Квалиметрическое прогнозирование в пищевой промышленности

    а) показателями потребительских предпочтений с использованием экспертных оценок:

К = 15,3·k₁+ 5,6·k₂+ 9,5·k₃+ 3,0·k₄+12,7·k₅+10,3·k₆+ 9,3·k₇+

13,4·k₈+ 9,1·k₉+ 4,3·k₁₀+ 7,5·k₁₁,                                (3.3.)

где К – комплексный показатель качества творожных продуктов, учитывающий  показатели потребительских предпочтений, %;

k_1…k₁₁ – относительный показатель качества творожного продукта: 1 – вкус, 2 – запах, 3 – консистенция, 4 – цвет, 5 – отсутствие отделения сыворотки, 6 – наличие кусочков наполнителя, 7 – срок годности, 8 – полезности, 9 – отсутствие консервантов, ароматизаторов и красителей, 10 – калорийность, 11 – приемлемая цена;

    б) фактическими значениями целевых показателей качества и их относительным весом:

       - для творожных десертов:

       Q = 7,1·q₁+ 5,3·q₂+ 11,9·q₃+ 6,3·q₄+7,9·q₅+4,0·q₆+ 3,2·q₇+ 2,0·q₈+ 4,3·q₉+

8,5·q₁₀+ 4,5·q₁₁+ 7,1·q₁₂+ 6,7·q₁₃+ 6,7·q₁₄+ 8,3·q₁₅+ 4,2·q₁₆+ 8,4·q₁₇,          (3.4.)

       - для творожных сыров:

       Q = 7,1·q₁+ 2,7·q₂+ 11,5·q₃+ 6,2·q₄+7,7·q₅+3,9·q₆+ 3,1·q₇+ 2,0·q₈+ 4,1·q₉+

7,0·q₁₀+ 4,4·q₁₁+ 6,8·q₁₂+ 6,6·q₁₃+ 6,6·q₁₄+ 8,0·q₁₅+ 4,1·q₁₆+ 8,2·q₁₇,         (3.5.) 

где Q – комплексный показатель качества творожных продуктов, учитывающий фактические значения целевых показателей качества и их относительный вес, %;

q_1…q₁₇ – относительный показатель качества творожного продукта: массовые доли: 1 – жира, 2 – сахара (творожные десерты) или соли (творожные сыры), 3 – белка, 4 – воды; количества: 5 – структурообразователей, 6 – консервантов, 7 – ароматизаторов, 8 – красителей, 9 – функциональных добавок, 10 – наполнителя; 11 – энергетическая ценность; 12 – кислотность; 13 – пластичность; 14 – предельное напряжение сдвига; 15 – влагосвязывающая способность; 16 – срок годности и 17 – цена продукции. Значения q_1…q₁₇ рассчитываются аналогично k_1…k₁₁ по формуле 3.2. 
 

Предложения по обеспечению ожидаемого качества творожных  продуктов 

     На  заключительном этапе создания квалиметрической модели прогнозирования показателей качества и безопасности разработаны предложения по обеспечению ожидаемого качества, позволяющие производителю правильно расставить акценты при проектировании и контроле производства творожных продуктов и обозначить способы достижения целевых значений. Для этого проведено структурирование количественно измеряемых показателей и установлены их коэффициенты весомости. Анализ корреляционных зависимостей между количественно измеряемыми показателями качества, представленных в матрице потребительских требований, показал, что качество творожных продуктов обуславливается показателями состава продукта, т.е. рецептурой. На основании данных корреляционного анализа, научно-технической и патентной литературы разработаны матрицы второго уровня согласно методологии структурирования функции качества и построены диаграммы Парето (для творожных десертов и сыров) (рис. 5), позволяющие количественно определить вклад каждого компонента рецептуры в формирование общего качества продукта.

Рис. 5. Диаграмма Парето вклада компонентов рецептуры в формирование качества

творожных десертов 

      Установлено, что при производстве творожных продуктов наряду с основными молочными компонентами, такими как обезжиренный творог (относительный вес равен 24,2 %) и сливки (16,7 %), структурообразователь (27,5 %) является наиболее значимым ингредиентом. Таким образом, одним из важнейших инструментов достижения требуемых значений показателей качества продукции является структурообразователь, условия применения которого определяются его видом, функционально-технологическими свойствами, кислотностью, температурой обработки, способом внесения и пр. 

    Анализ  результатов квалиметрического  прогнозирования позволяет разработать  предложения по обеспечению ожидаемого качества творожных продуктов:

    - достижение однородной консистенции за счет использования структурообразователей;

    - снижение массовой доли жира  и энергетической ценности;

    - применение натуральных ингредиентов, не наносящих вред здоровью потребителя;

    - снижение себестоимости продукции;

    - введение в рецептуру компонентов, полезных для здоровья;

    - увеличение срока годности продукта без использования консервантов. 

