автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Исследование и разработка технологии молочных каш, готовых к употреблению, для геродиетического питания

На правах рукописи

ВИТЧЕНКО АНДРЕЙ СЕРГЕЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МОЛОЧНЫХ КАШ, ГОТОВЫХ К УПОТРЕБЛЕНИЮ, ДЛЯ ГЕРОДИЕТИЧЕСКОГО ПИТАНИЯ

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г 6 СЕН 2013

005533308

Кемерово - 2013

005533308

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении, высшего профессионального образования «Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина» (ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина)

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Гаврилова Наталья Борисовна

Захарова Людмила Михайловна, доктор технических наук, профессор Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности», профессор кафедры «Технология молока и молочных продуктов» Решетник Екатерина Ивановна, доктор технических наук, профессор Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение «Дальневосточный государственный аграрный университет», заведующая кафедрой «Технология переработки продукции животноводства»

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Защита диссертации состоится "21" октября 2013 г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.089.01 в ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47, (тел./факс 8(3842)39-68-88).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности». С авторефератом можно ознакомиться на официальных сайтах ВАК Минобрнауки РФ (http.vak.ed.gov.ги)и ФГБОУ ВПО «КемТИПП» (www.kemtipp.ru)

Автореферат разослан «20» сентября 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

О.В. Кригер

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Питание является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье населения. Правильное питание обеспечивает нормальный рост и развитие организма, способствует профилактике заболеваний, продлению жизни людей, повышению работоспособности и создает условия для адекватной адаптации их к окружающей среде. Вместе с тем, в последнее десятилетие состояние здоровья населения характеризуется негативными тенденциями. Продолжительность жизни населения в России значительно меньше, чем в большинстве развитых стран и странах СНГ. Увеличение сердечнососудистых и онкологических заболеваний в определенной степени связано с питанием. У большинства населения России выявлены нарушения полноценного питания, обусловленные как недостаточным потреблением пищевых веществ, в первую очередь витаминов, макро- и микроэлементов (кальция, йода, железа, фтора, селена и др.), полноценных белков, так и нерациональным их соотношением.

Для поддержания здоровья и работоспособности населения старшего возраста необходима не только профилактика возрастных заболеваний, но и организация полноценного питания специальными продуктами с функциональными свойствами.

Учитывая вышеизложенное, учёные и специалисты молочной промышленности в последние годы, расширили область экспериментальных и практических исследований по разработке рецептур и технологии молочных и моло-косодержащих продуктов для геродиетического питания.

Степень разработанности темы. К настоящему времени ряд значительных работ в области технологии продуктов для геродиетического питания, выполнен в Государственном научном учреждении Всероссийского научно-исследовательского института молочной промышленности Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИМИ Росссельхозакадемии) под руководством известных учёных В.Д. Харитонова, А.Г. Галстяна; в ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» под руководством Л.А. Остроумова, А.Ю. Просекова, В.М. Позняковского и др. Разработка продуктов для геродиетического питания реализуется в ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина» под руководством Н.Б. Гавриловой, а также в других вузах и НИИ страны.

Научное обоснование новых направлений в производстве специальных и функциональных продуктов питания получило развитие в трудах отечественных и зарубежных учёных А.Г. Храмцова, H.H. Липатова (мл.), Ю.Я. Свири-денко, Н.И. Дунченко, И.А. Евдокимова, В.И. Ганиной, H.A. Тихомировой, Л.А. Забодаловой, И.С. Хамагаевой, Г.Б. Гаврилова, В.И. Ганиной, A.A. Майорова, М.П. Щетинина, Н.Б. Гавриловой, Л.В. Голубевой, И.А. Смирновой, М.Б. Данилова, Л.М. Захаровой, Л.В. Терещук, И.В. Буяновой, О.В. Буянова, D. Lilla, R. Stilwell, R. Fuller, G. Gibson и др.

Цель работы и задачи исследований. Целью данной работы является проведение исследований, разработка рецептур и технологии молочных каш, готовых к употреблению для геродиетического питания.

Для достижения цели сформулированы следующие научные задачи:

- обосновать состав и качественные характеристики нового продукта;

- провести исследование влияния вида и количества растительного сырья на качественные показатели, физическое состояние молочно-раститель-ной смеси;

-определить основные показатели регламентирующие соотношение молочного сырья и растительного ингредиента в смеси;

- выполнить математический анализ результатов исследований влияния различных видов и доз растительного сырья на качественные характеристики продукта;

- осуществить аргументированный скрининг вида закваски и определение технических параметров ферментации молочно-растительных смесей;

- произвести расчёты по количественному составу антиоксидантного комплекса и эксперимент по уточнению степени его сохранности в продукте;

- выбрать натуральные вкусовые наполнители для молочных каш, рассчитать рецептуры молочных каш;

- уточнить срок годности продукта. Определить его пищевую и биологическую ценность, разработать технологию и техническую документацию для производства молочных каш в ассортименте. Провести их промышленную апробацию.

Научная новизна работы. Экспериментально и аналитически установлено влияние вида и количества растительного ингредиента на комплекс показателей продукта: органолептических, химических, реологических. В качестве объективного показателя при проектировании рецептур молочно-растительных вязких продуктов предложено использовать число (критерий) Рейнольдса. Проведена математическая оценка влияния массовой доли функциональных компонентов на физические, химические и органолептические показатели модельных продуктов, что позволило оптимизировать количество растительных ингредиентов в рецептуре.

Проведен аргументированный скрининг вида закваски для обогащения молочных каш пробиотической микрофлорой. Подобраны антиоксидантный комплекс и вкусовые наполнители для повышения функциональных свойств молочных каш. Определена энергетическая, биологическая и пищевая ценность нового продукта.

Теоретическая и практическая значимость работы. Разработаны рецептуры и технология молочных каш, а также техническая документация для их производства (ТУ 9229-011-49527279-2012). Проведена промышленная апробация технологии в условиях передового молочного предприятия ООО «Манрос-М» филиал ОАО «Вимм Билль Данн» (г. Омск). Новизна технического решения технологии нового продукта отражена в заявлении о выдаче патента РФ на изобретение «Способ производства молочной каши для геродие-

тического питания» № 2012130223/10 (047492) от 16.07.2012 (получено положительное решение).

Диссертационная работа выполнена в рамках реализации научной темы «Разработка теоретических основ, создание новых технологий и техники для производства безопасных продуктов питания с функциональными свойствами» (номер гос. регистрации 01.200609463).

Методология и методы исследования. В процессе реализации экспериментальных исследований использовались общепринятые, стандартные и модифицированные методы определения химических, микробиологических, биохимических, физических характеристик. Для обработки полученных данных применялись методы математической статистики и построения математических моделей.

Основные положения выносимые на защиту:

- результаты исследования влияния количества растительного ингредиента на качественные показатели молочных каш;

-аргументированный скрининг закваски для обогащения молочных каш пробиотической микрофлорой;

-состав антиоксидантного комплекса в качестве функциональной добавки к молочным кашам для геродиетического питания;

- технология молочных каш, готовых к употреблению, для геродиетического питания.

Достоверность результатов подтверждается достаточной повторностью и воспроизводимостью экспериментальных данных, полученных с использованием современных физико-химических, микробиологических, реологических методов исследоваггий, и их математической обработкой, апробацией нового технологического решения в производственных условиях.

