Исследование возможности использования в хлебопечении композитных смесей на основе продуктов переработки семян тыквы

   Эффект  микроволнового нагрева основан  на поглощении электромагнитной энергии  в диэлектриках. Поля СВЧ проникают  на значительную глубину, которая зависит  от свойств материалов. Взаимодействуя с веществом на атомном и молекулярном уровне, эти поля влияют на движение электронов, что приводит к преобразованию СВЧ-энергии в тепло.

   CВЧ-энергия  – очень удобный источник тепла,  обладающий в ряде применений  несомненными преимуществами перед  другими источниками. Он не  вносит загрязнений при нагреве,  при его использовании отсутствуют  какие-либо продукты сгорания. Кроме  того, легкость, с которой СВЧ-энергия  преобразуется в тепло, позволяет  получить очень высокие скорости  нагрева, при этом в материале  не возникает разрушающих термомеханических  напряжений. Генераторное оборудование  полностью электронное и работает  практически безынерционно, благодаря  чему уровень мощности СВЧ  и момент ее подачи можно  мгновенно изменять. Сочетание СВЧ-нагрева  с другими методами нагрева  (паром, горячим воздухом, ИК-излучением  и др.) дает возможность конструировать  оборудование для выполнения  различных функций, т.е. СВЧ-нагрев  позволяет создавать новые технологические  процессы, увеличивать их производительность  и повышать качество продукции.

   Для правильной оценки применимости СВЧ-энергии  в специальных процессах требуется  детальное знание свойств материала  на различных частотах и на всех стадиях процесса. Поглощенная мощность и глубина, на которую эта мощность проникает, определяются тремя факторами: диэлектрической проницаемостью, частотой и геометрией СВЧ-системы.[8]

   В настоящее время в пищевой  промышленности уделяют вниманиефизическим методам воздействия на исходное сырье, полуфабрикаты, товарную продукцию  с целью интенсификации теплообменных  процессов. Проблема интенсификации теплообменных  процессов связана не только с  повышением производительности отдельных  технологических аппаратов или  технологических линий в целом. В настоящее время она решается как правило одновременно с задачей  максимального сохранения качества пищевых продуктов. Важным направлением интенсификации теплообменных процессов, позволяющим сохранять качество пищевых продуктов, является применение СВЧ - обработки пищевых продуктов. Электромагнитному полю СВЧ соответствует  диапазон 108-1012 Гц, в котором воздействие  на вещество связано с поляризацией диэлектриков, к которым относятся пищевые продукты . В соответствии с международным соглашением о разделении частот для СВЧ установок используют два диапазона частот:895÷915 М Гц и 2350÷2450 МГц. Движение электронов в таких системах зависит от значений диэлектрической проницаемости среды и коэффициента диэлектрических потерь. Если движение электронов выходит за пределы упругости, характерные для данного материала, то происходит преобразование СВЧ – энергии в тепло через гистерезис. С целью оптимизации воздействия СВЧ- энергии на пищевые продукты, а также снижения энергозатрат целесообразны комбинированные методы воздействия: с горячим воздухом  и паром. Стерилизующее действие СВЧ- обработки на пищевые продукты изучается более 30 лет. Г.А.Кук отмечал, что при традиционной термообработке нагревается объем молока на несколько порядков превышающий объем, находящихся в нем микроорганизмов. В результате происходит значительный перерасход энергии и ухудшение свойств молока.

   Однако  до сегодняшнего дня единое теоретическое  обоснование действия СВЧ- энергии на микроорганизмы отсутствует, а предлагаемые режимы обработки отличаются друг от друга. В исследовании А.М.Остапенкова предлагается одно из возможных физических объяснений бактерицидного действия СВЧ- излучения. Автор приходит к следующим выводам:

   1. «Выживаемость» микроорганизмов  при воздействии СВЧ- излучения

   зависит от типа микроорганизма и диэлектрических  свойств клеток и

   среды, в которой обитают микроорганизмы, от концентрации

   микроорганизмов в среде, от частоты и мощности излучения.

