W010759 Дипломная работа Разработка технологии и рецептуры заварного полуфабриката нетрадиционного состава

РЕФЕРАТ

Ключевые слова: заварной полуфабрикат, полисахариды, казеинат натрия.

В данной дипломной работе приведено 14 рисунков, 33 таблицы, использовано  32 источника литературы.

Целью данной работы является разработка технологии и рецептуры заварного полуфабриката нетрадиционного состава.

Рассмотрены существующие рецептуры заварного полуфабриката. Определено влияние смеси полисахаридов на основе казеината натрия, вводимой взамен яйца, на качество готовых изделий. Приведена машинно-аппаратурная схема и операторная модель производства заварного полуфабриката.

Экспериментально полученные данные сведены в таблицы и представлены графически, установлены оптимальные дозировки компонентов, обеспечивающие получение заварного полуфабриката  наилучшего качества.

Результаты исследования рекомендованы к внедрению в производство, поскольку помимо структурообразующей роли полисахариды, являясь пищевыми волокнами, повышают пищевую и снижают энергетическую ценность готовых изделий, что очень актуально в свете последних тенденций производства кондитерских изделий лечебно-профилактической направленности.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 7

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8

1.1 Традиционная технология производства заварного полуфабриката 8

1.2 Новые виды сырья для производства заварного полуфабриката 9

 1.2.1 Пищевые волокна, свойства, способы получения, применение в кондитерской промышленности 9

 1.2.2 Сахарозаменители 23

 1.2.3 Казеинаты, свойства, способы получения, использование в кондитерской промышленности 25

 1.2.4 Взаимодействие казеинатов с полисахаридами 27

1.3 Современные способы производства заварного полуфабриката 30

1.4 Обоснование темы и задачи исследования 33

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 35

2.1 Объект исследования 35

2.2 Методы исследования 35

 2.2.1 Определение пенообразующей способности белка 35

 2.2.2 Определение плотности изделий 36

 2.2.3 Определение массовой доли сухих веществ 36

 2.2.4 Органолептическая оценка качества изделий 38

2.3 Результаты исследований и их обсуждение 38

 2.3.1 Исследование пенообразующей способности белок-полисахаридных смесей 39

 2.3.2 Исследование влияния белок – полисахаридных смесей на качество заварного полуфабриката 57

 2.3.3 Разработка рецептуры и технологии заварного полуфабриката 59

2.4 Выводы по экспериментальной части 62

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 64

3.1 Рецептура заварного полуфабриката 64

3.2 Технологический расчет 64

3.3 Операторная модель технологической системы производства заварного полуфабриката 69

