автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Исследование и разработка технологии полутвердых сырных продуктов с растительными заменителями молочного жира

На правах рукописи

Барсукова Лилия Сергеевна

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИИ ПОЛУТВЕРДЫХ СЫРНЫХ ПРОДУКТОВ С РАСТИТЕЛЬНЫМИ ЗАМЕНИТЕЛЯМИ МОЛОЧНОГО ЖИРА

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

I и Г-¡АР 2014

Кемерово 2014

005546163

Работа выполнена в Федеральном Государственном бюджетном образовательном учреэвдении высшего профессионального образования «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» (ФГБОУ ВПО «КемТИПП»)

Научный руководитель Остроумов Лев Александрович

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Решетник Екатерина Ивановна

доктор технических наук, профессор Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный Государственный аграрный университет, профессор кафедры технологии переработки продукции животноводства

Сагателян Минас Вазгенович

кандидат технических наук, директор ООО «Эвелина»

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт»

Защита диссертации состоится « //» апреля 2014 г. в //'ч. на заседании диссертационного совета Д 212.089.01 в 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 КемТИПП www.kemtipp.ru.

Автореферат разослан «¿^»(рефолЛ014 г

Ученый секретарь диссертационного совета ов- Кригер

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

- =====

«таг®-

В=,Г 1—Г» ™Т * С"

ных продуктов с оастителг.»^« позволило разработать серию сыр-

сверть„ мол0Г^ сине™ РЫТЫ °Собеннос™ сычужного

ние растителы^го жипГ т т ' С°3реваНИЯ массы, а также влия-

на данном этапе ра^ития отпя показатели продукта. Поэтому

лении представляе^определенный интере^^сшэльзСЛеД°ВаНИ" В НаПра-НЫХ

растительного жира 8—

процессе получе^ праду'Г спосоГ^™61"'0 ^^ Н3 те™°™ческом тоже заслуживает отределев^го внюланияСеНИЯ РаСТИ™° » молоко

носят нГ^^ —МИ молочного жира,

обогащения жировой бГы пол^Г ИМ6ЮТ пшенный состав за счет

вие чего облз^еГиГсГТт' Г тельства позволяют птнргтп Эффективностью. Эти обстоя-

к пищевым имеющим вы^ жира

н™Гя~албГРоссийской ф—

техноло™иТГб^1^'0ТеТСЯ ИССЛеЛ°ВаНИе Физико-химических и заменителями молоч^о жира ПР°ЮВ°ДСТВа СЫРНЫХ Твердых продуктов с

Для реализации поставленной цели решали следующие задачи-

■ ™• -

сы,ужного свер™я <— 6»ТК„ ДОЗЫ »Г» «. процесс ,„р,-

- изучение влияния температурных факторов на технологические особенности выработки сырного продукта с заменителями молочного жира;

- разработка нового вида сырного продукта с использованием заменителя молочного жира.

Степень проработки темы исследований. Игг пргтпнянма по использованию растительных заменителей молочного жира при выработке молочных продуктов начали заниматься во второй половине прошлого века. Однако в тот период отсутствовало производство необходимых заменителей растительного происхождения, что не позволило получить положительный эффект.

В настоящее время они предложены на принципиально новой основе с использованием специально разработанных заменителей с регулируемым жир-нокислотным составом и свойствами. Работы, проводимые М.С. Уманским Ю.Я. Свириденко, Н.И. Дунченко, О.В. Лепилкиной, В.А. Самодуровым, Л.В. Терещук, И.А. Шергиной и другими, позволили вскрыть целый ряд технологических и физико-химических особенностей получения продуктов с заменителями молочного жира. Однако для более детального изучения технологий сырных продуктов с заменителями молочного жира исследования в этом направлении требуют расширения и углубления.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является исследование физико-химических и технологических особенностей производства полутвердых сырных продуктов с заменителями молочного жира.

Для реализации поставленной цели решали следующие задачи:

- изучить состав и свойства заменителей молочного жира в связи с их использованием в производстве полутвердых сырных продуктов;

- исследовать процесс сычужного свертывания смеси молока с заменителями молочного жира;

- отработать технологию получения эмульсий из смеси обезжиренного молока с заменителями молочного жира;

- изучить влияние дозы заменителей молочного жира на процесс выработки и качество продукта;

- изучить влияние температурных факторов на технологические особенности выработки сырного продукта с заменителями молочного жира;

- разработать новый вид сырного продукта с использованием заменителями молочного жира.

