Повышение качества какао-бобов и продуктов их переработки под воздействием устройства ИВА -1 Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

УДК 663.9(045) DOI: 10.24411/0235-2486-2019-10109

Повышение качества какао-бобов и продуктов их переработки под воздействием устройства ивА-1

М.Г. Балыхин, д-р экон. наук; З.Г. Скобельская, д-р техн. наук, профессор; В.А. Рязанцева

московский государственный университет пищевых производств А.В. Бессараб

ПАо «Красный октябрь», москва

Реферат

Цель исследования заключается в изучении возможности использования отечественного устройства ИВА-1 для улучшения качества товарных какао-бобов и продуктов их переработки. Устройство ИВА-1 является корректором колебаний физико-химических процессов, происходящих в обрабатываемом объекте, что приводит к саморегулированию процессов данной системы. Исследования проводили в Московском государственном университете пищевых производств. Объектами исследования являлись партии товарных и обжаренных какао-бобов, какао-крупка, какао тертое и шоколадные массы. Показатели качества, определяемые для какао-бобов товарных и обжаренных: массовая доля влаги, прочность, пластичность, несистемность. Качество какао-крупки определяли по двум параметрам: массовая доля влаги и несистемность. Какао тертое и шоколадные массы анализировали по следующим показателям: массовая доля влаги, массовая доля жира, вязкость, степень измельчения и несистемность. В ходе исследований установили, что под воздействием устройства ИВА-1 в какао-бобах товарных, обжаренных и какао-крупке происходит снижение массовой доли влаги, пластичности и прочности; при обработке какао тертого и шоколадных масс наблюдаются снижение массовой доли влаги, увеличение массовой доли жира, снижение вязкости, повышение качества продукта (показатель «несистемность»). Данная обработка может явиться основой совершенствования технологии переработки какао-бобов в шоколадные полуфабрикаты и применяться как внутренний резерв предприятия, который не требует больших дополнительных затрат.

Ключевые слова

какао-бобы, продукты переработки, устройство ИВА-1, качество Цитирование

Балыхин М.Г., Скобельская З.Г., Рязанцева В.А., Бессараб А.В. (2019) Повышение качества какао-бобов и продуктов их переработки под воздействием устройства ИВА-1 // Пищевая промышленность. 2019. № 7. С. 46-49.

Improving the quality of cocoa-beans and their products of their processing under the impact of the device IVA-1

М^. Balykhin, Doctor of Economic Sciences; Z.G. Skobelskaya, Doctor of Technical Sciences, Professor; V^. Ryazantseva Moscow State University of Food Production ^V. Bessarab

PAO «RedOctober», Moscow

Abstract

The purpose of this study is to study the possibility of using the domestic device IVA-1 to improve the quality of commercial cocoa beans and their products. The device IVA-1 is a corrector of fluctuations of the physical and chemical processes occurring in the processed object that leads to self-regulation of processes of this system. The research was conducted at the Moscow state University of food production. The objects of the study were lots of commercial and roasted cocoa beans, cocoa nibs, cocoa mass and chocolate. Quality indicators determined for cocoa beans and fried commodity: the mass fraction of moisture, strength, ductility, non-system. The quality of cocoa nibs was determined by two parameters: the mass fraction of moisture and non-systemicity. Cocoa mass and chocolate mass were analyzed according to the following parameters: the mass fraction of moisture, the mass fraction of fat, viscosity, degree of grinding and non-system. The studies found that under the influence of the device IVA-1 in cocoa beans commodity, roasted and cocoa nibs is a decrease in the mass fraction of moisture, plasticity and strength; when processing cocoa mass and chocolate mass, there is a decrease in the mass fraction of moisture, an increase in the mass fraction of fat, a decrease in viscosity, an increase in the quality of the product (indicator «non-system»»). This treatment can be the basis for improving the technology of processing cocoa beans into chocolate semi-finished products and used as an internal reserve of the enterprise, which does not require large additional costs.

Key words

cocoa beans, processed products, IVA-1 device, quality Citation

Balykhin М.G., Skobelskaya Z.G., Ryazantseva У.А., Bessarab А.У. (2019) Improving the quality of cocoa-beans and their products of their processing under the impact of the device IVA-1 // Food processing industry = Pischevaya Promyshlennost. 2019. № 7. P. 46-49.

46 7/2019 пищевая промышленность issn 0235-2486

ENGINEERING AND TECHNOLOGY

Введение. В настоящее время перед кондитерской отраслью стоит задача совершенствования производства путем использования новых достижений в науке и технике.

