К разработке системы прослеживаемости при производстве макаронных изделий группы А по оптическим свойствам компонентов
Для контроля качества и обеспечения безопасности пищевых продуктов в России в соответствии с ГОСТ Р ИСО 22005-2009 с 1.01.2011 г. введён термин «прослеживаемость».
Прослеживаемость технологической цепочки, начиная с входных компонентов (сырья) и заканчивая поставкой готового продукта конечному потребителю, с 1.07.2005 г. обязательна для всех стран Евросоюза. Одна из основных целей прослеживаемости качества пищевой продукции - удовлетворение требований потребителя. Разработка и внедрение такой системы актуальна и при производстве макаронных изделий группы А, поскольку они являются продуктами здорового и диетического питания, спрос на который растёт [1,2, 4]. Недостаточный объём производства товарного зерна твёрдой пшеницы в России [2] для обеспечения населения высококачественными макаронными изделиями, его цена и ухудшение качества подчас толкают производителя к фальсификации.
Проблема полноценного обеспечения населения продуктами для здорового и диетического питания на данном этапе может быть решена при использовании современных методов контроля качества продукции, в основе которых лежат цифровые технологии. В 2016-2017 гг. был создан инструментальный метод контроля качества муки из зерна твёрдой пшеницы по оптическим свойствам (цветовым характеристикам), определяемым на основе анализа её цифрового изображения (получен патент) [3, 5, 7, 8].
Оценка продукции по отдельным элементам цепочки прослеживаемости при производстве макаронных изделий группы А по оптическим свойствам позволяет поддерживать стабильно высокое качество этой продукции в соответствии с требованиями потребителей и приблизить его к качеству макаронных изделий, производимых, например, в Италии, а также отказаться от импорта и увеличить экспорт отечественных макаронных изделий в различные страны. Такая оценка будет способствовать выявлению этапов в цепочке производства макаронных изделий группы А, где нарушается рецептура, что приводит к фальсификации продукции. Для этого были сформированы элементы схемы прослеживаемости (от производителя зерна твёрдой пшеницы до отгрузки готовой продукции) по трём регионам России. Объектами исследования были выбраны все компоненты (продукция), отобранные на этапах цепочки системы прослеживаемости производства макаронных изделий группы А: зерно твёрдой пшеницы; мука высшего сорта (крупка), выработанная из зерна твёрдой пшеницы; макаронные изделия (рис. 1).
Все компоненты (продукцию) оценивали по оптическим свойствам: показателю «желтизна», рассчитанному по специальному алгоритму с учётом трёх базовых цветов (зелёного G, синего В и красного R), и по характеристике цвета в синем участке спектра в цветовом пространстве RGB. Для получения цифрового изображения исследуемой пробы цветовые характеристики определяли на экспериментальном образце сканирующего анализатора муки (САМ), который был разработан во ВНИИЗ - филиале ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН совместно с ООО«НИЦИСС».
По всем трём регионам России проведены исследования от 5 до 8 проб отобранной продукции по сформированным цепочкам. На рис. 1 приведена одна из цепочек, по которой крупка, полученная на мукомольном заводе, поступила на две макаронные фабрики. Макаронные изделия были исследованы на двух заводах.
Идентифицирование продукции по отдельным выбранным нами элементам цепочки прослеживаемости проведено по следующим критериям - номер партии и качество продукции по оптическим свойствам, определённым на основании анализа цифрового изображения зерна, муки и макаронных изделий.
Анализ отобранных проб зерна твёрдой пшеницы и муки (крупки) из него по основным показателям качества на всех трёх цепочках схемы (поданным ВНИИЗ) показал, что исследуемое зерно отвечало требованиям, предъявляемым к характеристикам зерна твёрдой пшеницы 1-го класса, установленным ГОСТ Р 52554-2006, ГОСТ 9353-2016 (табл. 1) и требованиям к характеристикам муки из твёрдой пшеницы, регламентируемым ГОСТ 31463-2012 (табл. 2). Исключение составила одна проба № 1 кр по показателю «качество сырой клейковины» - 48 усл. ед. приб. ИДК (по стандарту - не менее 50 усл. ед. приб. ИДК).
