Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал:
https://repo.snau.edu.ua/xmlui/handle/123456789/11212
Назва: | Technology of semi-finished product from dried beetroot, pretreated by freeze-thaw method and food products using it |
Інші назви: | Технологія напівфабрикату з буряку заморожено-розмороженого сушеного та харчових продуктів з його використанням |
Автори: | Liu, Yan Лю, Янь |
Ключові слова: | vegetables powders dried beetroot freeze-thaw pretreatment drying dehydration microwave vacuum drying food coloring овочі порошки буряк сушений попередня обробка заморожуванням-розморожуванням сушіння дегідратація мікрохвильова вакуумна сушка харчовий барвник |
Дата публікації: | 2023 |
Видавництво: | SNAU |
Бібліографічний опис: | Liu Yan. Technology of semi-finished product from dried beetroot, pretreated by freeze-thaw method and food products using it [Electronic resource] : dissertation for the degree of the Doctor of Philosophy in the specialty : 181 «Food technologies» / Yan Liu. – Sumy : Sumy National Agrarian University, 2023. – 359 р. |
Короткий огляд (реферат): | The use of natural ingredients as preventative or therapeutic agents has drawn considerable attention on a global scale in recent years. Beetroot is a root vegetable containing betalain, ascorbic acid, polyphenols, flavonoids, saponins, carotenoids and a high content of nitrates. Beetroot provides a number of health benefits and can help prevent or be therapeutic for a variety of disorders and diseases due to its bioactive components. Meanwhile, due to its wide range of phytochemicals, beetroot is a potential source of nutraceutical substances that can be employed to create functional foods. In terms of pharmacology, beetroot has the potential to act as a powerful antioxidant, antimicrobial, anticancerous, hypocholesterolemic, and anti-inflammatory agent. Due to its growing popularity as a source of natural antioxidants, beetroot is increasingly being processed and used in products. Beetroot is intended for the food business and is used as a food coloring or additive in food products such as meat products, confectionery, bakery products, dairy products and other products. The beetroot extract is used to enhance the color in tomato pastes, soups, sauces, desserts, jams, jellies, candies and breakfast cereals. Fresh beetroot is exposed to spoilage due to its high moisture content. Drying is one of the oldest, widely-applied food preservation operations, which consists of the reduction in the water content slowing down microbial or enzymatic degradation oxidation. Drying methods applied may affect the color, shape, structure, nutritional and nutraceutical compounds in all kinds of ways. As a consequence, it is crucial to choose an optimal drying method. The optimization of the drying procedure is a critical step toward obtaining dehydrated beetroots with the lowest loss of the nutrients and maximum potential activities. The quality of the product obtained depends largely on the methodology used. The use of pre-treatments prior to drying is an alternative for better preserving fresh food attributes and reducing energy requirements. The results vary widely depending on the type of pre-treatments used and the product in question, although in some instances, an increase in drying rate and a greater retention of quality can be noted. The introduction and the first section presented the application of drying methods and pretreatments in beetroot processing, and application of beetroots in food industry and the development prospect of beetroots. Based on the review of literature sources, specific tasks and issues for further research are identified. Beetroot is a powerful dietary source of health-promoting substances with the potential to treat a variety of pathological conditions, and dried beetroot is promising as an economical, practical and, importantly, natural dietary product. In the second section, we introduced the experimental protocol in the study, defined the research topic and materials, described all the determination methods, and analyzed and processed the experimental data. The research was carried out at Hezhou University in China, Sumy National Agricultural University in Ukraine, the results of experiments are confirmed by relevant research protocols. In the third section, the scientific problem of different drying