CC BY
37
ТЕМАНОМЕРА
НОВЫЕ ИДЕИ В СОЗДАНИИ СОВРЕМЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ
Научная статья УДК 664.143
DOI:10.52653/PPI.2021.12.12.001
новые подходы в управлении процессом кристаллизации сахарозы в производстве конфет с помадными корпусами
Скобельская Зинаида Григорьевна1, Хасанова Светлана Дженишевна1, Милорадова Елена Васильевна2
'московский государственный университет пищевых производств, chapsio@yandex.ru 2ооо «Объединенные кондитеры», Москва
Аннотация. Конфеты на основе помадных корпусов пользуются большим спросом у населения. Расширение ассортимента конфет и совершенствование технологии является актуальной проблемой. Актуальными остаются вопросы по расширению ассортимента популярных конфет с сохранением качества не только на производстве, но и при хранении изучение процессов, протекающих при хранении конфет с помадными корпусами, остаются в фокусе научных интересов исследователей. Поставленные задачи наиболее актуальны в производстве конфет на основе помадных корпусов - энергетически неустойчивых систем, имеющих высокую концентрацию сахарозы (более 80 %), простой химический состав, что является причиной быстрой потери потребительских свойств в процессе хранения [1]. Решение указанных проблем возможно за счет введения в рецептуру продуктов переработки амаранта Amaranthus сгиеп^. Частицы порошка шрота амаранта, являясь влагоудерживающими компонентами, играют также роль компонентов кристаллизации сахарозы в высокопересыщенных растворах.
Ключевые слова: шрот амаранта, инфракрасная обработка, кристаллизация сахарозы, конфеты с помадными корпусами
Для цитирования: Скобельская З. Г., Хасанова С. Д., Милорадова Е. В. Новые подходы в управлении процессом кристаллизации сахарозы в производстве конфет с помадными корпусами // Пищевая промышленность. 2021. № 12. С. 8-11.
Original article
New approaches in the process of crystallization of sucrose in the production of sweets with fondant bodies
Zinaida G. Skobelaskaya1, Svetlana Dzh. Khasanova1, Elena V. Miloradova2
'Moscow State University of Food Production, chapsio@yandex.ru 2LLC «Obyedinennye conditery», Moscow
Abstract. Sweets based on fondant bodies are in great demand among the population. Expanding the assortment of sweets and improving technology is an urgent problem. Questions on expanding the assortment of popular sweets while maintaining quality not only in production, but during storage remain topical. The study of the processes occurring during the storage of sweets with fondant bodies remains in the focus of the scientific interests of researchers. The tasks set are most relevant in the production of sweets based on fondant bodies - energetically unstable systems with a high concentration of sucrose (more than 80 %), a simple chemical composition, which is the reason for the rapid loss of consumer properties during storage. The solution of these problems is possible due to the introduction of Amaranthus cruentus amaranth processed products into the formulation. Particles of amaranth meal powder, being water-retaining components, also play the role of components of crystallization of sucrose in highly supersaturated solutions.
Keywords: powder of amaranth meal, infrared treatment, crystallization of sucrose, quality of sweets
For citation: Skobelskaya Z. G., Khasanova S. D., Miloradova E. V. New approaches in the process of crystallization of sucrose in the production of sweets with fondant bodies // Food processing industry. 2021;(12):8-11(In Russ.).
Автор, ответственный за переписку: Хасанова Светлана Дженишевна, chapsio@yandex.ru Corresponding author: Svetlana Dzh. Khasanova, chapsio@yandex.ru
© Скобельская З. Г., Хасанова С. Д., Милорадова Е. В., 2021 8 12/2021 ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ ISSN 0235-2486
Введение. Стратегия повышения качества пищевых продуктов предусматривает совершенствование технологии производства готовых изделий для здорового питания [2]. Основными задачами кондитерской отрасли являются создание безотходных технологий на основе отечественного сырья нового поколения, повышение пищевой ценности изделий за счет снижения их сахароемкости и обогащения белками, минеральными веществами, пищевыми волокнами [3, 4]. Использование нового сырья, современных подходов к его модернизации с применением инфракрасных и фотокаталитических технологий позволит рационально решать вопросы стабилизации физико-химических процессов в производстве и хранении конфет с помадными корпусами. Работа выполнена в ФГБОУ вО «Московский государственный университет пищевых производств».
Цель работы - исследование влияния порошка шрота амаранта на кинетику кристаллизации сахарозы в помадных конфетных массах.