Формирование  квалиметрической модели прогнозирования показателей качества и безопасности творожных продуктов 

    На  основании результатов проведенных  исследований сформирована квалиметрическая модель прогнозирования качества и безопасности творожных продуктов, графическое изображение которой представлено на рис. 6. Результатом квалиметрического прогнозирования является установление численных значений показателей качества и безопасности продукции, отвечающих ожидаемым требованиям потребителей, т.е. при квалиметрическом прогнозировании, можно получить ответ на вопросы: «Каким хочет видеть завтрашний продукт сегодняшний потребитель?» и «Как этого достигнуть?». 
 

    В четвертой главе представлен материал по практической реализации результатов квалиметрического прогнозирования на примере разработки новых видов творожных продуктов. 
 

Разработка  рецептуры и технологии творожных продуктов

с учетом требований потребителей 

    С учетом предложений по обеспечению  ожидаемого качества творожных продуктов  проведены эксперименты по использованию  многофункционального структурообразователя  для разработки новых видов творожных  продуктов. В качестве многофункционального структурообразователя для проектируемых продуктов выбраны коллагенсодержащие препараты (SCANPRO Т 95, SCANPRO BR 95 и Тipro 601).

    С целью определения рационального  соотношения основных сырьевых компонентов    рецептуры   и    режимов   тепловой  обработки   продукта   был  

спланирован  полный  факторный  эксперимент.  В  качестве  целевой  функции рассматривали предельное напряжение сдвига, влагосвязывающую способность и пластичность в качестве управляемых факторов:

    - массовую долю обезжиренного творога в диапазоне от 25 до 80 %;

    - температуру пастеризации продукта в диапазоне от 67 до 95 ºС;

    - массовую долю структурообразователя с уровнем варьирования согласно рекомендациям по их использованию: SCANPRO Т 95 – от 0,3 до 1,0 %; SCANPRO BR 95 и Тipro 601 – от 0,5 до 2,0 %. 

      Использовали модельные среды, состоящие из обезжиренного творога, сливок с массовой долей жира 10 и 20 % и структурообразователя, которые перемешивали и подвергали тепловой обработке. В результате проведения полного факторного эксперимента и последующего статистического анализа результатов получены регрессионные уравнения зависимости предельного напряжения сдвига, пластичности и влагосвязывающей способности, от управляемых факторов:

          - для модельной среды со сливками м.д.ж. = 10 %:

       SCANPRO Т 95:

У = 45,108–0,675·k–121,025·x–0,394·t + 6,221·k·t + 0,011·k·х + 1,551·x·t–0,025·k·x·t;

       SCANPRO BR 95:

У = 0,451 + 0,843·k +23,955·x + 0,329·t + 1,402·k·x;

       Тipro 601:

У = –56,825 + 1,341·k + 96,534·x + 1,156·t + 0,549·k·x +0,008·k·t–0,624·x·t +0,017·k·x·t;

          - для модельной  среды со сливками м.д.ж. = 20 %:

       SCANPRO Т 95:

У = 49,888–0,698·k–127,217·x–0,489·t + 6,462·k·t + 0,012·k·х + 2,793·x·t–0,033·k·x·t;

       SCANPRO BR 95:

У = 0,473 + 0,840·k +24,824·x + 0,293·t + 1,616·k·x;

       Тipro 601:

У = –53,380 +1,360·k + 93,510·x +0,843·t + 0,505·k·x +0,009·k·t–0,900·x·t + 0,013·k·x·t; 

где k – массовая доля творога в модельной среде, %;

     x – массовая доля коллагенсодержащих препаратов в модельной среде, %;

     t – температура пастеризации продукта, ºС. 
 

      Для пластичности и влагосвязывающей способности  были получены регрессионные уравнения  аналогичного вида. На основании полученных регрессионных уравнений построены поверхности отклика и изолинии сечения влияния концентрации коллагенсодержащих препаратов и температуры пастеризации продукта на значения предельного напряжения сдвига, пластичности и влагосвязывающей способности модельной среды с различными целевыми значениями массовой доли  жира. На рис. 7 представлена поверхность отклика влияния концентрации коллагенсодержащего препарата SCANPRO T 95 и температуры пастеризации на значение предельного напряжения сдвига модельной среды с массовой долей жира 3,7 %. 
 

Рис. 7. Поверхность отклика влияния концентрации SCANPRO Т 95 и температуры пастеризации на предельное напряжение сдвига модельной среды

с массовой долей жира 3,7 % 

      На  основе анализа результатов полного  факторного эксперимента     разработаны технологии производства и рецептуры творожных десертов и творожных сыров (табл. 2) с целевыми значениями массовой доли жира (3,7 и 12,5 % соответственно), предельного напряжения сдвига (105 и 240 Па соответственно) и температурой тепловой обработки (80-85 °С с выдержкой 1 мин), обеспечивающими целевое значение срока годности в соответствии с квалиметрической моделью прогнозирования. 

Табл. 2. Варианты рецептур творожных десертов и творожных сыров