На правах рукописи
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ
С ДОБАВЛЕНИЕМ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ ОВСА
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 – 2013
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет».
Научный руководитель: |
кандидат химических наук, доцент |
Официальные оппоненты: |
доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств», заведующий кафедрой «Технология общественного питания»
кандидат технических наук, ГНУ ГОСНИИХП Россельхозакадемии, заместитель заведующего отдела технологии хлебопекарного производства |
Ведущая организация: | Негосударственное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования Международная Промышленная Академия |
Защита состоится «____»____________ 2013 г. в ______ часов на заседании Совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.148.03 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» г. Москва, Волоколамское шоссе, ауд. 302, корп. А.
Просим Вас принять участие в заседании Совета или прислать отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, по вышеуказанному адресу.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств».
Автореферат разослан «____»______________ 2013 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, к. т.н., доцент |
|
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Одной из основных задач государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации на период до 2020 года является развитие производства пищевых продуктов, обогащенных незаменимыми компонентами. Перспективным направлением решения данной задачи является расширение ассортимента хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности.
Продукты переработки овса являются ценным сырьем, способным повысить пищевую ценность хлебобулочных изделий. По сравнению с пшеничной мукой продукты переработки овса характеризуются более высоким содержанием незаменимых аминокислот, ненасыщенных жирных кислот, витаминов, минеральных веществ и пищевых волокон. Целесообразность расширения ассортимента хлебобулочных изделий с добавлением продуктов переработки овса обусловлена неприхотливостью данной культуры к почвам, климату и условиям выращивания.
На российском сырьевом рынке широко доступны такие продукты переработки овса, как овсяная крупа и вырабатываемые из нее хлопья и мука. Изучением применения продуктов переработки овса в хлебопечении занимались многие отечественные и зарубежные исследователи: , , L. Flander, A. Czubaszek, H. Gambus, M. Leonte, K. Huttner Edith, S. Renzetti, A. Kawka и др.
Наибольшее применение, в силу простоты использования, получила овсяная мука. В существующих рецептурах хлебобулочных изделий овсяной мукой заменяют не более половины пшеничной муки, что связано с отсутствием в овсе белков, формирующих клейковинный каркас теста.
Овсяная крупа и хлопья по сравнению с мукой имеют значительно бо́льший размер частиц, поэтому их использование широкого распространения не получило в связи с необходимостью изыскания способов подготовки к внесению в тесто при замесе. Между тем, целесообразность применения данных продуктов обусловлена более высокой пищевой ценностью, меньшей стоимостью и лучшей сохраняемостью в сравнении с овсяной мукой.
При всем этом не рассматривался вопрос о необходимости улучшения органолептических показателей качества хлебобулочных изделий, приобретающих, особенно при высоких дозировках продуктов переработки овса, специфический овсяный привкус и запах.
Поэтому актуальным является совершенствование технологий применения овсяной муки при производстве хлебобулочных изделий с учетом органолептических показателей их качества, а также разработка технологических решений по использованию вместо овсяной муки крупы и хлопьев.
Цель и задачи исследований. Целью исследований является разработка технологии хлебобулочных изделий из пшеничной муки высшего сорта повышенной пищевой ценности с использованием продуктов переработки овса.
Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:
- исследование влияния овсяной муки на хлебопекарные свойства и пищевую ценность ее смесей с пшеничной мукой;
- разработка технологических решений для производства хлебобулочных изделий с добавлением овсяной муки;
- разработка способа подготовки овсяной крупы и хлопьев перед внесением в тесто;
- оценка пищевой ценности разработанных хлебобулочных изделий;
- разработка технической документации и промышленная апробация основных результатов исследований.
Научная новизна. Установлено влияние влажности теста на качество хлебобулочных изделий с добавлением овсяной муки и определена рациональная консистенция теста, равная 600±20 е. ф., позволяющая определять необходимую влажность теста при использовании муки с различными хлебопекарными свойствами и получать хлебобулочные изделия наилучшего качества.
Предложено использовать для производства хлебобулочных изделий закваску, приготовленную из овсяной крупы или хлопьев с использованием чистых культур молочнокислых бактерий и позволяющую получать изделия с высокими физико-химическими и органолептическими показателями качества.
Установлено, что использование закваски из крупы или хлопьев кислотностью 7-8 град оказывает бактериостатическое действие на спорообразующие бактерии, задерживая развитие картофельной болезни хлеба на 24±6 ч, что связано с наличием в мякише изделий, имеющего кислотность в пределах 3,5-4,0 град, продуктов молочнокислого брожения.
Получена математическая модель, описывающая влияние количества закваски из крупы или хлопьев на возобновление и продолжительности брожения на кислотность закваски и позволяющая определять технологические параметры ее приготовления в производственном цикле.
Практическая значимость. Разработаны технологические решения для производства хлебобулочных изделий с использованием овсяной муки, включающие рецептуру и технологические параметры приготовления теста, которые обеспечивают высокие физико-химические и органолептические показатели качества готовых хлебобулочных изделий.
Технология хлебобулочных изделий с добавлением овсяной муки запатентована (патент РФ № 000) и внедрена на хлебозавод № 9». Разработан и утвержден комплект технической документации на хлеб «Английский» овсяной (РЦ/ТИ 5/1-2007, производится по СТО 5-2007), а также технологический план производства изделий на одной из линий предприятия.