Качество и безопасность разработанного продукта на соответствие требованиям ФЗ № 88-ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» (с дополнениями от 22.07.2010 № 163-ФЭ) подтверждены исследованиями в лицензированной лаборатории молочного предприятия ООО «Матгрос-М» филиал ОАО «Вимм Билль Данн» (г. Омск) и лаборатории научно-образовательного центра ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности».

Апробация результатов. Основные положеггия и результаты исследований диссертационной работы были предметом обсуждений и докладов на научно-технических мероприятиях различного уровня, в том числе: VII международной научно-практической конференции «Инновации и современные технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции» (Ставрополь, 2011 г.); V Всероссийской научно-практической конференции «Исследования и достижения в области теоретической и прикладной химии. Экология. Продукты питания» (Барнаул, 2011 г.); международной научно-практической конференции посвященной 70-летию проф. Е.Т. Тулеуова «Продовольственная безопасность Казахстана: состояние и перспективы» (Республика Казахстан. Семей, 2012 г.); VIII специализированном конгрессе «Молочная промышленность Сибири» (Барнаул, 2012 г.); Втором международном па-

учно-техническом форуме «Реализация Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия: инновации, проблемы, перспективы» (Омск, 2013 г.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ, в том числе три статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, основной части, заключения, списка литературы и приложений. Основной текст работы изложен на 128 страницах, содержит 49 таблиц, 19 рисунков, 163 литературных источников и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Введение. Обоснована астуальность направления научных исследований.

Глава 1. Обзор литературных данных на тему «Состояние и перспективы производства молочных и молокосодержащих продуктов для геродиетиче-ского питания». Приведены данные об основных направлениях геродиетиче-ского питания, а также роли молочных продуктов в его реализации. Отмечено направление развития использования растительного сырья в составе молокосодержащих продуктах и особое значение биотехнологических аспектов в формировании функциональных свойств молочных продуктов. В результате анализа литературных источников технической и патентной информации определены цель и задачи исследований диссертационной работы.

Глава 2. Методология проведения исследований. Экспериментальные исследования проводились в производственных цехах и лицензированной лаборатории молочного предприятия ООО «Манрос-М» филиал ОАО «Вимм Билль Данн» (г. Омск), лабораториях кафедры технологии и оборудования пищевых производств ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина», лаборатории научно-образовательного центра ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности».

Апробация и внедрение результатов исследования проведена в условиях промышленного предприятия «Манрос-М» филиал ОАО «ВБД» (г. Омск).

Схема организации и проведения исследований приведена на рисунке 1. При составлении схемы использованы следующие условные обозначения:

I - массовая доля жира; 2 - массовая доля белка; 3 - массовая доля углеводов; 4 - массовая доля сухих веществ; 5 - количество минеральных веществ; 6 - количество витаминов; 7 - кислотность титруемая и активная; 8 - общая обсе-мененность молока; 9 - соматические клетки; 10 — ингибирующие вещества;

II - КМАФАнМ; 12 - количество бифидобактерий; 13 - БГКП; 14 - бактерии рода S. aureus; 15 - бактерии рода L. monocytogenes; 16 - бактерии рода Proteus; 17 - бактерий рода Salmonella; 18 - дрожжи и плесневые грибы; 19 - количество молочнокислых микроорганизмов; 20 - органолептические показатели; 21 - динамическая вязкость; 22 - количество аминокислот; 23 - количество жириых кислот; 24 - энергетическая ценность.

I этап

Изучение научно-технической литературы и патентной информации по проблеме «Состояние и перспективы производства молочных и молокосодержащих продуктов для геродиетического питания»

X

Обоснование направления научных исследования, цели и научных задач

II этап

ТГ

Формулирование проектных требований к составу, свойствам нового продукта. Выбор основного сырья и определение его количества

Влияние дозы растительного ингредиента в модельной смеси на качество, биологическая ценность продукта Контролируемые параметры 1,2,3,4, 7, 8,9, 10, 11,21,22

II

Математическое моделирование совокупности экспериментальных данных Определение оптимального количества растительных ингредиентов

III этап

Выбор и определение функциональных ингредиентов: закваска пробиотических культур, антиоксидантный комплекс

Контролируемые параметры 5,6, 7, 12, 19, 20,21

IV этап

Определение количества вкусовых наполнителей и расчёт рецептур

л ~

Определение срока годности нового продукта, пищевой и биологической ценности

т

Практическая реализация результатов исследований

Контролируемые параметры 1,2, 3,4,5,6,12,13,14,15, 16, 17, 18,19,20,22,23,24

Технология, техническая документация на новый продукт. Экономические показатели его производства

Рисунок I - Схема организации и проведения исследований

На первом этапе (аналитическом) изучена научно-техническая литература по вопросу «Состояние и перспективы производства молочных и молокосодер-жащих продуктов для геродиетического питания», сформулированы цель и задачи исследований.

На втором этапе проведено обоснование проектных требований к химическому составу и свойствам нового продукта, предназначенного для геродиетического питания. На основании анализа значений пищевой и биологической ценности выбраны виды животного и растительного сырья. Для определения их количественного соотношения составлены модельные смеси базовой основы нового продукта, проведён анализ комплекса показателей качества и математическая обработка данных, установлено оптимальное количество растительного ингредиента.

На третьем этапе изучгн процесс ферментации молочно-растительных смесей закваской пробиотических микроорганизмов, подобраны антиоксидант-ный комплекс и вкусовые наполнители. Рассчитаны рецептуры молочных каш.

На четвёртом этапе изучен процесс хранения, определены срок годности, пищевая и биологическая ценность нового продукта. Разработаны технология, техническая документация, рассчитана себестоимость и отпускная оптовая цена на новый продукт.

Глава 3. Результаты исследований и их анализ. Проектируемый продукт предназначен для целевой группы потребителей - лиц пожилого и преклонного возраста.

Учитывая физиологические потребности лиц пожилого и преклонного возраста сформулированы следующие основные требования к химическому составу, органолептическим и качественным показателям нового продукта:

- соотношение жир : белки : углеводы должно приближаться к такому, как 1,0 : 0,8 : 3,5 в соответствии с рекомендациями для геродиетического питания;

- для кисломолочных каш обеспечить содержание пробиотических микроорганизмов не менее 107 КОЕ/г продукта;

- продукт должен быть обогащен пищевыми волокнами и антиоксидант-ным комплексом (А, С, Е, селен);

- консистенция продукта должена быть пастообразной, нежной;

- новый продукт должен выпускаться в ассортименте, т.е. без наполнителей (классический) и с натуральными наполнителями;

- каши молочные должны производится из низкоэнергетического, биологически полноценного животного и растительного сырья;

- продукт должен бьггь готов к употреблению и иметь срок годности не менее 14 суток.

В данной исследовательской работе в качестве базового (основного) сырья выбрано молоко коровье - сырьё по ГОСТ Р 52054-2003, не ниже I сорта. В качестве растительных ингредиентов, для экспериментальных исследований выбраны три вида зерновых круп, две из которых произрастают в Сибирском регионе, отличающиеся высокой биологической ценностью.

Растительные ингредиенты используются в тонко измельченном состоянии, то есть в виде муки, которая отличается высокой растворимостью, хорошо сочетаются в рационах питания с продуктами животного происхождения, при этом значительно повышается усвояемость белков растительных ингредиентов. Они также отличаются высоким содержанием макро- и микронутриентов, необходимых человеку.

