МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ Інститут (факультет) Готельно-ресторанного та туристичного бізнесу імені проф. В.Ф. Доценка___ Кафедра Технології ресторанної і аюрведичної продукції_______ «До захисту в ЕК» «До захисту допущено» Директор інституту (Декан факультету) Завідувач кафедри ______ Віта ЦИРУЛЬНІКОВА (підпис) (ім’я та прізвище) _________ Олександра НЄМІРІЧ (підпис) (ім’я та прізвище) «___» _______________ 2025 р. «___» _______________ 2025 р. КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА НА ЗДОБУТТЯ ОСВІТНЬОГО СТУПЕНЯ МАГІСТРА зі спеціальності 181 Харчові технології________________________________ (код та назва спеціальності) освітньо-професійної програми Технології в ресторанному господарстві ___ __________________________________________________________________ на тему: Удосконалення технології борошняних кондитерських виробів з мигдалевого борошна для ЗРГ Виконав: здобувач 2 курсу, групи ТР-2-1М Маркін Дмитро Володимирович _______ _________ (прізвище, ім’я, по батькові повністю) (підпис) Керівник Стукальська Наталія Миколаївна _________ (прізвище , ім’я та по батькові повністю) (підпис) Консультанти_________________________________ _________ (ім’я та прізвище) (підпис) Рецензент _________________________________ ___________ (ім’я та прізвище) (підпис) Я як здобувач(ка) Національного університету харчових технологій розумію і підтримую політику університету з академічної доброчесності. Я не надавав(-ла) і не одержував(-ла) недозволеної допомоги під час підготовки цієї роботи. Використання ідей, результатів і текстів інших авторів мають посилання на відповідне джерело Здобувач____________________ (підпис) Київ – 2025 р. 2 НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ Інститут (факультет) Готельно-ресторанного та туристичного бізнесу імені проф. В.Ф.Доценка ______________________________________________ Кафедра Технології ресторанної і аюрведичної продукції_______________ Освітній ступінь Магістр__________________________________________ Спеціальність 181 «Харчові технології»________________________ (код і назва) Освітньо-професійна програма Технології в ресторанному господарстві____ (назва) ЗАТВЕРДЖУЮ Завідувачка кафедри Технології ресторанної і аюрведичної продукці Олександра НЄМІРІЧ «27» жовтня 2025 року З А В Д А Н Н Я НА КВАЛІФІКАЦІЙНУ РОБОТУ ЗДОБУВАЧА МАркіна Дмитра Володимировича ________ (прізвище, ім’я, по батькові) 1. Тема Удосконалення технології борошняних кондитерських виробів з мигдалевого борошна для ЗРГ. керівник роботи Стукальська Наталія Миколаївна, к.т.н., доцент , ( прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання) затверджені наказом закладу вищої освіти від «27» жовтня 2025 року №883-кс 2. Строк подання здобувачем роботи _01.12.2025_____________________ 3. Вихідні дані до роботи технологія борошняних кондитерських виробів з мигдального тіста; матеріали, зібрані під час проходження переддипломної науково-дослідницької практики; методичні рекомендації до виконання кваліфікаційної роботи ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________ 4. Зміст пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно розробити) Вступ; Розділ 1 Організація, методологія та методи досліджень; Розділ 2 Розроблення рецептури та технології інноваційної продукції для ЗРГ; Розділ 3 Охорона праці; Розділ 4 Економічні характеристики розроблення, виробництва і реалізації інноваційної продукції для ЗРГ; Загальні висновки; Список використаної літератури та інтернет-ресурсів; Додатки__________ 5. Перелік графічного матеріалу __Аркуш 1 - Апаратурно-технологічна схема виробництва інноваційної продукції___________________________________ 3 6. Консультанти розділів роботи Розділ Прізвище, ініціали та посада консультанта Підпис, дата завдання видав завдання прийняв Розділ 1-4 Стукальська Н.М., к.т.н., доц. 27.10.2025 01.12.2025 7. Дата видачі завдання 27 жовтня 2025 р.__________________________ КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН № З № Назва етапів виконання кваліфікаційної роботи Строк виконання етапів роботи Примітка 1. Вступ, РОЗДІЛ 1 Організація, методологія та методи досліджень 27.10–31.10.2025 виконано 2. РОЗДІЛ 2 Розроблення рецептури та технології інноваційної продукції для ЗРГ 01.11-15.11.2025 виконано 3. РОЗДІЛ 3 Охорона праці 16.11-18.11.2025 виконано 4. РОЗДІЛ 4 Економічні характеристики розроблення, виробництва і реалізації інноваційної продукції для ЗРГ 19.11-21.11.2025 виконано 5. Загальні висновки. Список використаної літератури. Додатки 22.11-24.11.2025 виконано 6. Графічна частина Аркуш 1. Креслення «Апаратурно-технологічна схема виробництва інноваційної продукції для ЗРГ» 25.11-27.11.2025 виконано 7. Оформлення кваліфікаційної роботи 28.11-30.11.2025 виконано 8. Подання кваліфікаційної роботи на кафедру з 01.12.2025 виконано 9. Перевірка кваліфікаційної роботи на плагіат 01.12 - 03.12.2025 виконано Здобувач _______________ Дмитро МАРКІН (підпис) (ім’я та прізвище) Керівник роботи _____________ Наталія СТУКАЛЬСЬКА ( підпис ) (ім’я та прізвище) 4 НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ ІНФОРМАЦІЙНА КАРТКА НА КВАЛІФІКАЦІЙНУ РОБОТУ Здобувач: Маркін Дмитро Володимирович Факультет готельно-ресторанного та туристичного бізнесу імені проф. В.Ф. Доценка Денна форма здобуття вищої освіти, спеціальність 181 «Харчові технології» Освітньо-професійна програма «Технології в ресторанному господарстві» Тема кваліфікаційної роботи: «Удосконалення технології борошняних кондитерських виробів з мигдалевого борошна для ЗРГ» Керівник кваліфікаційної роботи: доц., к.т.н., Стукальська Наталія Миколаївна. Термін захисту «___________» грудня 2025 р. Робота захищена з оцінкою __________________________________ Анотація В кваліфікаційній роботі було дослідження технологічних аспектів виготовлення борошняних кондитерських виробів на основі мигдального тіста, зокрема макаронс, з акцентом на удосконалення рецептури шляхом повної заміни яєчного білка рослинними інгредієнтами. У межах дослідження проведено аналіз харчової та органолептичної цінності готових виробів, а також розроблено інноваційну технологію із використанням аквафаби та соєвого білкового ізоляту як альтернативи тваринному білку. Макаронс, як популярні борошняні кондитерські вироби, відзначаються високим попитом серед споживачів завдяки різноманіттю смакових варіацій та можливості експериментування з начинками, що зумовлює необхідність постійного пошуку нових рецептур. Аналіз літературних джерел підтвердив перспективність використання аквафаби — рослинного інгредієнта з високими піноутворювальними властивостями, а також соєвого білкового ізоляту, який містить понад 90 % білка у сухій речовині та виконує функціональну роль стабілізатора піни. 5 З метою збагачення хімічного складу виробу до рецептури було введено порошок органічного пирію як джерело харчових волокон і повноцінного рослинного білка. Оптимальним виявилось дозування порошку у кількості 3 % до загальної маси тіста. Комплексна оцінка якості готових виробів включала визначення органолептичних характеристик, вмісту харчових волокон, вітамінів, мінеральних речовин та показників безпечності. У ході досліджень було обґрунтовано та встановлено технологічні параметри приготування макаронс, що забезпечують високі органолептичні властивості готових виробів. З метою оптимізації рецептури та визначення доцільності повної заміни яєчного білка створено модельні композиції на основі аквафаби та соєвого ізоляту. Встановлено, що соєвий білковий ізолят підвищує стабільність білкової піни, а аквафаба забезпечує добру піноутворювальну здатність завдяки наявності розчинних білків і полісахаридів. Додавання лимонного соку сприяє розриву поліпептидних ланцюгів, покращує насичення маси киснем і стабільність піни, що також посилюється за рахунок використання винного каменю. Досліджено вплив цукру на піностійкість у системах на основі яєчного білка, аквафаби та соєвого ізоляту, а також визначено їх щільність при температурі 20 °С. Для покращення зовнішнього вигляду виробу до складу додано натуральний барвник — спіруліну, яка забезпечує однорідне та інтенсивне забарвлення без негативного впливу на структурно-механічні властивості меренги. У результаті проведених досліджень і технологічних апробацій розроблено інноваційну рецептуру макаронс із використанням комбінації аквафаби та соєвого білкового ізоляту. Встановлено, що така рецептура дозволяє підвищити вміст білків на 66,3 %, зменшити вміст жирів на 36,3 %, а також суттєво підвищити рівень харчових волокон у порівнянні з традиційною рецептурою. Комплексний показник якості виробу з використанням рослинної сировини становив 0,66 проти 0,56 у контрольному зразку. 6 Таким чином, розроблений макаронс є збалансованим, високоякісним кондитерським виробом, що відповідає сучасним тенденціям здорового харчування та може бути рекомендований до виробництва як веганська альтернатива традиційним продуктам. Розроблено інтегровану систему моніторингу для всіх стадій виробництва удосконалених макаронс, що передбачає ідентифікацію критичних контрольних точок (ККТ) у технологічному процесі. Впроваджено систему контролю санітарно-гігієнічного стану виробничого середовища відповідно до чинних нормативно-правових актів та вимог харчової безпеки. Проаналізовано особливості організації охорони праці в умовах функціонування закладу ресторанного господарства та встановлено вимоги для забезпечення відповідності виробничих умов діючим стандартам з охорони праці та техніки безпеки. Здійснено економічне обґрунтування вартості нових удосконалених виробів: розраховано прогнозовану відпускну ціну на макаронс для подальшої реалізації, а також визначено собівартість виготовлення борошняних кондитерських виробів з мигдального тіста в умовах закладу ресторанного господарства. Обсяг кваліфікаційної роботи складає 101 сторінка, включаючи 28 таблиці, 23 рисунки і 6 додатки. Графічний матеріал представлений на 1 аркуші. Ключові слова: борошняний кондитерський виріб, мигдальне борошно, аквафаба, спіруліна, харчові барвники, технологічний процес. Abstract The qualification work included a study of the technological aspects of the production of flour confectionery products based on almond dough, in particular macarons, with an emphasis on improving the recipe by completely replacing egg white with plant ingredients. As part of the study, an analysis of the nutritional and organoleptic value of finished products was conducted, and an innovative technology was developed using aquafaba and soy protein isolate as alternatives to animal protein. 