Разработан способ подготовки овсяной крупы и хлопьев перед внесением в тесто, заключающийся в приготовлении из них овсяной закваски с использованием чистых культур молочнокислых бактерий.
На способ производства хлебобулочных изделий с добавлением овсяной крупы и хлопьев подана заявка на изобретение РФ (№ от 01.01.2001 г.). Разработан проект технической документации (ТУ, РЦ, ТИ).
Апробация работы. Основные положения и результаты работы были представлены на IX Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Казань, 2008 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Здоровое питание – основа жизнедеятельности человека» (г. Красноярск, 2008 г.); на I Всероссийской конференции студентов и аспирантов «Пищевые продукты и здоровье человека» (г. Кемерово, 2008 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Пищевые технологии, качество и безопасность продуктов питания» (г. Иркутск, 2008 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Новый этап развития пищевых производств: инновации, технологии, оборудование» (г. Екатеринбург, 2009 г.); на конкурсе «У. М.Н. И.К.» в рамках Межрегиональной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Вклад молодой науки в национальную экономику России» и Международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития двигателестроения» (г. Самара, 2009 г.); на X Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Казань, 2009 г.); на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Инновационные технологии в пищевой промышленности» (г. Самара, 2009 г.); на Международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века» (г. Краснодар, 2009 г.); на V Всероссийской научно-практической конференции «Качество продукции, технологий и образования» (г. Магнитогорск, 2010 г.); на II Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения» (г. Ульяновск, 2010 г.); на Всероссийской выставке НТТМ-2010 (г. Москва, 2010 г.); на XII Всероссийской научно-практической конференции «Современное хлебопекарное производство: перспективы развития» (г. Екатеринбург, 2011 г.); на II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Инновационные технологии в пищевой промышленности» (г. Самара, 2011 г.); на III Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения» (г. Ульяновск, 2011 г.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 20 печатных работ, в том числе 4 статьи в журналах из Перечня ВАК, 1 патент на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 115 страницах основного текста, содержит 21 рисунок и 32 таблицы. Список литературы включает 194 источника российских и зарубежных авторов.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
1. Обзор литературы
В обзоре литературы рассмотрена роль хлебобулочных изделий в питании человека. Описаны факторы, определяющие пищевую ценность хлеба, а также способы ее повышения.
Представлен сравнительный анализ химического состава пшеничной муки и продуктов переработки овса, показывающий превосходство последних по содержанию аминокислот, ненасыщенных жирных кислот, пищевых волокон, минеральных веществ и витаминов. Проведен анализ научно-технической и патентной литературы отечественных и зарубежных авторов, посвященной использованию продуктов переработки овса при производстве хлебобулочных изделий.
На основании литературных данных сделаны выводы и сформулированы задачи исследований.
2. Экспериментальная часть
Исследования проводили в лабораториях кафедры «Технологии пищевых производств и парфюмерно-косметических продуктов» ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет», кафедры «Технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств» ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» и ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Самарской области». Производственные испытания осуществляли в условиях хлебозавод № 9».
Объекты и методы исследований
При проведении исследований использовали следующее сырье: муку пшеничную хлебопекарную высшего сорта (ГОСТ Р ), муку овсяную (ТУ ), крупу овсяную и хлопья овсяные «Геркулес» (ТУ ), солод ржаной ферментированный (ГОСТ Р ), дрожжи хлебопекарные прессованные (ГОСТ 171-81), соль поваренную пищевую «экстра»(ГОСТ Р ), сахар-песок (ГОСТ 21-94), сухой лактобактерин для густых хлебных заквасок (ГосНИИХП).
Всё сырье по своим технологическим свойствам соответствовало требованиям действующей нормативно-технологической документации.
В работе использовали общепринятые методы оценки свойств сырья, полуфабрикатов и качества готовых изделий.
В смесях из пшеничной и овсяной муки определяли: белизну по ГОСТ на приборе БЛИК-Р3; количество и качество клейковины по ГОСТ , упругие свойства клейковины на приборе ИДК-3М; число падения по ГОСТ на приборе ПЧП-3; газообразующую способность волюметрическим методом на приборе Яго-Островского.
Реологические свойства теста из смеси пшеничной и овсяной муки определяли с помощью прибора «Farinograph» (фирма «Brabender», Германия) в соответствии с указаниями ГОСТ Р .
Замес опар и теста осуществляли в тестомесильной машине У1-ЕТВ. Брожение опар и теста проводили в термостате при температуре 28-30°С. Формование тестовых заготовок осуществляли вручную. Окончательную расстойку тестовых заготовок проводили в расстойном шкафу ШРЛ-065 СПУ при температуре 38-40°С и относительной влажности воздуха 75-80 %.
Выпечку хлеба производили в хлебопекарном шкафу ШХЛ-065 СПУ при температуре 210-220°С. Выпеченные изделия хранили при температуре 18-20°С.
Анализ проб хлебобулочных изделий проводили через 12-16 ч после выпечки по физико-химическим и органолептическим показателям качества.
