Разработка методологических подходов повышения хранимоспособности сахаристых кондитерских изделий студнеобразной консистенции тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Казанцев Егор Валерьевич

• Казанцев Егор Валерьевич
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Казанцев Егор Валерьевич

Введение

ГЛАВА 1. Анализ научно-технической литературы

1.1 Анализ производства желейных масс и мармелада

1.2 Гигроскопичность сахаров, как фактор хранимоспособности сахаристых кондитерских изделий

1.3 Влияние свойств сырья на формирование качества сахаристых кондитерских изделий студнеобразной консистенции на примере мармелада

1.3.1 Роль сахара белого в формировании структуры сахаристых кондитерских изделий студнеобразной консистенции

1.3.2 Виды и свойства загустителей и структурообразователей.

38

Характеристика пектинов из растительного сырья

1.3.2.1 Использование модифицированных крахмалов в кондитерском

производстве

1.3.3 Роль крахмальной патоки в производстве мармелада

1.4 Анализ требований к качеству фруктово -ягодных и овощных полуфабрикатов и применение консервантов для предотвращения процессов порчи фруктовых полуфабрикатов

1.5 Применение желирующих агентов и структурообразователей для повышения хранимоспособности сахаристых кондитерских изделий студнеобразной консистенции

1.6 Показатели влагопереноса и хранимоспособности мармелада

1.7 Упаковочные материалы и хранимоспособность мармелада

Выводы по обзору литературы

ГЛАВА 2. Объекты и методы исследований

2.1 Организация работы и схема проведения исследования

2.2 Объекты исследований

2.3 Методы исследований

ГЛАВА 3. Обоснование рецептурного состава мармелада с целью

повышения хранимоспособности

3.1 Исследование физико-химических и органолептических показателей модельных образцов мармелада

3.2 Влияние химического состава желеобразующего сырья на свойства мармелада

3.3 Выводы по главе

ГЛАВА 4. Результаты исследований и их обсуждение

4.1 Алгоритм прогнозирования хранимоспособности кондитерских изделий студнеобразной консистенции

4.2 Исследование процессов влагопереноса в мармеладе в процессе хранения

4.2.1 Влияние массовой доли патоки на изменение показателей влагопереноса мармелада

4.2.2 Влияние свойств желирующих агентов на процессы влагопереноса при хранении мармелада

4.2.3 Влияние свойств упаковки на скорость процессов влагопереноса

в желейном мармеладе

4.2.4 Влияние температуры на скорость процессов влагопереноса в мармеладе

4.2.5 Изменение микробиологических показателей мармелада в процессе хранения

4.2.6 Расчет годового экономического эффекта

4.3 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Основные показатели пищевой и биологической

ценности различных групп мармелада

Приложение 2. Структурная схема производства кондитерских изделий

студнеобразной консистенции на примере мармелада

Приложение 3. Операторная модель производства желейно-фруктового

формового мармелада, содержащего пектин и её описание

Приложение 4. Технологические характеристики элементов системы

производства желейно-фруктового мармелада на основе пектина

Приложение 5. Свойства и физико-химические показатели

гидроколлоидов

Приложение 6. Методологические подходы повышения хранимоспособности сахаристых кондитерских изделий студнеобразной

201

консистенции

Приложение 7. Акт промышленного применения результатов диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методологических подходов повышения хранимоспособности сахаристых кондитерских изделий студнеобразной консистенции»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Хранимоспособность кондитерских изделий характеризуется комплексом взаимосвязанных физико-химических, структурно-механических и биохимических процессов, обеспечивающих их качественные характеристики на протяжении всего заявленного срока годности. Стратегия повышения качества пищевой продукции в Российской Федерации до 2030 года (Правительство РФ. Распоряжения. Об утверждении Стратегии повышения качества пищевой продукции в Российской Федерации до 2030 года: № 1364-р: (принято Правительством РФ 29 июня 2016 г.). - Собрание законодательства Российской Федерации N 28, 11.07.2016, ст. 4758) предполагает разработку новых методов обоснования сроков годности пищевой продукции, в том числе на базе прогнозных лабораторных моделей. Поэтому, повышение хранимоспособности кондитерских изделий является актуальной проблемой.

Конфеты неглазированные с корпусами на основе таких конфетных масс как: желейная, фруктовая, овощная, фруктово-овощная, желейно-фруктовая, рахат лукум, желейный, желейно-фруктовый и фруктовый мармелад, относятся к группе сахаристых кондитерских изделий со студнеобразной консистенцией (далее СКИСК) и пользуются высоким спросом потребителей. Такие изделия в процессе хранения подвержены физико-химическим, структурно-механическим и микробиологическим изменениям, основной причиной которых являются процессы влагопереноса.

Поскольку срок годности кондитерских изделий устанавливается производителем в соответствии с нормативной документацией, включая Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», ГОСТ 6442-2014 «Мармелад общие технические условия», положений, содержащихся в Методических рекомендациях МУК 4.2.1847-04 «Санитарно-эпидемиологическая оценка сроков годности и условий хранения пищевых продуктов. Методические указания» и СанПиН 2.3.2.1324-03 «Гигиенические требования к срокам годности и условиям хранения пищевых

продуктов» и зависит от химического состава используемого сырья, технологических параметров производства, свойств упаковочных материалов, условий хранения, требований логистики и реализации, то перед производителями стоят задачи обоснования выбора сырья, упаковочных материалов, условий хранения, т.е. обеспечения хранимоспособности и повышения качества изделий.