1. Скорость «отмирания» микроорганизмов при заданной мощности генератора и частоте тем выше, чем больше мнимая часть диэлектрической проницаемости клетки и меньше отношение диэлектрической проницаемости клетки к диэлектрической проницаемости среды.

   Результаты  исследования воздействия микроволновой  обработки на водорастворимые витамины показали, что наиболее чувствительный витамин С, затем тиамин, рибофлавин и ниацин. При этом микроволновая обработка вызывает значительно меньшие изменения в структуре витаминов в сравнении с традиционным нагреванием, так как для получения бактерицидного эффекта при СВЧ- обработке нагрев производится до более низкой температуры пастеризации, чем при использовании традиционных источников нагрева. В работе  отмечается, что современная технология получения белковых веществ молока находится на стадии совершенствования. Идет поиск новых , более эффективных способов осуществления различных процессов его переработки, в том числе и тепловых. Термолабильность белковых молочных концентратов, как известно, обуславливает необходимость снижения теплового воздействия при их пастеризации. При тепловых воздействиях, вызывающих 99,0% инактивацию микроорганизмов, происходит одновременное разрушение термолабильных молекул. Одним из способов сокращения тепловой нагрузки на продукт может быть сочетание СВЧ- нагрева с введением в обрабатываемый продукт малых доз перекиси  водорода. Исследования по термообработке творожного сгустка с использованием СВЧ- энергии  показали следующие результаты: сократилось время обезвоживания, снизились потери сухих веществ и жира с сывороткой.

   Авторы  объясняют это как разогревом смеси, так и поляризационными эффектами, повлиявшими на структуру сгустка. Результаты исследований дают возможность оценить влияние параметров СВЧ- обработки творожного сгустка на качество получаемого творога и позволяет ее использовать при проектировании пищевого теплообменного оборудования [7]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   

2. Экспериментальная часть

 

   2.1 Цели и задачи  исследования 

   Целью данной работы является исследование возможности использования в хлебопечении комозитных смесей на основе продуктов переработки семян тыквы.

   Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

• изучение потребности в хлебобулочных изделиях, приготовленных на смесях и возможности их производства
• обоснование выбора сырьевых компонентовсмесей
• влияние компонентов смеси на свойства теста
• влияние компонентов смеси на качество хлебобулочных изделий
• оптимизация состава смесей (по аминокислотному составу, по энергетической ценности, по соотношению пищевых компонентов)
• разработка композитной смеси и технологии хлеба на ее основе
• определение свойств продуктов переработки необработанных семян тыквы сорта «Зимняя сладкая»
• определение функциональных свойств продуктов переработки семян тыквы, подвергнутых СВЧ обработки

 
 
 
 
 
 
 
 
 

   2.2 Характеристика сырья

   Объектом  исследования является жмых из семян  тыквы сорта «Зимняя сладкая», который выращен в Краснодарском  крае в 2010 году, полученного методом  холодной экструзии.

   Цвет  сырья фисташковый. Запах и вкус свойственный семенам тыквы, без  посторонних привкусов. Консистенция порошкообразная, степень измельчения 0,2-0,4 мкм. 
 

3. Методы  исследования

   Исследование  влияния температурных режимов обработки семян тыквы на функциональные свойства белков.

1. Жироудерживающая способность

   Для определения жироудерживающей жиросвязывающей  способности (ЖУС) исследуемых продуктов  из тыквенных семян навеску исследуемых  белоксодержащих продуктов, массой 5 г, помещают во взвешенную центрифужную пробирку, добавляют 30 мл рафинированного  и дезодорированного подсолнечного  масла. Смесь перемешивают в течении 1 ми при скорости вращения электронной  мешалки 1000 об/мин, затем отстаивают 30 мин, после чего центрифугируют 15 мин про 4000 об/мин.

   Не  адсорбированное масло сливают, пробирку устанавливают в наклонном  положении на 10 мин для удаления оставшегося масла.

