автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Исследование и разработка технологии плавленых сырных продуктов с белково-липидным продуктом из кедровых орехов

На правах рукописи

КОЛЕСНИКОВА ТАТЬЯНА ГЕННАДЬЕВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПЛАВЛЕНЫХ СЫРНЫХ ПРОДУКТОВ С БЕЛКОВО-ЛИПИДНЫМ ПРОДУКТОМ ИЗ КЕДРОВЫХ ОРЕХОВ

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005541553

г е ноя 2013

Кемерово-2013

005541553

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» (ФГБОУ ВПО «Кем-ТИПП»),

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент,

Субботина Маргарита Александровна

Официальные оппоненты: Золотарева Анна Мефодьевна,

доктор технических наук, ФГБОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления», профессор кафедры «Технология продуктов из растительного сырья»

Мирошников Александр Михайлович,

доктор химических наук, ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности», профессор кафедры «Общая и неорганическая химия»

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт»

Защита диссертации состоится « 20 » декабря 2013 г. в 1000 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.089.01 при ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47, 4-я лекц. ауд., тел/факс: (8-384-2) 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.ru) и ФГБОУ ВПО «КемТИПП» (www.kerntipp.ru).

Автореферат разослан « 18 » ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Кригер Ольга Владимировна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Создание продуктов направленного действия на основе молочного сырья является перспективным и успешно реализуется за счет комбинирования молочного сырья с растительным.

Традиционными комбинированными продуктами являются плавленые сырные продукты, которые пользуются популярностью у населения всех возрастов. Технология их производства постоянно совершенствуется, расширяется диапазон используемого сырья, что позволяет привлечь в отрасль нетрадиционные источники белков и жиров, увеличить выпуск продукции, расширить ассортимент, сгладить сезонность производства.

Большой вклад в разработку научных основ создания составных продуктов на молочной основе внесли отечественные ученые: П.Ф. Крашенинин, H.H. Липатов (ст.), И.А. Рогов, H.H. Липатов (мл.), Ю.Я. Свириденко, Н.П. Захарова, В.Д. Харитонов, Л.А. Остроумов, А.А Майоров, Н.Л. Захарова, Ф.А. Вышемир-ский, Л.М. Захарова, Н.Б. Гаврилова, Л.А. Забодалова, И.А. Смирнова, Л.В. Те-рещук, С.М. Лупинская и многие другие.

Учитывая большое значение составных продуктов на молочной основе в обеспечении реализации государственной политики в области здорового питания населения РФ, наличие устойчивого спроса на такую продукцию, создание технологии плавленых сырных продуктов повышенной питательной и биологической ценности с компонентами растительного происхождения из нетрадиционного сырья, заменяющими часть молочного сырья, является актуальной.

Степень обоснованности. Одним из перспективных направлений в разработке плавленых сырных продуктов с компонентами растительного происхождения является поиск таких источников растительного сырья, внесение которого позволило бы одновременно обогатить белковую и жировую часть готового продукта незаменимыми аминокислотами и полиненасыщенным жирными кислотами, витаминами, жизненно важными макро- и микроэлементами и другими необходимыми для организма человека веществами.

Технология плавленых сырных продуктов с заменой части молочного сырья на растительные компоненты позволяет привлечь в отрасль нетрадиционные источники жира и белка, увеличить выпуск продукции, расширить ассортимент, сгладить сезонность производства.

Новизна современного подхода заключается в обосновании и использовании новых видов вторичного сырья, полученного при переработке нетрадиционных видов растительного сырья, например ядер кедровых орехов.

Кедровые орехи и продукты их переработки исключительно полезны для человека, содержат в своем составе липиды с высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот, белок, сбалансированный по аминокислотному составу, жизненно необходимые водо- и жирорастворимые витамины, макро- и микроэлементы.

В связи с этим исследование и разработка технологии плавленых сырных продуктов, содержащих в своем составе продукты переработки кедровых орехов, имеет научный и практический интерес.

Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка технологии плавленых сырных продуктов повышенной биологической ценности с белково-липидным продуктом из кедровых орехов.

При выполнении работы решались следующие задачи:

- разработать технологию и оптимизировать технологические режимы получения кедрового масла и белково-липидного продукта с использованием воды;

- изучить химический состав, свойства, биологическую ценность и безопасность белково-липидного продукта из кедровых орехов;

- установить способы, режимы и сроки хранения белково-липидного продукта из кедровых орехов;

- изучить влияние технологических факторов (дозы белково-липидного продукта, стадии его внесения, температуры плавления, массовой доли жира) на свойства плавленых сырных продуктов с белково-липидным продуктом;

- установить сроки хранения нового вида плавленого сырного продукта с белково-липидным продуктом из кедровых орехов;

- изучить состав, пищевую ценность нового вида плавленого сырного продукта с белково-липидным продуктом из кедровых орехов;

- разработать нормативную документацию на новый вид плавленого сырного продукта с белково-липидным продуктом из кедровых орехов и рассчитать экономическую эффективность его производства.

Научная новизна работы. Разработана технология и установлены оптимальные технологические режимы получения кедрового масла и белково-липидного продукта из кедровых орехов с использованием воды;

- изучен химический состав, органолептические, физико-химические свойства, способы и режимы хранения белково-липидного продукта;

- выявлены закономерности формирования состава и показателей питательной и биологической ценности плавленых сырных продуктов с использованием белково-липидного продукта из кедровых орехов;

- установлена доза и стадия внесения белково-липидного продукта, позволяющие получить плавленый сырный продукт с высокими сенсорными характеристиками и хорошей консистенцией;

- отработаны параметры технологии плавленого сырного продукта с белково-липидным продуктом из кедровых орехов;

- изучена пищевая ценность, показатели качества и безопасности нового вида плавленого сырного продукта с белково-липидным продуктом из кедровых орехов.

Практическая значимость работы. Разработана технология плавленого сырного продукта «Сибирский» повышенной биологической ценности с использованием белково-липидного продукта из кедровых орехов. Предлагаемый способ прошел апробацию на предприятии ООО «Большой дом» (г. Новокузнецк).

Разработана технология получения кедрового масла и пищевого белково-липидного продукта из кедровых орехов с использованием воды. Предлагаемый способ прошел апробацию на предприятии ООО «Золотой Орех» (г. Кемерово).

По результатам работы получен патент РФ № 2404235 «Способ получения кедрового масла и белково-углеводного продукта».

На плавленый сырный продукт «Сибирский» предложен проект технической документации - ТУ 9225-182-02068315-13 и технологическая инструкция по производству, проведена экономическая оценка эффективности производства нового вида плавленого сырного продукта.

Предложен проект технической документации на «Белково-липидный продукт из кедровых орехов» (ТУ 9293-187-02068315-2013).

МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Общая схема проведения исследований приведена на рисунке 1.

На начальном этапе проанализировано современное состояние технологии плавленых сырных продуктов с компонентами растительного происхождения, рассмотрены особенности состава и свойств ядер кедровых орехов и альтернативные способы извлечения кедрового масла. Теоретически обоснована целесообразность использования ядер кедровых орехов и продуктов их переработки при производстве плавленых сырных продуктов. Обоснован способ извлечения кедрового масла с использованием воды. Сформулирована цель диссертационной работы, достижение которой осуществляли через ряд поставленных и взаимоувязанных задач.

Экспериментальная часть состоит из нескольких взаимосвязанных этапов. На первом этапе разработана технология извлечения кедрового масла из ядер кедровых орехов водой. С целью оптимизации технологического процесса исследовали влияние технологических параметров на выход и качество масла.

Следующий этап состоял в проведении экспериментальных исследований, связанных с оценкой состава и свойств белково-липидного продукта (пищевой массы, остающейся после извлечения кедрового масла и водорастворимых веществ из ядер кедровых орехов). Изучали физико-химические, органолептиче-ские, показатели качества белково-липидного продукта (БЛП), способы и режимы его хранения.

