Химико-технологический контроль на предприятиях хлебопекарной, макаронной и кондитерской отрасли (теория и практика). Учебное пособие

Сахароза относится к нередуцирующим сахарам и практи- чески не восстанавливает медно-щелочные растворы, мало гиг-

роскопична и начинает поглощать влагу при относительной влажности воздуха более 90 %.

Редуцирующими веществами (сахарами), или сахаром до инверсии, называется сумма всех сахаров (глюкоза, фруктоза, мальтоза, лактоза), восстанавливающих щелочной раствор меди или других поливалентных металлов.

Реакция восстановления обусловливается наличием в этих сахарах альдегидных или кетонных (карбоксильных) групп.

Общим сахаром, или сахаром после инверсии, называется сумма всех сахаров, восстанавливающих щелочной раствор меди или других поливалентных металлов, получающихся после обработки в определенных условиях кислотой раствора, содержащего редуцирующие сахара и сахарозу.

Определение содержания каждого видов сахаров представ- ляет трудности и на практике обычно не применяется. Ограничи- ваются определением двух собирательных показателей: массовая доля редуцирующих веществ и массовая доля общего сахара.

В практике хлебопекарного производства определяют сум- му редуцирующих сахаров после гидролиза, принимая ее за со- держание сахара.

При анализе в объекте исследования необходимо сахара перевести в раствор и удалить из него легкоокисляющиеся веще- ства, способные исказить результаты анализа, которые условно называют «мешающие несахара» (белки, жиры, пектиновые ве- щества). Массовую долю сахара в хлебобулочных изделиях (хлеб, булочные, бараночные, сухарные изделия, хрустящие хлебцы, соломка) определяют по ГОСТ 5672-68 «Хлеб и хлебо- булочные изделия. Методы определения массовой доли сахара» перманганатным (арбитражным), ускоренным (йодометрическим) или горячего титрования.

Перманганатный метод основан на восстановлении соли железа (III) оксидом меди (I) и последующем титровании восста- новленного оксида железа (II) перманганатом калия.

31

Применим для тортов, пирожных, восточных сладостей,

мучных кондитерских изделий при возникновении разногласий в оценке качества.

Йодометрический метод основан на взаимодействии реду- цирующих сахаров, находящихся в растворе, с ионом меди (I), комплексно связанным с лимонной кислотой, с образованием ок- сида меди (I).

При помощи йодсодержащего реактива определяют коли- чество непрореагировавшего остатка иона меди (II) медно- цитратного раствора, взятого в избытке.

Применяется метод для всех видов кондитерских изделий, полуфабрикатов, кроме мучных изделий, полуфабрикатов для тортов и пирожных и восточных сладостей.

Ускоренный метод горячего титрования основан на спо-

собности редуцирующих сахаров восстанавливать окисную медь в закисную.

Метод определения массовой доли редуцирующих веществ и общего сахара со щелочным раствором меди основан на взаи- модействии редуцирующих сахаров, находящихся в растворе, с ио- ном меди (II), комплексно связанным с солью винной кислоты, взя- том в избытке. Избыточную медь восстанавливают стандартным раствором инвертного сахара (или стандартным раствором глюко- зы) в присутствии индикатора метиленового синего.

Синий цвет раствора, обусловленный метиленовым синим, сохраняется до тех пор, пока в растворе нет редуцирующих ве- ществ. Если в реакционную колбу попадет хотя бы одна избыточ- ная капля раствора редуцирующего сахара, то синяя окраска исчезает.

При определении редуцирующих веществ в объектах, содер- жащих значительное количество сахарозы, рекомендуется в стан- дартный раствор инвертного сахара или глюкозы ввести чистую са- харозу в количестве, приблизительно соответствующем предпола- гаемому соотношению редуцирующих веществ и сахарозы в объек- те исследования.

Для проведения анализа используют бюретку с Z-образным наконечником, для того чтобы уменьшить возможность нагревания стандартного раствора инвертного сахара или глюкозы, так как на-

32

гревание раствора увеличит объем титранта и приведет к искаже- нию результатов анализа.

Феррицианидный метод определения массовой доли редуцирующих веществ основан на окислении карбоксильных групп редуцирующих сахаров избытком феррицианида в щелочной среде.

Недостатком метода является необходимость введения коррективов при определении содержания редуцирующих веществ в присутствии значительного количества сахарозы, что

при анализе объектов кондитерского производства наблюдается очень часто.