Важно отметить, что показатели качества зерна и муки (крупки), представленные предприятиями, практически совпали с результатами, полученными во ВНИИЗ. Оценка представительности зерна твёрдой пшеницы по трём цепочкам прослеживаемости производства макаронных изделий, выполненная по цветовым характеристикам и сопоставленная с цветовыми характеристиками зерна различных сортов яровой и озимой твёрдой пшеницы [7, 8] и товарных партий 2017-2019 гг., показала, что с учётом метрологических характеристик практически идентичны (табл. 3).
В табл. 4. приведены результаты определения цветовых характеристик (показатель «желтизна» и характеристика цвета в синем участке спектра) всех компонентов по трём цепочкам прослеживаемости производства макаронных изделий группы А - от оценки качества зерна, поступившего на мукомольный завод, муки высшего сорта (крупки) и до макаронных изделий.
Проследим движение продуктов по цепочке № 1. На предприятие, вырабатывающее макаронные изделия, поступает мука (крупка) (проба 2 кр), полученная на мукомольном предприятии, перерабатывающем зерно твёрдой пшеницы (проба 2 з). Проба, отобранная на этом заводе, - 1 кр, а на второй макаронной фабрике - 20 кр. Различия по показателю «желтизна» по трём пробам крупки, отобранным на трёх предприятиях, составили 1,15 отн. ед., что находится в пределах величины повторяемости измерений.
Макаронные изделия (проба 6 м), полученные на первом макаронном заводе, и макароны исследуемой марки в торговой сети (проба 7 м. т) практически одинаковые. Однако макаронные изделия, полученные на втором заводе, по показателю «желтизна» отличаются от изделий, выработанных на первом заводе. На втором макаронном заводе, на который поступила крупка пробы 20 кр, одинаковая по показателю «желтизна» с крупкой, поступившей на первый макаронный завод (1 кр), макаронные изделия в среднем на 10 отн. ед. темнее, чем на первом заводе. Предполагаемая причина - нарушение рецептуры при производстве макаронных изделий на втором заводе.
Наблюдаемые различия в цветовых характеристиках могут быть объяснены созреванием муки (крупки), так как цветовые характеристики крупки лабораторных помолов были определены на второй день после размола, а по цепочкам - на 17-20 день после выработки, т. е. пробы крупки были отобраны после её хранения [5, 6].
Макаронные изделия, полученные на макаронном заводе по цепочке №2 (проба 8 м) и макароны исследуемой марки в торговой сети (проба 9 м. т) имели самые высокие показатели «желтизны», различающиеся на 5 отн. ед.
По цепочке № 3, несмотря на высокие показатели цвета муки (крупки), поступившей на макаронную фабрику, и практически одинаковой по цвету муки цепочки № 2, полученные макаронные изделия имели более тёмный цвет.
Рис. 1. Одна из цепочек схемы прослеживаемости производства макаронных изделий из твёрдой пшеницы группы А:
з - зерно в нативном состоянии; з.ц - зерно цельносмолотое; кр - мука высшего сорта (крупка); м - макаронные изделия, изготовленные на предприятии;
м.т - макаронные изделия в упаковке
Для всех трёх цепочек системы прослеживаемости производства макаронных изделий, мука высшего сорта (крупка), поступившая на макаронные фабрики, по цветовым характеристикам соответствовала характеристикам крупки - продукту, выработанному на мукомольном заводе. По цепочке № 3 отмечена-разница в 3 отн. ед., что в пределах установленной абсолютной погрешности при измерении муки высшего сорта (крупки) из твёрдой пшеницы, равной по показателю «желтизна» 4,31 отн. ед.
Проследить качество макаронных изделий по оптическим свойствам в течение длительного промежутка времени достаточно сложно из-за созревания крупки, влияющего на изменение её качества по показателю «желтизна» и в синем участке спектра, величина изменения которого пока не установлена [5, 6].
На основании обработки экспериментальных данных по цветовым характеристикам зерна, муки из твёрдой пшеницы и макаронных изделий группы А получены полиноминальные зависимости между показателями цвета макаронных изделий группы А, муки, выработанной из твёрдой пшеницы, и зерна (рис. 2). Коэффициенты аппроксимации для всех объектов исследования по всем цепочкам были равны 1.