7 Macarons, as popular flour confectionery products, are in high demand among consumers due to the variety of taste variations and the possibility of experimenting with fillings, which necessitates the constant search for new recipes. An analysis of literary sources confirmed the prospects for the use of aquafaba, a plant ingredient with high foaming properties, as well as soy protein isolate, which contains over 90% protein in dry matter and performs the functional role of a foam stabilizer. In order to enrich the chemical composition of the product, organic wheatgrass powder was introduced into the recipe as a source of dietary fiber and high-quality vegetable protein. The optimal dosage of the powder was 3% of the total mass of the dough. A comprehensive assessment of the quality of finished products included the determination of organoleptic characteristics, the content of dietary fiber, vitamins, minerals and safety indicators. During the research, technological parameters for preparing macaroni were substantiated and established, ensuring high organoleptic properties of finished products. In order to optimize the recipe and determine the feasibility of completely replacing egg white, model compositions based on aquafaba and soy isolate were created. It was found that soy protein isolate increases the stability of protein foam, and aquafaba provides good foaming ability due to the presence of soluble proteins and polysaccharides. The addition of lemon juice contributes to the rupture of polypeptide chains, improves the saturation of the mass with oxygen and the stability of the foam, which is also enhanced by the use of tartar. The effect of sugar on foam stability in systems based on egg white, aquafaba and soy isolate was studied, and their density was determined at a temperature of 20 °C. To improve the appearance of the product, a natural dye was added to the composition - spirulina, which provides a uniform and intense color without a negative impact on the structural and mechanical properties of the meringue. As a result of the conducted research and technological testing, an innovative macarons recipe was developed using a combination of aquafaba and soy protein isolate. It was found that such a recipe allows to increase the protein content by 66.3%, reduce the fat content by 36.3%, and also significantly increase the level of dietary fiber 8 compared to the traditional recipe. The complex quality indicator of the product using plant raw materials was 0.66 versus 0.56 in the control sample. Thus, the developed macaron is a balanced, high-quality confectionery product that meets modern trends in healthy eating and can be recommended for production as a vegan alternative to traditional products. An integrated monitoring system has been developed for all stages of production of improved macarons, which involves the identification of critical control points (CCPs) in the technological process. A system for monitoring the sanitary and hygienic state of the production environment has been implemented in accordance with current regulatory legal acts and food safety requirements. The features of the organization of labor protection in the conditions of the functioning of a restaurant establishment have been analyzed and requirements have been established to ensure that production conditions comply with current standards for labor protection and safety. An economic justification of the cost of new improved products has been carried out: the projected selling price for macarons for further sale has been calculated, and the cost of manufacturing flour confectionery from almond dough in the conditions of a restaurant establishment has been determined. Keywords: flour confectionery, almond flour, aquafaba, spirulina, food dyes, technological process. 9 ВСТУП …………………………………………………………………… 11 РОЗДІЛ 1 ОРГАНІЗАЦІЯ, МЕТОДОЛОГІЯ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ ……………………………………………… 14 1.1 Літературний огляд………………………………………….. 14 1.2 Мета, об’єкт, предмет досліджень………………………….. 22 1.3 Методи досліджень………………………………………….. 24 1.4 Блок-схема проведення теоретичних та експериментальних досліджень………….……………….. 26 Висновки за розділом 1…………………………………………………... 27 РОЗДІЛ 2 РОЗРОБЛЕННЯ РЕЦЕПТУРИ ТА ТЕХНОЛОГІЇ ІННОВАЦІЙНОЇ ПРОДУКЦІЇ ДЛЯ ЗАКЛАДІВ РЕСТОРАННОГО ГОСПОДАРСТВА ….......................... 28 2.1 Підбір рецептурних інгредієнтів, їх властивості та вплив на якісні характеристики напівфабрикатів і готової продукції……………………………………………………… 28 2.2 Вплив масової частки внесення інноваційних інгредієнтів на властивості модельних систем…………………………… 34 2.3 Обґрунтування та встановлення параметрів технологічних процесів………………………………………………………. 35 2.4 Дослідження основних фізико-хімічних, органолептичних, мікробіологічних, функціонально- технологічних показників інноваційної продукції для закладів ресторанного господарства………………………………….. 37 2.5 Оптимізація технологічних процесів отримання інноваційної продукції для закладів ресторанного 34господарства…………………………………………………. 2.6 Рецептура та принципова технологічна схема виробництва інноваційної продукції для закладів ресторанного господарства………………………………………………… 55 2.7 Порівняльний розрахунок харчової та біологічної цінності традиційної та інноваційної продукції для закладів ресторанного господарства………………………………… 57 2.8 Визначення органолептичних, мікробіологічних, структурно-механічних та функціонально-технологічних властивостей інноваційної продукції для закладів ресторанного господарства ………………………………… 58 2.9 Оцінка показників безпеки інноваційної продукції на основі принципів НАССР………………………………… 62 Висновки за розділом 2…………………………………………………... 76 РОЗДІЛ 3 ОХОРОНА ПРАЦІ…………………………………………. 78 Висновки за розділом 3…………………………………………………... 88 РОЗДІЛ 4 ЕКОНОМІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ УДОСКОНАЛЕННЯ, ВИРОБНИЦТВА І РЕАЛІЗАЦІЇ ІННОВАЦІЙНОЇ ПРОДУКЦІЇ ДЛЯ ЗАКЛАДІВ РЕСТОРАННОГО ГОСПОДАРСТВ……………………. 83 Висновки за розділом 4…………………………………………………... 93 Загальні висновки …………………………………………………….... 95 Список використаних джерел ………………………………………… 98 Додатки …………………………………………………………………... 102 12 ВСТУП Актуальність дослідження обумовлена зростанням інтересу споживачів до натуральних і здорових продуктів харчування, а також прагненням розширити асортимент кондитерських виробів на основі альтернативної сировини. Борошняні кондитерські вироби посідають важливе місце в сучасному асортименті харчових продуктів завдяки своїм високим смаковим якостям та різноманіттю. Серед них особливо виділяються вироби на основі мигдального тіста. Мигдаль є цінною сировиною, багатою на вітаміни групи В, вітамін Е, мінеральні речовини, що робить продукцію з його використанням не лише смачною, але й функціонально корисною для здоров'я. При цьому основних інгредієнтом виробів з мигдального тіста є яєчні білки. Білки тваринного походження традиційно використовувалися для створення кондитерських пінних текстур. Масове виробництво тваринного білка є основною причиною виснаження води, зміни клімату та втрати біорізноманіття. Крім того, багато людей страждають від алергії на тваринні білки, такі як яйця. Дослідження довели, що більшість алергій розвиваються до шкільного віку, але приблизно 1/3 алергії зберігаються в дорослому віці. З цих причин, разом із збільшенням кількості людей, які обирають дотримуватися веганської дієти, докладаються великі зусилля для розробки нових продуктів харчування, придатних для споживачів, які вирішили не споживати тваринний білок з культурних, традиційних або релігійних причин. Цей інтерес також зумовлений підвищенням обізнаності щодо сталого розвитку та здоров’я з точки зору сучасних споживачів. Мета кваліфікаційної роботи полягає у вивченні особливостей виготовлення борошняних кондитерських виробів з мигдального тіста, аналізі їхньої поживної цінності, органолептичних характеристик та технологічних процесів виробництва та удосконаленні технології даної продукції за рахунок використання рослинних замінників яєчного білку. 13 Об’єктом дослідження є технологічний процес виробництва борошняних кондитерських виробів на основі мигдального тіста. Предмет дослідження – макаронс, аквафаба, соєвий білковий ізолят, природні барвники, порошок пирію, модельні композиції. В процесі виконання наукової роботи необхідно вирішити поставлені завдання: - провести аналітичний огляд вітчизняних та закордонних наукових і патентних джерел щодо дослідження технологічних особливостей приготування борошняних кондитерських виробів з мигдального тіста; - дослідити альтернативні замінники яєчного білку; визначити можливість використання рослинних інгредієнтів в технології макаронс; дослідити фізико- хімічні і технологічні властивості модельних композицій; - розробити та науково обґрунтувати технологію макаронс з використанням аквафаби та соєвого білкового ізоляту, порошку пирію та природних барвників. - провести аналіз якості розроблених борошняних кондитерських виробів з мигдалю; - розробити і затвердити технологічну документацію на розроблені веганські макаронси; - впровадити розроблену технологію макаронс у виробництво. Методи дослідження включали загальноприйняті аналітичні та органолептичні підходи; застосовано методи планування експерименту та математичної обробки експериментальних даних із використанням спеціалізованого програмного забезпечення; визначення фізико‑хімічних показників якості; а також проведення оцінки хімічного складу продукту методом розрахунково‑аналітичного підходу. Наукова новизна полягає в науковому поєднанні рослинних інгредієнтів в технології борошняних кондитерських виробів з мигдального тіста. Набули подальшого розвитку принципи удосконалення технологій макаронс з використанням аквафаби та соєвого білкового ізоляту. 14 Апробація результатів досліджень. За результатами наукової роботи опубліковано наукову фахову статтю і троє тез доповідей: Стукальська Н.М., Марцин Т.О., Маркін Д.О. Поживна цінність макаронс з рослинною сировиною та натуральним барвником. Товарознавство. Технології. Інжиніринг. 2025. No3 (55). С. 111-122. https://doi.org/10.31617/2.2025(55)08 Дмитро Маркін, Наталія Стукальська. Ефективність використання дієтичних харчових добавок у виробництві продуктів харчування. Оздоровчі харчові продукти та дієтичні добавки: технології, якість та безпека: Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції, 7 листопада 2024 р., м. Київ. К.: НУХТ, 2024 р. С. 155-156 Маркін Д., Стукальська Н. Розроблення системи моніторингу безпеки виробництва борошняних кондитерських виробів з мигдалевого тіста. Матеріали 91-ї Міжнародної наукової конференції молодих учених, аспірантів і студентів "Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у XXI столітті", 7–11 квітня 2025 р. – Київ: НУХТ, 2025. – Ч.3. - 341 с. Маркін Д.В., Стукальська Н.М. Особливості технологічного процесу виробництва виробів з мигдального тіста. Матеріали XIV Міжнародної науково- практичної конференції, «Інноваційні технології в готельно-ресторанному та туристичному бізнесі», 22 травня 2025 р. – К.: НУХТ, 2025 р. – 142-143 C. https://doi.org/10.31617/2.2025(55)08 15 РОЗДІЛ 1 ОРГАНІЗАЦІЯ, МЕТОДОЛОГІЯ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ 1.1 Літературний огляд Представлення нових смаків і розширення асортименту здорових альтернатив борошняних кондитерських виробів відкриває можливості для зростання на ринку продукції з мигдального тіста. Основним інгредієнтом є мигдальне борошно, яке надає виробам горіховий аромат і ніжну текстуру. Крім того, борошняні кондитерські вироби з мигдального тіста мають низьку алергічну активність і дозволені споживачам з глютеновою непереносимістю. Це особливо актуально в умовах сьогодення, коли зростає кількість людей із целіакією, непереносимістю глютену та певними аутоімунними процесами 1. Вироби з мигдального тіста дуже популярні у кондитерському мистецтві світу. При цьому особливе місце займають макаронси (рис.1.1). Рис. 1.1 - Асортимент борошняних кондитерських виробів з мигдального тіста Зараз макаронс це своєрідна частина гастрономічної культури Франції. Ці французькі кондитерські вироби захопили смаки в усьому світі. Важко простежити історію виникнення даного борошняного Вироби з мигдального тіста Печиво Коржі для тортів Тістечко Макарун (Macaroon) (США) Амаретті (Amaretti) (Італія) Макаронс (Macarons) (Франція) 16 кондитерського виробу. Протягом історії, враховуючи експоненційний успіх макаронсів, багато країн заявляли про його створення. Є згадки про виникнення виробу на Близькому Сході, є літературні джерела про італійське походження та укорінення у Франції. Macarons de Joyeuse популярний в країні Басків, у Сент- Емільйоні, Нансі. Macarons d'Amiens з ХVІ століття готують на півночі Франції і за текстурою вони подібні до амаретті. У Франції навіть існують