Технологія бісквітного напівфабрикату з використанням борошна кукурудзяного екструдованого: дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: 05.18.16 - Технологія харчової продукції

Abstract

Дисертацію присвячено науковому обґрунтуванню та розробці технології бісквітного напівфабрикату з використанням борошна кукурудзяного екструдованого (БКЕ). Досліджено функціонально-технологічні, реологічні, фізико-хімічні, органолептичні властивості БКЕ та борошняних сумішей з пшеничним борошном вищого сорту, а також бісквітного напівфабрикату з використанням БКЕ, умови та терміни зберігання. Аналітично встановлено та експериментально підтверджено, що використання у складі бісквітного напівфабрикату БКЕ замість крохмалю картопляного дозволяє збагатити нутрієнтний склад бісквітного напівфабрикату, сприяє стабілізації пінної системи бісквітного тіста, відкриває можливість створення бісквітного напівфабрикату – безглютенового, та дозволить продовжити терміни зберігання бісквітного напівфабрикату. На підставі теоретичних та експериментальних досліджень науково обґрунтовано технологію бісквітного напівфабрикату з використанням БКЕ. Внаслідок вирішення задач дисертаційного дослідження одержано нові наукові результати, які полягають у наступному. Вперше: науково обґрунтовано технологію бісквітного напівфабрикату з використанням БКЕ, в основі якої лежить стабілізація реологічних властивостей бісквітного тіста, що ґрунтується на властивостях крохмалю БКЕ; обґрунтовано технологічні параметри використання БКЕ в технології бісквітного напівфабрикату з урахуванням реологічних властивостей модельних систем; науково обґрунтовано вплив використання БКЕ на механізм перерозподілу форм зв'язку вологи в бісквітному напівфабрикаті, що дозволить продовжити строки зберігання бісквітного напівфабрикату; встановлено закономірності впливу біополімерів БКЕ на стабілізацію пінної системи бісквітного тіста та пористої структури бісквітного напівфабрикату; з використанням методів системного аналізу науково обґрунтовано технологію бісквітного напівфабрикату з використанням БКЕ, використання якого замість крохмалю картопляного дозволить збагатити нутрієнтний склад бісквітного напівфабрикату, та розширення асортименту за рахунок створення бісквітного напівфабрикату безглютенового; Набули подальшого розвитку та узагальнення рекомендації з застосування бісквітного напівфабрикату з використанням БКЕ у складі виробів, які є технологічним підґрунтям для розробки широкого асортименту кулінарної продукції з покращеними органолептичними показниками та спеціального дієтичного харчування. У дисертації наведено результати аналізу сучасних тенденцій у виробництві бісквітної продукції, визначено основні шляхи формування асортименту продукції на основі бісквітного напівфабрикату. Аналітично доведено, що якість готового бісквітного напівфабрикату значною мірою залежить від борошна й параметрів технологічного процесу. Узагальнено результати теоретичних та практичних досліджень із підвищення стабільності пінної системи бісквітного тіста. Розглянуто наукові основи та практичний досвід сучасного виробництва і перспективи використання продуктів екструзійної обробки в технологіях борошняних виробів, зокрема бісквітного напівфабрикату. Визначено, що використання БКЕ може стати ефективним напрямом вирішення проблеми стабільності пінної системи бісквітного тіста. З’ясовано, що в умовах існуючої економічної ситуації одним із шляхів забезпечення населення України якісною, конкуренто-спроможною борошняною продукцією, зокрема безглютеновою є розробка технології бісквітного напівфабрикату з використанням БКЕ. Шляхом теоретичних та експериментальних досліджень визначено інноваційну стратегію розробки нового продукту, проведено дослідження борошняних сумішей ПБ і БКЕ та науково обґрунтовано механізм стабілізації пінної системи бісквітного тіста та утворення дрібнопористої структури бісквітного напівфабрикату (БН) за умови використання БКЕ, як джерела крохмалю в технології БН. Визначено, методом ЯМР, вплив використання БКЕ на показники ступеню структурування води в системі бісквітного тіста. Встановлено, збільшення кількості БКЕ в системі бісквітного тіста сприяє зв’язуванню вологи і в свою чергу свідчить про тенденцію до утримування вологи у готовому продукті, що сприятиме збільшенню виходу бісквітного напівфабрикату з використанням БКЕ та продовженню термінів збереження свіжості. Вивчено закономірності процесу тістоутворення борошняних сумішей з використанням БКЕ та вплив БКЕ на реологічні параметри тіста і якість бісквітного напівфабрикату. Встановлено, що додавання БКЕ зменшує час утворення тіста, в два рази, та підвищує його водопоглинальну здатність на 3%. Встановлено, що борошняна суміш, яка містить 20% БКЕ, може бути рекомендована для бісквітного напівфабрикату, оскільки загальна валориметрична оцінка тіста погіршується лише на 7%, що виключає необхідність введення крохмалю для ослаблення клейковини. На основі вивчення мікроструктури бісквітного тіста та напівфабрикату з використанням БКЕ, визначення стійкості піни бісквітного тіста з використанням БКЕ та його в’язкісних характеристик, що диктуються а першу чергу властивостями крохмалю БКЕ, встановлено можливість створення бісквітного напівфабрикату безглютенового. Вивчення форм зв'язку вологи в бісквітному