Удосконалення технології цукерок кристалічної структури з використанням різних цукрів

Abstract

Дисертація присвячена удосконаленню технології неглазурованих помадних цукерок з метою розширення асортименту конкурентоспроможної продукції функціонального спрямування, в тому числі зі зниженою калорійністю та глікемічністю, оригінальними смаковими властивостями, завдяки частковій та повній заміни цукру білого кристалічного іншими видами цукрів та харчовим волокном полідекстрозою. На підставі аналізу інформаційних джерел доведено перспективу розширення асортименту цукерок кристалічної структури за рахунок повної чи часткової заміни цукру білого кристалічного цукрами: глюкозою, фруктозою, лактозою і тагатозою та харчовим волокном полідекстрозою. Встановлена можливість отримання цукеркових мас дрібнокристалічної структури на основі різних цукрів. Виявлено, що для отримання дрібнокристалічної маси на основі глюкози необхідною є технологічна операція внесення глюкози в кристалічному вигляді на етапі помадоутворення в кількості 10 % до маси помади, а з метою інтенсифікації процесу кристалізації встановлена доцільність зниження рН помадного сиропу до 3,0-3,5. Встановлено, що застосування цукрів фруктози, лактози і тагатози доцільно здійснювати в комбінаціях: лактоза: фруктоза = 1:1, тагатоза : фруктоза = 9:1, що забезпечує отримання дрібнокристалічної структури цукеркової маси. Визначено можливість зниження частки цукру на 30 % в помадних цукерках за рахунок його заміни полідекстрозою, з додатковим внесенням карбоксиметилцелюлози на стадії темперування цукеркової маси. Визначено необхідність корегування режиму уварювання сиропів на основі досліджуваних цукрів. Встановлено, що для отримання помадного сиропу з масовою часткою сухих речовин 88-90 % на основі комбінації лактози і фруктози його потрібно уварити до температури 116-118˚С, на основі тагатози і фруктози – до 115- 116˚С, на основі глюкози – до 120-122˚С, на основі сахарози і полідекстрози - до 118-120˚С. Оптимізовано рецептурний склад цукерок зі зміненим вуглеводним складом за комплексним показником якості. За результатами реологічних досліджень встановлено, що розроблені зразки на основі глюкози, комбінацій лактози і фруктози, тагатози і фруктози мали меншу ефективну в’язкість, а зразок зі зниженим цукровмістом за рахунок заміни 30 % цукру полідекстрозою мав більшу в’язкість в порівнянні з контрольним зразком. Для забезпечення якісного процесу формування виробів визначені раціональні режими процесу темперування цукеркових мас: для зразка на глюкозі - 60-65оС, для зразку на лактозі і фруктозі - 65-70оС; для зразка на тагатозі і фруктозі – 65-70оС, а для зразку на основі цукру білого кристалічного і полідекстрози – 80-85оС. Вивчені процеси структуроутворення цукерок в безкрохмальних формах і встановлено, що лише зразок на основі комбінації лактози і фруктози потребує збільшення тривалості вистоювання в 2 рази в порівнянні з контрольним зразком. Досліджено фракційний склад розроблених цукерок, встановлено, що основна частина твердої фази зразків представлена переважно кристалами розмірами до 20 мкм, що засвідчує високу якість виробів та відповідає технологічним вимогам до виробництва помадних цукерок. Аналіз сорбційних властивостей розроблених цукерок продемонстрував, що при зберіганні в межах відносної вологості повітря до 70 % для всіх зразків притамані десорбційні процеси, в зразках на основі комбінації тагатози і фруктози та лактози і фруктози при відносній вологості 75 % і вище спостерігається сорбція вологи з оточуючого середовища, яка підвищується зі збільшенням значень відносної вологості повітря. На основі проведених досліджень доведено відсутність залежності між поняттями «редукуючий цукор» і «гігроскопічність». Досліджено зміну показників якості розроблених цукерок при зберіганні. Встановлено, що найшвидше десорбційні процеси відбуваються в зразку на основі глюкози, найменш повільно - у зразку на основі комбінації лактоза і фруктоза, що пояснюється наявністю в цьому зразку гіроскопічної фруктози. Досліджено вплив різних вуглеводних складових розроблених цукерок на зниження їх показника активності води та визначено форми вологи в виробах. Здійснено ідентифікацію цукрів, що утворюють тверду фазу цукерок кристалічної структури, встановлено, що це ті цукри з комбінації, що мають меншу розчинність. Досліджено позитивний вплив процесу пакування на збереження початкової кристалічності розроблених цукерок. Встановлено, що для розроблених цукерок раціональним є пакування способом «флоу-пак» в пакувальні матеріали на основі поліпропілену. Удосконалено принципові схеми виробництва цукерок зі зміненим вуглеводним складом та апаратурно-технологічну схему виробництва цукерок з кристалічною структурою на основі різних цукрів із використанням існуючого кондитерського обладнання. Розроблено і затверджено у встановленому порядку рецептури та технологічні інструкції на всі розроблені цукерки на основі різних цукрів: «Енергійна ягідка», «Молочне сузір'я», «Тагантіні», «Ноктюрн». Проведено оцінку якості розроблених цукерок за комплексним показником, яка засвідчує, що всі розроблені зразки, виготовлені у виробничих умовах, мають оцінку «відмінно» і вказує на їх високу якість та відповідність стандарту. Розраховано економічну ефективність удосконалених технологій цукерок зі зміненим вуглеводним складом та доведено соціальний ефект від впровадження за рахунок зниження їх калорійності та показника глікемічності. Встановлено, що цукерки «Тагантіні» відносяться до низькокалорійних харчових продуктів та можуть мати статус виробу з низьким показником глікемічності. The dissertation is devoted to the improvement of the technology of unglazed fondant sweets with the aim to expand the range of competitive products with functional properties, including those with reduced caloric and glycemic content and original taste properties, due to the partial and complete replacement