CC BY
3А.Г. Хантургаев, канд. техн. наук, доц., e-mail: aavn@mail.ru Т.И. Котова, канд. техн. наук, e-mail: tatianakotova74@mail.ru Г.И. Хараев, д-р техн. наук, доц.
В.А. Хантургаева, магистр Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 664.3.033
ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ДЕСЕРТНОЙ ПАСТЫ
В ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ПОЛЕ СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТ
В статье представлены результаты изучения параметров, влияющих на процесс получения десертной пасты на основе кедрового шрота и растительного сырья (сушеных плодов и ягод). Получение десертной пасты осуществлялось с применением инновационных технологий на основе СВЧ-энер-гоподвода. Опытным путем определены оптимальные параметры СВЧ-энергоподвода, позволяющего интенсифицировать технологический процесс производства десертной пасты. Изучены качественные показатели десертной кедровой пасты. Установлена целесообразность внесения растительных добавок в виде порошка из сушеных плодов и ягод в белковую основу из кедрового шрота для улучшения органолептических показателей десертной пасты и повышения биологической ценности. Использование СВЧ-энергоподвода при производстве десертной пасты позволяет значительно сократить продолжительность производственного процесса, наряду с энерго- и ресурсосбережением.
Ключевые слова: десертная паста, кедровый шрот, порошок из сушеных плодов и ягод, СВЧ-технология, СВЧ-энергоподвод, оптимальные параметры, органолептические характеристики, биологическая ценность.
A.G. ^anturgaev, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
T.I. Kotova, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
G.I. Kharaev, Dr. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
V.A. ^anturgaeva, master
STUDYING THE PROCESS FOR OBTAINING DESSERT PASTE IN THE ELECTROMAGNETIC FIELD OF SUPER-HIGH FREQUENCIES
The article presents the results of studying the parameters influencing the process of obtaining dessert paste based on cedar meal and vegetable raw materials (driedfruit and berries). The dessert paste is produced using innovative technologies based on microwave energy supply. The optimum parameters of the microwave power supply, which allows to intensify the technological process of dessert paste production, are determined experimentally. Qualitative indicators of dessert cedar paste were studied.
The expediency of adding vegetable additives in the form of the powder of dried fruit and berries to a protein base of cedar meal has been established to improve the organoleptic characteristics of the dessert paste and increase the biological value. The use of microwave energy supply in the production of dessert paste allows to significantly reduce the duration of the production process, along with energy and resource saving.
Key words: dessert paste; cedar meal; powder of dried fruits and berries; Microwave technology, microwave power supply, optimal parameters, organoleptic characteristics, biological value.
Введение
В настоящее время в России и за рубежом особое внимание уделяется проблеме полноценного обеспечения населения белковым питанием, так как в соответствии с концепцией оптимального питания особое значение в рационе человека имеют именно белки. В организме белки выполняют ряд важнейших функций: пластическую, гормональную, защитную, катали-
тическую и др. Для решения проблемы дефицита белка альтернативой традиционным источникам в виде мясных и молочных продуктов является применение нетрадиционных источников в виде ореховых масс.
Изучение функциональных свойств продуктов переработки масличных культур, в частности различных видов орехов, свидетельствует о том, что они могут использоваться для приготовления кондитерских паст, представляющих собой ценные белковые пищевые продукты. Несмотря на то что в торговых сетях представлено достаточное количество различных видов кондитерских паст (шоколадные, карамельные, сливочные, ореховые), десертная паста на основе кедрового шрота в продаже отсутствует. Учитывая, что в Байкальском регионе, в частности в Республике Бурятия, относящейся к одной из самых экологически чистых зон России и богатой дикоросами, урожайность кедрового ореха составляет до 600 т в год, использование кедрового ореха и продуктов его переработки в качестве сырья для получения кондитерских изделий в виде десертных паст является перспективным.
В связи с тем, что в последнее время в пищевой промышленности все чаще применяется СВЧ-технологии, позволяющие значительно снизить энергозатраты на производство и улучшить качественные характеристики получаемых продуктов [1-6], производство десертной кедровой пасты с применением СВЧ-энергоподвода является актуальным, так как позволит наряду с решением проблемы обеспечения населения полноценным высококачественным продуктом, полученным с применением энерго- и ресурсосберегающей технологии, решить вопрос расширения ассортимента продукции данной группы путем ввода инновационного продукта на основе кедрового шрота и добавок в виде плодов и ягод.
Цель исследования
В связи с вышесказанным целью исследования является изучение процесса получения десертной пасты на основе кедрового шрота с применением СВЧ-энергоподвода.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
- произвести подбор компонентного состава десертной пасты на основе кедрового шрота;
- установить оптимальное соотношение компонентов десертной пасты;
- разработать инновационную технологию получения десертной пасты с применением СВЧ-энергоподвода;
- изучить качественные характеристики полученного продукта - десертной пасты.
