Сравнительный анализ эффективности водоудерживающих добавок в производстве термостабильного фруктового джема Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 664.858:66.022.32/.39

Сравнительный анализ эффективности водоудерживающих добавок

в производстве термостабильного фруктового джема

О. Н. Першина, ведущий технолог ТПК «Сава», г. Томск

В. А. Помозова, д-р техн. наук, профессор Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

Вода присутствует в растительных и животных продуктах как клеточный и внеклеточный компонент, как диспергирующая среда и растворитель. В пищевых продуктах вода обуславливает консистенцию и структуру продукта [1].

Показатель массовой доли влаги является важнейшим для оценки качества сырья и готовых продуктов. С содержанием воды тесно связаны стойкость продукта при хранении, транспортабельность, а также его пригодность к дальнейшей переработке, так как избыток влаги способствует интенсивному протеканию ферментативных и химических реакций, активизирует деятельность микроорганизмов, в том числе таких, которые вызывают порчу продукта, в частности плесневение. В связи с этим содержание влаги в объекте предопределяет условия и сроки его хранения. Общая влажность продукта указывает на количество влаги в нем, но не характеризует ее участие в химических, биохимических и микробиологических изменениях

в продукте. В обеспечении устойчивости продукта при хранении важную роль играет соотношение свободной и связанной влаги. Связанная влага - это ассоциированная вода, прочно удерживаемая различными компонентами - белками, углеводами за счет химических и физических связей. Свободная влага - это влага, не связанная полимерами и доступная для протекания биохимических, химических и микробиологических реакций.

Однако известно, что различные пищевые продукты с одинаковой влажностью портятся по-разному, и в этом случае большее значение имеет то, насколько вода ассоциирована с неводными компонентами. Для оценки этой степени ассоциации был введен термин «активность воды». Активность воды (аш) - это отношение давления паров воды над данным продуктом к давлению паров над чистой водой при той же температуре.

Установлено, что наименьшая скорость всех ферментативных, окислительных, микробиологических процессов наблюдается при величине аш в диапазоне 0,2 - 0,4. Для снижения активности воды используют такие технологические приемы, как сушка, вяление, добавление различных веществ, замораживание [1].

Термостабильные начинки на основе фруктовых пюре широко используются в производстве пряников, разных видов печенья, кексов, рулетов и других мучных кондитерских изделий. При получении термостабильных начинок снижение значения активности воды кроме обеспечения сохранности биологически активных веществ, увеличения сроков годности готового продукта играет

важную технологическую роль, так как уменьшает вероятность миграции влаги из начинки в тесто.

В процессе производства фруктовых термостабильных начинок вода вносится с сахарным сиропом, используется для приготовления пектинового раствора, разведения разнообразных функционально необходимых добавок. В совокупности для того чтобы обеспечить водой все промежуточные этапы приготовления начинки, количество вносимой воды превышает необходимое рецептурное значение. Лишняя вода удаляется из купажа путем выпаривания при низких температурах в специализированных вакуумно-выпарных установках. Однако специально внесенная вода - это не единственный источник влаги в конечном продукте. Так, в состав джема входят: фруктовое пюре с содержанием сухих веществ 10 - 12%, патока с содержанием сухих веществ 78 - 80%, соли-ретордаторы, представляющие собой кристаллогидраты. Данная влага и небольшой процент рецептурной воды остаются в готовом продукте, поскольку конечная массовая доля сухих веществ в готовой начинке составляет 74 - 76%. Большее удаление влаги из продукта недопустимо, так как это приведет к невозможности дальнейшей переработки джема, ухудшению его органолептических свойств и структуры, излишней кара-мелизации. Поэтому часть воды остается в готовом продукте в связанном или свободном состоянии.

Цель исследования - снижение значения активности воды в термостабильной фруктовой начинке (яблочном джеме) путем введения в рецептурный состав различных ингредиентов, разрешенных к при-

менению в пищевом промышленности.

Объект исследования - фруктовая начинка джем «Яблоко», полученная на основе яблочного пюре, произведенного в условиях предприятия ООО ТПК «Сава» (г. Томск).

В качестве влагоудерживающих агентов, необходимых для снижения показателя активности воды, использованы различные ингредиенты, различающиеся по своему химическому составу и природе происхождения: пищевые волокна, сахара, многоатомные спирты [2].

Пищевые волокна, глюкозу, фруктозу, сорбит вносили в исходном виде непосредственно в варочную емкость на определенных этапах приготовления джема. Схема производства яблочного джема согласно стандартному технологическому процессу, разработана в ООО ТПК «Сава» [3].