регіональні макаронси: macarons Saint-Emilion, Montmorillon, Massiac, Nancy, Réau, Boulay, Chartres, Sederon, Cormery, Joyeuse, Le Dorat , Sainte Croix, Lannion, Sault, Paris. Світовими виробниками макаронс є Pierre Hermé, Bottega Louie, Bouchon Bakery, La Maison du Chocolat, Maison Ladurée, Le Macaron French Pastries, Chantal Guillon, Yann Haute Patisserie, Miam Miam Macaronerie, Macaron Café, Honey & Butter Macarons, Olivia Macaron, Nadege Patisserie 3. В Україні макаронси виготовляють ТМ «Nonpareil» та різноманітні кафе-кондитерські. Ці делікатні тістечка формуються з двох мигдальних безе‑оболонок, з’єднаних ароматною начинкою, що забезпечує оптимальне поєднання хрусткої текстури зовні та м’якої структури всередині. Завдяки своїй палітрі яскравих забарвлень і широкому спектру смаків, макаронс вирізняються високою естетичною привабливістю та різноманітністю смакових відчуттів. За даними опитування 2022 року переважали шоколадні смаки макаронс (рис. 1.2). Рис. 1.2 - Смакові уподобання макаронс серед споживачів Популярність макаронс продовжує зростати. Існує нескінченна різноманітність кольорів і смаків, починаючи від традиційних ароматів, таких базові смаки 22% шоколадні 34% полунични й 18% цитрусові 10% інноваційн і поєднання 16% 17 як шоколад і ваніль, до більш сміливих поєднань, таких як лаванда і мед. Вливання унікальних і несподіваних смаків, таких як матча, лаванда або поєднання екзотичних фруктів, додає сучасний відтінок класичним французьким кондитерським виробам. Ця диверсифікація не тільки приваблює споживачів, які шукають нових смакових вражень, але також сприяє розширенню ринку за рахунок залучення більшої кількості споживачів. Macarons — це кондитерський виріб, що базується на мерензі. Основними компонентами сирцевих оболонок є яєчні білки, цукор та мигдальне борошно. В якості допоміжних добавок нерідко використовують ароматизатори та харчові барвники, які покликані підвищити візуальну привабливість та, частково, покращити смакові характеристики виробу. Застосування харчових барвників, при умові їх безпечності для споживання, дає змогу надати макаронам яскраві відтінки, використовувати розфарбування декоративних елементів із шоколаду, а також формувати унікальні кольорові композиції, що підсилюють естетичну цінність виробу1.3. Рис. 1.3- Класифікація барвників Особливості використання барвників при виготовленні борошняних кондитерських виробів з мигдального тіста. Гелеві барвники Незамінні при приготуванні різнокольорових макарон, а також застосовують для фарбування кремів та бісквітів, мастики, вафельного паперу Сухі барвники Рідкі барвники Пастоподібні барвники Спреї Універсальні барвники, водорозчинні, із густою текстурою. З їхньою допомогою можна надати бажаний колір кремам, бісквітам, айсингу, меренгам та макаронсам Текучі. Не використовують для приготування макаронс. Підходять для приготування бісквітів Економічні. Не використовують з цитрусовими інгредієнтами. При використанні з лимонною кислотою змінюють колір барвника Використовують для декорування поверхонь https://exactitudeconsultancy.com/reports/33132/chocolate-market 18 При приготуванні макаронс потрібно використовувати сухі харчові барвники або гелеві. Не використовуються рідкі барвники. Популярним є використання натуральних природних барвників. Їхня особливість у тому, що пігмент для барвника отримують з ягід, овочів, чаїв, дикорослих та культурних рослин. Природні барвники чутливі до температурного режиму, впливу кисню, вологи чи кислот. Мають невеликий термін зберігання. Натуральні барвники забарвлюють продукт, змішуючись із компонентами. В залежності від потрібного кольору обирають натуральні харчові барвники (табл. 1.1). Таблиця 1.1 Характеристика натуральних природніх барвників Колір барвника Сировина Натуральні харчові барвники зеленого кольору Японський чай матча Сік, порошок або пудра листя ячменю Порошок із шпинату Порошок із спіруліни Порошок із водоростей Натуральні харчові барвники синього (блакитного) кольору блакитний матча сік червонокачанної капусти блакитна спіруліна сік чорниці або лохини Натуральні харчові барвники чорного кольору темний алкалізований какао-порошок пудра бамбукового вугілля чорнила каракатиці порошок із чорних оливок Натуральні харчові барвники червоного (рожевого) кольору гранатовий сік сік або пудра червоного буряка порошок сублімованої полуниці порошок малини сік вишні Натуральні харчові барвники жовтого кольору порошок із гарбуза куркума порошок або сік моркви Натуральні харчові барвники фіолетового (бузкового) кольору пудра та сік фіолетового батату порошок сублімованих чорниць сік та порошок фіолетової капусти пудра з каркаде Вплив параметрів технологічного процесу на якість виробів з мигдального тіста. Макаронс не містить харчової соди чи розпушувача. Підйом виробу досягається під час випікання за рахунок пари, що виділяється зі збитих білків. 19 Сьогодні кондитери віддають перевагу готовим до вживання рідким яєчним продуктам перед цілими яйцями. Або використовують альбумін. Ці продукти є більш сприятливими, оскільки не доводиться мати справу з розбиттям або зберіганням яєчної шкаралупи. Спосіб випікання макаронс визначається типом застосованої меренги — класичної французька меренга, швейцарська меренга або італійська меренга. Меренга є повітряною піною, утвореною шляхом збивання білків з цукром, де білкові молекули (зокрема альбуміни) забезпечують просторову структуру для утримання повітря. Відмінність між видами меренги полягає в технології введення цукру та/або тепловій обробці: у французькій мерензі цукор поступово додають до частково збитих яєчних білків, при цьому суміш залишається “сирою” до моменту випікання, що робить таку меренгу найменш стабільною. У разі швейцарської меренги білки з цукром нагрівають на водяній бані до помірної температури з метою повного розчинення цукру й початку денатурації білків, після чого суміш збивають до утворення піни — ця методика забезпечує більш щільну й стабільну структуру. Італійська ж меренга передбачає приготування гарячого цукрового сиропу (до температур близько 115–120 °C), який тонкою цівкою вводять у збиті білки; така термічна обробка гарантує максимальну стабільність білкової піни, створюючи ефективну й еластичну структуру, яка зберігає форму навіть без подальшої термічної обробки. З огляду на відмінності в структурній стабільності, французька меренга є найменш стійкою до осідання піни після збивання, тоді як швейцарська та італійська демонструють підвищену стійкість і здатні утримувати повітряний об’єм довше. З метою підвищення стабільності білкової піни до складу меренги іноді вводять кислотні регулятори (наприклад кремортартар — винний камінь), що знижують pH суміші, сприяючи розгортанню білкових молекул і формуванню більш однорідної та стабільної піни. Це, у свою чергу, підвищує здатність маси утримувати повітря, зменшує ризик осідання та полегшує подальше моделювання й випікання 20 Провівши аналіз різних рецептур приготування базових макаронсів узагальнено співвідношення основних інгредієнтів 4. Вибірку рецептів макаронс було взято з web-сайтів кондитерів Франції. Рецепти були нормовані на 1 г яєчного білка. (рис.1.4). Рис. 1.4 - Узагальнене співвідношення інгредієнтів у рецептурі макаронс, г У більшості рецептур для приготування макаронс пропорції мигдального борошна коливалися в межах приблизно 0,76…1,30 г, тоді як кількість цукру демонструвала ширші варіації — від 1,30 до 2,25 г. За даними досліджень, при використанні кондитерського цукру у співвідношенні 2,10 г на 1 г білка готові вироби характеризувалися незадовільними показниками зовнішнього вигляду — відзначалися розриви оболонки, формування повітряних кишень і нерівномірність структури. Технологічний прийом формування меренги передбачає збивання білків до п’ятиразового збільшення їх об’єму; стандартна тривалість такого збивання — близько 30 хвилин. Після цього здійснюють стадію макаронажу — обережне з’єднання меренгової маси з сухою сумішшю мигдального борошна і цукрової пудри. Метою макаронажу є видалення надлишкового повітря та досягнення потрібної консистенції тіста: гладкої, блискучої, «тягучої» структури, здатної стікати зі шпателя стрічкою. При цьому для досягнення найкращого результату рекомендується використовувати мигдальне борошно дрібного помелу. Перед випіканням сформовані тістечка підсушують при кімнатній температурі протягом 30–60 хвилин. Випікання здійснюють при температурі близько 150 °C протягом 13–15 1 1,83 1,09 0,57 0 0,5 1 1,5 2 яєчний білок кондитерський цукор мигдальне борошно цукор пісок 21 хвилин. Оптимально сформований макаронс має пласку основу, характерні «ніжки» — оборочки навколо основи, рівну, глянсову поверхню; текстура повинна бути легкою, повітряною й мати приємну розжовуваність, без жорсткості. При поперечному розрізі слід спостерігати рівномірну, губчасту структуру без видимих повітряних порожнин між корою й серединною частиною. Як правило, діаметр оболонки становить близько 3,0–5,0 см, а висота — приблизно 0,75–1,0 см. Виробники розробляють безглютенові, веганські та органічні варіанти макаронів, щоб задовольнити попит на здорові кондитерські вироби. Це розширює їхню привабливість серед споживачів, які дбають про здоров’я. Поєднання нових смаків і корисних альтернатив стає ключовим напрямом розвитку ринку. Pierre Hermé розробив макаронси Rose des Sables на рослинній основі 5. В технології були використані білки рослинного походження (екстракт морських водоростей і картопляні протеїни), вівсяне молоко і мигдальний молочний шоколад. Солодкі та карамелізовані ноти смаженого мигдалю поєднуються з ароматом молочного шоколадного ганашу і троянди, досягаючи квінтесенції смаку. Проведено дослідження по використанню модифікованого побічного продукту макухи волоського горіху в технології борошняних кондитерських виробів з мигдального тіста 6. Макуха волоського горіха є недорогим побічним продуктом харчової олійної промисловості, але водночас є цінним джерелом харчових волокон, природних антиоксидантів і поліненасичених жирних кислот. У контексті розроблення безпечних для здоров’я борошняних кондитерських харчових продуктів і для зниження собівартості виробництва було проведено дослідження впливу побічного продукту макухи волоського горіха на якісні характеристики макаронс. Для приготування меренги кондитери використовують суміш яєчного білку та ізолят соєвого протеїну у співвідношенні 11,3:1,0. Мигдальне борошно коштує досить дорого. Науковці Індонезії визначили, 22 що однією з альтернатив є часткова заміна мигдального борошна на кукурудзяне. Для поліпшення характеристики макарон з кукурудзяного борошна додавали харчову добавку КМЦ (карбоксиметилцелюлоза) 8. Недоліком макаронс, які виготовлено за традиційною рецептурою є незбалансований склад незамінних амінокислот. Науковцями України розроблено рецептурний напівфабрикату для макаранс із повною заміною мигдального борошна на кунжутне 7. Кунжутне борошно доцільно вносити в кількості 23,15- 28,15% для забезпечення задовільних фізико-хімічних та органолептичних показників та достатнього збагачення печива поживними речовинами. За рахунок зміни рецептурних інгредієнтів покращилась біологічна цінність макаронсів без погіршення органолептичних показників. Досліджено вплив порошку ріжкового дерева на хімічний склад, загальний вміст фенолів, загальний вміст флавоноїдів, антиоксидантну активність, поліфенольні компоненти, жирні кислоти та мінерали печива макаронів та його олії. Визначено параметри якості при виробництві макаронс з плодів ріжкового дерева та сорго 10. Сорго є важливою основною їжею, яку споживають у жарких і напівпосушливих регіонах (США, Нігерія, Алжир, Ефіопія, Судан тощо), і воно багате