3.4 Машинно-аппаратурная схема производства заварного полуфабриката 75

4 ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 78

4.1 Требования охраны труда к помещению лаборатории 78

 4.1.1 Пожарная безопасность 78

 4.1.2 Электробезопасность 80

 4.1.3 Микроклимат на рабочем месте 82

 4.1.4 Температура, влажность и подвижность воздуха рабочей зоны 83

 4.1.5 Освещение в лаборатории 84

 4.1.6 Шум и вибрация 87

 4.1.7 Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны 88

4.2 Правила безопасной работы в лаборатории 91

 4.2.1 Организация рабочего места 91

 4.2.2 Работа с вредными веществами 91

 4.2.3 Оказание первой помощи при несчастных случаях 93

 4.2.4 Нагревательные приборы 94

 4.2.5 Работа со стеклянной и фарфоровой посудой 94

4.3 Охрана окружающей среды 95

 4.3.1 Загрязнение окружающей среды твердыми отходами и их утилизация 95

 4.3.2 Защита атмосферы 96

 4.3.3 Охрана гидросферы 97

5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 98

5.1 Маркетинговые исследования 98

 5.1.1 Оценка рынка сбыта 99

 5.1.2 Оценка и анализ конкурентоспособности продукции 101

5.2 Расчет основных плановых показателей 103

 5.2.1 Плановый фонд рабочего времени 103

 5.2.2 План производства продукции 104

 5.2.3 План обеспечения сырьевыми ресурсами 105

 5.2.4 Расчет энергетических ресурсов 107

 5.2.5 Расчет потребности и стоимости воды на технологические цели 107

 5.2.6 Расчет фонда заработной платы цеха производительностью 1,092  т/сутки 108

 5.2.7 План по себестоимости продукции 109

5.3 Сравнительная характеристика технико-экономических показателей 110

5.4 Выводы по экономической части 111

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 112

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 114

ПРИЛОЖЕНИЕ 117

ВВЕДЕНИЕ

Кондитерская промышленность – одна из ведущих отраслей пищевой промышленности. В настоящее время кондитерская промышленность в состоянии удовлетворить огромный потребительский спрос. Благодаря разработке прогрессивных технологий постоянно расширяется ассортимент и повышается качество продукции. По данным Минздрава РФ, большая часть населения страны испытывает дефицит в витаминах, минеральных элементах и других биологически активных веществах. Развитие многих заболеваний усиливается и в связи с несовершенной структурой питания (высокий уровень продуктов с высоким содержанием жира, недостатком продуктов растительного происхождения и прочее).

Кондитерские изделия прочно обосновались в нашем рационе. Приятный вкус, тонкий аромат, привлекательный внешний вид, высокая энергетическая ценность и усвояемость – все эти свойства обуславливают спрос потребителя на кондитерские изделия.

Большой сегмент на рынке кондитерских изделий занимают мучная кондитерская продукция. Для создания конкурентоспособных мучных полуфабрикатов предприятиям приходится решать ряд задач по увеличению сроков годности, повышению пищевой ценности, снижению себестоимости товара и т.д. Одним из путей решения данных задач является использование белок-полисахаридных смесей. Совместное присутствие белоксодержащих продуктов и пищевых волокон позволит повысить пенообразующую способность, что положительно скажется на органолептических качествах продукции, а также её физико-химические свойствах. Разработка рецептур и технологии заварного полуфабриката с использованием белок-полисахаридных смесей является актуальной темой.

1.  ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1  Традиционная технология производства заварного полуфабриката

Тесто – это сложная гетерогенная коллоидная система, образованная ограниченно набухшими белками и крахмалом муки. Реологические характеристики теста определяются в первую очередь количеством и качеством белков муки, всеми остальными компонентами рецептуры и технологическими параметрами его приготовления. Кондитерское тесто представляет собой многокомпонентную систему, полученную в месилках как непрерывного, так и периодического действия  [11].

Заварной полуфабрикат готовят ручным полумеханизированным, и механизированным способами. Технологический процесс приготовления заварного полуфабриката состоит из следующих стадий: приготовление заварки, приготовление теста, формование теста, выпечка.

Приготовление заварки. Заварку готовят из смеси муки, масла, воды и соли. В открытом варочном котле нагревают до кипения мало, соль и воду. К полученной массе постепенно добавляют муку. Смесь тщательно перемешивают в течении 3-5 минут до образования однородной, эластичной массы, легко отстающей от стенок и дна , после чего ее выгружают в месильную машину для дальнейшего замеса с меланжем, температура смеси 75-80°С. Влажность заваренной массы 38-39%.

Приготовление теста. Заварку переносят в месильную машину и постепенно при перемешивании добавляют меланж. Продолжительность замеса 15-20 минут. Готовое тесто должно быть равномерно перемешанным, без комочков. Влажность теста 54-57%.

Формование.  Полумеханизированный и ручной способы: Тесто отсаживают вручную из мешков или с помощью отсадочной машины в виде трубочек или колец на листы. Механизированный способ: Тесто отсаживают с помощью отсадочной машины на ленту печного конвейера, слегка смазанную жиром. Длина тестовых заготовок - 115±5 мм. Вес 31±2г.

Выпечка.  Полумеханизированным и ручным способами – производится в печах туннельного, тупикового типа в электрошкафах 35-40 минут при температуре 100-200°С. Механизированным способом – производится в печах туннельного типа 35-40 минут при температуре 190-200°С. Влажность готового изделия 24,0±4,0+3,0%.