В связи с запросом рынка и торговых сетей на продукцию с длительным сроком годности, повышение хранимоспособности пищевой продукции, включая СКИСК, актуально. Срок годности СКИСК, включая мармелад, является элементом хранимоспособности.

Поэтому разработаны методологические подходы повышения хранимоспособности сахаристых кондитерских изделий студнеобразной консистенции, включающие алгоритм прогнозирования хранимоспособности, оценку различных факторов и закономерности изменения качества мармелада в процессе хранения, комплекс аналитических методик.

Для сокращения длительности исследований и выявления причин изменения качества мармелада при хранении, применён метод «ускоренного старения» при температуре 28 °С, что предусматривало сохранение заданных формы и студнеобразной консистенции изделий. Выявленные закономерности позволяют обосновывать дополнительные требования к используемому сырью и полуфабрикатам для обеспечения заданного срока годности изделий.

Работа выполнена в рамках Государственного задания по теме 0585-2019-0038 «Разработать методологию комплексной оценки хранимоспособности и прогнозирования рисков, понижающих качество пищевой продукции при хранении».

Степень разработанности темы. Теоретико-методологические аспекты повышения качества СКИСК изложены в научных трудах Л. М. Аксеновой, Н. И. Зубрева, В. А. Васькиной, Г. Н. Горячевой, А. А. Кочетковой, А. В. Зубченко, Г. О. Магомедова, Г. А. Маршалкина и других ведущих ученых. Вместе с тем количество работ, направленных на разработку методологических

подходов повышения хранимоспособности кондитерских изделий студнеобразной консистенции, немногочисленно и недостаточно.

При проведении исследований обоснованы научные подходы, включающие оценку влияния свойств сырьевых компонентов и упаковочных материалов на хранимоспособность СКИСК при различных условиях хранения, позволяющие прогнозировать заданные характеристики изделий.

Цель и задачи диссертационной работы. Разработать методологические подходы повышения хранимоспособности сахаристых кондитерских изделий студнеобразной консистенции.

Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи:

- обосновать объекты исследований и факторы, влияющие на их хранимоспособность;

- установить влияние свойств пектинов и содержания макроэлементов на структурно-механические показатели мармелада;

- исследовать массовую долю влаги, активность воды и микробиологические показатели мармелада при различных условиях хранения;

- установить влияние условий хранения мармелада и свойств упаковочной полипропиленовой плёнки на показатели влагопереноса;

- исследовать влияние модифицированных крахмалов в составе мармелада на скорость процессов влагопереноса;

- разработать математическое описание для прогнозирования скорости процессов влагопереноса при хранении мармелада.

- сформулировать и разработать методологические подходы, применение которых позволит повысить хранимоспособность и срок годности СКИСК.

Научная новизна работы.

- установлены закономерности процессов влагопереноса в сахаристых кондитерских изделиях студнеобразной консистенции.

- впервые применен метод «ускоренного старения» при хранении мармелада. Увеличение температуры хранения на 10 °С приводит к повышению скорости влагопереноса в желейно-фруктовом мармеладе в 1,7 - 2,5 раза;

- выявлены закономерности влияния исходного количества макроэлементов и крахмальной патоки на структурно-механические характеристики образцов мармелада. Увеличение содержания Mg2+ от 28 мг/100 г образца до 36 мг/100 г образца и К+ от 85 мг/100 г образца до 260 мг/100 г в пектине приводит к повышению прочности мармелада на 10% - 40%, а увеличение количества патоки в мармеладе от 5% до 15% повышает прочность на 56%, что может быть использовано с целью корректировки его сроков годности;

- получены новые данные о влиянии различных желирующих агентов и загустителей (пектинов, модифицированных крахмалов: Е1412, Е1422, Е1442) на скорость процессов влагопереноса в СКИСК. Использование модифицированного крахмала позволяет уменьшить скорость влагопереноса при хранении желейно -фруктового мармелада в 1,3 - 1,7 раза по сравнению с контрольным образцом;

- для прогнозирования скорости процессов влагопереноса при хранении желейно-фруктового мармелада предложен коэффициент молекулярной диффузии Б, находящийся в диапазоне от 0,56*10-13 м2/с до 2,04*10-13 м2/с;

- применены комбинации пектинов и сшитых модифицированных крахмалов практически в равных количествах (1,8% и 2,0% соответственно). Такие комбинации приводят к изменению структурно-механических свойств образцов мармелада и позволяют повысить его хранимоспособность;

- сформулированы и разработаны методологические подходы, применение которых позволяет повысить хранимоспособность и срок годности СКИСК.

Теоретическая и практическая значимость работы. Предложен новый научный подход, включающий сочетание современных аналитических методов исследования состава макроэлементов, структурно-механических характеристик, изотерм сорбции влаги СКИСК к прогнозированию и повышению их срока годности, а также оценки качества используемых сырьевых компонентов. Хранимоспособность мармелада оценена математически показателями влагопереноса: коэффициентом диффузии и показателем удельной скоростью влагопереноса.

«Методологические подходы повышения хранимоспособности сахаристых кондитерских изделий студнеобразной консистенции» апробированы на предприятиях: ООО «Проммикс», ООО «НЕО Кемикал», АО «КБК Черёмушки», СП ООО «ЕТС», ООО «БиэМСи-Фуд ингредиентс», ООО «МАК-Иваново».