Материалы и методы исследований
Материалами исследований в эксперименте служили кедровый шрот, порошок из плодов и ягод, образцы десертной пасты (кедровая с клюквой, кедровая с черникой, кедровая с облепихой).
Кедровый шрот является побочным продуктом при получении кедрового масла, которое получают согласно RU №2194070 C2 методом экстракции под воздействием СВЧ-излучения. Получаемый указанным способом кедровый шрот имеет высокие качественные показатели и хорошую водоудерживающую способность.
Порошок из плодов и/или ягод получают из замороженного плодово-ягодного сырья согласно RU №2403791 C2 методом вакуумной сушки в ЭМП СВЧ. Указанный метод позволяет максимально сохранить нативные свойства исходного сырья и улучшить его механические характеристики.
Подбор компонентного состава десертной пасты производился исходя из конечных структурно-механических свойств десертной пасты. Оптимальное соотношение компонентов определялось опытным путем на основе заданных конечных функциональных свойств и орга-нолептических характеристик готового продукта.
Изучение качественных характеристик десертной пасты включало определение органо-лептических характеристик и биологической ценности по стандартным методикам.
Результаты исследования и их обсуждение
При подборе компонентного состава десертной пасты в качестве основы был выбран кедровый шрот, являющийся побочным продуктом переработки кедрового ореха, но имеющий в своем составе ценные белки, аминокислоты, макро- и микроэлементы, что позволяет использовать его для получения продуктов, обладающих высокой биологической ценностью. В качестве вкусовых наполнителей использовали сахарный сироп, а также выбранный из всего многообразия плодов и ягод Байкальского региона порошок из плодов облепихи, черники и клюквы. Порошок из плодов и ягод использовался также для корректировки цвета готовой десертной пасты. Роль пластификатора выполняло растительное масло.
Для определения оптимального соотношения компонентов десертной кедровой пасты были проведены серии опытов. Эксперимент показал, что при использовании кедрового шрота в количестве 37-41%, порошка из плодов и/или ягод в количестве 14-18%, сахарного сиропа в количестве 14-18% и растительного масла в количестве 27-31% полученный готовый продукт не удовлетворяет требованиям по структурно-механическим, технологическим и органолеп-тическим характеристикам. Нетехнологичность состава обусловлена уменьшением содержания сахарного сиропа и увеличением содержания растительного масла, при этом паста получается жирной и маслянистой, быстро растекается, а высокое содержание порошка из плодов и/или ягод обеспечивает продукту непривлекательный внешний вид (особенно отчетливо наблюдается нежелательное изменение цвета при использовании темных видов плодов и ягод).
Являются неприемлемыми опыты с увеличенным содержанием кедрового шрота (5155 мас.%), который влияет на консистенцию готового продукта: паста имеет рыхлую консистенцию. А уменьшение содержания порошка из плодов и/или ягод в количестве 0-4 мас.% отрицательно влияет на органолептические характеристики продукта - аромат и вкус слабые. Кроме того, при увеличении содержания сахарного сиропа до 28-32 мас.% полученная паста обладает слабовыраженным вкусом и ароматом используемых плодов и ягод, что также снижает органолептические качества готового продукта.
Оптимальное соотношение компонентов показали опыты при введении в рецептуру пасты кедрового шрота в количестве 43-49%, порошка из плодов и/или ягод в количестве 612%, сахарного сиропа в количестве 20-26% и растительного масла в количестве 19-25%. Паста хорошо перемешивается, не крошится, имеет устойчивую однородную мажущуюся консистенцию, не растекается, обладает сбалансированным вкусом, окраска равномерная.
Для разработки инновационной технологии получения десертной пасты с применением СВЧ-энергоподвода были определены оптимальные параметры технологического процесса производства десертной кедровой пасты, а также проведены экспериментальные исследования по установлению параметров измельчения и перемешивания.
При определении оптимальных параметров измельчения кедрового жмыха установлено, что оптимальное время измельчения кедрового жмыха составляет 3-5 мин при частоте вращения мельничного барабана 1300-1500 об./мин. Измельчение проводят методом трехкратного пропускания через мельницу, что позволяет достигнуть равномерного размера частиц размером 30-50 мкм и в дальнейшем при смешивании измельченного кедрового жмыха с горячим сахарным сиропом добиться оптимальной мажущейся пастообразной консистенции.
Также были проведены серии опытов по определению оптимальных параметров перемешивания сахарного сиропа и кедрового шрота.
