Наукові підходи до оптимізації складу харчових концентратів типу мюслі

Abstract

Проведено дослідження фізико-хімічних, структурно-механічних і органолептичних характеристик зернових компонентів з метою обґрунтування складу мультизернових харчових концентратів типу мюслі. Встановлено, що основним чинником, який визначає якість і стабільність готового продукту, є особливості структури зернових пластівців і екструдатів. Показано, що продукти, виготовлені за екструзійною технологією, мають нижчу масову частку вологи (5,5–5,9 %), вищу міцність (3,0–6,2 Н) і помірну розчинність (9,5–11,3 %), тоді як зразки, отримані шляхом плющення з обсмаженням, характеризуються більшим вмістом вологи (10,7–10,9 %), низькою міцністю (1,3–1,4 Н) та вищою розчинністю (15,0–16,7 %). Для зразків, виготовлених методом плющення, визначено найнижчі показники набухання (2,0–2,4 см³/г) і водопоглинання (2,6–2,7 г/г), що пов’язано з менш вираженою деструкцією крохмальних структур під час оброблення. Найбільш виражену здатність до набухання продемонстрували зернові кульки, отримані методом високотемпературної екструзії (6,0–7,5 см³/г). Зіставлення фізико-хімічних показників показало, що різниця в технологічних властивостях зумовлює неоднорідність поведінки компонентів у процесі приготування, тому для забезпечення стабільної текстури та однорідної консистенції готової страви необхідне узгодження рецептури за показниками набухання і розчинності. На основі експериментальних даних проведено оптимізацію складу зерно-фруктових сумішей методом лінійного програмування (симплекс-метод) з урахуванням вартості компонентів і калорійності. Визначено раціональну композицію, що має калорійність 339 ккал/100 г і високі споживчі характеристики: приємний смак, однорідну консистенцію, привабливий зовнішній вигляд. Розроблена модель рецептури демонструє ефективність поєднання експериментальних методів оцінювання властивостей сировини з математичною оптимізацією. A study was conducted to examine the physicochemical, structural-mechanical, and sensory characteristics of cereal components to substantiate the formulation of multigrain food concentrates of the muesli type. It was found that the key factor determining the quality and stability of the final product was the structural features of cereal flakes and extrudates. Products obtained by extrusion technology exhibited lower moisture content (5.5–5.9%), higher strength (3.0–6.2 N), and moderate solubility (9.5–11.3%), while samples produced by flaking with roasting showed higher moisture content (10.7–10.9%), lower strength (1.3–1.4 N), and higher solubility (15.0–16.7%). Samples made by simple flaking demonstrated the lowest swelling capacity (2.0–2.4 cm³/g) and water absorption (2.6–2.7 g/g), which is associated with less pronounced starch structure degradation during processing. The highest swelling ability was observed in cereal balls obtained by high-temperature extrusion (6.0–7.5 cm³/g). Comparison of physicochemical indicators showed that differences in technological properties caused heterogeneous behavior of components during preparation; therefore, to ensure a stable texture and uniform consistency of the final product, formulation alignment based on swelling and solubility parameters was required. Based on experimental data, the composition of grain-fruit mixtures was optimized using the simplex linear programming method, taking into account ingredient cost and caloric value. The rational formulation obtained had an energy value of 339 kcal per 100 g and demonstrated high consumer properties, including pleasant taste, uniform consistency, and attractive appearance. The developed formulation model illustrates the effectiveness of combining experimental evaluation of raw material properties with mathematical optimization.