1.2  Новые виды сырья для производства заварного полуфабриката

Сырье, используемое в производстве кондитерских изделий, можно разделить на основное и дополнительное. Основное сырье формирует определенную структуру кондитерских изделий с необходимыми механическими и реологическими свойствами. Основным сырьем являются сахар, патока, какао-бобы, орехи, фруктово-ягодные полуфабрикаты, пшеничная мука, крахмал, жиры, на долю которых приходится 90% всего применяемого сырья [24]. Дополнительное сырье, не изменяя своих реологических свойств, придает кондитерским изделиям пикантность, эстетичный внешний вид, улучшает структуру, удлиняет сроки хранения. К дополнительному сырью относятся студнеобразователи, пищевые кислоты и красители, ароматизаторы, эмульгаторы, пенообразователи, влагоудерживающие добавки и др. [15]. Загустители и гелеобразователи — это вещества, используемые в малых количествах, увеличивают вязкость пищевых продуктов, создают желеобразную структуру мармеладных изделий и конфет с желейными корпусами, а также стабилизируют пенную структуру пастильных изделий, сбивных корпусов конфет.  Большинство загустителей и гелеобразователей относятся к полисахаридам. Исключение составляет гелеобразователь желатин, имеющий белковую природу [12].

1.2.1 Пищевые волокна, свойства, способы получения, применение в кондитерской промышленности

Пищевые волокна (или полисахариды) – большая группа полимерных веществ различной химической природы, источниками которых служат растительные продукты. Они играют важную роль в функционировании некоторых органов и систем организма человека и в первую очередь, благотворно влияют на работу кишечника, способствуют снижению уровню холестерина в крови, обладают гиполипидемическим действием, что позволяет использовать их в профилактике и лечении многих заболеваний [22].

Альгинаты — соли альгиновой кислоты, в частности: альгинат натрия (E401), альгинат калия (Е402), альгинат кальция (Е404).

Эмпирическая формула  (C6H706Na)n.

Рис. 1.1 ― Общая формула альгинат натрия

Альгинаты калия и натрия в воде образуют коллоидные растворы, в отличие от нерастворимой альгиновой кислоты [18].

Альгиновая кислота и ее соли являются полисахаридами. Широкое использование морских полисахаридов связано с такими их свойствами, как вязкость, способность к набуханию, взаимодействие с определенными структурами. Соль альгиновой кислоты, получаемой из бурых морских водорослей семейства Ламинария. Растворение в воде в определенных концентрациях приводит к образованию геля. Используется в качестве загустителя и стабилизатора, пленкообразователя. Альгинаты в организме человека не перевариваются и выводятся через кишечник [1].

Альгиновая кислота (Е400) и ее соли (Е401 — Е405) представляют собой полисахариды бурых морских водорослей родов Laminaria и Macrocystis (alga в переводе с латинского — водоросль), которые построены из остатков β-D-маннуроновой и α-L-гулуроновой кислот, находящихся в пиранозной форме и связанных в линейные цепи 1,4-гликозидными связями.

Распределение остатков мономеров этих кислот вдоль полимерной цепи носит блочный характер и образует три типа блоков:

• гомополимерные блоки из монотонных последовательностей остатков β-D-маннуроновой кислоты (М-блоки);

• гомополимерные блоки из монотонных последовательностей остатков а-L-гулуроновой кислоты (Г-блоки);

• гетерополимерные блоки с регулярным чередованием остатков обеих кислот (М-Г-блоки).

Такое строение полимерных молекул приводит к образованию кристаллических участков (зон жесткости) в Г-блоках, аморфных участков (зон гибкости) в М-блоках и участков с промежуточной жесткостью в гетерополимерных М-Г-блоках. Соотношение мономеров и характер их распределения в молекулах альгинатов меняются в широких пределах в зависимости от сырьевого источника. Степень полимеризации молекул составляет обычно 100-300, что соответствует молекулярной массе от 200 000 до 600 000 [19].

