Разработка технологических решений сохранности качества макаронных изделий с обогатительными добавками в упакованном виде

Вид материала

Автореферат

Содержание Научный руководитель Дубцов Георгий Георгиевич Общая характеристика работы Цель и направления исследований. Научная новизна. Практическая значимость работы. Достоверность и обоснованность Апробация работы. Объем и структура диссертации. 1. Обзор литературы 2. Экспериментальная часть 2.1 Объекты и методы исследования 2.2 Результаты исследований и их анализ 2.2.1 Исследование оптических защитных характеристик упаковочных материалов для макаронных изделий 2.2.2 Исследование органолептических и физико 2.2.2.2 Варочные свойства макаронных изделий 2.2.2.3 Определение массовой доли влаги макаронных изделий 2.2.2.4 Определение кислотности макаронных изделий 2.2.3 Исследование стойкости макаронных изделий с β 2.2.4 Определение содержания и сохранности йода в макаронных изделиях с йодсодержащими добавками ... Полное содержание

Подобный материал:

• Планирование трудовых ресурсов Составление карты осуществления проекта Охрана окружающей, 504.86kb.
• мука из твердой пшеницы (дурум) для макаронных изделий, 59.02kb.
• Рабочая программа изучения курса и варианты контрольных работ для студентов специальности, 194.24kb.
• Рабочая программа изучения курса и варианты контрольных работ для студентов специальности, 184.45kb.
• Разработка и совершенствование технологических решений по повышению эксплуатационных, 285.93kb.
• 260202 Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий, 29.76kb.
• Правила обработки и анализа результатов эксперимента с использованием методов математической, 47.52kb.
• Программа составлена на основании требований государственного образовательного стандарта, 66.37kb.
• Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий, 16.48kb.
• На правах рукописи Гуськова ирина Алексеевна, 682.76kb.

На правах рукописи


ГРОШЕВ АНДРЕЙ ЮРЬЕВИЧ


РаЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ СОХРАННОСТИ КАЧЕСТВА МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ С ОБОГАТИТЕЛЬНЫМИ ДОБАВКАМИ В УПАКОВАННОМ ВИДЕ

Специальность 05.18.01 –

Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук


Москва – 2007

Работа выполнена в Государственном научно–исследовательском институте хлебопекарной промышленности (ГОСНИИХП)


Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Чернов Мишель Евгеньевич


Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Малкина Валентина Даниловна

Московский государственный университет технологий и управления


доктор технических наук, профессор

Дубцов Георгий Георгиевич

Московский государственный университет пищевых производств


Ведущая организация: Международная промышленная академия


Защита диссертации состоится 27 декабря 2007 года в 15 часов на заседании Диссертационного совета Д 212.148.03 при ГОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11, ауд. 229, корп. А


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПП


Автореферат разослан 26 ноября 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Белявская И.Г.

Общая характеристика работы


Актуальность темы. Макаронные изделия являются продуктом длительного хранения. ГОСТ Р 51865–2002 устанавливает сроки хранения широкого ассортимента макаронных изделий, в том числе с обогатительными добавками. Однако в существующем стандарте не учитывается вид упаковочного материала, используемого при хранении. Упаковка играет большую роль в предохранении продукта от внешнего воздействия, в обеспечении его сохранности и качества. В современных условиях обостренной конкуренции вид упаковки также является важным маркетинговым инструментом, способствующим продвижению товара на рынок.

В разные годы проводились исследования качества и устойчивости макаронных изделий с обогатительными добавками при их хранении (А.С. Гордиенко, И.П. Салун), но без учета упаковочных материалов. В литературе приводятся данные о сроках хранения макаронной продукции, однако они противоречивы по показателям качества. Кроме того, в работах изучалось ограниченное количество макаронной продукции с обогатительными добавками (в основном молочными продуктами, яйцепродуктами и томатной пастой).

До настоящего времени комплексных исследований влияния обогатительных добавок животного и растительного происхождения на изменение качества макаронных изделий в процессе хранения не проводилось. Также нет данных о роли различных упаковочных материалов в сохранении качества макаронных изделий с обогатительными добавками. Поэтому исследования, направленные на решение задач обеспечения качества макаронной продукции при хранении, а также ее конкурентоспособности в условиях рынка, являются актуальными и имеют большое практическое значение.

