейшим моделированием технологического процесса производства макаронных изделий, предусматривающего регулирование технологических параметров замеса, сушки и использование пищевых добавок является актуальной.

Анализ данных литературы, патентов, а также отечественный и зарубежный опыт показали необходимость разработки ряда мероприятий, способствующих регулированию качества макаронных изделий из муки с различными макаронными свойствами.

Этой проблеме посвящены работы отечественных и зарубежных ученых Медведева Г.М., Чернова М.Е., Назарова Н.И., ведущих технологов фирм PAVAN, FAVA, BUHLER, TECALIT.

Работа выполнена по программам РАСХН: «Современные технологии хранения и транспортировки продовольственного сырья и пищевых продуктов.» (2003-2008 гг.), по планам государственной системы стандартизации Российской Федерации в период с 2002 по 2010 гг.

Цель исследований. Разработать методологические и технологические аспекты регулирования качества макаронных изделий.

В соответствии с поставленной целью решались задачи:

выбор и обоснование критериев и допустимых диапазонов значений показателей качества макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц;
исследование влияния показателей качества муки из твердой и мягкой пшеницы на качество макаронных изделий;
оптимизация технологических параметров замеса макаронного теста из муки с низкими макаронными свойствами с целью улучшения качества макаронных изделий;
оптимизация технологических параметров сушки макаронных изделий из муки с низкими макаронными свойствами с целью улучшения качества макаронных изделий;
исследование влияния технологических параметров замеса и сушки на изменение кислотности макаронных изделий;
исследование влияния технологических параметров замеса и сушки на изменение кислотности макаронных изделии;
разработка рациональных диапазонов дозировок и способов внесения пищевых добавок при производстве макаронных изделий из муки с низкими макаронными свойствами;
разработка методологических аспектов регулирования качества макаронных изделий из муки с низкими макаронными свойствами;
промышленная апробация результатов исследования. Экономическое обоснование эффективности разработанных методологических и технологических решений.

Научная концепция. В основу научного решения проблемы получения макаронных изделий с заданными критериями качества положен комплексный подход, предусматривающий выбор заданных критериев качества макаронных изделий, оценку и классификацию макаронных свойств муки с дальнейшем моделированием технологического процесса производства макаронных изделий, предусматривающего регулирование технологических параметров замеса, сушки и использование пищевых добавок.

Научная новизна. Теоретически обоснованы критерии качества и экспериментально установлены допустимые диапазоны значений показателей качества макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц.

Выявлены взаимосвязи между качественными показателями муки и качеством макаронных изделий: между массовой долей сырой клейковины и растяжимостью клейковины с КУ макаронных изделий и СВ; между содержанием глиадиновой фракцией белка муки и СВ; между соотношением глиадиновой к глютениновой фракций белка и ВПС макаронных изделий; между крупностью помола муки и варочными свойствами макаронных изделий (СВ и ВПС) и содержанием составных компонентов цвета (Ж и Ч); между содержанием редуцирующих сахаров муки и содержанием желтого и черного компонентов цвета; взаимосвязь способности муки к потемнению и содержанием желтого и черного составных компонентов цвета; массовой доли золы муки и содержанием черного составного компонента цвета; взаимосвязь между содержанием желтого составного компонента цвета и содержанием каротиноидных пигментов муки.

Оптимизированы влажность теста и температура воды для моделирования технологических параметров замеса макаронного теста из муки с низкими макаронными свойствами с целью получения макаронных изделий с заданными критериями качества.

Оптимизированы температура и относительная влажность сушильного воздуха для моделирования технологических параметров сушки макаронных изделий из муки с низкими макаронными свойствами с целью получения макаронных изделий с заданными критериями качества.

Установлено влияние технологических параметров замеса и сушки на изменение кислотности макаронных изделий.

Разработаны рациональные диапазоны и способы внесения пищевых добавок при производстве макаронных изделий из муки с низкими макаронными свойствами, снижающие сухое вещество, перешедшее в варочную воду, водопоглотительную способность, содержание черного составного компонента цвета и увеличивающие коэффициент упругости сваренных макаронных изделий и содержание желтого составного компонента цвета.

Разработана методология регулирования качества макаронных изделий из муки с низкими макаронными свойствами, заключающаяся в выборе заданных критериев качества макаронных изделий, оценке макаронных свойств муки с дальнейшем моделированием технологического процесса производства макаронных изделий, предусматривающего регулирование технологических параметров замеса, сушки и использование пищевых добавок.