Методология и методы диссертационного исследования. Научные исследования проводились с помощью общепринятых и специальных методов: органолептических, физико-химических, микробиологических, а также включали структурно-механические характеристики, оценка которых проведена с использованием прибора «Структурометр СТ-2» (РФ).

Научные положения, выносимые на защиту:

- научно обоснованный выбор загустителей, обеспечивающий достижение заданных сроков годности сахаристых кондитерских изделий студнеобразной консистенции;

- влияние химического состава изделий на их структурно-механические свойства;

- математическое описание процессов влагопереноса в модельных образцах мармелада.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность полученных результатов подтверждена математической обработкой результатов экспериментов. Основные положения и результаты теоретических и экспериментальных исследований диссертационной работы были представлены на 19 международных научно-практических конференциях, и других научных мероприятиях, в том числе «Современные подходы к получению и переработке сельскохозяйственной продукции - гарантия продовольственной независимости России» (Москва, ВНИИМП им В.М. Горбатова», 2016), «Перспективные технологии в агропромышленном комплексе» (Краснодар, ФГБНУ СКФНЦСВВ, 2018 г.), Международном конгрессе "Наука, питание и здоровье" (Минск, РУП "Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию", 2019 г.), «Новое в технологии и технике функциональных продуктов питания на основе медико-биологических воззрений» (Москва, ФГБОУ

ВО ВГУИТ, 2019 г.), «Кондитерские изделия XXI века», Торты. Вафли Печенье. Пряники-2020» (Москва, МПА, 2018-2020 гг.), конференции молодых ученых и специалистов организаций в сфере сельскохозяйственных наук (Углич, ВНИИ маслоделия и сыроделия - филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН, 2019 г.), "Техника и технология пищевых производств" (Могилёв, МГУП, 2020 г.), «Ingrediens - 2020». «Кондитерские, хлебобулочные и мучные изделия» (Москва, МВЦ «Крокус Экспо», 2020 г.), «Пища. Экология. Качество» (Краснообск, Новосибирск, ФГБУН СФНЦА РАН, 2018 - 2022 гг.), «Научное обеспечение технологического развития и повышения конкурентоспособности в пищевой и перерабатывающей промышленности» (Краснодар, Кубанский филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН, 2024 г.) и другие.

Публикации результатов исследований. Результаты исследований изложены в 21 публикациях, 8 из которых индексированы в наукометрических базах данных RSCI и рекомендованы ВАК Минобрнауки РФ и 2 - в международной реферативной наукометрической базе Scopus, 11 в сборниках трудов и материалах конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, заключения, списка используемой литературы и приложений. Работа изложена на 150 стр. основного текста, включает 61 рисунка и 40 таблиц. Список литературы содержит 280 источников, в том числе 124 зарубежных.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертация соответствует пунктам 4, 11, 15 паспорта специальностей 4.3.3 -Пищевые системы. Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства; технологии пищевых продуктов с заданными потребительскими свойствами; химия и физика пищевых продуктов, физико-химические процессы и их влияние на свойства пищевых систем.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Анализ производства желейных масс и мармелада

Производство пищевых продуктов, включая кондитерские изделия, является отражением научно-технического прогресса. С повышением интенсивности технологической обработки пищевых масс растёт ассортимент и объём выпускаемой продукции, а снижение энергоёмкости готовых изделий повышает экологичность производства. В 2022 г. экспорт кондитерских изделий превысил 590 тыс. тонн ($1,6 млрд в денежном выражении), в 2023 г. - 626 тыс. тонн ($1,7 млрд). Эксперты прогнозируют, что в 2024 - 2025 гг. экспорт в натуральном выражении может вырасти на 5,9% в сравнении с 2022 - 2023 гг. и составит 663,4 тыс. тонн. ($1,87 млрд) [1, 2].

В Российской Федерации предприятия кондитерской отрасли выпускают широкий ассортимент сахаристых кондитерских изделий студнеобразной консистенции, важнейшим представителем которого является мармелад различных групп (рисунок 1).

Рисунок 1 - Классификация кондитерских изделий студнеобразной консистенции

Диапазоны содержания основных рецептурных компонентов, которые формируют качество СКИСК (таблица 1).

Таблица 1 - Массовая доля основных компонентов в различных видах полуфабрикатах и кондитерских изделий

Наименование изделия Массовая доля компонентов, %

Сахар белый Фруктовое пюре Патока крахмальная Пектин Модифицированный крахмал

Фруктовые начинки 50,0 - 60,0 5,0 - 60,0 10,0 - 15,0 1,0 - 2,0 5,0 -10,0

Желейный мармелад 37,0 - 67,0 8,4 - 212,0 8,0 - 15,0 1,2 - 1,4 0,6

Желейно- фруктовый мармелад 5,0 - 66,0 10,0 - 3,0 5,3 - 22,7 1,2 - 2,0 2,0

Рахат-лукум 60,0 - 66,0 10,0 - 28,0 - 0,1 - 0,5 9,8 - 11,5

Фруктовая составляющая СКИСК обеспечивает высокий спрос потребителей, что прогнозирует рост использования фруктового сырья, при этом в структуре использованного сырья для кондитерских изделий сахар белый опережает фруктовую составляющую [3, 4].