Третий этап посвящен разработке технологии плавленых сырных продуктов с белково-липидным продуктом из кедровых орехов. Исследовали влияние дозы БЛП на формирование органолептических и структурно-механических свойств, химический состав и активную кислотность плавленых сырных продуктов.

Следующий этап заключался в оптимизации параметров производства плавленых сырных продуктов с БЛП. Исследовали влияние дозы белково-липидного продукта, температуры плавления и массовой доли жира на вкус и запах, консистенцию и предельное напряжение сдвига плавленых сырных продуктов.

На заключительном этапе исследований разработана технология новых видов плавленых сырных продуктов с белково-липидным продуктом из кедровых орехов и техническая документация. Изучено влияние белково-липидного продукта из кедровых орехов на пищевую ценность, микробиологические, физико-химические и органолептические показатели готовых плавленых сырных продуктов в процессе хранения.

Рис. 1 Общая схема выполнения работы

Объектами исследования на разных этапах работы являлись: опытные образцы плавленых сырных продуктов с белково-липидным продуктом из кедровых орехов, белково-липидный продукт, ядра кедровых орехов.

При выполнении экспериментальной части работы использованы стандартные, общепринятые и оригинальные методы исследований, в том числе физико-химические (газожидкостная хроматография, атомно-адсорбционная спектроскопия), реологические, микробиологические, биохимические, органолепти-ческие и другие. Повторность на всех этапах экспериментальных исследований - трехкратная. Математическая обработка экспериментальных данных выполнена методами дисперсионного и регрессионного анализов с помощью персонального компьютера.

Основные положения, выносимые па защиту:

- технология получения кедрового масла и белково-липидного продукта из ядер кедровых орехов с использованием воды;

- результаты исследований химического состава, свойств, биологической ценности и безопасности белково-липидного продукта из кедровых орехов;

- результаты исследований влияния технологических факторов (дозы белково-липидного продукта, стадии его внесения, температуры плавления, массовой доли жира) на органолептические характеристики и состав, биологическую ценность плавленых сырных продуктов с белково-липидным продуктом из кедровых орехов;

- технология нового вида плавленого сырного продукта с использованием белково-липидного продукта.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов исследований подтверждена методологией проведения экспериментов, применением гостовских методов исследований, применением полнофакторных трехуровневых методов планирования эксперимента, обработкой полученных экспериментальных данных методами математической статистики с использованием пакетов программ «Statistica», «Excel» и других.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научно-практических конференциях: «Реализация Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, инновации, проблемы, перспективы», Омск, 2009; «Пищевые технологии и биотехнологии», Казань, 2009 и 2010; «Инновационные технологии пере-работки продовольственного сырья», Владивосток, 2011; «Инновационные технологии в АПК: теория и практика», Пенза, 2013; «Кузбасс: образование наука, инновации» - Кемерово, 2013.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ, в том числе две статьи в журналах, рекомендованных ВАК и один патент РФ.

Объем и структура работы. Основной текст диссертации изложен на 148 страницах, содержит 53 таблицы, 22 рисунка и 11 приложений. Список использованной литературы включает 203 наименования отечественных и иностранных источников. В приложениях к диссертации приведены материалы, подтверждающие достоверность, новизну и практическую значимость результатов.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ

Разработка технологии и оптимизация технологических режимов извлечения кедрового масла водой

Кедровые орехи отличаются высоким содержанием липидов (62,5% и более), что делает экономически выгодным извлечение из них масла, обладающего высокой биологической ценностью. Вопросы совершенствования технологии извлечения масла, эффективного использования всей биомассы ядер кедровых орехов являются актуальными и требуют поиска новых альтернативных способов и технологических решений переработки кедровых орехов. Из всех возможных способов переработки одним из альтернативных является способ извлечения масла из ядер кедровых орехов водой. Технология заключается в диспергировании тщательно очищенных и измельченных на дезинтеграторе до размера частиц 40-60 мкм ядер кедровых орехов в воде. Полученную суспензию нагревали, выдерживали при заданной температуре определенное время, затем охлаждали и разделяли в центробежном поле. Конечными продуктами данной технологии являются кедровое масло и нерастворимый осадок (пищевая масса, оставшаяся после извлечения масла и водорастворимых веществ из ядер кедровых орехов), получивший название белково-липидный продукт (БЛП).

Исследовали влияние основных технологических параметров: температуры (от 70 до 90°С), весового соотношения реагентов (гидромодуля) (от 1:8 до 1:12), продолжительности процесса (от 0,5 до 1,5 часов) на выход и качество кедрового масла, которое определяется величиной кислотного числа.

Зависимости выхода (У]) и величины кислотного числа кедрового масла (У2) от температуры (Х|), гидромодуля (Х2) и продолжительности процесса (Хз) описываются следующими уравнениями регрессии:

У, = -311,86 + 7,3-Х, + 17,78-Х2 -0,04-Х,2 - 1,23-Х22

У, = 11,12 - 0,25-Х, - 0,04-Х2 - 2,24-Х3 + 0,034-Х,-Х3 + 0,0015-Х,2

Анализ математических зависимостей позволил установить влияние технологических факторов на количество и качество кедрового масла и определить предпочтительные режимы его извлечения: температура 85±2°С; гидромодуль 1:10, продолжительность процесса - один час.

Выход кедрового масла по предлагаемой технологии составил 64,2±1,5% от общего содержания жира в ядрах кедрового ореха, нерастворимого осадка (белково-липидного продукта) - 89,7±0,8% от общего количества сухих веществ в ядрах кедровых орехов.

Изучение химического состава белково-липидного продукта

Исследовали органолептические свойства, химический состав, показатели безопасности белково-липидного продукта (табл. 1 и 2).

Массовая доля влаги влажного белково-липидного продукта составляет 72,5±0,5%, сухого - 5,3±0,05%. Активная кислотность 7,2±0,2 и 7,0±0,2 ед. рН для влажного и сухого БЛП соответственно.

Таблица 1

Оргаиолентнческне показатели белково-лнпндного продукта__

I ^именование показателя Характеристика продукта

Влажный БЛП Сухой БЛП

Внешний вид Вкус Запах Цвет Однородная, пластичная пастообразная масса Чистый, нейтральный, без затхлого, плесневелого и других привкусов Слабый, ореховый, свойственный ядрам кедровых орехов, От белого до светло-бежевого Мелкодисперсный сыпучий порошок, без посторонних включений Чистый, свойственный ядрам кедровых орехов, без посторонних запахов Ореховый, свойственный ядрам кедровых орехов, без посторонних привкусов Белый с сероватым оттенком

Таблица 2

Химический состав белково-липидного продукта_

Компоненты Массовая доля, %

Влажный БЛП Сухой БЛП

Белок 8,70±0,2 31.6±0,2

Липиды, в том числе 9,40±0,2 34,2±0,5

- фосфолипиды 0,09±0,2 0,34±0,2

Углеводы, в том числе 8,2±0,2 29,9±0,5

- крахмал 4,1± 0,1 11,2±0,2

- клетчатка 1,3±0,05 4,0±0,05

Зола 1,2±0,02 4Л±0,08

Активная кислотность, ед. рН 7.2±0,2 7.0±0,2

Химический состав свидетельствует о том, что белково-липидный продукт содержит ценные для жизнедеятельности человека макро- и микронутриенты: белок, липиды, углеводы, витамины и минеральные вещества.

В состав белка БЛП входят все незаменимые аминокислоты, доля которых составляет не менее 40%, лимитирующая аминокислота - лейцин (скор 85,7%) (табл. 3). Белок БЛП рекомендуется использовать в сочетании с белком молока и молочных продуктов.