клітковиною, вітамінами, мінералами фенольними кислотами, антоціанами, фітостеролами. Ці поживні речовини відіграють позитивну роль у здоров’ї та харчуванні людей, особливо тих, хто страждає від харчової алергії та різноманітних розладів, таких як целіакія, діабет і ожиріння. Порошок ріжкового дерева - це натуральний підсолоджувач, схожий на шоколад. Тому його часто використовують як замінник какао. Використання Кероб (ріжкового дерева) як інгредієнта обґрунтовується тим, що він не містить алкалоїдів, характерних для какао-продуктів — зокрема кофеїну та теоброміну. У дослідженнях щодо заміни традиційного цукру в кондитерських виробах на поліоли — такі як Еритритол, Ксилітол, Сорбітол та Мальтитол — було встановлено, що продукти з еритритолом демонструють одні з найкращих показників стабільності серед досліджених варіантів. Харчові інновації можна розглядати як процес комбінування інгредієнтів з 23 використанням нових технологій та/або нової сировини. Інновації також можуть бути результатом поєднання інгредієнтів із існуючих рецептів. Процес інновацій повинен враховувати особливості поєднання інгредієнтів, текстуру та смак, щоб не тільки розширити асортимент виробів, а й принести значну та очевидну користь для споживачів. Макаронс завжди був відомий як виріб, який виготовлений лише з меренги та меленого мигдалю, що характеризується певною текстурою та смаком. Аналітичний огляд літератури дозволив визначити основні напрями удосконалення технології виготовлення борошняних кондитерських виробів з мигдального тіста (рис. 1.5). Рис. 1.5 - Узагальнені напрями вдосконалення борошняних кондитерських виробів з мигдального тіста Важливим є варіанти персоналізації, що дозволяють покупцям вибирати смаки, кольори. Ця тенденція впливає на бажання отримати унікальні та персоналізовані враження. Дедалі популярнішими стають рецепти макарон, які відповідають дієтичним потребам і вподобанням. Сюди входять борошняні кондитерські вироби з низьким вмістом цукру, веганські та з покращеною поживною цінністю. Виробники макаронс продовжують експериментувати з унікальними та різноманітними смаками та начинками. Споживачі все більше зацікавлені в спробі нетрадиційних комбінацій, що спонукає бути більш креативними у своїх пропозиціях. Напрями вдосконалення Зниження собівартості виробів Покращення хімічної та біологічної цінності Зниження енергетичної цінності, глікемічного індексу Покращення технологічних параметрів Вироби з рослинної сировини (веганські) 24 1.2 Мета, об’єкт, предмет досліджень Мета роботи — розробити науково обґрунтовану технологію виробництва борошняних кондитерських виробів на основі мигдального тіста, адаптовану для закладів ресторанного господарства. Обрано веганський напрям розроблення макаронсів підвищеної поживної цінності зі збереженням традиційної текстури та смаку без використання тваринної сировини. Враховуючи мету наукової роботи визначено основні завдання для розробки веганських макаронсів:  проведення аналітичного огляду літературних джерел науковців, фахівців-практиків України та світу з метою визначення рослинних замінників яєчних білків.  аналіз та вибір натуральних природних барвників для використання в технології приготування макаронсів з метою покращення кольору виробів  обґрунтувати можливість заміни яєчних білків рослинною сировиною (аквафаба, соєвий білковий ізолят)  Визначити раціональне співвідношення основних інгредієнтів в технології приготування макаронсів; дослідити пропорції мигдального борошна та цукру для отримання необхідної текстури  дослідити фізико-хімічні і технологічні властивості модельних композицій борошняних кондитерських виробів з мигдального тіста;  визначити якість розроблених макаронсів для веганів  науково обґрунтувати і розробити технологію борошняних кондитерських виробів з мигдального тіста  провести комплексну оцінку якості макаронсів з використанням рослинної сировини  розробити нормативну документацію на інноваційні борошняні кондитерські вироби з мигдального тіста. 25 Об’єктом дослідження виступає технологія виготовлення борошняних кондитерських виробів на основі мигдального тіста для закладів ресторанного господарства. Предметом дослідження є сукупність сировинних і технологічних компонентів та параметрів, зокрема: рослинна сировина, аквафаба, соєвий білковий ізолят, мигдальне борошно, натуральний природний зелений барвник (спіруліна), цукор, порошок пирію, винний камінь, а також модельні композиції виробів із мигдального тіста — зокрема макаронс. Сировина, яка використана в науковій роботі відповідає вимогам НАССР, ДСТУ та вимогам діючої в Україні нормативної документації, має сертифікати якості (табл. 1.2). Таблиця 2.1 Сировина, що використовується в дослідженнях Назва сировини Нормативні документи Мигдальне борошно згідно ISO 22000:2005 Цукор білий кристалічний ДСТУ 4623:2023 Ксантанова камідь згідно ISO 22000:2005 Аквафаба (порошок з відвару нуту) згідно ISO 22000:2005 Соєвий білковий ізолят згідно ISO 22000:2005 Натуральний природний барвник (спіруліна) згідно ISO 22000:2005 Порошок пирію згідно ISO 22000:2005 Органічний порошок пирію отримують із молодих пагонів, вирощених на екологічно чистих ґрунтах за органічною технологією. Продукт містить мінерали (Fe, Mg, Ca), клітковину, вітаміни А, С, Е, повноцінний рослинний білок, хлорофіл (480,9 мг), флавоноїди (540,6 мг) та ферменти (оксидаза, трансгідрогеназа, протеаза, амілаза, ліпаза), що сприяють травленню та засвоєнню поживних речовин. Соєвий білок і аквафаба є ефективними замінниками яєчного білка для приготування меренги, безе, макаронс. Вдосконалення рецептури дозволить створити веганські макаронс, які не поступатимуться традиційним за смаком, текстурою та зовнішнім виглядом, а 26 також відповідатимуть екологічним і етичним принципам веганського харчування. 1.3 Методи досліджень Розробка технології борошняних кондитерських виробів з мигдального тіста, особливо альтернативних (веганських), потребує використання наукових методів дослідження. Вони дозволяють оцінити якість, стабільність піни, органолептичні характеристики та фізико-хімічні властивості продукту. Відбір проб борошняних кондитерських виробів на основі мигдального тіста для проведення сенсорних, фізико-хімічних та інших досліджень здійснювався відповідно до вимог ГОСТ 7631-85. При розробці технології макаронсів застосовувалися такі фізико-хімічні методи дослідження:  аналіз піноутворювальної здатності — оцінювання здатності замінників яєчного білка формувати стабільну піну шляхом збивання розчинів, з подальшим фіксуванням зміни висоти піни упродовж визначених часових інтервалів та розрахунком максимальної піноутворювальної здатності;  оцінювання «кратності піни» та об’ємної концентрації повітря — шляхом розрахунку на основі максимальної піноутворювальної здатності та об’єму посудини для збивання;  визначення вмісту сухих речовин для оцінки консистенції розроблених макаронсів відповідно до ДСТУ 7804:2015;  рН-метрія для визначення впливу кислотності на стабільність піни. Крім того, для оцінки сенсорних (органолептичних) характеристик готових борошняних виробів з мигдального тіста — макаронсів — здійснювалася органолептична оцінка відповідно до вимог ДСТУ 4803:2013. Хімічний склад розроблених макаронсів (вміст білків, жирів, вуглеводів) визначали за допомогою розрахункового методу. 27 1.4 Блок-схема проведення теоретичних та експериментальних досліджень Розроблення технології борошняних кондитерських виробів з мигдального тіста проведено відповідно до розробленої блок схеми (рис. 1.6). Проведено ґрунтовний аналіз науково-технічних джерел, патентних матеріалів і практичних розробок, спрямованих на вдосконалення технології виготовлення борошняних кондитерських виробів на основі мигдального тіста. Теоретична частина Вивчення напрямів удосконалення борошняних кондитерських виробів з мигдального тіста та інноваційних технологій Характеристика технології борошняних кондитерських виробів з мигдального тіста Аналіз рослинної сировини для розробки борошняних кондитерських виробів з мигдального тіста Експериментальна частина Формулювання мети та задач експериментальних досліджень. Методи досліджень Розробка та наукове обґрунтування рецептурного складу виробів з мигдального тіста та технологічного процесу виробництва макаронс з використанням рослинної сировини Обґрунтування раціональних поєднань сировини. Розробка модельних композицій Дослідження показників якості макаронс з використанням рослинної сировини Параметри оптимізації технологічних процесів Розробка технології макаронс з використання рослинної сировини Розробка заходів щодо впровадження технології макаронс з використанням рослинної сировини Практичне значення 28 Рис. 1.6 - Блок-схема проведення теоретичних та експериментальних досліджень Висновки за розділом 1 Встановлено особливості технології виробництва борошняних кондитерських виробів на основі мигдального тіста. Проведений аналіз наукових джерел та сучасних інноваційних технологій дозволив узагальнити основні напрями вдосконалення даної технології. У роботі чітко окреслено мету, об’єкт та предмет дослідження — а саме: технологію виготовлення макаронсів із використанням рослинної сировини. Предметом дослідження обрано такі інгредієнти та компоненти, як: рослинні замінники яєчного білка (аквафаба, соєвий білковий ізолят), натуральний природний барвник (спіруліна), порошок пирію, ксантанову камідь. Також предметом є модельні композиції виробів із мигдального тіста, включно з макаронсами. Для комплексної оцінки властивостей розроблених виробів застосовано сукупність методів, що дають змогу охарактеризувати їх поживну цінність, органолептичні показники, фізико-хімічні, структурно-механічні та мікробіологічні властивості. Проведення апробацій розроблених макаронсів Розробка нормативно-технологічної документації 29 РОЗДІЛ ІІ РОЗРОБЛЕННЯ РЕЦЕПТУРИ ТА ТЕХНОЛОГІЇ ІННОВАЦІЙНОЇ ПРОДУКЦІЇ ДЛЯ ЗАКЛАДІВ РЕСТОРАННОГО ГОСПОДАРСТВА 2.1 Підбір рецептурних інгредієнтів, їх властивості та вплив на якісні характеристики напівфабрикатів і готової продукції Попит на борошняні кондитерські вироби рослинного походження зростає, що стимулює зацікавленість у заміні традиційних інгредієнтів тваринного походження, зокрема яєць, на їх рослинні аналоги. Яйця мають багато властивостей, які використовують під час приготування та випікання (зв’язування, аерація, пінні текстура, кремоподібність, загустіння, підрум’янювання, стабілізація), тому кожна запропонована заміна зазвичай охоплює деякі, але не всі ці властивості – отже, потрібні різні замінники для різних рецептів. В якості замінників яєць використовують поєднання харчової соди та оцту (банановий гречаний хліб), мелене насіння льону (веганські кекси з лимоном), насіння чіа (кекси, печиво, брауні), пюре бананове, яблучне або гарбузове (хліб на заквасці), соєвий йогурт (кекси, млинці), тофу (кекси). Перспективними альтернативами яєчного білка у технології кондитерських виробів на основі мигдального тіста виступають аквафаба та соєвий білковий ізолят. Аквафаба — це густа прозора рідина, яка утворюється в результаті варіння нуту у воді. Кулінарне використання аквафаби почали досліджувати з 2014 року. Властивості аквафаби спочатку описав Joël Roessel і визначив інгредієнт як піноутворювач, який замінює яєчний білок. Пізніше було встановлено, що аквафаба є чудовим емульгатором і загусником, а не тільки піноутворювачем. Як 30 правило, 1г нуту дозволяє отримати 0,6–1г аквафаби, яка до недавнього часу рахувалась як побічні відходи технологічного процесу. Цей недорогий матеріал можна трансформувати з побічної сировини у нову натуральну харчову добавку з підвищеною вартістю, що значною мірою розширює можливості використання нуту як функціонального інгредієнту. На