Совершенствование технологии производства ржано-пшеничного хлеба на основе замороженных полуфабрикатов

Хлеб является главным продуктом питания ежедневного и повсеместного потребления. Реализация задачи обеспечения населения хлебом стабильного качества и высокой пищевой ценности должна основываться на разработке эффективных ресурсосберегающих технологиях его производства, расширении ассортимента выпускаемых изделий, изыскании способов сохранения свежести готовой продукции.

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В последнее десятилетие хлебопекарная индустрия России интенсивно использует низкотемпературную обработку полуфабрикатов при выработке широкого ассортимента хлебобулочных изделий из пшеничной сортовой муки. О перспективности технологии производства хлеба с использованием замораживания тестовых заготовок свидетельствуют всё увеличивающийся объём производства полуфабрикатов, выпуск готовых изделий на их основе, широкие научные исследования по изысканию оптимальных режимов замораживания, хранения, размораживания и созданию специализированного оборудования.

Исследованием отдельных проблем производства хлебобулочных изделий на основе замороженных полуфабрикатов занимались как отечественные, так и зарубежные учёные — JI.B. Ким, Ф. Н. Андреев, О. В. Тешитель, И. П. Петраш, И. В. Матвеева, Р. Д. Поландова, К. Lorenz, P. Mazur, Y. Inoue, W. Bushuk, L. Kline.

Однако, несмотря на известные достижения как отечественных, так и зарубежных учёных и специалистов в решении исследуемой проблемы, недостаточное внимание уделялось изучению комплекса биотехнологических, теплофизических, биохимических и физико-химических процессов, происходящих при замораживании ржаных и ржано-пшеничных полуфабрикатов, их хранении и размораживании.

Регулирование технологического процесса производства хлеба с использованием ржаной муки можно обеспечить посредством применения замороженных полуфабрикатов хлебопекарного производства, содержащих молочнокислые бактерии и дрожжи. Замороженные ржаные и ржано-пшеничные полуфабрикаты сохраняют биотехнологические свойства в течение длительного времени, их применение позволяет обеспечить выпуск продукции наилучшего качества, в широком ассортименте и в соответствии с потребительским спросом.

В настоящее время недостаточно исследований, определяющих выбор микроорганизмов с высокими биотехнологическими свойствами, использование которых позволит стабилизировать качество замороженных полуфабрикатов и готовых изделий из них.

Для определения оптимальных параметров технологического процесса производства хлеба из замороженных полуфабрикатов необходимы исследования изменения теплофизических характеристик тестовых заготовок в процессах замораживания и размораживания, отражающих степень их термодинамического состояния.

В литературе отсутствуют сведения о функциональных свойствах сырья, обладающих криопротекторными характеристиками, для получения ржаного и ржано-пшеничного хлеба из замороженных полуфабрикатов.

В связи с этим актуальными являются исследования, направленные на разработку эффективных способов совершенствования технологии производства ржано-пшеничного хлеба на основе замороженных полуфабрикатов, позволяющих наряду с сохранением высоких потребительских свойств расширить ассортимент хлебобулочных изделий.

ЦЕЛИ И ЗАДА ЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью настоящих исследований являлось совершенствование технологии производства ржано-пшеничного хлеба на основе замороженных полуфабрикатов.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи: — исследование влияния процессов замораживания и размораживания ржаных полуфабрикатов на качество хлеба, приготовленного из них;

— установление взаимосвязи межу реологическими свойствами и термодинамическими характеристиками полуфабрикатов при замораживании и размораживании;

— изучение взаимосвязи между активностью молочнокислых бактерий и дрожжей и качеством хлеба, приготовленного на основе замороженных полуфабрикатов;

— влияние процесса замораживания на изменение биотехнологических и реологических характеристик ржано-пшеничных полуфабрикатов при хранении;

— исследование влияния жировых продуктов растительного происхождения, используемых в качестве криопротекторов, на свойства замороженных тестовых полуфабрикатов и качество ржано-пшеничного хлеба;

— разработка нормативной документации на новый вид хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки на основе замороженных полуфабрикатов;

— опытно-промышленная апробация основных результатов исследований.

