OPTIMIZATION OF THE FORMULATION OF BUTTER COOKIES ENRICHED WITH LOCAL RAW MATERIALS
DOI:
https://doi.org/10.31359/2312.3990.2026.39.1.92Keywords:
local raw materials, cookies, walnut meal, sunflower oil, optimization, incomplete factorial experimentAbstract
Today, the concept of sustainable development is widely recognized worldwide. In the context of nutrition, sustainable development involves, in particular, the consumption of products that support human health, minimize environmental impact, and are produced with a focus on resource conservation. The use of local raw materials, including various by-products that ensure production circularity, is therefore highly relevant in the manufacture of such products.
A promising ingredient for enriching confectionery products, particularly cookies, is regionally available raw material in Ukraine such as sunflower oil and walnut meal. The main objective of using these ingredients in cookie technology is to maximally enrich the final product with physiologically valuable substances. An important aspect of such enrichment is the optimization of formulations to determine the maximum feasible dosage of additives that ensures acceptable product quality.
The aim of this study is to optimize the formulation of shortbread butter cookies with the addition of walnut meal (WM) and sunflower oil using mathematical modeling, specifically the method of an incomplete factorial experiment.
The results of optimizing the formulation of butter cookies enriched with walnut meal and sunflower oil are presented. A “black box” model of cookie technology was developed, based on which the dosages of walnut meal, sunflower oil, and powdered sugar were selected as variable factors, while the cookie soaking capacity was chosen as the optimization parameter. Using the method of an incomplete factorial experiment, the study was designed and conducted, and based on the obtained results, a mathematical model of the cookie production process with walnut meal and sunflower oil was developed.
According to this model, the optimal dosage of walnut meal in the cookie formulation is 15.3% of the total mass of ingredients, sunflower oil – 34.1% of the margarine mass, and powdered sugar – 17.0% of the total mass of ingredients. Cookies produced using the optimized formulation demonstrated superior organoleptic properties compared to the control sample, acquiring a distinct and pleasant nutty taste and aroma.
Downloads
References
1. Michel M., Eldridge A. L., Hartmann C., Klassen P., Ingram J., Meijer G. W. Benefits and challenges of food processing in the context of food systems, value chains and sustainable development goals. Trends in Food Science & Technology. 2024. Vol. 153. Р. 104703. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2024.104703
2. Vinkóczi T., Rácz É. H., Koltai J. P. Exploratory analysis of zero waste theory to examine consumer perceptions of sustainability: A Covariance-Based Structural Equation Modeling. Cleaner Waste Systems. 2024. Vol. 8. Р. 100146. https://doi.org/10.1016/j.clwas.2024.100146
3. Мащак Н. М., Третьякова В. В. Дослідження ринку кондитерських виробів України: виклики війни та тенденції розвитку. Академічні візії. 2025. Вип. 45. https://doi.org/10.5281/zenodo.17012324
Mashchak, N. M., & Tretiakova, V. V. (2025). Doslidzhennia rynku kondyterskykh vyrobiv Ukrainy: vyklyky viiny ta tendentsii rozvytku. Akademichni vizii, 45. https://doi.org/10.5281/zenodo.17012324
4. Kumari S., Singh B., Kaur A. Influence of malted buckwheat, foxtail and proso millet flour incorporation on the physicochemical, protein digestibility and antioxidant properties of gluten-free rice cookies. Food Chemistry Advances. 2023. Vol. 3. Р. 100557. https://doi.org/10.1016/j.focha.2023.100557
5. Костецька К. В., Герасимчук О. П. Технологія цукрового печива на основі гречаного борошна. Вісник Уманського національного університету садівництва. 2025. №1. С. 96–103. https://doi.org/10.32782/2310-0478-2025-1-96-103
Kostetska, K. V., & Herasymchuk, O. P. (2025). Tekhnolohiia tsukrovoho pechyva na osnovi hrechanoho boroshna. Visnyk Umanskoho natsionalnoho universytetu sadivnytstva, 1, 96–103.
6. Миколенко С. Ю., Козяр Ю. В. Розроблення безглютенового печива на основі нетрадиційних видів борошна. Вчені записки ТНУ імені В.І. Вернадського. Серія: технічні науки. 2018. Т. 29 (68). Ч. 2. № 4. С. 125–130.
Mykolenko, S. Yu., & Koziar, Yu. V. (2018). Rozroblennia bezghliutenovoho pechyva na osnovi netradytsiinykh vydiv boroshna. Vcheni zapysky TNU imeni V. I. Vernadskoho. Seriia: Tekhnichni nauky, 29(68), 4(2), 125–130.
7. Миколенко С., Захаренко А. Дослідження впливу амарантового та льняного борошна на якість печива. Технічні науки та технології. 2021. №1(19). С. 228–240. https://doi.org/10.25140/2411-5363-2020-1(19)-228-240
Mykolenko, S., & Zakharenko, A. (2021). Doslidzhennia vplyvu amarantovoho ta lnianoho boroshna na yakist pechyva. Tekhnichni nauky ta tekhnolohii, 1(19),
228–240. https://doi.org/10.25140/2411-5363-2020-1(19)-228-240.