Это объясняется тем, что наряду с редуцирующими

веществами феррицианидом частично окисляется и сахароза в щелочной среде. Чем больше ее, тем больше искажение результата. Поэтому вводят поправочный коэффициент, величина

которого зависит от соотношения редуцирующих веществ и сахарозы в объекте исследования.

Фотоколориметрический метод анализа основан на погло- щении немонохроматического света.

Сущность метода определения массовой доли общего саха- ра ускоренным фотоэлектроколориметрическим методом с рас-

твором бихромата калия заключается в окислении всех сахаров раствором бихромата калия в сильно кислой среде.

В результате такой реакции все сахара, редуцирующие и неимеющие свободных полуацетальных гидроксилов, окисляют- ся до диоксида углерода и воды, а шестивалентный хром в ионе

33

Cr2О72- восстанавливается в трехвалентный ион Cr3+. Количество образовавшегося сине-зеленого иона эквивалентно количеству сахаров, вступивших в реакцию, что позволяет по изменению оп- тической плотности определить количество редуцирующих ве- ществ, прореагировавших с дихроматом калия.

После приготовления водной вытяжки из навески объекта исследования проводят осаждение мешающих несахаров, кото- рые также могут окисляться и искажать результат анализа.

Отличительной особенностью метода является отсутствие операции гидролиза сахарозы.

Декстрины, содержащиеся во многих объектах кондитер- ского производства, не осаждаются при обработке сульфатом цинка.

Поэтому данный метод применяют для объектов, в рецеп- туру которых не входит патока (шоколад, пралине, жировые ва- фельные начинки, мучные изделия).

Метод не применим для объектов, содержащих алкоголь. Если в объекте исследования содержится патока, то результат корректируют введением поправочного коэффициента, учиты- вающего окисление декстринов.

Коэффициент зависит от соотношения патоки и общего са- хара в объекте исследования. Это соотношение рассчитывают ориентировочно по рецептуре:

34

2.4. Массовая доля жира

Жиры, или триглицериды, – природные органические со- единения, полные сложные эфиры глицерина и одноосновных жирных кислот; входят в класс липидов. В живых организмах выполняют структурную, энергетическую и др. функции.

Состав жиров отвечает общей формуле

СН2 – СООR1 СН – СООR2

СН2 – СООR3

где R1, R2, R3 – радикалы жирных кислот (иногда различных).

Природные жиры содержат в своём составе три кислотных радикала, имеющих неразветвлённую структуру и, как правило, чётное число атомов углерода (содержание «нечетных» кислот- ных радикалов в жирах обычно менее 0,1 %).

Жиры гидрофобны, практически нерастворимы в воде, хо- рошо растворимы в органических растворителях и частично рас- творимы в этаноле (5-10 %).

Природные жиры чаще всего содержат следующие жирные кислоты: насыщенные (лауриновая (C11H23COOH); миристиновая (C13H27COOH); стеариновая (C17H35COOH); пальмитиновая (C15H31COOH); маргариновая (C16H33COOH)) и ненасыщенные (пальмитолеиновая (C15H29COOH, 1 двойная связь); олеиновая (C17H33COOH, 1 двойная связь); линолевая (C17H31COOH, 2 двой- ные связи); линоленовая (C17H29COOH, 3 двойные связи); арахи- доновая (C19H31COOH, 4 двойные связи, реже встречается).

Врастениях жиры содержатся в сравнительно небольших количествах, за исключением семян масличных растений, в кото- рых содержание жиров может быть более 50 %. Насыщенные жиры расщепляются в организме на 25-30 %, а ненасыщенные – полностью.

Всуточном рационе человека оптимальным считается сле- дующее соотношение жирных кислот: полиненасыщенных – 10 %, мононенасыщенных – 60 %, насыщенных – 30 %.

35

Следует отметить, что ни один из природных жиров не соответ- ствует указанным нормам.

Энергетическая ценность жира приблизительно равна 9,1 ккал/г (38 кДж/г). При сильном взбалтывании с водой жидкие (или расплавленные) жиры образуют более или менее устойчи- вые эмульсии. Природной эмульсией жира в воде является молоко.

При хранении жиров происходит их порча, обусловленная гидролитическими или окислительными процессами, либо их со- четанием. По своей природе жиры склонны к расщеплению и распаду, поэтому гидролиз и окисление жиров являются естест- венными процессами.