НА УЧНАЯ НОВИЗНА. Установлено, что термодинамические параметры ржаных полуфабрикатов: энтальпия, энергия фазовых переходов и температура начала кристаллизации влаги — в процессе замораживания определяются состоянием биополимеров и влагосодержанием тестовых заготовок.

Сформулированы требования и осуществлен выбор культур молочнокислых бактерий Lactobacillus casei и Lactobacillus acidophilus, используемых в качестве стабилизатора биотехнологических и реологических свойств замороженных ржаных и ржано-пшеничных полуфабрикатов, которые обеспечивают интенсивное протекание процесса брожения теста, формирование оптимальной криотропной структуры полуфабрикатов и получение наилучшего качества хлеба (положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение RU № 2 003 117 108).

Установлена динамика реологического поведения ржаных и ржано-пшеничных полуфабрикатов при переходе их из вязко-пластичного в твёрдое состояние в зависимости от различных технологических факторов: влажности, дозировки сухой молочнокислой закваски и жировых продуктов растительного происхождения.

Методом газохроматографического анализа летучих органических кислот впервые показана целесообразность применения молочнокислых бактерий Lactobacillus casei и Lactobacillus acidophilus в составе сухой закваски в криогенной технологии хлеба, обеспечивающих накопление муравьиной, уксусной и пропионовой кислот, улучшение вкуса и аромата ржано-пшеничного хлеба.

Установлена взаимосвязь между термодинамическими параметрами жировых продуктов растительного происхождения: температурой начала кристаллизации и плавления, энтальпией и криопротекторными свойствами, определяющимися их жирнокислотным составом.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНА ЧИМОСТЬ. Разработана технология производства ржано-пшеничного хлеба на основе замороженных полуфабрикатов.

Определена дозировка молочнокислых бактерий Lactobacillus casei и Lactobacillus acidophilus в составе препарата «Цитоферм», позволяющих получить ржано-пшеничный хлеб из замороженных тестовых полуфабрикатов наилучшего качества.

Установлена оптимальная дозировка рафинированного подсолнечного масла, позволяющая получать ржано-пшеничный хлеб из замороженных тестовых полуфабрикатов наилучшего качества без дополнительного внесения молочнокислых бактерий в тесто.

Разработана нормативная документация на новый вид хлеба из смеси ржаной обдирной и пшеничной муки первого сорта «Русский» из замороженных полуфабрикатов (ТУ 9113−045−206 834−2000).

Способ производства ржано-пшеничного хлеба из замороженных ржа-но-пшеничных полуфабрикатов апробирован на хлебопекарных предприятиях г. Москвы (ГУП БКК «Серебряный бор», ОАО ЭКБК «Звездный») и на предприятии ОАО «Татхлеб» г. Казани (хлебозавод № 2).

Рассчитана экономическая эффективность (бизнес-план) по планированию и организации производства, специализирующегося по выпуску замороженных ржано-пшеничных тестовых полуфабрикатов с выходом на основные показатели инвестиций: NPV=5 508 475 руб.- IRR=18%- РВР=12 месяцев.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований, выполненных автором, доложены и обсуждены на следующих конференциях: 3-й Международной научно-практической конференций «Продовольственный рынок и проблемы здорового питания» (Орел, 2000) — the Second International Conference «Grain, Flour and Bread Qualiny», International Academy (Moscow, 2002) — юбилейной научной конференции МГУПП, посвященной 80-летию специальности «Технология хранения и переработки зерна» (Москва, 2002) — Всероссийской научно-технической конференции-выставке с международным участием «Качество и безопасность продовольственного сырья и продуктов питания» (Москва, 2002).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликованы 8 (восемь) печатных работ, в том числе положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа включает: введение, обзор литературы, экспериментальную часть, технико-экономическое обоснование (бизнес-план), выводы, библиографический указатель (206 наименований на русском и иностранном языках) и приложения.

4. ВЫВОДЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

Выполнено комплексное исследование, направленное на совершенствование технологии производства ржано-пшеничного хлеба на основе замороженных полуфабрикатов.

На основании проведенных исследований сделаны следующие выводы.

1. Разработана технология производства ржано-пшеничного хлеба из замороженных полуфабрикатов, основанная на результатах комплексных исследований биотехнологических, микробиологических и теплофизиче-ских процессов, происходящих при их замораживании, хранении и размораживании.

