CC BY
134
обладает лечебными и протекторными свойствами. За счет использования недорогого рыбного сырья и микрокристаллической целлюлозы, получаемой из вторичного сырья, ценовая политика данного продукта была значительно снижена. Применение данного продукта с профилактической целью помогает сократить риск развития таких заболеваний, как рак толстой кишки, дивертикулез, аппендицит, грыжа пищевого отверстия диафрагмы, желчнокаменная болезнь, сахарный диабет, ожирение, атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, гиперлипопротеидемия, варикозное расширение и тромбоз вен нижних конечностей.
В результате проведенной работы был получен положительный технологический эффект без ухудшения органолептических показателей и с отсутствием каких-либо побочных эффектов.
Литература
1 Батиста ОЛ. Микрокристаллическая целлюлоза // Целлюлоза и ее производные: пер. с англ. / под ред. Н. Байклза, Л. Сегала. - М.: Лесн. пром-сть, 1974. - Т.2. - С. 412-423.
2 Павлоцкая Л.Ф., Дуденко Н.В., Эйдельман М.М. Физиология питания: учеб. - М.: Высш. шк., 1989. -368 с.
---------♦'----------
УДК 641.55:004 О.Я. Кольман, Г.В. Иванова
МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЦЕПТУР МУЧНЫХ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ
ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Проведен регрессионный и корреляционный анализ экспериментальных данных, на основании полученных результатов определено оптимальное значение компонентов, входящих в состав рецептур мучных кондитерских изделий.
Ключевые слова: мучные кондитерские изделия, кексы пониженной калорийности, порошок из выжимок ягод брусники и клюквы, структурно-механические показатели.
O.Ja. Kolman, G.V. Ivanova FORMULATION MODELLING AND OPTIMIZATION OF THE FUNCTIONAL PURPOSE WAD
The regressive and correlation analysis of the experimental data is conducted; the optimal value of the components that are the part of wad formulations is determined on the basis of the received results.
Key words: wad, fruitcakes with reduced calorie content, powder from cowberry and cranberry residue, structural and mechanical indices.
Кондитерские изделия представляют собой группу высококалорийной продукции, которая пользуется у населения большим спросом и популярностью. Основной недостаток кондитерских изделий заключается в том, что их чрезмерное потребление нарушает сбалансированность рационов питания по пищевым веществам и энергетической ценности, что объясняется высоким содержанием жира, углеводов и достаточно низким, а в ряде случаев полным отсутствием пищевых волокон, минеральных веществ. Поэтому разработка новых видов кондитерских изделий функционального назначения представляется нам актуальной. В настоящий момент наиболее перспективным источником пищевых волокон могут стать выжимки ягод - отходы соковых производств предприятий пищевой и перерабатывающей промышленности АПК.
По собственным исследованиям выявлено, что сушеные выжимки ягод брусники и клюквы содержат пектина: 1,66-3,43%; клетчатки 45,89-47,03%; витамина С 2,69-3,48 мг%; кислот 3,36-4,35%; Na 15,52-4,18 мг%; K 246,02-301,52 мг%; Ca 43,90-67,38 мг%; Mg 28,13-48,35 мг%.
Цель исследований. Разработать новые виды мучных кондитерских изделий функционального назначения с заданными структурно-механическими свойствами с использованием в качестве функциональной добавки порошков из сушеных выжимок ягод (брусники и клюквы).
Задачи исследований. Изучить структурно-механические показатели и определить оптимальную концентрацию компонентов (муки пшеничной высшего сорта, порошка из сушеных выжимок (брусники, клюквы)), входящих в состав мучных кондитерских изделий.
Разработаны рецептуры кексов пониженной калорийности с порошком из выжимок ягод (брусники, клюквы). Сушеные выжимки ягод брусники и клюквы предварительно были измельчены до порошкообразной консистенции (мельница УИМ-2(Т), размер частиц 0,4-0,5 мм). Полученный порошок просеян через сито (размер ячеек 0,5 мм, вибросито «Каскад»).
Определение оптимального соотношения компонентов, входящих в состав рецептуры мучных кондитерских изделий
Оптимальное содержание порошка из сушеных выжимок ягод брусники, клюквы в выпечных кексах определялось экспериментально. В результате эксперимента стремились не только увеличить содержание минеральных веществ и пищевых волокон в кексах, но и стабилизировать их структурно-механические и органолептические показатели.
Решение задачи оптимизации рецептурной смеси проводили в 3 этапа. Первый этап состоит в планировании и проведении эксперимента, а именно - нахождении массовой доли компонентов смеси, с которыми проводится контрольный эксперимент. Второй этап: исследование модели смеси после проведения эксперимента, нахождение параметров модели (регрессивно-факторная зависимость). Третий этап включает нахождение уже оптимальных массовых долей компонентов, которые необходимо взять для производства данной продукции.