Согласно ГОСТ 6442-2014 «Мармелад. Общие технические условия» мармелад - кондитерское изделие заданной формы, получаемое увариванием желирующего фруктового и (или) овощного сырья и (или) раствора студнеобразователя с сахаром, с добавлением или без добавления патоки, пищевых добавок, ароматизаторов, массовой долей фруктового и (или) овощного сырья для фруктового (овощного) мармелада не менее 30%, для желейно-фруктового (желейно-овощного) - не менее 15%, м. д. влаги в котором не более 33% от массы кондитерского изделия.

Классификация мармелада по виду применяемых студнеобразователей (загустителей, желирующих агентов) и способу формования представлена на рисунках 2, 3.

ГИДРОКОЛЛОИДЫ

I

Микробиологическое

По источнику происхождения ♦ "

Растительное

Ксантан

Камеди гуаровая, рожковая, тары

Целлюлоза, крахмал, пектин

Каррагинаны, агары, альгинаты

Семена, клубни Растения Водоросли Эксуддаты растений

* * 1

Животное

Трагакант, гхатти, карайя, гуммиарабик

Желатин Казеинат Хитозан

Химическое строение

У ..

Полисахариды

Белки

Нейтральные полисахариды

Кислые полисахариды с остатками серной кислоты

Кислые полисахариды с остатками уроновой кислоты

±

Проявление свойств загустителя

-£

Проявление свойств стабилизатор

I

Проявление гелеобразующих свойств

Г

Проявление синергетических свойств

Проявление свойств эмульгатора

т

Рисунок 2 - Классификация (загустителей, желирующих агентов), используемых

для производства СКИСК

В ФОРМЫ-ТАРУ (СИЛИКОН)

В СТАЦИОНАРНЫЕ ФОРМЫ С ПОСЛЕДУЮЩЕЙ РЕЗКОЙ (МНОГОСЛОЙНЫЙ)

Пластовым Резной Резной Резной Формовой Формовой

Рисунок 3 - Способы формования различных групп мармелада

Перечень желейных масс и традиционных видов мармелада включает: фруктово-ягодный формовой, «пат», глазированный шоколадной глазурью, пластовый, желейно-фруктовый; желейно фруктовый формовой [5].

Производство мармелада со сниженными временными затратами на основе «желирующих смесей» в виде порошка высокой дисперсности, требует применения различных видов пищевых добавок (рисунок 4).

Рисунок 4 - Пищевые добавки, используемые при производстве мармелада

Здоровье человека в существенной мере зависит от характера питания, поэтому производство мармелада с повышенной пищевой плотностью (когда на единицу каллорийности приходится максимально возможное количество необходимых нутриентов) требует применения рецептурных компонентов с высоким содержанием макро и микронутриентов (приложение 1). При анализе пищевой и биологической ценности мармелада можно заключить, что значимыми носителями пищевых волокон являются желейно-фруктовый, желейно-формовой, желейно-резной мармелад с желирующим агентом пектином. Наибольшее количество белка содержится в желейном формовом и резном мармеладе на основе желатина и агара. Для этих видов мармелада характерно существенное содержание ионов кальция. Наибольшее содержание провитамина А характерно для формового и резного мармелада, содержащего пектин и овощную

составляющую. Высокое содержание витамина С установлено во фруктово-ягодном пластовом, формовом и желейно-фруктовом мармеладе с пектином. Примеры рецептур такого мармелада: «Чайный» с экстрактом зеленого чая и фруктозой; желейный резной с агаром и витаминами; с молочной сывороткой; «Радостный» с порошком из тыквы; «Зоопарк» желейно формовой с желатином; «Кубики» многослойный резной с агаром; «Экспресс» пластовый с пектином; «Лазурный» с морскими водорослями, агаром и стевиозидом и др. [5].

Далее в работе мармелад рассматривается как структурированная пищевая система, состоящая из жидкой дисперсионной среды и каркаса, образованного макромолекулами пектина, агара и других желирующих агентов, обладающая студнеобразной консистенцией [6].

Консистенция (лат. consistentia - состояние) это сумма реологических свойств вязкопластичного или вязкоэластичного тела. В пищевых технологиях термин подразумевает подвижность или густоту жидкообразных или полужидких и твёрдообразных или полутвёрдых полуфабрикатов и изделий [7].

Мармелад подразделяют на группы в зависимости от:

1. Сырья, используемого в качестве студнеобразующей основы: фруктовый (овощной) на основе желирующего фруктового и (или) овощного сырья; желейно-фруктовый (желейно-овощной) на основе студнеобразователя в сочетании с желирующим фруктовым и (или) овощным сырьем; желейный, жевательный на основе студнеобразователя (желирующего агента или загустителя).

2. Способа формования: формовой (в т. ч. пат), получаемый отливкой мармеладной массы в формы; пластовый - отливка в тару; резной - с последующим резанием на отдельные изделия.

3. Рецептуры: обсыпка сахаром белым, кокосовой стружкой, какао-порошком, неглазированный, глазированный частично, глазированный, глянцованный, многослойный, с начинкой, с крупными добавлениями.

Современный уровень технологий получения желейно-фруктового мармелада позволяет достигать производительности более 1000 кг/ч [8]. Технологический процесс производства желейного, желейно-фруктового мармелада

состоит из основных стадий: подготовки сырья и полуфабрикатов к производству; приготовления пектино-сахарного сиропа и мармеладной массы; формования и студнеобразования (гелеобразования) массы; выборки мармелада из форм и обсыпки поверхности подсластителем, сахаром белым кристаллическим или их смесью, или покрытие карнаубским воском; сушки; охлаждения; упаковки и хранения [9, 10].

