Технологія пісочного здобного печива на комбінованій жировій основі з використанням горіхових шротів: дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: 05.18.01 – Технологія хлібопекарських продуктів, кондитерських виробів та харчових концентратів

Abstract

Дисертаційну роботу присвячено розробці та науковому обґрунтуванню технології печива пісочного здобного на комбінованій жировій основі – з частковою заміною маргарину на олію соняшникову рафіновану дезодоровану – та використанням горіхових шротів, а саме шроту кедрового (ШКГ) та шроту волоського (ШВГ) горіхів, що залишаються після видалення олії шляхом холодного пресування. Горіхові шроти використовували виробництва ТОВ «Елітфіто» (м. ІваноФранківськ, Україна). Не зважаючи на те, що зазначені продукти отримуються після вилучення олії методом холодного віджиму з наступним подрібненням і по суті є жмихами, підприємстов-виробник позиціонує їх товарну форму як «шроти», що було підставою для використання зазначеної термінології у наведених дослідженнях. Проведений аналітичний огляд літературних джерел, проаналізовано сучасні тенденції покращення нутрієнтного складу здобного печива, вивчено особливості використання жирової сировини в технологіях пісочного здобного печива, розглянуто механізми впливу жирової сировини на формування якості готових виробів. Проаналізовано основні шляхи стабілізації структури емульсій та якості готового печива з додаванням рідких олій. Згідно з аналітичними дослідженнями встановлено, що максимальна кількість заміни твердого жиру рідкою олією в технології здобного печива у разі застосування природних речовин-стабілізаторів не перевищує 30%, що зумовлює вибір такого дозування у подальших дослідженнях. Охарактеризовано хімічний склад горіхової сировини та вітчизняний та зарубіжний досвід використання продуктів переробки кедрового та волоського горіхів у харчовій індустрії. Відзначається спроможність зазначених добавок стабілізувати емульсійні системи, виконувати функції вологоутримувальних агентів, чинити позитивний вплив на структуру борошняних виробів тощо. Дослідження показали, що до ШКГ та ШВГ входить значна кількість білків (38,08 та 33,63% відповідно), які порівняно з білками борошна пшеничного вищого сорту мають кращий амінокислотний скор – для ШКГ за триптофаном та лізином, а для ШВГ за треоніном, валіном, метіоніном і цистіном та лізином. ШКГ та ШВГ містять відповідно 7,05 та 12,18 % жирів з високим ступенем ненасиченості – у складі ШКГ переважає ліноленова кислота, а у складі ШВГ – лінолева. Горіхові шроти містять майже однакову кількість вуглеводів (45,62 та 45,17% для ШКГ та ШВГ відповідно), які на відміну від вуглеводів борошна представлено переважно харчовими волокнами. Горіхові шроти також перевершують пшеничне борошно вищого сорту за вмістом мінеральних речовин, вітамінів та фенольних сполук, що є підставою для зниження рецептурної кількості борошна під час виготовлення печива з їх додаванням. За даними дериватографічниних досліджень встановлено, що для ШВГ порівняно з ШКГ характерна більша здатність зв’язувати воду фізикомеханічно та осмотично, що буде зумовлювати його більш високі гідрофільні властивості в технологічних системах. За гранулометричним складом горіхові шроти характеризуються більшим ступенем дисперсності ніж борошно пшеничне. Розмір до 40 мкм мають 50% ШКГ, 46% ШВГ і лише 29% борошна. Добавки характеризуються високою водоутримувальною та жироутримувальною здатністю. Горіхові шроти проявляють більш високі емульгувальні властивості по відношенню до рідкої олії (соняшникової рафінованої дезодорованої), ніж до твердих жирів, які традиційно використовуються в технології здобного печива (маргарин та вершкове масло), що дає підставу замінювати в рецептурі частину твердого жиру рідкою олією. Порівняно з борошном пшеничним вищого сорту ШКГ та ШВГ характеризуються нижчими показниками протеолітичної активності (на 1,41 та 18,66 мг азоту/100 г СР) та більш високою активністю α-амілаз (на 6,8 та 4,1 мг крохмалю/год). За активністю ліпази та ліпоксигенази горіхові шроти перевершують борошно несуттєво. Дослідження впливу горіхових шротів на властивості біополімерів борошна пшеничного вищого сорту показли, що добавки зменшують вихід клейковини, знижують її гідратаційну здатність, і разом з тим мають зміцнювальний