conditions on the physicochemical properties and antioxidant activity of beetroots have been discussed. For heat pump drying, the best drying process parameters were beetroot slices with thickness of 5 mm, drying temperature of 65 °C, and loading density of 2.0 kg/m2. Moreover, the most favorable conditions for vacuum microwave drying of beetroots were microwave power of 500 W, vacuum degree of –90 kPa, and sample thickness of 2 mm. Influence of different drying methods on quality parameters of beetroots were investigated. Different microwave-assisted drying methods, namely high-power microwave drying followed by low-power microwave drying (HMD+LMD), high-power microwave drying (HMD), low-power microwave drying (LMD), high-power microwave drying followed by hot air drying (HMD+HAD), hot air drying followed by low-power microwave drying (HAD+LMD), high-power microwave drying followed by vacuum drying (HMD+VD) and vacuum drying followed by low-power microwave drying (VD+LMD), on the quality characteristics of dehydrated beetroots were studied. According to the results, it was demonstrated that VD+LMD was the optimal microwave-assisted method for beetroot drying. Influence of different drying methods, namely heat pump drying (HPD), vacuum drying (VD), freeze drying (FD), microwave drying (MD), microwave vacuum drying (MVD) on the physical properties, bioactive compounds and antioxidant capacity of dehydrated beetroots were also investigated. Considering the quality attributes and drying time, the combined drying methods (HPD+MVD) may guarantee high quality of beetroots and a short drying time. In this section, freeze-thaw cycles such as freeze-thaw once (FT1), freeze-thaw two times (FT2), freeze-thaw three times (FT3), and without freeze-thaw pretreatment (FT0), different freezing temperatures (–4, –20, –50, and –80 °C), and different thawing methods (microwave thawing, water thawing, air thawing, refrigerator thawing, and ultrasonic thawing) on the physical properties, bioactive compounds and antioxidant capacity of dehydrated beetroots were studied. The results demonstrated that freeze thaw once (FT1) was the best number of freeze-thaw cycles, and the optimal freezing temperature was –20 °C, and water thawing was a more suitable way to thaw the frozen beetroots. In the fourth section presented the results of dried beetroot, pretreated by freeze-thaw method used in meat product and biscuits. Beetroot powder can improve the quality properties of the meat product, not only by increasing the sensory evaluation and increasing the protein content, but also by inhibiting the lipid oxidation of the meat product due to the presence of betalain. Also, betalain of beetroot powder is an effective antioxidant and food coloring in meat products and sausage products. It was revealed that the beetroot powder addition of 2.0% resulted in improve physicochemical properties of meat product. The results showed that the addition of dried beetroot, pretreated by freeze-thaw method to biscuits provides better sensory properties (color, taste and smell) and increases the nutritional value of biscuits. It was concluded that the substitution of low-gluten wheat flour with dried beetroot, pretreated by freeze-thaw method up to 10% into the formulation of biscuits could enhance the organoleptic properties and nutritional value of biscuits. This study can provide important information for the further use of Beetroot powder in the technology of minced meat products such as sausages and meet-containing breads. Degustation of biscuits and meat products with the addition of beetroot powder was carried out at Hezhou University in China. Degustation results were recorded in the relevant degustation protocols. In the fifth section, practical implementation of dried beetroot, pretreated by freeze-thaw method and food products using it were introduce. Determination of the socio-economic effect of the introduction of the semi-finished beetroot production technology. To calculate the full cost of production, we took into account the cost of all costs for the production and sale of manufactured products as of 2023 in Ukraine. Based on the implementation of the results of the innovative strategy of developing new products, conducted theoretical and experimental research, the technology of semi-finished beetroot and culinary products using it has been tested and implemented in the food industry. The profitability of the products from the sale of the research and industrial batch in the amount of 30 kg of finished products is at a high level. |