ринку України представлена аквафаба у вигляді сублімованого порошку (Ledova; My healthy product AUGUST). А також використовують аквафабу у вигляді рідини, яку отримують з консервованого нуту або отримують в процесі теплової обробки нуту. Приготування сухого нуту у воді є важливим етапом у традиційних методах консервування або приготування відвареного нуту. На основі даних наукових досліджень вчених Haifa Sebii, Abir Mokni Ghribi, Wissal Chebbi, Rana Mustafa, Yue He, Youn Young ShimVenkatesh Meda, Martin J.T., Hamadi Attia, Reaney M., Xu Thomas визначено та узагальнено оптимальні параметри для отримання аквафаби з високими якісними характеристиками. У процесі теплової обробки компоненти бобових піддаються структурним змінам, зумовленим термічним впливом (рис. 2.1). Рис. 2.1 - Технологія виробництва аквафаби Нут Гідратація С:W 1:4 t=4С =15…16 год Дистильована вода Теплова обробка С:W 1:5 t=113…120С =60…80 хв Охолодження t=4…6С =22…24 год Проціджування Аквафаба Нут Центрифугування t=25С =40 хв 14800 об/хв рН =5,8 javascript:; javascript:; javascript:; javascript:; 31 Дослідження показало, що неможливо отримати пінну структуру, коли нут попередньо не замочували. Гідратація є необхідним етапом в технологічному процесі приготування бобових, оскільки це зменшує антипоживні фітати та оксалати, а також пом'якшує структуру нуту. Гідратація призводить до набухання, що робить тріщини насіннєвої оболонки більш проникними. Водночас введена вода частково гідратує молекули крохмалю всередині матриці в реологічному явищі, яке називається гелеутворенням. Поєднання цих процесів скорочує час варіння та регулює хімічну дифузію молекул у воду. У деяких дослідженнях зазначається, що після замочування та варіння загальна кількість цукру, олігосахаридів та білка в нуті зменшувалась, враховуючи, що частина цих сполук переходила у воду при варінні. Під час варіння приблизно 5–8 г/100 г загальної кількості твердих речовин переходить у воду, а їх хімічний склад можна розділити таким чином: 1,2 г/100 г вуглеводів з низьким рівнем розчинності у воді, 0,04 г/100г з високим вмістом водорозчинних вуглеводів, 2,4 г/100 г нерозчинної клітковини, 1,0 г/100 г білка, 0,6 г/100 г золи та 4,5 мг/г сапонінів. Функціональні властивості обумовлені хімічним складом продукту. Наявність білків, вуглеводів і сапонінів надає аквафабі емульсійні та піноутворювальні властивості, які можна використовувати у технології продуктів рослинного походження. Відомо, що білки можуть агрегувати на межі повітря- вода або вода-масло, знижуючи поверхневий натяг і дозволяючи включати повітряні бульбашки або краплі олії, які утворюють когезійну плівку з достатньою еластичністю для стабілізації піни та емульсії. При цьому полісахариди мають властивості загущення, які дозволяють їм утримувати воду та покращувати стабільність піни шляхом модифікації в’язкості водної фази. Рідка аквафаба містить переважно полісахариди, білок, сапоніни та продукти реакції Майяра, які сприяють її функціональним властивостям. Інститут харчування Nofima (Норвегія) дослідив склад аквафаби за допомогою інфрачервоної спектроскопії з перетворенням Фур'є (FT-IR). Аналіз проводили як на нефільтрованому зразку, так і після фільтрації. Отримані результати показали, 32 що аквафаба містить переважно білки та вуглеводи у значній кількості, тоді як жирова складова практично відсутня. Кількість легкозасвоюваних вуглеводів виявилась незначною. Хімічний склад аквафаби наведено в таблиці 2.1. Таблиця 2.1 Хімічний склад аквафаби, % Показники Вміст Показники Вміст Білки 21,8 Сахароза 0,6 Жири 0,5 Фруктоза 0,05 Енергетична цінність 154 Глюкоза 0,1 Крохмаль 0,1 За даними аналітичного огляду літератури замінником яєчного білку може бути соєвий білковий ізолят. Він має високу поживну цінність і хороші характеристики переробки. З прогресом технологій харчової промисловості та зміною інформації про здоров’я споживачів ізолят соєвого білка все ширше використовується як харчова сировина. Більшість білків у продукті існують переважно в агрегованому стані, і як розчинні, так і нерозчинні агрегати можна перетворити на наноструктуровані частинки 18. Білок у соєвому ізоляті згортається, утворюючи сферичну структуру з гідрофобним центром і гідрофільним зовнішнім шаром. Ізоляти соєвого білка традиційно готують із знежиреного соєвого шроту за допомогою водної або м’якої лужної екстракції білків і розчинних вуглеводів. Таким чином, нерозчинний залишок, в основному вуглеводи, видаляють центрифугуванням з подальшим осадженням соєвого білка в його ізоелектричній точці (рН в діапазоні 4,5). Білок, що випав в осад, відокремлюють механічним декантуванням, промивають і нейтралізують до pH приблизно 6,8, а потім сушать розпиленням. Отриманий продукт є високоочищеною протеїнатною формою соєвого білка з мінімальним бобовим смаком. Соєві ізоляти є найбільш концентрованою формою соєвого білка 19. https://www.sciencedirect.com/topics/food-science/soy-protein https://www.sciencedirect.com/topics/food-science/nutritive-value https://www.sciencedirect.com/topics/food-science/soy-protein https://www.sciencedirect.com/topics/food-science/soy-protein https://www.sciencedirect.com/topics/food-science/soybean https://www.sciencedirect.com/topics/food-science/soy-protein https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/isoelectric-point https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/isoelectric-point https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/soy-protein 33 Проведено огляд літературних джерел і сформульовано відмінності між соєвим білком та соєвим білковим ізолятом (табл. 2.2). Таблиця 2.2 Характеристика соєвого білкового ізоляту і соєвого білку Показник Відмінності Соєвий білковий ізолят Соєвий білок Характеристика Ізольований соєвий білок (SPI) — це форма білкової харчової добавки, отриманої із розчиненого соєвого шроту при низькотемпературному обробленні. Він відрізняється здатністю діяти як емульгатор і як агент, що забезпечує піноутворення. Соєвий білок є представником рослинних білків; його амінокислотний профіль має спільні риси з білками молока, хоча й з певними відмінностями. Вміст білка 90% 38% Вид Соєвий білок є високомолекулярним органічним полімером, утвореним амінокислотами, сполученими пептидними зв’язками; основну його частину становлять глобуліни (переважно 7S — β‑конгліцин та 11S — гліцинин), які зазвичай складають ≈ 90 % від загального білкового вмісту, тоді як альбумінові фракції — значно меншу частку (близько 5–10 %) Порошкові соєві білкові продукти — це високоочищені або концентровані форми соєвого білка (наприклад, ізолят або концентрат), які мають вигляд сухого порошку з підвищеним вмістом білка. Така форма зручно використовується як білкова добавка, оскільки містить велику частку соєвого білка відносно інших компонентів соєвих бобів — при цьому відсутні більшість жирових чи волокнистих фракцій. Функціональні характеристики Емульгуюча властивість, драглеутворення, властивість до утворення пінної структури Водоутримувальна та жироемульгуюча здатність Органолептичні показники рослинних замінників яєчного білку наведено в таблиці 2.3. Таблиця 2.3 Органолептичні показники соєвого білкового ізоляту та аквафаби Назва показників Соєвий білковий ізолят Аквафаба Зовнішній вигляд Однорідний порошок В’язка рідина 34 Смак і запах Чистий знеособлений без сторонніх присмаків і запахів Нейтральний з легким ароматом нуту Колір Світло-жовтий Від жовтого до світло- коричневого Спостерігається потреба в розробленні продукції з високим вмістом мінеральних речовин, вітамінів та низьким вмістом жирів. Пирій має високий вміст білків, вуглеводів, вітамінів A, C, E, харчових волокон, рибофлавіну ніацину, та фолієвої кислоти, мінеральних речовин, таких як кальцій, залізо, магній, каротин, селен, 22. Він також містить 17 амінокислот, з яких 8 є незамінними, а також має велику кількість антиоксидантів, які можуть бути корисними для лікування різних захворювань, таких як діабет та серцево-судинні захворювання. Крім того, відносно значна кількість золи в порошку свідчить про те, що він містить необхідні елементи для здорового функціонування організму. Склад порошку пирію показано на рис. 2.2. Рис. 2.2 - Хімічний склад порошку пирію 23 Енергетична цінність пирію у вигляді порошку становить 197 ккал. В порошку пирію міститься значна кількість вітамінів та мінеральних речовин (табл. 2.4). 6,3 4,8 0,9 25,2 33,1 30,1 0 5 10 15 20 25 30 35 Вологість Зола Жири Білки Вуглеводи Харчові волокна 35 Таблиця 2.4 Мінеральний та вітамінний склад порошку пирію (на 100 г) Показник Вміст Показник Вміст Вітамін С 14,4 мг Залізо 5,27 мг Вітамін Е 9,14 мг Кальцій 73,8 мг Тіамін 0,61 мкг Магній 24,0 мг Рибофлавін 2,62 мкг Фосфор 36,6 мг Вітамін В6 0,96 мг Калій 147,0 мг Фолієва кислота 84 мкг Натрій 9,46 мг Вітамін В12 66 мкг Цинк 3,90 мг 2.2 Вплив масової частки внесення інноваційних інгредієнтів на властивості модельних систем У процесі розробки харчових продуктів усе більше уваги приділяється використанню альтернативних білкових інгредієнтів рослинного походження, таких як аквафаба та соєвий білковий ізолят. А також вивчаються напрями покращення поживної цінності борошняних кондитерських виробів з мигдального тіста за рахунок використання порошку пирію. Додавання цих компонентів до модельних систем дозволяє змінювати їхні структурно-механічні, реологічні та органолептичні властивості, підвищуючи харчову цінність та функціональні характеристики готової продукції. Аквафаба, як рідина, що утворюється під час варіння бобових культур, володіє піноутворювальними властивостями, завдяки вмісту білків і розчинних вуглеводів. Її використання у модельних системах може сприяти покращенню стабільності емульсій та текстурних показників. Соєвий білковий ізолят є концентрованим джерелом рослинного білка з високою біологічною цінністю, який забезпечує формування стабільної білкової сітки, впливаючи на в'язкість, пружність та водоутримуючу здатність системи. Порошок пирію містить значну кількість біологічно активних речовин і виступає джерелом структурних компонентів, які здатні зміцнювати структуру виробу та підвищувати його харчову цінність за рахунок вмісту харчових волокон. Внесення різних масових часток цих інгредієнтів дозволяє моделювати функціональні властивості систем: змінювати консистенцію, підвищувати піноутворюючу здатність і стабільність системи, покращувати здатність до 36 утримання вологи та формувати необхідну текстуру макаронсів, яка буде за показниками наближатись до контрольного зразку. Дослідження таких змін є важливим для подальшої оптимізації рецептур та розроблення технології макаронс із використанням рослинних білкових інгредієнтів. На початковій стадії дослідження, щоб оцінити можливість повної заміни яєчного білка, були створені модельні зразки, у складі яких як альтернативні білкові компоненти застосовували аквафабу та ізолят соєвого білка:  Контрольний зразок: 100 % яєчний білок, цукор, мигдальне борошно;  Модельний зразок 1: 100 % аквафаби, цукор, мигдальне борошно;  Модельний зразок 2: 100 % соєвого білкового ізоляту, цукор, мигдальне борошно;  Модельний зразок 3: 90 % аквафаби + 10 % соєвого білкового ізоляту, цукор, мигдальне борошно;  Модельний зразок 4: 80 % аквафаби + 20 % соєвого білкового ізоляту, цукор, мигдальне борошно;  Модельний зразок 5: 70 % аквафаби + 30 % соєвого білкового ізоляту, цукор, мигдальне борошно. На другому етапі передбачено визначення оптимального вмісту порошку пирію, що дозволить покращити поживні характеристики макаронсів без погіршення їх органолептичних властивостей. 