ефект, який проявляється у певних змінах фізичних та структурно-механічних властивостей тіста – знижується його стійкість та підвищується ступень розрідження під дією механічної обробки. Більший вплив на клейковину борошна чинить шрот волоського горіха. Стійкість емульсії для печива на комбінованій жировій основі (з заміною 30% маргарину соняшниковою олією) на 37,5% менше порівняно з контролем на маргарині. Внесення ШКГ та ШВГ сприяє покращенню стабільності такої емульсії. ШВГ більшим чином порівняно з ШКГ уповільнює темп руйнування структури емульсії з додаванням рідкої олії. У разі внесення горіхових шротів у кількості 20% від загальної маси рецептурних компонентів емульсія набуває високої густини, що за результатами пробних лабораторних випікань не дозволить отримати характерну для здобного печива структуру, що є підставою для обмеження дозування добавок 15%. Заміна 30% маргарину соняшниковою олією спричиняє підвищення показника адгезії тіста для пісочного здобного печива на 16,8%, а внесення до такої системи до 15% горіхових шротів сприяє зниженню значення цього показника максимально наближуючи його до контрольного. Тобто використання горіхових шротів дозволить не перенастроювати обладнання для формування печива на комбінованій жировій основі. У разі заміни частини маргарину соняшниковою олією ступень пенетрацї тіста знижується на 7,1%. Внесення горіхових шротів сприяє подальшому зменшенню значення цього показника, що обґрунтовує доцільність його формування виїмковим способом. За використання горіхових шротів пісочно-виїмкове здобне печиво на комбінованій жировій основі за фізико-хімічними (вологість, намочуваність, лужність, міцність) та органолептичними показниками задовольняє вимогам технічної та нормативної документації. Відмічається підсилення солодкого смаку у печиві з горіховими шротами, що дозволить знизити рецептурний вміст цукру. Визначено оптимальне співвідношення рецептурних компонентів пісочно-виїмкового здобного печива на комбінованій жировій основі з додаванням горіхових шротів. Встановлено, що дозування ШКГ має становити 15,8% від загальної маси рецептурних компонентів, соняшникової олії – 32,2% від маси маргарину, цукрової пудри – 15,8% від загальної маси рецептурних компонентів. Для печива з ШВГ дозування зазначених компонентів має становити відповідно 15,3%, 34,1% та 17,0%. Запропоновано дві рецептури печива з таким вмістом добавок та технологію їх виготовлення, яка відрізняється від традиційної наявністю стадії збивання маргарину, соняшникової олії та відповідного горіхового шроту. Нові види печива порівняно з традиційним зразком характеризується вищим вмістом білків, поліненасичених жирних кислот, харчових волокон, вітамінів (Е, групи В), мінеральних речовин (К, Са, Mg, Mn, Fe) та поліфенольних сполук. Досліджено зміни стану жирів розроблених видів печива під час зберігання. Встановлено, що використання горіхових шротів сприяє уповільненню ступеня міграції жирів з печива на комбінованій жировій основі та гальмує процеси їх окиснення. За значенням комплексного показнику якості печиво на комбінованій жировій основі з додаванням горіхових шротів перевищує контрольний зразок на 25,5%, що доводить соціальну ефективність нової розробки. Економічний ефект від впровадження результатів роботи складатиме 8,97 та 15,88 тис. грн на 1 т готової продукції залежно від рецептури. Загальний коефіцієнт привабливості розроблених виробів для виробника становить 0,86, що свідчить про значні перспективи щодо впровадження технології печива на комбінованій жировій основі з горіховими шротами у практику діяльності підприємств харчової промисловості. Розроблено та затверджено у встановленому порядку технічні умови ТУ У 10.7-01566330-332:2019 «Борошняні кондитерські вироби (здобне печиво зі шротом кедрового горіха, здобне печиво зі шротом волоського горіха)» (висновок держ. сан.-епідем. експертизи №602-123-20-2/4583 від 05.03.2019) та відповідну технологічну інструкцію (затверджено ФО-П Кулешов Є.Б.). Здійснено впровадження розроблених технологій у виробництво на ПАТ «Комбінат «Придніпровський» (м. Дніпро), ФО-П Кулешов Є.Б. (м. Дніпро), ТОВ «Кондитерська фабрика «Квітень» (м. Дніпро), ФО-П Неклеса О.П. (м. Харків), ТОВ «Кондитерська фабрика «Солодкий світ» (м. Харків), ФО-П Жирко С.О. (м. Харків).

