Research of the Moisture Transfer Processes in Gingerbread with Fruit Filling Produced using Various Types of Modified Starch

Flour confectionery products with a shelf life of 1 month and more unstable are the most popular type of sweet among consumers. Gingerbread cookies are the second most popular type in this group of products - 16% in the structure of consumption according to the Federal State Statistics Service of the Russian Federation. The shelf life of raw gingerbread with filling depends on the speed of their microbiological spoilage, due to the intensity and direction of the moisture transfer processes. With a high rate of moisture migration, gingerbread cookies quickly become stale, and a low rate of moisture transfer processes increases the risk of mold. We studied the dynamics of changes in the mass fraction of moisture and water activity in various parts of raw gingerbread with filling - in baked semi-finished product and in filling during storage for 3.5 months. The effect of modified starches of three types was evaluated: esterified with phosphate groups (E 1412), acetyl groups (E 1422) and with a combination of phosphate and hydroxypropyl groups (E 1442) on the water-holding properties in fillings. Moisture losses in the filling made with starch esterified with a combination of phosphate and hydroxypropyl groups are much less - 2-2.5 times than when using starches esterified with phosphate or acetyl groups. The rate of the moisture transfer process for products made using different types of starch was calculated by the diffusion coefficient. It was revealed that the moisture transfer rate is minimal for starch E 1442, as evidenced by the lowest diffusion coefficient - 1.097. A scheme is proposed for predicting the preservation of raw gingerbread with a fruit filling based on the results of a study of moisture transfer processes and the characteristics of water-retaining additives (modified starch). The process diagram is presented as a set of subsystems with an indication of the parameters and factors affecting the rate of moisture transfer. The results obtained make it possible to predict the risks of moldiness of gingerbread with fruit filling during storage.

confectionery, gingerbread, moisture transfer, mass fraction of moisture, water activity, modified starch, shelf life

1. Кондитерский рынок России в 2018 году - лучший год после кризиса. URL: http://cikr.ru/news/?ELEMENT_ID=604 (дата обращения: 28.01.19).

2. Срок годности пищевых продуктов. Расчет и испытание / Под ред. Р. Стеле. СПб.: ИД «Профессия», 2008. 480 с.

3. Kuznetsova L. A study of factors which influence mould spoilage in flat (Sourdough) bread // Agronomy Research, IET. 2017. Vol. 15. No. 2. P. 1348-1357.

4. Кондратьев Н.Б. Оценка качества кондитерских изделий. Повышение сохранности кондитерских изделий. М.: Изд. «Перо», 2015. 250 с.

5. Dorina A.T., Ognean M., Ognean C.F. Effects of Some Sweeteners on Gingerbread Properties - Water Sorption // Journal of Agroalimentary Processes and Technologies. 2014. Vol. 20. No. 1. P. 21-25.

6. Cropotova J. Influence of different hydrocolloids on physicochemical and heat-stable properties of fruit fillings // Food Technology, AUDJG. 2013. Vol. 37. No. 2. P. 59-67.

7. Pereiraa A. Processing and Characterization of PET Composites Reinforced With Geopolymer Concrete Waste // Journal of Materials Research. 2017. Vol. 20. No. 3. P. 411-420.

8. Cervenka L., Rezkova S., Kralovsky J. Moisturead sorption characteristics of gingerbread, a traditional bakery product in Pardubice Czech Republic // Journal of Food Engineering. 2008. Vol. 84. P. 601-607.

9. Кондратьев Н.Б., Казанцев Е.В., Петрова Н.А., Осипов М.В., Святославова И.М. Влияние свойств упаковки на изменение влажности сырцовых пряников с фруктовой начинкой // Пищевая промышленность. 2018. № 11. С. 16-18.

10. Жушман А.И. Модифицированные крахмалы. М.: Изд. «Пищепромиздат», 2007. 234 c.

11. Бойко Б.Н., Думская Н.С., Черных В.Я., Годунов О.А. Исследование термодинамики процессов взаимодействия биополимеров растительных порошков с водой // Хранение и переработка сельхозсырья. 2017. № 6. С. 21-24.

12. Осипов М.В., Н.Б. Кондратьев, Е.В. Казанцев, О.С. Руденко, П.А. Семенова. Влияние модифицированного крахмала на влагоудерживающую способность начинок в пряниках // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2018. № 1. С. 57-59.

13. Razak R.A., Karim R., Sulaiman R., Hussain N. Effects of different types and concentration of hydrocolloids on mango filling // International Food Research Journal. 2018. Vol. 25. No. 3. P. 1109-1119.

14. Neelam K., Vijay S., Singh L. Various techniques for the modification of starch and the applications of its derivatives // International research journal of pharmacy. 2012. Vol. 3. No. 5. P. 25-31.

15. Соломина Л.С., Соломин Д.А., Варицев П.Ю. Расширение ассортимента модифицированных крахмалов холодного набухания // Хранение и переработка сельхозсырья. 2016. № 8. С. 27-35.

16. Национальный центр биотехнологической информации США, база данных химических соединений и смесей. URL: http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/24847848n (дата обращения: 17.08.19).

17. Saha D., Bhattacharya S. Hydrocolloids as thickening and gelling agents in food: a critical review // Journal of food science and technology. 2010. Vol. 47. No. 6. P. 587-597.

18. Коптелова Е.К., Лукин Н.Д. Нативные и модифицированные крахмалы для улучшения качества мучных кондитерских изделий // Кондитерское производство. 2013. № 6. С. 17-18.

19. Казанцев Е.В., Кондратьев Н.Б. Влияние свойств структурообразователей на прочность кондитерских масс // Пища. Экология. Качество. Итоги прошлого и перспективы будущего: материалы докладов XV международной научно-практической конференции. Новосибирск: ФГБУН СФНЦА РАН, 2018. С. 252-256.

20. Neelam K., Vijay S., Singh L. Various techniques for the modification of starch and the applications of its derivatives // International research journal of pharmacy. 2012. Vol. 3. No. 5. P. 25-31.

21. Nautiyal O. Hydrocolloids, Modified Hydrocolloids as Food Recipes and Formulating Agents // Journal Food Processing and Technology. 2011. Vol. 2. No. 2. P. 1-6.

22. Шлегель Г. Общая микробиология. М.: Изд. “Мир”, 1987. 567 с.

23. Labuza T.P. The effect of water activity on reaction kinetics of food deterioration // Food Technology. 1980. No. 4. Р. 36-41.

24. Зелке С., Кутлер Д., Хернандес Р. Пластиковая упаковка. СПб.: Профессия, 2011. 560 с.

25. Кафаров В.В. Основы массопередачи. Системы газ-жидкость, пар-жидкость, жидкость-жидкость. М.: Изд. «Высшая школа», 1962. 656 с.