Совершенствование технологии и разработка рецептур напитков на зерновой основе для детского питания (стр. 1 )

На правах рукописи

МАСЛОВА АННА СЕРГЕЕВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И РАЗРАБОТКА

РЕЦЕПТУР НАПИТКОВ НА ЗЕРНОВОЙ ОСНОВЕ

ДЛЯ ДЕТСКОГО ПИТАНИЯ

Специальность 05.18.01 –

Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощнойпродукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2012

Работа выполнена в Негосударственном образовательном учреждении

дополнительного профессионального образования

«Международная промышленная академия»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор,

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО МГУТУ имени , профессор кафедры «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств»

кандидат технических наук,

ФГБОУ ВПО МГУПП, доцент кафедры «Технология продуктов функционального назначения, спортивного питания и длительного хранения»

Ведущая организация:

НО «Российский Союз мукомольных и крупяных предприятий»

Защита состоится «9» ноября 2012 года в 1100 часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.122.02 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления имени » ,ауд. 36.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО МГУТУ имени

Отзывы высылать

Автореферат разослан: «9» октября 2012 года

Ученый секретарь Совета по защите

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

докторских и кандидатских

диссертаций Д 212.122.02,

кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Качество питания детей определяет состояние здоровья не только в данный момент, но и на всю будущую жизнь. Полноценное сбалансированное питание способствует гармоничному росту, физическому, нервно-психическому и умственному развитию, профилактике заболеваний и укреплению здоровья.

В настоящее время в рационах питания детского населения различных регионов России выявлены значительные нарушения: избыточный уровень потребления жиров, недостаточное потребление некоторых витаминов, минеральных веществ, пищевых волокон и других компонентов.

В связи со сложившейся ситуацией Правительством Российской Федерации были утверждены «Основы государственной политики в области здорового питания населения РФ на период до 2020 года». Целями данной политики являются сохранение и укрепление здоровья населения, профилактика заболеваний, в том числе обусловленных неполноценным и несбалансированным питанием детей и взрослых. Одним из способов достижения поставленной цели является развитие отечественного производства специализированных и обогащенных продуктов для детского питания функциональной направленности, имеющих сбалансированный состав, расширяющих ассортимент.

Известно, что одними из самых первых в рационе питания человека появляются продукты на зерновой основе, которые являются важным источником углеводов, растительных белков, пищевых волокон, витаминов группы В, некоторых минеральных веществ.

Большой вклад в решение проблем рационального сбалансированного питания детского населения России внесли ученые Института питания РАМН профессор, д. м.н. , профессор, д. м.н. . Вопросам детской диетологии и созданию специализированных продуктов для детского питания посвящены работы профессора, д. м.н. . Продукты на зерновой основе для детского питания разрабатывались под руководством д. т.н., профессора , к. т.н. , к. т.н. и других.

Анализ ассортиментапродуктов на зерновой основе для питания детей дошкольного и школьного возраста показал, что на сегодняшний день их вырабатывается недостаточно.

С целью расширения ассортимента данной продукции необходимо совершенствовать технологию производства и включать в рецептуру сырье, выбор которого научно обоснован, а также применять щадящие режимы обработки, что способствует формированию функциональных свойств и повышению пищевой ценности готовых продуктов.

Перспективной группой продуктов для детского питания представляются горячие напитки на зерновой основе, которые могут рассматриваться как источник углеводов, водорастворимых растительных белков, минеральных веществ, витаминов и других физиологически активных соединений.

Таким образом, совершенствование технологии и разработка рецептурнапитков на зерновой основе для детского питания является актуальной задачей, решение которой позволит получитьсбалансированный по составу пищевой продукт, расширяющий ассортимент рынка специализированных продуктов для детского питания.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является совершенствование технологии напитков на зерновой основе для дошкольного и школьного питания с использованием новых видов сырья, а также разработка их рецептур, в том числе обогащенных натуральными пищевыми компонентами.