Липиды БЛП характеризуются значительным содержанием ненасыщенных жирных кислот (олеиновой - 24,6, линолевой - 40,5 и у-линоленовой — 20,0% от общего содержания жирных кислот) и токоферолов.

Углеводный состав белково-липидного продукта в основном представлен полисахаридами (крахмалом, пентозанами, клетчаткой).

Среди витаминов особенно много рибофлавина, никотиновой кислоты и токоферолов. Их содержание в сухом белково-липидном продукте выше, чем в молочных белковых продуктах. Минеральный состав представлен широким спектром макро- и микроэлементов, из которых следует отметить особенно высокое содержание калия, магния, фосфора и биоэлементов: железа и цинка (табл. 4).

Таблица 3

Характеристика биологической ценности белков

Незаменимые Идеальный Белок молока Белок БЛП

аминокислоты белок, г/100 г белка скор, % г/100 г белка скор, %

г/100 г белка

В алии 5,0 4,7 94,0 5,06±0,1 101,2

Изолейцин 4,0 5,9 147,0 4,25±0,1 106,3

Лейцин 7,0 8,8 125,0 6,05±0,1 86,4

Лизин 5,5 8,2 149,0 5,81±0,1 105,6

Метионин+цистин 3,5 3,3 94,0 4,17±0,1 119,1

Треонин 4,0 4,7 117,0 4,26±0,1 106,5

Триптофан 1,0 1,5 140,0 1,92±0,1 192.0

Фенил аланин+тирозин 6,0 10,4 173,0 ' 9,47±0,1 157,8

Всего 36,0 37,9 40,9

Таблица 4

Внтаминно-минеральнын состав белково-липидного продукта, мг/100 г

Вид БЛП Наименование

Влажный Сухой Токоферолы 4,6±0,10 16,7±0,20 Тиамин 0,04±0,02 0,11 ±0,02 В итак Рибофлавин 0,91±0,05 2,40±0,05 ины Пантоте-новая кислота 0,1±0,05 0,2±0,05 Никотиновая кислота 0,70±0,10 2,80±0,10 Пири-доксин 0,2±0,05 0,5±0,05

Влажный Сухой К 569,4±5,3 1960,0±7,6 N Са 69,7±4,8 240,0±5,2 Минеральны м§ 141,3±3,2 486,3±5,8 е вещества № 4,4±0,2 15,3±1,8 Р 385,5±2,7 1326,7±10,0 Ие 5,5±0,1 18,8±0,1 гп 5,1±0,1 17,5±0,5

Результаты исследования биологической безопасности БЛП показали, что содержание токсичных элементов, микотоксинов и пестицидов не превышает допустимые уровни. Количество МАФАнМ свежеполученного белково-липидного продукта составило (3,5±0,2)х10'. Ни в одном из образцов БЛП не выявлены условно-патогенные микроорганизмы и БГКП, а также дрожжи и плесени не только в нормируемой массе продукта (0,1 г), но и в навесках на один порядок выше нормируемой массы, что говорит о бактериальной чистоте БЛП в санитарно-гигиеническом отношении.

Результаты исследования состава и свойств БЛП позволяют рекомендовать его в качестве пищевой добавки в производстве плавленых сырных продуктов, что позволит обогатить готовый продукт незаменимыми аминокислотами, полиненасыщенными жирными кислотами, токоферолами, минеральными веществами.

Исследование способов н режимов хранения белково-липидного продукта

Для сохранения первоначальных свойств исследовали различные способы резервирования БЛП: хранение при температуре 2±2°С, замораживание и сушку.

Контроль качества осуществляли по микробиологическим показателям. Определяли КМАФАнМ, БГКП как показатели санитарного состояния, содержание грибов и дрожжей как показатели микробиологической стабильности продукта.

При температуре 2±2°С в течение всего срока хранения (8 суток) количество МАФАнМ постепенно увеличивалось и к концу хранения достигло значения 1,8x103 КОЕ/г, что не превышало нормативную величину (5,0х104). Бактерии группы кишечной палочки, дрожжи и плесени не были обнаружены в нормируемой массе продукта. Дальнейшее хранение привело к резкому ухудшению качества продукта. То есть хранение влажного БЛП при температуре 2±2°С с гарантией его высокого качества возможно в течение пяти суток (коэффициент резерва 1,5).

Замораживание БЛП проводили в стационарных морозильных камерах, до достижения продуктом температуры минус 18±2°С, с последующим хранением в течение 12 месяцев в герметичной таре (коробках из полиэтилена, массой 1 кг). Хранение в течение 12 месяцев в замороженном состоянии не повлияло на органолептические свойства белково-липидного продукта. После размораживания он имел внешний вид, вкус и запах, консистенцию идентичную продукту перед закладкой на хранение, содержание влаги незначительно снизилось (до 71,5±0,1%), титруемая кислотность осталась на том же уровне, что и у исходного продукта, изменений видового и количественного состава микрофлоры не отмечено. По санитарно-гигиеническому состоянию размороженный БЛП удовлетворял существующим нормам (отсутствие БГКП во всех разведениях). Было отмечено, что дальнейшее хранение размороженного БЛП сопровождалось интенсивным развитием микрофлоры (количество МАФАнМ через трое суток увеличилось с (3,2±0,2)х 101 до (1,8±0,5)х 103 КОЕ/г).

Исследовали продолжительность хранения и использования БЛП в сухом виде. Низкое содержание влаги позволило сохранить высокое качество и биологическую ценность БЛП без признаков окислительной и микробиологической порчи в течение длительного времени (табл. 5).

Таблица 5

Физико-химические показатели БЛП

Вид БЛП Массовая Активная КМАФАнМ, Кислотное Токоферолы.

доля влаги, кислотность КОЕ/см3 число масла, мг/100 г

% ед. рН мг КОН/г

Замороженный

- до хранения 72,5±0,2 7,2±0,2 (3,5±0,3)х10' 0,7±0.05 4,9±0,1

- после хранения 71,5±0,2 7,2±0,2 (3,1±0,2)х 101 0,8±0,05 4.3±0,1

Сухой

- до хранения 5,3±0,2 7,0±0,2 (3,5±0,2)х Ю2 1.2±0,05 16,7±0,1

- после храпения

при 2±2°С 5,2±0,2 7,0±0,2 (6,9±0,3)х 103 1,6±0,05 15,9±0,1

при 20±2°С 5,1±0,2 6,9±0,2 (2,4±0,2)х Ю4 2,3±0.05 14,1±0,1

К концу хранения (шесть месяцев при температуре 20±2°С и девять месяцев при температуре 2±2°С) количество МАФАнМ увеличилось, но не превышало норму для данного вида белковых продуктов. Сухой белково-липидный продукт после длительного хранения удовлетворяет санитарно-гигиеническим требованиям.

Разработка технологии плавленых сырных продуктов с белково-липидным продуктом из кедровых орехов

Исследование влияния дозы БЛП на формирование органолепптческих показателей плавленых сырных продуктов. Основной задачей данного этапа исследования явилось установление максимально возможной дозы БЛП, подвергнутого различным способам резервирования. При этом осуществляли замену молочного сырья (творога нежирного, сыра нежирного, молока обезжиренного сухого) на белково-липидный продукт. БЛП вносили в сырную смесь, как в свежем, так и в размороженном после хранения виде, а также в сухом виде. Дозу БЛП в многокомпонентной смеси варьировали от 3,0 до 9,0% (в пересчете на сухое вещество) от общего состава смеси. Результаты исследования влияния БЛП на органолептические свойства плавленых сырных продуктов представлены на рисунке 2.

28

3 26

24

20

Р

с

£

Рис. 2 Зависимость органолеп-тической оценки плавленых сырных продуктов от дозы белково-липидного продукта:

1 - с заменой сыра нежирного; 2 -с заменой творога нежирного и сыра нежирного; 3-е заменой молока обезжиренного сухого.

