Влияние свойств упаковки на изменение влажности сырцовых пряников с фруктовой начинкой

Кондратьев Николай Борисович; Казанцев Егор Валерьевич; Петрова Наталья Александровна; Осипов Максим Владимирович; Святославова Ирина Михайловна

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УПАКОВКИ ПРОДУКТОВ

ТЕМА НОМЕРА

УДК 621.798:664.68(045) DOI: 10.24411/0235-2486-2019-10096

Влияние свойств упаковки на изменение влажности сырцовых пряников с фруктовой начинкой

Н.Б. Кондратьев, д-р техн. наук; Е.В. Казанцев; Н.А. Петрова; М.В. Осипов, канд. техн. наук; И.М. Святославова, канд. техн. наук ВНИИ кондитерской промышленности - филиал ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН, Москва

Реферат

Состав и толщина упаковочных материалов оказывают значительное влияние на скорость процессов влагопереноса различных кондитерских изделий. Проведены исследования влияния толщины полипропиленовой пленки на массовую долю влаги сырцовых пряников с фруктовой начинкой в процессе хранения. Для упаковки пряников использована полипропиленовая пленка толщиной от 20 до 40 мкм. При увеличении толщины полипропиленовой пленки скорость процессов влагопереноса через упаковку существенно уменьшается. Уменьшение скорости влагопереноса увеличивает риск микробиологических изменений поверхности кондитерских изделий. Плесневение пряников происходит при возникновении благоприятных условий в течение определенного времени, характерного для каждого вида микроорганизмов. Исследованы процессы влагопереноса в период хранения пряников при температуре 30 °С и относительной влажности окружающего воздуха 40%. При увеличении толщины упаковки скорость потери влаги пряника уменьшается, массовая доля влаги наружного слоя выпеченного полуфабриката пряника увеличивается. В результате этого в верхнем слое пряника увеличивается риск микробиологической порчи. Результаты микробиологических исследований показали, что за 2 недели хранения пряников при температуре 30 °С и равновесной относительной влажности окружающего воздуха 40% количество КМАФАнМ в пряниках, упакованных в пленку толщиной 20 мкм, снизилось с 7х102 до 1,7х102, а количество КМАФАнМ в пряниках, упакованных в пленку толщиной 40 мкм, увеличилось до 9х102. Полученные закономерности могут быть использованы при обосновании необходимой толщины упаковки и прогнозировании срока годности кондитерских изделий, состоящих из двух и более полуфабрикатов.

Ключевые слова

активность воды, гидроксипропил дикрахмал фосфат (Е1442), массовая доля влаги, пряники сырцовые, полипропиленовая пленка, процессы влагопереноса, срок годности, толщина пленки

Цитирование

Кондратьев Н.Б., Казанцев Е.В., Петрова Н.А., Осипов М.В., Святославова И.М. (2019) Влияние свойств упаковки на изменение влажности сырцовых пряников с фруктовой начинкой // Пищевая промышленность. 2019. № 7. С. 16-19.

Influence of packaging properties on changes moisture of raw gingerbreads with fruit filling

N.B. Kondratyev, Doctor of Technical Sciences; E.V. Kazantcev; N.A. Petrova; M.V. Osipov, Candidate of Technical Sciences; I.M. Svyatoslavova, Candidate of Technical Sciences

All-Russian Research Institute of Confectionery Industry - Branch of the Federal Science Center of Food Systems V.M. Gorbatov RAS, Moscow Abstract