В варочную емкость вносили пюре, патоку, часть цитрата натрия и буди-та, пеногаситель, затем перемешивали, нагревали до 60 °С и добавляли подготовленный сахар, нагревали до 95 °С и проводили выпаривание влаги до 74 %. В конце процесса вносили подготовленный раствор цитрата кальция с сахаром, а также раствор пектина в смеси с сахаром и цитратом натрия. После перемешивания нагревали до 97 °С, добавляли раствор лимонной кислоты и направляли на розлив.

Пищевые волокна вносили вместе с яблочным пюре, обеспечивая их набухание. Глюкозу и фруктозу вносили вместе с сахаром, глицерин и сорбит -в конце процесса приготовления джема перед лимонной кислотой.

Анализ физико-химических показателей пюре, начинок проводили методами, принятыми в консервной промышленности [4].

В образцах определяли активность воды (аш), которую измеряли с помощью прибора AquaLab, модель 4 ТЕ, и удельную термостабильность начинки.

Анализ термостабильности проводили эмпирическим методом, который основан на принципе моделирования температурного воздействия, а также его длительности на исследуемый продукт при определенных условиях (форма начинки, температура, длительность воздействия, изделие-носитель). Начинку наносили на тестовую заготовку через металлическое кольцо, придающее ей стандартную форму. Затем выпекали в жарочном шкафу при 240 °С в течение 12 мин.

Для расчета удельной термостабильности начинки у выпеченных образцов делали четыре замера диаметра и вычисляли его среднеарифметическое значение. Далее рассчитывали по формуле

RBS = 100 - (у - 50)/70 *100,

где RBS - удельная термостабильность, усл. ед.; у - средний показатель четырех измерений диаме-

Варианты опытов

Таблица 1

№ варианта Масса, г/ 100 г Марка пищевого волокна

1(контроль) - Джем «Яблоко» без внесения пищевых волокон

2 4 Ю 98 "Ни'Ну бамбуковые волокна

3 4 Ю 809 1_Р морковные волокна

4 4 Витацель WF200R пшеничные волокна

5 4 Могуцель CF900 морковные волокна

6 4 Витацель ^ 401 овсяные волокна

7 4 Витацель AF 400 яблочные волокна

8 4 Инстантгам ВА гуммиарабик

9 4 Цитрусовые волокна

Таблица 2

Влияние концентрации пищевых волокон на активность воды и удельную термостабильность начинок

Образцы Масса Витацель AF 400, г / 100 г Активность воды Термостабильность, ед

Контроль - 0,7844 93,2

1 2 0,7585 96,5

2 4 0,7420 100,0

3 6 0,7397 100,0

4 8 0,7354 100,0

4 5 6 Номер варианта

Рис. 1. Влияние вида пищевого волокна на активность воды в джеме

4 5 6 Номер варианта

. 2. Влияние вида пищевого волокна на удельную термостабильность джема

Таблица 3

Влияние концентрации моносахаридов на активность воды и удельную термостабильность начинок

Образец Содержание моносахаридов, % от количества сахара Активность воды, ед. Термостабильность, ед.

Фруктоза Глюкоза Фруктоза Глюкоза

Контроль - 0,7844 0,7844 93,0 93,0

1 25 0,7623 0,7695 84,0 79,5

2 50 0,73 6 8 0,7402 73,4 75,0

3 75 0,7120 0,7198 62,7 65,6

4 100 0,6826 0,6921 45,5 42,2

Таблица 4

Влияние концентрации многоатомного спирта на активность воды и удельную термостабильность начинок

Образец Содержание многоатомного спирта, % Активность воды, ед Термостабильность, ед

Глицерин Сорбит Глицерин Сорбит

Контроль - 0,7844 0,7844 93,0 93,0

1 2,5 0,7598 0,7724 96,5 99,0

2 5,0 0,7297 0,7542 99,3 100,0

3 7,5 0,7013 0,7463 92,7 100,0

4 10,0 0,6832 0,7338 88,0 100,0

тра начинки при интервале в 90°С; 50 - диаметр кольца, мм.

Для выпекания использовали термошкаф SNOL, модель SNOL 58/350.

На первом этапе исследований представляло интерес изучение влияния пищевых волокон на активность воды и термостабильные свойства яблочного джема. Были изготовлены образцы джема с применением пищевых волокон, полученных из различных растительных источников. Марки и дозировки пищевых волокон приведены в табл. 1.

Результаты исследования полученных образцов приведены на рис. 1 и 2.

Наибольшими термостабильными свойствами в сравнении с контрольным образцом обладают четыре образца джема с применением пищевых волокон: Ю 809 LP морковные волокна, Могуцель CF900 морковные волокна, витацель AF 400 яблочные волокна, цитрусовые волокна. Все вышеперечисленные образцы имеют также меньшее значение активности воды в сравнении с контрольным. Однако наименьшее значение активности воды имеет образец, изготовленный с использованием пищевого волокна - витацель AF 400 яблочные волокна.