Это наиболее актуально для переработки какао-бобов. Последние являются дорогостоящим сырьем, импортозамещение которого в данном случае невозможно.

В мировой и отечественной практике известны способы совершенствования процессов переработки какао-бобов: обработка паром ферментированных бобов [1] и товарных [2, 3].

Цель исследований - изучение возможности использования устройства ИВА-1 для улучшения качества товарных какао-бобов и продуктов их дальнейшей переработки.

Отечественными учеными создан класс устройств «ИВА» [4]. ИВА-1 действует подобно дифракционной решетке, фокусируя электромагнитные волны из внешней среды внутри и на поверхности исследуемого объекта. В результате этого разрушаются неадаптирующиеся колебательные режимы физико-химических процессов (простые аттракторы), переходя в адаптирующиеся (странные аттракторы), что приводит к повышению качества продукта.

В МГУПП проводятся исследования по изучению влияния устройства ИВА-1 на раз-

личные объекты, в том числе на какао-бобы и продукты их переработки.

Спланирован однофакторный эксперимент 51, где в качестве фактора выступает продолжительность обработки устройством ИВА-1; критериями оптимизации являются физические и информационный показатели качества: массовая доля влаги - W, прочность - F, пластичность - H и несистемность - Hs.

Методы исследования. Массовую долю влаги какао-бобов определяли по «ГОСТ 32616-2014 (ISO 2291:1980) Какао-бобы».

Массовую долю влаги шоколадных масс - согласно «ГОСТ 5900-2014 Изделия кондитерские. Методы определения влаги и сухих веществ».

Прочность и пластичность какао-бобов -на приборе Структурометр-1 [5].

Измерение вязкости проводили на ротационном вискозиметре VT 550 HAAKE.

Массовую долю жира определяли по «ГОСТ 31902-2012 Изделия кондитерские. Методы определения массовой доли жира (с Изменением N 1)».

Определение степени измельчения шоколадных масс осуществляли на лазерном гранулометрическом Анализаторе-22 производства компании Fritsch.

Несистемность, HS, относительные единицы измеряли на приборе «Сим-Ридер» разработки МГУ [6]. Несистемность учи-

тывает степень согласованности между собой компонентов, входящих в состав сырья. При хорошем качестве исследуемого объекта данный показатель стремится к 0.

Результаты исследований и их анализ. Результаты исследований представлены на рис. 1-4. Как видно из рисунков, оптимальное время воздействия составляет 30-40 мин. При данной продолжительности обработки относительное значение массовой доли влаги снижается на 19,3±0,1%; прочности - на 20,0±1,5%; пластичности - на 10,8±0,5% и несистемности - на 62,5±1,5 %. Таким образом, в результате обработки устройством ИВА 1 просматривается положительное влияние на состав (уменьшение содержания влаги) и как следствие какао-бобы становятся более хрупкими, что облегчает их дальнейшую переработку. С помощью независимого показателя «несистемность» в целом можно положительно оценить этот процесс.

Снижение массовой доли влаги в какао-бобах под воздействием обработки устройством ИВА-1 можно объяснить явлением аэрации, в данном случае за счет направленных колебательных процессов появляются циркулирующие потоки воздуха, которые способствуют более быстрому удалению влаги.

Данная обработка не требует дополнительных временных затрат, поскольку

.......

...........* 1

у - 0,0012xJ-O.OS61X + _ DZ-rtOCII 7,2839

10 20 30 40

Продолжительность обработки, мин

50

Рис. 1. Влияние продолжительности обработки какао-бобов устройством ИВА-1 на массовую долю влаги

3 2,5

£ 2

О

51.S

й 1 0,5

о

.0

у=0,0009*! -0,0434х + 2,3

0 10 20 30 40 50

Продолжительность обработки какао-бобов прибором ИВА-1

Рис. 3. Влияние продолжительности обработки какао-бобов устройством ИВА-1 на пластичность

60 50

¿40

о

£30

7 О ¿20

10

0

0 10 20 30 40

Продолжительность обработки, мин

Рис. 2. Влияние продолжительности обработки какао-бобов устройством ИВА-1 на прочность

Л...... ......ч

у = 0,0097хг - 0,6437* + 56,306

R1 = 0,9108

50

0,08

+ 0,0819

= 0,9928

..... .0

Продолжительность обработки, мин

Рис. 4. Зависимость показателя «Несистемность» от продолжительности обработки товарных какао-бобов устройством ИВА-1

issn 0235-2486 пищевая промышленность 7/2019

47

может производиться в бункерах для хранения какао-бобов. Снижение массовой доли влаги, прочности и пластичности какао-бобов приводит к упрощению операций, связанных с их дальнейшей переработкой и экономии электроэнергии, что экономически выгодно для предприятия.