Технологический процесс получения альгинатов основан на щелочной экстракции разбавленными растворами соды или щелочей в виде хорошо растворимых натриевых или калиевых солей. При подкислении экстракта из раствора выделяют собственно альгиновые кислоты, которые после очистки и концентрирования высушивают. В связи с ограниченной стабильностью альгиновых кислот, как правило, на завершающем этапе их переводят в различные солевые формы. Статус пищевых добавок наряду с альгиновой кислотой имеют пять альгинатов (таблица 1.1).

Растворимость этих добавок в воде зависит от природы катиона в мономерных остатках, формирующих молекулы рассматриваемых гетерогликанов.

Свободные альгиновые кислоты плохо растворимы в холодной воде, но набухают в ней, связывая 20-300-кратное количество воды, однако растворимы в горячей воде и растворах щелочей, образуя при подкислении гели.

Таблица 1.1  

Е-номер Название

Е400 Альгиновая кислота

Е401 Альгинат натрия

Е402 Альгинат калия

Е403 Альгинат аммония

Е404 Альгинат кальция

Е405 Пропиленгликольальгинат (ПГА)

Натриевые и калиевые соли альгиновых кислот легко растворяются в воде с образованием высоковязких растворов. Соли с двухвалентными катионами образуют гели или нерастворимые альгинаты.

Вязкость растворов альгинатов связана с длиной полимерной молекулы альгината, в связи с чем коммерческие препараты имеют, как правило, определенную молекулярную массу. В этом случае вязкость растворов изменяется пропорционально концентрации добавки. При низких концентрациях повышение вязкости может быть достигнуто путем введения небольшого количества ионов кальция, которые, связывая молекулы, приводят фактически к повышению молекулярной массы и, как следствие, к повышению вязкости. Превышение дозировки ионов кальция может привести к гелеобразованию.

Образование гелевой структуры в растворах альгинатов происходит в результате взаимодействия их молекул между собой с участием ионов бивалентного кальция, причем зонами ассоциации служат участки полигулуроновой кислоты (зоны кристалличности). В связи с этим гелеобразующая способность и прочность гелей непосредственно связаны с количеством и длиной зон кристалличности. С химической точки зрения формирование геля при взаимодействии альгината с ионами кальция можно рассматривать как ионообменный процесс замены одновалентного катиона (например, натрия) в молекуле водорастворимой соли альгиновой кислоты с образованием стыковых зон через катион двухвалентного металла.

Применение альгинатов в пищевых продуктах основано на взаимодействии их водорастворимых солевых форм в присутствии ионов кальция, что приводит к модификации реологических свойств (повышению вязкости или образованию гелевой структуры). По своим технологическим функциям альгинаты являются загустителями, гелеобразователями и стабилизаторами. Альгинат кальция проявляет также функцию пеногасителя.

Одно из главных преимуществ альгинатов как гелеобразователей — их способность образовывать термостабильные гели, которые могут формироваться уже при комнатной температуре.

Пищевые добавки этой подгруппы широко применяют в пищевой промышленности для изготовления мармелада, фруктовых желе, конфет и осветления соков. Пропиленгликольальгинат, не осаждающийся в кислых растворах, используется в качестве стабилизатора при производстве мороженого, концентратов апельсинового сока, приправы к салатам и сырам.

Концентрация альгинатов в пищевых продуктах составляет от 0,1 до 1,0 %. В результате исследований не было выявлено негативного влияния альгината натрия на усвоение кальция из рациона питания [18].

Пектин (Е440) – гетерополисахариды, основу которых составляет рамногалактуронаны (производные полигалактуроновой кислоты), при этом часть карбоксильных групп полигалактуроновой кислоты обычно этерифицирована метаном, а часть вторичных спиртовых групп ацетилирована [19].

                                                                                                                                                                 Рис. 1.2 ― Общая формула пектиновых веществ.