of white crystalline sugar with other types of sugars and polydextrose as dietary fiber. Based on the analysis of information sources, the prospect of expanding the assortment of candies with crystalline structure due to the complete or partial replacement of white crystalline sugar with other sugars: glucose, fructose, lactose and tagatose and polydextrose as dietary fiber was proved. The possibility of obtaining candy masses with fine crystal structure based on various sugars was established. It was found that in order to obtain a fine crystalline mass based on glucose, the technological operation of introducing glucose in crystalline form at the stage of fondant formation in the amount of 10% to the mass of the fondant is necessary. In order to intensify the crystallization process, it was established the feasibility of reducing the pH of the fondant syrup to 3.0-3.5. It was established that the use of fructose, lactose and tagatose sugars is expedient in combinations: lactose: fructose – 1:1, tagatose: fructose – 9:1, which ensures the production of a fine crystalline structure of the candy mass. The possibility of reducing the amount of sugar in fondant candies by 30% due to its replacement with polydextrose with the additional introduction of carboxymethylcellulose at the stage of tempering the candy mass, was determined. The need to adjust the mode of boiling syrups based on the studied sugars was determined. It was established that in order to obtain fondant syrup with a mass fraction of dry substances of 88-90% based on a combination of lactose and fructose, it should by boiled to a temperature of 116-118˚С, based on tagatose and fructose - to 115-116˚С, based on glucose - up to 120-122˚С, based on sucrose and polydextrose - up to 118-120˚С. The recipe composition of candies with a changed carbohydrate composition was optimized according to the comprehensive quality indicator. According to the results of rheological studies, it was established that the developed samples based on glucose, combinations of lactose and fructose, tagatose and fructose had a lower effective viscosity, and the sample with a reduced sugar content due to the replacement 30% of sugar with polydextrose had a higher viscosity compared to the control sample. To ensure the high-quality process of product formation, rational modes of tempering candy masses are defined: for a sample on glucose - 60-65˚C, for a sample on lactose and fructose - 65-70˚C, for the sample based on tagatose and fructose - 65-70°C, and for the sample based on white crystalline sugar and polydextrose - 80-85°C. The processes of structure formation of candies in starch-free forms were studied, and it was established that only the sample based on the combination of lactose and fructose required a 2-fold increase in the duration of proofing compared to the control sample. The fractional composition of the developed candies was studied. It was established that the major part of the solid phase of the samples is represented mainly by crystals up to 20 μm in size, which proves the high quality of the products and meets the technological requirements for the production of fondant candies. The analysis of the sorption properties of the developed candies proved that desorption processes are inherent in all samples when stored within the relative humidity of air up to 70%, in samples based on a combination of tagatose and fructose and lactose and fructose at a relative humidity of 75% and more, moisture sorption from the surrounding environment is observed, which increases with increasing values of relative air humidity. Based on the conducted research, the difference between the concepts of "reducing sugar" and "hygroscopicity" was proved. The change in the quality indicators of the developed candies during storage was studied. It was established that the most noticeable desorption processes occurred in the sample based on glucose, the least slowly - in the sample based on the combination of lactose and fructose, which is explained by the presence of gyroscopic fructose in this sample. The effect of various carbohydrate components of the developed candies on the reduction of their water activity index was studied, and the forms of moisture in the products were determined. The identification of sugars forming the solid phase of candies with a crystalline structure was carried out, and it was established that these are the sugars from the combination that have lower solubility. The positive influence of the packaging process on the preservation of the initial crystallinity of the developed candies was studied. It was established that for the developed candies it is rational to use the "flow-pack" method and polypropylene-based packaging materials. The principle schemes for the production of candies with a changed carbohydrate composition and the equipment-technological scheme for the production of candies with a crystalline structure based on various sugars using existing confectionery equipment was improved. Formulations and technological instructions for all developed candies based on various sugars were developed and approved in the established order: «Energy berry», «Milk constellation», «Tagantini», «Nocturne». The quality of the developed candies was evaluated according to a comprehensive indicator, which certifies that all the developed samples, manufactured in production conditions, have an "excellent" rating and indicates their high quality and compliance with the standard. The economic efficiency of the improved technologies of candies with a changed carbohydrate composition was calculated and the social effect of their implementation due to the reduction of their caloric content and glycemic index was proved. It was found that "Tagantini" candies belong to low-calorie food products and may have the status of a product with a low glycemic index.