напівфабрикаті, показало, що використання БКЕ викликає перерозподіл форм зв'язку вологи, зменшується кількість механічно-, адсорбційно- і осмотично зв’язаної вологи та збільшується кількість міцно зв’язаної вологи: до 22,8%, 25,6 %, 27,2 % для зразків з вмістом БКЕ 20%, та 100% відповідно. Із збільшенням кількості БКЕ до 100% зростає кількість сильно зв’язаної вологи, що сприятиме продовженню термінів збереження свіжості бісквітного напівфабрикату. Визначено оптимальне співвідношення рецептурних компонентів бісквітного напівфабрикату з використанням БКЕ «Безглютенового». Математична обробка результатів експериментальних досліджень дозволила одержати рівняння регресії та поверхні відгуку за одержаними рівняннями регресії визначено раціональні значення технологічних показників готового бісквітного напівфабрикату з використанням БКЕ «Безглютенового». Встановлено, 100% — заміна пшеничного борошна на БКЕ можлива із кількісним співвідношенням рецептурних компонентів «яйця: цукор: борошно» 2,1:1:1,02, тобто вміст яєчного меланжу 51 %, вміст цукру білого 24,4 % та вміст БКЕ 24,6%. Розроблено технологічні схеми виробництва бісквітних напівфабрикатів з використанням БКЕ: бісквітного напівфабрикату «Сонечко», та «Безглютеновий». Комплексно досліджено органолептичні, фізико-хімічні, реологічні та мікробіологічні показники якості розроблених бісквітних напівфабрикатів, встановлено, що комплексний показник якості який становить для БН «Сонечко» на 16% перевищує якість контрольного напівфабрикату, а БН «Безглютеновий» на 24%. Розраховано основні економічні показники нової технології та доведено економічний ефект від упровадження у виробництво. Встановлено, що технологія бісквітного напівфабрикату з використанням БКЕ характеризується високим рівнем рентабельності. Підсумковим економічним ефектом є зниження відпускної ціни бісквітного напівфабрикату «Сонечко» за запропонованою технологією виробництва на 17,5 % порівняно з контрольним зразком. Виконано комплекс робіт з впровадження результатів дослідження. Розроблено та затверджено ТУ У 10.7–010566330–305:2014 «Бісквітний напівфабрикат «Сонечко» та «Безглютеновий» та ТІ до ТУ У 10.7-010566330– 305:2014, що регламентують процес виробництва продукту. Нові технології впроваджено у діяльність ПП «Войтович С.М.», а результати дослідження – в навчальний процес ХДУХТ.

The dissertation is devoted to the scientific substantiation and development of the technology of semi-finished biscuit product with the use of extruded corn flour (ECF). The functional and technological, rheological, physical and chemical, organoleptic properties of ECF and flour mixes of high quality wheat flour, as well as semi-finished biscuit products using ECF, the conditions and storage periods have been investigated. It is analytically established and experimentally confirmed that the use of ECF in the semi-finished biscuit product instead of potato starch allows to enrich the nutrient composition of the semi-finished biscuit product, helps to stabilize the foam system of the biscuit dough, opens up the possibility of creating a biscuit gluten-free semi-product, and will allow the storage period of the semi-finished biscuit to be extended. Based on theoretical and experimental research, the technology of semifinished biscuit product with the use of extruded corn flour is scientifically grounded. As a result of solving the tasks of the dissertation research, the following new scientific results were obtained. For the first time: it was scientifically grounded the technology of semi-finished biscuit product using ECF, based on stabilization of rheological properties of biscuit pastry, based on the properties of ECF starch; the technological parameters of using ECF in the technology of semi-finished biscuit products are grounded taking into account the rheological properties of the model systems; the influence of the use of ECF on the mechanism of redistribution of forms of bonding of moisture in the semi-finished biscuit product is scientifically substantiated, which will allow o prolong the storage period of the semi-finished biscuit product; the regularities of the influence of ECF biopolymers on the stabilization of the foam system of the biscuit dough and the porous structure of the semi-finished biscuit product were determined; Using the methods of system analysis, there was scientifically grounded the technology of semi-finished biscuit product using ECF, the use of which, instead of potato starch, will enrich the nutritional composition of the semi-finished biscuit product, and expand the assortment by creating a semi-finished biscuit gluten-free product. There came into action further development and generalization of the recommendation on the use of semi-finished biscuit products using ECF in the composition of products, which are the technological basis for the development of a wide range of culinary products with improved organoleptic characteristics and special dietary nutrition. The dissertation presents the results of the analysis of modern trends in the production of biscuit products, the main ways of forming the range of products on the basis of semi-finished biscuit products are determined. It was analytically proved that the quality of the finished semi-finished biscuit product depends to a large extent