Аналогичный эксперимент проведен для обжаренных какао-бобов. Средние

показатели из 10 исследуемых партий какао-бобов приведены в табл. 1.

Исследовано влияние устройства ИВА-1 на качество какао-крупки. В условиях предприятия после дробильно-сортировочной машины 1 раз в смену в течение 10 дней отбирали образцы какао-крупки. Качество ее оценивали по двум показателям: массовая доля влаги и несистемность. Результаты представлены в табл. 2.

Показатели качества шоколадных масс

Под воздействием устройства ИВА-1 массовая доля влаги в какао-крупке уменьшается на 11,4 % (относительных). Это положительное явление подтверждает и показатель несистемности, он снижается на 37,4% (относительных).

Образцы какао тертого отбирали (в те же дни, что и какао-крупку) из емкости для хранения. В табл. 3 приведены средние значения из 10 отобранных об-

разцов. Качество какао тертого оценивали по показателям: массовая доля влаги, массовая доля жира, вязкость и несистемность.

При получении какао тертого с использованием операции обработки последнего устройством ИВА-1 в течение 30 мин массовая доля влаги снижается. Массовая доля жира незначительно повышается за счет более полного извлечения его из твердой фазы суспензии. Это положительные факторы, что подтверждается снижением показателя несистемность на 70% относительных.

Устройством ИВА-1 также в течение 30 мин были обработаны различные шоколадные массы. В табл. 4 даны средние

Таблица 4

Таблица 1

Показатели качества обжаренных какао-бобов

Массовая доля влаги обжаренных какао-бобов, % Относительное снижение массовой доли влаги, % Прочность обжаренных какао-бобов, F Относительное снижение прочности, % Пластичность обжаренных какао-бобов, Н Относительное снижение пластичности, % Несистемность, отн. ед. Относительное изменение

до обработки после обработки до обработки после обработки до обработки после обработки до обработки после обработки несистемности обжаренных какао-бобов, %

2,10±0,10 1,50±0,10 31,6 41,7±0,1 37,6±0,1 9,6 2,0±0,1 1,9±0,1 5,0 0,6102±0,0001 0,3728±0,0001 30,4

Примечания: * продолжительность обработки устройством ИВА температура обжарки 160 °С. 1 = 30 мин; продолжительность термической обработки 40±5 мин;

Таблица 2

Показатели качества какао-крупки

Массовая доля влаги, % Относительное снижение массовой доли влаги, % Несистемность, отн. ед. Относительное изменение несистемности, %

до обработки после обработки до обработки после обработки

2,67±0,10 2,37±0,10 11,4 0,4043±0,0001 0,2338±0,0001 37,4±20

Таблица 3

Показатели качества какао тертого

Массовая доля влаги, % - ш о54 Массовая доля жира, % - ш о га Вязкость какао тертого, Па*с 1— чО О) и О4 оо, Несистемность, отн. ед. Относительное изменение несистемности, %

до обработки после обработки нс лм л Ш ф ш к и Х СЦ и 2 до обработки после обработки И £ ш * и? Ц о«о О 1 '1 и 2 до обработки после обработки нко _о т 1— ляо £ ш £ ё £ & и т на нк с до обработки после обработки

1,79 1,47 18,0 56,5 58,6 3,5 8,4 8,2 3,6 0,1967 0,0640 70,0

Шоколадные массы

Массовая доля влаги,%

до об-работки

после обработки

е о

О

%

Массовая доля

жира, %

до об- после

работ- обра-

ки ботки

пв

е о%

ес,

оса,

нар 2 ^ 01 *

О

Вязкость, Па*с

до об-работки

после обработки

и%

О X

Степень измельчения, %

до об-работки

после обработки

1 о г? оп, нея

ее е

X X

0 2"

Несистемность, отн. ед.