2.3 Обґрунтування та встановлення параметрів технологічних процесів Технологія приготування макаронс базується на точному дотриманні параметрів кожного етапу, оскільки дані борошняні кондитерські вироби з мигдального тіста надзвичайно чутливі до змін у рецептурі, консистенції тіста та температурних режимів. Важливо отримати ідеальні «кришечки» з гладкою поверхнею, характерною «спідничкою» та ніжною текстурою всередині. При приготуванні необхідно враховувати консистенцію меренги. Перевищення або недостатнє збивання піноутворюючих речовин, знижена піноутворююча здатність та незначна стабільність системи може призвести до 37 того, що суміш буде занадто рідкою або занадто нестабільною, а відповідно макаронс не піднімуться належним чином або не матимуть щільної текстури. В технології передбачено використання мигдального борошна до якого є ряд технологічних вимог. Мигдальне борошно повинно бути дрібного помолу, яке декілька разів просіюють разом із цукровою пудрою для досягнення однорідної структури тіста і рівної поверхні макаронс. Недотримання даних параметрів призведе до отримання грудок або зернистої структури. Основні параметри технологічного процесу згруповано в таблиці 2.5. Таблиця 2.5 Параметри технологічного процесу приготування макаронс Етап Параметри технологічного процесу Обґрунтування Вибір і підготовка мигдального борошна Дрібний помел, просіювання 2…3 рази Забезпечення однорідної структури, без грудочок та зернистості Підготовка та збивання яєчного білку або рослинних замінників (авафаба, соєвий білковий ізолят) 1.Температура сировини (t=22…25С), консистенція. 2. Об'єм піни, стійкість маси 3. Однорідність структури Стійка меренга гарантує структуру та об’єм макаронс Змішування з сухими інгредієнтами (macaronage) Консистенція маси, текучість Від консистенції залежить форма, «спідничка» та гладкість Відсаджування (формування) заготовок Розмір d=3…4 см, товщина 2…3мм Рівність заготовок та однаковий час випікання Сушіння без теплової обробки (croutage) На поверхні шкаралупи утворюється легка скоринка =20…30 хв t=22…25С Без утворення скоринки : -наявні тріщини на поверхні. При недостатньому утворенні скоринки оболонка підніметься, але при натисканні внутрішня частина оболонки розірве поверхню печива -шкаралупа макаронів буде готуватися рівномірно, оскільки не буде різниці між поверхнею шкаралупи та внутрішньою частиною, тому формування коміра не відбудеться Теплова обробка =10…17 хв t=140…150С Рівномірне пропікання, формування структури При макаронажі надмірне або недостатнє змішування тіста може призвести до того, що макаронс будуть занадто плоскими або матимуть порожнисту оболонку. Правильно проведений макаронаж дозволяє отимати тісто, яке стікає стрічкою, блискуче та однорідне. 38 Для отримання ідеальної форми макаронс важливо контролювати параметри піноутворення та щільність тіста. В процесі витримування маси стійкість піни повинна наближатись до контрольного зразку, зменшення об’єму повинно бути не більше ніж 15% від початкової маси. Стабільність піни критично важлива для запобігання осіданню заготовок під час сушіння та випікання. Показником структурної стабільності є формування стабільних «піків». Щільність збитої маси повинна бути в межах 0,3…0,4 г/см3. Низька щільність збитої маси вказує на добре насичення повітрям, що необхідне для підйому макаронс. Щільність готового мигдального тіста – 0,4…0,5 г/см 3 . Щільність готового макаронс після теплової обробки – 0,8…1,0 г/см 3 . Крім того макаронс чутливі до змін температури та вологості, що може вплинути на їх консистенцію та сенсорні показники готової продукції. Випікання у вологому середовищі або при неправильній температурі може призвести до наявності тріщин, утворенню порожнистої оболонки або форма не буде збережена. Висока вологість може подовжити час сушіння або призвести до відсутності «спіднички». Готові макаронс охолоджують на пергаменті/килимку, щоб уникнути прилипання та деформації. Наповнення кремом проходить лише після повного охолодження випечених напівфабрикатів макаронс, щоб зберегти структуру виробу. Технологічний процес приготування макаронс вимагає високої точності на кожному етапі. Встановлені параметри - дрібний помел і просіювання борошна, структурно-механічні характеристики маси, температурні режими - є обов’язковими для отримання якісного продукту з характерною текстурою і високими сенсорними показниками. 2.4 Дослідження основних фізико-хімічних, органолептичних, мікробіологічних, функціонально-технологічних показників інноваційної продукції для закладів ресторанного господарства 39 Піноподібні властивості аквафаба обумовлені, з одного боку, присутністю в ній білків з низькою молекулярною масою — переважно альбумінових фракцій — а також полі-/олігосахаридів і сапонінів. Доведено, що білкові фракції з молекулярною масою ≤ ~25 кДа мають високу здатність до спінювання та поверхнево-активні властивості, які забезпечують адсорбцію на межі «рідка фаза / газ» та сприяють стабілізації повітряних бульбашок у вигляді піни. Крім того, встановлена позитивна кореляція між загальним вмістом білка в аквафабі і її піноутворювальною здатністю та об’ємною ємкістю утвореної піни. Сапоніни, що входять до складу аквафаби, можуть знижувати міжфазний натяг, що також сприяє формуванню і стабілізації піни під час збивання. Таким чином, аквафаба має обґрунтовані функціональні властивості для застосування як піноутворювач у технології борошняних кондитерських виробів на основі мигдального тіста. Рис. 2.3 - Кінетика піноутворення модельних композицій Натуральний (нектонізований) соєвий білковий ізолят характеризується обмеженою здатністю до піноутворення внаслідок компактної конформації білкових молекул. За результатами експериментів, часткове поєднання цього 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 2 4 6 8 10 12 14 16 18 П З хв Контроль МК1 МК2 МК3 МК4 МК5 40 ізоляту з аквафабою (модельна композиція 3) продемонструвало найвищі показники піноутворювальної здатності серед досліджених варіантів. Додавання лимонного соку до модельних композицій перед збиванням сприяє розриву поліпептидних ланцюгів та покращує насичення маси киснем, завдяки чому утворюється більш стійка піна. Крім того, підвищується в'язкість суміші, що позитивно впливає на стабільність піни. Схожий ефект має і використання винного каменю (рис. 2.4). Рис. 2.4 - Вплив винного каменю та лимонної кислоти на якісні показники піни Роль полісахаридів у стабільності піни виконується шляхом зменшення кремоподібності та збільшення в’язкості. У зв’язку з цим можна припустити, що утворення перехресних зв’язків між полісахаридами та білками може відігравати визначальну роль у забезпеченні стабільності піни. Зокрема, під час збивання Аквафаба демонструє легку утворюваність піни — особливо за умов додавання цукру або лимонної кислоти, що підсилює її функціональні властивості. Додавання стабілізуючого агента, такого як винний камінь (крейда), може поліпшити стійкість отриманої піни. Водночас Соєвий білковий ізолят забезпечує піноутворення завдяки білковим фракціям (глобулінам 7S та 11S), які адсорбуються на межі «вода-повітря», зменшуючи міжфазний натяг і стабілізуючи повітряні бульбашки. 41 Рис. 2.5 - Стійкість піни модельних композицій Фізико-хімічні та техніко-функціональні дослідження обох інгредієнтів — аквафаби та соєвого білкового ізоляту — продемонстрували, що вони володіють високою здатністю до піноутворення та утворення стабільної піни. Додатково проведено експериментальний аналіз впливу цукру на стабільність піни, з утворенням піни з яєчного білка, аквафаби та соєвого білкового ізоляту, що представлено на рис. 2.6. Рис. 2.6 - Вплив цукру на стійкість піни 80 100 Контроль МК 1 МК 2 МК 3 МК 4 МК 5 СП, % 42 Визначено щільність рідини: яєчного білка, аквафаби з нуту та соєвого білкового ізоляту при температурі 20 °C. Рідина аквафаби характеризується щільністю в межах 1,02–1,06 г/см³, тоді як щільність рідкого яєчного білка становить близько 1,045 г/см³. Після збивання з цукром щільність суміші знижується внаслідок інкорпорації повітря. Суміш, в якій поєднано аквафабу та соєвий білковий ізолят, за значенням щільності наближається до показників традиційної яєчно‑цукрової маси. Рис. 2.7 - Щільність сировини для приготування меренги Розроблено модельні рецептури із варіюванням кількості порошку пирію в діапазоні від 1 до 9 грамів. На основі результатів досліджень розраховано інтегральний індекс якості модельних композицій, котрий охоплює такі показники: органолептичні властивості; вміст харчових волокон; рівень вітамінів; вміст мінеральних речовин; безпечність кінцевого продукту. Аналіз залежності інтегрального індексу якості від дози порошку пирію дозволив встановити раціональну величину добавки, яка підвищує харчову цінність без погіршення органолептичних та технологічних властивостей (див. рис. 2.8). 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Яєчно-цукрова маса Аквафаба з цукром Соєвий білковий ізолят з цукром Аквафаба/соєвий білковий ізолят з цуром г/ см 3 43 Рис. 2.8 - Залежність комплексного показника якості (КПЯ) від кількості порошку пирію З огляду на рис. 2.8 оптимальним є використання порошку пирію в кількості 3 г. Більша кількість добавки негативно впливає сенсорні показники готових борошняних кондитерських виробів з мигдального тіста. При додаванні більшої кількості порошку пирію суттєво змінюється колір та з’являється неприємний трав’янистий запах. Проведено дослідження сенсорних показників, які є важливим етапом контролю якості та визначення споживчих характеристик борошняних кондитерських виробів з мигдального тіста. Оцінено такі властивості продукції, як зовнішній вигляд, колір, консистенцію, смак та аромат. З огляду на проведені структурно-механічні дослідження, визначено що найкращі дескриптори мала модельна композиція №3. Модельна композиція не мала сторонніх або специфічних смаків чи запахів. Але при цьому колір був сірувато-білий, що є незвичним та неприйнятним для споживачів. І був оцінений дегустаторами у 4 балів з 10. З метою усунення даного недоліку було використано натуральний органічний барвник (спірулина). Застосування натуральних барвників у виробництві кондитерських виробів набуває все більшого поширення у зв’язку із зростанням попиту на продукти без синтетичних добавок. Спіруліна - мікроводорість, багата на пігмент фікоціанін, який забезпечує насичений 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 0 1 2 3 4 5 6 7 КПЯ, од 44 бірюзово-блакитний відтінок. Завдяки своїм властивостям спіруліна рівномірно розподіляється у масі та забарвлює її у яскравий і стійкий колір без негативного впливу на структурно-механічні характеристики меренги. У межах дослідження було проведено сенсорну оцінку напівфабрикатів двох зразків без додавання барвників та із застосуванням натурального барвника на основі спіруліни. Оцінювання проводили за 10-бальною шкалою. Рис. 2.9 - Профілограма якості модельної композиції З результатів сенсорного аналізу можна зробити висновок, що аквафаба не додає жодного додаткового смаку до смаку макаронс. Це проявляється у відсутності рослинних та бобових ароматів. Дослідний зразок без барвника має трохи гірші показники за кольором та загальним враженням через невиразний сірий відтінок, однак текстура та смак залишаються на високому рівні. При використанні спіруліни покращується зовнішній вигляд, макаронс набуває яскравого відтінку. За консистенцією інноваційні вироби мають легку пористу текстуру. Спіруліна та порошок пирію надають злегка рослинні нотки аромату. Результати проведених досліджень підтвердили можливість заміни яєчного білка на аквафабу в поєднанні з соєвим білковим ізолятом у співвідношенні 90:10 у рецептурі макаронс. 