Главная задача при длительном хранении макаронных изделий заключается в сохранности их качества и внешнего вида. Выполнение задачи возможно, если хранение продукции проводить на научных основах, с учетом и использованием закономерностей, определяющих процессы изменения качества и внешнего вида хранящихся продуктов.

Цель и направления исследований. Целью данной работы являются комплексные исследования, направленные на разработку технологических решений длительного хранения макаронных изделий с обогатительными добавками в упакованном виде и определение технологического значения упаковочного материала в процессе хранения высушенных макаронных изделий. Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

– исследование оптических защитных характеристик упаковочных материалов для макаронных изделий;

– исследование органолептических и физико–химических показателей качества макаронных изделий с обогатительными добавками в упакованном виде;

– исследование стойкости макаронных изделий с β–каротином при хранении;

– определение сохранности йода в макаронных изделиях с йодсодержащими добавками;

– определение пищевой ценности макаронных изделий с обогатительными добавками;

– проведение микробиологической оценки макаронных изделий с обогатительными добавками;

– разработка рекомендаций по рациональному выбору упаковочного материала для макаронных изделий с обогатительными добавками;

– проведение опытно–промышленных испытаний и определение экономической эффективности от внедрения разработанных рекомендаций.

Научная новизна. В работе дано научное обоснование применения упаковочных материалов – двухслойной полипропиленовой 2–осно–ориентированной пленки и картона хром–эрзац для макаронных изделий с обогатительными добавками посредством оптимизации показателей качества макаронных изделий в процессе хранения, исследования свойств упаковочных материалов, химического состава и пищевой ценности высушенных макаронных изделий.

По результатам исследований оптических защитных характеристик упаковочных материалов для макаронных изделий в области диапазона видимой части спектра 400 – 750 нм установлено, что защитные характеристики бумаги толщиной 50 мкм (6 слоев) и картона толщиной 300 – 350 мкм максимально высокие и составляют 96 %. Установлено влияние оптических, защитных характеристик упаковочных материалов, применяемых в макаронном производстве, на изменения показателей качества макаронных изделий.

На основании определения содержания желтого пигмента в макаронных изделиях с β–каротином при хранении в полимерной и картонной упаковках выявлено, что процесс разрушения каротиноидов происходит с постоянной скоростью и с меньшей интенсивностью в изделиях в картонной упаковке – в 1,5 раза медленнее по сравнению с изделиями в полимерной упаковке.

Выявлено, что сохранность йода в процессе хранения макаронных изделий с йодсодержащими добавками (морская капуста, витайод, йодказеин) зависит от вида упаковочного материала и химического состава добавок. Благодаря высоким оптическим защитным характеристикам картона в большем количестве йод сохраняется в картонной упаковке в изделиях с высокойодосодержащей добавкой – морской капустой.

Выявлено влияние барьерных свойств упаковочных материалов на интенсивность развития мезофильных, аэробных и факультативно–анаэробных микроорганизмов в процессе хранения макаронных изделий. Полипропиленовая пленка благодаря высоким защитным барьерным свойствам, способствует замедлению развития микроорганизмов, по сравнению с картонной упаковкой.

Практическая значимость работы. На основании комплексных исследований физических, гидролитических и окислительных процессов определены сроки хранения макаронных изделий из муки пшеничной хлебопекарной высшего сорта с обогатительными добавками в зависимости от вида упаковочного материала.

Разработаны рекомендации по выбору упаковочных материалов (пленка, картон) с учетом их оптических защитных характеристик, обеспечивающих сохранность качества макаронных изделий.

Проведена производственная апробация применения упаковочных материалов на макаронных предприятиях: ОАО «Кисловодский хлебомакаронный комбинат»; ООО Макаронная фабрика «ВакМа»; ВАТ «Львовская макаронная фабрика».

Разработана установка для интенсивного замеса макаронного теста, включающая обогатительные добавки, подаваемые в сухом виде. Получен патент № 65725.