Структурная схема и технологические характеристики элементов системы производства СКИСК на примере желейно-фруктового формового мармелада, а также операторная модель с описанием показаны в приложениях 2, 3, 4.

Структурная схема производства мармелада включает следующие основные этапы:

1. Двойную протирку десульфитированной пульпы с целью удаления грубых частей плодов; составление купажной смеси заданного качества, включая смешивание пюре сильной и слабой желирующими способностями, так, более кислое с менее и т.д., контроль содержания массовой доли сухих веществ, оценка желирующей способности, кислотности и цвета купажной смеси.

2. Получение фруктово-сахарной смеси путём смешивания протертой купажной смеси фруктово-ягодного пюре с сахаром белым в соотношении 1:1. В такой смеси достигается соотношение пектин : сахар белый : органическая кислота, при которых желеобразование будет происходить с необходимой скоростью. Введение натриевых солей органических или слабых неорганических кислот, например, лактата, цитрата натрия и др. в качестве солей-модификаторов в пюре в количестве 0,4% - 0,5% к массе пюре до внесения сахара белого в виде 40%-го раствора. Приготовление смеси осуществляют непрерывным способом в змеевиковых варочных аппаратах или в смесителях из нержавеющей стали вместимостью на 3 - 4 часа работы. Купажированное пюре насосом подаётся в смеситель, куда поступает 40%-й раствор лактата натрия, сахар белый, патока крахмальная и возвратные отходы. После растворения сахара белого смесь перемешивают, фильтруют и уваривают до массовой доли сухих веществ во фруктово - сахарной смеси 55% ± 6%.

4. Приготовление мармеладной массы. Уваренная фруктово-сахарная смесь поступает в емкость с мешалкой в которую дозируют эмульсию из органической кислоты, ароматизатора, красителя. Добавление кислоты ингибирует процесс студнеобразования (гелеобразования). Полученная таким способом мармеладная масса содержит 70% ± 2% сухих веществ, 16% ± 2% редуцирующих веществ, рН массы 3,15 ± 0,05.

5. Формование и студнеобразование (гелеобразование). Мармеладную массу формуют отливкой в силиконовые формы-лотки или на полимерное полотно с бортами. Формы с мармеладной массой для процесса выстойки поступают в камеру с температурой воздуха 12,5 °С ± 2,5 °С.

6. Сушка мармелада. Для получения транспортабельного продукта с прочным корпусом проводят стадию подсушивания мармелада. В результате чего на поверхности изделий образуется мелкокристаллическая корочка.

7. Охлаждение мармелада осуществляют в климатических камерах с заданными параметрами: температура воздуха 22,5 °С ± 7,5 °С, относительная влажность 62,5% ± 12,5%, скорость 1,5 м/с ± 0,5 м/с, или в помещении цеха. Продолжительность процесса охлаждения 45 мин. - 120 мин.

8. Упаковка и хранение мармелада. Желейно-фруктовый формовой мармелад, содержащий 22% - 24% влаги, 20% - 28% редуцирующих веществ, с кристаллической корочкой, упаковывают в полипропиленовую (BOРР) плёнку.

При совершенствовании технологий различных групп мармелада, включая желейно-фруктовый мармелад, корректируют соотношения его основных рецептурных компонентов (сахар белый, пектин, крахмальная патока) и пищевых добавок (модифицированные крахмалы, камеди, желатин и др.), позволяющих удерживать свободную влагу в процессе хранения изделий и обеспечить их высокие качественные характеристики [11].

Пример технологической схемы производства желейно-фруктового мармелада, содержащего пищевые добавки, представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 - Технологическая схема производства желейно-фруктового мармелада

по оптимизированной технологии

Применение предложенного подхода с комплексом дополнительных показателей оценки качества сырьевых компонентов и полуфабрикатов при производстве фруктовых полуфабрикатов (структурированных фруктовых начинок) и готовых кондитерских изделий (желейного, желейно-фруктового мармелада) позволяет получать кондитерские изделия с повышенным прогнозируемым сроком годности.

При изготовлении мармелада применяются различные поточные линии, включающие рецептурный, варочный, мармеладоотливочный комплексы, участки желирования и туннели для подсушки корпусов. Машинно-аппаратурная схема мармеладоотливочного агрегата ШФ1-М6 (РФ) для изготовления желейного, желейно-фруктового мармелада, производительностью 290 кг/ч представлена на рисунке 6 [12].

Рисунок 6 - Машинно-аппаратурная схема агрегата ШФ1-М6

ШФ1 - М6 предназначен для производства мармелада разливкой массы в формы и включает камеру желирования, отливочную головку, конвейер с формами и питателем лотков. Агрегат позволяет выполнять: дозирование компонентов, обеспечивающих вкусо-ароматические свойства и перемешивание их с мармеладной массой; отливку мармеладной массы четырех цветов в формы; структурообразование мармелада; извлечение мармелада в виде отдельных изделий из форм на лотки; обсыпку мармелада смесью, обеспечивающей минимальную потерю массовой доли влаги при хранении изделий; подачу и мойку форм.