8. Голонич М. В., Махинько Л. В. Дослідження можливості використання порошку сублімованих яблук в технології здобного печива. Інноваційні технології у хлібопекарському виробництві, Здобутки та перспективи розвитку кондитерської галузі : матеріали Міжнародних науково-практичних конференцій. Київ : НУХТ, 2023. С. 107–108. URL: https://dspace.nuft.edu.ua/handle/123456789/41189 (дата звернення: 23.03.2026)
Holonych, M. V., & Makhynko, L. V. (2023). Doslidzhennia mozhlyvosti vykorystannia poroshku sublimovanykh yabluk v tekhnolohii zdobnoho pechyva. Innovatsiini tekhnolohii u khlibopekarskomu vyrobnytstvi, zdobutky ta perspektyvy rozvytku kondyterskoi haluzi (pp. 107–108). NUKhT. https://dspace.nuft.edu.ua/handle/123456789/41189 (data zvernennya: 23.03.2026).
9. Nisar A., Jan N., Gull A., Masoodi F. A., Amin T., Bashir O., Wani S. M. Effect of the incorporation of apricot pulp powder on physicochemical, functional, rheological and nutraceutical properties of wheat flour based cookies. British Food Journal. 2021. Vol. 123, Is. 11. P. 3776–3788. https://doi.org/10.1108/BFJ-11-2020-1000
10. Любич В. В., Новіков В. В., Желєзна В. В., Бурляй О. Л. Формування кулінарної якості печива пісочного з добавлянням борошна гарбузового. Вісник Львівського торговельно-економічного університету. Технічні науки. 2022. №31. С. 101–106. https://doi.org/10.36477/2522-1221-2022-31-13
Liubych, V. V., Novikov, V. V., Zheliezna, V. V., & Burliai, O. L. (2022). Formuvannia kulinarnoi yakosti pechyva pisochnoho z dobavlianniam boroshna harbuzovoho. Visnyk Lvivskoho torhovelno-ekonomichnoho universytetu. Tekhnichni nauky, 31, 101–106. https://doi.org/10.36477/2522-1221-2022-31-13
11. Lapytska N., Shkliaiev O., Stepankova G., Novik A., Hrevtseva N., Shydakova-Kameniuka O., Brykova T., Gontar T., Gorodyska O., Vasylenko O. Determining the influence of vegetable powders on the formation of ginger cookie quality. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2025. Vol. 3. No. 11(135). P. 6–16. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.331105
12. Михайлик В. С. Визначення структурно-механічних властивостей тіста зі шроту олійних культур. Праці Таврійського державного агротехнологічного університету. 2019. Вип. 19. Т. 4. С. 64–70. https://doi.org/10.31388/2078-0877-19-1-64-70
Mykhailyk, V. S. (2019). Vyznachennia strukturno-mekhanichnykh vlastyvostei tista zi shrotu oliinykh kultur. Pratsi Tavriiskoho derzhavnoho ahrotekhnolohichnoho universytetu, 19(4), 64–70. https://doi.org/10.31388/2078-0877-19-1-64-70
13. Дорохович В. В., Гуленко А. М. Визначення впливу шроту насіння соняшника на структурні показники тіста і фізико-хімічні показники здобного печива. Наукові праці НУХТ. 2021. Том 27, № 1. С. 160–167. https://doi.org/10.24263/2225-2924-2021-27-1-17
Dorokhovych, V. V., & Hulenko, A. M. (2021). Vyznachennia vplyvu shrotu nasinnia soniashnyka na strukturni pokaznyky tista i fizyko-khimichni pokaznyky zdobnoho pechyva. Naukovi pratsi NUKhT, 27(1), 160–167. https://doi.org/10.24263/2225-2924-2021-27-1-17
14. Бачинська Я. Формування споживних властивостей цукрового печива за рахунок використанням шроту з насіння гарбуза. Traektoriâ Nauki, Path of Science. 2018. Vol. 4, № 6. С. 1001–1008. http://dx.doi.org/10.22178/pos.35-1
Bachynska, Ya. (2018). Formuvannia spozhyvnykh vlastyvostei tsukrovoho pechyva za rakhunok vykorystanniam shrotu z nasinnia harbuza. Traektoriâ Nauki, Path of Science, 4(6), 1001–1008. http://dx.doi.org/10.22178/pos.35-1
15. Najari Z., Dokouhaki M., Juliano P., Adhikari B. Advances in the application of protein-polysaccharide-polyphenol ternary complexes for creating and stabilizing Pickering emulsions. Future Foods. 2024. №9. Р. 100299. https://doi.org/10.1016/j.fufo.2024.100299
16. Shydakova-Kameniuka Е., Novik A., Zhukov Y., Matsuk Y., Zaparenko A., Babich P., Oliinyk S. Estimation of technological properties of nut meals and their effect on the quality of emulsion for butter biscuits with liquid oils. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. Vol. 2. No. 11 (98). Р. 56–64. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.159983.
17. Shydakova-Kameniuka O., Novik А., Rohova A., Bolkhovitina O., Zaparenko A., Prymenko V. Use of walnut meal for quality stabilization of biscuits made with liquid oil. Food Science and Technology. 2025. No. 19(1). Р. 16–25. https://doi.org/10.15673/fst.v19i1.3118
18. Метод найменших квадратів. URL: http://www.geol.univ.kiev.ua/lib/zhukov_n_n/MC_5-6.pdf. (дата звернення: 24.03.2026).
Metod naimenshykh kvadrativ. (n.d.). Retrieved March 24, 2026, from http://www.geol.univ.kiev.ua/lib/zhukov_n_n/MC_5-6.pdf. (data zvernennya:: 24.03.2026).