В соответствии с поставленной целью было намечено решение следующих задач:

- разработать технологическую схему получения напитков на зерновой основе для питания детей дошкольного и школьного возраста;

- научно обосновать использование новых видов сырья, повышающих качество и пищевую ценность продукта;

- определить рациональные параметры термической обработки сырья на основе исследования его биохимических и органолептических изменений;

- разработать рецептуры новых специализированных зерновых напитков для детского питания;

- исследовать химический состав, биохимические свойства и стойкость при хранении напитков на зерновой основе для детского питания;

- провести промышленную апробацию технологии получения специализированныхнапитков на зерновой основе для детского питания и разработать машинно-аппаратурную схему;

- разработать нормативные документы и провести оценку экономической эффективности.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Научное обоснование технологии напитков на зерновой основе для дошкольного и школьного питания с использованием новых видов сырья.

2. Рациональные параметры термической обработки сырья.

3. Результаты оценки химического состава и биохимических свойств напитков на зерновой основе для детского питания.

Научная новизна. На основании сравнительного комплексного исследования технологических, биохимических свойств, химического состава и потребительских достоинств теоретически обоснована и экспериментально подтверждена технология специализированныхнапитков на зерновой основе для дошкольного и школьного питания.

Показана возможность использования новых видов сырья для получения специализированных напитков на зерновой основе для детского питания (перловой крупы № 1, овсяной крупы недробленой высшего сорта, пророщенного зерна тритикале, пшеничных зародышевых хлопьев (ПЗХ) и концентрата облепихи), выбор которыхобусловлен их высокой пищевой ценностью.

Определенырациональные режимы термической обработки на основе исследования зависимости экстрактивности зернового сырья от параметров обжаривания, расчёты для которого выполненыметодом двумерной сплайн-интерполяции.

Обоснован и предложен новый способ получения напитков на зерновой основе для дошкольного и школьного питания, заключающийся в применении щадящих режимов термической обработки и использовании новых видов сырья.

Выявлено, что в результате реализации данного способа получения специализированных напитков на зерновойоснове для детского питания, вследствие происходящих изменений, улучшаются потребительские достоинства и стойкость данных продуктов при хранении.

Научнообоснованы рецептуры новых зерновых напитков, в том числе обогащенных ПЗХ и концентратом облепихи, позволяющие получить продукты повышенной пищевой ценности.

Получены новые научные данные при исследовании методом ЯМР-релаксации липидной и водной фракций ПЗХ в процессе высушивания, доказана особая роль воды при взаимодействии белково-углеводного комплекса с липидной фракцией продукта.

Практическая значимость работы. На основании проведенных исследований установлены режимы производства, разработана технология и машинно-аппаратурная схема получения специализированныхнапитковна зерновой основе для питания детей дошкольного (с 3 до 6 лет) и школьного (с 6 до 14 лет) возраста.

Разработан способ производства напитков на зерновой основе для детского питания, техническая новизна которого защищена патентом РФ на изобретение № 000 от 01.01.2001 г.

Предложена технология получения напитков для детского питания на зерновой основе, промышленная апробация которой проведена в элеватор»(Алтайский край, ст. Третьяково).

По результатам исследований разработана, согласована и утверждена документация на напитки зерновые для питания детей дошкольногои школьноговозраста СТО 1-2012 «Напитки зерновые. Технические условия».

Оценка эффективности и риска инвестиций показала, что капитальные вложения окупаются через 9 месяцев, а себестоимость 1 кг зернового напитка составляет 23,28 рубля.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований были представлены на международных и региональных конференциях:Интеграция аграрной науки и производства: состояние, проблемы и пути решения (Уфа, 2008), VIII Съезд мукомольных и крупяных предприятий России (Москва, 2008), Первый всероссийский форум «Молодые ученые пищевой промышленности России. Новые инициативы и опыт АПК» (Москва, 2009), XVII Международная конференцияпо крахмалу (Москва, 2009), VII Международная научно-практическая конференция и выставка «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты» (Москва, 2009), Инновационные технологии продуктов здорового питания (Москва, 2010), Мельница-2011. Модернизация. Инновации. Техническое перевооружение (Москва, 2011), конференция «StarchScienceProgress 2011» (Нью-Йорк, 2011).

Работа отмечена Дипломом Второго Всероссийского смотрана лучшую изобретательскую и рационализаторскую работу в мукомольно-крупяной промышленности за активное участие в изобретательской и рационализаторской работе и признана перспективной для внедрения в производство (Москва, 2008).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 научных работ, 3 из которых в журналах, рекомендованных ВАК России, в том числе имеется патент РФ на изобретение № 000 «Способ производства продукта на зерновой основе для детского и диетического питания».