Смесь органической кислоты, красителя и ароматизирующего вещества перемешивается с рецептурной массой в вертикальном бункере 3. Часть массы насосами-дозаторами 4 по трубопроводу 5 перекачивается в секции бункера с водяной рубашкой 6. Температуру массы контролируют термометром 7. Формы с мармеладной массой направляют в камеру желирования 2.

По окончании процесса желирования, продолжительность которого регулируют вариатором, перевёрнутые формы с мармеладом выводятся из камеры и поступают к механизму пневмовыборки, где мармелад выталкивается на лотки давлением сжатого воздуха.

Исходя из вышесказанного, можно установить основные требования к качеству мармелада в процессе его производства:

1. Необходимо соблюдать температуру и массовую долю влаги рецептурной массы на стадии её уваривания в варочном аппарате.

2. Мармеладная масса должна обладать низкой вязкостью 11 Пас - 14 Пас для облегчения транспортирования насосами по трубопроводам, обработки и формования.

3. Необходимо, чтобы конечное содержание инвертного сахара не превышало 16% - 17%, а его рН находился в диапазоне 3,0 - 3,2.

4. При формовании мармеладной массы способом отливки требуется равномерное заполнение форм [13].

Изготовление фруктовых полуфабрикатов студнеобразной консистенции на примере начинок фруктовых. Структурированные фруктовые начинки обеспечивают спрос на многокомпонентные кондитерские изделия: торты, пирожные, печенье, пряники, вафли, конфеты, мармелад, пастилу. Фруктовые, фруктово-ягодные полуфабрикаты применяются в качестве пектинсодержащего сырья и придают мармеладо-пастильным изделиям вкус натуральных фруктов и ягод [14]. Использование фруктовых начинок значительно повышает пищевую ценность кондитерских изделий и снижает калорийность. Поэтому разработка рецептур и методов контроля показателей качества структурированных начинок является актуальной задачей [15-17]. Согласно ГОСТ Р 53041 «Изделия кондитерские и полуфабрикаты кондитерского производства. Термины и определения» начинка является кондитерским полуфабрикатом, используемым для прослойки и (или) наполнения внутренней полости кондитерского изделия. Основные виды начинок - фруктовые с цельными фруктами, с кусочками фруктов, гомогенные, термостабильные, нефруктовые, ореховые или с арахисом, кремовые на жировой и водной основах, овощные и их сочетания (таблица 2).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Казанцев Егор Валерьевич, 2026 год

ЛИТЕРАТУРА

1. ГОСТ 5900 - 2014 «Изделия кондитерские. Методы определения влаги и сухих веществ». М.: Стандартинформ, 2015. - 13 С.

2. ГОСТ ISO 21807 - 2015 «Микробиология пищевой продукции и кормов. Определение активности воды». М.: Стандартинформ, 2016. - 15 С.

3 . ГОСТ 10444.15 - 94 «Продукты пищевые. Методы определения количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов». М.: Стандартинформ, 2010. - 7 С.

4. Зелке С. Пластиковая упаковка / С. Зелке, Д. Кутлер, Р. Хернандес // СПб.: Профессия, - 2011. - 560 с.

5. ГОСТ 10444.12 - 2013 «Микробиология пищевых продуктов и кормов для животных. Методы выявления и подсчета количества дрожжей и плесневых грибов». М.: Стандартинформ, 2014. - 14 С.

6. ГОСТ 34123.1 - 2017 Изделия кондитерские. Методы определения массовой доли фруктового и овощного сырья. Часть 1. Определение массовой доли органических кислот». М.: Стандартинформ, 2018. - 12 С.

7. ГОСТ 34414 - 2018 Изделия кондитерские. Методы определения массовой доли фруктового сырья. Ч. 2. Определение макроэлементов. М.: Стандартинформ, 2018. - 16 С.

8. ГОСТ 34847 - 2022 Изделия кондитерские. Методы определения массовой доли фруктового сырья. Часть 3. Количественное определение фруктового сырья. М.: Стандартинформ, 2022. - 24 С.

9. Методика МВИ № 83-19825192-2020 «Определения прочности пектинового студня с сахаром». - М.: ВНИИКП, 2020. - 6 с.

10. Методика МВИ № 87-19825192-2020 «Определения прочности мармелада». -М.: ВНИИКП, 2020. - 5 с.

11. МВИ 97-19825192 - 2021 «Методология комплексной оценки сохранности сахаристых кондитерских изделий, в том числе состоящих из отдельных полуфабрикатов». - М.: ВНИИКП, 2021. - 16 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А Методика МВИ № 83-19825192-2020 «Определения прочности пектинового студня с сахаром»

Сущность метода заключается в определение на приборе «Структурометр СТ-2» усилия нагружения характеризующее прочность стандартного студня пектина с сахаром.

1. Приготовление стандартного студня пектина

Стандартным считается студень (гель), полученный в результате студнеобразования (гелеобразования) желейной массы, содержащей 1,4% сухого вещества пектина и 68,6% сахара. Значение рН массы 3,0 + 0,1.

Желейную массу готовят следующим образом. Навеску пектина массой 1,5 г (массовая доля сухого вещества пектина составляет 1,4 г.) равномерно перемешивают с 3 г сахара белого. В предварительно взвешенную с палочкой-мешалкой стандартную ёмкость наливают 60 см3 дистиллированной воды. Ёмкость имеет вид усеченного конуса, обращенного меньшим сечением ко дну. Диаметр верхнего сечения 115 мм, диаметр дна 75 мм, высота 70 мм. В воду при помешивании засыпают тонкой струйкой смесь пектина с сахаром, размешивают и оставляют на 1 час для набухания пектина.