on the flour and the parameters of the technological process. The results of theoretical and practical research on increasing the stability of the foam system of the biscuit dough are summarized. The scientific basis and practical experience of modern production and prospects of using extrusion products in the technologies of flour products, in particular semi-finished biscuit products, are considered. It is determined that the use of ECF can become an effective direction for solving the stability of the foam system of the biscuit dough. It is revealed that in the current economic situation, one of the ways of providing the population of Ukraine with high-quality, competitive flour products, in particular gluten-free ones, is the development of technology of semi-finished biscuit products using ECF. Through theoretical and experimental research an innovative strategy for the development of a new product has been determined; a mechanism for stabilizing the foam system of the biscuit dough and the formation of a fine-porous structure of the semi-finished biscuit product (SFBP) has been scientifically substantiated, using the ECF as a source of starch in the SFBP technology. It is determined by the NMR method, the effect of using ECF on indicators of the degree of water structuring in the system of biscuit dough. It has been established that an increase in the amount of ECF in the system of biscuit dough contributes to the binding of moisture and in its turn indicates a tendency to retain moisture in the finished product, which will increase the yield of the semi-finished biscuit product with the use of ECF and extend the terms of preservation of freshness. The regularities of the dough preparation process of flour mixes using the ECB and the influence of ECB on the rheological parameters of the dough and the quality of the semi-finished biscuit product were studied. It is established that the addition of ECB halves the time of formation of the dough, and increases its water absorption capacity by 3%. It has been established that a flour mixture containing 20% ECB can be recommended for semi-finished biscuit products, as the total valorimetric dough score worsens by only 7%, which eliminates the need for starch to reduce gluten. Based on the study of the microstructure of the biscuit dough and semi-finished product using ECF, the determination of the stability of the biscuit dough foam using ECF and its viscous characteristics, dictated primarily by the properties of ECF starch, established the possibility of creating a semi-finished biscuit gluten-free. The study of the forms of bonding moisture in the semi-finished biscuit product, showed that the use of BCE causes the redistribution of forms of bonding moisture, decreases the amount of mechanical, adsorption and osmotic-bound moisture and increases the number of tightly bound moisture: up to 22.8 %, 25.6%, 27.2% for specimens containing ECF 20% and 100% respectively. As the amount of ECF increases, the amount of strongly bound moisture increases to 100%, which will help to extend the terms of preservation of freshness of the semi-finished biscuit product. The optimum ratio of the recipe components of the semi-finished biscuit product with the use of ECF "Gluten free" is determined. The mathematical processing of the experimental results allowed to obtain the regression equation and the response surface based on the regression equations obtained, the rational values of the technological parameters of the finished semi-finished biscuit product using the BCG "Gluten-free" were determined. It has been established that 100% replacement of wheat flour by ECF is possible with the quantitative ratios of the formula "eggs: sugar: flour" 2.1: 1: 1.02, that is, the content of egg melange is 51%, the content of white sugar 24.4% and the content of BCE 24.6%. The technological schemes of production of semi-finished biscuit products using ECF: semi-finished biscuit product "Sonechko" and "Gluten free" were developed. The organoleptic, physico-chemical, rheological and microbiological indicators of the quality of the processed semi-finished biscuit products have been thoroughly analyzed, it has been established that the complex quality index for SFBP "Sonechko" is 16% higher than the quality of the control semi-finished product, and SFBP "Gluten-free" by 24%. The main economic indicators of the new technology are calculated and the economic effect of the introduction into production is proved. It is established that the technology of semi-finished biscuit products using ECF is characterized by a high level of profitability. The final economic effect is the reduction of the selling price of the "Sonechko" semi-finished biscuit product on the proposed production technology by 17.5% in comparison with the control sample. There have been completed a range of works on the implementation of research results. The TU U 10.7-010566330-305: 2014 "Sonechko" and "Gluten-free" semifinished biscuit product and TI to TU U 10.7-010566330-305: 2014, which regulate the production process of the product, have been developed and approved. New technologies have been introduced into the activity of PE "Voitovych SM", and the results of the research are in the educational process of the KhSUFTT.