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, экспериментальной части, расчета экономической эффективности, выводов, списка используемой литературы и приложений. Работа изложена на 190 страницах основного текста и приложений, содержит 20 рисунков и 53 таблицы. Список литературы включает 168 источников российских и зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Обзор литературы

В обзоре литературы рассмотрены состояние и ассортимент продуктов для детского питания, а также представлена их классификация, проанализирована пищевая ценность напитков на зерновой основе, приведены характеристики сырья, применяемого для производства этих продуктов. Изучены технологии производства зерновых напитков, рассмотрено влияние термической обработки на биохимический состав напитков на зерновой основе, проанализированы биохимические процессы, происходящие при хранении зерновых продуктов, рассмотрены обогащенные продукты на зерновой основе для детского питания. На основе проведенного анализа сформулированы цель и задачи исследования.

2. Материалы и методы исследований

Структурная схема исследований представлена на рисунке 1.

Для исследований использовались крупа перловая № 1, крупа овсяная недробленая высшего сорта, зерно ржи, зерно тритикале (пшенично-ржаной гибрид Алтайское 4), пшеничные зародышевые хлопья, концентратоблепихи.

Качество зерна ржи соответствовало 1 классу по ГОСТ Р , качество зерна тритикале – ТУ 8 РФ . Показатели качества перловой крупы № 1 соответствовали ГОСТ 5784-60, качество овсяной недробленой крупы соответствовало высшему сорту по ГОСТ 3034-75. Пшеничные зародышевые хлопья по качеству соответствовали ТУ .

Анализ качества сырья проводили по общепринятым методикам. Отбор проб крупы, определение запаха и вкуса проводили по ГОСТ 26312.1-84, определение органолептических показателей – по ГОСТ 26312.2-84; зараженности и загрязненности вредителями хлебных запасов – по ГОСТ 26312.3-84;содержание примесей и доброкачественного ядра – по ГОСТ 26312.4-84;влажность крупы – поГОСТ 26312.7-84;содержание металломагнитной примеси –по ГОСТ .

Рисунок 1 –Структурная схема исследований

Отбор проб зерна проводили в соответствии с ГОСТ 13586.3-83;определение запаха и цвета– по ГОСТ ;натуры – по ГОСТ ;влажность зернаопределяли по ГОСТ 13586.5-93; зараженность вредителями – по ГОСТ 13586.6-93; число падения – по ГОСТ ;содержание сорной, вредной, зерновой примеси, крупности и металломагнитной примеси – по ГОСТ .

Определение органолептических показателей и готовности к употреблению полученных зерновых напитков проводили по ГОСТ 15113.3-77; влажность – по ГОСТ 15113.4-77; крупность помола – по ГОСТ 15113.1-77; содержание примесей и зараженности вредителями хлебных запасов – по ГОСТ 15113.2-77.

Биохимические и химические исследования проводили по следующим методикам: определение кислотности – по ГОСТ ; кислотного числа жира – по ГОСТ Р ; содержание целлюлозы – по ГОСТ ; содержание белка – по ГОСТ ; содержание жира – по ГОСТ 15113.9-77; массовую долю экстрактивных веществ – по ГОСТ Р .

Микробиологические исследования проводили в соответствии с требованиями следующих документов: количество мезофильно-аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов по ГОСТ 10444.15-94; дрожжи и плесени – по ГОСТ 10444.12-88.

Исследование водной и жировой фракции ПЗХ проводили посредством метода ЯМР-релаксации в лаборатории Института химической физики РАН им. на спектрометре Миниспек РС. Математическую обработку данных осуществляли с помощью программы «MatLab».

Пророщенное зерно тритикале получали согласно методике, разработанной и (RU 2113128 C1, 1998).

Пищевую и энергетическую ценность рассчитывали с применением общепринятых методик и коэффициентов: по белкам и углеводам – 4 ккал/г; жирам – 9 ккал/г.

Исследования проводили на кафедре пищевых производств НОУ ДПО «Международная промышленная академия» (г. Москва); в Испытательном Центре пищевых продуктов и сырья ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университетим. » (г. Барнаул); в Институте химической физики РАН им. (г. Москва); в (г. Томск).