По истечении часа содержимое ёмкости нагревают до кипения и кипятят 1 - 2 мин до полного растворения пектина. После этого в раствор пектина вносят 65,6 г сахара, который взвешивают заранее. Уваривание массы продолжают при перемешивании до момента получения веса массы 100 г. Готовую желейную массу разливают в два химических стакана с диаметром 4,0 - 4,5 см и вместимостью 100 см3, придерживая образующуюся на поверхности пленку палочкой-мешалкой.

Значение рН стандартной желейной массы должно соответствовать диапазону 2,9 - 3,1. В случае получения желейной массы с более высоким значением рН, в конце ее уваривания добавляют 50%-й раствор лимонной кислоты. Количество добавляемой лимонной кислоты определяют экспериментально так, чтобы значение рН массы было в пределах 2,9-3,1. В каждый стакан наливают по 30 см3 желейной массы. Стаканы с желейной массой помещают в водяную баню с температурой 20 °С и выдерживают в течении 1 часа.

2. Устройство прибора «Структурометр СТ-2»

Для определения прочности стандартного студня применяют прибор «Структурометр СТ-2» (рисунок 1). На передней панели прибора расположен блок управления с индикатором сетевого напряжения (1) и кнопками направления движения подвижного блока (2), на котором установлен тензодатчик (3), подвижная система,

состоящая из площадки (4), на которую ставится сосуд для груза, индентора (5) и насадки (6).

Рисунок 1 - Основные элементы прибора «Структурометр СТ-2»

3. Загрузка алгоритма измерения для определения прочности стандартного студня

на приборе «Структурометр СТ-2»

Выбор, настройка режима и отображение информации производится при помощи клавиатуры и монитора персонального компьютера, соединенного с платой сбора данных посредством интерфейса USB. Перемещение индентора в вертикальном направлении с насадкой осуществлялся в три этапа: касание, внедрение и извлечение. Параметры проведения испытаний представлены в таблице № 1.

Таблица 1 - Параметры определения прочности образца на структурометре «СТ-2»

№ п/п Примеры объектов исследования Насадка индентора Условия проведения испытаний

Касание Внедрение Извлечение

1 Студни, содержащие пектин или агар «Валента» Vd = -1 мм/с; Fк = 5 г; t = 100 c Vн = 12 г/с; Fmax = 4000 г; Нв = -100 г; t= 1000c Vd = 1 мм/с; Hmax = 4000 мм; t = 5 c

2 Студни содержащие желатин «Блюма» Vd = -1 мм/с; Fк = 5 г; t = 100 c Внедрение на глубину 4 мм Vн = 1 г/с; Fmax = 4000 г; Нв = -100 г; t= 1000c Vd = 1 мм/с; Hmax = 4000 мм; t = 5 c

Исследуемый образец студня пектина с сахаром или содержащего другие структурообразователи помещается на стационарный или съемный столик прибора.

4. Определение прочности стандартного студня на приборе «Структурометр СТ-2»

Через 1 час стаканы с образовавшимся студнем ставят на приборный столик по центру. Индентор должен быть соединён с насадкой «Валента» строго горизонтально с помощью уровня или отвеса. Включают алгоритм измерения, нажимая на кнопку старт на приборной панели прибора. Получают данные в виде графиков зависимости деформации образца от приложенного напряжения (рисунок 2).

Рисунок 2 - Зависимость деформации (ось Х) от приложенного напряжения (ось У). А - студень на основе пектина, Б - студень на основе агара

Экстремум графика соответствует предельному усилию нагружения образца (рисунок 2А). В случае если экстремум на графике не выявлен, предельному усилию нагружения соответствует значение при необходимой (заданной) деформации.

За окончательный результат анализа принимают среднее арифметическое значение определений (не менее 3-х), допустимые расхождения между которыми не должны превышать 10%. Погрешность метода измерения 0,5%.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Методика МВИ № 87-19825192-2020 «Определения прочности мармелада»

Сущность метода заключается в определение на приборе «Структурометр СТ-2» усилия нагружения (далее прочности) образцов мармелада различных видов.

1. Требования к образцу мармелада перед измерением

Образец должен обладать правильной формой, при этом наличие деформаций на поверхности корпуса мармелада в виде трещин не допускается.

2. Устройство прибора «Структурометр СТ-2»

Для определения прочности образца мармелада применяют прибор «Структурометр СТ-2» (рисунок 1). На передней панели прибора расположен блок управления с индикатором сетевого напряжения (1) и кнопками направления движения подвижного блока (2), на котором установлен тензодатчик (3) и подвижной системы, состоящей из площадки (4), на которую ставится сосуд для груза, индентора (5) и насадки (6).

Рисунок 1 - Основные элементы прибора «Структурометр СТ-2»

3. Загрузка алгоритма измерения для определения прочности образца

Выбор, настройка режима и отображение информации производится при помощи клавиатуры и монитора персонального компьютера, соединенного с платой сбора данных посредством интерфейса USB.

Перемещение индентора в вертикальном направлении с насадкой осуществлялся в три этапа: касание, внедрение и извлечение. Параметры алгоритма проведения испытаний представлены в таблице № 1.

