МЕТОДИКА КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ УРОВНЯ КАЧЕСТВА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ(НА ПРИМЕРЕ ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ)
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Качество продукции зависит от уровня функционально-технологических характеристик сельскохозяйственного сырья, определенного применительно к закономерностям формирования потребительских свойств отдельных пищевых продуктов. Современные условия формирования потребительского рынка определяют необходимость рационального использования потенциала отечественных сырьевых источников. Цель исследования - разработка методики комплексной оценки уровня качества сельскохозяйственной продукции, адаптированной на примере функционально-технологических свойств зерна пшеницы применительно к обеспечению потребительских свойств хлебобулочных изделий. Объект исследования - зерно пшеницы 3 класса (Воронежская область).Математический инструмент методики - теория нечетких множеств. Сформирован нечеткий классификатор для оценки свойств зерна; определено множество из шести показателей, формирующих функционально - технологические свойства зерна; значения показателей упорядочены и представлены лингвистическими переменными с трапециевидной функцией принадлежности; даны правила вычисления функций принадлежности.Учтены особенности описания отдельных показателей, например, «качество сырой клейковины». Для образца зерна пшеницы вычислены значения функций принадлежности лингвистических переменных «уровень показателя» для всех показателей и лингвистической переменной «уровень качества». Установлено, что исследуемый образец зерна имеет 2 (средний) уровень качества. Соответственно, может быть рекомендован в производстве хлебопекарной муки для подовых сортов, в том числе батонов, булок, слоеных изделий, продукции диетического назначения, за исключением аглютеновых, а также затяжного печенья, крекера. Определение уровней функционально-технологических свойств сельскохозяйственной продукции позволит направленно использовать сырье для производства продовольственных товаров для отдельного сегмента потребителей (детское, диетическое и другое специализированное питание), конкретных технологий (традиционных, ускоренных и т.д.), видов продукции и тем самым рационально использовать сырьевой потенциал агропромышленного комплекса.

Ключевые слова:
Функционально-технологические свойства, уровень качества, методика оценки уровня функционально- технологических свойств, зерно пшеницы, теория нечетких множеств
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

