Оптимизация рецептур кулинарных соусов методом компьютерного моделирования Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

по сравнению с промышленным образцом по отношению к физиологической норме питания ребенка первого года жизни.

ВЫВОДЫ

1. Проведена оптимизация рецептур сухих каш для детского питания в соответствии с возрастными фи-зиолого-биохимическими особенностями детского организма по комплексу качественных характеристик с целью повышения сбалансированности и обеспечения высоких органолептических свойств.

2. Предложены максимально сбалансированные в соответствии с физиологической нормой ребенка первого года жизни рецептуры сухих каш. Показано, что сбалансированность разработанных рецептурных композиций выше имеющихся в настоящее время промышленных аналогов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Непорожняя Е.Ю., Усатиков С.В., Овчарова Г.П. Методика оптимизации рецептур сухих каш для детского питания на основе закона смешивания компонентов // Изв. вузов. Пищевая технология . - 2006. - № 4. - С. 100-103.

2. Аттетков А.В., Галкин С. В., Зарубин В.С. Методы оп -тимизации. - М.: Изд. МГТУ им. М.Э. Баумана, 2001.

3. Дьяконов В.П. MathCAD: Учеб. курс. - СПб: Питер, 2001.

С, IB, 1,5 1

0,5

4. Современные принципы и методы вскармливания детей первого года жизни. Методические указания № 225. Разработано НИИ питания РАМН.

5. Конь И.Я. Рациональное вскармливание и здоровье де -тей: современные аспекты // Рос. педиатр. журн. - 1999. - № 2. -С. 45^8.

6. Химический состав пищевых продуктов. Справочные таблицы содержания основных пищевых веществ и энергетической ценности блюд и кулинарных изделий / Под ред. И.М. Скурихина и В.А. Шатерникова. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1984.

7. Химический состав пищевых продуктов. Кн. 2: Справочные таблицы содержания аминокислот, жирных кислот, витаминов, макро и микроэлементов, органических кислот и углеводов / Под ред. И.М. Скурихина и М.Н. Волгарева. - 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Агропромиздат, 1987.

Кафедра технологии молочных и консервированных продуктов

Кафедра общей математики

Поступила 17.02.06 г.

664.87.031

ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЦЕПТУР КУЛИНАРНЫХ СОУСОВ МЕТОДОМ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

М.К. АЛТУНЬЯН, А.В. МАЛИКОВ, А.Б. ЛЕБЕДЕВ,

Д.А. ВОСКРЕСЕНСКИЙ, Н.И. СЛЕПОКУРОВА

Кубанский государственный технологический университет

Современные принципы создания высококачественных пищевых продуктов основаны на выборе и обосновании определенных видов сырья и таких соотношений, которые обеспечили бы достижение прогнозируемого качества готовой продукции, наличие высоких органолептических показателей и определенных потребительских и технологических характеристик. Очевидно также, что при конструировании таких продуктов необходимо стремиться к максимальной сбалансированности пищевых компонентов по химическому составу.

Формализация медико-биологических требований и реализация методов исследования химического состава сырья позволили выбрать из многочисленного ряда ингредиентов наиболее перспективные для проектирования рецептурных композиций продуктов для питания людей с заболеванием сахарным диабетом. В качестве таких ингредиентов предлагается использо-

вать топинамбур, сухие сливки, зелень укропа и петрушки, СО2-экстракты перца черного горького, душистого, Р-каротин

Моделирование рецептур многокомпонентных пи-щеконцентратов учитывает биохимический состав и некоторые показатели функционально-технологических свойств.

Известно, что продукты растительного происхождения содержат ряд полезных веществ, которые практически отсутствуют в продуктах животного происхождения: пищевые волокна макро- и микроэлементы, эфирные масла, дубильные и ароматические вещества, органические кислоты, фитонциды, витамин С, Р-ка-ротин, кальциферол.

Нами разработаны рецептуры сухих кулинарных соусов на основе топинамбура. Содержание инулина в сухом топинамбуре в 3-4 раза выше, чем в свежем. Использование предлагаемых соусов будет способствовать усвоению углеводов основных продуктов.