30 60100 3060100 50 100 Степень замены молочного сырья, "о 3 6 9 3 6 9 6 9 Доза белково-липидного продукта. 0 о Критерием качества плавленых сырных продуктов с различными дозировками БЛП, внесенным в плавленые сырные продукты, была органолептическая оценка (вкус и запах, консистенция).

Наилучшие сенсорные характеристики имели экспериментальные образцы плавленых сырных продуктов, полученных при внесении белково-липидного продукта в количестве 3,0 и 6,0% в любом виде. Внесение 9,0% БЛП приводило к ухудшению органолептической характеристики (снижался сырный вкус) и консистенции - она была рыхлой, несвязной. Наилучшие органолептические оценки имели плавленые сырные продукты с заменой творога нежирного и сыра нежирного. Анализ результатов экспериментов показывает, что дозировка БЛП на уровне 3,0 % и 6,0 % в минимальной степени снижают органолептиче-скуго оценку вкуса и консистенции продукта по сравнению с плавленым сыром

- аналогом. Доза 6,0 % является более приемлемой с точки зрения обеспечения высокой биологической ценности.

Исследовали влияние дозы БЛП на содержание влаги в готовом продукте. Отмечено, что замена творога нежирного в меньшей степени влияла на содержание влаги в готовых продуктах, чем сыра нежирного (рис.3).

Рис. 3 Содержание влаги в плавленых сырных продуктах в зависимости от дозы белково-линидного продукта:

1 - с заменой сыра нежирного; 2-е заменой творога нежирного и сыра нежирного.

100 Степень замены молочного сырья, "о 9 Доза белково-лнгшдного продукта, "и

Анализ результатов экспериментов позволяет сделать вывод о влиянии дозы вносимого БЛП на содержание влаги в готовом продукте: с увеличением количества вносимого растительного компонента повышалась массовая доля влаги в плавленых сырных продуктах. Так, образцы, имеющие в своем составе 3,0% БЛП, содержали 60,9±0,2% влаги, 6,0%- 61,5±0,2%. Дальнейшее увеличение количества БЛП до 9,0% привело к увеличению влаги до 63,7%, что отразилось на его консистенции - она была несвязанной, рыхлой.

Замена сухого молока сухим БЛП, в отличие от рассмотренных вариантов, не оказывала влияние на влажность плавленых сырных продуктов. При замене сухого молока на 3,0% сухим белково-липидным продуктом содержание влаги составило 59,6%, а дальнейшее увеличение дозы сухого БЛП до 5,5% привело к некоторому снижению влаги в плавленом сырном продукте до 59,2%, что отразилось на его консистенции. Образцы имели более плотную, грубую консистенцию.

Внесение растительного компонента привело к изменению активной кислотности. Установлено, что увеличение дозы БЛП в сырной массе привело к снижению активной кислотности продукта, оцениваемой повышением рН, в сравнении с контрольным образцом. При дозе БЛП 3,0% активная кислотность составила 5,7±0,05 ед. рН, при дозе 6,0% - 5,75±0,05, при дозе 9,0% - 5,85±0,05 ед. рН (рН контрольного образца 5,6). Можно предположить, что снижение кислотности плавленых сырных продуктов при повышении дозы свидетельствует о влиянии щелочных компонентов БЛП, приводящих к сдвигу реакции среды сырной массы с белково-липидной добавкой в щелочную сторону.

Исследование влияния дозы белково-липидного продукта на структурно-механические свойства. Определяли величину предельного напряжения сдвига плавленых сырных продуктов в зависимости от дозы белково-липидного продукта, температуры плавления и массовой доли жира в сухом веществе (табл. 6).

Таблица 6

Предельное напряжение сдвига плавленых сырных продуктов с белково-_ линидным продуктом из кедровых орехов_

Доза БЛП. % Массовая доля жира, % Предельное напряжение сдвига, кПа, при температуре плавления. °С

70±2 80±2 90±2

3 20 42,5 63,8 72,4

6 20 38,2 57,8 68.0

9 20 31,8 33,6 63,4

Контрольный 58,8

3 40 31,5 43,7 61,4

6 40 28,5 39,2 54,7

9 40 22,3 34,4 47,5

Контрольный 40,5

Внесение в рецептуру плавленых сырных продуктов растительного компонента привело к снижению величины предельного напряжения сдвига. Так, при дозе БЛП 3,0% предельное напряжение сдвига, при температуре плавления сырной массы 70±2°С, снизилось на 16,3 и 9,0% для плавленых сырных продуктов с массовой долей жира в сухом веществе 20 и 40% соответственно по сравнению с контрольными образцами. Увеличение дозы БЛП до 6,0% привело к еще большему снижению данного показателя.

Снижение величины предельного напряжения сдвига плавленых сырных продуктов с увеличением дозы БЛП свидетельствует об уменьшении плотности системы и формировании менее прочно связанной структуры.

Другим фактором, влияющим на структурно-механические свойства плавленых сырных продуктов с БЛП, является температура плавления. Самые высокие значения величины предельного напряжения получены при температуре плавления сырной массы 90±2°С.

При соблюдении одних и тех же условий плавления сырной массы величина предельного напряжения сдвига зависит от массовой доли жира в продукте. Для плавленых сырных продуктов с массовой долей жира 20% величина предельного напряжения сдвига при температуре плавления 80±2°С составила 57,8 кПа, с массовой долей жира 40% - 39,2 кПа, что указывает на формирование более прочной и упругой структуры плавленого сырного продукта в первом случае и более нежной и пластичной - во втором.

Наилучшие значения предельного напряжения сдвига наблюдали в вариантах, когда доза белково-липидного продукта составила 6,0%, при температуре плавления 80±2°С. В этом случае величины предельного напряжения сдвига были приближены к контрольным образцам.

Показатель структурно-механических свойств хорошо коррелирует с орга-нолептической оценкой консистенции. В свою очередь, с реологическими и ор-ганолептическими показателями хорошо коррелирует один из основных физико-химических показателей - массовая доля влаги.

Уточнение стадии внесения белково-липидного продукта при плавлении сырной смеси. Экспериментальные данные указывают на то, что стадия внесения БЛП в сырную массу при плавлении влияет на консистенцию и биологическую ценность плавленых сырных продуктов. Результаты исследования показателей качества жировой фазы плавленых сырных продуктов с БЛП показали, что при длительном тепловом воздействии (температура плавления сырной массы 80±2°С, продолжительность плавления 25±2 мин) в жировом компоненте плавленого сырного продукта снизилось содержание ненасыщенных жирных кислот в среднем на 3,0%. При этом повысилось содержание насыщенных жирных кислот на 1,8%, кислотное число увеличилось в 1,4 раза, перекисное число - более чем в 1,5 раза. Исходя из вышеизложенного, следует рекомендовать минимальное время нагрева жировой фазы, имеющей в своем составе полиненасыщенные жирные кислоты, то есть растительный компонент (БЛП) следует вносить в сырную массу за 5 минут до конца плавления. При этом сырные продукты имеют консистенцию, свойственную плавленым ломтевым сырам, а содержание влаги приближено к стандартным показателям.

Оптимизация основных параметров и исследование технологических особенностей производства плавленых сырных продуктов с БЛП. Для определения рациональных режимов получения плавленых сырых продуктов с белково-липидным продуктом из кедровых орехов с хорошими органолептическими и структурно-механическими свойствами проведены исследования по изучению влияния основных технологических факторов: дозы БЛП (Xi) от 3,0 до 7,0%, температуры плавления (Х2) от 70 до 90°С, массовой доли жира (Х3) от 20 до 40% на формирование органолептических: вкус и запах (Y|), консистенцию (Y2) и структурно-механических (предельное напряжение сдвига - Y3) характеристик плавленых сырных продуктов. Основанием для варьирования являлись данные результатов предварительных исследований. По результатам исследований получены уравнения регрессии, которые имели вид:

Y, = 0,076 + 0,284хХ, + 0,356><Х2 + 0,089хХ3 - 0,041 хХ,2 - 0,002хХ22 - 0,01 хХ32

Y2 = -23,884 + 1,222хХ, + 0,822хХ2 - 0,118хХ3 - 0,116хХ,2 - 0,006хХ22 Y3 = -364,871 + 6,718хХ, + 9,121хХ2 + 0,702хХ3 - 0,106хХ,хХ2 - 0,047хХ22-

0,02хХ32

Вид трехмерных поверхностей отклика приведен на рис. 5.