Химический состав растительных ингредиентов имеет отличительную особенность от продуктов животного происхождения - это присутствие пищевых волокон, необходимых для геродиетического питания.

При проектировании нового продукта сложного состава учитывали не только его функциональное назначение, но и струкггурно-механические свойства разрабатываемого продукта, так как это непосредственным образом оказывает влияние на динамику изменения (больше или меньше, наличие критических значений) технологических параметров процессов, что может привести к изменению, как качественных показателей продукта, так и себестоимости продукции.

Основная цель этана исследований, путём изучения комплекса показателей модельных продуктов, определить предельные дозы растительных ингредиентов в рецептурах молочных каш для геродиетического питания. Для проведения исследований были составлены модели базового продукта, т.е. молочно-растительныс смеси, в которых регулирующим фактором выбран вид и количество зерновых ингредиентов. Шаг исследования А = 5 мас.%.

При изучении химического состава молочно-растигельных смесей с различным видом и количеством зернового ингредиента было установлено, что с повышением дозы от 5 до 20 мас.% увеличивается массовая доля сухих веществ, в основном за счёт изменения массовой доли белков и углеводов. Данные представлены на рисунках 2, 3, 4.

25

Рисунок 2 — Влияние вида и дозы растительного ингредиента (гречневая мука) на химический состав модельного базового продукта

О 5 10 15 20 Доза гречневой муки, %

□Сухие вещества ОБелки ШУглеооды

О 5 10 15 20 Доза рисовой муки, %

ОС.ухие вещества ПБелки ^У(леводы

5 +

а

0 Б 10 15 20 Доза овсяной муки, %

□ Сухие вещества ПБелки ЭУглеводы

Рисунок 3 - Влияние вида и дозы растительного ингредиента (рисовая мука) на химический состав модельного базового продукта

Рисунок 4 - Влияние вида и дозы растительного ингредиента (овсяная мука) на химический состав модельного базового продукта

Основным показателем биологической ценности белков модельных сред является аминокислотный скор, его количественные значения представлены на рисунках 5, 6 и 7.

0 50 100 150

Аминокислотный скор

Рисунок 5 - Аминокислотный скор модельных продуктов (молочно-греч-невых)

50 100 150

Аминокислотный скор

О Фенилалании

»Тирозин О Треонин

Ш Триптофан

Ш Мегионин *

Цистин а Лизин

Ш Лейцин

Ш Изолейцин

а Валим

ЕЗФенилалании

» Тирозин О Треонин

Ш Триптофан

0 Метионин + Цистин

{9 Лизин Ш Лейцин 11 Изолейцин н Валин

Рисунок 6 - Аминокислотный скор модельных продуктов (молочно-рисо-вых)

Рисунок 7 - Аминокислотный скор модельных продуктов (молочно-овся-ных)

50 100 150 200

Аминокислотный скор

го

5

о щ 10

Обсуждая результаты исследований влияния изменения вида и количества растительного ингредиента, можно видеть, что они зависят как от вида ингредиента, так и от его количества. Существующая динамика характерна для отдельных аминокислот и зависит от биологической ценности белков растительного ингредиента. В целом, следует отметить, что все композиции модельных продуктов имеют аминокислотный скор выше 100, что позволяет оценить их как биолог ически полноценные.

Базовым элементом продукта является молоко, которое состоит в основном из дисперсионной среды - воды в количестве от 83 до 89 % и дисперсионной фазы (жир, белок, углеводы и др.) - 17-11 %. В модельных продуктах изменен состав дисперсионной фазы, т.е. массовые доли сухих вещес тв, прежде всего белков, что отражается на физическом состоянии молочно-растительных смесей.

Химические, органолептические и физические показатели модельных продуктов в зависимости от вида и количества растительного ингредиента представлены в таблицах 1, 2 и 3.

Таблица 1 - Химические, органолептические, физические показатели модельных молочно-гречневых продуктов__

Вариант Компонентный состав, % Органолептические показатели Химические и физические показатели

молоко гречневая мука вкус и запах консистенция баллы Кислотность вязкость, 1-Ю"3 Пас

активная, рН титруемая, °Т

Опыт 1 95 5 Чистый молочный, со вкусом свойственным гречневой каше, без посторонних запахов и привкусов Жидкая, однородная, слабовязкая 12,5 6,46 19,0 5,6

Опыт 2 90 10 13,0 6,45 21,0 10,4

ОпытЗ 85 15 Чистый молочный, со вкусом свойственным гречневой каше, без посторонних запахов и привкусов Однородная, вязкая 14,0 6,38 22,0 17,6

Опыт 4 80 20 12,0 6,33 25,0 29,6

Таблица 2 - Химические, органолептические, физические показатели

Вариант Компонентный состав, % Органолептические показатели Химические и физические показатели

молоко рисовая мука вкус и запах консистенция баллы Кислотность вязкость, 1-10° Пас

активная, рН титруемая, °Т

Опыт 5 95 5 Чистый молочный, со вкусом свойственным рисовой каше, без посторонних запахов и привкусов Жидкая, однородная, слабовязкая 12,5 6,43 19,0 5,8

Опыт 6 90 10 13,5 6,44 20,0 10,8

Опыт 7 85 15 Чистый молочный, со вкусом свойственным рисовой каше, без посторонних запахов и привкусов Однородная, вязкая 14,5 6,42 21,0 18,0

Опыт 8 80 20 12,0 6,41 22,0 32,0

Таблица 3 - Химические, органолептические, физические показатели модельных молочно-овсяных продуктов__

Вариант Компонентный состав, % Органолептические показатели Химические и физические показатели

молоко овсяная мука вкус и запах консистенция баллы Кислотность вязкость, МО"3 Пас

активная, рН титруемая,0!

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Опыт 9 95 5 Чистый молочный, со вкусом свойственным овсяной каше, без посторонних запахов и привкусов Жидкая, однородная, слабовязкая 12,0 6,35 19,5 6,1

Опыт 10 90 10 13,0 6,33 21,0 10,9

Продолжение таблицы 3

I 2 3 4 5 6 7 8 9

Опыт 11 85 15 Чистый молочный, со вкусом свойственным овсяной каше, без посторонних запахов и привкусов Однородная, вязкая 14,0 6,31 22,0 19,5 .

Опыт 12 80 20 11,0 6,28 25,0 37,0

Из данных, представленных в таблицах 1-3, можно сделать вывод о том, что с увеличением дозы растительных ингредиентов вязкость молочно-расти-тельных смесей возрастает. Характер данной зависимости определяется видом растительного ингредиента и его влагоудерживающей способностью.

На основании экспериментальных исследований динамической вязкости рассчитано число Рейнольдса (Ле), результаты представлены в таблице 4.

Таблица 4 -Значение числа Рейнольдса для модельных продуктов

Вариант Доза растительного ингредиента, % Значение Яс для модельных продуктов

с гречневой мукой с рисовой мукой с овсяной мукой

Опыт 1,5,9 5,0 4354,8 4673,3 4200,0

Опыт 2,6, 10 10,0 2344,0 „ 2334,0 2355,4

Опыт 3, 7, 11 15,0 1385,6 1250,0 1353,8

Опыт 4, 8, 12 20,0 859,1 658,9 761,5

Установлено, что при массовой доле растительного ингредиента 5-10 %, молочно-растительные смеси находятся в зоне нормального значения Яе (от 2334,0 до 4573,3), при 15 мас.% - в зоне переходного смешанного режима течения (Яе от 1250,0 до 1385,6), при 20 мас.% - зона затруднительного движения молочно-растительной смеси (Яе от 658,9 до 859,1).