При создании новых рецептур соусов применяли метод компьютерного проектирования рецептурных

композиций, в основе которого лежит моделирование рецептурной смеси путем варьирования входящих в нее ингредиентов.

Задача моделирования сводится к отысканию некоторой области О в п-мерном факторном пространстве, отвечающей заданным требованиям к химическому составу рецептурной смеси, где п - количество варьируемых факторов (ингредиентов, входящих в рецептурную смесь) [1, 2].

В качестве факторного пространства выступает линейная форма, отвечающая уравнению вида

!! сл = 1 .

где хк - массовая доля k-го ингредиента в рецептуре; С - массовая доля i-го компонента в хк ингредиенте, %.

Область G определяется системой неравенств. представляющих собой двух- или односторонние ограничения. накладываемые на содержание bi компонентов рецептуры:

m

b. . <!C.xt < b. ;

i min — / j i к — i max’ k= 1

m

b. . <! Cx.;

i min — _j i k >

k= 1

m

! ' CiXk < bimax-

k= 1

Результатом моделирования является отыскание экстремума - максимума выбранного критерия моделирования при варьировании рецептурных ингредиентов. В качестве критерия моделирования может быть использован комплексный обобщенный критерий -мультипликативная квалиметрическая модель (1). Он обеспечивает возможность одновременного учета параметров всех факторов. входящих в модель рецептуры:

Dorn = m П d

(1)

значения фактора (массовой доли компонента, входящего в рецептуру). Для нахождения частного критерия использовали функцию желательности Харрингтона. Фактор моделирования преобразовали в безразмерную величину, которая выступает показателем соответствия его значения эталону. Значения функции Харрингтона сгруппировали в шкалы желательности: очень плохо - d$ [0...0,2], плохо - d $ [0,2...0,37], удовлетворительно - d$ [0,37...0,63], хорошо - d$ [0,63...0,8], отлично - d$ [0,8... 1]. Функция желательности для односторонних и двусторонних ограничений на параметр оптимизации для трех компонентов рецептуры представлена на рисунке.

Преимущество функции желательности Харрингтона заключается в ее безразмерности, что позволяет производить моделирование с использованием факторов различной размерности и диапазона значений, гибкости программирования функции с учетом разброса величины фактора.

Частные функции желательности Харрингтона для моделирования рецептурных смесей имеют вид

di = у (ь х

где Ь - массовая доля /-го компонента, входящего в состав сложного макропитательного компонента рецептурной смеси, %.

Частная функция желательности заранее программируется в соответствии с эталонным значением данного компонента, его разбросом и видом ограничения.

Расчет Ь / производится по уравнению материального баланса

ckxk

где ек - массовая доля более сложного образования компонентов в х ингредиенте смеси, %; Ь/к - массовая доля /-го компонента, входяще -го в состав сложного макропитательного ко мпонента Ск в хк-ингреди-енте рецептурной смеси.

Формула материального баланса с учетом неварьи-руемых ингредиентов принимает вид

где В - обобщенный критерий моделирования, В $ [0, 1]; й/ - частные критерии по каждому из /-х факторов.

Частный критерий - относительный коэффициент, принимающий значения от 0 до 1 в зависимости от

b=

Y!b м % (i-г) !bk

k =1 k=l% 1

l n

Y!ckxk % (1-Y) ! k= 1 k= l % 1

l

Y $[0,1]. ! = 1,

где Y - массовая доля неварьируемых ингредиентов рецептурной смеси, %; k$ [1, /] - число неварьируемых ингредиентов; k$ [l + 1,n]

- число варьируемых ингредиентов [3-5].