Пектиновые присутствуют во всех высших растениях, особенно много во фруктах и в некоторых водорослях. Пектины, являясь структурным элементом растительных тканей, способствуют поддержанию в них тургора, повышают засухоустойчивость растений, устойчивость овощей и фруктов при хранении. Используются в пищевой промышленности — в качестве структурообразователей (гелеобразователей), загустителей, а также в медицинской и фармацевтической промышленности — в качестве физиологически активных веществ с полезными для организма человека свойствами. В промышленных масштабах получают пектиновые вещества в основном из яблочных и/или цитрусовых выжимок, жома сахарной свёклы, корзинок подсолнечника. Другие виды растительного сырья не имеют особого промышленного и прикладного значения [1].

По химической природе пектины представляют собой гетерополисахариды, основу которых составляют рамногалактуронаны. Главную цепь полимерной молекулы образуют производные полигалактуроновой (пектовой) кислоты (полиурониды), в которой остатки D-галактуроновой кислоты связаны 3,4-α-гликозидной связью. Основная цепочка полигалактуроновой кислоты в растворе имеет вид спирали, содержащей три молекулы галактуроновой кислоты в одном витке. В цепь полигалактуроновых кислот неравномерно через 1,2-α-гликозидную связь включаются молекулы L-рамнозы (6-дезокси-L-маннопиранозы), что придает полимерной молекуле зигзагообразный характер [19].

Часть карбоксильных групп полигалактуроновой кислоты обычно этерифицирована метанолом (пектиновая кислота), а часть вторичных спиртовых групп (С2 и С3) может быть ацетилирована. Молекулы пектинов могут содержать от нескольких сотен до тысячи мономерных остатков, что соответствует средней молекулярной массе от 50 до 150 тыс.

Соли пектовой кислоты получили название пектаты, пектиновой — пектинаты. Гомогенную структуру пектиновой цепи, кроме рамнозы, нарушают также боковые цепочки нейтральных сахаров, в построении которых участвуют галактоза, арабиноза и ксилоза.

Различия пектиновых веществ обусловлены разветвленностью полимерной цепи, содержанием в ней полигалактуроновой кислоты, разнообразием моносахаридного состава боковых цепей, состоянием карбоксильных (частично метилированы) и вторичных спиртовых (частично ацетилированы) групп, а также характером распределения карбоксильных групп вдоль полимерной молекулы. Указанные выше особенности строения пектинов позволяют их молекулам связывать воду, образовывать гели и взаимодействовать с катионами металлов и белками. Они играют важную роль в физиологических процессах, участвуя в водном и ионном обмене. Эти же свойства обусловливают широкое применение пектинов в пищевой промышленности.

В клетках растений пектиновые вещества прочно связаны с другими соединениями (целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин), участвующими в построении клеточных структур, и не могут быть извлечены водной экстракцией. Такая нерастворимая в воде форма получила название протопектин. При созревании или тепловой обработке фруктов и овощей протопектин превращается в растворимый пектин.

В промышленности пектин получают кислотным или ферментативным гидролизом - обменной реакцией между водой и веществом (в данном случае пектинсодержащим материалом), которая сопровождается гидролитическим расщеплением реакционноспособных химических связей.

Подбираются такие условия, при которых гидролизуются гликозидные связи, соединяющие пектиновые молекулы с целлюлозой, и не затрагиваются более прочные гликозидные связи в полимерной пектиновой молекуле, а также сложноэфирные связи в этерифицированных карбоксильных группах.

Технологический процесс включает от 4 до 7 этапов, основным из которых является гидролиз протопектина, сопровождающийся экстракцией его из растительного сырья. В классических способах гидролиз проводят растворами минеральных кислот (НС1, H2SO4, HNO3, Н3РО4) при рН менее 2 и температуре около 85°С в течение 2 - 2,5 ч. При этом молекулы рамногалактуронанов переходят в раствор, откуда после очистки и концентрирования их извлекают различными технологическими приемами, например осаждением из этанола. Осажденный пектин сушат, измельчают и стандартизируют, добавляя сахар или ретардатор — соль одновалентного катиона и пищевой кислоты (молочной, винной, лимонной), замедляющие процесс гелеобразования.