Рис. 2. Закономерности изменения оптических свойств макаронных изделий группы А от цветовых характеристик зерна твёрдой пшеницы и муки (крупки) по сформированной цепочке прослеживаемости
1. Показатели качества зерна твёрдой пшеницы
2. Физико-химические показатели муки (крупки) из твёрдой пшеницы для макаронных изделий (по данным ВНИИЗ)
3. Сравнительные данные цветовых характеристик зерна твёрдой пшеницы по трём сформированным цепочкам и по массиву проб различных сортов и товарных партий зерна твёрдой пшеницы 2017-2019 гг.
4. Цветовая характеристика компонентов сформированной цепочки прослеживаемости производства макаронных изделий группы А
Примечание.
Литература
Т.С. Штейнберг, канд. техн, наук, О.Г. Шведова.
О.В. Морозова, С.Н. Коломиец, канд. с.-х. наук, А.И. Коваль.
ВНИИЗ - филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН
doi: 10.32462/0235-2508-2020-29-1-52-55
УДК 664.761:633.11
Прослеживаемость технологической цепочки, начиная с входных компонентов (сырья) и заканчивая поставкой готового продукта конечному потребителю, с 1.07.2005 г. обязательна для всех стран Евросоюза. Одна из основных целей прослеживаемости качества пищевой продукции - удовлетворение требований потребителя. Разработка и внедрение такой системы актуальна и при производстве макаронных изделий группы А, поскольку они являются продуктами здорового и диетического питания, спрос на который растёт [1,2, 4]. Недостаточный объём производства товарного зерна твёрдой пшеницы в России [2] для обеспечения населения высококачественными макаронными изделиями, его цена и ухудшение качества подчас толкают производителя к фальсификации.
Проблема полноценного обеспечения населения продуктами для здорового и диетического питания на данном этапе может быть решена при использовании современных методов контроля качества продукции, в основе которых лежат цифровые технологии. В 2016-2017 гг. был создан инструментальный метод контроля качества муки из зерна твёрдой пшеницы по оптическим свойствам (цветовым характеристикам), определяемым на основе анализа её цифрового изображения (получен патент) [3, 5, 7, 8].
Оценка продукции по отдельным элементам цепочки прослеживаемости при производстве макаронных изделий группы А по оптическим свойствам позволяет поддерживать стабильно высокое качество этой продукции в соответствии с требованиями потребителей и приблизить его к качеству макаронных изделий, производимых, например, в Италии, а также отказаться от импорта и увеличить экспорт отечественных макаронных изделий в различные страны. Такая оценка будет способствовать выявлению этапов в цепочке производства макаронных изделий группы А, где нарушается рецептура, что приводит к фальсификации продукции. Для этого были сформированы элементы схемы прослеживаемости (от производителя зерна твёрдой пшеницы до отгрузки готовой продукции) по трём регионам России. Объектами исследования были выбраны все компоненты (продукция), отобранные на этапах цепочки системы прослеживаемости производства макаронных изделий группы А: зерно твёрдой пшеницы; мука высшего сорта (крупка), выработанная из зерна твёрдой пшеницы; макаронные изделия (рис. 1).
Все компоненты (продукцию) оценивали по оптическим свойствам: показателю «желтизна», рассчитанному по специальному алгоритму с учётом трёх базовых цветов (зелёного G, синего В и красного R), и по характеристике цвета в синем участке спектра в цветовом пространстве RGB. Для получения цифрового изображения исследуемой пробы цветовые характеристики определяли на экспериментальном образце сканирующего анализатора муки (САМ), который был разработан во ВНИИЗ - филиале ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН совместно с ООО«НИЦИСС».
По всем трём регионам России проведены исследования от 5 до 8 проб отобранной продукции по сформированным цепочкам. На рис. 1 приведена одна из цепочек, по которой крупка, полученная на мукомольном заводе, поступила на две макаронные фабрики. Макаронные изделия были исследованы на двух заводах.
Идентифицирование продукции по отдельным выбранным нами элементам цепочки прослеживаемости проведено по следующим критериям - номер партии и качество продукции по оптическим свойствам, определённым на основании анализа цифрового изображения зерна, муки и макаронных изделий.