Гидролиз – это процесс расщепления молекул глицерина на элементы при взаимодействии с водой, он протекает в жирах, со- держащих такие катализаторы, как липаза, фосфолипаза, силь- ные органические и неорганические кислоты, а также в результа- те деятельности микроорганизмов. Гидролиз жиров ведет к на- коплению свободных жирных кислот, что выражается ростом ки- слотного числа. С накоплением низкомолекулярных кислот (мас- ляной, капроновой) появляются неприятные специфические вкус

изапах.

Впроцессе хранения жиров происходит изменение кислот- ного, перекисного и йодного чисел.

С точки зрения физиологической ценности наиболее пред- почтительным является использование жиров, содержащих наи- большее количество полиненасыщенных жирных кислот и мини- мальное количество трансизомеров, например, жиров на основе

пальмового масла или жировых смесей гидрированных жиров с натуральными растительными маслами. Однако наличие полине-

насыщенных жирных кислот в жирах значительно снижает сроки годности кондитерских изделий, производство которых включает такие процессы, как взбивание (кремы), вымешивание и другие операции, связанные с включением воздуха.

Установлено, что наиболее эффективными функциональ- ными ингредиентами этой группы являются ненасыщенные жир- ные кислоты с расположением первой двойной связи, считая от

СН3-группы, между третьим и четвертым углеродными атомами – ω-3-жирные кислоты. К таким кислотам относятся линолевая,

36

эйкозапентаеновая и докозагексаеновая кислоты. Ненасыщенные жирные кислоты участвуют в расщеплении липопротеинов низ- кой плотности, холестерина, предотвращают агрегацию кровяных тел и образование тромбов, снимают воспалительные процессы.

Всостав большинства кондитерских изделий входит жир. Его содержание колеблется от нуля в таких изделиях, как марме- лад, и приближается к 40 % в таких изделиях, как некоторые сор- та пралиновых конфет, шоколада, тортов и пирожных.

При этом могут использоваться различные жиры – нату- ральные (животного или растительного происхождения), а также продукты переработки натуральных жиров гидрогенизацией, пе- реэтерификацией, кристаллизацией из растворителей и т.п.

При производстве мучных кондитерских изделий, многих конфет, вафельных начинок и др. применяют масло сливочное, маргарин, кондитерский жир и др.

Всвязи с этим контроль содержания жира имеет большое значение в кондитерском производстве.

На многих пищевых предприятиях применяется рефракто- метрический метод (экспрессный) определения жира.

Рефрактометрический метод определения жира не требует много времени, его с успехом можно применять при контроле массовой доли жира в шоколаде, какао-порошке, печенье, халве, массе пралине, какао тертом, во многих видах пирожных и тортов.

Он основан на определении коэффициента преломления раствора жира в растворителе, коэффициент преломления кото- рого известен и значительно отличается от коэффициента пре- ломления исследуемого жира: чем больше будет эта разница, тем

точнее будут результаты.

К таким растворителям относятся nd20:

бензин определенной фракции………………………...1,40 α – хлорнафталин (монохлорнафталин)………….…...1,63 α – бромнафталин (монобромнафталин)………….…..1,65

Коэффициент преломления жиров nж находится в пределах

1,46-1,48.

Лучшим является растворитель, который имеет коэффици-

ент преломления, наиболее отличающийся от nж, не растворяет воду и малолетуч. Всем этим условиям вполне удовлетворяет

37

α – бромнафталин. Монохлорнафталин более летуч по сравнению

с монобромнафталином и обладает очень резким неприятным запахом.

Так как коэффициент преломления монобромнафталина высокий, то применяется универсальный рефрактометр (сахарный рефрактометр, позволяющий определить nd20 до 1,54, для этой цели непригоден).

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2.

Определение массовой доли сухих веществ и влаги в сырье, полуфабрикатах, готовых изделиях

Цель работы: освоить различные методы определения мас- совой доли сухих веществ и влаги в сырье, полуфабрикатах, го- товых изделиях высушиванием до постоянной массы, ускоренной сушкой, рефрактометрическим методом.

Приборы, реактивы и материалы: весы лабораторные, ве-

сы аналитические, сушильный шкаф марки СЭШ, прибор «ПИ- ВИ-1», стеклянные бюксы с крышкой, стеклянная палочка, не- проклеенная фильтровальная бумага, эксикатор, водяная баня, песок, тигельные щипцы, фарфоровая или медная ступка с пести- ком, лабораторная мельница, мука, сахар-песок, макаронные из- делия, молоко сгущенное, зефир, мармелад, печенье, патока, творог.