Результаты исследований. Первый этап. Определены пределы концентрации рецептурных компонентов композиций на основании проведенных предварительных поисковых проработок, а также предельное напряжение сдвига, пластичность, эластичность в кексах пониженной калорийности с различной концентрацией порошка из выжимок ягод (брусники, клюквы). Результаты опытов представлены в таблицах 1,2.
Таблица 1
Физико-химические показатели кекса пониженной калорийности с порошком
из выжимок ягод брусники
Номер опыта Композиция 1: экспериментальные данные
х1 х2 у 1 (опт) у2 (опт) уз (опт)
1 12224 3447 108 78 79
2 12694 2977 99 76 78
3 13007 2664 93 74 78
4 13321 2350 87 71 77
5 13634 2037 81 69 77
6 13947 1724 75 67 76
7 14261 1410 69 64 76
8 14574 1097 65 62 75
9 14888 783 60 60 75
10 12067 3604 111 79 79
11 11754 3917 117 83 80
12 10970 4701 123 87 80
Таблица 2
Физико-химические показатели кекса пониженной калорийности с порошком
из выжимок ягод клюквы
Номер опыта Композиция 2: экспериментальные данные
х1 х2 у 1 (опт) у2 (опт) уз (опт)
1 12224 3447 110 80 83
2 12694 2977 101 78 82
3 13007 2664 94 76 82
4 13321 2350 89 73 81
5 13634 2037 82 71 81
6 13947 1724 76 69 80
7 14261 1410 71 66 80
8 14574 1097 66 64 79
9 14888 783 62 62 79
10 12067 3604 112 81 83
11 11754 3917 118 84 83
12 10970 4701 125 89 84
Для удобства введем следующие обозначения:
• композиция 1 - мука пшеничная высшего сорта - порошок из сушеных выжимок ягод брусники;
• композиция 2 - мука пшеничная высшего сорта - порошок из сушеных выжимок ягод клюквы.
На качество кекса влияют структурно-механические показатели. Для характеристики качества кексов пониженной калорийности с порошком из выжимок ягод брусники или клюквы были выбраны следующие показатели: уі- предельное напряжение сдвига, Па; у2 - пластичность; уз - эластичность.
Независимыми или варьируемыми факторами являются: хі - концентрация муки высшего сорта, %; Х2 - концентрация порошка из сушеных выжимок ягод брусники или клюквы, %.
Второй этап. Полученные экспериментальные данные обработаны с помощью пакета программ ЭТАТ^ТЮА 6.0 (проведен регрессионный и корреляционный анализ данных).
Для оценки надежности уравнения регрессии и значимости коэффициента корреляции используется Р-критерий Фишера.
Результаты линейного регрессионного анализа представлены в таблице 3.
Таблица 3
Результаты линейного регрессионного анализа
Функция отклика Коэффициент корреляции ^) Коэффициент детерминации ^) Критерий Фишера (Р)
Композиция 1
Предельное напряжение сдвига 0,999 0,998 3712,88*
Пластичность, % 0,997 0,995 1040,35*
Эластичность, % 0,991 0,98 249,24*
Композиция 2
Предельное напряжение сдвига 0,999 0,998 2466,099*
Пластичность, % 0,998 0,996 1404,614*
Эластичность, % 0,98 0,97 181,81*
* Критический уровень Fmабл находим с помощью таблицы ^ - распределение: критические значения F с V1 и V2 степенями свободы, уровень значимости в 5 %): Fmабл=4,26.
Поскольку исследования подтвердили, что Fфaкт >Fтабл, то представленные ниже уравнения адекватно описывают опытные данные, т.е. влияние концентрации каждого компонента композиции на их структурномеханические показатели.
Для композиции 1:
у1= -621432,37 + 39,66*1 + 39,67*2; (1)
у2 = -57640,2 + 3,682*1 + 3,688*2; (2)
уз= -74451,2 + 4,7556*1 +4,7572*2. (3)
Для композиции 2:
у1= -564603,16 +36,032*1 + 36,05*2; (4)
у2 = - 24955,501 + 1,5961*1 + 1,603*2; (5)
уз= -41764,7939 + 2,6701-х1 + 2,6715*2. (6)
В таблице 4 представлен корреляционный анализ, показывающий тесноту связей между факторами и функциями отклика.