Достоверность и обоснованность научных результатов обеспечена применением общепринятых методов исследования и статистических методов обработки данных с помощью прикладных программ, разработанных на кафедре «Информационные технологии» МГУТУ и Excel for Windows.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на: Х Международной научно–практической конференции «Стратегия развития пищевой промышленности» (г. Москва, 2004 г.); VIII Всероссийском конгрессе «Оптимальное питание – здоровье нации» (г. Москва, 2004 г.); IV научно–практической конференции «Пищевая промышленность и стратегия подготовки специалистов» (г. Калуга, 2005 г.); II Международном семинаре «Производство макарон в России и за рубежом (г. Москва, 2005 г.); ХII Международной научно–практической конференции «Стратегия развития пищевой промышленности» (г. Москва, 2006 г.); V Международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» (г. Москва, 2006 г.); Межвузовской научно–практической конференции «Стратегии развития пищевой промышленности» (г. Н. Новгород, 2007 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 8 печатных работ и патент на полезную модель.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов и рекомендаций, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 130 страницах основного текста, содержит 35 таблиц и 18 рисунков. Список литературы включает 167 источников отечественных и зарубежных авторов.


1. Обзор литературы


В обзоре литературы приведены критерии качества макаронных изделий как продукта длительного хранения, проанализированы факторы, влияющие на сохранность пищевых продуктов при хранении. Дана характеристика основного и дополнительного сырья для макаронных изделий, рассмотрены типы и виды упаковочных материалов, их характеристики и свойства. Также приведены требования к упаковке в современных условиях.

На основании проведенного анализа определены цель и задачи исследований.

Структурно–логическая схема исследований представлена на рисунке 1.





Рисунок 1 – Структурно–логическая схема исследований


2. Экспериментальная часть


Исследования проводили в лаборатории отдела технологии и ассортимента макаронного производства ГОСНИИХП в рамках научно–технических программ РАСХН на 2001–2005 и 2006–2010 г.г. «Разработать современные ресурсосберегающие методы и технологии высокоэффективной переработки сельскохозяйственного сырья при производстве экологически безопасных продуктов адекватного питания»; в Московском государственном университете технологий и управления на кафедрах «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств» и «Пищевые машины»; в Московском государственном университете печати на кафедре «Технология послепечатных процессов и упаковочного производства».

2.1 Объекты и методы исследования


Объект исследований – макаронные изделия с различными обогатительными добавками. В данной работе для изготовления макаронных изделий в качестве основного сырья использовали муку пшеничную хлебопекарную высшего сорта по ГОСТ Р 52189–03 (3 пробы) и воду, соответствующую требованиям СанПиН 2.1.4.1074–01.

В качестве дополнительного сырья при изготовлении макаронных изделий использовали: молоко соевое сухое по ТУ 9146–004–10126558–96; молоко цельное сухое – ГОСТ 4495–87; муку соевую дезодорированную полуобезжиренную пищевую – ТУ 9298–013–10126558–96; пшеничные зародышевые хлопья пищевого назначения – ТУ 9295–001–00932169–96; продукты томатные концентрированные – ГОСТ 3343–89; порошки овощные – ТУ 9164–001–47944079–98; яичный порошок – ГОСТ 30363–96; отруби пшеничные диетические – ТУ 9295–001–21392375–95, а также йодсодержащие добавки: морскую капусту по ТУ 15–01 206–89, витайод – ТУ 9280–017–49947596–00, йодказеин – ТУ 9229–001–48363077–99 и β–каротин – ТУ 92–077–54655660–02.

Короткие макаронные изделия наружным диаметром 5 мм, толщиной стенки 1 мм изготавливали в соответствии с требованием ГОСТ Р 51865–2002 на прессе фирмы "Pavan" с вакуумированием замеса теста.

В работе использовали общепринятые и специальные методы оценки качества сырья и готовых изделий.

Измерение массовой доли йода в обогащенных йодом макаронных изделиях проводили методом инверсионной переменно–токовой вольтамперометрии на анализаторе «ПЛС – 2А», разработанном Медицинским радиологическим научным центром РАМН и ООО НПП «Медбиофарм».