Анализ отобранных проб зерна твёрдой пшеницы и муки (крупки) из него по основным показателям качества на всех трёх цепочках схемы (поданным ВНИИЗ) показал, что исследуемое зерно отвечало требованиям, предъявляемым к характеристикам зерна твёрдой пшеницы 1-го класса, установленным ГОСТ Р 52554-2006, ГОСТ 9353-2016 (табл. 1) и требованиям к характеристикам муки из твёрдой пшеницы, регламентируемым ГОСТ 31463-2012 (табл. 2). Исключение составила одна проба № 1 кр по показателю «качество сырой клейковины» - 48 усл. ед. приб. ИДК (по стандарту - не менее 50 усл. ед. приб. ИДК).
Важно отметить, что показатели качества зерна и муки (крупки), представленные предприятиями, практически совпали с результатами, полученными во ВНИИЗ. Оценка представительности зерна твёрдой пшеницы по трём цепочкам прослеживаемости производства макаронных изделий, выполненная по цветовым характеристикам и сопоставленная с цветовыми характеристиками зерна различных сортов яровой и озимой твёрдой пшеницы [7, 8] и товарных партий 2017-2019 гг., показала, что с учётом метрологических характеристик практически идентичны (табл. 3).
В табл. 4. приведены результаты определения цветовых характеристик (показатель «желтизна» и характеристика цвета в синем участке спектра) всех компонентов по трём цепочкам прослеживаемости производства макаронных изделий группы А - от оценки качества зерна, поступившего на мукомольный завод, муки высшего сорта (крупки) и до макаронных изделий.
Проследим движение продуктов по цепочке № 1. На предприятие, вырабатывающее макаронные изделия, поступает мука (крупка) (проба 2 кр), полученная на мукомольном предприятии, перерабатывающем зерно твёрдой пшеницы (проба 2 з). Проба, отобранная на этом заводе, - 1 кр, а на второй макаронной фабрике - 20 кр. Различия по показателю «желтизна» по трём пробам крупки, отобранным на трёх предприятиях, составили 1,15 отн. ед., что находится в пределах величины повторяемости измерений.
Макаронные изделия (проба 6 м), полученные на первом макаронном заводе, и макароны исследуемой марки в торговой сети (проба 7 м. т) практически одинаковые. Однако макаронные изделия, полученные на втором заводе, по показателю «желтизна» отличаются от изделий, выработанных на первом заводе. На втором макаронном заводе, на который поступила крупка пробы 20 кр, одинаковая по показателю «желтизна» с крупкой, поступившей на первый макаронный завод (1 кр), макаронные изделия в среднем на 10 отн. ед. темнее, чем на первом заводе. Предполагаемая причина - нарушение рецептуры при производстве макаронных изделий на втором заводе.
Наблюдаемые различия в цветовых характеристиках могут быть объяснены созреванием муки (крупки), так как цветовые характеристики крупки лабораторных помолов были определены на второй день после размола, а по цепочкам - на 17-20 день после выработки, т. е. пробы крупки были отобраны после её хранения [5, 6].
Макаронные изделия, полученные на макаронном заводе по цепочке №2 (проба 8 м) и макароны исследуемой марки в торговой сети (проба 9 м. т) имели самые высокие показатели «желтизны», различающиеся на 5 отн. ед.
По цепочке № 3, несмотря на высокие показатели цвета муки (крупки), поступившей на макаронную фабрику, и практически одинаковой по цвету муки цепочки № 2, полученные макаронные изделия имели более тёмный цвет.
Рис. 1. Одна из цепочек схемы прослеживаемости производства макаронных изделий из твёрдой пшеницы группы А:
з - зерно в нативном состоянии; з.ц - зерно цельносмолотое; кр - мука высшего сорта (крупка); м - макаронные изделия, изготовленные на предприятии;
м.т - макаронные изделия в упаковке
Для всех трёх цепочек системы прослеживаемости производства макаронных изделий, мука высшего сорта (крупка), поступившая на макаронные фабрики, по цветовым характеристикам соответствовала характеристикам крупки - продукту, выработанному на мукомольном заводе. По цепочке № 3 отмечена-разница в 3 отн. ед., что в пределах установленной абсолютной погрешности при измерении муки высшего сорта (крупки) из твёрдой пшеницы, равной по показателю «желтизна» 4,31 отн. ед.