Анализ уравнений и графиков показал, что на показатели качества плавленых сырных продуктов с БЛП влияют все три фактора. Наилучшие оценки вкуса и запаха (14,9-14,5 балла) были получены при температурном режиме плавления от 70 до 80°С в интервале дозы белково-липидной добавки от 3,0 до 6,0% и содержании жира в образцах от 30 до 40%. Снижение массовой доли жира в сухом веществе плавленых сырных продуктов приводит к снижению балловой оценки за вкус и запах (с 13,45 до 13,10 балла) при всех значениях температуры плавления сырной смеси и любой дозе БЛП.

Увеличение растительного компонента в смеси для плавления с 3,0 до 5,5% приводит к улучшению консистенции, средняя балловая оценка плавленых сырных продуктов увеличивается и находится в пределах от 7,90 до 8,82

Рисунок 3. Зонирование территории Ленинградской области в зависимости от степени влияния Санкт-Петербург.

В качестве детального объекта исследования выбрано Всеволожское муниципальное образование и г. Всеволожск.

Между Санкт-Петербургом и Всеволожским МО существуют:

- экономические связи по кооперированию промышленных предприятий и «выносу» на территорию МО ряда предприятий из Санкт-Петербурга для освобождения ценных городских территорий;

- агропродовольственные связи - производство на территории МО сельхозпродукции и потребление в Санкт-Петербурге;

- трудовые - маятниковая миграция примерно 65-70 тыс.чел.;

- культурно-бытовые - маятниковая миграция с культурными целями;

- рекреационные - примерно 500 тыс. горожан ежегодно отдыхает на территории МО.

Стратегия развития Всевеоложского МО предусматривает:

- обеспечение размещения промышленных предприятий, выводимых из Санкт-Петербурга, на территории существующих и вновь создаваемых промышленных зон;

- создание индустриального парка по производству автокомплектую-щих для автомобильного кластера;

- строительство жилья, как для жителей МО, так и Санкт-Петербурга для уменьшения ежедневной миграции;

- развитие агропродовольственного комплекса;

- развитие транспортно-логистического комплекса, обеспечивающие автотранспортные связи с Санкт-Петербургом и населенными пунктами МО.

В результате реализации Стратегии развития Всеволожского МО численность населения увеличится с 266,5 тыс. чел. (2011 г.) до 424 тыс. чел (2020г.), жилой фонд возрастет с 8,2 млн. кв.м. до 14,2 млн.кв.м, то есть в 1,7 раза, детские дошкольные учреждения - в 2,4 раза, больницы - в 14 раз, торговля и бытовое обслуживание в 2 раза.

На величину предельного напряжения сдвига оказывает значительное влияние массовая доля жира в плавленом сырном продукте. При массовой доле жира 20% предельное напряжение сдвига в целом выше, чем у плавленого сырного продукта с массовой долей жира 40%. Предельное напряжение сдвига, близкое опытному образцу, имели сырные продукты с массовой долей жира от 30 до 40% и температуре плавления сырной массы от 78 до 82°С.

По результатам обработки экспериментальных данных установлены рациональные режимы, позволяющие получать плавленые сырные продукты с бел-ково-липидной добавкой из кедровых орехов с хорошими органолептическими свойствами: предпочтительная доза белково-липидного продукта составляет от 4,5 до 6,0%, температура плавления сырной массы от 78 до 82°С, содержание жира в сухом веществе от 30 до 40%.

Исследование режимов хранения плавленого сырного продукта с белково-липидной добавкой из кедрового ореха

Для установления сроков хранения нового вида плавленого сырного продукта были проведены исследования по определению комплекса показателей качества. В процессе хранения оценивали степень изменения органолептиче-ских, физико-химических и микробиологических показателей и показателей качества жировой фазы плавленых сырных продуктов.

Ухудшение органолептических показателей наблюдалось после 90 суток хранения. Влажность плавленого сырного продукта 30%-ной жирности снизилась с 60,2 до 59,8%, плавленого сырного продукта с содержанием жира 40% - с 59,0 до 58,6%. Контрольные образцы плавленых сырных продуктов к концу хранения потеряли до 1,3-1,5% влаги, в то время как опытные - не более 0,6%.

При хранении наблюдалось изменение активной кислотности плавленых сырных продуктов. Если активная кислотность плавленых сырных продуктов с БЛП в начале хранения была на уровне 5,80±0,05 ед. рН, то к концу хранения она снизилась до 5,70±0,05 ед. рН при температуре 2±2°С.

Изучены микробиологические показатели, регламентируемые для плавленых сырных продуктов. Установлено, что использование растительного компонента (БЛП) не оказало негативного влияния на уровень бактериального обсеменения плавленых сырных продуктов. В процессе хранения количество мезо-фильиых аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов медленно увеличивалось и к концу предполагаемого срока хранения возросло до (1,8±0,1)*103 КОЕ/г, что не превышало значения нормируемого показателя. Следует отметить менее активный рост дрожжей и плесени в плавленых сырных продуктах с БЛП по сравнению с контрольными образцами. Возможно, это обусловлено присутствием в плавленых сырных продуктах природных антиок-сидантов - токоферолов, и полисахаридов, повышающих вязкость продукта, что также препятствует развитию микроорганизмов.

Метаболические процессы споровых психротрофных бактерий могут привести к изменениям белковой и жировой частей продуктов в процессе хранения и отрицательно влиять на их качество. В связи с этим контролиро-

вали показатели состояния жировой фазы плавленых сырных продуктов с БЛП (ПСП «Сибирский») при хранении (рис. 6 и 7).

I (родолжителыюсть хранения, суг.

Рис. 6 Изменение перекисного числа в процессе хранения: 1 - плавленый сыр

(контроль) 30%; 2 - плавленый сыр (контроль) 40%; 3 - ПСП «Сибирский» 30%; 4 - ПСП «Сибирский» 40%.

Продолжительность хранения, сут.

Рис. 7 Изменение тиобарбитурового числа в процессе хранения: 1 - плавленый сыр (контроль) 30%; 2 - плавленый сыр (контроль) 40%; 3 - ПСП «Сибирский» 30%; 4 - ПСП «Сибирский» 40%.

Физико-химические показатели плавленого сырного продукта «Сибирский»

Наименование видовой группы Наименование плавленого сырного продукта Массовая доля, %

Жира в сухом веществе, не менее Влаги, не более Поваренной соли, не более

Плавленый сырный продукт ломтевой «Сибирский» 30,0 40,0 60,2 59.1 2.5 2.0

Замедление окислительных процессов жировой фазы опытных образцов плавленых сырных продуктов с БЛП, по сравнению с контрольными образцами плавленых сыров, можно объяснить положительным влиянием токоферолов, содержащихся в белково-липидном продукте и являющихся ингибиторами окислительной порчи жировой фазы.

Полученные результаты исследований по изменению качества плавленых сырных продуктов с БЛП позволили установить сроки их годности: 75 суток при температуре хранения 2±2°С и относительной влажности воздуха не более 85%.

Практическая реализация результатов исследования

Практическим результатом выполненных исследований явилась разработка технологии плавленого сырного продукта «Сибирский» (ТУ 9225-18202068315-2013). Физико-химические показатели нового вида плавленых сырных продуктов приведены в таблице 7.

