Математическая модель прогнозирования сроков безопасного хранения и годности пшеничной хлебопекарной муки

В нормативных документах: Техническом регламенте ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продук­ции», МУК 4.2.1847—04 «Санитарно-эпидемиоло­гическая оценка обоснования сроков годности и условий хранения пищевых продуктов», а также в ГОСТ Р 52189— 2003 «Мука пшеничная хлебопекарная» указано, что срок годности и условия хранения пищевых продуктов уста­навливает (определяет) изготовитель продукции. Это серьезно осложняет работу предприятий, которые долж­ны обеспечить безопасное хранение пшеничной муки при различных температурно-влажностных условиях, не имея в настоящее время инструмента оценки, позволяющего определить возможность безопасного хранения муки.

Для решения этой проблемы во ВНИИ зерна и продук­тов его переработки разработаны инструментальный метод и методика определения норм, ограничивающие сроки безопасного хранения и годности муки по значе­нию кислотного числа жира (КЧЖ), т. е. содержания сво­бодных жирных кислот. Использование показателя КЧЖ позволяет заменить довольно сложную в организацион­ном плане органолептическую оценку. С применением разработанных метода и методики установлено, что норма КЧЖ для безопасного хранения пшеничной хлебопекар­ной муки составляет 50мг КОН на 1 г жира [1].

Для определения сроков безопасного хранения и год­ности по значению КЧЖ проведены экспериментальные исследования длительного хранения муки в различных условиях с начальным значением КЧЖ = 19,5мг КОН на 1 г жира [2]. На рис. 1 в качестве примера приведена зависимость КЧЖ от продолжительности хранения муки. Как видно из графика, наиболее существенные изменения КЧЖ происходят в первые месяцы ее хранения, с течени­ем времени скорость этих изменений снижается.

Исследования проведены в широких диапазонах тем­ператур хранения (от 29,9 до —11,1°С), влажности муки (от 9,7 до 16,3%) и относительной влажности воздуха (от 53 до 89%) (см. таблицу).


Результаты экспериментов обобщены в виде полино­миальных уравнений второй степени:

где А, В, С—коэффициенты, t — срок хранения пшенич­ной муки, мес.
Характер изменения КЧЖ при различных условиях лабораторного хранения, рассчитанный по коэффициен­там уравнения (1), которые представлены в таблице, пока­зан на рис. 2.

Установлено, что характер этих кривых определяется не только температурой хранения, но и влажностью муки и относительной влажностью воздуха. Статистическая обработка экспериментальных данных по хранению пшеничной муки в лабораторных и производственных условиях (в расчетах также учитывали данные проведен­ных испытаний муки хлебопекарной высшего сорта на ОАО «Искровец» Росрезерва при начальном значении КЧЖ = 30,4 мг КОН на 1 г жира) показала, что опреде­ляющие факторы для установления сроков безопасного хранения и годности пшеничной муки — исходное зна­чение КЧЖ и температура хранения при условии равно­весной влажности муки.

Получено уравнение регрессии для прогнозирования сроков безопасного хранения (Сх) пшеничной муки в диапазоне изменения его температур (Т) от 30 до 0°С, влажности муки (W) от 9,7 до 16,3%, исходного значения КЧЖ муки от 19,5 до 30,4мг КОН на 1 г жира:


где j — относительная влажность воздуха, %;R2коэф­фициент достоверности.
В уравнении (2) нижнее значение температуры хране­ния принято равным 0°С, так как при отрицательных температурах значение КЧЖ не достигает нормы для безопасного хранения, равной 50 мг КОН на 1 г жира, из-за гидролитических процессов, происходящих в муке при хранении (см. рис. 1).

Анализ полученного уравнения показывает, что он имеет физический смысл, т. е. продолжительность безо­пасного хранения муки пшеничной хлебопекарной уве­личивается с уменьшением начального (исходного) зна­чения КЧЖ, снижением температуры хранения и влаж­ности муки, а также относительной влажности воздуха.

Вместе с тем, влажность муки и относительная влаж­ность воздуха связаны между собой изотермами сорбции [3], и влажность муки при хранении определяется зна­чением относительной влажности воздуха. Учитывая незначительный диапазон изменения влажности муки при хранении, в качестве одного из параметров при ее хранении, помимо исходного значения КЧЖ и темпера­туры хранения, приняли относительную влажность воз­духа, тем более, что этот показатель всегда присутствует при определении сроков годности пищевых продуктов.

Тогда уравнение для расчета продолжительности безопасного хранения муки принимает вид:

Как видно из уравнения, исключение показателя влажности муки, ввиду небольшого диапазона ее изме­нения, не внесло существенных изменений в расчет­ное уравнение (2). Полученные зависимости позволя­ют определить сроки безопасного хранения муки во всем диапазоне области изменения факторов, напри­мер в диапазоне температур от 30 до 0 °С. При этом начальное значение КЧЖ изменялось от 19,5 до 30,4мг КОН на 1 г жира, влажность муки от 9,7 до 16,3%, относительная влажность воздуха от 53 до 89%.