Оценку биологической ценности макаронных изделий проводили на основе методики А.Д. Игнатьева и В.Я. Шаблия с использованием в качестве тест–объекта реснитчатых инфузорий Тетрахимена пириформис, штамма WH₁₄, полученных из ВНИИ коммунальной гигиены им. А.Н. Сысина АМН РФ.

Исследование защитных оптических характеристик упаковочных материалов проводили методом интегрирующей сферы на спектрофотометре СФ–18.

Макаронные изделия упаковывали в соответствии с ГОСТ 8.579–02. Для упаковки макаронных изделий были выбраны следующие материалы:

– двухслойная полипропиленовая 2–осно–ориентированная пленка плотностью 900 кг/м³ прозрачная и с различным цветовым оформлением, толщиной 45 мкм, ГОСТ 26996–86;

– картон хром–эрзац марки М, массой 1м² 300 – 350 г и толщиной 300 – 350 мкм, ГОСТ 7933–75;

– бумага, массой 1м² 80 – 100 г и толщиной 50 мкм, ГОСТ 13502–86.

Упакованные макаронные изделия с обогатительными добавками хранили в соответствии с ГОСТ Р 51865–2002. Период хранения составил от 6 до 24 месяцев в зависимости от ассортимента изделий.

2.2 Результаты исследований и их анализ


Исследованы оптические защитные характеристики упаковочных материалов для макаронных изделий. Изучен химический состав макаронных изделий с различными обогатительными добавками. Исследовано влияние обогатительных добавок на пищевую ценность макаронных изделий и изменение качества при хранении в упаковке. Определены сроки хранения макаронных изделий с обогатительными добавками в упаковочных материалах.


2.2.1 Исследование оптических защитных характеристик упаковочных материалов для макаронных изделий


Упакованные макаронные изделия находятся под действием электромагнитного излучения прямой и рассеянной солнечной радиации, излучения генераторов теплового и искусственного светового освещения, теплового излучения всех окружающих тел, имеющих температуру выше абсолютного нуля. Это приводит к разрушению белков, жиров, витаминов и каротиноидов. Для защиты макаронных изделий упаковочные материалы должны препятствовать влиянию всех видов излучения на данный продукт. Исследование оптических защитных характеристик упаковочных материалов в видимой области спектра проводили методом интегрирующей сферы на спектрофотометре СФ – 18.

На рисунке 2а представлены спектры пропускания электромагнитного излучения упаковочных полимерных пленок с различной цветовой защитной окраской для макаронных изделий.

Прозрачная полипропиленовая пленка (ПП) в видимой области спектра практически не защищает продукт от излучения (кривая 1). Белая грунтовая краска на ПП пропускает световые лучи на 55 – 68 % (кривые 2, 3, 4). ПП с двумя слоями краски (белая грунтовка и синяя краска) в области спектра 400–500 нм имеет защитные характеристики на уровне 62 – 80 % (кривые 5, 6, 7, 8).

Двухслойная полипропиленовая пленка толщиной 20 + 25 мкм, с красным цветовым оформлением (кривая 10), имеет защитные характеристики 80 – 82 %, и они распространяются на максимальный диапазон видимого спектра 400 – 580 нм. Этот цвет наиболее эффективно закрывает диапазон спектра 435 – 490 нм, в котором электромагнитное излучение оказывает максимальное воздействие на разрушение каротиноидов, влияющих на цветовые характеристики макаронных изделий.

На рисунке 2б представлены показатели оптических защитных характеристик упаковочной бумаги и коробочного картона, которые имеют равномерные значения по всей видимой области спектра.

Для бумаги защитные характеристики увеличиваются пропорционально увеличению ее слоев: от 50 – 55 % – при одном слое, до 96 % – при шести слоях. Картон имеет такие же высокие показатели защитных характеристик.

Проведенные исследования позволили определить уровень защитных характеристик различных упаковочных материалов для макаронной продукции.