Таблица 7

Для новых плавленых сырных продуктов оценивали биологическую ценность - показатель качества белка, отражающий степень соответствия его аминокислотного состава потребностям организма в аминокислотах для синтеза

белка. Оценивая качество аминокислотного состава белков плавленых сырных продуктов с БЛП, можно отметить, что они хорошо сбалансированы по содержанию незаменимых аминокислот и имеют высокую биологическую ценность. Скор незаменимых аминокислот превышает 100% (табл. 8).

Таблица 8

Биологическая ценность плавленых сырных продуктов с БЛП

Аминокислоты Контрольный образец «Сибирский», 30% жира «Сибирский, 40% жира

г/100 г белка скор, % г/100 г белка скор, % г/100 г белка скор, %

Валин 6,40 128,00 6,07 121,40 5,89 117.80

Изолейцин 4,70 117,50 4,73 132,20 5,18 129,50

Лейцин 9,20 131,40 8,74 124,80 7,44 106,28

Лизин 7,80 141,80 7,65 139.10 7.80 141.82

Метиоиин 3,30 94,30 3,43 98,00 3,53 100,85

+Цистин

'Греошш 4,40 110,50 4,37 109,20 4.18 104,50

Триптофан 1,40 141,00 1.51 151,00 1,47 147,00

Фенил аланин 10,20 170,00 10,62 166,00 10,87 181,17

+Тирознн Всего 47,70 44,45 46.35

Определенное соотношение жиров животного и растительного происхождения в плавленом сырном продукте с БЛП способствовало увеличению содержания полиненасыщенных жирных кислот при общем снижении содержания насыщенных жирных кислот. Количество ПНЖК (линолевой и у-линоленовой) увеличилось в среднем в 2,8 и 2,3 раза соответственно для плавленых сырных продуктов с массовой долей жира в сухом веществе 30 и 40%.

По содержанию витаминов новые плавленые сырные продукты с использованием белково-липидного продукта из кедровых орехов не уступают плавленым сырам с массовой долей жира 30 и 40%.

Использование функционального ингредиента (белково-липидного продукта из кедровых орехов) позволило обогатить новые виды плавленых сырных продуктов токоферолами. Количество токоферолов, по сравнению с контрольным образцом плавленого сыра, увеличилось более чем в 4 раза (табл. 9).

Таблица 9

Витамины Контроль «Сибирский» 30% жирности «Сибирский» 40% жирности

Тиамин 0,21 0.21 0.32

Рибофлавин 0,25 0,27 0.25

Ниацин 0,45 0,63 0,57

Токоферолы 0,35 1,57 1.40

Минеральный состав плавленого сырного продукта обогатился такими важными минеральными веществами, как калий, магний и биоэлементами: же-

лезом, марганцем, цинком (табл. 10).

Таблица 10

_Минеральный состав новых видов молочных продуктов_

Наименование продукта Содержание минеральных элементов, мг/100 г продукта

К Са МЙ Ыа Р Ре Мп гп

Контрольный образец

338,9 563,9 40,6 441,7 638,8 0,80 0,14 3,0

Плавленый сырный продукт «Сибирский»

30% жирности 401,8 567,9 65,1 460,1 339,8 1,48 0.21 3,34

40% жирности 371,5 571,6 61,7 453,9 337,1 1,40 0,22 3,22

Включение в рецептуру плавленого сырного продукта белково-липидного продукта позволяет получить продукт с хорошими органолептическими показателями и питательными свойствами. Введение белково-липидного продукта в плавленый сырный продукт позволило повысить биологическую ценность белка, скорректировать жирнокислотный состав продукта в сторону увеличения содержания ПНЖК, улучшить минеральный и витаминный состав.

ВЫВОДЫ

1. Доказана возможность и целесообразность использования белково-липидного продукта из кедровых орехов в качестве добавки с целью обогащения компонентного состава и получения плавленых сырных продуктов повышенной биологической ценности.

2. Разработана технология и определены оптимальные технологические режимы извлечения кедрового масла водой: температура - 85±2°С, гидромодуль 1:10, продолжительность процесса - 1,0 час.

3. Исследован химический состав белково-липидного продукта. Установлено высокое содержание в нем белка - 31,6±0,5%, липидов - 34,2±1,2%, пищевых волокон - 8,9±0,2%, золы - 4,4±0,1%. Определен аминокислотный состав белка и жирнокислотный состав жировой фазы. Рекомендуется использовать БЛП в составе плавленых сырных продуктов.

4. Исследованы способы сохранения свойств белково-липидного продукта. Установлены режимы и сроки его хранения: в свежем виде (влажный) при температуре 2±2°С - пять суток, в замороженном виде при температуре минус 18±2°С - десять месяцев (с учетом коэффициента резерва 1,15); в сухом виде при температуре 20±2°С - шесть месяцев, при температуре 2±2°С - девять месяцев и относительной влажности воздуха не более 85%.

5. Разработана технология плавленых сырных продуктов с белково-липидным продуктом из кедровых орехов. Определены режимы производства: доза БЛП - от 4,5 до 6,0% в пересчете на сухое вещество, температура плавления 80±2СС, массовая доля жира в сухом веществе - 30-40%, стадия внесения БЛП в сырную массу - за 5 минут до конца плавления. Установлено, что внесе-

une БЛП в указанных дозах позволяет получить плавленый сырный продукт с высокими сенсорными характеристиками и хорошей консистенцией.

6. Исследовано влияние белково-липидного продукта на состав и пищевую ценность плавленых сырных продуктов. Установлено, что включение в рецептуру БЛП позволило увеличить содержание лимитирующих серосодержащих аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот, токоферолов, калия, магния и железа.

7. Исследован процесс хранения нового вида плавленого сырного продукта, установлены сроки его хранения: 75 суток при температуре 2±2°С и относительной влажности воздуха не более 85%.

8. Разработана нормативная документация на плавленый сырный продукт «Сибирский», экономическая эффективность производства которого составляет до 3,7 тыс. руб. на 1 т плавленого сырного продукта.

Основные результаты исследований опубликованы в работах:

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ

1. Субботина, М.А. Физико-механические характеристики семян сосны кедровой сибирской / М.А. Субботина, Т.Г. Колесникова // Вестник КрасГАУ,

2008,-№6.-С. 93-97.

2. Колесникова, Т.Г. Исследование химического состава белково-липидного продукта из кедровых орехов / Т.Г. Колесникова, М.А. Субботина, Н.С. Шубенкина // Журнал «Техника и технология пищевых производств»,- Кемерово, 2013. - №2. - С. 22-26.

Статьи, тезисы в научных изданиях

3. Субботина, М.А. Пищевая ценность белков семян сосны кедровой сибирской / М.А. Субботина, Т.Г. Колесникова // ((Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов», сборник научных работ КемТИПП. -Вып. 17.-Кемерово, 2008.-С. 14-15.

4. Субботина, М.А. Исследование белкового комплекса ядра кедровых орешков / М.А. Субботина, Т.Г. Колесникова // Материалы Международного научно-технического форума «Реализация Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, инновации, проблемы, перспективы», 26-27 февраля 2009г. - Омск,

2009.-С. 365-366.

5. Субботина, М.А. Разработка функциональных молочных продуктов с кедровыми орешками / М.А. Субботина, Т.Г. Колесникова // Сборник тезисов докладов X Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии», 12-15 мая 2009 г. - Казань, 2009. - С. 420.

6. Субботина, М.А. Эффективная технология переработки кедровых орехов / М.А. Субботина, Т.Г. Колесникова // Сборник тезисов докладов XI Между-нар. конф. молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии», 13-16 апреля 2010. - Казань, 2010. - 4.1. - С. 62.