Сроки годности муки определяли на основании изме­нения в процессе хранения комплексной органолептической оценки, полученной по результатам дегустации муки и выпеченного из нее хлеба в каждом из опытов. Как видно из рис. 3, приведенного в качестве примера, можно отметить три области изменения комплексной органолептической оценки, в начале характеризующей область безопасного хранения муки с достаточно высо­кой оценкой, в конце — область с низкой оценкой, мало изменяющейся при дальнейшем хранении, характери­зующей предел годности муки и, между ними, область ее реализации до истечения сроков годности.



Экспериментальные данные по срокам безопасно­го хранения и годности муки с учетом органолепти­ческой оценки муки и хлеба, выпеченного из нее, для условий проведения опытов в зависимости от темпе­ратуры хранения, представлены на рис. 4. Для опреде­ления соотношения между сроком годности и сроком безопасного хранения муки пшеничной хлебопекарной при условиях проведения опытов в зависимости от температуры хранения получены уравнения:
• срок безопасного хранения муки пшеничной хле­бопекарной

• срок годности муки пшеничной хлебопекарной при хранении


Между сроками безопасного хранения и годности существует определенное соотношение (рис. 5), кото­рое с большой степенью достоверности описывается уравнением:


Полученное полиномиальное уравнение включает экспериментальные данные стендовых опытов, а также производственные данные при хранении хлебо­пекарной муки в складских условиях.
Вместе с тем, полученные соотношения учитывают только изменение температуры хранения и не учиты­вают начальное значение КЧЖ, влажности муки и относительной влажности воздуха.
Для учета этих изменений экспериментальные дан­ные были обработаны в форме зависимости:

где Сг — срок годности муки, мес; Сх — срок безопас­ного хранения муки, мес.
Для соотношения между сроками годности и сроками безопасного хранения получено уравнение регрессии:


Область определения уравнения: Т — 29,9...0°С; W- 9,7-16,3%; КЧЖисх - 19,5-30,4мг КОН на 1 г жира; j - 53-89%.
Таким образом, разработанная математическая модель позволяет прогнозировать сроки безопасного хранения и годности пшеничной хлебопекарной муки при различных его условиях.

Представляет интерес по полученным эксперименталь­ным данным определить нормативы годности пшеничной хлебопекарной муки и уточнить нормативы безопасного хранения, которыми должны руководствоваться предпри­ятия, производящие и хранящие эту продукцию. С этой целью можно использовать уравнения (4) и (5) для уста­новления сроков достижения безопасного хранения и годности и уравнение (1) с системой коэффициентов, ука­занных в таблице.

По результатам расчета среднее значение норматива КЧЖ для безопасного хранения в этом случае составляет 50,8, а годности — 78,2 мг КОН на 1 г жира. При этом стан­дартное отклонение будет составлять соответственно 4,9 и 7,25%, а коэффициент вариации — 9,6 и 9,3%. С учетом данных стандартного отклонения можно принять значение нормативов КЧЖ для безопасного хранения и годности муки соответственно 50±5 и 80±8мг КОН на 1 гжира.

Полученная математическая модель позволяет прогно­зировать сроки безопасного хранения и годности пше­ничной хлебопекарной муки высшего сорта. При этом контроль за соблюдением показателей качества муки осу­ществляется по соответствующим нормативам. Разрабо­тано «Руководство по определению сроков безопасного хранения и годности муки пшеничной хлебопекарной».

Проведенные исследования позволили сделать следу­ющие выводы:
  • получены экспериментальные данные по изменению КЧЖ пшеничной хлебопекарной муки при различных значениях температуры хранения и влажности муки, а также относительной влажности воздуха, характерных для промышленного хранения в различных регионах Российской Федерации;
  • определена связь между сроками безопасного хранения и годности пшеничной хлебопекарной муки при раз­личных его условиях, и разработана математическая модель, позволяющая прогнозировать сроки безопас­ного хранения и годности муки;
  • установлено, что при отрицательных температурах хра­нения КЧЖ может не достигать нормативных значений для безопасного хранения муки из-за гидролитических процессов, происходящих при ее хранении;
  • точнены нормативы годности пшеничной хлебопе­карной муки, определяющие сроки ее реализации.


Литература

1.   Приезжева, Л. Г. Методика определения норм свежести и год­ности зернопродуктов по кислотному числу жира / Л. Г. При­езжева//Хлебопродукты. — 2010. — № 12. — С. 50—53.
2.   Приезжева, Л. Г. Длительное хранение пшеничной хлебопе­карной муки высшего сорта в лабораторных и производст­венных условиях / Л. Г. Приезжева [и др.] // Хлебопродук­ты. - 2017. - № 10. - С. 44-47.
3.   Сорочинский, В.Ф. Изотермы сорбции пшеничной муки / В.Ф. Сорочинский [и др.] // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2017. — №6. — С. 5-7.

 

В. Ф. Сорочинский, д-р техн. наук; Л. Г. Приезжева, канд. биол. наук
ВНИИ зерна и продуктов его переработки — филиал ФНЦ пищевых систем имени В. М. Горбатова

Статья опубликована в журнале:
Хранение и переработка сельхозсырья. – 2017. - №12. – С.24-27.


 
Наверх ↑