Таблица 1 - Параметры определения прочности образца на приборе «Структурометр СТ-2»

Объект исследования Насадка индентора Условия проведения испытаний

Касание Внедрение Извлечение

Мармелад, на основе агара, пектина «Валента» Уё = -1 мм/с; Fк = 5 г; г = 100 с Ун = 12 г/с; Бшах = 4000 г; Нв = -100 г; г= 1000 с Уё = 1 мм/с; Нтах = 4000 мм; г = 5 с

Исследуемый образец мармелада, содержащий пектин, агар, желатин или другие структурообразователи и их смеси в составе изделия, помещается на стационарный или съемный столик прибора.

4. Определение усилий нагружения мармелада на приборе «Структурометр СТ-2»

Исследуемый образец мармелада помещается на стационарный или съемный столик прибора. Индентор соединён с насадкой «Валента» или «Конус - 30» строго горизонтально с помощью уровня или отвеса. Включают алгоритм измерения, нажимая на кнопку «Старт» на приборной панели прибора. Получают данные в виде графиков зависимости деформации от приложенного напряжения (рисунок 2).

А

Рисунок 2 - Зависимость деформации (ось Х) от приложенного напряжения (ось У), А - желейного мармелада с пектином, Б - желейно-фруктового мармелада с пектином Экстремум графика соответствует предельному усилию нагружения образца (рисунок 2А). За окончательный результат анализа принимают среднее арифметическое значение определений (не менее 3-х), допустимые расхождения между которыми не должны превышать 10%. Погрешность метода измерения 0,5%.

Приложение 7

АКТ

о проведении работы по установлению срока годности мармелада с использованием «Методологии повышения сохранности кондитерских изделий студнеобразной консистенции»

УТВЕРЖДАЮ 1ьный директор 1АК - Иваново»

Шрсйф М.С. 16.02.2024 г

АКТ

о проведении работы по установлению срока годности мармелада с использованием «Методологии повышении сохранности кондитерских изделий студнеобразной консистенции».

В соответствии с договором .V» 19/23 от 10.05.2023 «Исследование возможности хранения мармелада жевательного при повышенной температуре и установления срока годности до двух лет» во ВНИИКГ1 -филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН проведена работа по установлению срока годности мармелада.

Срок годности мармелада установлен в соответствии с «Методологией повышения сохранности кондитерских изделий студнеобразной консистенции» (МВИ 118-19825192-2023) с применением методов

ускоренного старения.

Методы исследования включали определение массовой доли влаги согласно ГОСТ 5900 - 2014 «Изделия кондитерские. Методы определения массовой доли влаги и сухих веществ», активности воды по ГОСТ 1БО 21807 - 2015. «Микробиология пищевой продукции и кормов. Определение активности воды», массовой доли редуцирующих веществ в соответствии с ГОСТ 6442 - 2014 «Мармелад общие технические условия».

При проведении испытаний использовали следующие условия:

- температура 25 "С, относительная влажность воздуха не выше 75%;

- температу ра 30 "С, относительная влажность воздуха 75%;

- температу ра 35 °С, относительная влажность воздуха 35%.

Выработанная по ТУ 10.82.23-030-71849041 -2022 продукция «Мармелад

жевательный» соответствовала действующим законодательным актам и нормативным требованиям к качеству и безопасности, установленным для данного вида пищевой продукции, в том числе, требованиям ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», ГР ТС 022/2011 «Пищевая продукция в части ее маркировки», ТР ТС 029/2012 «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств» и нормативно-технической документации изготовителя.

Предоставленные образцы мармелада имели следующие физико-химические показатели:

Исследования органолептических и физико-химических показателей (массовая доля влаги и активность воды), микробиологических и гигиенических показателей безопасности в динамике хранения проводили в условиях, соответствующих требованиям ГОСТ Р 70412-2022 «Изделия кондитерские. Руководящие указания по установлению и подтверждению сроков годности».

Массовая доля влаги и активность воды в процессе хранения исследованного мармелада жевательного и контрольного образца, с установленным ранее сроком годности, изменялись приблизительно в одинаковой степени, что обеспечивает стабильность органолептических и микробиологических показателей изделий. Установлено, что массовая доля влаги изменяется при рагтичных температуре и относительной влажности окружающего воздуха в пределах допустимых отклонений и на конец срока годности соответствует требованиям ТУ 10.82.23-030-71849041-2022 «Мармелад жевательный» - не более 23,0%.

Массовая доля редуцирующих веществ при хранении мармелада жевательного и контрольного образца увеличивается, приблизительно, на 4%, что может вызывать незначительное слипание изделий, не приводящее к существенному ухудшению органолептических характеристик.

Использование метода ускоренного старения в соответствии с разработанной программой. позволило уменьшить длительность исследований до 5 месяцев.

На основании результатов исследований органолептических и физико-химических показателей, микробиологических и гигиенических показателей безопасности в динамике хранения, полученных с использованием «Методологии повышения сохранности кондитерских изделий студнеобразной консистенции», установлен срок годности продукции «Мармелад жевагельный», вырабатываемой по ТУ 10.82.23-030-718490412022, который составил 24 месяца при температуре хранения (25±1) °С и относительной влажности воздуха не более 75%.

- массовая доля ваги. % • активность воды

- массовая доля редуцирующих веществ, %

13,0- 13,5; 0,515-0,610; 19.4.

Начальник ПТЛ ООО «МАК - Иваново»

А. В. Борисова