7. Субботина, М.А. Использование кедровых орехов в производстве плавленых сырных продуктов / М.А. Субботина, Т.Г. Колесникова // Сборник тезисов докладов Междунар. научно-технич. конф. «Инновационные технологии переработки продовольственного сырья», 16-18 ноября 2011г. - Владивосток, 2011.-С.217.

8. Колесникова, Т.Г. Оптимизация режимов извлечения кедрового масла / Т.Г. Колесникова, М.А. Субботина // Сборник тезисов докладов Всероссийской науч.-практич. конф. «Инновационные технологии в АПК: теория и практика», 5 марта 2013 г. - Пенза, 2013. - С. 103-105.

9. Колесникова, Т.Г. Разработка рецептуры плавленого сырного продукта с белково-липидным продуктом из кедровых орехов / Т.Г. Колесникова, М.А. Субботина // Сборник тезисов докладов инновационного конвента «Кузбасс: образование наука, инновации» - Кемерово,2013. -С. 57.

Патенты РФ

10. Патент № 2404235 Способ получения кедрового масла и белково-углеводного продукта / М.А. Субботина, С .С. Павлов, Т.Г. Колесникова; заявитель и патентообладатель Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (1Ш) - № 200913886/13 от 13.04.2009, опубл. 20.11.2010, бюл. №32.

Подписано в печать АФормат 60x84, 1/16. Объем уч.-изд. л. 1,25. Тираж 80 экз. Заказ № /ус Кемеровский технологический институт пищевой промышленности 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47. Отпечатано в лаборатории множительной техники КемТИППа, 650010, г. Кемерово, ул. Институтская, 7.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

На правах рукописи

04201^

КОЛЕСНИКОВА ТАТЬЯНА ГЕННАДЬЕВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПЛАВЛЕНЫХ СЫРНЫХ ПРОДУКТОВ С БЕЛКОВО-ЛИПИДНЫМ ПРОДУКТОМ ИЗ КЕДРОВЫХ ОРЕХОВ

Специальность:

05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Руководитель:

доктор технических наук, доцент Субботина М.А.

Кемерово 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................6

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.........................................................................10

1.1 Основные направления в технологии производства плавленых сырных продуктов с компонентами растительного происхождения..................................10

1.1.1 Производство плавленых сырных продуктов.............................................10

1.1.2 Классификация и ассортимент плавленых сыров и плавленых

сырных продуктов...................................................................................................14

1.1.3 Плавленые сырные продукты с компонентами растительного происхождения........................................................................................................19

1.2 Состав и свойства кедровых орехов и направления их переработки и использования.............................................................................................................26

1.2.1 Состав и свойства кедровых орехов.............................................................26

1.2.2 Анализ современных технологий переработки кедровых орехов............30

1.2.3 Использование продуктов переработки кедровых орехов.........................37

1.3 Заключение по литературному обзору, цель и задачи исследования.............39

ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ....43

2.1 Организация проведения эксперимента.............................................................43

2.2 Математическое планирование эксперимента и обработка экспериментальных данных......................................................................................46

2.3 Объекты исследований........................................................................................46

2.4 Методы исследований..........................................................................................46

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ...................51

3.1 Разработка технологии и оптимизация режимов получения кедрового масла и пищевого белково-липидного продукта....................................................51

3.2 Изучение химического состава продуктов переработки кедровых орехов....61

3.2.1 Исследование качества кедрового масла.....................................................61

3.2.2 Изучение химического состава белково-липидного продукта..................64

3.3 Исследование способов и режимов хранения белково-липидного продукта из кедровых орехов....................................................................................71

3.3.1 Исследование режимов хранения влажного белково-липидного продукта....................................................................................................................71

3.3.2 Исследование режимов хранения замороженного белково-липидного продукта................................................................................................75

3.3.3 Исследование способов сушки белково-липидного продукта и определение режимов его хранения......................................................................79

3.4 Технология плавленых сырных продуктов с белково-липидным продуктом из кедровых орехов.................................................................................86

3.4.1 Исследование влияния дозы белково-липидного продукта на формирование органолептических показателей плавленых сырных продуктов.................................................................................................................88

3.4.2 Исследование влияния дозы белково-липидного продукта на структурно-механические свойства плавленых сырных продуктов..................97

3.4.3 Уточнение стадии внесения белково-липидного продукта при плавлении сырной смеси......................................................................................102

3.5 Оптимизация основных параметров и исследование технологических особенностей производства плавленых сырных продуктов с белково-липидным продуктом из кедровых орехов............................................................106

3.5.1 Изучение влияния основных технологических факторов на вкус и запах плавленых сырных продуктов...................................................................107

3.5.2 Изучение влияния основных технологических факторов на консистенцию плавленых сырных продуктов....................................................113

3.5.3 Изучение влияния основных технологических факторов на величину предельного напряжения сдвига плавленых сырных продуктов.....................118

3.6 Исследование режимов хранения плавленого сырного продукта с белково-липидной добавкой из кедровых орехов.................................................123

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИИ......................................................................................................131

4.1 Технология производства плавленого сырного продукта «Сибирский» с белково-липидным продуктом из кедровых орехов.............................................131

4.2 Характеристика плавленого сырного продукта «Сибирский»......................135

4.3 Пищевая, энергетическая ценность и содержание основных макро- и микронутриентов......................................................................................................137

4.4 Расчет экономической эффективности производства плавленых сырных продуктов с использованием белково-липидного продукта................................144

ВЫВОДЫ......................................................................................................................147

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...........................................................................................149

ПРИЛОЖЕНИЯ...........................................................................................................170

Приложение 1 Акт опытной выработки плавленых сырных продуктов на предприятии ООО «Большой дом», цех по производству эмульсионных

продуктов...................................................................................................................171

Приложение 2 Акт экспериментальных выработок партий белково-

липидного комплекса из кедровых орехов............................................................173

Приложение 3 Патент РФ № 2404235 Способ получения кедрового масла и

пищевого белково-углеводного продукта..............................................................175

Приложение 4 Плавленый сырный продукт «Сибирский» с белково-липидным продуктом из кедровых орехов. Технические условия ТУ 9225182-02068315-13........................................................................................................176

Приложение 5 Технологическая инструкция по производству плавленого сырного продукта «Сибирский» с белково-липидным продуктом из

кедровых орехов.......................................................................................................177

Приложение 6 Белково-липидный продукт из кедровых орехов.

Технические условия ТУ 9293-187-02068315-2013..............................................178

Приложение 7 Белково-липидный продукт из кедровых орехов.

Технологическая инструкция по производству....................................................179

Приложение 8 Протокол испытаний № 1076 Испытательного центра по агрохимическому обслуживанию сельскохозяйственного производства

ФГУ ЦАС «Кемеровский».......................................................................................180

Приложение 9 Протокол № 17/13 Научно-исследовательской лаборатории НОЦ ФГБОУ ВПО КемТИПП................................................................................182

Приложение 10 Протокол № 21 Испытательной лаборатории ФГУ

«Кемеровская межобластная ветеринарная лаборатория»..................................186

Приложение 11 Планы и результаты экспериментов по изучению влияния основных технологических факторов на выход и кислотное число кедрового масла, вкус и запах, консистенцию, предельное напряжение сдвига плавленых сырных продуктов с белково-липидным продуктом из кедровых орехов.......................................................................................................187

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Питание - важнейший фактор, определяющий здоровье человека. Правильное питание обеспечивает нормальный рост и развитие детей, имеет первостепенное значение в предупреждении развития многих хронических заболеваний. Здоровье может быть достигнуто и сохранено только при условии полного удовлетворения физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах. Любое отклонение от формулы сбалансированного питания приводит к определенному нарушению функций организма, особенно если эти отклонения достаточно выражены и продолжительны во времени [100].

Согласно распоряжению Правительства Российской Федерации № 1873-р от 25 октября 2010 года, одной из приоритетных задач в области здорового питания является динамичное развитие производства продуктов функционального назначения ежедневного потребления [142].