Введение В современных условиях формирования потребительского рынка существенно возрастает роль рационального подхода к использованию потенци- ала отечественных сырьевых источников. При этом, несмотря на принятое в международ- ной практике обязательное выполнение только од- ного вида требования - безопасности, для форми- рования потребительских свойств пищевых про- дуктов важное место занимают и показатели каче- ства, в том числе формирующие функциональнотехнологические свойства сельскохозяйственного сырья. Разработка методики комплексной оценки уровня качества с учетом всех функционально- технологических свойств относится к первоочеред- ным задачам эффективного использования потен- циала агропромышленного комплекса страны. В соответствии с актуальными направлениями формирования потребительского рынка сельскохо- зяйственной продукции в работе была поставлена цель - разработка методики оценки уровня функ- ционально-технологических свойств сельскохозяй- ственной продукции. Методика апробирована на примере зерна пшеницы, как одного из видов сель- скохозяйственной продукции, формирующего ста- тус безопасности продовольственного рынка. С точки зрения формирования потребительских свойств готовой продукции функционально- технологические показатели сельскохозяйственно- го сырья играют немаловажную роль, обеспечивая такие характеристики, как структура, форма, цвет и внешний вид готовых изделий, выражающиеся как органолептическими, так и физико-химическими показателями. При этом формирование высоких потребительских свойств готовых изделий из одно- го и того же основного сырья требует его различ- ные функционально-технологические свойства, а иногда и строго противоположные. Так, исследова- ниями В.Я. Черныха (Центр реологии пищевых сред ФБГНУ НИИ хлебопекарной промышленно- сти) установлены критические контрольные точки функционально-технологических свойств муки пшеничной хлебопекарной высшего сорта для хле- бобулочных изделий [1-4]: - среднеэквивалентный диаметр частиц муки - 100-110 мкм (при максимально возможной степени выравненности грансостава); - цвет муки - отношение количества желтого к суммарному количеству белого и коричневого цве- тов - 0,4-0,5; - способность муки к потемнению - 10-11 %; - количество клейковины, не менее 28 %; - общая деформация клейковины - 75-80 ед. пр. ИДК; - «число падения» муки - (235±15) с; - валориметрическая оценка теста - 45-54 е.в.; - разжижение теста - 81-120 е.ф.; - титруемая кислотность муки не более 3 град. В то же время для формирования потребитель- ских свойств мучных кондитерских изделий, например, сахарного печенья, требуется значитель- но меньшее содержание клейковины - 26 % с огра- ничительной нормой «не более». Таким образом, качество продукции зависит от уровня функционально-технологических свойств сельскохозяйственного сырья, определенного при- менительно к конкретным закономерностям фор- мирования их потребительских свойств. При этом одни характеристики, как правило, имеют решаю- щее значение, вторые - второстепенное, несмотря на то, что и те и другие соответствуют требованиям нормативных документов. В связи с чем разработка подходов к градации сельскохозяйственной про- дукции как сырья с позиций обеспечения потреби- тельских свойств готовых изделий отвечает прин- ципам рационального подхода к ресурсам АПК. Целью настоящего исследования явилась раз- работка методики комплексной оценки уровня ка- чества сельскохозяйственной продукции, адапти- рованной на примере функционально-технологи- ческих свойств зерна пшеницы применительно к обеспечению потребительских свойств хлебобу- лочных изделий. Объект и методы исследования Объект исследования - зерно пшеницы 3 класса по ГОСТ Р 52554-2006. Исследования зерна пше- ницы проводились стандартизированными методи- ками - по ГОСТ 10987-76, ГОСТ 27676-88, ГОСТ 10846-91, ГОСТ Р 54478-2011, ГОСТ Р 54895-2912. Математический инструмент предложенной методики - теория нечетких множеств. Методика предусматривает последовательное выполнение четырех этапов. Этап 1 Определяем множество показателей, характери- зующих свойства зерна. Каждому показателю по- ставим в соответствие переменную Хi (i=1,…, n), где n - число показателей. Показатели определя- ются таким образом, что рост каждого отдельного показателя сопряжен с повышением или со сниже- нием (если, например, речь идет о показателях без- опасности) уровня качества зерна. Этап 2 Определяем классификатор для оценки свойств зерна как разновидность так называемой «серой» шкалы Поспелова [5], представляющей собой по- лярную (оппозиционную) шкалу, в которой пере- ход от свойства А+ к свойству А- происходит плавно. Шкалы удовлетворяют условиям: а) взаимной компенсации между свойствами А+ и А- (чем в большей степени проявляется А+, тем в меньшей степени проявляется А-, и наоборот); б) наличия нейтральной точки А0, интерпретируе- мой как точка наибольшего противоречия, в которой оба свойства присутствуют в равной степени. Этап 3 Оценку показателя в смысле влияния его на уровень качества будем проводить в зависимости от его значения с использованием лингвистической 144 ISSN 2074-9414. Food Processing: Techniques and Technology. 2015. Vol. 37. № 2 переменной. Введем лингвистическую переменную bi = «значение показателя Хi». Универсальным множеством для переменной bi является отрезок [n, m], где n - минимальное, m - максимальное зна- чение показателя, а множеством значений пере- Вычислив наблюдаемые веса каждого терма лингвистической переменной Hi, получим значения самой переменной h по формуле 3 h pk hk , (5) менной bi - терм-множество Bi. Примем, что каждая лингвистическая переменная имеет трапециевидную функцию принадлежности, которая может где k 1 hk - середина промежутка, который является быть определена четверкой чисел x = (a1, a2, a3, a4), носителем терма Hk ( ak 1 ,ak 4 ] . т.е. функция принадлежности каждого терма Bij имеет вид (1). 