Пищевую ценность хлебобулочных изделий определяли расчетным путем. Фактическое содержание в изделиях магния, фосфора, железа и витамина В1 определяли в лаборатории ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Самарской области». Содержание магния определяли атомно-адсорбционным методом, фосфора – молибдено-ванадиевым методом, железа – колориметрическим методом по ГОСТ , тиамина (витамина В1) – флюорометрическим методом по ГОСТ .
Результаты исследований и их анализ
Структурная схема исследований представлена на рис. 1.
Раздел 2.4.1 посвящен изучению влияния овсяной муки на хлебопекарные свойства и пищевую ценность ее смесей с пшеничной мукой. С этой целью готовили смеси из пшеничной муки высшего сорта и овсяной муки (соотношением от 90-10 до 50-50).
Рисунок 1 – Структурная схема исследований
Показатель белизны с увеличением массовой доли в смесях овсяной муки (см. рис. 2) соответственно снижался, что обусловлено более высоким содержанием в овсяном сырье отрубистых частиц.
Рисунок 2 – Влияние дозировки овсяной муки в смеси с пшеничной мукой на показатель белизны
Данные по содержанию сырой клейковины в смесях из пшеничной и овсяной муки представлены на рис. 3.
Рисунок 3 – Влияние дозировки овсяной муки в смеси с пшеничной мукой на изменение содержания сырой клейковины
Снижение массовой доли сырой клейковины в смесях с увеличением содержания в них овсяной муки закономерно, так как в овсяном сырье отсутствуют белки, способные образовывать клейковину. Из проб теста с 40 и 50 %-ным содержанием овсяной муки клейковину отмыть не удалось.
Упругие свойства сырой клейковины с ростом дозировки овсяной муки в смесях изменялись в сторону укрепления (см. рис. 4). Это может быть связано с высоким содержанием в овсяной муке ненасыщенных жирных кислот, которые под действием фермента липоксигеназы в присутствии кислорода воздуха превращаются в перекисные соединения, окисляющие –SH-группы пшеничного белка. В результате чего и происходит укрепление клейковины.
Рисунок 4 – Влияние дозировки овсяной муки в смеси с пшеничной мукой на упругие свойства сырой клейковины
Показатели числа падения смесей пшеничной и овсяной муки (рис. 5) незначительно отличались от значения этого показателя для пшеничной муки, что свидетельствует об отсутствии в овсяном сырье активной α-амилазы.
Рисунок 5 – Изменение показателя «числа падения» в зависимости от дозировки овсяной муки в смесях с пшеничной мукой
Данные по газообразующей способности смесей из пшеничной и овсяной муки представлены на рис. 6.
Рисунок 6 – Суммарный объем диоксида углерода (V), образовавшегося при брожении проб теста, приготовленных из смесей пшеничной и овсяной муки
С увеличением дозировки овсяной муки газообразующая способность смесей снижается. Это может быть объяснено более низким содержанием в овсяной муке простых сахаров, а также более крепкой консистенцией теста с добавлением овсяной муки, в результате чего создаются менее благоприятные условия для жизнедеятельности дрожжевых клеток.
Таким образом, полученные данные свидетельствуют об отрицательном влиянии овсяной муки на хлебопекарные свойства ее смесей с пшеничной мукой. Использование дозировок овсяной муки свыше 30 % от общей массы муки в тесте нецелесообразно, так как отрицательно влияет на клейковинные белки пшеничной муки, препятствуя образованию клейковинного каркаса.
Для оценки пищевой ценности смесей с различным соотношением пшеничной и овсяной муки нами разработана балльная шкала, основанная на определении степени удовлетворения суточной потребности в витаминах и минеральных веществах, содержащихся в 100 г смеси. В зависимости от содержания того или иного вещества в смеси выставляли баллы от 0 до 1. Показатель бальной оценки пищевой ценности смеси высчитывали путем суммирования баллов по каждому показателю пищевой ценности. Критерии разработанной шкалы представлены в табл. 1.
Таблица 1 – Критерии шкалы оценки пищевой ценности смесей
Уровень содержания пищевого вещества | Удовлетворение суточной потребности | Оценка в баллах |
Низкий | < 5 % | 0 |
Средний | 5-10 % | 0,5 |
Высокий | > 10 % | 1,0 |
Результаты расчета пищевой ценности смесей из пшеничной и овсяной муки представлены в табл. 2. Контролем служила мука пшеничная высшего сорта.
Таблица 2 – Пищевая ценность смесей из пшеничной и овсяной муки
Наименование показателей | Соотношение пшеничной и овсяной муки в смесях | |||||
Контроль | 90-10 | 80-20 | 70-30 | 60-40 | 50-50 | |
Калий, мг Кальций, мг Магний, мг Фосфор, мг Железо, мг Тиамин (B1), мг Рибофлавин (В2) Ниациновыйэкв-т, мг Токоферол экв-т, мг | 122,00 18,00 16,00 86,00 1,20 0,17 0,04 2,90 1,50 | 137,80 21,80 25,40 112,40 1,44 0,19 0,05 3,04 1,50 | 153,60 25,60 34,80 138,80 1,68 0,21 0,05 3,18 1,50 | 169,40 29,40 44,20 165,20 1,92 0,22 0,06 3,32 1,50 | 185,20 33,20 53,60 191,60 2,16 0,24 0,06 3,46 1,50 | 201,00 37,00 63,00 218,00 2,40 0,26 0,07 3,60 1,50 |
Результаты балльной оценки смесей с различным соотношением пшеничной и овсяной муки представлены на рис. 7.