В некоторых случаях степень этерификации выделенных пектинов понижают специально, для чего концентрированный жидкий экстракт подвергают контролируемой деэтерификации кислотным, щелочным или ферментативным (с помощью фермента пектинэстеразы) способом. Наиболее быстрым является способ щелочной деэтерификации под действием гидроксида натрия или аммиака (процесс аммонолиза). В зависимости от степени этерификации все пектины условно разделяют на две подгруппы:

• высокоэтерифицированные — степень этерификации более 50 %;

• низкоэтерифицированные — степень этерификации менее 50 %.

В настоящее время выпускают несколько видов пектинов, выделяемых из различного сырья и отличающихся по составу и функциональным свойствам: яблочный, цитрусовый, свекловичный, пектин из корзинок подсолнечника, а также комбинированные пектины из смешанного сырья. Строение молекул пектинов, выделяемых из различных растительных объектов, имеет свои отличительные особенности; по молекулярной массе, степени этерификации, наличию ацетилированных гидроксильных групп (таблица 1.2).

Таблица 1.2 ― Особенности различных пектинов

Вид пектина Характеристика

по степени этерификации по молекулярной массе по наличию ацетильных групп

Яблочный Высокоэтери-фицированный Высокомолеку-лярный Неацетилирован-ный

Цитрусовый То же Низкомолеку-лярный То же

Свекловичный Низкоэтерифици-рованный То же Ацетилированный

Подсолнеч-никовый То же Высокомолеку-лярный То же

Указанные пектины отличаются также характером распределения карбоксильных групп по длине пектиновой молекулы: в яблочных пектинах это распределение равномерное, а  в цитрусовых — нет.

Особенности химического строения пектиновых молекул, в частности, степень этерификации, определяют различия их физико-химических свойств, основными среди которых являются растворимость, гелеобразующая и комплексообразующая способность.

Растворимость пектинов в воде повышается с увеличением степени этерификации их молекул и уменьшением молекулярной массы. Пектовая кислота, в молекуле которой нет этерифицированных карбоксильных групп, в воде нерастворима. При комнатной температуре в условиях интенсивного перемешивания в 100 мл воды растворяется от 4 до 8 г пектина, при температуре 60—80°С — около 10 г, т. е. максимальная концентрация водных растворов пектина может составлять 10 %. Растворимость повышается в присутствии Сахаров. Из-за наличия в пектиновых молекулах диссоциирующих свободных карбоксильных групп их водные растворы имеют кислую реакцию (рН около 3,5).

Главное свойство, на котором основано применение пектинов в пищевых технологиях,- гелеобразующая способность.

Гелевая структура растворов пектинов образуется в результате взаимодействия пектиновых молекул между собой и зависит от особенностей строения молекулы - молекулярной массы, степени этерификации, характера распределения карбоксильных групп. Кроме того, на процесс гелеобразования влияют температура, рН среды и содержание дегидратирующих веществ.

Формирование пространственной структуры геля может происходить двумя путями:

- за счет изменения сил электростатического отталкивания пектиновых молекул в присутствии дегидратирующих веществ (сахарозы) в кислой среде (сахарно-кислотное гелеобразование);

- при участии ионов поливалентных металлов.

Высокоэтерифицированные пектины образуют гели в присутствии кислоты (рН 3,1 - 3,5) при содержании сухих веществ (сахарозы) не менее  65 %, низкоэтерифицированные - в присутствии ионов поливалентных металлов, например кальция, независимо от содержания сахарозы в широком диапазоне рН (от 2,5 до 6,5). Пектины высокой степени этерификации образуют высокоэластичные гели, имеющие тенденцию к возвращению формы в исходное состояние после ее изменения при механическом сдвиге.

Пектины низкой степени этерификации в зависимости от концентрации ионов кальция могут давать различные по консистенции гели - от высоковязких (не восстанавливающих исходную форму после деформирования) до высокоэластичных.

Технологическая функция стабилизатора проявляется молекулами пектина в таких дисперсных пищевых системах, как мороженое, майонезы, соки с мякотью. Аналогично некоторым видам модифицированных крахмалов пектины можно использовать в качестве низкокалорийного заменителя жиров в эмульсионных продуктах (наливные маргарины, майонезы).