Научная новизна работы. Рассмотрен состав и свойства молочного жира с позиции его использования в производстве полутвердого сырного продукта. Отработаны основные закономерности сычужного свертывания молочных смесей с растительными заменителями молочного жира. Исследованы закономерности получения жировых эмульсий, используемых для нормализации молочно-растительной смеси. Установлено влияние растительного заменителя молочного жира на органолептические показатели, состав, структуру и физико-химические свойства сырного продукта. Отработаны технологические парамет-

ры выработки сырного продукта с заменителями молочного жира и исследован го жирнокислотный. Отработаны технологические режимы созревания сырНО"

го продукта с заменителями молочного жира.

Нордическая и практическая значимость Исследованы за

кономерности формирования полугвердых сырных продуктов с заменителями молочного жира «Союз-55». На основании результатов исследова'шГрГабо

ГпГ™Г И ТеХШЧеСКаЯ ДОКУМеНТаЦИЯ «а полУтвеРДый сырный гфодукг

" МТ1Ы "«•'""'"^нип При выполнении работы использовались стандартные, общепринятые и модифицированные методы исвда-

Г^~еМлИеГИХ' Р—' микробиологических /органолГи3-

ческ"ш^ ™ГСПеРИМеНТШ1ЬНЫе ДаННЫе 0®Ра®атьшали методом статисти-5 0.» Р феССИ°ННОГО анализа, а также с помощью программы «МАТЪАВ

Положения, выносимые на защиту

- результаты исследований по получению жировых эмульсий-

моЛоч;ГжНи;Тс™ГН0Г° СВеРТЫВаНИЯ М0Л0ЧН0Й СМ6СИ с —-м

- влияние технологических факторов на формирование сычужного пoлv твердого сырного продукта с заменителями молочного жира. ЫЧУЖН°Г° П°Лу'

Актуа^?ые6апп^РабОТЫ'Ре3ультаты Работы Докладывались на конференциях: ™0 П г»ПМЫ ТеХШКИ И ТеХН0Л0ГИИ переработки молок! (Барнаул 1 Шщевые продукты и здоровье человека: материалы Мевдуна-роднои конференции студентов, аспирантов и молодых ученых^Кемеров^О 12 г., 2013 г.). Пищевые инновации и биотехнологии: сборник материалов кошЬе ренции студентов, аспирантов и молодых ученых (Кемерово 2 0 П г"

ле лвеП?^^вП^МаТеРИаЛаМ ^ 10 статей, в том чис-

,ппя гт^Р,УКТУРа И °бЪСМ Диссерта"ии Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методологии, результатов эксперимента, выводов списка ли

тературы и приложений. Основное содержание составляет Р9 стра™Г в тГм числе: таблиц - 30, рисунков- 29. страниц, в том

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Общая схема проведения работы приведена на рисунке 1.

Этап Изучаемые Критерии

исследования Факторы оцени!

Рис. 1. Схема проведения эксперимента

В начале исследований рассматривали состав и свойства пяти видов заменителя молочного жира «Союз» («Союз-50», «Союз-52», «Союз-53», «Со-юз-э4» и «Союз-55»), В жирах устанавливали содержание твердого жира при различных температурах (15, 20, 25, 30, 35 и 40 °С), а также температуру плавления и кристаллизации. Кроме того, в растительных жирах определяли содер-

/

«Союз-55»ШЫХ КИСЛ0Т' 8 Ре3уЛЬТахе анализа был вь.бран растительный жир

Используя результаты трехфакторного эксперимента, определяли влияние количества заменителя молочного жира в жировой фазе молока (25 50™ /о), температуры сычужного свертывания (30, 35 и 40 °С) и дозы хлористого ГПЬГ ВН0СИМ0Й В СМеСЬ (10' 30 И 50 г » 100 «г перерабатьшаемо^о молока) ке и коГчесТ™ СВертЫ™' МаСС0Вую ™ веществ в сыворот

ке и количество выделившейся сыворотки.