Рисунок 7 – Влияние дозировки овсяной муки в смеси с пшеничной мукой на показатель бальной оценки пищевой ценности (α)
Из представленных данных видно, что с ростом дозировки в смеси овсяной муки соответственно увеличивается показатель бальной оценки пищевой ценности. При этом рост пищевой ценности наблюдается до 30 %-ной дозировки овсяной муки и при дальнейшем увеличении растет незначительно.
Таким образом, обоснованной можно считать дозировку овсяной муки в тесто, равную 30 % от общей массы муки.
Раздел 2.4.2 посвящен разработке технологических решений для производства хлебобулочных изделий с добавлением овсяной муки.
Замена 30 % пшеничной муки на овсяную муку приводит к снижению хлебопекарных свойств такой смеси. В результате хлебобулочные изделия, выпеченные из такой смеси, характеризуются низкими органолептическими и физико-химическими показателями качества.
Зарубежными авторами указывается на то, что уровнем воды в тесте из смеси пшеничной и овсяной муки можно регулировать физико-химические показатели качества хлеба, то есть при оптимальном содержании влаги в тесте возможно достичь наилучших показателей объема и структурно-механических свойств мякиша изделий.
Нами изучено влияние влажности теста с добавлением 30 % овсяной муки на реологические свойства теста и качество хлебобулочных изделий, выпеченных по безопарной технологии. Фаринограммы теста с различной влажностью из смеси пшеничной и овсяной муки представлены на рис. 8.
Рисунок 8 –Фаринограммы замеса теста с различной влажностью из смеси пшеничной и овсяной муки
Влияние влажности теста на физико-химические показатели качества хлебобулочных изделий из смеси пшеничной и овсяной муки представлено в табл. 3.
Таблица 3 – Физико-химические показатели хлебобулочных изделий из смеси пшеничной и овсяной муки
Физико-химические показатели | Фактическая влажность теста, % | |||
43 | 44 | 45 | 46 | |
Удельный объем, см3/г | 2,24 | 2,44 | 2,52 | 2,63 |
Пористость, % | 65 | 68 | 70 | 72 |
Формоустойчивость, Н/D | 0,41 | 0,46 | 0,43 | 0,35 |
hобщ. | 2,57 | 3,44 | 3,39 | 3,17 |
hпл. | 1,05 | 1,68 | 1,56 | 1,24 |
hупр. | 1,52 | 1,76 | 1,83 | 1,93 |
Видно, что лучшим качеством обладали пробы хлеба, приготовленные из теста с влажностью 45 %. Таким образом, для получения хлебобулочных изделий с наилучшими показателями качества консистенция теста должна лежать в пределах 600±20 е. ф.
Однако изделия, выпеченные из теста с консистенцией 600±20 е. ф., обладали недостаточно высоким качеством, так как имели низкий объем и довольно плотный мякиш. Последующими исследованиями установлено, что наилучшим способом приготовления теста с овсяной мукой является опарный способ с сокращенным временем брожения полуфабрикатов. Параметры технологического процесса приготовления хлебобулочных изделий с добавлением овсяной муки представлены на рис. 9.
Рисунок 9 – Параметры технологического процесса приготовления
хлебобулочных изделий с добавлением овсяной муки
Особенностью предложенной технологии является использование для приготовления опары только овсяной муки, что предохраняет b-глюкан, содержащийся в овсяной муке, от возможного разрушения под действием b-глюканазы пшеничной муки во время брожения.
Для улучшения органолептических показателей и устранения в хлебе с овсяной мукой специфического привкуса и запаха использовали сырье, способное его нивелировать, – солод ржаной ферментированный, содержащий большое количество продуктов реакции Майяра, представляющих собой красящие и ароматические вещества.
Использование в рецептуре теста 3-5 % ржаного ферментированного солода оказало значительное влияние на органолептические показатели качества изделий: хлеб приобрел приятные вкус и запах, корка и мякиш изделий имели привлекательный коричневый цвет, овсяный привкус отсутствовал. На основании дегустационной оценки (рис. 10) определена оптимальная дозировка в тесто с овсяной мукой ржаного ферментированного солода – 3 % к массе муки.
Рисунок 10 – Профилограммы органолептических показателей качества проб хлебобулочных изделий с овсяной мукой и различным содержанием ржаного ферментированного солода
Физико-химические показатели качества хлебобулочных изделий с овсяной мукой представлены в табл. 4.
Таблица 4 – Физико-химические показатели качества хлебобулочных изделий с овсяной мукой
Наименование показателей | Значение показателей |
Удельный объем, см3/г | 2,7-2,8 |
Пористость мякиша, % | 74,0-76,0 |
Влажность мякиша, % | 43,5-44,5 |
Кислотность мякиша, град | 2,5-3,0 |
Таким образом, на основании проведенных исследований были определены рациональная консистенция, рецептура и технология приготовления теста с овсяной мукой, позволяющие получать хлебобулочные изделия наилучшего качества.
Раздел 2.4.3 посвящен разработке технологических решений для производства хлебобулочных изделий с добавлением овсяной крупы и хлопьев.