Опис: | Використання натуральних інгредієнтів як профілактичних або терапевтичних засобів останніми роками привернуло значну увагу в глобальному масштабі. Буряк це коренеплід, що містить беталаїн, аскорбінову кислоту, поліфеноли, флавоноїди, сапоніни, каротиноїди та високий вміст нітратів. Буряк забезпечує низку переваг для здоров’я та може допомогти запобігти або бути терапевтичним засобом при різноманітних розладах та захворюваннях завдяки біоактивним компонентам. Тим часом, завдяки широкому спектру фітохімічних речовин, буряк є потенційним джерелом нутрицевтичних речовин, які можна використовувати для створення функціональних продуктів харчування. З точки зору фармакології, буряк може діяти як потужний антиоксидант, протимікробний, протипухлинний, гіпохолестеринемічний і протизапальний засіб. Завдяки зростаючій популярності, як джерела природних антиоксидантів, буряк все частіше переробляється та використовується в продуктах. Буряк призначений для харчового бізнесу, і його використовують як харчовий барвник або добавку до харчових продуктів, таких як м’ясні продукти, кондитерські вироби, хлібобулочні вироби, молочні та інші продукти. Екстракт буряка використовується для підсилення кольору томатних паст, супів, соусів, десертів, джемів, желе, цукерок і сухих сніданків. Свіжий буряк піддається псуванню через високий вміст вологи. Сушка є однією з найдавніших, широко застосовуваних операцій консервування харчових продуктів, яка полягає у зменшенні вмісту води, що сповільнює мікробні або ферментативні реакції окислення. Застосовувані методи сушіння можуть впливати на колір, форму, структуру, поживні та нутрицевтичні сполуки різними способами. Тому дуже важливо вибрати оптимальний метод сушіння. Оптимізація процедури сушіння є критичним кроком до отримання зневодненого буряка з найменшою втратою поживних речовин і максимальною потенційною активністю. Якість отриманого продукту багато в чому залежить від використовуваної методики. Використання попередньої обробки перед сушінням є альтернативою для кращого збереження харчових властивостей і зниження потреби в енергії. Результати значно відрізняються залежно від типу використовуваної попередньої обробки та відповідного продукту, хоча в деяких випадках можна відзначити збільшення швидкості сушіння та краще збереження якості. У вступі та першому розділі представлено застосування методів сушіння та попередньої обробки при переробці буряків, застосування буряків у харчовій промисловості та перспективи розвитку буряківництва. На основі огляду літературних джерел визначено конкретні завдання та проблеми подальших досліджень. Буряк є потужним дієтичним джерелом речовин, що сприяють здоров’ю, з потенціалом для лікування різноманітних патологічних станів, а сушений буряк є перспективною як економічний, практичний і, що важливо, натуральний дієтичний продукт. У другому розділі ми представили експериментальний протокол дослідження, визначили тему дослідження та матеріали, описали всі методи визначення, а також проаналізували та обробили експериментальні дані. Дослідження проводились в Університеті Хечжоу в Китаї, Сумському національному аграрному університеті в Україні, результати експериментів підтверджені відповідними протоколами досліджень. У третьому розділі обговорено наукову проблему впливу різних умов сушіння на фізико-хімічні властивості та антиоксидантну активність буряку. Для сушіння за допомогою теплового насоса найкращими параметрами процесу сушіння були скибочки буряка товщиною 5 мм, температура сушіння 65 °C, щільність завантаження 2,0 кг/м2. Крім того, найбільш сприятливими умовами для вакуумного мікрохвильового сушіння буряків були потужність НВЧ 500 Вт, ступінь вакууму –90 кПа та товщина зразка 2 мм. Досліджено вплив різних способів сушіння на показники якості буряків. Різні методи сушіння за допомогою мікрохвильової печі, а саме сушіння в мікрохвильовій печі високої потужності з подальшим сушінням у мікрохвильовій печі низької потужності (МВП+МНП), сушіння в мікрохвильовій печі високої потужності (МВП), сушіння в мікрохвильовій печі низької потужності (МНП), сушіння в мікрохвильовій печі високої потужності шляхом сушіння гарячим повітрям (МВП+ГП), сушіння гарячим повітрям з подальшим сушінням у мікрохвильовій печі низької потужності (ГП+МНП), сушіння у мікрохвильовій печі високої потужності з наступним сушінням у вакуумі (МВП+ВС) і сушіння у вакуумі з подальшим сушінням у мікрохвильовій печі низької потужності (ВС+МНП), досліджено якісні характеристики зневоднених буряків. Відповідно до результатів було продемонстровано, що ВС+МНП є оптимальним мікрохвильовим методом сушіння буряка. Досліджено вплив різних методів сушіння, а саме сушіння тепловим насосом (ТП), вакуумного сушіння (ВС), сублімаційного сушіння (СС), мікрохвильового сушіння (МС), мікрохвильового вакуумного сушіння (МВС) на фізичні властивості, біоактивні сполуки та антиоксидантну здатність сушеного буряку. Враховуючи якісні показники та час сушіння, комбіновані способи сушіння (ВС+МНП) можуть гарантувати високу якість буряків та короткий час сушіння. У цьому розділі були вивчені різні цикли заморожування-розморожування, такі як один раз заморожування-розморожування (T1), заморожування-розморожування два рази (T2), заморожування-розморожування три рази (T3) і без попередньої обробки заморожування-розморожування (T0), різні температури заморожування ( –4, –20, –50 і –80 °C), а також різні методи розморожування (мікрохвильове розморожування, розморожування у воді, розморожування на повітрі, розморожування в холодильнику та ультразвукове розморожування) на фізичні властивості, біоактивні сполуки та антиоксидантну здатність сушеного буряка. Результати показали, що одноразове заморожування та розморожування (T1) було найкращою кількістю циклів заморожування-розморожування, а оптимальна температура заморожування становила - 20 °C, а розморожування у воді було більш прийнятним способом розморожування замороженого буряка. У четвертому розділі представлені результати використання сухого заморожено-розмороженого бурякового порошку в м’ясному продукті і печиві. Буряковий порошок може покращити якісні властивості м’ясного продукту, не тільки підвищуючи сенсорну оцінку і збільшуючи вміст білка, але також завдяки наявності беталаїну пригнічуючи окислення ліпідів м’ясного продукту. Також беталаїн бурякового порошку є ефективним антиоксидантом та харчовим барвником у м’ясних продуктах та ковбасних виробах. Встановлено, що додавання бурякового порошку 2,0 % покращує фізико-хімічні властивості м’ясного продукту. Результати показали, що додавання заморожено-розмороженого бурякового порошку у печиво забезпечує кращі сенсорні властивості (колір, смак і запах) і збільшує поживну цінність печива. Зроблено висновок, що заміна в рецептурі печива пшеничного борошна з низьким вмістом клейковини заморожено-розмороженим буряковим порошком до 10% може підвищити органолептичні властивості та харчову цінність печива. Це дослідження може дати важливу інформацію щодо подальшого використання заморожено-розмороженого порошку буряка у технології фаршевих виробів, таких як ковбаси та м’ясні хліби. Дегустація бісквітів та м’ясних продуктів з додаванням порошку буряку проводились в Університеті Хечжоу в Китаї. Результати дегустації зафіксовані відповідними протоколами дегустації. У п’ятому розділі представлено практичне впровадження сушеного буряка, попередньо обробленого методом заморожування-розморожування, та харчових продуктів з його використанням. Визначення соціально-економічного ефекту від впровадження технології виробництва бурякових напівфабрикатів. Для розрахунку повної собівартості продукції ми врахували вартість усіх витрат на виробництво та реалізацію виробленої продукції станом на 2023 рік в Україні. На основі реалізації результатів інноваційної стратегії розробки нової продукції, проведених теоретичних та експериментальних досліджень апробовано та впроваджено в харчову промисловість технологію бурякових напівфабрикатів та кулінарних виробів з її використанням. Рентабельність продукції від реалізації дослідно-промислової партії в кількості 30 кг готової продукції знаходиться на високому рівні. |
URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): | https://repo.snau.edu.ua:8080/xmlui/handle/123456789/11212 |
Розташовується у зібраннях: | Дисертації та автореферати |
Файли цього матеріалу:
Файл | Опис | Розмір | Формат | |
---|---|---|---|---|
Liu Yan.pdf | 20,18 MB | Adobe PDF | Переглянути/Відкрити |
Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищені авторським правом, всі права збережені.