0, если x a1 ; Результаты и их обсуждение Апробируем методику градации сельскохозяйственной продукции по уровням качества на при- мере зерна пшеницы третьего класса. Исследования x a1 , если a1 x a2 ; партий зерна пшеницы проводили в Воронежском филиале Федерального центра оценки безопасности ( x ) a2 a1 1, если a2 x a3 ; (1) и качества зерна и продуктов его переработки [7]. В соответствии с ГОСТ Р 52554-2006 зерно x a4 , если a3 x a4 ; пшеницы делится на классы. Но в границах класса и классов можно выделить дополнительные градаa3 a4 0, если x a4 . Определяем терм-множество для каждого пока- зателя, будем использовать терм-множество из трех элементов-значений, т.е. Bi = {Bi1, Bi2, Bi3}: Bi1 - «низкий уровень показателя Хi»; Bi2 - «средний уровень показателя Хi»; Bi3 - «высокий уровень показателя Хi». Этап 4 Определяем соответствие множества значений показателей, характеризующих уровень качества Хi (i=1,…, n), где n - число показателей к высказыва- ниям об уровне качества H = {H1, H2, H3}. Для формирования правила перехода от оценок показателей к лингвистическим переменным надо определить вес (важность) показателя по степени вклада в уровень качества, т.е. сопоставить каждо- му показателю Хi его вес ri, определяющий вклад показателя в уровень качества. Если веса показате- лей упорядочены, т.е. имеется информация о том, что r1 ≥ r2 ≥… ≥ rn и больше никакой информации об этих величинах нет, то вес определяется по пра- вилу Фишберна [4]: ции, которые позволят направленно использовать конкретные партии зерна, например, для формирования потребительских свойств муки для хлебобу- лочных, мучных кондитерских, макаронных изде- лий и крупяной продукции. Этап 1 В соответствии с ГОСТ Р 52554-2006 опреде- лим перечень показателей, характеризующих уров- ни качества (табл. 1) и класс зерна пшеницы. Зна- чение показателя измеряется, либо определяется на качественном уровне по стандартизированным ме- тодикам. Анализ требований ГОСТ Р 52554-2006 обусловил выбор шести показателей качества, так как именно эти показатели и определяют, к какому классу относится зерно. В число показателей, опре- деляющих уровень качества, не включены сорная, зерновая примесь, головневые, мараные, синегу- зочные зерна, зараженность вредителями, так как эти показатели при выполнении допустимых уров- ней фактически не влияют на функционально- технологические свойства зерна пшеницы. Кроме того, из показателей качества условно исключена массовая доля влаги, т.к. аналогично при выполне- нии требования по допустимому уровню влажность больше относится к факторам, сохраняющим свой- ства зерна и обусловливающим его экономические характеристики. Таким образом, заключение о факr 2(n i 1) . (2) тическом уровне качества основывается на значеi (n 1)n Если показатели равно предпочтительны или системы предпочтений нет, то будем считать, что они обладают равным весом: ri = 1/n. (3) При выбранной системе весов показателей пра- вило перехода от значений показателей качества к весам термов лингвистической переменной g имеет вид [6]: n ниях 6 показателей качества. Каждому показателю поставим в соответствие переменную Хi (i=1,…, n), где n=6 - число показателей. Показатели опреде- ляются таким образом, что рост каждого отдельно- го показателя сопряжен с повышением качества зерна; если для какого-либо показателя наблюдает- ся противоположная тенденция, то при анализе он заменяется на сопряженный. Например, если рас- сматривать показатель «качество клейковины» или «число падения», то при достижении определенной величины рост показателя рассматривается как снижение качества зерна. Применительно к функ- ционально-технологическим свойствам зерна пше- ницы для хлебопечения критическими точками со- ответственно для показателей можно признать pk ri ki , k i 1 1, 2, 3. (4) 75 ед. прибора ИДК и 250 с. 145 ISSN 2074-9414. Техника и технология пищевых производств. 2015. Т. 37. № 2 Таблица 1 Показатели качества зерна пшеницы Показатель Обозначение показателя Хi в классификационной схеме Наименование класса Допустимые значения по ГОСТ Р 52554-2006 Массовая доля белка, % на СВ, не менее X1 1 класс 14,5 Массовая доля белка, % на СВ, не менее X1 2 класс 13,5 Массовая доля белка, % на СВ, не менее X1 3 класс 12,0 Массовая доля белка, % на СВ, не менее X1 4 класс 10,0 Массовая доля белка, % на СВ, не менее X1 5 класс Не ограничивается Массовая доля сырой клейковины, %, не менее X2 1 класс 32,0 Массовая доля сырой клейковины, %, не менее X2 2 класс 28,0 Массовая доля сырой клейковины, %, не менее X2 3 класс 23,0 Массовая доля сырой клейковины, %, не менее X2 4 класс 18,0 Массовая доля сырой клейковины, %, не менее X2 5 класс Не ограничивается Качество сырой клейко- вины, единицы прибора ИДК, не ниже X3 1 класс Группы I - 45-75 Качество сырой клейко- вины, единицы прибора ИДК, не ниже X3 2 класс Группы I - 45-75 Качество сырой клейко- вины, единицы прибора ИДК, не ниже X3 3 класс Группы II - 20-100 Качество сырой клейко- вины, единицы прибора ИДК, не ниже X3 4 класс Группы II - 20-100 Качество сырой клейко- вины, единицы прибора ИДК, не ниже X3 5 класс Не ограничивается Число падения, с, не менее X4 1 класс 200 Число падения, с, не менее X4 2 класс 200 Число падения, с, не менее X4 3 класс 150 Число падения, с, не менее X4 4 класс 80 Число падения, с, не менее X4 5 класс Не ограничивается Стекловидность, %, не менее X5 1 класс 60 Стекловидность, %, не менее X5 2 класс 60 Стекловидность, %, не менее X5 3 класс 40 Стекловидность, %, не менее X5 4 класс Не ограничивается Стекловидность, %, не менее X5 5 класс Не ограничивается Натура, г/л, не менее X6 1 класс 750 Натура, г/л, не менее X6 2 класс 750 Натура, г/л, не менее X6 3 класс 730 Натура, г/л, не менее X6 4 класс 710 Натура, г/л, не менее X6 5 класс Не ограничивается Этап 2 Сформируем классификатор в виде нечеткого лингвистического описания на отрезке [0,1] [4]. Таблица 2 Функции принадлежности для терм-множества h Функции принадлежности Введем лингвистическую переменную h = «значение уровня качества зерна 3 класса». Универсаль- ным множеством для переменной g является отре- Терм Hk H1=«1 уровень нечеткого множества H зок [0,1], а множеством значений переменной h - терм-множество H = {H1, H2, H3}, где Hi определя- ется следующим образом: H1 = «1 уровень качества», самый высокий урокачества» H1 [0; 0,4] 1, 1 5(0,4 h), если 0 h если 0,2 0,2; h 0,4 вень качества, например, с точки зрения функцио- H2=«2 уровень 1-5(0,4 h), если 0,2 h 0,4; нально-технологических свойств для хлебобулочкачества» 2 1, если 0,4 h 0,6 ных изделий; H2 = «2 уровень качества»; H3= «3 уровень качества», самый низкий. Каждый терм из множества H является именем Н2 (0,2; 0,8] H3=«3, низший, 5(0,8-h), если 0,6 h 0,8 нечеткого подмножества на отрезке [0,1]. Будем уровень каче- 1-5(0,8 h), если 0,6 h 0,8; рассматривать эти нечеткие подмножества как тра- пециевидные нечеткие числа (формула 1). Составим таблицу функций принадлежности ства» H3 (0,6; 1] 3 1, если 0,8 h 1 каждого терма (табл. 2), используя формулу функ- ции принадлежности трапециевидного нечеткого числа x = (a1, a2, a3, a4) (1). В формулах функций принадлежности отбро- шены интервалы, на которых функция принимает нулевое значение. 146 ISSN 2074-9414. Food Processing: Techniques and Technology. 2015. Vol. 37. № 2 Этап 3 Определим терм-множество из трех элементов для каждого показателя Хi, т.е. Bi = {Bi1, Bi2, Bi3}: Bi1 - «низкий уровень показателя Хi»; Bi2 - «средний уровень показателя Хi»; Bi3 - «высокий уровень показателя Хi». В табл. 3 значения показателей упорядочены по термам. Терм представлен четверкой чисел x = (a1, a2, a3, a4), что соответствует трапециевид- ной функции принадлежности. Четверка определя- ется либо на основании экспертного опроса, либо формально. Так, в связи со спецификой показателя качества сырой клейковины (X3) низкий и средний уровень определяется парами чисел x = (a1, a2, a3, a4), см. табл. 3. Для формального определения четверки чисел можно использовать ряд коэффициентов. Так, если значение показателя пропорционально значению уровня качества, то ряд коэффициентов kj пред- ставлен последовательностью (0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1). Таким образом, получить диапазоны для линг- вистической переменной можно по формуле, например, для B11 (на примере массовой доли белка для зерна пшеницы 3 класса): a1= X1min +0∙(X1max - X1min) =12,0; a2= X1min +0∙(X1max - X1min) =12,0; a3= X1min +0,2∙(X1max - X1min) =12,3; a4= X1min +0,4∙(X1max - X1min) =12,6. Это правило использовалось для определения значений термов Bi1, что показано в табл. 3. Таблица 3 Оценки допустимых значений показателей в форме лингвистических переменных для зерна 3-го класса Показатель Хi Значение Терм и значения коэффициентов Показатель Хi Значение Bi1 (0; 0; 0,2; 0,4) Bi2 (0,2; 0,4; 0,6; 0,8) Bi3 (0,6; 0,8; 1,0; 1,0) X1 От 12,0 до 13,5 % на СВ 12,0; 12,0; 12,3; 12,6 12,3; 12,6; 12,9; 13,2 12,9; 13,2; 13,5; 13,5 X2 От 23 до 28 % 23,0; 23,0; 24,0; 25,0 24,0; 25,0; 26,0; 27,0 26,0; 27,0; 28,0; 28,0 X3 От 20 до 100 единиц прибора ИДК 20,0; 20,0; 25,0; 30,0 или 100,0; 100,0; 95,0; 90,0 25,0; 30,0; 40,0; 45,0 или 95,0; 90,0; 80,0; 75,0 40,0; 45,0; 75,0; 80,0 X4 От 150 до 200 с 150; 150; 160; 170 160; 170; 180; 190 180; 190; 200; 200 X5 От 40 до 60 % 40; 40; 44; 48 44; 48; 52; 56 52; 56; 60; 60 X6 От 730 до 750 г/л 730; 730; 734; 738 734; 738; 742; 746 742; 746; 750; 750 Этап 4 Определим значения функции принадлежности μij, где i - индекс показателя (i=1…6), j - индекс терма (j =1..3), расчеты по формуле (1). Результаты по одному из образцов представлены в табл. 4, гра- фическая иллюстрация на рис. 1. В последней стро- ке табл. 4 вычислены веса термов pk, k = 1, 2, 3 по формуле (4) при условии, что все показатели равно предпочтительны, т. е., в свою очередь обладают равным весом: ri = 1/n= 1/6, для i = 1...6. В этом слу- чае вес терма есть среднее арифметическое значе- ний функции принадлежности μik терма Bik. Таблица 4 Первичная обработка показателей качества для образца пшеницы Рис. 1. Пример значения функции принадлежности лингвистической переменной по показателю «Массовая доля белка, %» 147 Далее вычислим значение функции принадлеж- ности лингвистической переменной h=«Уровень качества» для образца в соответствии с формулами (4) и (5) (табл. 5). Переход от веса терма pk к зна- чению лингвистической переменной h обусловлен тем, что самый высокий, первый уровень качества (H1= «1 уровень качества») достигается при значе- ниях Bi3 - «высокий уровень показателя Xi», поэто- му pj = pk, j = 3 - k +1, k = 1 … 3. ISSN 2074-9414. Техника и технология пищевых производств. 2015. Т. 37. № 2 Таблица 5 Вычисление значений лингвистической переменной h = «уровень качества» для образца пшеницы Примечание. * см. последнюю строку табл. 4. Используя табл. 1, найдем значения функций принадлежности μk (h), если h = 0,3914 (см. рис. 2): Рис. 2. Пример определения уровня качества по значениям функций принадлежности лингвистической переменной для H1=«1, самый высокий уровень качества»: μ1(0,3914) = 5·(0,4 - 0,3914) = 0,043; для H2=«2 уровень качества»: μ2(0,3914) = 1 - 5·(0,4 - 0,3914) = 0,957; для H3=«3, самый низкий уровень качества»: μ3(0,3914) =0. Результаты расчетов показывают, что исследуе- мый образец зерна имеет 2 (средний) уровень каче- ства с достаточно высоким значением функции принадлежности. Соответственно, может быть ре- комендован для производства хлебопекарной муки для подовых сортов хлебобулочных изделий, в том числе батонов, булок, слоеных изделий, для хлебо- булочных изделий диетического назначения, за исключением аглютеновых, а также затяжного пе- ченья, крекера. Таким образом, предложенная методика позво- ляет проводить градацию сельскохозяйственного сырья по функционально-технологическому назна- чению и, соответственно, реализовывать механизм рационального использования потенциала сырьево- го ресурса по целевому назначению.
Список литературы