The dissertation is devoted to the development and scientific substantiation of the technology of shortbread biscuits with partial replacement of solid fat with liquid oil and the use of nutty meal, namely cedar meal (SHG) and walnut (WNS) meal, which remain after spinning. Walnut meal was used by the production of PP Elitfito (Ivano-Frankivsk, Ukraine). Despite the fact that these products are obtained after the extraction of oil by the method of cold-pressed, followed by grinding and are essentially crumbs, the entrepreneur-manufacturer positions their product form as «meal», which was the basis for the use of the specified terminology in the above studies. Analytical review of literature sources, modern trends of nutrient composition of baked biscuits are analyzed, peculiarities of use of fatty raw materials in technologies of shortbread biscuits are studied, mechanisms of influence of fatty raw materials on forming the quality of finished products are considered. The main ways of stabilizing the structure of emulsions and the quality of the cookie with the addition of liquid oils are analyzed. According to analytical studies, it is found that the maximum amount of replacement of solid fat with liquid oil in the technology of cookie in the case of the use of natural stabilizers does not exceed 30%, which determines the choice of such dosage in further studies. The chemical composition of nut raw materials and domestic and foreign experience of using cedar and walnut processing products in the food industry are characterized. The ability of these additives to stabilize emulsion systems, to perform the functions of moisture retaining agents, to have a positive impact on the structure of flour products and the like is noted. Studies have shown that CNS and WNS include a significant amount of proteins (38.08 and 33.63%, respectively), which, compared to wheat flour proteins, have a better amino acid score - for CNS for tryptophan and lysine, and for WNS for threonine, valine, methionine and cystine and lysine. CNS and WNS contain respectively 7.05 and 12.18% of fats with a high degree of unsaturation - in the composition of WNS is dominated by linolenic acid, and in the composition of WNS - linoleic. Nutmeg contains almost the same amount of carbohydrates (45.62 and 45.17% for CNS and WNS respectively), which, unlike flour carbohydrates, are predominantly dietary fiber. Nutmeg also exceeds wheat flour of the highest grade in content of minerals, vitamins and phenolic compounds, which is the basis for reducing the recipe amount of flour during the manufacture of cookies with their addition. Derivatographic studies have shown that compared to WNS, CNS has a greater ability to bind water physically, mechanically and osmotically, which will cause its higher hydrophilic properties in technological systems. The granulometric composition of nutmeg is characterized by a greater degree of dispersion than wheat flour. Up to 40 microns have 50% CNS, 46% WNS and only 29% flour. The additives are characterized by high water-holding and fatholding capacity. Nutmeg shows higher emulsifying properties with respect to liquid oil than to solid fats, which are traditionally used in the technology of cookie (margarine and butter), which gives the basis to replace in the formulation of solid fat with liquid oil. Compared to wheat flour of the highest grade, CNS and WNS are characterized by lower proteolytic activity (by 1.41 and 18.66 mg of nitrogen / 100 g of CP) and higher activity of α-amylase (by 6.8 and 4.1 mg of starch / h ), lipases and lipoxygenases. Studies of the influence of nutmeg on the properties of biopolymers of wheat flour of the highest grade showed that additives reduce the yield of gluten, reduce its hydration ability, and at the same time have a strengthening effect, which is manifested in certain changes in the physical and structural and mechanical properties of the dough and reduced dough. the degree of dilution under the action of machining. Greater effect on gluten flour is made from walnut meal. The stability of the emulsion for combined fat-based biscuits (with the replacement of 30% margarine by sunflower oil) is 37.5% less than the control on a margarine basis. The introduction of CNS and WNS contributes to the stability of such an emulsion. WNS slows down the rate of destruction of the emulsion structure with the addition of liquid oil more than in the case of CNS. In the case of making nutmeg in the amount of 20% of the total weight of the recipe components, the emulsion acquires a high density, which, according to the results of trial laboratory baking, will not allow to obtain the structure of a cookielike biscuit, which is the basis for limiting the dosage of additives of 15%. Substitution of 30% margarine with sunflower oil causes a 16.8% increase in the dough adhesion for shortbread biscuits, and the addition of up to 15% of nutmeg to such a system helps to reduce the value of this indicator to the maximum possible level. That is, the use of nutmeg will not allow you to reconfigure the equipment for the formation of cookies on a combined fat basis. If margarine is replaced with sunflower oil, the penetration rate of the dough increases by 11.6%. The introduction of walnut meal contributes to the further increase in the value of this indicator, which substantiates the feasibility of its formation in the excavation method. For the use of nutmeg, sand-and-cake cookie based on physico-chemical (humidity, wettability, alkalinity, durability and strength) and organoleptic characteristics meets the requirements of technical and regulatory documentation. There is an increase in the sweet taste in cookies with nutmeg, which will reduce the recipe content of sugar. The optimum ratio of recipe components of shortbread-shaped shortbread cookie on the combined fatty basis with the addition of nutmeg is determined. It is established that the dosage of CNS should be 15.8% of the total weight of the recipe components, sunflower oil – 32.2% of the mass of margarine, powdered sugar - 15.8% of the total weight of the recipe components. For WNS cookies, the dosage of these components should be 15.3%, 34.1% and 17.0%, respectively. Two cookie formulations with such content of additives and technology of their production are offered, which differs from the traditional presence of the stage of whipping margarine, sunflower oil and the corresponding nutmeg. New types of cookies are characterized by a higher content of proteins, polyunsaturated fatty acids, dietary fibers, vitamins (E, group B), minerals (K, Ca, Mg, Mn, Fe) and polyphenolic compounds compared to the traditional sample. Changes in the state of fats of developed types of cookies during storage are investigated. It has been found that the use of nutmeg helps to slow down the degree of migration of fats from cookies on a combined fat basis and inhibits the processes of its oxidation. Specifications developed and approved in due course TU U 10.7-01566330- 332: 2019 «Flour confectionery (biscuits with pine nut flour, biscuits with walnut meal)» (opinion of the State. 05.03.2019) and the corresponding technological instruction (approved FO-P Kuleshov EB). Implementation of the developed technologies in the production of PJSC «Prydniprovsky» Combine (Dnipro), FU-P Kuleshov EB. (Dnipro), LLC «Confectionery Factory» April (Dnipro), FO-P Neklesa OP (Kharkiv), LLC «Sweet World Confectionery Factory» (Kharkiv), FO-P Zhirko SO (Kharkiv).