Практическая ценность работы. Разработаны нормы показателей качества макаронных изделий, вошедшие в ГОСТ Р 51865-2002 «Изделия макаронные. Общие технические условия» с изменениями №1 и Технохимический контроль макаронного производства. Разработаны термины и определения, которые вошли в ГОСТ Р 52000-2002 «Изделия макаронные. Термины и определения». Разработаны требования к качеству муки для производства макаронных изделий, которые вошли в ГОСТ Р 52378-2002 «Изделия макаронные быстрого приготовления. Общие технические условия». Разработаны методы идентификации сорта макаронных изделий, вошедшие в ГОСТ Р 52810-2005 «Изделия макаронные. Методы идентификации». Внесены предложения в ГОСТ Р 52668-2006 «Мука из твердой пшеницы для макаронных изделий. Технические условия» и в проект ФЗ Технический регламент «О безопасности хлебобулочных и макаронных изделий»

Результаты работы включены в Технологические инструкции производства макаронных изделий из муки с низкой массовой долей клейковины (2004 г.); Технологические инструкции производства макаронных изделий из муки с растяжимостью клейковины менее 12 см (2005 г.); Технологические инструкции производства макаронных изделий из муки с растяжимостью клейковины более 20 см (2006 г.); Технологические инструкции производства макаронных изделий из муки со способностью к потемнению (2007 г.); Технологические инструкции производства макаронных изделий из муки с неоднородной крупностью помола составом (2008 г.). Разработаны технологические инструкции по использованию пищевых добавок при производстве макаронных изделий (2008 г.) Технологические инструкции производства макаронных изделий из муки с высоким содержанием редуцирующих сахаров (2009 г). Разработаны и внедрены способы внесения пищевых добавок при производстве макаронных изделий (2008 г.) Разработана программа расчета технологических режимов производства и регулирования качества макаронных изделий из муки с разными макаронными свойствами (2009 г.).

Результаты работы апробированы и внедрены на следующих предприятиях: МФ «Америя» (г. Курчатов); ОАО «Алтайские макароны» (г. Барнаул); ОАО «Омская макаронная фабрика» (г. Омск); ООО «Макарон- Сервис» (г. Москва) и ряде других.

Апробация работы. Результаты работы доложены на: IV научно-практической конференции «Пищевая промышленность и стратегия подготовки специалистов» (г. Калуга 2005 г.); на специализированном деловом форуме «Современные технологии и оборудование в пищевой промышленности» в рамках выставки «Агропродмаш» (г. Москва 2006, 2008 гг.); 12 международной научно-практической конференции «Стратегия развития пищевой промышленности» (2006 г.); международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» (г. Москва 2006 г.); научно-практических конференциях «Наукоемкие и конкурентоспособные технологии продуктов питания со специальными свойствами» (г. Углич, 2007, 2008, 2009 гг.); конференции - конкурсе научно-инновационных работ молодых ученых и специалистов «Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» (г. Москва 2007 г.); международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия»; третьем Всероссийском Технологическом форуме «Инновационные технологии и оборудование пищевой промышленности» (г. Москва 2008 г.); 11-ой международной научной конференции памяти В.М. Горбатова «Тенденции и перспективы развития инновационных и информационных технологий перерабатывающей промышленности» (г. Москва 2008 г.); 14-й международной выставке «Современной хлебопечение - 2008» (г. Москва 2008 г.); первой научно-практической конференции и выставки с международным участием «Управление реологическими свойствами пищевых продуктов» (г. Москва 2008 г.); 111 международном технологическом форуме «Инновационные технологии и оборудование пищевой промышленности» (г. Москва 2008 г.); международной конференции «Индустрия пищевых ингредиентов 21 века» (г. Москва 2009 г.); AACC international Annual Meeting (Baltimore, Maryland 2009г.); втором международном хлебопекарном форуме в рамках мероприятий 15-й международной выставки «Современное хлебопечение – 2009» (г. Москва 2009 г.); третьей международной конференции «Индустрия пищевых ингредиентов» (Москва 2009 г.); международной научно-практическая конференции «Ресурсосберегающее земледелие на рубеже ХХ1 века» (Москва 2009 г.).

