Мартиросян Владимир Викторович. Разработка технологии макаронных изделий с применением муки амаранта и сетарии

brief description

Мартиросян Владимир Викторович. Разработка технологии макаронных изделий с применением муки амаранта и сетарии : Дис. ... канд. техн. наук : 05.18.01 Пятигорск, 2006 219 с. РГБ ОД, 61:06-5/2537

ПЯТИГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ
МАРТИРОСЯН ВЛАДИМИР ВИКТОРОВИЧ
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ МУКИ АМАРАНТА И СЕТАРИИ
Специальность 05.18.01 — Технология обработки, хранения и
переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства
ДИССЕРТАЦИЯ
на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель — доктор технических наук, профессор В.Д. Малкина
Пятигорск - 2006
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9
• 1.1 Роль компонентов пшеничной муки в формировании качества
макаронных изделий 9
1 1.2 Применение пищевых добавок в производстве макаронных
изделий 21
1.3 Перспективы применения зерновых культур в производстве макаронных изделий 30
Заключение по обзору литературы 40
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 43
2.1 Методы исследования сырья 43
® 2.2 Методы приготовления макаронных изделий 44
2.3 Методы исследования свойств теста 46
2.4 Методы определения качества макаронных изделий 49
* 2.5 Специальные методы исследования свойств теста и макаронных 49
изделий
2.6 Математическая обработка результатов исследований 55 оптимального соотношения трех видов муки в композитной смеси
2.7 Материалы исследования 60
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 64
3.1 Сравнительная оценка качества макаронных изделий из хлебопекарной муки различных сортов мягкой пшеницы 66
3.1.1 Характеристика пшеницы, районированной на территории юга России 66
3.1.2 Оценка технологических свойств хлебопекарной муки из различных сортов пшеницы 68
1 3.1.3 Органолептические и физико-химические показатели
качества макаронных изделий из хлебопекарной муки ^ различных сортов пшеницы 71
Заключение по разделу 3.1 73
3.2 Разработка показателя комплексной оценки качества макаронных изделий 74
ф 3.2.1 Комплексная оценка макаронных изделий по показателю ИК 77
Заключение по разделу 3.2 79
• 3.3 Научно-практическое обоснование применения муки амаранта и
муки сетарии в технологии макаронных изделий 79
3.3.1 Исследование химического состава муки амаранта и муки сетарии 81
3.3.1.1 Определение аминокислотного и фракционного составов
белков 82
3.3.1.2 Определение содержания минеральных элементов 85
• 3.3.1.3 Определение содержания витаминов 86
3.3.1.4 Определение содержания пищевых волокон 88
3.3.1.5 Определение жирнокислотного состава липидов 90
€■ 3.2.2 Изучение микроструктуры зерна амаранта и зерна сетарии 91
Заключение по разделу 3.3 93
3.4 Разработка композитной смеси, содержащей муку пшеничную, муку амаранта и муку сетарии для производства макаронных изделий 95
3.4.1 Влияние муки амаранта на качество макаронных изделий 95
3.4.2 Влияние муки сетарии на качество макаронных изделий 99
3.4.3 Обоснование оптимального соотношения компонентов в ® композитной смеси с применением математической обработки
данных 102
3.4.4 Органолептические и физико-химические показатели качества макаронных изделий из композитной смеси 108
Заключение по разделу 3.4 110
3.5 Изучение реологических свойств макаронного теста из композитной смеси 112
^ 3.5.1 Влияние муки амаранта и муки сетарии на свойства клейковины
пшеничной муки 112
3.5.2 Определение реологических свойств теста на альвеографе 115
3.5.3 Характеристика периода релаксации макаронного теста 116
3.5.4 Зависимость удельной работы прессования макаронных изделий
от влажности теста 117
ф 3.5.5 Определение скорости прессования макаронного теста из
композитной смеси 123
* 3.5.6. Реологические свойства сваренных макаронных изделий 125
3.5.7. Изучение микроструктуры макаронных изделий 126
Заключение по разделу 3.5 133
3.6 Определение пищевой ценности макаронных изделий из композитной смеси 134
3.6.1 Влияние муки амаранта и муки сетарии на потери белка в процессе варки макаронных изделий 135
1 О /Г
3.6.2 Определение аминокислотного состава белков J
3.6.3 Определение содержания минеральных элементов, витаминов и пищевых волокон в макаронных изделиях из композитной смеси 138
3.6.4 Исследование органолептических и физико-химических показателей качества макаронных изделий в процессе хранения 143
Заключение по разделу 3.6 145
3.7 Разработка способа производства макаронных изделий 147
3.8 Расчет экономической эффективности применения композитной смеси при производстве макаронных изделий 149
ф ВЫВОДЫ 153
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 156
ПРИЛОЖЕНИЯ 179
»
Макаронные изделия, по сравнению с другими мучными изделиями, имеют ряд преимуществ: высокая усвояемость основных питательных веществ, длительный срок хранения, низкая стоимость и доступность для любых слоев населения. Однако макаронные изделия вырабатывают преимущественно из хлебопекарной муки мягкой озимой пшеницы, белок которой имеет дефицит важнейших незаменимых аминокислот, мука имеет также недостаток минеральных веществ, витаминов и пищевых волокон. Одним из путей повышения пищевой ценности макаронных изделий является использование растительного сырья, содержащего сбалансированный комплекс белков, липидов, минеральных веществ, витаминов и способствующего формированию высоких питательных, вкусовых и лечебно-профилактических свойств готовых изделий. Работая в этом направлении, ученые и исследователи Г.М. Медведев, Р.Д. Поландова, Т.Б. Цыганова, В.Я. Черных, Т.И. Шнейдер внесли существенный вклад в технологию макаронных изделий повышенной пищевой ценности.