45 2.5 Оптимізація технологічних процесів отримання інноваційної продукції для закладів ресторанного господарства Визначення оптимальних параметрів виготовлення удосконалених макаронс Процес оптимізації технологічних параметрів передбачає вибір найбільш ефективного варіанту реалізації технологічних операцій під час виготовлення інноваційного борошняного кондитерського виробу – макаронс із використанням аквафаби, соєвого білкового ізоляту та порошку пирію. Оптимізація спрямована на досягнення максимальної якості готового продукту за мінімальних витрат ресурсів і часу. Для забезпечення об’єктивності оцінки результатів оптимізації необхідно обрати показник, який кількісно характеризує ефективність процесу. Такий показник визначається як критерій оптимальності Q, що є числовою мірою відображення результативності технологічних змін. Вимоги до критерію оптимальності Під час конкретизації задачі оптимізації враховуються такі вимоги до критерію оптимальності Q: 1. Q повинен мати кількісне вираження і визначатися у конкретних одиницях виміру; 2. Бути безпосередньо пов’язаним із цільовим призначенням технологічного процесу (покращення якості макаронс); 3. Проявляти чутливість до основних технологічних параметрів і реагувати на їх зміни; 4. Мати зрозумілий фізичний зміст; 5. Бути єдиним для конкретно визначеної задачі оптимізації. Враховуючи наведені вимоги, у межах даного дослідження критерієм оптимальності обрано комплексний показник якості (КПЯ) готових макаронс, од. Формулювання задачі оптимізації Умову задачі оптимізації можна представити як необхідність встановлення оптимальних значень параметрів технологічного процесу виготовлення удосконалених макаронс за умови Q ⇒ max, од. 46 Об’єкт дослідження – процес виготовлення удосконалених макаронс із мигдального тіста з додаванням аквафаби, соєвого ізоляту та порошку пирію. Предмет дослідження – комплексний показник якості (КПЯ) готових виробів, од. Планування експерименту Зважаючи на поліфакторний характер впливу технологічних параметрів на величину Q, доцільним є застосування методів математично-статистичного планування повнофакторного експерименту (ПФЕ). Такий підхід забезпечує отримання максимальної кількості достовірної інформації щодо впливу режимів випікання на якість готового виробу. Практика застосування ПФЕ дозволяє цілеспрямовано варіювати умовами досліду і за мінімальних витрат часу, матеріалів та інших ресурсів отримати математичну модель процесу, що описує залежність Q від змінних факторів. Розв’язання побудованої моделі при умові Q ⇒ max забезпечує визначення оптимальних режимів технологічного процесу виготовлення інноваційних макаронс. Ключовим елементом планування є розроблення раціональної методики керування експериментом, яка враховує всі можливі взаємодії між факторами, що впливають на КПЯ. Отже, застосування планування експерименту дає змогу:  мінімізувати загальну кількість дослідів;  одночасно варіювати обраними незалежними змінними;  формувати чітку експериментальну стратегію для прийняття обґрунтованих рішень після кожної серії дослідів;  визначати оптимальні значення основних технологічних параметрів. Визначення комплексного показника якості у кожному досліді проводилося у триразовому повторі з подальшою статистичною обробкою результатів для підвищення точності оцінки. Вибір впливових факторів У процесі вивчення режимів виготовлення удосконалених макаронс особливу увагу приділяють вибору керуючих факторів, які здатні суттєво 47 впливати на рівень Q у бажаному напрямі. Вибір найбільш значущих факторів серед потенційних є критичним етапом, що визначає достовірність і результативність проведеної оптимізації. Для забезпечення коректності математико-статистичного моделювання та достовірності результатів оптимізації важливим етапом є обґрунтований вибір керуючих факторів, які безпосередньо впливають на комплексний показник якості (Q) готових макаронс. Керуючі (незалежні) фактори повинні відповідати таким вимогам:  мати можливість одночасного встановлення на заданих рівнях із забезпеченням стабільності їх значень упродовж проведення експерименту;  бути як кількісними (наприклад, тривалість збивання, температура випікання, час термообробки, вологість тіста), так і якісними (природа сировини, спосіб приготування, технологічна послідовність операцій);  забезпечувати високу точність вимірювання, яка відповідає вимогам експерименту та обраному рівню достовірності;  характеризуватися незалежністю один від одного, тобто відсутністю лінійної кореляції між факторами, що гарантує можливість їх варіювання на будь-якому рівні незалежно від інших параметрів. Впливові фактори технологічного процесу На основі аналізу технологічних етапів виготовлення удосконалених макаронс із застосуванням аквафаби, соєвого білкового ізоляту та порошку пирію визначено основні впливові фактори, оптимізація яких дає змогу досягти максимального значення критерію оптимальності Q, а саме:  вологість тіста, %;  густина тіста, кг/м³;  тривалість збивання суміші, хв;  тривалість термічної обробки, хв;  температура випікання, °С. Узагальнення результатів аналізу 48 Проведений аналіз варіативності технологічних факторів, здатних впливати на якість удосконалених макаронс, дозволив сформувати систему взаємопов’язаних показників, контрольована зміна яких у лабораторних умовах забезпечить побудову адекватної математичної моделі процесу та вирішення оптимізаційної задачі за критерієм Q ⇒ max. З метою проведення математично-статистичної оптимізації технологічного процесу виготовлення удосконалених макаронс як керуючі параметри обрано такі фактори:  τ – тривалість термічної обробки, хв;  y – тривалість збивання суміші, хв;  t – температура випікання, °С. Ці параметри мають суттєвий вплив на структурно-механічні, органолептичні та фізико-хімічні характеристики готового виробу, а їх взаємодія визначає загальний рівень комплексного показника якості (КПЯ). Оптимізаційна система Система оптимізації технологічного процесу виготовлення інноваційних макаронс включає такі складові:  Критерій оптимальності Q – комплексний показник якості (КПЯ) удосконалених макаронс, визначений за результатами експериментальних досліджень, од.;  Перший керуючий фактор (Х₁) – температура термічної обробки, t, °С;  Другий керуючий фактор (Х₂) – тривалість термічної обробки, τ, хв;  Третій керуючий фактор (Х₃) – тривалість збивання білково-цукрової суміші, y, хв. Рівні варіювання факторів Для дослідження впливу керуючих параметрів на критерій оптимальності заплановано експеримент із трьома рівнями варіювання кожного фактора:  нижній рівень (н.р.) – мінімальне значення параметра, при якому забезпечується технологічна стабільність процесу; 49  середній рівень (с.р.) – базове значення, що відповідає умовам стандартного технологічного режиму;  верхній рівень (в.р.) – максимальне значення параметра, що не призводить до погіршення якості готового виробу. Крок варіювання кожного керуючого фактора позначається як ±Δ, і визначався на основі аналізу попередніх експериментальних досліджень та технологічного досвіду виробництва макаронс. Умовні позначення, прийняті в дослідженні:  Q або Н – комплексний показник якості (КПЯ), од.;  t – температура випікання, °С;  τ – тривалість термічної обробки, хв;  y – тривалість збивання білково-цукрової маси, хв;  в.р., с.р., н.р. – верхній, середній та нижній рівні варіювання відповідно;  ±Δ – інтервал зміни факторів відносно середнього рівня. Таким чином, сформована система оптимізаційних параметрів створює основу для проведення повнофакторного експерименту та подальшого побудування математичної моделі впливу технологічних факторів на якість удосконалених макаронс. + Х1 – в.р. t; - Х1 – н.р. t, + Х2– в.р, τ; -Х2– н.р, τ; + Х3– в.р, y; -Х3– н.р, y; Хо1, Хо2, Хо3 – с.р для t, τ та y. Для побудови матриці планування експерименту передбачено варіювання керуючих факторів на трьох рівнях їх значень. Для X1 – t +∆ (в.р.); t (с.р.) і t - ∆ (н.р.), Для X2 – τ +∆ (в.р.); τ (с.р.) і τ - ∆ (н.р.), Для X3 – y +∆ (в.р.); y (с.р.) і y - ∆ (н.р.). Рівні ПФЕ представлені у табл. 2.6. Таблиця 2.6 Рівні планування експерименту Рівень Керуючі фактори t, °C τ, хв. y, хв. X1 X2 Х3 Нижній – 130 13 5 50 Середній о 140 15 6 Верхній + 150 17 7 Інтервал варіювання Δ 10 2 1 Оскільки під час планування експерименту формується матриця варіювання трьох керуючих факторів (t, τ та y) на двох рівнях зміни (в.р. та н.р.), кількість необхідних дослідів визначається за формулою: N = 2ⁿ = 2³ = 8. Таким чином, вісім експериментальних дослідів є достатніми для реалізації всіх можливих комбінацій зміни керуючих факторів у межах досліджуваного діапазону. Схематичне представлення варіювання факторів наведено у матриці плану активного експерименту (табл. 2.7). Таблиця 2.7 Матриця-план ПФЕ 2 дослідження впливу керуючих факторів на КПЯ удосконалених макаронс № досліду Спільна дія факторів Позначення рівня зміни фактору Кількість, одиниці виміру, °С Позначення рівня зміни фактору Кількість, одиниці виміру, хв Позначення рівня зміни фактору Кількість, одиниці виміру, хв 1 +Х1 150 +Х2 17 +Х3 7 2 +Х1 150 +Х2 17 -Х3 5 3 +Х1 150 -Х2 13 +Х3 7 4 +Х1 150 -Х2 13 -Х3 5 5 -Х1 130 -Х2 13 -Х3 5 6 -Х1 130 -Х2 13 +Х3 7 7 -Х1 130 +Х2 17 -Х3 5 8 -Х1 130 +Х2 17 +Х3 7 Після формування матриці планування було проведено експеримент. Перед його реалізацією послідовність дослідів рандомізували, надавши їм випадкову нумерацію для усунення можливих систематичних похибок. Кожну серію дослідів (N = 4) виконували у триразовому повторі (m₁, m₂, m₃), після чого обчислювали середнє значення результатів (Hсер), наведене в таблиці 2.8. Таблиця 2.8 Усереднені результати експерименту Досліди N Керуючі фактори КПЯ, Нсер, од. t, °С τ, хв. y, хв. 51 1 150 17 7 87,7 2 150 17 5 88,3 3 150 13 7 90,4 4 150 13 5 84,8 5 130 13 5 81,3 6 130 13 7 83,2 7 130 17 5 84,6 8 130 17 7 85,8 Відтворюваність отриманих експериментальних значень H перевіряли за нульовою гіпотезою щодо однорідності вибіркових дисперсій, які обчислювали за відповідною формулою. )1N( )(S N 1j 2 серjіj 2 ij    (2.1) де N – загальна кількість проведених дослідів; j – порядковий номер досліду; i – номер паралельного вимірювання. Розрахункове значення критерію однорідності дисперсій за Кохреном, який використовується для оцінки їхньої згоди, визначали за формулою: (2.2) max2 uS – мах значення із лінійних дисперсій;   N u uS 1 2 - сума всіх дисперсій по N лініях матриці планування. Якщо виконується умова Gрозр < Gкрит, нульова гіпотеза про однорідність вибіркових дисперсій приймається. Значення Gкрит визначається за статистичними таблицями для відповідного числа ступенів свободи (f₁, f₂) та рівня значущості q. У технологічних розрахунках, як правило, приймається рівень суттєвості q = 0,05 (5%). За результатами розрахунків: Gрозр = 0,2956, Gкрит = 0,2957. Оскільки Gрозр < Gкрит, нульова гіпотеза про однорідність дисперсій підтверджується, що свідчить про відтворюваність експериментальних результатів і високу ймовірність отримання аналогічних даних за повторних досліджень.   2 2max ij ij S S Gрроз 52 Для кількісного опису взаємозв’язку між змінними параметрами (H, t, τ, y) застосовано регресійний аналіз, виконаний методом найменших квадратів. Загальна форма рівняння регресії має вигляд: у= b 0+ b1х1+ b 2х2+...... b nxn. Коефіцієнти регресії (b₀, b₁, … bₙ) відображають середню зміну значення y при зміні відповідного фактора x на одну одиницю. Графічне відображення отриманого рівняння регресії представлено у вигляді кривої регресії. Найпоширенішим випадком є лінійна форма регресійного рівняння, що виражається наступною залежністю: y = b0+b1x1 +b2x2 + ...bіхі . Коефіцієнти b₁, b₂, …, bᵢ відповідають змінним, а b₀ – вільний член рівняння; при цьому y і x можуть бути векторами. Для приведення експериментального рівняння до лінійного вигляду застосовують математичні перетворення, наприклад: lg x, lg y, 1/x, 1/y, √y. Коефіцієнти регресії розраховували методом найменших квадратів за допомогою системи нормальних рівнянь. У даній оптимізаційній задачі кількість рівнянь дорівнює числу керуючих факторів (Х₁, Х₂), позначимо H = y, Х₁ = x₁, Х₂ = x₂. Таким чином, коефіцієнти функції визначаються з цієї системи рівнянь. у= b0+ b1х1+ b2х2 . Перше рівняння записують у наступному вигляді: ∑уі= N b0+ b1∑хj+ b2 ∑хі Коли для запису другого рівняння застосовується квадратична функція, вона множиться на 𝑥 x.