Далее было исследовано влияние концентрации внесения пищевых волокон на активность воды и термостабильность начинок, результаты эксперимента приведены в табл. 2.

Увеличение дозировки пищевых волокон положительно сказывается на значении активности воды, однако внесение больше 4 г/100 г

продукта нецелесообразно с точки зрения перерасхода ингредиентов и удорожания себестоимости конечного продукта. Это подтверждается и тем фактом, что повышение концентрации пищевых волокон не дает столь значительного снижения активности воды. Для связывания свободной влаги, содержащейся в рецептуре, достаточно 4 г пищевых волокон на 100 г продукта. Волокна, внесенные сверх этого значения, просто не участвуют в связывании влаги.

Полученные данные также подтверждаются и удельной термостабильностью джема (100 ед.) при указанной дозировке.

В следующей серии опытов было исследовано влияние на активность воды и удельную термостабильность джема моносахаридов, которые также обладают водоудерживающей способностью [5]. В качестве контроля использовали образец, сваренный на сахарозе. При проведении эксперимента была произведена частичная, а в последней серии опытов полная замена сахара на фруктозу и глюкозу. Результаты экспериментов приведены в табл. 3.

Фруктоза дает наибольшее снижение активности воды по сравнению с глюкозой. Кроме того, образцы, сваренные на фруктозе, обладают большей удельной термостабильностью. В пользу фруктозы говорит и тот факт, что образцы, полученные с добавлением глюкозы, подверглись процессу засахаривания на 10-е сут, тогда как образец с фруктозой не засахарился в течение всего срока годности. Однако несмотря

на то что применение фруктозы в качестве водоудерживающего компонента дает положительный эффект, она негативно влияет на термостабильные свойства продукта.

На следующем этапе рассмотрено влияние многоатомных спиртов на активность воды и термостабильные свойства начинки. В качестве водоудерживающих агентов использованы глицерин и сорбит, которые вносили в начинку одновременно с сахаром в количестве от 2,5 до 10 г/100 г (табл. 4).

Из полученных данных, приведенных в табл. 4, можно сделать вывод, что наибольшее снижение показателя активности воды дает глицерин. Однако образцы, сваренные с добавлением глицерина, обладают меньшей термостабильностью. В то же время близкие значения аш и термостабильности получены при концентрации глицерина 5 г/100 г и при концентрации сорбита 10 г/100 г.

Сравнивая полученные в каждой серии опытов результаты с экономической и технологической точек зрения, можно сделать следующий вывод: наиболее эффективным в качестве влагоудерживающего агента является использование глицерина.

Результаты исследования позволили разработать рецептуру и технологию высокотермостабильного джема «Яблоко», в состав которого включен глицерин в количестве 5 кг/100 кг. Установлены нормируемые показатели качества джема: массовая доля сухих веществ - 74 - 76%; рН -3,75 - 3,85; аш - 0,72 - 074.

Производство его внедрено в ООО ТПК «Сава», г. Томск.

ЛИТЕРАТУРА

1. Нечаев, А. П. Пищевая химия / А. П. Нечаев, С. Е. Траубенберг, А.А. Кочеткова. - СПб.: ГИОРД,2004. -640 с.

2. Булдаков, А.С. Пищевые добавки. Справочник/А.С. Булдаков. - М.: ДеЛи принт, 2003. - 436 с.

3. Першина, О.Н. Термостабильные начинки на основе плодово-ягодного сырья / О. Н. Першина, В.А. Помозо-ва, Н.А. Полищук // Всероссийская молодежная научная школа. - Кем-ТИПП, 2012. - С. 172.

4. Марх, А. Т. Технохимический контроль консервного производства / А.Т. Марх, Т.Ф. Зыкина, В. Н. Голубев. - М.: Агропромиздат, 1989. -304 с.

5. Фатьянов, Е. В. Влияние водных растворов углеводов на активность воды / Е. В. Фатьянов, Р. Е. Те, И.В. Царьков // Молочная промышленность. - 2011. - № 12.

Сравнительный анализ эффективности водоудерживающих добавок в производстве термостабильного фруктового джема

Ключевые слова

глицерин; глюкоза; пищевые волокна; сорбит; фруктовый джем; фруктоза

Реферат

Термостабильные начинки на основе фруктовых пюре широко используют в производстве пряников, разных видов печенья, кексов, рулетов и других мучных кондитерских изделий. При получении термостабильных начинок снижение значения активности воды кроме обеспечения сохранности биологически активных веществ, увеличения сроков годности готового продукта, позволяет уменьшить вероятность миграции влаги из начинки в тесто.

Исследования посвящены изучению способов снижения значения активности воды в термостабильной фруктовой начинке (яблочном джеме) путем введения в рецептурный состав различных ингредиентов, разрешенных к применению в пищевой промышленности.