а) б)


Рисунок 2 – Спектры пропускания электромагнитного излучения полимерных пленок, бумаги (80 г/м²) и картона:

а) 1 – двухслойный ПП прозрачный, 25 + 20 мкм; 2,3,4 – ПП с нанесенным белым грунтом; 5,6,7,8 – ПП с нанесенным белым грунтом и синей краской; 9 – с нанесенным белым грунтом и оранжевой краской; 10 – двухслойный ПП (20 + 25 мкм) с нанесенным белым грунтом и красной краской; 11 – двухслойный ПП с нанесенным белым грунтом и зеленой краской

б) 1 – бумага толщиной 50 мкм (1 слой); 2–2; 3–3; 4–4; 5–5; 6–6; 7 – картон толщиной 300 – 350 мкм


Установлено, что максимальные защитные оптические характеристики в диапазоне 400 – 750 нм имеют: коробочный картон и бумага шести слоев – 96 %; двухслойная полипропиленовая пленка с синим цветовым оформлением в диапазоне 400 – 580 нм – 62 – 90 %; аналогичная пленка с красным цветовым оформлением в диапазоне спектра 435 – 490 нм наиболее эффективно препятствует разрушению каротиноидов (до 80 %), для картона и бумаги шести слоев этот показатель составляет 95 – 98 %. Исследованиями установлено, что при выборе потребительской упаковки для макаронных изделий необходимо учитывать, что использование неокрашенных пленок для визуального осмотра данного продукта должно сводиться к минимуму.


2.2.2 Исследование органолептических и физико–химических показателей качества макаронных изделий с обогатительными добавками в упаковке

2.2.2.1 Органолептические показатели макаронных изделий


Контроль качества макаронных изделий с обогатительными добавками при их хранении в упаковке по органолептическим показателям проводили ежемесячно. Исследование изделий с обогатительными добавками прекращали после появления у них существенных признаков порчи, а именно – явно выраженного постороннего запаха и вкуса.

На рисунке 3 показаны результаты органолептической оценки макаронных изделий, где высота диаграммы означает период хранения, в течение которого не были выявлены явно выраженные изменения запаха и вкуса в хранящихся упакованных изделиях.





Рисунок 3 – Сохранность макаронных изделий по органолептическим показателям при хранении в полимерной и картонной упаковках


Признаки порчи (заметные изменения запаха и вкуса) при хранении в пленке были отмечены: для молочных изделий – после 6 месяцев, для изделий с пшеничным зародышем и соевых – 8 месяцев, для изделий яичных и с отрубями – 15 месяцев хранения.

При хранении в картоне посторонние запах и вкус для всех исследуемых макаронных изделий не ощущались в течение 8 месяцев хранения. Изменения органолептических характеристик были отмечены: для молочных изделий – после 9 месяцев, для изделий с пшеничным зародышем и соевых – 12 месяцев, для изделий яичных и с отрубями – 18 месяцев хранения.

У изделий без добавок, томатных и морковных до 24 месяцев хранения в полимерной и картонной упаковках явных изменений запаха и вкуса выявлено не было.

Появление постороннего запаха при хранении изделий с обогатительными добавками в пленке обусловлено, во–первых, протеканием гидролитических процессов и, во–вторых, повышенной адсорбирующей способностью изделий с добавками в условиях хранения их при достаточно высокой концентрации летучих веществ. При хранении макаронных изделий с обогатительными добавками в картонной упаковке изменения запаха и вкуса также проходят, но медленнее.

Исследование цветовых показателей (содержание желтого пигмента) в макаронных изделиях с обогатительными добавками при хранении в упаковке определяли по ИСО 11052. Установлено, что вид упаковки оказывает влияние на потери каротиноидных пигментов при хранении макаронных изделий с обогатительными добавками. Наибольшая сохранность каротиноидов при хранении отмечена для изделий упакованных в картон. При упаковывании в пленку разрушение каротиноидов происходит за счет более низких оптических защитных характеристик по сравнению с картоном, а при упаковывании в картон – за счет большего, по сравнению с пленкой, доступа воздуха.

На основании определения органолептических свойств макаронных изделий для дальнейших исследований предварительно выбрали следующие сроки хранения:

– в пленке: молочные – 6; соевые и с пшеничным зародышем – 8; яичные и с отрубями – 15; морковные, томатные и изделия без добавок – 24 месяца.

– в картоне: молочные – 9; соевые и с пшеничным зародышем – 12; яичные и с отрубями – 18; морковные, томатные и изделия без добавок – 24 месяца.