Овсяные крупа и хлопья по сравнению с мукой имеют значительно бо́льший размер частиц, что затрудняет их использование в производстве хлебобулочных изделий. Поэтому необходимо было разработать способ их подготовки, который обеспечивал бы высокие физико-химические и органолептические показатели качества конечного продукта. В качестве такого способа в работе использовали замачивание овсяной крупы/хлопьев до набухания с последующим измельчением (диспергированием) до получения однородной массы.
Крупу/хлопья замачивали водой в соотношении 1:1,5 соответственно. Такого количества воды достаточно для их полного набухания. Для набухания хлопьев перед измельчением достаточно 10-15 мин, для набухания крупы – 2,5-3,0 ч. Замоченную крупу/хлопья измельчали до модуля крупности частиц 1,6±0,1 мм. В результате получали овсяный полуфабрикат с влажностью 64-65 % и титруемой кислотностью 2,0±0,2 град.
Тесто готовили по разработанной ранее опарной технологии с использованием для приготовления опары, вместо овсяной муки, овсяного полуфабриката.
В результате получены пробы хлебобулочных изделий с удельным объемом порядка 2,6 см3/г и низкой кислотностью – 2,0 град. Последнее отрицательно влияет на органолептические показатели изделий и стойкость к заболеваниям при хранении, а сами изделия имели овсяный привкус.
С целью повышения кислотности и улучшения органолептических показателей хлебобулочных изделий разработали технологию получения закваски из овсяной крупы или хлопьев с использованием чистых культур молочнокислых бактерий. Готовую закваску использовали затем для приготовления опары и теста.
Приготовление закваски включает два цикла: разводочный и производственный. Питательной смесью для закваски служил овсяный полуфабрикат.
В разводочном цикле закваску готовили многофазным способом по аналогии с приготовлением ржаных заквасок. В каждой фазе использовали свежеприготовленный полуфабрикат и порцию его из фазы предыдущего приготовления. В качестве источника молочнокислых бактерий выбрали сухой лактобактерин для густых заквасок (ГосНИИХП), поскольку брожение густых ржаных заквасок, в отличие от жидких, осуществляют при относительно невысокой температуре – 25-28°С и соответственно для получения сухого лактобактерина применяют штаммы микроорганизмов, способных к хорошему кислотонакоплению при данном температурном режиме. Превышение данной температуры в процессе брожения овсяной закваски нецелесообразно, так как при этом возникают определенные трудности.
В производственном цикле накапливают нужное количество закваски, периодически освежая ее добавлением свежеприготовленного полуфабриката. Затем она созревает до требуемой кислотности. Готовую закваску делят на несколько порций, часть их идет на приготовление теста, а остальное – на производство новой закваски.
Таким образом, процесс приготовления теста с использованием овсяной закваски можно представить в виде схемы, представленной на рис. 11.
Рисунок 11 – Схема приготовления теста с использованием овсяной закваски
Для установления оптимальной кислотности овсяной закваски выпекали образцы хлебобулочных изделий с использованием заквасок с кислотностью от 3 до 10 град. Контролем служил хлеб, полученный с применением овсяного полуфабриката кислотностью 2 град. Влияние кислотности овсяной закваски на кислотность мякиша хлебобулочных изделий представлено на рис. 12.
Рисунок 12 – Влияние кислотности овсяной закваски (Кзакв.) на кислотность мякиша хлебобулочных изделий (Кхл.)
Органолептическая оценка показала, что лучшими были пробы хлебобулочных изделий кислотностью 3,5-4,0 град, они имели приятные вкус и запах. При этом практически полностью исчез овсяный привкус, характерный для изделий с мякишем низкой кислотности. Последнее, вероятно, связано с разрушением веществ, обуславливающих овсяный привкус изделий, ферментными системами молочнокислых бактерий, либо с превращением данных веществ в результате химических реакций с продуктами метаболизма бактерий. Изделия с мякишем кислотностью выше 4,0 град были слишком кислыми. Таким образом, для производства хлебобулочных изделий рекомендуем закваску с оптимальной титруемой кислотностью 7-8 град.
С целью установления технологических параметров приготовления овсяной закваски заданной кислотности (7-8 град) использовали трехуровневый полный факторный эксперимент. Определили факторы, влияющие на конечную кислотность (X) овсяной закваски: дозировка последней на возобновление (G); продолжительность брожения (T). Брожение осуществляли при температуре 26-28°С. Дозировку закваски кислотностью 7-8 град на возобновление изменяли в пределах 10-50 % общей ее массы с шагом 20 %, продолжительность брожения – от 60 до 300 мин с шагом 120 мин.
Планирование и анализ результатов эксперимента осуществляли с помощью системы статистического анализа – Statistica 10.0. Поверхность отклика полученной математической модели описывается следующим уравнением:
Адекватность модели подтверждается нормальным распределением остатков. Графическая интерпретация полученной модели представлена на рис. 13.
Рисунок 13 – Поверхность отклика полученной модели
Установили, что с увеличением дозировки овсяной закваски на ее возобновление и продолжительности брожения возрастает титруемая кислотность овсяной закваски.