The composition and thickness of packaging materials have a significant impact on the speed of moisture transfer processes of various confectionery products. The influence of the thickness of the polypropylene film on the mass fraction of the moisture of raw gingerbread with fruit filling during storage was studied. For packing gingerbread used polypropylene film with a thickness of from 20 to 40 microns. With an increase in the thickness of the polypropylene film, the rate of moisture transfer processes through the packaging is significantly reduced. Reducing the speed of moisture transfer increases the risk of microbiological changes in the surface of confectionery products. Mold gingerbread occurs when favorable conditions occur during a certain time, characteristic of each type of microorganism. The processes of moisture transfer during storage of gingerbread at a temperature of 30 °C and relative humidity of ambient air 40% are investigated. With an increase in the packing thickness, the rate of moisture loss of the gingerbread decreases, the mass fraction of moisture in the outer layer of the baked gingerbread semi-finished product increases. As a result, the risk of microbiological damage increases in the upper layer of the gingerbread. The results of microbiological studies showed that for 2 weeks of storing gingerbread in storage at a temperature of 30 °C and an equilibrium relative humidity of ambient air of 40%, the amount of CMAFAnM in gingerbreads packed in film with a thickness of 20 ^m decreased from 7x102 to 1.7x102, and the number of KMAFAnM in gingerbread, packaged in a film with a thickness of 40 ^m, increased to 9x102. The obtained patterns can be used in justifying the required thickness of the package and predicting the shelf life of confectionery products, consisting of two or more semi-finished products.

Key words

raw gingerbread, polypropylene film, film thickness, moisture transfer processes, moisture content, water activity, shelf life, hydroxypropyl distarch phosphate (E1442)

Citation

KondratyevN.B., KazantcevE.V., Petrova N.A., OsipovM.V., Svyatoslavova I.M. (2019) Influence of packaging properties on changes moisture of raw gingerbreads with fruit filling // Food processing industry = Pischevaya promyshlennost. 2019. № 7. P. 16-19.

MODERN PACKAGING TECHNOLOGY PRODUCTS

Введение. Все процессы, происходящие с кондитерскими изделиями при их хранении, связаны с изменениями жировой составляющей, а также с количеством и соотношением «свободной» и «связанной» влаги. Для контроля направления и скорости процессов влагопереноса используют показатели «массовая доля влаги» и «активность воды».

Кондитерские изделия условно подразделяются на изделия с высокой, промежуточной и низкой влажностью. В процессе хранения для изделий с высокой влажностью наиболее характерны процессы микробиологической порчи. Жировая фракция изделий с низкой влажностью при хранении наиболее подвержена процессам окислительной порчи.

Для изделий с промежуточной влажностью характерны физические изменения, связанные как с процессами влагопереноса, так и с процессами миграции жиров [1, 2, 3].

Свойства упаковки оказывают значительное влияние на изменение органо-лептических характеристик кондитерских изделий, таких как черствение или увлажнение печенья, пряничных изделий, конфет с помадными корпусами и т. д. Кроме этого, необходимо учитывать, что многие изделия состоят из нескольких полуфабрикатов, между которыми также происходят процессы влагопереноса, при которых изменяется риск микробиологической

порчи. Упаковка в некоторых случаях может сильно повышать риск микробиологических изменений, способствуя изменению скорости влагопереноса между изделием и окружающей средой [4, 5].

Процессы влагопереноса в упакованных сырцовых пряниках с фруктовой начинкой протекают между начинкой и выпеченным полуфабрикатом, между пряником и окружающей средой внутри упаковки, а затем через упаковку изделий (рис. 1).

Объекты и методы исследований.

В качестве объектов исследования использованы сырцовые пряники с начинкой на основе модифицированного крахмала гидроксипропил дикрахмал фосфата (Е 1442) и пектина. Начинки на основе такого крахмала обладают термостойкостью, высокой стойкостью к сдвигу и воздействию кислой среды.

Изготовленные пряники после выстойки упакованы в полипропиленовую пленку толщиной 20 и 40 мкм. Образцы хранились в контролируемых условиях в климатической камере «СПтасеП 404» при температуре 30 °С и относительной влажности окружающего воздуха 40%. Готовые пряники упаковывались в полипропиленовую пленку толщиной 20 мкм и 40 мкм.

Результаты и обсуждение. Внешняя поверхность пряников, упакованных

в пленку толщиной 40 мкм, характеризуется повышенной активностью воды по сравнению с пряниками, упакованными в пленку толщиной 20 мкм.

