Для поиска рациональной дозировки АЯС в рецептуру пралиновых конфет с заменой сахарной пудры применили методы математического планирования эксперимента таким образом, что эмпирически найдено математическое описание исследуемого процесса резания жгутов пралиновых масс виде уравнений регрессии, найденных статистически на основе экспериментов[1-4, 9].
Основные факторы планирования: X1 – дозировка порошкообразного солодового ячменного концентрата путём замены сахарной пудры, %; Х2 – температура в центре жгута, ºС.
Все представленные факторы являются совместимыми и не коррелируются между собой. Пределы измерения исследуемых факторов представлены в таблице 1.
Таблица1
Интервалы варьирования и пределы измерения факторов планирования
Условия планирования |
Кодовое значение |
Пределы изменения факторов |
|
Х1 |
Х2 |
||
Основной уровень |
0 |
30 |
25 |
Интервал варьирования |
|
21,28 |
7,09 |
Верхний уровень |
+1 |
51,28 |
32,093 |
Нижний уровень |
-1 |
8,72 |
17,91 |
Верхняя «звездная точка» |
+1,41 |
60 |
35 |
Нижняя «звездная точка» |
-1,41 |
0 |
15 |
Критериями оценки влияния данных факторов физико-механические показатели массы типа пралине были выбраны: – пластическая прочность жгута, кПа; – формоудерживающая способность жгута.
В качестве формоудерживающей способности использовалиотношение высоты к ширине основания поперечного сечения конфетного жгута, выраженное в безразмерных единицах (для жгута квадратного поперечного сечения такое соотношение равно единице, в случае если жгут деформируется при разрезании, это соотношение меньше единицы [1-2,5,8].
Факторы и критерии планирования представлены в виде матрицы планирования экспериментов (таблица 2).
Для исследования выбран полный факторный эксперимент 22 причём, применено центральное композиционное рототабельное униформ-планирование, а для исключения влияния неконтролируемых параметров, рандомизировали порядок опытов с помощью таблицы случайных чисел. Каждую комбинацию факторов повторяли 3 раза [5-7].
Таблица 2 Матрица комбинаций факторов планирования экспериментов и полученные результаты
Опыты: |
Значения факторов в кодированном виде |
Значения факторов в натуральном виде |
Y1, кПа |
Y2 |
|||||
X1 |
X2 |
X1 |
X2 |
||||||
1 |
-1 |
-1 |
8,72 |
17,91 |
930 |
1 |
|||
2 |
-1 |
+1 |
8,72 |
32,09 |
3,1 |
0,16 |
|||
3 |
+1 |
-1 |
51,28 |
17,91 |
1070 |
1 |
|||
4 |
+1 |
+1 |
51,28 |
32,09 |
200 |
0,57 |
|||
5 |
-1,414 |
0 |
0 |
25 |
27 |
0,33 |
|||
6 |
+1,414 |
0 |
60 |
25 |
592 |
0,99 |
|||
7 |
0 |
1,414 |
30 |
15 |
1000 |
1 |
|||
8 |
0 |
+1,414 |
30 |
35 |
3,5 |
0,14 |
|||
9 |
0 |
0 |
30 |
25 |
411 |
0,85 |
|||
10 |
0 |
0 |
30 |
25 |
93 |
0,86 |
|||
11 |
0 |
0 |
30 |
25 |
94 |
0,83 |
|||
12 |
0 |
0 |
30 |
25 |
95 |
0,85 |
|||
13 |
0 |
0 |
30 |
25 |
92 |
0,84 |
Анализ регрессионных зависимостей (1), (2) позволяет судить о влиянии факторов на рассматриваемый процесс. На пластическую прочность пралинового жгута наибольшее влияние оказывает температура продукта, содержание АЯС также влияет на прочностные свойства массы, но в меньшей степени.
, (1)
. (2)
Знак плюс перед. коэффициентом при линейных членах указывает на то, что при увеличении этого параметра, значение выходного параметра возрастает. Квадратичный член в уравнении (1) имеет положительный знак, это свидетельствует о том, что при повышении дозировки АЯС (уравнение 2) пластическая прочность возрастает.
Практический интерес представляют поверхности отклика и кривые равных значений представленные на рисунках 1 – 2 которые несут смысл номограмм и представляют практический интерес.