Одним из путей решения проблемы обогащения макаронных изделий биологически активными веществами является использование цельносмолотой муки из зерна амаранта и цельносмолотой муки из зерна сетарии, обладающих по сравнению с пшеничной мукой повышенным содержанием белков, липидов, витаминов, пищевых волокон и минеральных веществ. Совместное использование муки амаранта и муки сетарии будет способствовать повышению пищевой ценности макаронных изделий практически по всем незаменимым факторам питания и позволит корректировать содержание отдельных важнейших нутриентов в готовых изделиях.
Качество макаронных изделий в большей мере обусловлено технологическими свойствами пшеничной хлебопекарной муки,
необходимыми для выработки макаронных изделий, соответствующих стандарту. Однако на предприятия, вырабатывающие макаронные изделия, также поступает пшеничная мука по отдельным показателям не отвечающая требованиям макаронного производства. В связи с этим необходимо, как минимум, на региональном уровне проводить постоянный контроль технологических свойств зерна пшеницы, идущей на выработку муки для макаронного производства. Теоретические и экспериментальные исследования в этом направлении будут способствовать повышению органолептических и физико-химических показателей качества макаронных изделий и стабилизации свойств хлебопекарной муки, предназначенной для макаронной промышленности.
В связи с вышесказанным представляется своевременным и актуальным проведение комплексных исследований, направленных на разработку технологии макаронных изделий повышенной пищевой ценности из хлебопекарной муки мягкой пшеницы с применением обогатительных добавок и включающих изучение реологических свойств макаронного теста, химического состава макаронных изделий и влияния технологических факторов на качество макаронных изделий.
Научная новизна. В работе дано научное обоснование применения муки амаранта и муки сетарии в технологии макаронных изделий посредством оптимизации соотношения компонентов в композитной смеси, исследования реологических свойств макаронного теста, химического состава, микроструктуры и качества макаронных изделий.
На основании результатов математических расчетов с применением метрических и неметрических мер сравнения определено оптимальное соотношение муки пшеничной, муки амаранта и муки сетарии в композитной смеси для производства макаронных изделий, сбалансированных по содержанию незаменимых аминокислот.
Выявлены пищевые вещества, имеющие превалирующее значение в формировании показателя пищевой ценности макаронных изделий из композитной смеси, — незаменимые аминокислоты, введенные в смесь с мукой амаранта; минеральные вещества, витамины и пищевые волокна, введенные в смесь с мукой сетарии.
Выявлена зависимость снижения периода релаксации и увеличения пластической деформации макаронного теста из композитной смеси от количества водорастворимых белков муки амаранта и муки сетарии, введенных в композитную смесь.
Выявлена зависимость показателя удельной работы прессования макаронных изделий от влажности теста из композитной смеси, позволяющая корректировать технологические режимы замеса теста и прессования сырых изделий и затраты энергии на их изготовление.
Определена технологическая роль крахмала муки амаранта и муки сетарии в формировании реологических свойств макаронного теста из композитной смеси - равномерное распределение крахмальных зерен сетарии способствует образованию пластичной структуры теста; монолитные частицы амаранта состоящие из крахмала, плотно связанного с белком, придают тесту упругие свойства.
Практическая значимость работы. Применение цельносмолотой муки амаранта и цельносмолотой муки сетарии в производстве макаронных изделий будет способствовать расширению сырьевой базы макаронной промышленности и ассортимента выпускаемой продукции повышенной пищевой ценности.