Для определения оптимального количества растительного ингредиента, проведено математическое моделирование, реализованное в два этапа:

-1 этап - расчёт целевой функции методом нормирования управляемых факторов;

- II этап — определение оптимального количества растительного ингредиента в модельном продукте.

Графическое изображение значений целевых функций модельных продуктов представлено на рисунке 8.

Анализируя экспериментальные данные можно заключить, что количество растительного ингредиента, независимо от его вида не должна превышать 15 мас.% от общего количества молочно-растительной смеси.

5.6

О 5.1

э V 4,6

4.1

3" S zf 3.6

ц 3.1

X >- 2,6

2,1

X 1,6

rr¡

Рисунок 8 -Значение целевых функций модельных продуктов в зависимости от вида и количества растительного ингредиента

На втором этапе математического моделирования проводилось исследование, цель которого - разработка математических моделей, описывающих влияние растительных ингредиентов на качественные показатели модельных продуктов.

Математическое моделирование проводилось с использованием прикладной программы «Eureka: The Solver», Version 1.0» и программного продукта «Table-Curve 3D», в котором реализованы методы анализа временных рядов, регрессионного, кластерного и факторного анализов, а также многомерного шкалирования. Данный этап исследований посвящен математической оценки влияния массовой доли растительных ингредиентов на вязкость модельных продуктов.

В связи с этим определена зависимость вязкости от массовой доли растительных ишредиенгов, массовой доли сухих веществ молочно-растительной смеси и активной кислотности, которая имеет вид:

f (х, у, z) = a+b-x+c-y+d-z+e-x-y+f-x-z+g-y-z+o-x2+p-y2+r-z2+v-x-y-z,

где f (х, у, z) - вязкость модельных продуктов, сП; х - массовая доля растительных ишредиентов, % ; у - массовая доля сухих веществ, %; z - активная кислотность, рН.

На основании рассчитанных в программе «Eureka: The Solver, Version 1,0» значений коэффициентов (a, b, с, d, е, f, g, о, р, г, v) путем формирования математических матриц в программе «Ms. Excel» получены математические зависимости, описывающих влияние растительных ингредиентов на качественные показатели модельных продуктов.

Результаты проведенных расчетов представлены в виде проекций поверхностей отклика и уравнений многочленов 2 степени в таблице 5.

Разработанные математические модели наглядно описывают изменение вязкости модельных продуктов в зависимости от массовой доли растительного ингредиента и сухих веществ.

При разработке и проектировании новых продуктов важной составляющей являются органолептические показатели, которые определяют потребительские

Количество

растительного ингредиента, %

—?—Мука гречневая Н^-Мука рисовая овсяная

предпочтения в выборе продукта. В связи с этим на следующем этапе проведена оценка степени влияния растительных ингредиентов (гречневой, овсяной и рисовой муки) на изменение органолептических показателей модельных продуктов.

Таблица 5 - Математическая оценка влияния массовой доли растительных ингредиентов на вязкость модельных продуктов_

Варианты исследований

Математическая зависимость

Проекции поверхностей отклика

f (х, у, z) = 0,94+1,21 -х+ +1,02-y+0,99-z+ +0,1 l-x-y+2,25-x-z+ +l,67-y-z+l,33x2— 1,22-у2+1,09z2-0,14-x-y-z, при z = 6,4

Модельный f (x, у, z) = 0,91+0,98x+ продукт с +0,70-y+0,79-z+0,85-x-y+ гречневой +0,62x-z-0,66-y-z-мукой -0,05-x2+0,30-y2-0,29-z2-

-0,18-x-y-z, при z = 6,4

Модельный Г (х, у, г) = 0,99+0,99-х+ продукт с +0,78-у+0,66-г+2,40-х-у+ рисовой +0,70х-г-2,34-у-г+ мукой +0,34-х2 +1,89-у2-2,15-г2-

-0,70х-уг, при г = 6,4

Разработку математических моделей и построение поверхностей отклика осуществляли с использованием современного программного продукта «ТаЫеСигуе 313». Математическое моделирование совокупности эксперимен-

тальных данных позволило определить рациональное содержание растительных ингредиентов - 15 % от массы молочно-растительной смеси, обеспечивающее высокие органолептические показатели и оптимальную вязкость продукта.

Для определения состава закваски, обогащающей новый продукт пробио-тической микрофлорой проведен аргументированный скрининг культур микроорганизмов.

Для достижения цели исследований определен критерий биотехнологического процесса - количество пробиотической микрофлоры в продукте должно быть не менее 107 КОЕ/г. Молочно-растительные смеси пастеризовали при температуре (96±1) °С, охлаждали до температуры 37-38 °С.

Для ферментации молочно-растительных смесей использовали: -термофильную одной гаммокую культуру, содержащую Bifidobacterium

ВВ-12 в сочетании с культурой Streptococcus thermophilus (серия 1); -термофильную одноштаммовую культуру, содержащую Bifidobacterium ВВ-12 в сочетании с мезофильной одноштаммовой молочной кульгурой Lactobacillus paracasei (серия II). Важным показателем активности исследуемых сочетаний культур закваски являются количественное накопление их в продуктах во время ферментации (время ферментации (4,0±0,5) ч). Результаты определения представлены на рисунке 9.

□ Общее количество микрофлоры

□ Количество бифи доба ктерий

Рисунок 9 - Микробиологические показатели ферментированных молочно-растительных смесей

Анализируя результаты определения микробиологических показателей ферментированных молочно-растительных смесей следует отметить, что накопление, как общего количества молочнокислых микроорганизмов, так и бифи-добактерий, прошло активнее во всех молочно-растительных смесях под воздействием сочетания культур Bifidobacterium ВВ-12 и Lactobacillus paracasei (серия II).

Это объясняется тем, что культура L. paracasei обладает высокой пробиотической активностью, при ферментации образует (L+) молочную кислоту, что создает условия, для развития Bifidobacterium ВВ-12. В данном сочетании (серия II) обе культуры являются пробиотическими.

Активный рост культур в молочно-растительных смесях так же объясняется высоким содержанием питательных веществ всех композиций, в которых присутствуют все незаменимые аминокислоты, витамины и пищевые волокна, стимулирующие рост бифидобакгерий в сложной молочно-растительной среде, из которых наиболее эффективной можно считать молочно-овсяную среду.

На основании комплексного анализа химических, органолепгические и микробиологических показателей ферментированных молочно-растительных смесей выбрано эффективное сочетание культур Bifidobacterium ВВ-12 и Lactobacillus paracasei, которые обеспечивают в готовом продукте (молочных кашах) количество пробиотической микрофлоры 10s-109 КОЕ/г.

Процесс ферментации молочно-растительных смесей рекомендуется проводить при следующих параметрах: температура 37-38 °С, время - 4,0-4,5 ч.

Известно, что в организме человека с увеличением возраста идут процессы его ослабления и заболевания, что также вызвано присутствием фракций кислорода, вызывающих окислительные процессы, развитие свободных радикалов.