В качестве влагоудерживающих агентов, необходимых для снижения показателя активности воды, использованы различные ингредиенты - пищевые волокна, сахара, многоатомные спирты.

Показано их влияние не только на активность воды во фруктовой начинке, но также и на конечные физико-химические, ор-ганолептические и термостабильные свойства готового продукта. Лучшие результаты получены при внесении глицерина в концентрации 5 г/100 г продукта.

Результаты исследования позволили разработать рецептуру и технологию высокотермостабильного джема «Яблоко», в состав которого включен глицерин в количестве 5 кг/100 г. Установлены нормируемые показатели качества джема: массовая доля сухих веществ - 74 - 76%; рН - 3,75 - 3,85; аш - 0,72 - 074.

Производство его внедрено в ООО ТПК «Сава», г. Томск.

Авторы

Першина Ольга Николаевна, ведущий технолог, ТПК «Сава», 634067, г. Томск, ул. Ленская, д. 14, olga.pershina.n@mail.ru

Помозова Валентина Александровна, д-р техн. наук, профессор, Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 650056, Россия, г. Кемерово, б-р Строителей, д. 47, bp@kemtipp.ru

The comparative analysis of efficiency oif wqterretaining additives in production of thermostable fruit jam

Key words

glycerol; glucose; dietary fiber; sorbitol; fruit jam; fructose

Abstracts

Thermostable stuffings based on fruit purees are widely used in production of gingerbreads, different types of cookies, cakes, rolls and other flour confectionery. When producing thermostable stuffings the decrease in value of water activity - besides ensuring the safety of biologically active agents, and the increase in shelf life of finished goods - enables to reduce the probability of migration of moisture from a stuffing into the dough.

Researches are devoted to studying the ways of decrease in value of water activity in a thermostable fruit stuffing (an apple jam), by introduction of various ingredients allowed for use in the food industry into the formula.

To decrease a water activity factor various ingredients such as food fibers, sugars and polyatomic alcohols were used as moisture-holding agents.

Their influence not only on water activity in a fruit stuffing, but also on final physical and chemical, organoleptic and thermostable properties of a finished product is shown. The best results are obtained when adding glycerin in the concentration of 5 g/100 g.

The research results enabled to develop a formula and a technology of high-thermostable «Apple» jam, glycerin in the volume of 5 kg/100 kg being included into the texture. The normalized quality indices of the jam are the following: mass fraction of solids is 74 - 76%; pH is 3,75 - 3,85; aw is 0,72 - 074.

The jam production is introduced at JSC TPK «Sava», Tomsk.

Authors

Pershina Olga Nikolaevna, Lead Technologist,

Tomsk Industrial Company «Sava», 14, Lenskaya St., Tomsk, 634067, olga.pershina.n@mail.ru

Pomozova Valentina Alexandrovna, Doctor of Technical Science, Professor,

Kemerovo Technological Institute of Food Industry, 47, Bulvar Stroiteley, Kemerovo, Russia, 650056, bp@kemtipp.ru

События и факты

Открытие Московского Шампанского Дома

На прошедшей в ЦВК «Экспоцентр» международной выставке «Продэкспо-2015» состоялось официальное открытие Московского Шампанского Дома. Торжественная церемония по этому случаю прошла на стенде ОАО «Московский комбинат шампанских вин» (МКШВ).

Это событие, по словам директора Ассоциации производителей игристых вин Алана Соколова, стало знаковым для отрасли по производству игристых вин в России и соответствует мировым тенденциям в виноделии, где усиливается роль качества.

Московский Шампанский Дом -это новое направление, новый проект Московского комбината шампанских вин, в котором, в частности, прини-

мает участие продолжатель дела известной французской династии шампанистов Жак Дагоне. Его прадед -Альберт Дагоне был одним из тех виноделов, которые стояли у истоков российского виноградарства. Новая марка Московского Шампанского Дома «Альберт Д» - шампанское из винограда Шардоне, выращенного во Франции на семейных плантациях Дагоне в Шампани. «Когда я решил выпустить в России шампанское в честь моего прадеда, я побывал практически на всех российских производствах и посмотрел технологии и людей, их ответственность и мастерство, но выбрал из всех Московский комбинат шампанских вин», - сообщил на церемонии Жак Дагоне.

Генеральный директор Московского комбината шампанских вин Магомед Талаев

сообщил, что в течение нескольких лет МКШВ инвестировал в развитие и модернизацию производства, совершенствование технологий и системы качества продукции. Новое значение обрели собственные виноградники в экологичном регионе Кавказских минеральных вод (Ставропольский край). В результате появился Московский Шампанский Дом, который представляет собой современную, отвечающую требованиям рынка систему производства, продвижения и продажи отечественных шампанских и игристых вин, а также коньяка.

^üf ЭКСПОЦЕНТР

» » МЕЖДУНАРОДНЫ! ВЫ( ГАВи.П I J