Исследовали различные по составу жировые эмульсии с содержанием растительного жира 25, 50 и 75 •/„ (третий этап) содержанием

Далее рассматривали влияние основных технологических параметпов на процесс выработки и созревания сыров с растительным жиром (25 5^75 0/") За контрольный вариант бралась технология сычужных полутвердых сыров

Г ™ зТи 38™сТИ ^ ВаРИЗНТОВ' ВЗРЬИРУЯ Т6МП™ свертьта-ния смеси (32, 35 и 38 С), температуру второго нагревания (39 42 и 45 0О

ГДсГаПеЛ7ЬТЬ °бГб0ТКИ ЗСРНа В ВЗННе <50' 75 или 100 -нут), прессование сыра (1, 2 и 4 часа) и режимы его созревания (12 15 и 18 °С)

ного ппп,3!аКЛЮЧИтельном этапе Разрабатывали технологию полутвердого сырного продукта с растительным заменителем молочного жира и техническую до кументацию для его производства. техническую до-

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследование процесса сычужного свертывания молока с заменителями молочного жира

Сычужное свертывание молока является одной из важнейших технологи-™пТРаЦИИ п?и выработке сыра. Оно влияет на ход последующиПрте-мов обработки сырного зерна и сыра, а также на показатели его качества

При выполнении работы изучали влияние на процесс сычужного сверты-

00^ГисГолГ76™ М0Л0ЧН0Г° ЖИРа <«С°-55>» -орая составилаоТо до 1 ии /о от исходного молочного жира.

титеп^огп™ 0ПЫТНЫХ 0браЗЦ0В С раЗЛИЧНЬГМ содержанием молочного и растительного жира приведены в таблице 1.

Таблица 1- Варианты опытных образцов

Вариант опыта Соотношение молочного и з аменителя молочного жира, %

Вариант 1 100 Заменителя молочного жира 0

Вариант 2 75 25

Вариант 3 50 50

Вариант 4 25 75

Вариант 5 0 100

Замена в молоке молочного жира на растительный заменитель повлияла на продолжительность процесса свертывания. В образце со 100 % молочного жира (первый вариант) он длился 27,5 минут, а при полной его замене на растительный жир (пятый вариант) - 34,5 %, то есть процесс замедлился на 25 4 %

При частичной замене молочного жира процесс также замедлялся, но с другой скоростью. В варианте № 2 продолжительность свертывания составила 5,5 /о, в варианте № 3 _ 12)7 %, а в варианте № 4 - 23,0 % соответственно по сравнению с молоком первого варианта.

Нормализация жировой фазы молока заменителем молочного жира оказала некоторое влияние на характеристику сгустка и выделяемой сыворотки Три первых варианта, в которых молочный жир не заменяли или заменяли не более 50 /о, получалась плотная консистенция и выделялась зеленовато-желтая прозрачная сыворотка. ^ная,

В четвертом и пятом вариантах, где в жировой фазе преобладал заменитель молочного жира, сгусток образовывался более слабой структуры а сыворотка начинала мутнеть.

Содержание в сыворотке сухих веществ по мере уменьшения в смеси содержания молочного жира и увеличения растительных жиров возрастало ТЫ я изучаемых вариантов этот показатель имел следующие значения: 5,0 % (первый вариант) 5 2 »/о (второй вариант), 5,5 % (третий вариант, 6,2 % (четвертый вариант) и 6,5 % (пятый вариант).

Для более досконального исследования роли заменителя молочного жира мент^таблица™ СЫЧуЖН°Г° свеРтывания проводили трехфакторный экспери-

Зависимость продолжительности свертывания молока (У,), массовой доли сухих веществ в сыворотке (У2) и количества выделившейся сыворотки (У,) от количества растительного жира в жировой фазе молока (X,), температуры свертывания (Х2) и дозы хлористого кальция (Х3) имела следующий вид:

У, = - 5,72 + 0,378Х| + 1,56Х2 + 0,81Х3 - 0,02Х,2 - 0,01Х32 - 0 01Х,Х2 -- 0,01X1X3 - 0,015Х2ХЗ + 0,0002Х,Х2Х3;

УП^5982~°'1075X1 +0,2797Х2-0,178Хз + 0,0008Х,2 - 0,0054Х22 +

+ 0,0004Х3 + 0,0013Х,Х2 + 0,0027Х|Х3 + 0,0042Х2Х3 - 0,0001Х,Х2Х3;

У3 = 70,186 + 0,220Х] - 0,482Х2 + 2,287Х3 + 0,0025Х,2 + 0.0237Х,2 -

- 0,0022Х3 -0,0216Х,Х2-0,0432Х,Х3-0,0695Х2Х3 + О^ОМХ^Х,.