Для определения параметров приготовления овсяной закваски кислотностью 7-8 град пользовались профилями предсказанных значений при различных дозировках закваски на возобновление. В результате их анализа получили зависимость необходимой продолжительности брожения закваски до кислотности 7-8 град от ее дозировки на возобновление (рис. 14).
Рисунок 14 – Кривые зависимости продолжительности брожения (Т) овсяной закваски до кислотности 7-8 град от ее дозировки (G) на возобновление
Из представленных данных видно, что необходимая кислотность овсяной закваски достигается: при 10 %-ной дозировке закваски на возобновление – за 280±20 мин, 30 %-ной – за 170±20 мин, 50 %-ной – за 120±20 мин.
Продолжительность брожения закваски в производственных условиях необходимо устанавливать в зависимости от температуры, а также соотношения спелой закваски и питания. С увеличением количества закваски на ее возобновление продолжительность брожения сокращается. Начальную температуру закваски можно регулировать, используя воду определенной температуры для замачивания крупы/хлопьев при приготовлении полуфабриката.
Физико-химические показатели качества хлебобулочных изделий, полученных с использованием овсяной закваски, представлены в табл. 5.
Таблица 5 – Физико-химические показатели качества хлебобулочных изделий, полученных с использованием овсяной закваски
Наименование показателей | Значение показателей |
Удельный объем, см3/г | 2,7-2,8 |
Пористость мякиша, % | 74,0-76,0 |
Влажность мякиша, % | 43,5-44,5 |
Кислотность мякиша, град | 3,5-4,0 |
Изучали влияние овсяной закваски на рост микроорганизмов, вызывающих порчу хлеба, в частности на развитие картофельной болезни хлеба, возбудителем которой являются спорообразующие бактерии, относящиеся к подвиду Bacillus subtilis spp. mesentericus (картофельная палочка). Для этого провели модельные опыты с использованием зараженной пшеничной муки. Пробы хлебобулочных изделий готовили по разработанной опарной технологии, применяя овсяный полуфабрикат в качестве контроля и овсяную закваску кислотностью 7-8 град.
Установили, что использование овсяной закваски оказывает бактериостатическое действие на спорообразующие бактерии, задерживая развитие картофельной болезни хлеба на 24±6 ч. Это связано, по-видимому, с наличием в мякише изделий, имеющего кислотность в пределах 3,5-4,0 град, продуктов молочнокислого брожения.
Итак, в результате исследований разработали способ подготовки овсяной крупы и хлопьев перед внесением в тесто, предусматривающий приготовление из них закваски. Определили технологические параметры ее получения. Созданная технология позволяет изготовить хлебобулочные изделия повышенной пищевой ценности с высокими физико-химическими и органолептическими показателями качества, а также повысить их стойкость к заболеванию картофельной болезнью.
Раздел 2.4.4 посвящен оценке пищевой ценности хлебобулочных изделий с добавлением продуктов переработки овса.
Расчетным путем установлено, что в хлебобулочных изделиях с продуктами переработки овса по сравнению с контролем (пшеничный хлеб из пшеничной муки в/с) существенно возросло содержание жиров на 117-134 %, пищевых волокон – на 13-33 %, калия – на 33-45 %, кальция – на 33-46 %, магния – на 155-176 %, фосфора – на 65-78 %, железа – на 46-54 %, тиамина – на 26-45 % и рибофлавина – на 24-30 %.
Определено, что 150 г разработанных хлебобулочных изделий покрывают суточную потребность для мужчин в белках на 16 %, жирах – на 3-4 %, углеводах – на 19 %. Функциональные свойства изделий достигаются за счет того, что потребность в пищевых волокнах удовлетворяется на 21-24 %, фосфоре – на 21-23 %, железе – на 21-22 %, витамине В1 – на 16-19 %, витамине РР – на 19 %.
Суточная потребность для женщин, при употреблении 150 г разработанных хлебобулочных изделий, удовлетворяется в белках на 18-19 %, жирах – на 4 %, углеводах – на 24 %. Удовлетворение потребности в витаминах и минеральных веществах сохраняется в тех же пределах, за исключением удовлетворения потребности в железе, которая составляет 12 % от суточной потребности в нем.
Кроме этого, определено фактическое содержание в хлебе с овсяной мукой магния, фосфора, железа и тиамина, так как эти показатели значительно выросли по отношению к пшеничному хлебу. Результаты исследований представлены в табл. 6.
Таблица 6 – Фактическое содержание пищевых веществ в хлебобулочных изделиях
Пищевые вещества | Хлеб из муки пшеничной в/с (контроль) | Хлеб с овсяной мукой |
Магний, мг/100 г | 14,6±2,1 | 27,2±3,8 |
Прирост к контролю, % | - | 86 |
Фосфор, мг/100 г | 77,1±21,8 | 136,1±28,9 |
Прирост к контролю, % | - | 77 |
Железо, мг/100 г | 1,0±0,3 | 1,5±0,4 |
Прирост к контролю, % | - | 50 |
Тиамин, мг/100 г | 0,07±0,02 | 0,1±0,03 |
Прирост к контролю, % | - | 43 |
Полученные данные свидетельствуют о повышении пищевой ценности разработанных хлебобулочных изделий в сравнении с хлебом из пшеничной муки.