Возникновению данных процессов препятствует антиоксидантный комплекс, состоящий из витаминов А, С, Е и минерала селена: При этом организму также необходимо адекватное количество цинка, меди, марганца и ви тамина В6. Обогащение продукта проводилось витаминным премиксом 1133470, который соответствует необходимым требованиям. Витамины и препарат «Селен-актив» вносили в молочио-растительную смесь через воронку смесителя Almix. После перемешивания в течение 20-25 мин направляли на пастеризацию: температура (96±2) °С, время - 20 с. Нормируемое количество витаминов и селена вносили с учётом их технологических потерь, составляющих 15-20 %. Анализ полученных данных, позволяет считать, что нормативное количество витаминов и минерала селена, сохраняется в новом продукте в течение всего срока его годности.

Готовые продукты расфасовывали в полистироловые стаканчики с двумя отделениями и герметичными крышками. Для исследования сохранности витаминов и минералов опытные продукты хранили при температуре (4±2) °С.

Для расширения ассортимента молочных каш выбраны вкусовые наполнители отечественного производителя ООО «Аграна Фрут Московский регион». Для определения рациональных количеств вкусовых наполнителей для молочно-растительных смесей проведено три серии опытов. Шаг исследований 2 %.

I серия. Молочно-гречневая смесь.

Наполнитель «Черника»: опыт 1 - 3 %; опыт 2-5 %; опыт 3-7 %.

II серия. Молочно-рисовая смесь.

Наполнитель «Абрикос-морковь»: опыт 1 - 3 %; опыт 2 - 5 %; опыт 3 7 %.

III серия. Молочно-овсяная смесь.

Наполнитель «Черная смородина»: опыт 1 - 3 %; опыт 2-5 %;

опыт 3-7 %.

На основании результатов органолептической оценки полученных опытных композиций, построены профили (рисунок 10), графически характеризующие влияние количественных доз вкусовых наполнителей на органолептиче-

ские показатели продуктов, в результате исследований установлена рациональ-

Опыт

1

14,5 /

14,0/

13ы]

///мС

Опыт // ^--^Опыт

3 2

1 серия

Опыт

1

15,0 ,

14,/,

/МП)

Опыт ^Опыт

3 2

II серия

Рисунок 10 — Органолептические профили молочных каш с наполнителями

Комплексный анализ полученных данных позволил определить рациональное количество наполнителей - 5 % от массы компонентов продуктов.

Таким образом, на основании проведенных экспериментальных исследований, математической обработки полученных данных, установлен состав ингредиентов новых продуктов и рассчитаны их рецептуры.

Срок годности нового продукта устанавливался в соответствии с МУК 4.2.1847-04, СаНПиН 2.3.2.1078-01. Для нового продукта был установлен режим холодильного хранения при температуре (4±2) °С — 14 сут.

Новый продукт отличается высокой биологической ценностью. Аминокислотный скор белков нового продукта в сравнении со шкалой ФАО/ВОЗ, представлен в таблице 6.

Таблица 6 - Аминокислотный скор белков молочных каш

Незаменимые аминокислоты Шкала ФАО/ВОЗ I Скор по отношению к шкале ФАО/ВОЗ

А С молочно-гречневая молочно-рисовая молочно-овсяная

1 2 3 4 5 6

Валин 50,0 100 135,9 139,4 122,1

Продолжение таблицы 6

Изолейцин 40,0 100 148,8 154,3 139,5

Лейцин 70,0 100 121,3 130,2 120,2

Лизин 55,0 100 128,2 117,0 108,1

Метионин + + цистин 35,0 100 107,9 135,1 109,2

Триптофан 10,0 100 180,2 170,0 181,1

Треонин 40,0 100 128,5 124,5 112,5

Фенилаланин + + тирозин 60,0 100 157,4 184,1 169,3

Примечание - А - аминокислота в мг/1 г белка, С - скор по отношению к шкале ФАО/ВОЗ

Пищевая ценность любого продукта так же характеризуется качественным и количественным составом микронутриентов. Основные данные получены с использованием системы капиллярного электрофореза «Капель» (таблица 7).

Таблица 7 - Качественный и количественный состав витаминов в продуктах «Молочные каши», (100 г) ______

Наименование в„ В,, В6, В]2, РР, С, мг А, Е, мг

мг мг мг мкг мг мкг

Молочные каши 0,31 0,32 0,43 0,61 3,5 164 210 3,4

Данные приведенные в таблице 7 свидетельствуют о том, что новые продукты обогащены витаминами А, Е, С и В.

Важными микронутриентами являются минеральные вещества, которые необходимы организму человека в определенных количествах, в зависимости от возрастной категории и рода деятельности. Результаты представлены в таблице 8.

Таблица 8 - Минеральный состав продукта «Молочные каши», (100 г)

Наименование Са, мг Р, мг М£, МГ .1, мг Эе, мг

Молочные каши 240 255 79 0,03 42

Совокупность основных макро- и микронутриентов обеспечивает пищевую и энергетическую ценность нового продукта. Данные, характеризующие пищевую и энергетическую ценность продукта, приведены в таблице 9.

Таблица 9 - Пищевая и энергетическая ценность продукта «Молочные каши» (на 100 г продукта)__

Наименование показателя Характеристика

рецептура 1 рецептура 2 рецептура 3

Жир, г 3,2±0,2 2,8±0,2 3,2±0,2

Белок, г 4,6±0,2 3,9±0,2 4,4±0,2

Углеводы, г 13,3±0,2 16,2±0,2 13,9±0,2

Энергетическая ценность, кДж/ккал 631,6/150,9 722,5/172,6 650,9/155,5

Глава 4. Практическая реализация результатов исследований. Для

производства нового продукта «Молочные каши» разработана технология и техническая документация (ТУ 9229-011-49527279-2012). Для реализации тех-

нологии подобрано современное высокотехнологическое оборудование и разработана производственная блок-схема технологического регламента «Молочные каши» для геродиетического питания, представленная на рисунке 11.

Входной контроль сырья н материалов

Молоко сырое ГОСТ Р 52054

Мука гречневая Муха рисовая Мука овсяная ГОСТ Р 53495

_I_

_Приемка молока_

Охлаждение 1 = (4±2) °С_

_I_

Промежуточное хранение_

не более 6 часов при X = (4±2) °С

•_I_

_Переработка сырья _

Подогрев молока__11 = (50±5) °С_

Внесение растительного ингредиента через воронку смесителя А1гшх

_Циркуляция смеси в течение 20 мин__

Внесение витаминного премикса через воронку смесителя АЬгпх Внесение минеральной добавки — препарата «Селен-актив» _через воропку смесителя А1пйх_

4

Внесения закваски

4

Термическая обработка нормализованной смеси

Пастеризация 1 = (96±1) °С, т = 20 с

Охлаждение до температуры внесения закваски 1 = (38±1)°С

Ферментация 1 = (38±1) °С, т = (4,(У=4,5) ч

Охлаждение до температуры 1 = (12±2)°С

Рисунок I 1 -

Блок-схема технологического регламента «Молочные каши» для геродиетического питания

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В связи со вступлением России в ВТО, возрастает конкуренция среди производителей молочных продуктов не только на внешнем рынке, но и на внутреннем за потребителей, среди которых значительное количество трудоспособного населения старшего возраста со сложившимися потребительскими вкусами. Данный факт привёл к тому, что как крупные холдинги, так и средние предприятия планируют «дорожные карты» перспективного развития предприятия. Следует отметить, что одними из первых и значимых позиций в этих планах занимают:

- расширение сырьевой зоны предприятий и повышение качества молока-сырья;

- разработки интенсивных и экономичных технологий переработки молока-сырья;

-расширение ассортимента молочных продуктов целевого назначения, обогащенных функциональными добавками, при этом имеющих узнаваемые бренды.