2. Установлено, что для формирования оптимальной криотропной структуры ржаных полуфабрикатов и получения хлеба наилучшего качества влажность теста составляет 48ч-49%- скорость замораживания ржаных полуфабрикатов — 1,6ч-1,7 °С/мин и температура начала кристаллизации влаги- (-6,5)ч-(-5,9)°С.

3. С увеличением продолжительности хранения замороженных ржаных полуфабрикатов до 18 суток и влажности закваски от 48 до 77% возрастает в 2,0ч-2,2 раза концентрация водорастворимого белка. Повышение количества водорастворимого белка способствует увеличению содержания высокомолекулярных соединений в жидкой фазе теста, снижению эвтектической температуры и укреплению криотропной структуры тестовых заготовок.

4. Сформулированы требования и осуществлен выбор сухих молочнокислых заквасок для применения в качестве стабилизатора биотехнологических и реологических свойств замороженных ржаных и ржано-пшеничных полуфабрикатов.

4.1. Доминирующая роль в протекании биотехнологических процессов, формировании реологических характеристик теста и улучшении качества хлеба принадлежит молочнокислым бактериям рода Lactobacillus casei и Lactobacillus acidophilus, входящих в состав препарата «Цитоферм». 4.2. Показано, что использование препарата «Цитоферм» в дозировке 0,1% к массе муки в закваске повышает качество ржано-пшеничного хлеба, приготовленного из замороженных полуфабрикатов: увеличение удельного объема составляет 30%, пористости — 14%, формо-устойчивости — 29% по сравнению с контрольными пробами. Выявлена аллелотивность действия препарата «Цитоферм», содержащего Lactobacillus casei и Lactobacillus acidophilus, и хлебопекарных прессованных дрожжей в размороженных ржано-пшеничных полуфабрикатах, приводящая к синергетическому эффекту, выражающемуся в интенсификации скорости газообразования.

Установлена оптимальная дозировка хлебопекарных прессованных и сушеных дрожжей по кинетике изменения жизнеспособности дрожжевых клеток при замораживании ржано-пшеничных полуфабрикатов, которая составляет: для прессованных дрожжей производства АООТ «Дер-бенёвка» и «Ирондель» «S.I.Lesaffre» (Франция) 1%, для сушёных дрожжей «Saflevure» «S.I.Lesaffre» — 1,2% по отношению к массе муки. Газохроматографическим методом анализа показана динамика накопления летучих органических кислот в мякише хлеба, приготовленном из замороженных ржано-пшеничных тестовых полуфабрикатов с внесением молочнокислых бактерий Lactobacillus casei и Lactobacillus acidophilus в составе препарата «Цитоферм» и без него. Установлено, что содержание уксусной кислоты в хлебе с добавлением препарата «Цитоферм» составляет 40,2%, что по количественному составу соответствует хлебу, приготовленному по традиционной технологии.

Разработан способ производства ржано-пшеничного хлеба на основе замороженных полуфабрикатов с использованием препарата «Цитоферм» положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение RU № 2 003 117 108).

9. Установлена взаимосвязь между термодинамическими параметрами: температурой начала кристаллизации и плавления, энтальпией жировых продуктов растительного происхождения и их криопротекторными свойствами, определяющимися жирнокислотным составом и физико-химическими характеристиками.

10. Установлена оптимальная дозировка рафинированного подсолнечного масла, равная 3% от массы муки, для приготовления хлеба из замороженных полуфабрикатов наилучшего качества. Газохроматографически-ми исследованиями показано повышение биологической эффективности ржано-пшеничного хлеба вследствие увеличения содержания со-3 и со-6 полиненасыщенных жирных кислот.

11. Разработана нормативная документация на новый вид хлеба из смеси ржаной обдирной и пшеничной муки первого сорта «Русский» из замороженных полуфабрикатов (ТУ 9113−045−206 834−2000).

12. Рассчитана экономическая эффективность инвестиций (бизнес-план) по организации производства замороженных ржано-пшеничных полуфабрикатов. Значения основных показателей составили: NPV=5 508 475 руб.- IRR=18%- РВР=12 месяцев.