Объекты и методы исследования.
в рамках настоящей работы использовался порошок шрота амаранта, сахарные, фруктовые и молочные помадные конфетные массы. В ходе работы определяли температуры кипения и растворимость са-харопаточных, сахаропаточно-фруктовых и сахаропаточно-молочных сиропов, содержащих порошок шрота амаранта. Гранулометрический анализ масс проводили микроскопированием, морфологический -электронным сканированием [5].
Результаты и обсуждение. Для совершенствования производства конфет с помадными корпусами создана операторная модель. Она позволяет оценивать систему как целостную структуру с последовательным выделением каждого элемента, раскрыть взаимодействие
частей (элементов) и решать задачи по обеспечению функционирования системы [6]. Операторная модель представлена на рис. 1, где А - подсистема образования продукта с показателями качества, соответствующими стандарту, содержащая операторы: I - завертка и упаковка конфет, II - образование корпусов конфет; В1 - подсистема образования конфет в виде отдельных предметов с заданными показателями качества, содержащая операторы: I - формование корпусов конфет; в2 - подсистема образования пласта помадной конфетной массы, содержащая операторы: I - размазка конфетной массы в пласт; С1 - подсистема образования помадной конфетной массы с заданными показателями качества, содержащая операторы: I - получение помады, II - пома-дообразование; С2 - подсистема образования сиропа с заданными показателями качества, содержащая операторы: I - получение уваренного сиропа, II - получение рецептурной смеси; С3 - подсистема хранения порошка шрота амаранта, содержащая операторы: I - механическая и фотокаталитическая очистка воздуха; II - хранение порошка шрота амаранта; с4 - подсистема образования порошка шрота амаранта, содержащая операторы: I - образование порошка шрота амаранта с заданным гранулометрическим составом, II - ИК-обработка шрота амаранта. Формирование: © - внешнего вида, © -структуры, © - вкуса, © - аромата.
вкус и аромат конфет с помадными корпусами формируются совокупностью вкусов и ароматов рецептурных компонентов [7]. Для усиления этих факторов используется ИК-обработка шрота амаранта, из которого получают порошок [8]. Структура конфет существенно зависит от соотношения твердой и жидкой фаз в помаде, размеров кристаллов сахарозы и порошка, а также от доли последнего в рецептуре. Внешний вид конфет определяет состояние поверхности корпусов, наличие повреждений и цвет.
Одним из главных процессов при производстве помады является процесс кристаллизации сахарозы. Для обеспечения стабильной работы оборудования необходимо грамотно управлять этим процессом. Решать подобные задачи возможно, используя график помадообразования, разработанный профессором Г. А. мар-шалкиным [9, 10, 11].
В данной работе график модернизирован, поскольку использовались более сложные рецептуры конфет, содержащих фруктовое пюре, сгущенное молоко, порошок шрота амаранта. По оси ординат отложена температура, а по оси абсцисс -доли рецептурных компонентов в сухих веществах и вода (рис. 2). На графике построены кривые, характеризующие растворимость сахарозы, - Z, и кривые кипения сахаропаточных сиропов - К. Точка 1 соответствует процессу смешивания рецептурных компонентов в смесителе, куда они подаются подогретыми; в точке 2 данный раствор насыщенный. Раствор нагревают до кипения - точка 3. Далее сироп уваривают до определенного содержания сухих веществ - точка 4. В конце уваривания добавляют порошок шрота амаранта, что соответствует концентрации сухих веществ в точке 5. При охлаждении сироп становится насыщенным - точка 6, начинается выделение кристаллической сахарозы. При непрерывном перемешивании и охлаждении массы до температуры в точке 7 образуется оптимальная доля кристаллической сахарозы, масса становится пастоообразной. Отрезок 7-8 соответствует содержанию порошка шрота амаранта, 8-9 - количеству патоки, 9-10 - количеству кристаллического сахара (твердая фаза). В состав жидкой фазы входят вода (7-11), порошок шрота амаранта (7-8), патока (8-9) и растворенный сахар (10-12). Долю твердой фазы находят отношением отрезков 9-10 к 11-12, жидкой - отношением суммы отрезков 9-11, 10-12 к 11-12.
Процесс кристаллизации продолжается при формовании и выстойке конфет. В го-
Воздух
Шрот
амаранта
Вода
Сахар белый
Патока
Заверточные
И
■____и
С4
Примеси
. ] ' Очищенный ( ■воздух
Ii 'г и
да <в^нг>, .