до обработки

после обработки

О

Обыкновенная (без добавлений) Обыкновенная (с добавлением молока) «Аленка» (молочная) «Золотой орех» (с крупными добавлениями) Для шоколада «Гвардейский» Для шоколада «Люкс»_

0,95± 0,79± 0,10 0,10

0,92± 0,10

1,48±

0,10

1,48± 0,10

0,62± 0,10

0,86± 0,10

1,32± 0,10

1,38± 0,10

0,60± 0,10

0,68± 0,66± 0,10 0,10

17,0

6.7 10,8

6.8

3,2 2,9

35,80± 36,41± 0,10 0,10

36,59± 36,79± 0,10 0,10

32,50± 32,74± 0,10 0,10

32,68± 32,80± 0,10 0,10

35,50± 36,20± 0,10 0,10

36,32± 36,52± 0,10 0,10

1,7

0,6

0,7

0,4

1,9 0,5

15,62± 15,32±

0,50 0,50

13,62± 13,38±

0,50 0,50

9,12± 0,50

5,78± 0,50

11,6± 0,50 11,6± 0,50

8,94± 0,50

5,64± 0,50

10,6± 0,50 10,8± 0,50

1,9

1,8

2,0

2,4

8,6 6,9

94,2± 94,5± 0,50 0,50

94,2± 94,3± 0,50 0,50

96,7± 96,8± 0,50 0,50

96,9± 0,50

97,0± 0,50

96,8± 96,9±

0,50 0,50

97,2± 97,6±

0,50 0,50

0,25

0,13

0,10

0,10

0,10 0,40

0,0678± 0,0084± 0,0001 0,0001

0,0256± 0,0177± 0,0001 0,0001

0,0051± 0,0001

0,0033± 0,0001

0,0091± 0,0086±

0,0001 0,0001

0,0129± 0,0122±

0,0001 0,0001

0,0127± 0,0120±

0,0001 0,0001

49,7

30,9

35,2

5,5

5.4

5.5

48 7/2019 пищевая промышленность ^ 0235-2486

ENGiNEERiNG AND TECHNOLOGY

Таблица 5

Экономия от внедрения способа обработки продукта устройством ИВА-1

Снижение себестоимости

Продукт Экономия за счет готовой продукции, % (относительных) при использовании обработки

Какао-бобы товарные Снижение массовой доли влаги при хранении какао-бобов с одновременной обработкой 0,2

Какао-бобы обжаренные Снижение затрат электроэнергии при обжаривании с одновременной обработкой на 12,5% 0,1

Какао тертое Снижение вязкости какао тертого при одновременной обработке составляет 0,2 Па*с. Это позволяет снизить содержание какао-масла в шоколадной массе 1,1

Шоколадная масса Снижение вязкости при обработке шоколадной массы 0,25-0,5 Па*с. Экономия какао- 1,6

масла 0,5-1,0%, в зависимости от рецептуры

Примечание. Обработка продукта на определенной стадии рассматривается руководством цеха.

значения 5 образцов исследуемых шоколадных масс.

Как видно из данных, приведенных в табл. 4, в шоколадных массах (приготовленных по разным рецептурам, обыкновенных и десертных) наблюдаются положительные явления после воздействия на них устройством ИВА-1 в течение 30 мин. Замечены тенденции снижения массовой доли влаги, вязкости и повышения массовой доли жира и дисперсности. Вероятно, при такой обработке происходит саморегулирование систем, о чем свидетельствует улучшение показателей качества. Причем эти изменения существенные, что видно из снижения показателя «несистемности» до 50% (относительных). При обработке шоколадной массы устройством ИВА-1 в течение 30 мин вязкость ее снижается на 0,20±0,01 Па*с. За счет этого содержание какао-масла в рецептуре шоколадной массы можно уменьшить на 0,55%. Экономия от использования устройства ИВА-1 в разных технологических процессах показана в табл. 5.

Следует отметить, что:

> Данная обработка может явиться новейшим направлением в области производства продуктов питания.

> Предложенный способ обработки продукта особо актуален для дорогостоящего сырья - какао-бобов и продуктов их переработки.

> Под воздействием устройства ИВА-1 в какао-бобах товарных, обжаренных и какао-крупке происходит уменьшение массовой доли влаги, за счет чего снижаются их пластичность и прочность.

> При обработке какао тертого и шоколадных масс наблюдаются уменьшение массовой доли влаги, увеличение массовой доли жира, за счет чего происходят снижение вязкости, повышение качества продукта, что подтверждает показатель несистемности.

> Совершенствование технологии переработки какао-бобов может стать внутренним резервом предприятия, оно практически не требует больших дополнительных затрат.