Биологическая ценность белков разработанных изделий была определена путем расчета показателя аминокислотного скора и индекса незаменимых аминокислот (ИНАК). Результаты расчетов представлены в табл. 7.
Таблица 7 – Биологическая ценность белков хлебобулочных изделий
Незаменимые аминокислоты | Аминокислотный скор, % | ||
Хлеб из пшеничной муки в/с (контроль) | Хлеб с овсяной мукой | Хлеб с овсяной крупой/хлопьями | |
Валин Изолейцин Лейцин Лизин Метионин+цистин Треонин Триптофан Фенилаланин+тирозин | 92 106 111 47 97 77 99 123 | 102 105 108 56 105 80 261 133 | 102 105 109 55 104 80 251 133 |
ИНАК | 0,91 | 1,09 | 1,08 |
Анализ представленных данных позволяет сделать вывод о том, что белковые вещества разработанных хлебобулочных изделий обладают более высокой биологической ценностью, чем белки пшеничного хлеба.
Таким образом, результаты определения пищевой ценности разработанных изделий подтвердили эффективность использования в составе хлебобулочных изделий продуктов переработки овса. Содержание пищевых волокон, фосфора, железа, тиамина и ниацина в 150 г разработанных изделий находится на высоком уровне и составляет более 15 % от суточной нормы потребления, что дает право отнести их к продуктам функционального назначения.
Раздел 2.4.5 посвящен промышленной апробации основных результатов исследований. Технология хлебобулочных изделий с добавлением овсяной муки внедрена на хлебозавод № 9». Разработан и утвержден комплект технической документации (РЦ/ТИ 5/1-2007, производится по СТО 5-2007), а также технологический план производства изделий на одной из линий хлебозавода. На хлебобулочные изделия с добавлением овсяной крупы и хлопьев разработан проект технической документации.
ВЫВОДЫ
Выполнены комплексные исследования по совершенствованию технологий хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности с использованием продуктов переработки овса. На основании полученных результатов сделаны следующие выводы.
1. Установлено влияние овсяной муки на хлебопекарные свойства и пищевую ценность смесей ее с пшеничной мукой и обоснована дозировка овсяной муки в тесто, равная 30 % от общей массы муки.
2. Разработаны технологические решения для производства хлебобулочных изделий с овсяной мукой, обеспечивающие высокие физико-химические и органолептические показатели качества готовых хлебобулочных изделий.
2.1. Установлена рациональная консистенция теста из смеси пшеничной и овсяной муки, равная 600±20 е. ф., позволяющая определять влажность теста при использовании муки с различными хлебопекарными свойствами и получать хлебобулочные изделия наилучшего качества.
2.2. Разработана рецептура теста с использованием смеси из пшеничной и овсяной муки, а также солода ржаного ферментированного в соотношении 67:30:3 соответственно.
2.3. Разработан опарный способ приготовления теста с использованием смеси из пшеничной и овсяной муки и определена продолжительность брожения полуфабрикатов: опары – 80-90 мин, теста – 15-20 мин.
2.4. Хлебобулочные изделия с овсяной мукой, приготовленные по разработанной технологии, характеризуются приятными вкусом и запахом, отсутствием овсяного привкуса, а также довольно высокими для данного вида изделий показателями удельного объема (2,7-2,8 см3/г) и пористости (74-76 %).
3. Разработан способ подготовки овсяной крупы и хлопьев перед внесением в тесто, заключающийся в приготовлении из них закваски с использованием чистых культур молочнокислых бактерий.
3.1. Установлено, что использование закваски из овсяной крупы или хлопьев кислотностью 7-8 град обеспечивает наилучшие органолептические свойства хлебобулочных изделий, а именно вкус и запах хлеба, при достижении кислотности мякиша готовых изделий 3,5-4,0 град.
3.2. Установлена возможность регулирования продолжительности брожения закваски из овсяной крупы или хлопьев до достижения показателя кислотности 7-8 град изменением дозировки ее на возобновление в пределах 10-50 %.
3.3. Показано, что использование закваски из овсяной крупы или хлопьев оказывает бактериостатическое действие на спорообразующие бактерии и задерживает развитие картофельной болезни хлеба на 24±6 ч по сравнению с контролем.
4. Определена расчетным путем пищевая ценность хлебобулочных изделий с добавлением продуктов переработки овса.
4.1. Выявлено, что в хлебобулочных изделиях с добавлением продуктов переработки овса по сравнению с хлебом из пшеничной муки высшего сорта наиболее существенно возросло содержание жиров на 117-134 %, пищевых волокон – на 13-33 %, калия – на 33-45 %, кальция – на 33-46 %, магния – на 155-176 %, фосфора – на 65-78 %, железа – на 46-54 %, тиамина – на 26-45 % и рибофлавина – на 24-30 %.
4.2. Определено, что при употреблении 150 г хлебобулочных изделий с добавлением продуктов переработки овса суточная потребность в пищевых волокнах удовлетворяется на 21-24 %, фосфоре – на 21-23 %, железе – на 21-22 % (на 12 % - для женщин), витамине В1 – на 16-19 %, витамине РР – на 19 %.
4.3. Индекс незаменимых аминокислот в хлебобулочных изделиях с добавлением продуктов переработки овса увеличивается до 1,08-1,09 против 0,91 для хлеба из пшеничной муки высшего сорта, что обусловлено более высоким содержанием в продуктах переработки овса незаменимых аминокислот.