Проследить качество макаронных изделий по оптическим свойствам в течение длительного промежутка времени достаточно сложно из-за созревания крупки, влияющего на изменение её качества по показателю «желтизна» и в синем участке спектра, величина изменения которого пока не установлена [5, 6].
На основании обработки экспериментальных данных по цветовым характеристикам зерна, муки из твёрдой пшеницы и макаронных изделий группы А получены полиноминальные зависимости между показателями цвета макаронных изделий группы А, муки, выработанной из твёрдой пшеницы, и зерна (рис. 2). Коэффициенты аппроксимации для всех объектов исследования по всем цепочкам были равны 1.
Рис. 2. Закономерности изменения оптических свойств макаронных изделий группы А от цветовых характеристик зерна твёрдой пшеницы и муки (крупки) по сформированной цепочке прослеживаемости
1. Показатели качества зерна твёрдой пшеницы
| Показатели качества | Номер пробы зерна, пошедшего на размол | ||
| 2 з (2018 г.) | 3 3 (2018 г.) | 29 3(2018 г.) | |
| Стекловидность, % | 98 | 98 | 99 |
| Натура, г/л | 806 | 833 | 826 |
| Влажность, % | 10,2 | 11,6 | 10,8 |
| Количество клейковины, % | 31 | 30 | 28 |
| Качество клейковины, ед. приб. ИДК, группа | 72 I хорошая |
75 I хорошая |
75 I хорошая |
| Содержание белка, % | 15,9 | 14,2 | 14,7 |
| Число падения, с | 422 | 345 | 363 |
| Зольность, % | 1,81 | 1,49 | 1,68 |
| Содержание примесей, %: зерновой сорной | 1,67 0,15 |
1,14 0,02 |
2,8 0,1 |
2. Физико-химические показатели муки (крупки) из твёрдой пшеницы для макаронных изделий (по данным ВНИИЗ)
| Показатель | Номер пробы | ||||
| 1 кр | 2 кр | 3 кр | 29 кр | 32 кр | |
| Влажность, % | 13 | 12,6 | 12,6 | 13 | 13,7 |
| Содержание сырой клейковины, % | 27,4 | 30,7 | 28,5 | 29,1 | 29 |
| Качество клейковины, ед. приб. ИДК | 48 | 71 | 58 | 69 | 69 |
| Число падения, с | 535 | 492 | 435 | 426 | 443 |
| Зольность, % | 0,9 | 0,83 | 0,71 | 0,86 | 0,82 |
| Крупность, %: остаток на сите №12,5 проход через сито № 24,7 |
47,6 | 37 | 30,4 | 42,4 | 38,2 |
3. Сравнительные данные цветовых характеристик зерна твёрдой пшеницы по трём сформированным цепочкам и по массиву проб различных сортов и товарных партий зерна твёрдой пшеницы 2017-2019 гг.