Разработан проект технических условий на композитную смесь, состоящую из муки пшеничной хлебопекарной, цельносмолотой муки амаранта и цельносмолотой муки сетарии в соотношении 90:(6-7):(4-3) соответственно.
Разработан проект нормативной документации (ТУ, РЦ, ТИ) на макаронные изделия «Пятигорские» из композитной смеси, содержащей целыюсмолотую муку амаранта и цельносмолотую муку сетарии.
Разработан метод комплексной оценки качества макаронных изделий, включающий показатели, регламентируемые стандартом и характеризующие свойства сваренных изделий, позволяющий объективно оценивать качество макаронных изделий.
Проведены опытно-промышленные испытания применения муки из зерна амаранта и сетарии, композитной смеси для выработки макаронных изделий в производственных условиях на ОАО «Кисловодский хлебомакаронный комбинат»; ПК «Минераловодский хлебокомбинат»; ОАО «Ессентуки-хлеб»; ООО «Агромин».
Получено решение о выдаче патента по заявке № 2005121504/13(024243) от 11.07.2005 г «Способ производства макаронных изделий»
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на межвузовской научно-практической конференции «Окно в науку» ПГТУ (Пятигорск, 2002); первой международной научно- практической конференции «Растительные ресурсы для здоровья человека» (Москва, 2002); IV межрегиональной научной конференции «Студенческая наука - экономике России» (Ставрополь, 2003); IV научно-практической конференции «Пищевая промышленность и стратегия подготовки специалистов», (Калуга, 2005); конференции, посвященной 75-летию кафедры «Технология хлебопекарного и макаронного производств» МГУПП и 100-летию засл. деятеля науки и техники РФ, д.т.н., профессора JI. Я. Ауэрмана (Москва, 2005); научно-практической конференции посвященной 100-летию со дня рождения засл. деятеля науки РСФСР, д.б.н., профессора Н.П. Козьминой (Москва, 2005).

bibliography

Выводы
1. В целях полной и объективной характеристики качества макаронных изделий разработан показатель комплексной оценки - индекс качества, выраженный в баллах и предусматривающий определение качества изделий в соответствии с ГОСТ Р 51865-2002, а также характеристику прочности сваренных изделий объективным методом.
2. Проведен сравнительный анализ качества макаронных изделий, выработанных из районированных на юге России сортов озимой пшеницы. Установлено, что лучшие свойства имели макаронные изделия из муки пшеницы сортов Победа 50 и Донская юбилейная. Индекс качества макаронных изделий из муки указанных сортов пшеницы имел высокие показатели - 94 и 95.
3. По результатам анализа химического состава цельносмолотой муки амаранта и цельносмолотой муки сетарии установлено, что мука амаранта и сетарии содержит необходимые для организма человека питательные вещества в большем количестве по сравнению с пшеничной мукой. В цельносмолотой муке амаранта содержание незаменимых аминокислот превышает их содержание в пшеничной муке на 26%;
минеральных веществ: фосфора на 0,2%, магния на 0,2%; калия на 0,25%; содержание витаминов: Н, РР, Вь Вг, В9 - превосходит на 0,03 мг/%, 0,5 мг/%, 0,18 мг/%, 0,14 мг/% и 0,03 мг/% соответственно; клетчатки - на 3,4% по сравнению с пшеничной мукой. Цельносмолотая мука из зерна сетарии, сравнительно с пшеничной мукой, содержит больше незаменимых аминокислот на 6,5 %, минеральных веществ: фосфора на 0,2%, железа на 0,008%, калия на 0,25%, кальция на 0,4%, магния на 0,7%, витаминов: Вь В2, В9, Н, РР - на 1,03 мг/%, 0,22 мг/%, 0,36 мг/%, 0,05 мг/% и 1,4 мг/% соответственно, клетчатки на 8,6%.
4. С помощью математических методов обработки результатов исследований разработана композитная смесь для производства макаронных изделий повышенной пищевой ценности, содержащая в оптимальном соотношении муку пшеничную, муку амаранта, муку сетарии - 90:(6-7):(4:3) и необходимые для организма человека нутриенты в большем количестве по сравнению с макаронными изделиями из пшеничной муки.
5. Установлено изменение реологических свойств макаронного теста из композитной смеси по сравнению с тестом из пшеничной муки. Показано, что тесто из композитной смеси характеризуется несколько пониженным периодом его релаксации и увеличением пластичности теста. Увеличение пластичности теста способствует снижению удельной работы на прессование, повышению скорости прессования и, как следствие, увеличению производительности макаронного шнекового пресса в среднем на 10%.