Таким образом, все три изучаемых фактора влияют на конечные результаты. Распределение степени влияния изучаемых факторов на отход сухих веществ в сыворотку выглядело следующим образом: количество растительного жира в жировой фазе молока - 70,5 %, температура свертывания - 22,4 % доза хлористого кальция - 7,1 %.

Таблица 2- План проведения трехфакторного эксперимента по нужного свертывания молока с заменителями молочного жира

изучению сы-

Изучаемые факторы

Результаты

Заменитель молочного жира,

%

Температура свертывания. °С

Доза хлористого кальция, г/100 кг

Продолжительность, минут

Массовая до ля сухих веществ в сыворотке, %

Количество выделившейся сы-

%

X,

25

25

25

25

25

50

50

50

50

50

75

75

75

75

75

25

50

75

X,

Х3 50 30 10 10 50 30 10 50 10 30 50 10 30 30 10 30 10 50

У,

воротки,

уТ

30

35

40

30

35

40

30

35

40

30

35

40

30

35

40

40

35

30

34,1

31.7 28.3 30.0 32,3

30.8

35.0

34.1 32,3 36,7 35,0 33,3 37,5

36.0

34.1 30,0 32,3 35,0

4,9 5,2 5,0

5.4 5,2 4,9

5.5

5.2 5,0

5.3

6.6

6.4 6,2 6,2 6.0 5,2

5.5 6,7

63.5 69,5 68.0 65,5 66,0 67,0 64,0 60,0 65,0 62,8 64,5 58,5 60,0 62,0 59,0 65,0 63,0 61,5

Количество растительного Температура Доза хлористого кальция,

ЖНРЪ/о свертывания, °С г/100 кг

Рис. 2. Влияние изучаемых факторов на сычужное свертывание максимальное значение ----- минимальное значение

Результаты исследований, полученные на данном этапе, использовались в дальнейшем при разработке параметров технологического процесса выработки сыров с растительными жирами.

и

Исследования по разработке жировых эмульсий для использования при выработке сырных продуктов

Параметры эмульгирования зависят от реологических свойств жира и состава среды, в которой происходит его эмульгирование Р

жира шТи^Т/Гп С Г™'1 СОдеР™ем молочного и растительного (То 40 „ 60"С) П°ДбНраЛИ ТРИ темпеРатУРных режима эмульгирования

„п™/136™46™6 К0НЦе"ТраЦИИ Растительного жира в жировой фракции приводило к повышению значений вязкости эмульсии. Средние ее значен^ составляли при количестве растительного жипа 25 % "Лч „ качения со- 50 % Чй <; ,, „„ ного жиРа /о " 33,5, при количестве жира 50 /о - 36,5 и при количестве жира 75 % - 41,0 условных единиц

п»™ 'ЭЛУЧеНЫ УРаШ'еНИЯ реГреССИИ зависимости вязкости жировых эмульсий и расслоения жировой эмульсии от дозы заменителя молочного жира в жировой фракции молока, жирности эмульсии и температуры эмульгирования "

Установлены параметры получения жировых эмульсий: количество заме

3Н0Ио/еиЯтемОЛОЧНОГ° ^ б°Лее 5°%' МЗСС0ВаЯ ^-жира эм^ьсии не бол-30/о и температура эмульгирования не ниже 30 °С.