©iL _ J
CI
I___© j
B2
_ J
B1
-H-te-^
1" I
A
Уваренный сироп
Помадная конфетная масса
и упаковочные ' материалы
Вторичный пар
Рис. 1. Операторная модель технологической системы производства конфет с помадными корпусами, содержащими порошок шрот амаранта
CO2 H2O
НОВЫЕ ИДЕИ В СОЗДАНИИ СОВРЕМЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ
ТЕМА НОМЕРА
товых конфетах с помадными корпусами (1=20 °С) соотношение твердой и жидкой фаз увеличивается.
Внесение порошка шрота амаранта, обладающего влагосорбционными свойствами и высокой удельной поверхностью, приводило к увеличению пересыщения, ускорению процесса кристаллизации в сиропе и на поверхности частиц (рис. 3).
Добавление ПША в массу сопровождалось увеличением эффективной вязкости (рис. 4).
Внесение порошка в количестве ' % не приводило к заметным изменениям. Дальнейшее увеличение доли порошка значительно повышало вязкость. Частицы порошка шрота амаранта, возможно, играют роль центров кристаллизации, что также сказывается на скорости фазовых переходов в сиропах ['2]. С увеличением доли порошка в помадных конфетных массах возрастает содержание твердой фазы со средним размером частиц 10-'5 мкм. Из-за значительного увеличения вязкости помадной конфетной массы рекомендован способ формования ее размазкой в пласт с последующей резкой на корпуса.
Частицы порошка шрота амаранта эффективно связывают и удерживают влагу, что приводит к увеличению пересыщения сиропа и доли твердой фазы; несмотря на возрастание эффективной вязкости в массах с ПША, молекулы сахарозы пре-
одолевают метастабильную зону и быстро переходят в твердую фазу ['3].
Анализ фракционного состава проводили микроскопированием образцов помадных конфетных масс с последующей обработкой изображений (рис. 5).
На примере сахарной помадной конфетной массы показано, что доля фракции с размером частиц '0-'5 мкм возросла с 5' (контроль) до 75 %. Аналогичные зависимости получены для фруктовых и молочных помадных конфетных масс. Доля мелкокристаллической фракции увеличилась: во фруктовых - с 55 до 75 %, в молочных - с 77 до 8' %.
С возрастанием доли мелкокристаллической фракции улучшается качество конфет.
Результаты фракционного анализа подтверждают выдвигаемую гипотезу о положительном влиянии ПША на кинетику кристаллизации сахарозы в растворах.
Физико-химические и реологические характеристики помадных конфетных масс с порошком шрота амаранта представлены в таблице.
из данных таблицы видно, что исходные растворы для помадных масс отличаются температурами кипения и уваривания, количеством твердой фазы, химическим составом жидкой фазы, соотношением твердой и жидкой фаз при одинаковой температуре масс и реологическими характеристиками.
Это было учтено при разработке технологий помады с различными добавлениями.
Выводы. Разработана операторная модель производства конфет с помадными корпусами, в которую заложен принцип целостности структуры с последующим выделением отдельных элементов; подход, адаптированный академиком Панфиловым В.А., в пищевой промышленности; создан продукт - конфеты с разным химическим составом, физико-химическими и реологическими свойствами, характеризующийся высокими органолептическими показателями.
- Модернизирован график помадо-образования, созданный профессором Маршалкиным Г. А. При новом подходе можно регулировать процесс помадо-образования для более широкого ассортимента помадных конфет, обеспечивая стабильность работы оборудования.
- Порошок шрота амаранта рекомендован для создания новых рецептур и стабилизации процессов формования конфет с помадными корпусами.
Список источников
1. Скобельская З. Г., Лебезова А. Ю., Хасанова С. Д. Модификация свойств шрота амаранта для кондитерской отрасли // Развитие пищевой и перерабатывающей промышленности России: кадры и наука. М., 2017. С. 27-31.