     После чего пробирки взвешивают 

ЖУС = (г/г),

где а – масса пробирки с белком и связанная маслом, г

      в – масса пробирки с белком, г

      с – навеска белка, г 

2. Водоудерживающая  способность

   Водоудерживающая  способность белков (ВУС) определяют аналогично ЖУС, добавляя к белкам воду вместо масла. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   2.4 Схема проведения  лабораторных испытаний 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5.   Результаты исследования и их обсуждения

 

   Под функциональными свойствами изолированных  белков принято понимать широкий  комплекс физико-химических характеристик, определяющих их поведение при переработке  и хранении, обеспечивающих желаемую структуру, технологические и потребительские  свойства готовых продуктов.

   При технологической обработке сырья  со свойствами белков связано взаимодействие белок – белок (гелеобразование); белок - вода (набухание, водосвязывающая способность, растворимость); белок – липиды (жиропоглощающая и жироудерживающая способности), а также поверхностно-активные свойства – образование и стабилизация пен и эмульсий.

   Количественное  содержание белка в системе, его  качественный состав, условия среды  предопределяют степень стабильности получаемых мясных систем, влияют на уровень  водосвязывающей, жиропоглощающей и эмульгирующей способности.

   На  характер взаимодействия в системе "белок – вода" оказывают  влияние такие факторы, как растворимость  белковых систем, концентрация, вид, состав белка, степень нарушения  нативной конформации, глубина денатурационных превращений, pH системы, наличие и концентрация солей в системе. Знание и направленное применение особенностей связывания влаги различным белоксодержащим сырьем позволяет прогнозировать и регулировать выход продукта, уровень потерь влаги при термообработке, органолептические характеристики и т.д.

   Влагоудерживающая способность (ВУС), как и растворимость, одновременно зависит от степени взаимодействий как белков с водой, так и белка с белком, и поэтому от конформации и степени денатурации белка. В связи с этим, тепловая обработка оказывает сильное влияние на влагоудерживающую способность белков, что, в свою очередь, сказывается на массовом выходе готовых изделий.

   На  практике чаще всего функциональные свойства определяют с помощью прессования или центрифугирования.

   Метод прессования основан на выделении воды испытуемым образцом при легком его прессовании, сорбции выделяющейся воды фильтровальной бумагой и определении количества отделившейся влаги по площади пятна, оставляемого ею на фильтровальной бумаге. Достоверность результатов обеспечивается трехкратной повторностью определений.

   Метод центрифугирования основан на выделении под действием центробежной силы из исследуемого объекта, находящегося в фиксированном положении, жидкой фазы, количество которой зависит от степени взаимодействия влаги с "каркасной фазой"  объекта. Метод условен. Достоверность результатов может быть обеспечена при трех-четырехкратной повторности определений.

   Оценка  влагоудерживающей способности  основана на определении разности между  массовым содержанием влаги в  сырье и количеством влаги, отделившейся в процессе термической обработки.

   Жироудерживающая  способность сырья определяется как разность между массовым содержанием жира  в продукте и количеством жира, отделившимся в процессе термической обработки [9]. 
 
 
 
 
 
 
 
 

     
 

     

   По  результатам исследования установлено, что белки семян тыквы, не подвергнутые термообработке, имеют низкие функциональные свойства.

   С целью модификации белков семян  тыквы сорта «Зимняя сладкая» проводили СВЧ обработку в  микроволновой печи (марка).

   Установлено, что рациональным является режим  обработки при мощности в 100 Вт 50 секунд при температуре 75°С, при  котором жироудерживающая и влагоудерживающая  способность имели максимальное значение ВУС=227 г/г, ЖУС=290 г/г.

   В результате термообработки было так  же выявлено, что влагоудерживающая  и жироудерживающая способность  белков увеличивается до максимального значения при режиме обработке 100 Вт 50 секунд при температуре 75 °С. При дальнейшем увеличении температуры и времени обработки наблюдается снижение функциональных свойств белка семян тыквы.