ВЛИЯНИе КОЛИЧеСГВа Р^ительиого жира в жировой фракции молока на процесс созревания и качество полутвердого сыра

В данном разделе изучали пять вариантов опытных сыров из молока содержащего различное количество растительного жира: первьГвариант Ш0 «/„

молочного жира, второй вариант - 75 % молочного жира и 25 % Растительного жира, третий вариант - 50 % молочного жипя и ™ »/ ™ растительного ввитый ияпиянт ого жиРа и 50 /о растительного жира, чет-

ЖИра и 75 % Р—го жира, пятый ва-

проду!™1;: прТсГоГаГя1.ФИ——атели опытных сырных Таблица З-Содержание жира и влаги в сырах после прессования

Вариант сыра содержание в сыре массовой доли % Активная кислотность, рН

Влаги Жира

Вариант № 1 Вариант № 2 Вариант № 3 Вариант № 4 Вариант № 5 46.8 47,2 47,7 47.9 48.0 45.6 45,2 44.7 44,5 44,1 5.5 5.6 5.5 5.6 5.6

веле„ь°вС;~е4еХН0Л0ГИЧеСКИе ВЫраб°ТКИ °™х сыров при-

Таблица 4-Технологические параметры выработки опытных сыров

Технологические операции Техно; сыров с р ного жи югические параметры выработки >азличным содержанием раститель-ра в жировой фракции молока <%\

0 25 50 75 100

Температура пастеризации смеси, °С 72±2 72±2 72±2 72±2 72±2

В смесь внесено: - бактериальной закваски, % 0,8 0,8 0,8 0,8 30 2,5 0,8 30 2,5

- водного раствора хлористого кальция, г сухой соли на 100 кг - сычужного фермента, г 30 2,5 30 2,5 30 2,5

Температура свертывания, °С 32 32 32 32 32

Продолжительность свертывания, мин 27 29 32 35 37

Температура второго нагревания, °С 40 40 40 40 40

Общая продолжительность обработки сырного зерна, мин 65 69 76 84 90

11родолжительность прессования, час 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0

11родолжительность посолки,сутки 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5

1 емпература посолки, иС 12 12 12 12 12

Продолжительность созревания, сутки 45 45 45 - 45 45

1 емпература созревания, °С 10-12 10-12 10-12 10-12 10-12 1

Динамика развития молочнокислой микрофлоры в процессе созревания сыра со 100 /о содержанием молочного жира и 100 %- растительного жира показана на рисунке 3.

Рис. 1 вариант

а ю 20 30 40

Продолжительность созреваии сыра, сутки

Развитие молочнокислой микрофлоры в опытных сырах - развитие микрофлоры в сыре с молочным жиром;

1ЛТВиТНР хм^ппАпл«..______________

тплрифлиры в сыре с молочным жиром; 5 вариант-----развитие микрофлоры в сыре с растительным жиром

В сырах первого варианта в процессе созревания преобладали насыщенные жирные кислоты (68,5 % от общего содержания жирных кислот), а пятого вари!

к°Л1™ество насыщенных и ненасыщенных жирных кислот было одинаковым (табл. 5), сыры остальных вариантов по содержанию этих кислот занимали промежуточное положение. и

Отмечена разница между сырами в содержании отдельных жирных кислот Использование растительных жиров привело к увеличению в сырах количества олеиновои, пальмитиновой, линолевой кислот и снижению содержания мири-стиновои, стеариновой, лауриновой и масляной кислот.

Внесение в молоко растительного жира оказало влияние на органолепти-ческие параметры сырного продукта (таблица 6).

Сыр, выработанный без добавления растительного жира, имел слабо выраженный удовлетворительный вкус и запах, удовлетворительную консистен-ла™ 90Н5Т™еРНЫИ РИСУН0К' °бщаЯ °Рганолептическая оценка сыра равня-

„пт Использование при выработке сыра в жировой фракции 25 % растительного жира не повлияло на вкус, запах, консистенцию и рисунок продукта общая оценка которого составила 90,4 балла.

Более заметны изменения происшедшие в других вариантах сыров

У сыров третьего варианта (50 % растительного жира) консистенция ста-

антоЛп1МЯГК0И' 3 РИСУН°К б°Лее МеЛКИЙ' У СЫа четвертого и пятого вариантов (растительного жира в жировой фракции 75 и 100 %) появились посторонние привкусы, консистенция становилась более мягкой, а в некоторых образцах мажущаяся, а рисунок - мелкий и более редкий. Р

Таблица 5-Содержание жирных кислот в опытных сырах

Жирные кислоты Вариант № 1 Вариант №2 Вариант №3 Вариант №4 Вариант № 5

Насыщенные кислоты,% Масляная Капроновая Каприловая Каприновая Лауриновая Миристиновая Пальмитиновая Стеариновая 68,5 3.0 2.1 I,5 1,8 4,2 12,0 32,5 II,4 65,4 2,8 1.2 1.1 1,5 2,7 9,9 35,0 9,2 60,1 1,8 0,9 1,2 1,0 1,9 7,3 39,0 7,0 55,6 0,7 0,5 1,5 0,5 1,0 5.4 40,5 5.5 50,4 0 0 1,3 0 0 3,5 42,4 3,2