При хранении сырцовых пряников в полипропиленовой пленке различной толщины происходит переход влаги из начинки в поверхностный слой изделий и затем в воздушную фазу с различной скоростью, обуславливая различную массовую долю влаги в этом слое выпеченного полуфабриката (рис. 2).

Массовая доля влаги и активность воды пряников, упакованных в пленку толщиной 40 мкм верхнего слоя, увеличивается при хранении. Массовая доля влаги и активность воды пряников, упакованных в пленку толщиной 20 мкм верхнего слоя, при хранении уменьшается.

В соответствии со сформированным градиентом активности воды влага из начинки переходит на поверхность пряников (рис. 3).

Массовая доля влаги внутреннего слоя выпеченного полуфабриката пряников в упаковке с различной толщиной стремится к одной величине - 15,5%, особенно после трех недель хранения.

Градиент массовой доли влаги частей изделий зависит от толщины полипропиленовой пленки и направлен при хранении пряников с начинкой на выравнивание активности воды до среднего значения (рис. 4).

Рис. 1. Направления процессов влагопереноса в процессе хранения пряника

Верхний слой 20 мкм г- Нижний слой 20 мкм !— Верхний слой 40 мкм к- Нижний слой 40 мкм

0 12 3 4

Продолжительность хранения, недели Рис. 3. Массовая доля влаги внутреннего слоя выпеченного полуфабриката при хранении сырцовых пряников в полипропиленовой пленке толщиной 20 и 40 мкм

20

15

Верхний слой 20 мкм Нижний слой 20 мкм Верхний слой 40 мкм Нижний слой 40 мкм

I» 1 2 3 4

Продолжительность хранения, недели

Рис. 4. Массовая доля влаги наружного слоя выпеченного полуфабриката при хранении сырцовых пряников в полипропиленовой пленке толщиной 20 и 40 мкм

ISSN 0235-2486 ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 7/2019 17

современные технологии упаковки продуктов

ТЕМА НОМЕРА

Верхний слой 20 мкм Нижний слой 20 мкм Верхний слой 40 мкм нижний слой 40 мкм

0,76

0,71

0,66

0 12 3 4

Продолжительность хранения, недели

Рис. 5. Активность воды наружного слоя выпеченного полуфабриката при хранении сырцовых пряников в полипропиленовой пленке толщиной 20 и 40 мкм

Активность воды зависит от содержания влаги и позволяет прогнозировать риск микробиологической порчи. Плесневение пряников происходит при возникновении благоприятных условий в течение определенного времени, характерного для каждого вида микроорганизмов.

Исследования показателей качества пряников с фруктовой начинкой показали, что активность воды наружного слоя выпеченного полуфабриката при хранении увеличивается. При этом происходит уменьшение массовой доли влаги и активности воды средней пробы изделия (рис. 5).

Заключение. При движении влаги различные части целого изделия подвержены риску микробиологической порчи. Полимерные упаковочные пленки разной толщины оказывают разное влияние на скорость процессов влагопереноса при хранении кондитерских изделий.

Скорость влагопереноса между частями пряника зависит от скорости влагопереноса через полипропиленовую пленку. При увеличении толщины упаковки скорость потери влаги пряника уменьшается, массовая доля влаги наружного слоя выпеченного полуфабриката пряника увеличивается. В результате этого в верхнем слое пряника увеличивается риск микробиологической порчи (плес-невение).

Результаты микробиологических исследований это подтвердили. Так, за 2 недели хранения пряников при температуре 30 °С и равновесной относительной влажности окружающего воздуха 40 % количество КМАФАнМ в пряниках, упакованных в пленку толщиной 20 мкм, снизилось с 7х 102 до 1,7х 102, а количество КмА-ФАнМ в пряниках, упакованных в пленку толщиной 40 мкм, увеличилось до 9х102.

После 4 недель хранения пряников, упакованных в пленку толщиной 40 мкм, в них были обнаружены и плесени, и дрожжи, хотя в исходных образцах пряников они отсутствовали.