Материалы, вошедшие в диссертацию, использованы при разработке учебно-практических пособий по дисциплинам «Технология макаронных изделий» и «Физико-химические основы макаронного производства» кафедры «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств» Московского государственного университета технологий и управления, при чтении лекций на курсах повышения квалификации экспертов Регистра Системы Сертификации Персонала, на заседаниях Ученых советов и семинарах ГНУ ГОСНИИХП Россельхозакадемии.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 43 научных труда, в том числе 11 в рецензируемых журналах, получено 3 патента и подано 2 заявки на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов исследований и их анализа, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 328 страницах машинописного текста, содержит 36 таблиц, 145 рисунков. Список литературы включает 179 наименований, в том числе 49 иностранных источников. В приложении приведены разработанные при участии автора национальные стандарты, технологические инструкции и другие документы, подтверждающие практическое использование результатов исследований.

Материалы диссертационной работы являются обобщением научных исследований, проведенных с 2002 по 2009 г. лично автором и/или при его непосредственном участии в качестве руководителя или ответственного исполнителя.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1Обзор литературы

Проведен анализ литературы отечественных и зарубежных авторов. Проанализировано состояние макаронной отрасли в России. Отмечено, что одной из основных проблем макаронной отрасли является отсутствие единых критериев оценки качества макаронных изделий и взаимосвязей между качеством сырья, параметрами технологического процесса и качеством самих макаронных изделий. Рассмотрены, проанализированы и обобщены критерии оценки качества макаронных изделий различных стран мира, а так же методы их определения. Рассмотрены виды и сорта муки, используемые при производстве макаронных изделий. Приведены результаты исследований отечественных и зарубежных ученых, посвященные изучению влияния качества муки на качество макаронных изделий.

Проанализированы различные технологические режимы производства макаронных изделий, применяемые на отечественном и импортном оборудовании. Проанализировано влияние существующих технологических режимов производства на качество макаронных изделий.

Показано, что для улучшения качества макаронных изделий иногда целесообразно применение пищевых добавок структурообразователей и комплексообразователей.

Обоснована необходимость совершенствования технологии и разработки методологии регулирования качества макаронных изделий.

2 Материалы и методы исследований

При проведении исследований использовали образцы пшеничной муки высшего сорта с различными показателями качества из твердых и мягких пшениц, выработанной по ГОСТ Р 52368-2006 и ГОСТ Р 52189-2003. В качестве пищевых добавок использовали цитрат натрия, гуаровую камедь, ксантановую камедь и комплексные улучшители «Ритм» и «Уникум» (Россия), разработанные при участии автора.

В работе применяли как общепринятые, так и специальные методы исследований. Массовую долю белка определяли по ГОСТ 10846-1991; массовую долю сырой клейковины - по ГОСТ 28796-90; качество сырой клейковины по ГОСТ 27839-88; крупность помола - по ГОСТ 27560-87; число падения – по ГОСТ 27676-88; реологические свойства теста на фаринографе – по ГОСТ Р 51404-99; экстенсографе – по ГОСТ Р 51409-99; альвеографе – по ГОСТ Р 51415-99; способность муки к потемнению - по методу Островского; содержание редуцирующих сахаров - по методу Бертрана; массовую долю золы - по ГОСТ 27494-87; содержание каротиноидных пигментов - по ИСО 11052.

Реологические свойства макаронных изделий определяли на приборе «Структурометр» НПО «Радиус» по разработанным методикам по показателям упругости (Н1-Н2), пластичности (Н1) и коэффициенту упругости (КУ) сваренных до готовности макаронных изделий. Содержание сухих веществ в варочной воде после варки до готовности (СВ) и кислотность определяли по ГОСТ Р 52377-2005, водопоглотительную способность макаронных изделий (ВПС), содержание сухих веществ в варочной воде после переварки (СВП) - по методу, приведенном в технохимическом контроле макаронного производства, содержание составных компонентов цвета: желтого (Ж), белого (Б), красного (К) и черного (Ч) определяли на приборе ФМШ-56 М по методике, разработанной Медведевым Г.М. Кислотное число жира в макаронных изделиях определяли по ГОСТ Р 52378-2005.

Определение желтого пигмента муки и макаронных изделий определяли по методике ИСО 11052.

Сенсорную оценку макаронных изделий проводили в соответствии с ИСО 6658:2005 методом присвоения рейтинга и начисления баллов.

Микроструктуру макаронных изделий определяли на микроскопе Geol GSM-5300LV.

Макаронные изделия вырабатывали в лабораторных условиях на макаронном прессе La Monferina и на макаронных предприятиях отрасли, оснащенных технологическим оборудованием PAVAN, BUHLER, FAVA, TEKALIT по технологическим инструкциям.

Выявление зависимостей, планирование эксперимента, оптимизацию технологических параметров замеса и сушки, обработку экспериментальных данных проводили с помощью компьютерных программ Excel for Windows и STATISTIKA 6.