Содержание пектинов в пищевых продуктах составляет от 0,03 до 2,0 %, т. е. от 0,3 до 20 г на 1 кг изделия.

В последнее время пектины широко используют в качестве профилактических средств для групп населения, проживающих в зонах риска отравления тяжелыми металлами и радионуклидами, благодаря способности низкоэтерифицированных пектинов образовывать комплексные соединения с ионами цинка, свинца, кобальта, стронция, радионуклидами.

Кроме того, будучи растворимыми пищевыми волокнами, пектины являются физиологически ценными пищевыми добавками (функциональными ингредиентами), присутствие которых в пищевых продуктах традиционного рациона способствует улучшению состояния здоровья. Специфическое физиологическое воздействие растворимых пищевых волокон связано с их способностью снижать уровень холестерина в крови, нормализовать деятельность желудочно-кишечного тракта, связывать и выводить из организма некоторые токсины и тяжелые металлы. Рекомендуемое суточное потребление пектиновых веществ в рационе здорового человека составляет 5-6 г.

Все перечисленные свойства пектинов позволяют отнести их к ряду важнейших физиологически ценных пищевых добавок.

Пектины (Е440а) - добавки природного происхождения, совершенно безвредны, их можно использовать в неограниченных количествах. Суточная доза амидированных пектинов (Е440b) регламентируется и не должна превышать 25 мг на 1 кг массы тела.

Как и все прочие пищевые добавки, коммерческие пектины должны соответствовать определенным показателям качества, которые регламентируются официальными требованиями к чистоте этих продуктов. Предписания международных организаций включают 10-11 химических показателей, главным из них является содержание галактуроновой кислоты, характеризующей содержание собственно пектина, которое должно быть не менее 65 %. Ко второй группе химических показателей, определяющих качество коммерческих пектинов, относится содержание тяжелых металлов (меди, цинка, свинца). Например, содержание свинца в пектинах не должно превышать 10 мг/кг продукта. Для низкоэтерифицированных пектинов, полученных путем аммонолиза, регламентируется степень амидирования, которая не должна превышать 25 % [18].

Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ) представляет собой простой эфир целлюлозы и гликолевой кислоты и является полимерной многоосновной кислотой с β-1,4-глюкозидными связями, содержащей в своем составе большое количество карбоксильных групп[2].

Химическая формула Na-КМЦ имеет вид:

[C6H7O2 (OH)3-m(OCH2COONa)m]n,

где m – степень замещения гидроксильных групп,

n  – степень полимеризации целлюлозы.

Рис. 1.3 ― Общая формула карбоксиметилцеллюлозы

Процесс получения простых эфиров целлюлозы включает стадию повышения ее реакционной способности, поскольку плотная упаковка целлюлозных волокон препятствует взаимодействию гидроксильных групп с молекулами реагентов. Для этого целлюлозу подвергают набуханию или переводят в растворимое состояние. В промышленных условиях процесс ведут в гетерофазной среде (дисперсия целлюлозы в ацетоне или изопропиловом спирте), обрабатывая целлюлозу раствором гидроксида натрия при температуре 50-140°С с образованием алкалицеллюлозы (процесс мерсеризации). Пищевые производные целлюлозы получают взаимодействием алкалимодификации с галогеналкилами (образование метилированных и этилированных производных) или соответствующими эпоксидами (получение гидроксиэтил- и гидроксипропилпроизводных).

Комбинируя исходные реагенты, получают смешанные производные целлюлозы, метилэтилцеллюлозу,  гидроксипропилметилцеллюлозу и т. п. Модификация целлюлозы аналогично модификации крахмала приводит к изменению свойств (растворимости, вязкости растворов, способности к гелеобразованию и т. п.), что отражается на ее технологических функциях в пищевых системах.

Традиционно производные целлюлозы используют в технологиях хлебобулочных и кондитерских изделий, молочных и обезжиренных эмульсионных продуктов, безалкогольных напитков, где они выступают в качестве эмульгаторов и стабилизаторов многокомпонентных дисперсных систем, суспензий и эмульсий, обеспечивают необходимые консистенцию и вкусовые свойства.