3. Результаты исследований и их анализ

3.1 Разработка технологической схемы производстванапитков на зерновойоснове для детского питания и обоснование использования

новых видов сырья

Анализ научно-технической литературы подтвердил, что использование перловой крупы № 1, овсяной крупы недробленой высшего сорта, пророщенного зерна тритикале, ПЗХ и концентрата облепихи в качестве сырья для зернового напитка позволит получить продукт повышенной пищевой ценности с высокими показателями качества и безопасности в соответствии с требованиями нормативных документов.

Для выполнения исследований была разработана технологическая схема производства специализированныхнапитков на зерновой основе для детского питания, представленная на рисунке 2.

Производство напитков на зерновой основе осуществляли следующим образом: очистку зернового сырья проводили на лабораторном сепараторе. Сходомс сортировочного сита выделяли крупные примеси, а проходом подсевного сита – мелкие примеси. Продукт, полученный сходом с подсевного сита, направляли на дальнейшую переработку.

Зерно и крупы подвергали обработке кондуктивно-конвективным способом (обжаривание) при температуре от 130 до 190 °С (интервал составил 10 °С) с экспозицией обжаривания 30, 60 и 90 минут. ПЗХ подвергались более щадящей обработке – обжаривание проводилось при температурах от 110 до 160 °С (интервал 10 °С) в течение 10, 15 и 30 минут. Режимы выбраны на основе анализа литературных данных и результатов предварительных экспериментов.

Затем исследуемое сырье охлаждали и направляли для измельчения в лабораторную мельницу. Просеивание полученного продукта проводили на лабораторном рассеве, сход с сита № 1,6 направляли в отходы. Сход с сита № 08 направляли на повторное измельчение. Проход сита № 08 представлял собой мелкий и крупный зерновой продукт. Измельчение осуществлялось до крупности продуктов-аналогов: сход с сита № 08 не более 15 %.

Подпись: 11

1 – бункера; 2 –сепаратор; 3 – аспиратор лабораторный; 4 –обжарочный аппарат; 5 – охладительная чаша;

6 – мельница лабораторная; 7 – рассев; 8 – смеситель

Рисунок 2 – Лабораторная технологическаясхема производства напитков на зерновой основе для детского питания

3.2 Определение рациональных параметров термической

обработки сырья

Для определения рациональных режимов термической обработки были исследованы изменения биохимических (экстрактивность, влажность) и органолептических (цвет, запах, вкус) свойств зернового сырья, происходящие при обжаривании.

3.2.1Влияние режимов термической обработки на экстрактивность

Под экстрактивностью понимается массовая доля экстрактивных водорастворимых веществ, выраженная в процентах. Известно, что повышение экстрактивности положительно сказывается на вкусе напитка, его насыщенности, поэтому этот показатель может служить критерием при выборе режимов переработки сырья для приготовления зернового напитка.

Результаты исследований влияния режимов термической обработки (температуры и длительности обжаривания) зернового сырья на содержание экстрактивных веществ представлены на рисунках 3 – 7. Математическую обработку данных эксперимента осуществляли с помощью программы «MatLab», используя метод двумерной сплайн-интерполяции. Этот метод не дает возможности представить функцию зависимости аналитически в виде формулы, однако позволяет представить ее алгоритмически в виде программы и построить изображение поверхности.

Экстрактивность овсяной и перловой крупы достигает максимума (около 24 % и 22 % соответственно) при обработке при температуре 165 – 175 °С в течение 65 – 75 минут, затем исследуемый показатель снижается.

Наименьшее значение экстрактивности среди исследуемого сырья имеет зерно ржи (около 20 % при обжаривании при температуре 165 – 175 °С в течение 45 – 80 минут, рисунок 5). Возможно, это связано с более низкой подверженностью декстринизации крахмала зерна ржи и другими особенностями химического состава продукта.

Пророщенное зерно тритикале имеет достаточно высокие значения экстрактивности среди исследуемого сырья (максимальное около 31 % при обжаривании при температуре 165 – 170°С в течение 50 – 75 минут, рисунок 6). Это можно объяснить увеличением в процессе прорастания содержания растворимых низкомолекулярных веществ.