∑у2=N b0+ b1∑хj+ b2 ∑х2 2 Коефіцієнти регресії ( b₀, b₁, …, bᵢ ) дають змогу визначити середню зміну залежної змінної y при зміні кожного параметра x на одиницю. Для побудови та оцінки лінійної регресійної моделі використовують програму Microsoft Excel із функціями «Регресія» та «LINEST». В результаті статистичного аналізу отримують: 53  набір коефіцієнтів { b₀; b₁; …; b₂ };  стандартні похибки для коефіцієнтів (Sb);  коефіцієнт детермінованості R², який характеризує ступінь відповідності моделі експериментальним даним (0≤R²≤1): чим ближче до 1, тим достовірніша модель.  статистику F-тесту, що перевіряє ймовірність випадкового характеру адекватності моделі (правило: Fроз > Fкрит → модель статистично значуща).  залишкову суму квадратів, яка показує розкид фактичних значень від лінії регресії. Дані для аналізу вносяться у вигляді таблиці вихідних значень (наприклад, табл. 2.9). Таблиця 2.9 Вихідні дані Дослід, № КПЯ, Нсер, од. Температура обробки, °С Тривалість теплової обробки, хв. Тривалість збивання, хв. 1 88,7 150 17 7 2 89,0 150 17 5 3 89,4 150 13 7 4 87,9 150 13 5 5 84,3 130 13 5 6 85,7 130 13 7 7 86,6 130 17 5 8 87,1 130 17 7 Реалізація розрахункового механізму програми зафіксувала такі дані: 1) Коефіцієнти рівняння регресії Похибки розрахунку коефіцієнтів t-статистика Y-перетин (Н) 61,39 4,69 13,09 Змінна X1 0,14 0,03 5,12 Змінна X2 0,26 0,14 1,86 Змінна X3 0,39 0,28 1,40 2) Регресивна статистика Множинний R 0,94 R-квадрат 0,89 Нормований R-квадрат 0,80 Стандартна похибка 0,78 Спостереження 8,00 54 3) Слід окремо відзначити графічні представлення, які демонструють ступінь збігу між експериментальними даними Y та їх передбачуваними значеннями (зображено на графіку «Передбачуване Y»). Рис. 2.10 – Графік апроксимації експериментальних даних для Х1 – температура обробки, °С Рис. 2.11 – Графік апроксимації експериментальних даних для Х2 – тривалість термічної обробки, хв Рис. 2.12 – Графік апроксимації експериментальних даних для Х3 – тривалість збивання, хв У ході математичного моделювання заданих оптимізаційних завдань сформовано наступну математичну модель: Н = 61,39 + 0,14 Х1 + 0,26 Х2 + 0,39 Х3 Отримано значення коефіцієнту детермінованості R 2 =0,89R. Це дозволяє зробити висновок, що сформована математична модель є адекватною та придатною для розрахунку очікуваних оптимальних значень керуючих факторів. 80 82 84 86 88 90 92 1 5 0 1 5 0 1 5 0 1 5 0 1 3 0 1 3 0 1 3 0 1 3 0 К П Я , о д . Температура обробки, °С Графік регресії для Х1 Y Предсказанно е Y 80 82 84 86 88 90 92 17 17 13 13 13 13 17 17 К П Я , о д . Тривалість термічної обробки, хв. Графік регресії для Х2 Y Предсказанно е Y 80 82 84 86 88 90 92 7 5 7 5 5 7 5 7 К П Я , о д . Тривалість збивання, хв. Графік регресії для Х3 Y Предсказанно е Y 55 Для підтвердження статистичної значущості адекватності моделі застосовано F-тест: за умови Fроз>Fкрит вважаємо, що адекватність моделі не випадкова. Критерій Фішера Fроз Значення Fкрит 10,55 0,02 Для прогнозування HHH за новими значеннями t, τ, y — які не охоплені експериментом, але потенційно лежать в оптимальній зоні Q — використовуємо функцію Excel «ТЕНДЕНЦІЯ». Вона за методом найменших квадратів апроксимує залежність між відомими даними X і Y й обчислює H для нових X. Створюємо таблицю із значеннями X1,X2,X3 (для t, τ, y) та отриманими H. Потім будуємо діаграму «Визначення оптимальних значень параметрів виготовлення удосконалених макаронс», об’єднуючи експериментальні й розрахункові дані. Таблиця 2.10 Дані для визначення оптимальних значень параметрів виготовлення удосконалених макаронс t, % τ, % y, % Hсер 150 17 7 88,7 150 17 5 89,0 150 13 7 89,4 150 13 5 87,9 130 13 5 84,3 130 13 7 85,7 130 17 5 86,6 130 17 7 87,1 120 29 1 86,16 125 27 1,5 86,55 130 25 2 86,94 135 23 2,5 87,33 140 21 3 87,71 145 19 3,5 88,10 150 17 4 88,49 155 15 4,5 88,88 160 13 5 89,26 165 11 5,5 89,65 170 9 6 90,04 56 Рис. 2.13 – Визначення оптимальних значень параметрів виготовлення удосконалених макаронс Аналіз отриманих результатів (див. рис. 2.13) дозволяє встановити, що оптимальними параметрами для виробництва удосконалених макаронс із максимальним значенням КПЯ є: тривалість випікання — 11 хв при температурі 165 °C, а також тривалість збивання — 5,5 хв. Подальше збільшення даних параметрів вважається економічно недоцільним через значне зростання енергозатрат. 2.6 Рецептура та принципова технологічна схема виробництва інноваційної продукції для закладів ресторанного господарства Виготовлення макаронс з використанням аквафаби та соєвого білкового ізолята – це інноваційний підхід, який дозволяє створювати веганські варіанти цього популярного борошняного кондитерського виробу з мигдального тіста. Макаронс готують на основі меренги, яка має 80% повітряної фази. В таблиці 2.11 наведено рецептуру макаронс з використанням альтернативних видів сировини (аквафаби, соєвого білкового ізоляту, порошку пирію, природного барвника спіруліни). 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 7 5 7 5 5 7 5 7 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 17 17 13 13 13 13 17 17 29 27 25 23 21 19 17 15 13 11 9 150150150150130130130130120125130135140145150155160165170 К П Я , о д . Тривалість збивання, хв. Тривалість термічної обробки, хв. Температура обробки, °С 57 Таблиця 2.11 Рецептура інноваційних макаронс Найменування сировини Масова частка сухих речовин, % Витрати сировини на 100 г готового виробу, г Технологічні вимоги до сировини В натурі В сухих речовинах Аквафаба з нуту 10 20,0 2,0 My healthy product AUGUST Соєвий білковий ізолят 95 2,2 2,09 ДСТУ 4595:2006 Кондитерський цукор 99,85 52,7 52,6 ДСТУ 4623-2006 Мигдальне борошно 95 21,1 20,0 ТУ У 10.3-2992501409- 001-2019 Лимонна кислота 99,5 0,1 0,1 ДСТУ 908:2006 Винний камінь 99 0,8 0,8 Виробник Frontier Natural Products Натуральний органічний барвник (спіруліна) 94 0,1 0,1 ДСТУ EN 12392-2:2003 Порошок пирію 95 3,0 2,85 згідно ISO 22000:2005 Начинка на основі рослинної сировини - 30 Вихід 130 В результаті технологічних проробок і серії відпрацювань розроблено технологію макаронс з використанням суміші аквафаби і соєвого білкового ізолята (Додаток А). Аналіз технологічного процесу приготування борошняних кондитерських виробів з мигдального тіста з додаванням рослинної сировини (аквафаби, соєвого білкового ізоляту), визначивши режими кожної операції та мету, що вона досягає представлено в таблиці 2.12. Таблиця 2.12 Аналіз технологічного процесу приготування макаронс з використанням рослинної сировини Технологічна операція Параметри технологічної операції Результат, що отримується Обладнання та інстументарій, що застосовується в технологічній операції Макаронс за інноваційною технологією Аквафабу збити до піни, додати лимонну кислоту, винний камінь та соєвий білковий ізолят. Коли маса буде збита до м’яких піків додають барвник та тоненькою цівкою вливають цукровий сироп уварений до 118С. Продовжують збивання до жорстких піків. Вводять суміш порошку пирію, мигдального борошна та цукру (макаронаж). Відсаджують вироби. 58 Продовження таблиці 2.12 Технологічна операція Параметри технологічної операції Результат, що отримується Обладнання та інстументарій, що застосовується в технологічній операції Вистоюють (croutage). Висушують протягом 11…15 хв. Після дозрівання проводять процес формування з кремом. Підготовка сировини: Підговка аквафаби t= 4…6℃, τ=12…16 хв. Охолодження з метою покращення піноутворення Стіл виробничий Просіювання: мигдальне борошно, порошок пирію - Видалення грудочок, покращення текстури Стіл виробничий Приготування макаронс: Збивання аквафаби та соєвого білкового ізоляту =5…8 хв Отримання об’ємної, повітряної маси Стіл виробничий, міксер Додавання порошку пирію, мигдального борошна, цукру (макаронаж) τ= 1…2 хв. Отримання маси, яка стікає стрічкою Стіл виробничий Відсаджування d=3…5 см Формування виробів однакової форми Стіл виробничий, деко Вистоювання (croutage) =20…30 хв, t=22…25С Утворення «шкірочки» на поверхні, що сприятиме підняттю тіста Стелаж Теплова обробка =11…15 хв, t=130…150С Доведення до стану кулінарної готовності Пароконвектомат З’єднання всіх інгредієнтів, оформлення - Формування готового борошняного кондитерського виробу Стіл виробничий, ваги 2.7 Порівняльний розрахунок поживної та біологічної цінності традиційної та інноваційної продукції для закладів ресторанного господарства Було проведено розрахунок поживної цінності макаронс, виготовлених із використанням суміші аквафаби, соєвого білкового ізоляту та порошку пирію. У модернізованому виробі з мигдального тіста вміст білків зріс на 66,3%, тоді як кількість жирів зменшилася на 36,3%. Крім того, у виробі покращено вітамінний профіль. Загальна енергетична цінність макаронс знизилася на 18,6%. (табл. 2.13). 59 Таблиця 2.13 Хімічний склад макаронсу за інноваційною технологією Показники Макаронс (контроль) Макаронс (інноваційна технологія) Різниця, % Білки, г 9,8 16,3 66,3 Жири, г 19,0 12,1 -36,3 Вуглеводи, г 46,8 40,1 -14,3 Залізо, мг 1,5 2,9 93,3 Вітамін В1, мг 0,08 0,19 137,5 Вітамін РР, мг 18,6 166,1 793,0 Енергетична цінність, ккал 382 311 -18,6 В розроблених макаронс за інноваційною технологією суттєво збільшився вміст харчових волокон за рахунок використання порошку пирію (рис. 2.14). Рис. 2.14 - Вміст харчових волокон в макаронс,% від добової потреби 2.8 Визначення органолептичних, мікробіологічних, структурно- механічних та функціонально-технологічних властивостей інноваційної продукції для закладів ресторанного господарства При постановці завдання ставилось за мету розробити макаронс для широкої групи споживачів, включаючи веганів, споживачів з харчовою алергією та людей які дотримуються здорового харчування. 0,00% 10,00% 20,00% 30,00% 40,00% 50,00% 60,00% Контроль Макаронс (дослід) 60 На основі проведених досліджень розроблено макаронс з використанням аквафаби та соєвого білкового ізоляту. Порівняльна характеристика контрольного та інноваційного зразків макаронс наведена в таблиці 2.14. Таблиця 2.14 Функціонально-технологічні властивості макаронс Показники Макаронс (класична технологія) Макаронс (інноваційна технологія) Піноутворення Високі показники за рахунок овальбуміну. Міцна еластична піна Показники наближаються до контролю за рахунок водорозчинних білків і сапонінів. Піна потребує використання стабілізаторів Стабільність піни Потребує використання стабілізаторів та режимів збивання Підвищується при використанні соєвого білкового ізоляту Стабілізатори Цукор Цукор, лимонна кислота, винний камінь Структуроутворення Базується на здатності білків утворювати стабільну меренгу на основі яєчного білку і цукру, переході піни у тістову масу при макаронажі, коагуляції білків та стабілізації при тепловій обробці Соєвий білковий ізолят посилює піноутворення аквафаби та використовується як стабілізатор. Формується міцна оболонка Термостійкість Високі показники Показники підвищуються за рахунок використання соєвого білкового ізоляту Смак і текстура Мигдальний смак, легка текстура Наближається до контрольного зразку Стійкість при зберіганні До 5 днів Вологість виробу відповідає нормам контрольного зразку, тому термін зберігання до 5 дні Респонденти оцінювали макаронс з аквафабою, соєвим білковим ізолятом та порошком пирію