Ненасыщенные кислоты, % Пальмитолеиновая Олеиновая Линолевая Линоленовая 31,5 1.4 25,4 3,7 1,0 34,6 1,5 28,0 4,3 0.8 39,9 1.1 32,5 6,0 0.3 44,4 0,7 36,6 6,8 0,3 49.6 0,4 39.7 9,3 0,2

Вариант сырг Вкус и апах Консистенция Рисунок Общий

Характеристика Балл Характеристика Балл Характеристика Балл балл

Вариант №1 Удовлетворительный 13,5±0,3 Удовлетворительная 9,0±0.2 Неравномерный 8,0±0,0 27,5±0.6

Зариант №2 Удовлетворительный 12,5±0,2 Удовлетворительная 8,5±0,2 Неравномерный 8,0±0.0 26,0±0,5

Вариант №3 Слабо выраженный 11,5±0,4 Слегка мягкая 7,5±0,0 Мелкий 7,0±0,2 24,0±0,4

Вариант №4 Слегка посторонний 11,0±0,5 Мягкая 7,0±0,2 Мелкий, редкий 6,0±0,3 23,0±0.6

Вариант № Посторонний 10,0±0,5 Мажущаяся 6,0±0,2 Мелкий, редкий 6,0±0,4 21,0±0,5

т темпеРатУРЫ свертывания на органолептическую оценку полу-

твердых сырных продуктов показано в таблице 7. куполу

Таблица 7-Органолептическая оценка сыра (балл)

Температура свертывания 32 °С 35 °С 38 °С Вкус и запах 38,0±0,3 39,5±0,3 39,0±0,4 Консистенция 22,0±0,2 23,0±0,2 22,0±0,2 Рисунок 7,0±0,2 8,0±0,0 8,0±0,0 Общий балл 87,0±0,4 90,5±0,4 89,0±0.3

Исследование режимов созревания сыров

™ С°3ревание шляется одним из важных этапов выработки сыра, в процессе которого в нем происходят различные микробиологические, биохимические и физико-химические процессы, формирующие-его вкус, консистенЦГГрису

В данной серии опытов рассматривали влияние температуры созревания на качество сырного продукта. Рассматривали три температуры созревания: 12,

Сыры, созревающие в разных температурных условиях, различались органолептическим показателям (таблица 8).

Таблица 8-Органолептическая оценка сыра

Температура созревания Вкус и запах Консистенция Рисунок Общий балл

12° С 40.0 23,0 8,5 91,5

15° С 39,0 24,0 8,5 91,5

18° С 36,0 21,0 6,0 83,0

Через 45 суток созревания в сырах определяли содержание свободных аминокислот (таблица 9).

Таблица 9-Содержание свободных аминокислот в опытных сырах

Аминокислоты

Валин

Изолейцин

Лейцин

Лизин

Метионин

Треонин

Триптофан

Фенил аланин

Алании

Аргинин

Аспарагиновая кислота

Гистидин

Глицин

Глютаминовая кислота

Пролин

Серин

Тирозин

Цистин

ВСЕГО

Содержание свободных аминокислот в сырах (мг%), созревающих при температурах (°С)

12

120 130 180 210 40 80 20 90 90 130 240 60 60 65 110 ПО 70 80 2470

15

140 150 210 240 50 110 20 10 О 120 150 280 70 70 720 120 90 90 100 2830

18

170 200 280 270 60 140 40 110 130 170 330 90 80 840 140 80 130 150 3810

Разработка нового вида полутвердого сырного продукта с использованием заменителя молочного жира

* существующей классификации натуральные сыры, при выработке которых используются жиры не молочного происхождения, рекомендовано относить к категории сырных продуктов. див<шо отно

г *0СН0ВУ разработки нового вида сырного продукта положены технологические параметры, полученные в процессе исследований