Именно, к таким молочным продуктам относятся «Молочные каши». С одной стороны они напоминают традиционные для россиян продукты питания, с другой стороны это продукты, обогащенные функциональными ингредиентами, с высокими органолептическими показателями, средней калорийностью, адаптированный к потребностям организма населения старшего возраста.

В рамках реализации аналитических и экспериментальных исследований решены все научные задачи и достигнута цель, поставленная в научной работе, сформулированы Выводы и практические рекомендации:

1. На основании анализа литературного обзора технической и патентной информации, нормативных требований к продуктам специального питания обоснованы состав и качественные характеристики нового продукта, определены объекты исследования.

2. Исследовано влияние вида и количества растительных ингредиентов муки зерновых культур (гречневой, рисовой, овсяной) на химический состав, орга-нолептические, химические, физические показатели и биологическую ценность молочно-растительных смесей. Установлено, что повышение дозы растительного ингредиента с 5 до 20 % от общей массы смеси приводит к повышению массовой доли сухих веществ, в среднем, в два раза за счёт увеличения массовой доли белка на 37 % (молочно-гречневая смесь), на 23 % (молочно-рисовая смесь), на 35 % (молочно-овсяная смесь) и увеличению массовой доли углеводов в 3,4-4,2 раза. При этом изменяется физическое состояние молочно-растительной смеси, характеризуемое динамической вязкостью, которая возростает с 5,6-10° Па-с продукта в смеси с 5 % растительного ингредиента до 29,6-37,0-10"3 Па-с в смеси с 20 % растительного ингредиента.

3. В качестве одного из основных показателей регламентирующих проектирование молочно-растительных вязких продуктов предложено число Рейнольдса (Ле), рассчитанное на основе экспериментально определенных значений динамической вязкости. Установлено, что при массовой доле растительного ингреди-

ента 5-10 %, молочно-растительные смеси находятся в зоне нормального значения Re (от 2334,0 до 4573,3), при 15 мас.% - в зоне переходного смешанного режима течения (Re от 1250,0 до 1385,6), при 20 мас.% - зона затруднительного движения молочно-растительной смеси (Re от 658,9 до 859,1).

4. На основании математического моделирования совокупности показателей, характеризующих качество модельных молочно-растительных продуктов определено оптимальное соотношение молочного сырья и растительных ингредиентов (мас.%), как 85:15.

5. Экспериментально осуществлён аргументированный скрининг пробиоти-ческих культур закваски: бифидобактерий BB-I2 и Lactobacillus paracasei. Установлена степень пробиотической активности муки растительных культур: коэффициенты стимулирования роста пробиотических культур в молочно-гречневой смеси Кр - 1,231; молочно-рисовой смеси Кр - 1,218; молочно-овсяной смеси Кр - 1,256. Рекомендуются следующие технологические параметры процесса ферментации молочно-растительных смесей: время - 4,0-4,5 ч, температура 37-38 °С.

6. Аналитически обоснован, определен расчётным путем и проверен экспериментально качественный и количественный состав антиоксидантного комплекса, состоящий из витаминов А, Е, С и минерала Se. Подобраны для обогащения молочно-растителыюго продукта: витаминный премикс H33470 в количестве 0,10 кг и «Селен-актив» в количестве 125 г на 100 кг продукта. Рассчитаны рецептуры молочных каш.

7. Выбраны вкусовые ингредиенты для расширения ассортиментной линии нового продукта: черника, чёрная смородина, морковь, в количестве 5 % от массы смеси компонентов, которые фасуются в одно из отделений двойного поли-стирольного стакана. Рассчитаны рецептуры молочных каш.

8. Установлен срок годности нового продукта — молочных каш 14 сут при температуре (4±2) °С. Определены пищевая, биологическая и энергетическая ценность молочных каш: общее количество аминокислот 4515,43 мг%, количество витаминов группы В, А, Е, С и минералов Са, Р, Se, Mg, J в 250 г продукта обеспечивает 50 % потребности организма человека в данных микро- и макроэлементах. Энергетическая ценность молочных каш в зависимости от вида растительного ингредиента 650,923-722,504 кДж. Разработана технология и техническая документация для производства молочных каш (ТУ 9229-011-495272792012), подобрано технологическое оборудование. Проведена промышленная апробация технологии в условиях передового молочного предприятия ООО «Ман-рос-М» филиал ОАО «Вимм Билль Дани» (г. Омск).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации

1. Витченко А.С. Исследование влияния компонентного состава на качественные и реологические показатели молочных каш для геродиетического пи-

тания / A.C. Витченко, Н.Б. Гаврилова // Техника и технология пищевых производств.-2013.-№ 1. - С. 8-11.

2. Гаврилова Н.Б. Молочные каши для геродиетического питания / Н.Б. Гаврилова, A.C. Витченко // Молоч. пром-сть. - 2013. - № 3. - С. 67-68.

3. Витченко A.C. Аргументированный скрининг закваски для обогащения пробиотической микрофлорой молочных каш / A.C. Витченко, Н.Б. Гаврилова Е.А. Молибога // Аграрный вестник Урала. - 2013. - № 1 (107). - С. 35-36.

Материалы международных и всероссийских конференций, конгрессов, форумов, семинаров

4. Витченко A.C. Проблемы геродиетического питания / A.C. Витченко // Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: сб. статей и докладов V всерос. науч.-практ. конф. - Барнаул, 2011. - С. 98-100.

5. Витченко A.C. Актуальность разработки технологии каш, готовых к употреблению / A.C. Витченко, Е.А. Молибога // Инновации и современные технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции: материалы VII междунар. науч.-практ. конф. - Ставрополь: АГРУС, 2012. -С. 126-129.

6. Гаврилова Н.Б. Технология молочно-растительного продукта для геродиетического питания / Н.Б. Гаврилова, A.C. Витченко Н Сб. материалов V специализированного конгресса «Молочная промышленность Сибири», - Барнаул: ООО «Алтай Arpo Эколо», 2012. - С. 66-68.

7. Гаврилова Н.Б. Технология продуктов для геродиетического питания -приоритетное направление производства специальных продуктов / Н.Б. Гаврилова, A.C. Витченко, Е.А. Молибога // Продовольственная безопасность Казахстана: состояние и перспективы: матер, междунар. науч.-практ. конф. - Семей. 2012.-С. 19-22.

8. Витченко A.C. Выбор антиоксидантного комплекса для молочных каш и экспериментальное уточнение его сохранности в продукте / A.C. Витченко // Реализация Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия: инновации, проблемы, перспективы: материалы второго междунар. науч.-техн. форума. 27-29 марта 2013 г. - Омск. - С. 183-184.

9. Заявление о выдаче патента РФ на изобретение «Способ производства молочной каши для геродиетического питания» / Витченко A.C., Гаврилова Н.Б., Молибога Е.А. № 2012130223/10 (047492) от 16.07.2012. (получено положительное решение).