После 7 недель хранения плесень стала заметна визуально на пряниках, упакованных в полипропиленовую пленку толщиной 40 мкм. На пряниках, упакованных в полипропиленовую пленку толщиной 20 мкм, плесень проявилась после 8 недель хранения. Таким образом, уменьшение толщины пленки приводит к замедлению процесса плесневения пряников.

Полученные закономерности могут быть использованы при обосновании вида упаковки и прогнозировании срока годности различных наименований кондитерских изделий.

ЛИТЕРАТУРА

1. Аксенова, Л.М. Научное обоснование сохранности кондитерских изделий / Л.М. Аксенова, Н.Б. Кондратьев // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. -2014. - № 2. - С. 66-67.

2. Кондратьев, Н.Б. Оценка качества кондитерских изделий. Повышение сохранности кондитерских изделий / Н.Б. Кондратьев. -М.: Перо, 2015. - 250 с.

3. Царева, А.П. Исследование процессов влагопереноса при хранении кексов (сборник научных трудов XI Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов отделения сельскохозяйственных наук Российской академии наук) / А.П. Царева, И. А. Никитин. - Издательство ВНИХИ - филиал ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова, 2017. -С. 350.

4. Кондратьев, Н.Б. Влияние упаковки на скорость влагопереноса при хранении сахарного печенья / Н.Б. Кондратьев, Е.В. Казанцев, Т.В. Савенкова // Кондитерское и хлебопекарное производство. - 2018. -№ 5-6. - С. 12-13.

5. Зелке, С. Пластиковая упаковка (пер. с англ. 2-го изд. под ред. А. Л. Загорского, П.А. Дмитрикова) / С. Зелке, Д. Кутлер, Р. Хернандес. - СПб: Профессия, 2011. -560 с.

REFERENCES

1. Aksenova, L.M. Nauchnoe obosnovanie sohrannosti konditerskih izdelij/L.M. Aksenova, N.B. Kondrat'ev / Vestnik Rossijskoj akademii sel'skohozjajstvennyh nauk. - 2014. - № 2. -S. 66-67.

2. Kondrat'ev, N. B. Ocenka kachestva konditerskih izdelij. Povyshenie sohrannosti konditerskih izdelij/ N.B. Kondrat'ev. - M.: Pero, 2015. - 250 s.

3. Careva, A. P. Issledovanie processov vlagoperenosa pri hranenii keksov (cbornik nauchnyh trudov XI Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii molodyh uchenyh i specialistov otdelenija sel'skohozjajstvennyh nauk Rossijskoj akademii nauk)/A.P. Careva, I.A. Nikitin. - Izdatel'stvo VNIHI - filial FNC pishhevyh sistem im. V.M. Gorbatova, 2017. -S. 350.

4. Kondrat'ev, N. B. Vlijanie upakovki na skorost' vlagoperenosa pri hranenii saharnogo pechen'ja/ N. B. Kondrat'ev, E. V. Kazancev, T.V. Savenkova / Konditerskoe i hlebopekarnoe proizvodstvo. - 2018. - № 5-6. - S. 12-13.

5. Zelke, S. Plastikovaja upakovka (per. s angl. 2-go izd. pod red. A.L. Zagorskogo, P.A. Dmitrikova)/ S. Zelke, D. Kutler, R. Hernandes. - SPb: Professija, 2011. -560 s.

Авторы

Кондратьев Николай Борисович, д-р техн. наук,

Казанцев Егор Валерьевич,

Петрова Наталья Александровна,

Осипов Максим Владимирович, канд. техн. наук,

Святославова Ирина Михайловна, канд. техн. наук

ВНИИ кондитерской промышленности - филиал ФНЦ пищевых

систем им. В.М. Горбатова РАН, 107023, Россия, Москва,

ул. Электрозаводская, д. 20, стр. 3

[email protected], [email protected], [email protected], [email protected]

Authors

Nikolay B. Kondratyev, Doctor of Technical Sciences,