це 10 Физик0"химические показатели сырного продукта представлены в табли-

Таблица 10 -Физико-химические показатели сырного продукта

Содержание в сыре массовой доли. %

Жира в сухом веществе

Влага, не более

Соли

Активная кислотность, рН

45,2

48

2.0-2,5

5,5

Форма, размер и масса сыра приведены в таблице 11. Таблица 11 - Форма, размер и масса готового сырного продукта

Форма сыра Размер, см Масса, кг

диаметр высота

Низкии цилиндр со слегка выпуклыми боковыми поверхностями и округленными гранями 18-20 7-9 2,0 - 2,5

^ Органолептические показатели сырного продукта представлены в табли-Таблица 12 -Органолептические показатели сырного продукта

Наименование показателя Показатель

Внешний вид Корка ровная, упругая, без повреждений и толстого подкоркового слоя, покрытая полимерными материалами

Вкус и запах Умеренно выраженный сырный, слегка кисловатый, в меру соленый

Консистенция Гесто эластичное, слегка ломкое на изгибе, однородное по всей массе

Рисунок На разрезе сыр имеет рисунок, состоящий из глазков овальной формы. Допускается наличие небольших глазков угловатой формы.

Цвет теста От белого до светло-желтоватого, однородный по всей массе

Продукт получил название «Питательный». Основные технологические параметры производства сырного продукта «Питательный» приведены в табли-

В сравнении с типичным представителем сыров с низкой температурой второго нагревания (сыр «Голландский») новый вид сырного продукта содержит повышенное содержание влаги. Это достигается нормализацией молока при составлении смеси, регулированием температуры второго нагревания и продолжительности обработки сырного зерна, уменьшением продолжительности прессования и созревания.

Таблица 13-Основные технологические параметры производства сырного продукта «Питательный»

Технологические операции Параметры

Соотношение сырья молочно-растительной смеси молоко/заменитель жира 50/50

Температура пастеризации, °С 70-74

В смесь внесено: - бактериальной закваски, % - водного раствора хлористого кальция, г сухой соли на 100 кг смеси - сычужного фермента, г на 100 кг 0,6 - 0.8 20-40 2,0-2,5

1 емпература свертывания, °С 34-36

Продолжительность свертывания, мин 29-35

1 емпература второго нагревания, °С 42 44

Общая продолжительность обработки сырного зерна мин 50-70

Продолжительность самопрессования и прессования час 1,0-1,5

Продолжительность посолки, сутки 2,0 - 3,0

Продолжительность созревания, сутки 45

Температура созревания, °С 14- 16

выводы

1. в ходе изучения состава и свойств различных заменителей молочного жира для использования при выработке полутвердого сырного продукта рекомендован заменитель молочного жира «Союз-55».

2. На основании изучения реологических характеристик эмульсий и их способности к расслоению установлены параметры получения жировых эмульсии: количество заменителя молочного жира не более 50%, массовая доля жира эмульсии не более 30% и температура эмульгирования не ниже 30 °С.

3. Установлены параметры получения жировых эмульсий, используемых при выработке сырного продукта. Вязкость эмульсий и ее способность к расслоению увеличивался с ростом количества заменителя молочного жира в жировом фазе молока (более 50 %), ее жирности (более 30 %) и температуры эмульгирования (ниже 30 °С).

свертывания™^УРаВНеНИЯ реГреССИИ' характеризующие продолжительность свертывания смеси, количество выделившейся сыворотки и массовую долю в

ции моГкГтеГ °Т К°ЛИЧеСТВа 3аМСНИТеЛЯ -Р* в жирс^й фрак-

ции молока, температуры свертывания и дозы вносимого хлористого кальция

Установлено, что в зависимости от дозы заменителя жира з£,едляетсТ Z должительность сычужного свертывания. Замена 50 % 1ST п2о-ТГТЬ ПЛ0ТНЫЙ СГуСТОК с Х°Р°шей способностью в синерезису

„Я nut УЧ6Н0 ВЛИЯНИе Д03Ы Рас™тельного жира в жировой фракции молока на липолитические процессы в ходе созревания сырного продува С увеличе нием количества растительного жира в жировой фракции мощного жира с^

оГн" нХТ1Х * КИСЛОТ На 5 Увеличивалось, в томТисле танным без , ' f ЛИН°левои ~ в 2'5 Раза (в сравнении с сыром, вырабо-

loZ Js^ ^ 3 С°ДерЖаНИе насыщенных жирных кислот сок^ати-

6. На основании исследования влияния технологических параметров на органолептическую оценку и протеолитические процессы в ^ГсозрТвания сырных продуктов обоснованы температурные параметры: теГераЗ свГ

43±1Си температура созревания сырного продукта 15±1 °С РТНо ™ Ра3раб0Тана миология и технологическая документация на производство полутвердого сырного продукта «Питательный».