Порядок выполнения работы

Определить массовую долю сухих веществ и влаги в сырье, полуфабрикатах, готовых изделиях различными методами.

Метод высушивания до постоянной массы

Для анализа используются чистые, высушенные в течение 30 мин бюксы с притертой крышкой, предварительно взвешен- ные на аналитических весах с точностью ±0,0002 г.

Навеску сахара-песка или быстроизмельченного сахара- рафинада 10 г взвешивают в бюксе на аналитических весах с той

38

же точностью, при этом крышка бюксы должна быть закрыта. За-

тем навеску высушивают в сушильном шкафу при температуре 105 °С до постоянной массы. Высушивание начинают при темпе- ратуре 50 °С и в течение 30 мин доводят ее до температуры 105 °С. Первое взвешивание после достижения указанной темпе- ратуры производят через 2 ч. Перед взвешиванием бюксы с на- весками охлаждают в эксикаторе и взвешивают, закрыв крышкой. Последующее взвешивание проводят через каждый час сушки. Считают, что постоянная масса достигнута, когда разница между двумя последовательными взвешиваниями не превысит 0,001 г.

Массовую долю влаги W, %, рассчитывают по формуле

где m1 - масса бюксы с навеской до высушивания, г; m2 - масса бюксы с навеской после высушивания, г; m - масса бюксы, г

Макаронные изделия массой около 50 г измельчают в мед-

ной или фарфоровой ступке и размалывают на лабораторной мельнице до полного прохода через сито с круглыми отверстиями диаметром 1 мм. Из массы, прошедшей на сито, берут навески. Определение проводят аналогично описанному выше.

Для определения массовой доли влаги сгущенного молока навеску 10 г смешивают с песком, из-за высокой вязкости объек- та исследования. Затем бюксу с навеской помещают на кипящую

водяную баню и стеклянной палочкой равномерно распределяют навеску в песке. Затем помещают в сушильный шкаф и далее по- ступают аналогично описанному выше.

Массовую долю влаги W, %, вычисляют по формуле (*), где m1 - масса бюксы с песком, стеклянной палочкой и навеской до высушивания, г; m2 - масса бюксы с песком, стеклянной па- лочкой и навеской после высушивания, г; m - масса бюксы с пес- ком и стеклянной палочкой, г.

39

Влажность муки определяют по ГОСТ 9404-88. Берут на- веску массой 5 г с точностью до 0,01 г и помещают ее в предва- рительно взвешенную металлическую бюксу с крышкой. Шкаф нагревают до температуры 130 оС. Проводят высушивание в те- чение 40 мин при открытой крышке. Затем вынимают тигельны- ми щипцами из шкафа, накрывают крышками и переносят в экси- катор для охлаждения на 15-20 мин. Затем бюксы снова взвешивают.

Массовую долю влаги W, %, рассчитывают по формуле (*).

Метод ускоренной сушки

Проводят на приборе ВЧ. Готовят пробу для анализа, для

чего среднюю пробу измельчают в ступке с пестиком и берут 4-5 г для анализа. Навеску измельченного объекта исследования помещают в специальном пакете в зазор между плитами. Пакет для навески готовят из непроклеенной бумаги. Обычно используют фильтровальную бумагу. Ее нарезают на листы в форме квадрата со стороной 16 см или в виде прямоугольника размером 20x14 см. Пакеты заранее высушивают в приборе при температуре 150 оС в течение 3 мин. Высушенные пакеты охлаждают, взвешивают и хранят не более 2 ч в эксикаторе. Массу навески равномерно распределяют внутри пакета. Взвешивание производят с точностью ± 0,01 г.

Температура высушивания 165-170 оС, продолжительность – 3 мин (печенье, пряники, вафли), остальные изделия – 5 мин.

По окончании высушивания пакет с навеской помещают в эксикатор на 1-3 мин и взвешивают. В прибор могут быть

одновременно помещены два пакета для параллельных определений. Результат анализа рассчитывают по формуле (*).

Для определения массовой доли влаги макаронной муки (крупки и полукрупки) – продолжительность высушивания 28 мин. Хлебопекарную муку сушат в течение 5 мин.

При определении массовой доли влаги творога масса на- вески 5 г, время сушки 5 мин при температуре 150-152 оС.

40