3 Результаты исследований и их анализ

Работа выполнена в лабораториях: отдела технологии и ассортимента макаронного производства ГНУ ГОСНИИХП РАСХН, кафедры «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств» МГУТУ, института синтетических и полимерных материалов РАН, а так же на предприятиях отрасли: МФ «Америя» (г. Курчатов); ОАО «Алтайские макароны» (г. Барнаул); ОАО «Омская макаронная фабрика» (г. Омск); ООО «Макарон-Сервис» (г. Москва).

Автор выражает благодарность руководителям и сотрудникам всех перечисленных подразделений за содействие, оказанное в проведении исследований. Структурная схема исследований приведена на рисунке 1.

3.1 Выбор и обоснование критериев и допустимых диапазонов значений показателей качества макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц

Во всем мире понятие качество макаронных изделий складывается из нескольких составляющих: цвет, варочные свойства и способность к длительному хранению. Однако критерии оценки этих показателей в зависимости от страны отличаются. Варочные свойства макаронных изделий характеризуют потребительские свойства (упругость и липкость при разжевывании), правильность ведения технологического процесса, потери питательных веществ при варке (содержание сухих веществ в варочной воде) и кулинарные свойства (выход готового блюда при использовании макаронных изделий в общественном питании). При этом цвет и варочные свойства макаронных изделий могут определяться как органолептическими, так и физико-химическими методами. Срок хранения макаронных изделий во многих странах мира контролируется по кислотности самих изделий или кислотному числу жира макаронных изделий.

Но, несмотря на то, что во многих странах мира при оценке качества макаронных изделий определяются очень похожие друг на друга критерии их качества, не существует научно обоснованных единых критериев и не установлены их значения.

Поэтому, в данном разделе в нашу задачу входило выбор и обоснование объективных критериев и допустимых диапазонов значений показателей цвета, варочных свойств и определяющих сроки хранения макаронных изделий и допустимых диапазонов их значений.

Рисунок 1 – Структурная схема исследований

3.1.1 Обоснование критериев цвета макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц

При органолептической оценке цвета макаронных изделий всегда отмечали наличие желтого цвета и присутствие различных оттенков: коричневого, серого, оранжевого, кремового и т.д. При фотометрической оценке цвета на любых фотоэлектроколориметрах отмечают желтизну и белизну. Поэтому задачей настоящего раздела являлось обоснование критериев цвета макаронных изделий из муки мягких и твердых пшениц.

Для обоснования критериев цвета макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц проводили систематизацию и обобщение экспериментального материала, полученного на основе ежегодно проводимых исследований качества макаронных изделий из муки твердой и мягкой пшеницы в период с 2002 по 2009 гг. Цвет макаронных изделий оценивали по сенсорным характеристикам цвета и фотоэлектроколориметрическим методом (методом трех светофильтров). Сенсорные характеристики цвета макаронных изделий из муки мягкой и твердой пшеницы оценивали по следующим цветам: желтый, оранжевый, серый, по методу присвоения рейтинга и начисления баллов по пятибалльной бальной системе: 1 – очень слабо выраженный; 2 – слабо выраженный; 3 –выраженный; 4 – сильно выраженный; 5 – очень сильно выраженный. Фотоэлектроколориметрическим методом определяли содержание составных компонентов цвета: белого (Б), желтого (Ж), красного (Кр), и черного (Ч). В результате корреляционного анализа и выявления связей между сенсорными характеристиками цвета и содержанием составных компонентов цвета было установлено, что более высокие корреляционные зависимости у макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц между сенсорной характеристикой «желтый» и Ж (0,92) и (0,95), между сенсорной характеристикой «оранжевый» и Кр (0,95) и (0,96), и между сенсорной характеристикой «серый» и Ч (0,89) и (0,95) соответственно. На основании высоких корреляционных связей между сенсорной характеристикой «желтый» и Ж и сенсорной характеристикой «серый» и Ч Ж и Ч были выбраны в качестве объективных критериев оценки цвета макаронных изделий из муки твердых и мягких пшениц. Появление оранжевого оттенка в цвете макаронных изделий не являлось отрицательным, так как сами каротиноидные пигменты, обусловливающие цвет макаронных изделий имели разные оттенки от желтого до красного. Поэтому Кр в качестве объективного критерия оценки цвета далее в работе не применялся.

Blog

Методологические и технологические аспекты регулирования качества макаронных изделий

Содержание