а) |
б) |
||
Рисунок 1 – Кривые равных значений a и поверхность отклика б зависимости пластической прочности жгута массы типа пралинеY1, кПа от: доли замещаемой на АЯС сахарной пудры X1, % и температура резания X2, ºС |
|||
а) |
б) |
||
Рисунок 2 – Кривые равных значений a и поверхность отклика б зависимости формоудерживающей способности жгута массы типа пралине Y2, м/м от доли замещаемой на АЯС сахарной пудры X1, % и температура резания X2, ºС |
Графическая интерпретация оптимальных значений входных факторов получена путём наложения графиков кривых равных значений (рисунок 3). Номограмма оптимизации процесса резания отформованных жгутов масс типа пралине представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 – Номограмма оптимизации процесса резания масс типа пралине, где X1 – доля замещаемой на АЯС сахарной пудры, % и X2 – температура резания, ºС |
Задача оптимизации сводилась к определению таких значений , которые удовлетворяли бы условию:
.
Полученные первые 5 результатов оптимизации, отвечающих критерию , представлены в таблице 3.
Таблица 3 Оптимальное значение дозировки АЯС (выходными параметрами является пластическая прочность и формоудерживающая способность)
№ |
X1 |
Х2 |
Y1 |
Y2 |
1 |
34,599 |
21,14 |
471,616 |
1 |
2 |
41,213 |
22,016 |
465,842 |
1 |
3 |
44,232 |
22,252 |
485,678 |
1 |
4 |
50,443 |
22,324 |
573,711 |
1 |
5 |
51,069 |
22,29 |
586,863 |
1 |
Таким образом выбрана рациональная дозировка АЯС – 50 % от рецептурных значений сахарной пудры с ее заменой
Список литературы
Буданина Л.Н., Верещагин А.Л., Бычин Н.В. Применение методов термического анализа для идентификации состава эмульсионных жировых продуктов // Техника и технология пищевых производств. 2016. Т. 40. №. 1. С. 103-108.
Баланов, П. Е. Технология солода : уч.-метод. пос./П. Е. Баланов, И. В. Смотраева. -Электрон. дан. -СПб.: НИУ ИТМО (С.-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики), 2014. -80 с. -Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php? pl1_id=71136 -Загл. с экрана.
Магомедов Г.О., Плотникова И.В., Магомедов М.Г., Саранов И.А., Кочетов В.К. Порошок из солодового ячменного концентрата для производства пралиновых конфет пониженной сахароемкости // Кондитерское производство. 2016. № 6. С. 27 - 30.
Магомедов, Г.О. Установка для агломерирования пищевых порошкообразных полуфабрикатов комбинированным способом / Г.О. Магомедов, М.Г. Магомедов, С.В. Шахов, И.А. Саранов, И.А. Безбородых // Современные наукоёмкие технологии. - 2014 - № 6 - С. 69 - 70
Нахмедов, Ф.Г. Технология кофе-продуктов / Ф.Г. Нахмедов. – М.:Лег. и пищ. пром-сть, 1984. – 184 с.
Плотникова, И.В. Способ повышения пищевой ценности пряников пониженной сахароемкости / И.В. Плотникова, Бордунова М.М., В.В. Трощенко // Иновационная наука. - 2015. - № 12-2. - С. 127-128
Саранов, И.А. Исследование термопластических характеристик солодовенного экстракта ячменя, концентрата квасного сусла и экстракта цикория / И.А. Саранов, М.Г. Магомедов, С.В. Шахов, А.А. Козловский // Международный студенческий научный вестник. - 2016. - № 3-2. - С. 281.
Саранов, И.А. Разработка установки для агломерирования пищевых порошкообразных полуфабрикатов комбинированным способом / И.А. Саранов, Г.О. Магомедов, С.В. Шахов // Сборник докладов конференции «Инновационные технологии на базе фундаментальных научных разработок - прорыв в будущее». - Воронеж: Воронежский ЦНТИ, 2014 - С. 186 - 190
Ячменно-солодовый концентрат – перспективный сахарозаменитель производстве кондитерских изделий [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://vsuet.ru/conf_innov_techn_v_pp/2015_12_04_sbornik.pdf. – Заглавие с экрана. – (Дата обращения: 28.02.2019).