2. Kochetkova A., Vorobyeva V., Vorobyeva I., Mazo V., Zorin S., Sharafetdinov K. Specialized
Доля рецептурного компонента, % Рис. 2. График помадообразования масс, содержащих порошок шрота амаранта
Рис. 3. Электронно-микроскопическое изображение фрагмента помадной конфетной массы
ПО
OJ
т
(I
0 ! 2 3 4 5 й
Доля порошка шрота амаранта в помадной конфетной массе, %
Рис. 4. Зависимость эффективной вязкости от доли порошка шрота амаранта в конфетных помадных массах
\
m
ili \ V — Контро ь - ПШАШ
1 V3 - ■ - пша гч 1 - ПША ЗЖ - ПША 5%
5 10 15 20 25 30 35
Средний размер кристаллов сахарозы, мкм
Рис. 5. Влияние порошка шрота амаранта на фракционный состав сахарных помадных масс
40
10 12/2021 ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ ISSN 0235-2486
Физико-химические, реологические и технологические показатели помадных конфетных масс с порошком шрота амаранта
№ Показатели Помадные конфетные массы
Сахарная Фруктовая Молочная
2 Состав исходного раствора с содержанием сухих веществ 80 % Сахар белый, патока, вода Сахар белый, патока, фруктовое пюре (вода, пектин, сахар), Сахар белый, патока, молоко (лактоза, жир, белок),
3 Температура кипения, °С 108,0 109,0 110,0
4 Содержание сухих веществ в начале уваривания,% 87,0 90,0 88,0
5 Температура уваривания, 108,0 109,0 110,0
6 Температура охлаждения (формования), °С 60,0 60,0 60,0
7 Твердая фаза - кристаллы сахарозы, % 47,0 49,0 48,0
Содержание вносимого порошка шрота амаранта в уваренный сироп, % 4,0 - углеводы, белки, пищевые волокна 4,0 - углеводы, белки, пищевые волокна 5,0 - углеводы, белки, пищевые волокна
8 Жидкая фаза, % 53,0 - коллоидный раствор 51,0 - лиофиль-ный золь 52,0 - прямая эмульсия
9 Соотношение твердой и жидкой фаз, доля единицы 0,890 0,960 0,930
10 Температура охлаждения, °С 20,0 20,0 20,0
11 Твердая фаза при температуре охлаждения, % 79,0 81,0 83,0
12 Соотношение твердой и жидкой фаз 3,77 4,27 4,89
13 Редуцирующие вещества, % 10,8 10,5 11,0
14 Пластичная прочность корпусов конфет, кПа 118±2 105±2 115±2
hypochol.esterol.emic foods: ingredients, technology, effects // Foods and Raw Materials. 2020. No. 1. P. 20-29.
3. Бакуменко О. Е. Технология обогащенных продуктов питания для целевых групп. Научные основы и технология: монография. М.: Дели плюс, 2013. 287 с.
4. Алексеенко Е. В., Бакуменко О. Е. Возможности использования сублимированных растительных порошков при производстве зерновых экструдированных продуктов // Хранение и переработка сельхозсырья. 2019. № 1. С. 116-129.
5. Криштал М. М., Ясников И. С., Полунин В. И., Филатов А. М., Ульяненков А. Г. Сканирующая электронная микроскопия и рентгеноспектральный микроанализ. М.: Техносфера, 2009. 302 с.
6. Панфилов В. А. Теория технологического потока. М.: ИНФРА-М, 2019. 320 с.
7. Красина И. Б., Берестова И. Б., Росляков Ю. Ф., Шмалько Н. А., Мозговая В. В., Мирошниченко Т. В. Использование продуктов переработки семян амаранта при производстве помадных конфет // Известия вузов. Пищевая технология. 2006. № 2. С. 62-64.
8. Кирдяшкин В. В., Андреева А. А., Бахтина Д. С., Кандроков Р. Х. Влияние высокотемпературного ИК-излучения на содержание
олигосахаридов семян фасоли // Хлебопродукты. 2020. № 11. С. 42-44.
9. Климовцева З. Г. Исследование процесса производства кристаллического ириса; дисс. ... канд. техн. наук: 05.18.01 / Климовцева Зинаида Григорьевна. М., 1972. 250 с.
10. Маршалкин Г. А. Технология кондитерских изделий. М.: Пищевая промышленность, 1978. 447 с.
11. Скобельская З. Г., Горячева Г. Н. Технология производства сахарных кондитерских изделий: учебное пособие для СПО. СПб.: Лань, 2020. 428 с.
12. Сквиря М. А., Красина И. Б., Темников А. В. Фитодобавки в производстве помадных конфет // Материалы VIII научно-практической конференции с международным участием «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств». Барнаул, 2006. С. 13-16.
13. Шмалько Н. А., Красина И. Б., Росляков Ю. Ф., Мозговая В. В., Мирошниченко Т. В. Влияние продуктов переработки семян амаранта на качество помадных конфет // Известия вузов. Пищевая технология. 2008. № 1. С. 32-34.