Подписано к печати 12.09.2013. Формат бумаги 60x84, 1/ 16. Печать оперативная. Гарнитура Times New Roman. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Издательство ООО «Вариант-Омск» 644043, г. Омск, ул. Фрунзе 1, корп. 3, оф. 13. Тел. /факс: 211- 600

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина»

ВИТЧЕНКО АНДРЕЙ СЕРГЕЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МОЛОЧНЫХ КАШ, ГОТОВЫХ К УПОТРЕБЛЕНИЮ, ДЛЯ ГЕРОДИЕТИЧЕСКОГО ПИТАНИЯ

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

на соискание степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор,

заслуженный работник ВШ РФ Н.Б. Гаврилова

На правах рукописи

04201362100

ДИССЕРТАЦИЯ

ОМСК 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...............................................................................5

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ...................................................................11

Глава 1 Литературный обзор на тему «Состояние и перспективы

производства молочных и молокосодержащих продуктов для геродиетического питания»................................................11

1.1 Геродиетическое питание и роль молочных продуктов в его реализации............................................................................ 11

1.2 Использование растительного сырья в производстве молочных и молокосодержащих продуктов................................................ 16

1.3 Биотехнологические аспекты формирования функциональных свойств молочных и молокосодержащих продуктов........................26

1.4 Обогащение вкуса, пищевой и биологической ценности молочных

и молокосодержащих продуктов................................................35

1.5 Заключение по главе 1. Цель и задачи исследований.....................40

Глава 2 Методология и методы исследований.....................................42

2.1 Методология проведения экспериментальных исследований..........42

2.2 Объекты и методы исследований.............................................44

2.2.1 Физико-химические методы и органолептические

показатели........................................................................45

2.2.2 Микробиологические методы............................................46

2.2.3 Реологические методы.........................................................46

2.2.4 Биохимические методы........................................................48

2.2.5 Методы математического анализа.........................................49

Глава 3 Результаты исследований и их анализ...................................51

3.1 Аналитическое обоснование проектных требований к составу, качеству и свойствам новых продуктов........................................51

3.2 Подбор основных видов животного и растительных сырья

в соответствии с проектными требованиями к новому продукту.......52

3.3 Исследование влияния вида и количественных доз растительных ингредиентов на показатели, характеризующие качество и биологическую ценность нормализованной смеси..........................55

3.4 Математическое моделирование совокупности показателей характеризующих качество модельных продуктов.........................68

3.5 Аргументированный скрининг закваски для обогащения пробиотической микрофлорой молочных каш ...................................77

3.6 Выбор антиоксидантного комплекса и экспериментальное уточнение его сохранности в продукте.......................................84

3.7 Разработка рецептур молочных каш с использованием вкусовых наполнителей.........................................................................88

3.8 Исследование процесса хранения молочных каш и определение срока их годности.................................................................95

3.9 Определение пищевой и биологической ценности нового продукта............................................................................97

Глава 4 Практическая реализация результатов исследований.........101

4.1 Технология производства продукта «Молочные каши» для геродиетического питания...................................................... 101

4.2 Расчёт стоимости продукта................................................... 104

4.3 Промышленная апробация технологии молочных каш..................... 109

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...................................................................................... 110

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................113

ПРИЛОЖЕНИЯ.......................................................................... 129

Приложение 1. Заявление о выдаче патента РФ на изобретение

№ 2012130223/10 (047492) от 16.07.2012. Уведомление о положительном

решении формальной экспертизы от 16 августа 2012 г...................... 131

Приложение 2. Технические условия ТУ 9226-011-49527279-2012 «Продукты молокосодержащие пастеризованные, готовые к

употреблению «КАШИ»............................................................134

Приложение 3. Технологическая инструкция ТИ 9226-011-49527279 -2012 «Продукты молокосодержащие пастеризованные, готовые к

употреблению «КАШИ»............................................................ 136

Приложение 4. Акт проведения производственной выработки по

мол очно-растительному продукту................................................. 138

Приложение 5. Протокол дегустационной комиссии.......................... 141

Приложение 6. Протокол испытаний № 1 от 22 августа 2012 г............ 143

Приложение 7. Акт ввода в производство........................................146

Приложение 8. Протокол лабораторных исследований НОЦ № 02/13 ФГБОУ ВПО КемТИПП «Определение аминокислотного состава молочно-растительного продукта».....................................148

ВВЕДЕНИЕ

Питание является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье населения. Правильное питание обеспечивает нормальный рост и развитие детей, способствует профилактике заболеваний, продлению жизни людей, повышению работоспособности и создает условия для адекватной адаптации их к окружающей среде. Вместе с тем в последнее десятилетие состояние здоровья населения характеризуется негативными тенденциями. Продолжительность жизни населения в России значительно меньше, чем в большинстве развитых стран и странах СНГ. Увеличение сердечнососудистых и онкологических заболеваний в определенной степени связано с питанием. У большинства населения России выявлены нарушения полноценного питания, обусловленные как недостаточным потреблением пищевых веществ, в первую очередь витаминов, макро- и микроэлементов (кальция, йода, железа, фтора, селена и др.), полноценных белков, так и нерациональным их соотношением [6].

Согласно стратегии продовольственной безопасности Правительства Российской Федерации до 2020 г. одной из основных задач государственной политики в области здорового питания является сохранение и укрепление здоровья населения, профилактика заболеваний, обусловленных неполноценным и несбалансированным питанием. С учетом демографической обстановки - сокращения численности работоспособного населения России, отмечено снижение творческого и физического потенциала страны, образование специфичных статей затрат бюджетных средств. В частности, по данным последней переписи населения 2010 г. более тридцати миллионов людей отнесены к категории старше трудоспособного возраста [43].

Для поддержания здоровья и работоспособности населения старшего возраста необходима не только профилактика возрастных заболеваний, но и органи-

зация полноценного питания специальными продуктами с функциональными свойствами.

Учитывая вышеизложенное, учёные и специалисты молочного производства в последние годы, расширили область экспериментальных и практических исследований по разработке рецептур, а так же технологии молочных и молокосодер-жащих продуктов для геродиетического питания.

В основе создания продуктов для геродиетического питания лежат положения концепции здорового питания и достижения в области науки о функциональных ингредиентах и их использованием.

Актуальным является проведение аналитических и экспериментальных исследований, направленных на разработку технологии и рецептур молочных и мо-локосодержащих продуктов с использованием нетрадиционных источников растительного сырья и функциональных ингредиентов.

Степень разработанности темы. К настоящему времени ряд значительных работ в области технологии продуктов для геродиетического питания, выполнен в Государственном научном учреждении Всероссийского научно-исследовательского института молочной промышленности Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИМИ Росссельхозакадемии) под руководством известных учёных В.Д. Харитонова, А.Г. Галстяна; в ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» под руководством JT.A. Остроумова, А.Ю. Просекова, В.М. Позняковского и др. Разработка продуктов для геродиетического питания реализуется в ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина» под руководством Н.Б. Гавриловой, а также в других вузах и НИИ страны.