В результате проведения эксперимента установлено, что перемешивание сахарного сиропа и кедрового жмыха целесообразно проводить в течение 8-10 мин. При этом температура сахарного сиропа составляет 90-95 °С, а кедровый жмых используют комнатной температуры
(16-20 °С). Указанных времени и температуры достаточно для набухания порошка из кедрового жмыха и получения однородной пастообразной массы. При затрачивании меньшего времени на перемешивание (3-7 мин) и температуре ниже 90-95 °С масса плохо перемешивается, крошится, распадается на комки, набухание кедрового шрота неполное, а перемешивание в течение 11-12 мин при температуре выше 90-95 °С нецелесообразно, так как влечет за собой лишние затраты электроэнергии и времени.
Оптимальное время перемешивания и СВЧ-обработки полученной массы из сахарного сиропа и кедрового жмыха с растительным маслом и порошком из обезвоженных плодов и/или ягод составляет 6-8 мин при удельной мощности 700-800 Вт/кг, так как именно при указанных параметрах достигаются равномерные распределения порошка из плодов и ягод по пасте и прогрев в поле СВЧ, что положительно сказывается на органолептических и технологических показателях продукта, а также на стабильности его при хранении. При меньшем времени перемешивания и СВЧ-обработки продукт получается неоднородным, плохо промешанным, неравномерно прогретым, а перемешивание более 9-12 мин и использование СВЧ-мощности свыше 800 Вт/кг экономически нецелесообразны.
Также были определены оптимальные параметры обжаривания. Обжаривание кедрового жмыха проводят при температуре 120-140 °С в течение 3-4 мин. Указанного времени обжаривания кедрового жмыха достаточно для придания ему приятных и характерных для каленого ореха запаха, вкуса и цвета, что положительно сказывается на органолептических характеристиках готового продукта. Использование достаточно высокой температуры (120-140 °С) является кратковременным (3-4 мин) и практически не отражается на биологической ценности кедрового жмыха.
Установленное оптимальное соотношение компонентов и разработанная технология получения десертной пасты с применением СВЧ-энергоподвода позволили получить образцы десертной пасты с различными наполнителями.
При изучении качественных характеристик полученного продукта - десертной пасты -были определены органолептические характеристики и биологическая ценность.
Результаты эксперимента показали, что исследуемые образцы десертной пасты имеют привлекательный внешний вид, представляют собой однородную густую вязкую массу со сладко-кислым привкусом используемых плодов и/или ягод, без посторонних привкуса и запаха.
Биологическая и энергетическая ценность десертной кедровой пасты (в % на абсолютно сухое вещество): жиры - 7,74-8,82, белки - 16,51-18,81, углеводы - 12,38-14,11, витамины группы В - 0,1806-0,2058, токоферолы - 3,51-3,74. Энергетическая ценность - 185/777211/885 кКал/кДж.
Таким образом, полученные образцы десертной пасты имеют высокие органолептиче-ские показатели и высокую биологическую ценность.
Выводы
В результате проведенных исследований были получены следующие результаты:
- произведен подбор компонентного состава десертной пасты: в качестве основы выбран кедровый шрот, являющийся побочным продуктом переработки кедрового ореха, в качестве вкусовых наполнителей использовали сахарный сироп и порошок из плодов облепихи, черники и клюквы, роль пластификатора выполняло растительное масло;
- установлено оптимальное соотношение компонентов десертной пасты: кедрового шрота в количестве 43-49%, порошка из плодов и/или ягод в количестве 6-12%, сахарного сиропа в количестве 20-26% и растительного масла в количестве 19-25%. При указанном соотношении компонентов паста хорошо перемешивается, не крошится, имеет устойчивую однородную мажущуюся консистенцию, не растекается, обладает сбалансированным вкусом, имеет равномерную окраску;
- разработана инновационная технология получения десертной пасты с применением СВЧ-энергоподвода, и получены оптимальные параметры технологического процесса: перемешивание сахарного сиропа и кедрового жмыха целесообразно проводить в течение 8-10 мин при температуре сахарного сиропа 90-95 °С, а кедрового жмыха - 16-20 °С, время перемешивания и СВЧ-обработки полученной массы из сахарного сиропа и кедрового жмыха с растительным маслом и порошком из обезвоженных плодов и/или ягод составляет 6-8 мин при удельной мощности 700-800 Вт/кг, обжаривание кедрового жмыха проводят при температуре 120-140 °С в течение 3-4 мин;
- изучены качественные характеристики десертной пасты, установлено, что полученные образцы десертной пасты имеют высокие органолептические показатели и высокую биологическую ценность.
Заключение
В результате проведенных исследований был произведен подбор компонентного состава десертной пасты на основе кедрового шрота и установлено оптимальное соотношение компонентов десертной пасты.