Компьютерное проектирование проводили в разработанной на кафедре технологии мясных и рыбных продуктов КубГТУ программе Generic 2.0 [3]. Моделирование многокомпонентных рецептурных смесей на ЭВМ с помощью программы Generic 2.0 проводится циклическим алгоритмом, производящим варьирование заданных ингредиентов и отбор рецептурных ком-

i= 1 k= 1

k= 1

kk

k= 1

i=1

k= 1

Таблица

Компонент рецептуры Масса, г Содержание, мг

Ка К Са Mg Р Бе Инулин, г

Соус № 1

Топинамбур 45,68 0,28 0,99

Мо дифицированный крахмал 7,1 0,43 0

Сливки 42,0 84,42 304,92

Соль 1,1 440,0 0

Сахарозаменитель 8ипвП 0,0155 0 0

Р-каротин 2,1 0 0

Чеснок 2,00 1,60 5,2

Всего 100 807,83 1299,70

Суточная потребность 550,0 2000

Обеспечение суточной потребности, % 146,88 64,99

Топинамбур 48,30 0,30 1,05

Мо дифицированный крахмал 6,1 0,37 0,92

Соль 1,1 440 0

Морковь 33,8 7,1 67,6

Чеснок 2,2 1,76 5,72

Р-каротин 2,2 0 0

Зелень 6,3 49,77 21,42

Сахарозаменитель 8ипвП 0,0155 0 0

Всего 100 796,52 1140,87

Суточная потребность 550 2000

Обеспечение суточной потребности, % 144,82 57,04

позиций, соответствующих лучшим показателям обобщенного критерия.

В программе задавали ограничения к содержанию инулина, макро- и микроэлементов в рецептурных композициях в соответствии с суточной потребностью человека.

В результате получены две рецептурных композиции, наиболее полно отвечающих требованиям моделирования. Результаты моделирования минерального состава и инулина в соу сах № 1 и 2 представлены в таблице.

ВЫВОДЫ

1. Использование метода компьютерного моделирования позволяет оптимизировать рецептуру смеси соуса по минеральному составу.

2. При моделировании рецептур соуса учитывали суточную потребность в инулине людей, страдающих сахарным диабетом. Поэтому в предлагаемых рецептурах содержание топинамбура в 100 г соуса должно быть не менее 32,5%.

3. Использование сухого топинамбура, содержащего не менее 24% инулина, в соусах можно рекомендовать для лечебно-профилактического питания населе-

0,15 0,04 0,11 0,03 11,18

0 0 0,01 0 0

294 33,6 228,06 0,25 0

0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

1,2 0,60 2,00 0,03 0

446,04 74,40 343,33 31,34 11,18

1000 350 700 12 8

44,60 21,26 49,05 261,20 139,78

Соус № 2

0,16 0,04 0,11 0,03 11,82

2,44 0 4,70 0 0

0 0 0 0 0

17,24 12,84 18,59 0,24 0

1,32 0,66 2,2 0,03 0

0 0 0 0 0

15,44 53,55 59,85 0,12 0

0 0 0 0 0

192,93 109,56 199,33 33,23 11,82

1000 350 700 12 8,0

19,29 31,30 28,48 276,94 147,80

ния, так как инулин способствует нормализации работы желудочно-кишечного тракта.

ЛИТЕРАТУРА

1. Липатов Н.Н., Лисицин А.Б., Юдина С.Б. Совершенствование методики проектирования биологической ценности пи -щевых продуктов // Хранение и переработка сельхозсырья. - 1996. -№ 2. - С. 24-25.

2. Липатов Н.Н. Методологические подходы к проектированию рецептур многокомпонентных пищевых продуктов III поко -ления // Разработка процессов получения комбинированных продук -тов питания: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн конф. - М., 1988. -С. 10-11.

3. Запорожский А.А. Теоретические аспекты моделирования рецептур многокомпонентных пищевых продуктов с использо -ванием методов искусственного интеллекта // Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. - Краснодар, 2005. - С. 55.

4. Липатов Н.Н. Предпосылки компьютерного проектирования продуктов и рационов питания с задаваемой пищевой ценно -стью // Хранение и переработка сельхозсырья. - 1995. - № 3. - С. 4-9.

5. Липатов Н.Н., Рогов И.А. Методология проектирования продуктов питания с требуемым комплексом показателей пище -вой ценности // Изв. вузов СССР. Пищевая технология. - 1987. - № 2.

- С. 9-16.

Кафедра технологии молочных и консервированных продуктов

Поступила 10.01.06 г.