science-review.ru
Энергосбережение является одним из ключевых направлений энергетической политики России в процессе реализации ФЦП «Энергосбережение», разработанной на основе Закона Российской Федерации «Об энергосбережении». Повышение энергоэффективности возможно не только в части снижения энергозатрат при существующих технологиях получения готового продукта. Проведенные многочисленные исследования показали, что гораздо более эффективно снижать совокупные затраты энергии за счет снижения ресурсоемкости продукции по всей конструктивно-технологической цепочке. Растет потребность во внедрении на предприятиях инновационных технологий, дающих качественные изменения продукта: повышение потребительских свойств, удобство использования и хранения, уменьшение себестоимости [1].
Цель исследования: разработка инновационного энергоэффективного продукта с новыми потребительскими качествами и свойствами.
Большой интерес проявляется к кондитерским пенообразным изделиям: пастиле, сбивным конфетам, зефиру, пользующимся высоким спросом у населения. Это объясняется рядом особенностей, определяющих ценность данной группы изделий – значительной долей воздушной фазы и высокой степенью ее дисперсности, позволяющей образовывать структуру с высокими вкусовыми качествами и усвояемостью; большим содержанием пектина, обладающего способностью выводить из организма человека холестерин, тяжелые металлы, радионуклиды, улучшать обмен веществ, придавать изделиям функциональные свойства; значительным содержанием белка, определяющим их высокую биологическую ценность [2, 3, 4].
Развитие новых технологий на предприятиях кондитерского производства поможет решить нехватки площадей для размещения производства, позволит экономить электроэнергию за счет внедрения новых энергосберегающих технологий.
Для разработки и реализации инновационной технологии получения сбивных кондитерских изделий пониженной себестоимости, функциональной направленности на кафедре технологии хлебопекарного, кондитерского, макаронного и зерноперерабатывающего производств ВГУИТ разработана экспериментальная сбивальная установка.
Машина содержит месильную камеру с рубашкой охлаждения, крышку с вмонтированным в нее золотником, электродвигатель, приводящий в движение месильный орган через жестко присоединенный к нему вал. Частота вращения месильного органа регулируется частотным преобразователем, камера и электродвигатель закреплены на станине. Ресивер, соединенный с камерой шлангом, служит для поддержания стабильного давления в камере. Для контроля рабочего давления ресивер снабжен манометром. Также есть устройство для выгрузки готового продукта, компрессор.
Нами разработана инновационная технология получения сбивного кондитерского изделия на агаре, без яичного белка, в котором в качестве обогащающей добавки выбраны мюсли (хлопья овсяные, изюм, кусочки сушеного яблока, корица).
Мука пшеничная содержит огромное количество полезных веществ, повышающих пищевую ценность изделий, витаминов: холин, витамины группы B (B1, B2, B5, B6, B9), витамин PP, E, H, макро- и микроэлементов: кальций, калий, натрий, магний, железо, фосфор, хлор, алюминий, титан, никель, олово, йод, медь, хром, молибден, цинк, бор, селен и др. Использование муки взамен яичного белка позволяет снизить затраты на приготовление изделия ввиду более низкой стоимости муки (в 50 раз) по сравнению с яичным белком. [3].
Мюсли сочетают в себе пользу злаков и фруктов, которые богаты клетчаткой, витаминами и минералами. Пищевые волокна, содержащиеся в злаковых, хорошо выводят из организма соли металлов и токсины. Употребление мюсли благотворно влияет на самочувствие всего организма, повышает жизненный тонус, стабилизирует нервную систему, улучшает настроение.
Экспериментальные исследования проводились в условиях кафедр технологии хлебопекарного, кондитерского, макаронного и зерноперерабатывающего производств, физической и аналитической химии, «Центра стратегического развития научных исследований» Воронежского государственного технологического университета инженерных технологий (ВГУИТ).
Для проведения исследований использовали следующее сырье: сахар белый (ГОСТ 33222–2015); патоку крахмальную (ГОСТ Р 52060–2003), агар пищевой (ГОСТ 16280–2002); муку пшеничную высшего сорта (ГОСТ Р 52189–2003); кислоту лимонную (ГОСТ 908–2004); воду питьевую (СанПин 2.1.4.10749–01; ЕС-директива 98/83); мюсли зерновые с фруктовыми добавками.
В ходе работы определяли следующие показатели: органолептические (внешний вид, вкус, запах, цвет, консистенцию, форму поверхность и вид на изломе) по ГОСТ 5897–90; массовую долю влаги в жидких компонентах и сбивном изделии – рефрактометрическим методом (ГОСТ ISO 2173–2013); антиоксидантную активность – на анализаторе «ЦветЯуза-01–АА».
Приготовление сбивной массы осуществляли в месильной камере экспериментальной сбивальной установки периодического действия.
Готовили агаро-сахаро-паточный сироп, для чего навеску агара растворяли при нагревании, добавляли рецептурное количество сахара белого, патоки и уваривали до массовой доли сухих веществ 84,5±0,5% (температура 114°С). Уваренный сироп темперировали при перемешивании до 90°С. Параллельно готовили композицию, состоящую из муки пшеничной высшего сорта, кислоты лимонной, мюсли, воды. Лимонную кислоту растворяли в воде с температурой 60°С, переносили в месильную камеру и добавляли муку пшеничную в/с. Все компоненты перемешивали в течение 1 мин, при частоте оборотов месильного органа 1000 мин-1. Готовили полуфабрикаты и сбивали их в заданных пропорциях в экспериментальной сбивальной установке с частотой вращения месильного органа 600 мин-1, под давлением сжатого воздуха 5 атм., в течение 240 с. Полученную массу с температурой 45–48°С выстаивали в форме для сбивания в течение 15–20 мин.