Таблица 4
Корреляционный анализ влияния факторов на функции отклика
Функция отклика Коэффициент парной корреляции
Концентрация муки высшего сорта х'1, % Концентрация порошка из сушеных выжимок ягод брусники, клюквы х'2, %
Композиция 1
Предельное напряжение сдвига - 0,995 0,995
Пластичность, % - 0,997 0,997
Эластичность, % - 0,98 0,98
Композиция 2
Предельное напряжение сдвига - 0,995 0,995
Пластичность, % - 0,999 0,999
Эластичность, % - 0,985 0,985
Из полученных уравнений, графиков и расчетных данных видно, что искомые функции у1, у2, уз, адекватно описывающие процесс изменения структурно-механических свойств, аппроксимированы линейными прямыми, анализ которых позволил выявить следующие закономерности для кексов пониженной калорийности с порошком из выжимок ягод брусники, клюквы:
• на предельное напряжение сдвига существенное влияние оказывает рост или снижение концентрации муки пшеничной (п=-0,995; Г2=-0,995) и порошка из сушеных выжимок ягод брусники, клюквы (п= 0,995; Г2= 0,995);
• на пластичность существенное влияние оказывает рост или снижение концентрации муки пшеничной (Г1= - 0,997; Г2=-0,999) и сушеных выжимок ягод брусники, клюквы (п= 0,997; Г2=-0,999);
• на эластичность существенное влияние оказывает рост или снижение концентрации муки пшеничной (Г1= - 0,98; Г2=-0,985) и сушеных выжимок ягод брусники, клюквы (п= 0,98; Г2=-0,985).
Результаты полученных экспериментальных данных и их анализ подтверждают правильность выдвинутого предположения о структурной совместимости ингредиентов, входящих в рецептуру кексов.
Третий этап. Зависимость изменения структурно-механических свойств от концентрации рецептурных компонентов композиций носит соответственно линейный характер. Для определения оптимальных соотношений компонентов, составляющих композиции, использовался пакет программ МаШсаС.
Поиск оптимума функций у1, у2, уз осуществлялся по полученным уравнениям регрессии.
Минимальные и максимальные концентрации компонентов х1, х2 определялись по органолептическим показателям и составили для кексов пониженной калорийности с порошком из сушеных выжимок ягод брусники, клюквы:
11754 < х < 12694 ,
29777 < ^ < 3917 .
Пределы функций у1, у2, уз задавались исходя из органолептических характеристик и требований к структурно-механическим свойствам кексов пониженной калорийности. Для предложенных композиций кексов пониженной калорийности с порошком из сушеных выжимок ягод брусники, клюквы неравенства приняли следующий вид:
112 < у < 120 ,
79 < у < 87,
79 < у < 84.
Оптимальная концентрация каждого компонента в композициях находилась определением среднего арифметического. Полученные результаты представлены в таблице 5.
Таблица 5
Оптимальные концентрации компонентов в композициях
Номер компо- зиции Поиск минимума функций уп Оптимальные концентрации компонентов, % Значение Функции У(Х1, Х2, Х3)
МУка пшеничная высшего сорта хі, % Порошок из сушеных выжимок ягод брусники, клюквы х2, %
Композиция 1
1 Уі 11754 3917 118,66
У2 12067 3604 82,046
Уз 11754 3917 80,075
Среднее значение х 11858,33 3812,66 -
Композиция 2
2 Уі 12067 3604 119,184
У2 11754 3917 84,01
Уз 11754 3917 83,827
Среднее значение х 11858,33 3812,66 -
Для композиции 1 получено следующее соотношение: х1 = 11858,33; х2 = 3812,66 при значениях функций у1 = 118,66 Па; у2 =82,046 %; уз =80,075 %; для композиции 2: х1 = 11858,33; х2 = 3812,66 при значении функций у1 = 119,184 Па; у2 = 84,01 %; уз = 8з,827 %.
Оптимальная концентрация компонентов композиций по структурно-механическим показателям в графическом виде представлена на рисунках 1-6.
Рис. 1. Оптимальная концентрация компонентов кекса с порошком из выжимок ягод брусники по предельному напряжению сдвига
Рис. 2. Оптимальная концентрация компонентов кекса с порошком из выжимок ягод брусники по пластичности
Рис. 3. Оптимальная концентрация компонентов кекса с порошком из выжимок ягод брусники по эластичности
Рис. 4. Оптимальная концентрация компонентов кекса с порошком из выжимок ягод клюквы по предельному напряжению сдвига
Рис. 5. Оптимальная концентрация компонентов кекса с порошком из выжимок ягод клюквы по пластичности
Рис. 6. Оптимальная концентрация компонентов кекса с порошком из выжимок ягод клюквы по эластичности
На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что по сравнению с традиционными рецептурами кексов введение в рецептуру кекса пониженной калорийности порошка из сушеных выжимок из ягод (брусники, клюквы) позволяет, с одной стороны, увеличить содержание в них пищевых волокон в среднем на 5,83-6,26 %, минеральных веществ, а с другой стороны - снизить калорийность изделий в среднем на 39,27 ккал.
Литература
1. Максимов А.С., Черных В.Я. Лабораторный практикум по реологии сырья, полуфабрикатов и готовых изделий хлебопекарного, кондитерского и макаронного производств. - М.: Изд. комплекс МГУПП, 2004. - 163 с.
2. Николаев Б.А. Измерение структурно-механических свойств пищевых продуктов. - М.: Экономика, 1964. - 295 с.
3. ДоугертиК. Введение в эконометрику: пер. с англ. - М.: ИНФРА-М, 2001. - 402 с.
---------♦'----------