6. Проведено изучение микроструктуры макаронных изделий. Электронное микроскопирование позволило наблюдать состояние белка и крахмала муки пшеничной, амаранта и сетарии. Крахмал амаранта покрыт тонким слоем белка и образует с ним монолитную структуру. Зерна крахмала сетарии, вследствие свободного выхода из белковой матрицы, равномерно распределяются по всей массе изделий. Указанные структурные особенности макаронных изделий из композитной смеси подтверждают образование пластичного теста.
7. Установлено, что пищевая ценность макаронных изделий, выработанных из композитной смеси, превышает пищевую ценность изделий из пшеничной муки по показателям биологической (лизина на 7%, треонина на 2,5%), минеральной (кальция на 10%, калия на 9%, железа на 40%, фосфора на 20%, магния на 13%) и витаминной (В і на 40%, В2 на 15%, В9 на 10%, Н на 20%) ценности и содержанию клетчатки в 5 раз.
8. Разработан способ производства макаронных изделий из композитной смеси, содержащей муку амаранта и муку сетарии. Предусмотрено введение фермента гемицеллюлазы и аскорбиновой кислоты. Макаронные изделия, выработанные по разработанному способу, имеют повышенную пищевую ценность. Имеется решение о выдаче патента по заявке № 2005121504/13(024243) от 11.07.2005 г «Способ производства макаронных изделий»).
9. Проведены производственные испытания, которые свидетельствуют о выработке макаронных изделий из композитной смеси, соответствующих предъявляемым требованиям. Разработаны проекты нормативной документации на композитную смесь и новые макаронные изделия «Пятигорские».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Абоев М.А. Совершенствование технологии сортового помола пшеницы Северного Кавказа. // Автореф. дисс. к. т. н,- М.: - 2003.- 27 с.
2. Андреев Н.Р., Карпов В.Г. Структура, химический состав и технологические признаки основных видов крахмалсодержащего сырья //«Хранение и переработка сельхозсырья». - 1999. - № 7. - С.32-33.
3. Аникеев Н.В. Дезодорированная мука из нута. // Хлебопечение России. - 2003. - №2. - С.32.
4. Артемьева Е.В., Черных В.Я. Контроль в производстве макаронных изделий. // Хлебопечение России. - 2006. - № 1. - С. 18-19.
5. Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства. - СПб: Профессия, 2002. - 416 с.
6. Бегулов М.Ш. Новое в определении качества пшеничной муки с помощью альвеографа. //Хлебопечение России. - 2003. -№1. - С. 27.
7. Бикбулатова С.М., Куликов А.М., Гималов Ф.Р., Чемерис А.В., Вахитов
В.А., Сайфуллин Р.Г. Использование полимеразной цепной реакции при оценке качества сырья для производства макаронных изделий и готовой продукции. // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2003. - №7. - С. 48-49.
8. Бондарева Е. И. Исследование влияния технологических характеристик муки на качество макаронных изделий. // Автореферат дисс. к. т. н. - М.:-МТИПП,- 1976.-25 с.
9. Булгакова Н.Н. Разработка и совершенствование технологии хлебобулочных изделий функционального назначения. // Дисс. к. т. н. - Воронеж. - 2004.
10. Буров J1. А., Семко В. Т. Влияние вида муки на реологические свойства макаронного теста. // Хлебопекарная и кондитерская промышленность. - 1978. - №4.-С. 23-44.
11 .Бутковский В.А. Влияние крупности и однородности макаронной крупки на качество готовых изделий. // Хлебопродукты. - 1994. - №1. - С. 18-22, №12. -С. 12-17.
12. Быков Ю.В. Разработка технологии извлечения масла из семян амаранта с высоким содержанием биологически ценных компонентов. // Автореф. дисс. к. т. н.- С.-Пб.: ВНИИТ. - 1999. - 32 с.
13. Ведникова Е., Матвеева И. Влияние свойств пшеничной муки повышенного выхода на качество макаронных изделий. // Хлебопродукты. - 2005. - №7. - С. 35-37.
14. Вандакурова Н.И., Шарфунова И.Б., Зевахина Н.В. Макаронные изделия соевые. // Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов. - 2005 - вып. 9 - С. 9.
15. Гержой Н. Б., Штейнберг Т. С. Цветовые характеристики эндосперма зерна пшеницы и методы их определения. // Труды ВНИИЗ. - вып. 109. - 1987. - С. 19-28.