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент RU2183931C2, 27.06.2002. Способ обработки какао-бобов // Патент № 2183931, 1997/ З. Боленц, О.Г. Витцтум, М.К. Гроссо.

2. А. с. 1324626 СССР. Установка для гидротермической обработки какао-бобов/Г.А. Маршалкин [и др.] // заявитель: Московский технологический институт пищевой промышленности. № 3902280; заявл. 30.03.1985; опубл. 22.03.1987.

3. А. с. 695646 СССР. Способ получения какао-крупки/ Г.А. Маршалкин, З. Г. Кли-мовцева (Скобельская), О. П. Дарменко // заявитель: Московский ордена Трудового

Красного Знамени технологический институт пищевой промышленности. № 2507959; заявл. 11.07.1977; опубл. 13.07.1979.

4. Информационно-восстановительные аппликаторы (ИВА) [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://intehzdrav.ru/ produkciya_verguna_ vv / informacionno_vosstanovitelnie_ applikatori_ (iva) - Заглавие с экрана. (Дата обращения: 19.12.2018).

5. Максимов, А.С. Реология пищевых продуктов. Лабораторный практикум/А.С. Максимов, В. Я. Черных. - М.: Издательский комплекс МГУПП, 2004. - 160 с.

6. Зенин, С.В. Методика измерения электропроводности водной среды образца под воздействием различных объектов / С.В. Зенин. -М.: МГУ, 2005. - 36 с.

REFERENCES

1. Patent RU2183931C2, 27.06.2002. Sposob obrabotki kakao-bobov / Patent № 2183931, 1997/ Z. Bolenc, O. G. Vitctum, M.K. Grosso.

2. A. s. 1324626 SSSR. Ustanovka dlja gidrotermicheskoj obrabotki kakao-bobov/ G.A. Marshalkin [i dr.] / zajavitel': Moskovskij tehnologicheskij institut pishhevoj promyshlennosti. № 3902280; zajavl. 30.03.1985; opubl. 22.03.1987.

3. A. s. 695646 SSSR. Sposob poluchenija kakao-krupki/G.A. Marshalkin, Z.G. Klimovceva (Skobel'skaja), O. P. Darmenko / zajavitel': Moskovskij ordena Trudovogo Krasnogo Znameni tehnologicheskij institut pishhevoj promyshlennosti. № 2507959; zajavl. 11.07.1977; opubl. 13.07.1979.

4. Informacionno-vosstanovitel'nye applikatory (IVA) [Jelektronnyj resurs] - Rezhim dostupa: http://intehzdrav.ru/ produkciya_ verguna_vv/informacionno_vosstanovitelnie_ applikatori_ (iva) - Zaglavie s jekrana. (Data obrashhenija: 19.12.2018).

5. Maksimov, A.S. Reologija pishhevyh produktov. Laboratornyj praktikum/A.S. Maksimov, V.Ja. Chernyh. - M.: Izdatel'skij kompleks MGUPP, 2004. - 160 s.

6. Zenin, S.V. Metodika izmerenija jelektroprovodnosti vodnoj sredy obrazca pod vozdejstviem razlichnyh ob#ektov/S.V. Zenin. -M.: MGU, 2005. - 36 s.

Авторы

Балыхин Михаил Григорьевич, д-р экон. наук,

Скобельская Зинаида Григорьевна, д-р техн. наук, профессор,

Рязанцева Вера Александровна

Московский государственный университет пищевых

производств, 125080, Россия, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11,

mgupp@mgupp.ru, H1eb_mgupp@yandex.ru, averary@mai1.ru

Бессараб Антон Владимирович

ПАО «Красный Октябрь», 107140, Россия, Москва, ул. Малая Красносельская, д. 7, стр. 24, bessarab@redoct.biz

Authors

Мikhait G. Balykhin, Doctor of Economic Sciences,

Zinaida G. Skobelskaya, Doctor of Technical Sciences, Professor,

Vera A Ryazantseva

Moscow State University of Food Production, 11, Volokolamskoe highway, Moscow, Russia, 125080,

mgupp@mgupp.ru, H1eb_mgupp@yandex.ru, averary@mail.ru Ânton V. Bessarab

PAO «RedOctober», Moscow, 7, building 24, Malaya Krasnoselskaya str., Moscow, Russia, 107140, bessarab@redoct.biz

issn 0235-2486 пищeвaя промышленность 7/2019

49