| Зерно твёрдой пшеницы | Цветовые характеристики, отн. ед. | |
| в синем участке спектра (В) | желтизна (Ж) | |
| min-г-max | ||
| СР (min + max)/2 | ||
| По трём сформированным цепочкам прослеживаемости | 620 + 672 643 (646) |
44,85 + 49,85 47,18(47,35) |
| Сорта зерна пшеницы II (озимая) и VI (яровая) типов и товарных партий | 603 + 683 640 (643) |
42,2 + 51,5 47,05 (46,85) |
| Примечание. Исследования выполнены без разрушения структуры зерновки. | ||
4. Цветовая характеристика компонентов сформированной цепочки прослеживаемости производства макаронных изделий группы А
| Цветовые характеристики | Показания сканирующего анализатора, отн. ед. | ||||||||||
| Номера проб (цепочка №1) | |||||||||||
| 2 3 | 2 з. ц | 2 кр | 1 кр | 6 м | 7 м. т | 20 кр | 21 м | 22 м. т | 18 | 19 | |
| Желтизна | 45,54 | 33,88 | 90,84 | 90,69 | 74,38 | 76,9 | 91,84 | 63,56 | 64,16 | 94,1 | 92,6 |
| В синем участке спектра | 672 | 1511 | 1347 | 1373 | 1436 | 1460 | 1393 | 1490 | 1524 | 1190 | 1197 |
| Номера проб (цепочка №2) | |||||||||||
| 3 з | 3 з. ц | 3 кр | 13 кр | 8 м | 9 м. т | 14 | — | — | — | — | |
| Желтизна | 49,85 | 39,96 | 105,65 | 104,40 | 91,48 | 86,14 | 126,07 | — | — | — | — |
| В синем участке спектра | 620 | 1490 | 1314 | 1307 | 1400 | 1428 | 1168 | — | — | — | — |
| Номера проб (цепочка №3) | |||||||||||
| 29 з | 29 з. ц | 29 кр | 32 кр | 30 м | 33 м. т | 40 | — | — | — | — | |
| Желтизна | 44,85 | 40,28 | 102,56 | 99,48 | 78 | 70,62 | 127,38 | — | — | — | — |
| В синем участке спектра | 640 | 1488 | 1357 | 1354 | 1400 | 1467 | 1207 | — | — | — | — |
- Обозначения всех компонентов (продукции) по сформированным цепочкам прослеживаемости: з - зерно в нативном состоянии; з.ц- зерно цельносмолотое; кр - мука высшего сорта (крупка); м - макаронные изделия, изготовленные на предприятии; м.т - макаронные изделия в упаковке
- Жирным шрифтом выделены цветовые характеристики муки (крупки), полученной в лабораторных условиях при размоле исходных проб зерна по каждой цепочке прослеживаемости.
Литература
- Мелешкина, Е.П. Развитие товарной классификации зерна пшеницы / Е.П. Мелешкина // Контроль качества продукции. - 2017. -№3.-С. 2-11.
- Мелешкина, Е.П. Твёрдая пшеница в России / Е.П. Мелешкина, Т.А. Леонова // Хлебопродукты. - 2008. - № 4. - С. 58-59; №5.-0.54-55.
- Пат. 2627589 РФ, МКИ G01 N33/10. Способ определения наличия муки из мягкой пшеницы в муке, полученной при переработке твёрдой пшеницы/ТС. Штейнберг, В.И. Болотов, Е.П. Мелешкина, О.Г. Шведова, Л.И. Семикина. - №2016144466; заявлено 14.11.2016; опубл. 9.08.2017. - Бюл. № 32.
- Тюрина, Е.Б. Рынок макаронных изделий: стагнация внутреннего потребления и рост экспортного потенциала / Е.Б. Тюрина //Хлебопродукты. - 2017. - № 12. - С. 10-12.
- Штейнберг, Т.С. Инновационная технология контроля муки из зерна твёрдой пшеницы методом цифрового изображения / Т.С. Штейнберг [и др.]. - Хлебопродукты. - 2017. - № 11. - С. 48-50.
- Штейнберг, Т.С. Определение фальсификации продукции из твёрдой пшеницы по цветовым характеристикам муки/Т.С. Штейнберг, Е.П. Мелешкина, О.Г. Шведова // Контроль качества продукции. - 2018. - №7. - С. 56-60.
- Штейнберг Т. С. Цветовые характеристики муки (крупки) из зерна яровой и озимой твёрдой пшеницы / Т.С. Штейнберг [и др.]. Хлебопродукты. - 2018. - № 6. - С. 53-55.
- Штейнберг Т.С., Цветовые характеристики зерна озимой твёрдой пшеницы//Т.С. Штейнберг [и др.] // Вестник ВСГТУ. - 201 - №3.-70 с.
Т.С. Штейнберг, канд. техн, наук, О.Г. Шведова.
О.В. Морозова, С.Н. Коломиец, канд. с.-х. наук, А.И. Коваль.
ВНИИЗ - филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН
doi: 10.32462/0235-2508-2020-29-1-52-55
УДК 664.761:633.11
Чтобы оставить комментарий зарегистрируйтесь или войдите на сайт используя свою учетную запись