References
1. Skobel'skaja Z. G., Lebezova A. Yu., Ha-sanova S. D. Modification of the properties of amaranth meal in the food industry. Razvitie
pischevoj i pererabatyvajuschej promyshlen-nosti Rossii: kadry i nauka = The development of the food and processing industry in Russia: personnel and science. Moscow, 2017. P. 27-31 (In Russ.).
2. Kochetkova A., Vorobyeva V., Vorobyeva I., Mazo V., Zorin S., Kh. Sharafetdinov. Specialized hypocholesterolemic foods: ingredients, technology, effects. Foods and Raw Materials. 2020;(1):20-29.
3. Bakumenko O. E. Fortified food technology for target groups. Scientific foundations and technology: monograph. Moscow: Deli plyus, 2013. 287 p. (In Russ.)
4. Alekseenko E. V., Bakumenko O. E. The possibility of using freeze-dried herbal powders in the production of extruded products. Hranenie i pererabotka sel'hozsyr'ja = Storage and processing of raw materials. 2019;(1):116-129 (In Russ.).
5. Krishtal M. M., Jasnikov I. S., Polunin V. I., Filatov A. M., Ul'janenkov A. G. Scanning electron microscopy and x-ray spectral analysis. Moscow: Tehnosfera, 2009. 302 p. (In Russ.)
6. Panfilov V. A. Process flow theory. Moscow: INFRA-M, 2019. 320 p. (In Russ.)
7. Krasina I. B., Berestova I. B., Rosljakov Yu. F., Shmal'ko N. A., Mozgovaja V. V., Miroshnichen-ko T. V. The use of amaranth seed processing products in the production of fondant sweets. Izvestija vuzov. Pischevaja tehnologija = Proceedings of universities. Food technology. 2006;(2-3):62-64 (In Russ.).
8. Kirdjashkin V. V., Andreeva A. A., Bahti-na D. S., Kirdjashkin V. V., Kandrokov R. H. Influence of high-temperature infrared radiation on the content of bean seeds oligosaccharides. Hleboprodukty = Bakery products. 2020;(11):42-44 (In Russ.).
9. Klimovceva Z. G. Research of the production process of crystal iris. Candidate of Technical Sciences; thesis. Moscow, 1972. 250 p. (In Russ.)
10. Marshalkin G. A. Confectionery technology. Moscow: Pischevaja promyshlennost', 1978. 447 p. (In Russ.)
11. Skobel'skaja Z. G., Gorjacheva G. N. Technology for the production of sugar confectionery. Tutorial for SPE. Saint Petersburg: Lan', 2020. 428 p. (In Russ.)
12. Skvirja M. A., Krasina I. B., Temnikov A. V. Phyto-additives in the production of fondant sweets. Materialy VIII nauchno-prakticheskoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem «Sovremennye problemy tehniki i tehnologii pischevyh proizvodstv» = Materials of the scientific-practical conference with international participation «Modern problems of technology and technology of food production». Barnaul, 2006. P. 13-16 (In Russ.).
13. Shmal'ko N. A., Krasina I. B., Rosljakov Yu. F., Mozgovaja V. V., Miroshnichenko T. V. Influence of amaranth seed processing products on the quality of fondant sweets. Izvestija vuzov. Pischevaja tehnologija = News of Universities. Food technology. 2008;(1.):32-34 (In Russ.).
Информация об авторах
Скобельская Зинаида Григорьевна, д-р техн. наук, профессор, Хасанова Светлана Дженишевна
Московский государственный университет пищевых производств, 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11 Милорадова Елена Васильевна, д-р техн. наук ООО «Объединенные кондитеры», 105005, Москва, ул. Бауманская, д. 16, skobe1skaya@mgupp.ru, chapsio@yandex.ru, emi1oradova@gmai1.com
Information about the authors
Zinaida G. Skobelaskaya, Doctor of Technical Sciences, Professor, Svetlana Dzh. Khasanova
Moscow State University of Food Production, 11, Volokolamskoe highway, Moscow, 125080, skobelskaya@mgupp.ru, chapsio@yandex.ru Elena V. Miloradova, Doctor of Technical Sciences
LLC «Obyedinennye conditery», 16, Baumanskaya str., Moscow, 105005, emiloradova@gmail.com
Статья поступила в редакцию 21.10.2021; принята к публикации 18.11.2021. The article was submitted 21.10.2021; accepted for publication 18.11.2021.