5. Разработана и утверждена техническая документация на хлебобулочные изделия с овсяной мукой под названием хлеб «Английский» овсяной (РЦ/ТИ 5/1-2007, производится по СТО 5-2007). Технология внедрена на хлебозавод № 9». На хлебобулочные изделия с добавлением овсяной крупы и хлопьев разработан проект технической документации (ТУ, РЦ, ТИ).
Список публикаций по теме диссертации
в изданиях, входящих в список ВАК:
1. Чалдаев, улучшения качества пшенично-овсяных хлебобулочных изделий / , , // Хлебопечение России. – 2010. – № 1. – С. 20-21.
2. Чалдаев, направления обогащения хлебобулочных изделий (аналитический обзор рефератов ВИНИТИ) / , //Хлебопечение России. – 2011. – № 2. – С. 24-27.
3. Чалдаев, овса и продуктов его переработки в хлебопечении (обзор) / , // Хлебопечение России. – 2012. – № 2. – С. 22-23.
4. Чалдаев, хлеб с овсяной крупой / , // Хлебопечение России. – 2012. – № 4. – С. 20-21.
в других изданиях:
5. Чалдаев, добавок овсяной муки для получения хлебобулочных изделий с повышенной пищевой ценностью / , // Здоровое питание – основа жизнедеятельности человека. Материалы Всерос. науч.-практ. конф. – Красноярск, 2008. – С. 262-267.
6. Чалдаев, технологического процесса получения овсяно-пшеничного хлеба // / Пищевые продукты и здоровье человека. Тез. докл. I Всерос. конф. студентов и аспирантов. Ч. 1. – Кемерево, 2008. – С. 97-99.
7. Чалдаев, отдельных стадий производства овсяно-пшеничного хлеба // , / IX Международная конференция молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии». – Казань: Издательство «Отечество», 2008. – С. 27-28.
8. Чалдаев, для здорового питания на основе овсяной и пшеничной муки // , , / Пищевые технологии, качество и безопасность продуктов питания. Материалы докл. Всерос. науч.-практ. конф. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008. – С. 76-79.
9. Чалдаев, П. А., , Егорцев стадии приготовления пшеничного хлеба с добавкой овсяной муки // , , / Новый этап развития пищевых производств: инновации, технологии, оборудование. Материалы Всерос. науч.-практ. конф. – Екатеринбург : Изд-во УрГЭУ, 2009. – С. 80-81.
10. Чалдаев, приготовления диетического хлеба из смеси пшеничной и овсяной муки // , /X Международная конференция молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии». – Казань: Издательство «Отечество», 2009. – С. 125.
11. Чалдаев, в производство диетического хлеба из смеси пшеничной и овсяной муки // , , / Инновационные технологии в пищевой промышленности: материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2009. – С. 119-120.
12. Чалдаев, изделия из смеси пшеничной и овсяной муки // , , / Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI // Материалы международной научно-практической конференции / Кубан. гос. технол. ун-т. – Краснодар, 2009. – С. 70-71.
13. Чалдаев, влияния концентрации овсяной муки в тесте на качество формовых изделий // , / Качество продукции, технологий и образования: Материалы V всероссийской научно-практической конференции. – Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ им. », 2010. – С. 175-178.
14. Чалдаев, оптимальных технологических параметров приготовления теста для хлеба из смеси пшеничной и овсяной муки // , / Материалы международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы аграрной науки и образования». – Ульяновск: ГСХА, 2010, Т. II, Ч. 2. – С. 173-178.
15. Чалдаев, производства хлеба с повышенным содержанием пищевых волокон с диспергированной овсяной крупой // , / Материалы II Международной научной конференции «Молодая наука – пищевой промышленности». – Ставрополь: СевКавГТУ, 2011. – С. 174-178.
16. Чалдаев, продуктов переработки овса при производстве хлеба лечебно-профилактического назначения // , / Современное хлебопекарное производство : перспективы развития : материалы XII Всерос. науч.-практ. конф. – Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. ун-та, 2011. – С. 42-46.
17. Чалдаев, пищевой ценности мучных смесей из пшеничной муки и продуктов переработки овса // , / Инновационные технологии в пищевой промышленности материалы II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2011. – С. 51-53.
18. Чалдаев, изделия с добавлением продуктов переработки овса – новый инновационный продукт // , / Инновационные технологии в пищевой промышленности материалы II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2011. – С. 74-75.
19. Чалдаев, хлеб с овсяными хлопьями // , / Материалы III Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения». – Ульяновск: ГСХА, 2011, Т. II. – С. 198-200.
патенты:
20. Пат. 2414132 Российская Федерация, МПК А21D 13/08, А21D 2/00. Способ приготовления диетического хлеба (варианты) / [и др.] ; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Самар. гос. техн. ун-т. – № /13; заявл. 19.01.09; опубл. 20.03.11, Бюл. № 8. – 8 с.
The summary
The complex research of improving high-nutritive bakery products supplemented with processed oat products was provided. A receipt and a technology for production oatmeal dough were developed. Was proposed a method for oatmeal flour or groats processing, consisted in preparation of leaven with pure cultures of lactic acid bacteria.