Определены основные технологические параметры получения десертной пасты из кедрового шрота и сушеных плодов и ягод с применением СВЧ-энергоподвода. На основании полученных данных разработана инновационная технология получения десертной пасты с применением СВЧ-энергоподвода. Изучены качественные характеристики полученного продукта - десертной пасты. Опытные образцы десертной пасты были представлены на Улан-Удэнской ярмарке, где по результатам работы дегустационной комиссии получили положительные отзывы.
Совокупность экспериментально установленных режимов технологической обработки исходного сырья, а также оптимальное соотношение компонентов, заключающихся в получении продукта с высокими органолептическими характеристиками и биологической ценностью наряду со снижением ее себестоимости, решением вопроса комплексной переработки растительного сырья и расширением ассортимента, позволяет сделать вывод об инновационности технологии и продукта.
Разработанная технология получения десертной пасты была представлена на конкурс программы «УМНИК», организованный Фондом содействия развитию малых форм предпринимательства в научно-технической сфере, где стала одним из победителей и получила финансовую поддержку. На разработанную технологию оформлена заявка на патент на изобретение «Способ получения десертной пасты», получено положительное решение. Планируется проведение исследований по физико-химическим показателям, показателям безопасности и функциональным свойствам полученных образцов десертной пасты при финансовой поддержке программы «УМНИК».
На основе полученных данных была разработана технология получения десертной пасты с применением ЭМП СВЧ, которая успешно апробирована и внедрена в производство в ООО «МИП «БайкалЭкоПродукт» при Восточно-Сибирском государственном университете технологий и управления.
Библиография
1. Пат. № 2558287 Способ производства халвы / Хантургаев А.Г., Котова Т.И., Хантурга-ева В.А., Доржиев В.В. - Заявл. 27.05.2014; опубл. 27.07.2015. - Бюл. № 21.
2. КИanturgaev A.G., Kotova T.I., Кhanturgaevа V.A. Development of process to obtain Cedar halva using microwave technology // The collection includes the 5th the International Conference on Science and Technology by SCIEURO in London, 23-29 October 2015. - P. 36-40.
3. Котова Т.И., Хантургаев А.Г., Хантургаева Г.И. Разработка технологии получения сухих киселей, содержащих растительное сырье Байкальского региона // Материалы I Всерос. науч.-практ.
конф. «Биотехнология в интересах экологии и экономики Сибири и Дальнего Востока». - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2010. - С. 144-148.
4. Хантургаев А.Г., Котова Т.И. Инновационные технологии в пищевой промышленности Бурятии // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Наука и образование в XXI веке: теория, практика, инновации». Ч. III. - М.: АР-Консалт, 2014. - С. 50-52.
5. Котова Т.И., Хантургаев А.Г., Ширеторова В.Г. и др. Разработка микроволнового вакуумного способа получения порошка из замороженного плодово-ягодного сырья // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2012. - № 6. - С. 21-23.
6. Хантургаев А.Г., Котова Т.И., Хараев Г.И. Разработка технологии получения функциональных продуктов на основе меда // Пищевая промышленность. - 2014. - № 5. - С. 43-45.
Bibliography
1. Khanturgaev A.G., Kotova T.I., Khanturgaeva V.A. etal. The patent for invention number 2558287 published 7/27/2015. Bulletin №21 «Method of halva production".
2. Khanturgaev A.G., Kotova T.I., Khanturgaeva V.A. Development of process to obtain Cedar halva using microwave technology // The collection includes the 5th International Conference on Science and Technology by SCIEURO in London, 23-29 October. - 2015. - P. 36-40.
3. Kotova T.I., Khanturgaev A.G., Khanturgaeva G.I. Development of technology for producing dry jelly containing vegetable raw material of the Baikal region // Proceedings of the I All-Russia Scientific-practical. Conf. "Biotechnology in the interests of the environment and economy of Siberia and the Far East" -Ulan-Ude: Publ. ESSTU, 2010. - P. 144-148.
4. Khanturgaev A. G., Kotova T.I. Innovative technologies in the food industry of Buryatia // Collection of scientific works based on the International scientific-practical conference "Science and Education in XXI Century: Theory, Practice and Innovation". Part III. - M.: "AR-Consult", 2014. - P. 50-52
5. Kotova T.I., Khanturgaev A. G., Shiretorova V. G. et al. Development of a microwave vacuum method for obtaining powder from frozen // Fruit and berry raw materials. - 2012. - N 6. - P. 21-23.
6. Khanturgaev A. G., Kotova T.I., Kharaev G.I. Development of technology for the production of functional products based on honey // Food industry. - 2014. - N 5. - P. 43-45.