Инновации в научном обосновании новых направлений в производстве специальных и функциональных продуктов питания получили развитие в трудах отечественных и зарубежных учёных А.Г. Храмцова, H.H. Липатова (мл.), Ю.Я. Сви-риденко, Н.И. Дунченко, И.А. Евдокимова, В.И. Ганиной, Э.С. Токаева, A.M. Ша-лыгиной, H.A. Тихомировой, JI.A. Забодаловой, И.С. Хамагаевой, Г.Б. Гаврилова, В.И. Ганиной, A.A. Майорова, М.П. Щетинина, Н.Б. Гавриловой, JI.B. Голубевой,

И.А. Смирновой, М.Б. Данилова, JI.M. Захаровой, JI.B. Терещук, И.В. Буяновой, О.В. Буянова, D. Lillu, R. Stilwell, R. Fuller, G. Gibson и др.

Цель работы и задачи исследований. Целью данной работы является проведение исследований, разработка рецептур и технологии молочных каш, готовых к употреблению для геродиетического питания.

Для достижения цели сформулированы следующие научные задачи:

- обосновать состав и качественные характеристики нового продукта;

- провести исследование влияния вида и количества растительного сырья на качественные показатели, физическое состояние молочно-растительной смеси;

- определить основные показатели, регламентирующие соотношение молочного сырья и растительного ингредиента в смеси;

- выполнить математический анализ результатов исследований влияния вида

1

и доз растительного сырья на качественные характеристики продукта;

- осуществить аргументированный скрининг вида закваски и определение технических параметров ферментации молочно-растительных смесей;

- произвести расчёты по количественному составу антиоксидантного комплекса и эксперимент по уточнению степени его сохранности в продукте;

- выбрать натуральные вкусовые наполнители для молочных каш, рассчитать рецептуры молочных каш;

- уточнить срок годности продукта. Определить пищевую и биологическую ценность, разработать технологию и техническую документацию для производства молочных каш в ассортименте. Провести их промышленную апробацию.

Научная новизна работы. Экспериментально и аналитически установлено ч влияние вида и количества растительного ингредиента на комплекс'показателей

продукта: органолептических, химических, реологических. В качестве объективного показателя при проектировании рецептур молочно-растительных вязких продуктов предложено использовать число (критерий) Рейнольдса. Проведена математическая оценка влияния массовой доли растительных ингредиентов на фи-

зические, химические и органолептические показатели модельных продуктов, что позволило оптимизировать количество растительных ингредиентов в рецептуре.

Проведен аргументированный скрининг вида закваски для обогащения молочных каш пробиотической микрофлорой. Подобраны антиоксидантный комплекс и вкусовые наполнители для повышения функциональных свойств молочных каш. Определена энергетическая, биологическая и пищевая ценность нового продукта.

Теоретическая и практическая значимость работы. Разработаны рецептуры и технология молочных каш, а также техническая документация для их производства (ТУ 9229-011-49527279-2012). Проведена промышленная апробация технологии в условиях передового молочного предприятия ООО «Манрос-М» филиал ОАО «Вимм Билль Данн» (г. Омск). Новизна технического решения технологии нового продукта отражена в заявлении о выдаче патента РФ на изобретение «Способ производства молочной каши для геродиетического питания» № 2012130223/10 (047492) от 16.07.2012 (получено положительное решение).

Диссертационная работа выполнена в рамках реализации научной темы «Разработка теоретических основ, создание новых технологий и техники для производства безопасных продуктов питания с функциональными свойствами» (номер гос. регистрации 01.200609463).

Методология и методы исследования. В процессе реализации экспериментальных исследований использовались общепринятые, стандартные и модифицированные методы определения химических, микробиологических, биохимических, физических характеристик. Для обработки полученных данных применялись методы математической статистики и построения математических моделей.

Основные положения выносимые на защиту:

- результаты исследования влияния количества растительного ингредиента на качественные показатели молочных каш;

- аргументированный скрининг закваски для обогащения молочных каш пробиотической микрофлорой;

- состав антиоксидантного комплекса в качестве функциональной добавки к молочным кашам для геродиетического питания;

- технология молочных каш готовых к употреблению для геродиетического питания.

Достоверность результатов подтверждается достаточной повторностью и воспроизводимостью экспериментальных данных, полученных с использованием современных физико-химических, микробиологических, реологических методов исследований, и их математической обработкой, апробацией нового технологического решения в производственных условиях.

Качество и безопасность разработанного продукта на соответствие требованиям ФЗ № 88-ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» (с дополнениями от 22.07.2010 № 16Э-ФЗ) подтверждены исследованиями в лицензированной лаборатории молочного предприятия ООО «Манрос-М» филиал ОАО «Вимм Билль Данн» (г. Омск) и лаборатории научно-образовательного центра ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности».

Апробация результатов. Основные положения и результаты исследований диссертационной работы были предметом обсуждений и докладов на научно-технических мероприятиях различного уровня, в том числе: VII международной научно-практической конференции «Инновации и современные технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции» (Ставрополь, 2011 г.); V Всероссийской научно-практической конференции «Исследования и достижения в области теоретической и прикладной химии. Экология. Продукты питания» (Барнаул, 2011 г.), международной научно-практической конференции посвященной 70-летию проф. Е.Т. Тулеуова «Продовольственная безопасность Казахстана: состояние и перспективы» (Республика Казахстан. Семей, 2012 г.); VIII специализированном конгрессе «Молочная промышленность Сибири» (Барнаул, 2012 г.); втором международном научно-техническом форуме «Реализация Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохо-

зяйственной продукции, сырья и продовольствия: инновации, проблемы, перспективы (Омск, 2013 г.).

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Глава 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР НА ТЕМУ «СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА МОЛОЧНЫХ И МОЛОКОСОДЕРЖАЩИХ ПРОДУКТОВ ДЛЯ ГЕРОДИЕТИЧЕСКОГО ПИТАНИЯ»

1.1 Геродиетическое питание и роль молочных продуктов

в его реализации

Обеспечение здоровья населения страны - одно из приоритетных направлений деятельности Государства. Питание в этой системе является важнейшим рычагом, обеспечивающим поддержание здоровья, работоспособности, творческого потенциала нации.

Продовольственная безопасность любой страны, по определению ВОЗ, есть «способность государства обеспечить физическую и экономическую доступность продуктов питания всем гражданам и социальным группам страны, гарантированную наличием собственного производства продовольствия, и принятие социальной политики, обеспечивающей достаточный прожиточный минимум» [1, 126].

Обеспечение населения Российской Федерации продуктами питания - приоритетная задача агропромышленного комплекса страны в рамках реализации указа Президента РФ Д.А. Медведева «Об утверждении Доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации» 30 января 2010 г. № 120 [144].

В современной нутрициологии различают следующие виды питания: традиционное; профилактическое; лечебно-профилактическое; лечебное; специализированное; функциональное; нетрадиционное [159].

Это деление носит условный характер, так как назначение отдельных видов питания носит более широкий характер и его трудно поместить под одним названием. Например: специализированное питание предназначено для определенных групп населения, они различны - дети, беременные женщины, пожилые люди, спортсмены и др.

Назначение и содержание специализированного питания созвучно «функциональному», которое также предназначено для всех групп населения и группы риска вследствие содержания целевых функциональных ингредиентов и сбалансированного или обогащенного состава пищевых веществ. К группе риска кроме детей, лиц с ослабленным здоровьем, относятся люди преклонного и старческого возраста, для которых и предусмотрено специальное геродиетического питания.

Вследствие чего направление, развиваемое в работе, является перспективным.

В России проводятся научные �