При производстве сбивного изделия основным физико-химическим процессом является процесс пенообразования, поэтому важно исследовать влияние рецептурных компонентов на пенообразующую способность [3]. Оптимальное время сбивания пен различного рецептурного состава 5 мин, так как дальнейшее сбивание приводит к увеличению значения объемной массы, что в свою очередь говорит о разрушении пены из-за процесса вытекания из нее жидкости (синерезиса).
В готовых изделиях определяли антиоксидантную активность.
Потребность оценки содержания антиоксидантов в продуктах питания обусловлена необходимостью соблюдения оксидант/антиоксидантного баланса в организме человека [5, 6]. Проводили определение антиоксидантной активности образцов зефира, с целью определения сохранности антиоксидантных свойств, содержащихся в мюсли.
Антиоксидантная активность сбивного изделия с добавлением мюсли составляет 0,07 мг кверцетина на 100 г продукта, что на 42,8% выше, чем чем в образце без добавок. Это можно объяснить высоким содержанием антиоксидантов, содержащихся в отдельных компонентах мюсли.
Определены органолептические и физико-химические показатели изделия: вкус и запах – свойственные данному наименованию изделия, без постороннего привкуса и запаха; цвет – белый, равномерный; консистенция – мягкая; структура – мелкопористая; форма – круглая; поверхность – свойственная данному наименованию изделия, без грубого затвердевания на боковых гранях и выделения сиропа; массовая доля влаги – 78,0%; плотность – 0,45 г/см3.
Таким образом, можно сделать вывод, что разработанное сбивное изделие обладает хорошими показателями качествами.
Для получения сбивного изделия без яичного белка предложена линия, представленная на рисунке.
Схема линии производства сбивного кондитерского изделии: 1 – ванна для смешивания агара; 2 – шестеренчатый насос ШНК-18,5; 3 – дозатор жидких компонентов; 4 – дозатор сыпучих компонентов; 5 – варочный котел с мешалкой; 6 – темперирующая машина МТ-250; 7 – плунжерный насос; 8 – змеевиковая варочная колонка; 9 – пароотделитель; 10 – экспериментальная месильно-сбивальная установка; 11 – полупромышленная месильно-сбивальная установка; 12 – охлаждающий шкаф; 13 –ленточный транспортер; 14 – весы; 15 – оклеивающий автомат Cyklop
В отличие от традиционных производственных линий зефира процесс производства сбивных изделий на предлагаемой линии с непрерывным сбиванием массы под давлением имеет ряд преимуществ:
• выстойка сокращается от 24 ч до 10–15 мин;
• сокращение производственных площадей для сушки зефира;
• снижение энергозатрат на обдув полуфабриката зефира в процессе сушки;
• снижение ручного труда, исключение необходимости в транспортировщиках, обеспечивающих развоз вагонеток из сушильной камеры в цех, сушильщика, обеспечивающего инспектирование и контроль за передачей готовых изделий на лепку;
• при производстве зефира на традиционной линии нередки случаи срыва смен лепщиков из-за нестабильной влажности полуфабриката, а следовательно и времени цикла сушки, что невозможно при работе на поточной линии производства зефира с непрерывным сбиванием массы под давлением вследствие исключения стадии сушки.
С целью сокращения затрат энергии целесообразно проводить работы по совершенствованию автоматизированных систем управления и регулирования нагревательных процессов во всех отраслях пищевой промышленности, Необходимо разрабатывать автоматизированные системы управления параметрами окружающей среды, создавать системы комплексной автоматизации различных технологических процессов с диспетчерским управлением, контролем и сигнализацией энергетических процессов и технологических параметров с использованием IBM. Это позволит повысить эффективность тепловых процессов и снизить удельные расходы энергии.
Предприятия пищевой промышленности должны перейти на инновационный путь развития. В современных условиях интенсификация механизированного и автоматизированного труда предполагают привлечение значительных затрат энергетических ресурсов. Следует отметить, что удовлетворение потребности в них при росте тарифов на электроэнергию усложняется. Из-за этого в издержках производства доля энергетических затрат будет расти. Энергосберегающие технологии и мероприятия по экономии электроэнергии призваны стимулировать снижение издержек производства продовольственных товаров, повышение их конкурентоспособности при прочих равных условиях [1].
Сырьевая себестоимость сбивного изделия по разработанной технологии на 45% ниже себестоимости зефира, произведенного по традиционной технологии.
Кроме этого, экономия по разработанной технологии заключается и в экономии фонда оплаты труда, так как в связи с практически полной автоматизацией процесса число работников, обслуживающих линию, сокращается с 15 человек до 9.
Траты на топливо и энергию по разработанной технологии также обладают ощутимым преимуществом.
Таким образом, полная себестоимость нового сбивного изделия без яичного белка с мюсли на 55% ниже полной себестоимости зефира, производимого по традиционной технологии.
Выводы
Учитывая современные тенденции развития пищевой промышленности в сторону внедрения новых инноваций, полученный продукт – сбивное кондитерское изделие, отвечает сразу нескольким видам инноваций:
1. Инновации в технологии. Сбивное кондитерское изделие с мюсли является качественно новым продуктом, благодаря замене яичного белка на белки пшеничной муки. Продукт обладает значительно меньшей себестоимостью по сравнению с аналогичным, в котором пенообразователем является яичный белок, так как он в 50 раз дороже пшеничной муки.
2. Инновации в составе. В соответствии с требованиями ВОЗ и здорового, сбалансированного и рационального питания продукт обогащен витаминами, минералами и пищевыми волокнами, содержащимися в функциональном сырье, используемом при производстве данного продукта.
Создание принципиально новой экспериментальной установки ведет к сокращению необходимых производственных площадей, экономии энергопотребления, уменьшению числа рабочего персонала для обслуживания линии.