XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

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.

Рисунок – Схема линиипроизводства сбивного кондитерского изделия

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:

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.

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.

Список литературы:

Алексанян, И.Ю. Энергосберегающие технологии пектиносодержащих концентратов / И.Ю. Алексанян, Ю.А. Максименко, Л.М. Титова, Е.Д. Кромский // Вестник Астраханского государственного технического университета. – 2008. - № 2. – С. 208-210.

Новое в технике и технологии зефира функционального назначения : монография / Г. О. Магомедов, Л. А. Лобосова, А. Я. Олейникова. – Воронеж: ВГТА, 2008. – 156 с.

Олейникова, А. Я. Технология кондитерских изделий : Учебник / А. Я. Олейникова, Л. М. Аксенова, Г. О. Магомедов. – СПб.: Изд-во «РАПП», 2010. – 672 с.

Серебрянников, С. В. Энергетическая эффективность как приоритет хозяйственно-экономической деятельности НИУ МЭИ // С.В. Серебрянников, А.Г. Вакулко, А.А. Кролин // Труды шестой международной школы-семинара молодых ученых и специалистов «Энергосбережение: теория и практика» 22-26 октября 2012 г. Москва. - Издательский дом МЭИ, 2012. – С.13-17.

Магомедов, Г. О. Сбивное кондитерское изделие с овощными порошками / Л. А. Лобосова, М. В. Ожерельева, А. С. Быкова // Сборник трудов 16-ой Всероссийской научно-практической конференции «Современное хлебопекарное производство: перспективы развития». Екатеринбург, 2015. - С. 67-69.

Кучменко, Т.А. Инновационные решения в аналитическом контроле: учеб. пособие / Т.А. Кучменко / Воронеж. гос. технол. акад., ООО «СенТех». - Воронеж: 2009.- 252 с.

Код для цитирования: Скопировать