В настоящее время известен широкий ассортимент функциональных продуктов с научно обоснованным составом и направленным действием на организм человека. Исследованиям различных аспектов функционального питания посвящены фундаментальные труды отечественных и зарубежных ученых, таких как В.Б. Спиричев, В.А. Тутельян, И.А. Рогов, В.М. Позняковский, Л.В. Антипова, С.М. Доценко, Э.Г. Розанцев, D.T. Hopkins, L.A. Johonson, В. Mariott и др. [108, 140, 192].

Создание функциональных продуктов на основе молочного сырья является перспективным и успешно реализуется за счет комбинирования молочного сырья с растительным [88,100].

Теоретические и практические основы в области создания многофункциональных комбинированных продуктов с регулируемым составом заложены в трудах A.A. Покровского, A.M. Уголева, В.Г. Высоцкого, A.M. Бражникова, В.Б. Толстогузова, Н.Н Липатова (ст.), H.H. Липатова (мл.) и реализованы применительно к молочной промышленности П.Ф. Крашенининым, A.M. Шалыгиной,

А.Г. Храмцовым, Л.А. Остроумовым, Л.М. Захаровой, И.С. Хамагаевой, Н.Б. Гав-риловой, Л.А. Забодаловой [20, 68, 74, 108, 148].

Традиционными комбинированными продуктами являются плавленые сырные продукты, которые пользуются популярностью у населения всех возрастов. Технология их производства постоянно совершенствуется, расширяется диапазон используемого сырья. Появляются новые виды сырных продуктов с различными наполнителями растительного и животного происхождения, позволяющие повысить их биологическую ценность [100].

Использование сырья растительного происхождения при производстве плавленых сырных продуктов способствует расширению ассортимента, повышению биологической ценности в результате обогащения их витаминами и минеральными веществами. Кроме того, промышленность получает дополнительные ресурсы сырья, что позволяет снизить использование дефицитного молочного сырья, повысить объемы производства [100].

Степень обоснованности. Одним из перспективных направлений в разработке плавленых сырных продуктов с компонентами растительного происхождения является поиск таких источников растительного сырья, внесение которого позволило бы одновременно обогатить белковую и жировую часть готового продукта незаменимыми аминокислотами и полиненасыщенным жирными кислотами, витаминами, жизненно важными макро- и микроэлементами и другими необходимыми для организма человека веществами.

Технология плавленых сырных продуктов с заменой части молочного сырья на растительные компоненты позволяет привлечь в отрасль нетрадиционные источники жира и белка, увеличить выпуск продукции, расширить ассортимент, сгладить сезонность производства.

Новизна современного подхода заключается в обосновании и использовании новых видов вторичного сырья, полученного при переработке нетрадиционных видов растительного сырья, например ядер кедровых орехов.

Кедровые орехи и продукты их переработки исключительно полезны для человека, содержат в своем составе липиды с высоким содержанием полинена-

сыщенных жирных кислот, белок, сбалансированный по аминокислотному составу, жизненно необходимые водо- и жирорастворимые витамины, макро- и микроэлементы [160].

В связи с этим исследование и разработка технологии плавленых сырных продуктов, содержащих в своем составе продукты переработки кедровых орехов, имеет научный и практический интерес.

Учитывая важное значение обогащенных продуктов в обеспечении реализации государственной политики в области здорового питания населения РФ [143], наличие устойчивого спроса на такую продукцию, а также отсутствие научного и экспериментального обоснования возможности использования продуктов переработки кедровых орехов для производства комбинированных молочных продуктов, тема исследования является актуальной.

Цель диссертационной работы. Целью работы является разработка технологии плавленых сырных продуктов повышенной биологической ценности с бел-ково-липидным продуктом из кедровых орехов.

Научная новизна работы. Разработана технология и установлены оптимальные технологические режимы получения кедрового масла и белково-липидного продукта из кедровых орехов с использованием воды;

- изучен химический состав, органолептические, физико-химические свойства, способы и режимы хранения белково-липидного продукта;

- выявлены закономерности формирования состава и показателей питательной и биологической ценности плавленых сырных продуктов с использованием белково-липидного продукта из кедровых орехов;

- установлена доза и стадия внесения белково-липидного продукта, позволяющие получить плавленый сырный продукт с высокими сенсорными характеристиками и хорошей консистенцией;

- отработаны параметры технологии плавленого сырного продукта с белко-во-липидным продуктом из кедровых орехов;

- изучена пищевая ценность, показатели качества и безопасности нового вида плавленого сырного продукта с белково-липидным продуктом из кедровых орехов.

Практическая значимость работы. Разработана технология плавленого сырного продукта «Сибирский» повышенной биологической ценности с использованием белково-липидного продукта из кедровых орехов. Предлагаемый способ прошел апробацию на предприятии ООО «Большой дом» (г. Новокузнецк) (Приложение 1).

Разработана технология получения кедрового масла и пищевого белково-липидного продукта из кедровых орехов с использованием воды. Предлагаемый способ прошел апробацию на предприятии ООО «Золотой Орех» (г. Кемерово) (Приложение 2).

По результатам работы получен патент РФ № 2404235 «Способ получения кедрового масла и белково-углеводного продукта» (Приложение 3).

На плавленый сырный продукт «Сибирский» предложен проект технической документации - ТУ 9225-182-02068315-13 и технологическая инструкция по производству (Приложения 4, 5), проведена экономическая оценка эффективности производства нового вида плавленого сырного продукта.

Предложен проект технической документации на «Белково-липидный продукт из кедровых орехов» (ТУ 9293-187-02068315-2013 и ТИ, Приложения 6, 7).

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Основные направления в технологии производства плавленых сырных продуктов с компонентами растительного происхождения

Плавленые сыры и плавленые сырные продукты - традиционный продукт, любимый многими поколениями россиян. Потребление плавленых сыров и плавленых сырных продуктов находится практически на том же уровне, что и обычных сыров. За последние десять лет производство плавленых сыров вкупе с плавлеными сырными продуктами возросло почти на 30%, появились новые технологические мощности по их производству, разработаны рецептуры на новые виды плавленых сыров и плавленых сырных продуктов [149].

1.1.1 Производство плавленых сырных продуктов

Плавленый сырный продукт - молокосодержащий продукт, произведенный в соответствии с технологией производства плавленого сыра. Плавленый сыр, в свою очередь, определяется как молочный продукт или молочный составной продукт, произведенный из сыра и (или) творога с использованием молочных продуктов и (или) побочных продуктов переработки молока, эмульгирующих солей или структурообразователей путем измельчения, перемешивания, плавления и эмульгирования смеси для плавления с добавлением не в целях замены составных частей молока немолочных компонентов или без их добавления [172].

Таким образом, плавленый сырный продукт (ПСП) вырабатывается из сыров различной жирности, творога, других молочных продуктов и может содержать в своем составе компоненты немолочного происхождения, в частности, растительные компоненты. В качестве обязательного компонента присутствуют специальные соли-плавители, которые при нагревании способствуют переходу нерастворимых белков сыра в гидратированную дисперсную форму, и тем самым обеспечивают однородность консистенции. В рецептуре некоторых плавленых

и

сыров и сырных продуктов предусмотрено использование вкусовых наполнителей (томатная паста, копчености, грибы и др.) и специй (перец, укроп, тмин и др.).

Вопреки современному мнению обывателей, плавленые сыры и сырные продукты изготавливают из высококачественных натуральных сыров (смесей свежих и зрелых), а не из утративших свое качество товарных запасов. Сыры, направляемые на повторную переработку, используют лишь в очень небольших дозировках [136]. Согласно ГОСТ Р 53502-2009 «Продукты сырные плавленые. Общие технические условия», допускаются к использованию в рецептуре нестандартные сычужные сыры с отклонениями