1. Болтенко, Ю.А. Разработка реологических критериев управления свойствами пшеничного теста и качеством хле- бобулочных изделий: дис. … канд. техн. наук: 05.18.01 / Болтенко Юрий Алексеевич. - М.: МГУПП, 2010. - 177 с.

2. Черных, В.Я. Регулирование состояния углеводно-амилазного комплекса хлебопекарной муки: учеб. пособие / В.Я. Черных, М.А. Ширшиков. - М.: ИК МГУПП, 2003. - 138 с.

3. Черных, В.Я. Управление хлебопекарными свойствами пшеничной муки / В.Я. Черных // Хлебопекарное и кондитерское производство. - 2014. - № 10. - С. 12-14

4. Черных, В.Я. Методология управления реологическими свойствами полуфабрикатов и готовых изделий хлебопе- карного производства / В.Я. Черных, Е.В. Жирнова // Хлебопечение России. - 2015. - № 1. - С.14-17.

5. Поспелов, Д.С. «Серые» и/или «черно-белые» [шкалы] / Д.С. Поспелов // Прикладная эргономика. Специальный выпуск «Рефлексивные процессы». - 1994. - № 1.- С. 29-33.

6. Конышева, Л.К. Основы теории нечетких множеств / Л.К. Конышева, Д.М. Назаров. - СПб: Питер, 2011. - 192 с.

7. Статистическая оценка хлебопекарного потенциала зерна пшеницы / Н.М. Дерканосова, М.Д. Горожанина, Л.Ш. Довлатов, Л.П. Попова // Хлебопродукты. - 2014. - № 2. - С. 58-61.


Войти или Создать
* Забыли пароль?