По материалам диссертации опубликованы следующие работы

стве мя^"' И'В' М°НИТ0РИНГ ^мпературных факторов в производстве мяпсих кислотно-сычужных сыров /И.В. Гралевская, И.В Хавров Л С

молока бИ°Н0Ва// АКТУаЛЬНЫе пР0®лемы техники и технологии пер^ А^^УКА, 20^2,-С^™° участием; вып. 9, Барнаул:

J- Гралевская' И-В- Мониторинг технологических особенностей мягких кислотно-сычужных сыров /И.В. Гралевская, Л.В. Ионова, И.В. Хавров Л С

2?25Г Са28-зТНИКа И ТеХН0™™я пищевьгх производств: Кемерово 2012 S

cTy™аспирантов и мол°=

,по 4- Апень1шева, Т.Н. Особенности производства мягких сыров /ТН Л"С EaP^K0Bf Пищевые продукты и здоровье человека: материалы Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых,- Кемерово, 2012,- С.82-83. д уче

тывяния'/^гТ0153' Л'С' Целование процесса кислотно-сычужного свертывания /Л.С. Барсукова, Т.Н. Апенышева// Пищевые продукты и здоровье

ГлоГГ МаТ6РИТ МеЖДунаР°^- конференции студентов, аспирантов и

молодых ученых,-Кемерово, 2012,-С. 89-90.

6. Ионова, Л.В. Микробиологические особенности выработки мягких кислотно-сычужных сыров /Л.В. Ионова, Л.С. Барсукова// Пищевые продукты и здоровье человека: материалы Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых.- Кемерово, 2012,- С. 145-146.

7. Барсукова, Л.С. Получение жировых эмульсий для использования при выработке сыров // Пищевые инновации и биотехнологии: сборник материалов конференции студентов, аспирантов и молодых ученых,- Кемерово- Кем-ТИПП, 2013.-С. 50-52

8. Барсукова, Л.С. Влияние температуры второго нагревания сырного зерна на выработку сыра с растительным жиром // Пищевые инновации и биотехнологии: сборник материалов конференции студентов, аспирантов и молодых ученых,- Кемерово, 2013.-С. 53-55

9. Барсукова, Л.С. Влияние количества растительного жира в жировой фракции молока на процесс созревания и качество полутвердого сыра // Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока: сборник трудов с международным участием; вып. 9.- Барнаул: АЗБУКА, 2013,- С. 200-203.

10. Остроумов Л.А. Формирование кислотно-сычужных молочных сгустков с использованием растительного жира /Л.А. Остроумов, Апенышева Т.Н, Л.С. Барсукова // Сыроделие и маслоделие, 2014,- № 1,- С. 64.

ЛР № 020524 от 02.06.97 Подписано в печать . Формат 60х84116 Бумага офсетная. Гарнитура Times Уч.-пзд. л. 1.1 .Тираж экз. Заказ № 13

Оригинал-макет изготовлен »лаборатории множительной техники Кемеровского технологического института пищевой промышленности 650002. г. Кемерово, ул. Институтская, 7

ПЛД № 44-09 от 10.10.99 Отпечатано в лаборатории множительной техники Кемеровского технологического института пищевой промышленности 650002, г. Кемерово, ул. Институтская, 7

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности»

БАРСУКОВА ЛИЛИЯ СЕРГЕЕВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУТВЕРДЫХ СЫРНЫХ ПРОДУКТОВ С РАСТИТЕЛЬНЫМИ ЗАМЕНИТЕЛЯМИ МОЛОЧНОГО ЖИРА

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

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

Научный руководитель:

доктор технических наук.

профессор Остроумов Л.А.

Кемерово 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение..............................................................................................................................4

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ....................................................................................7

1.1. Функционально-технологические свойства структу-рообразователей, используемых в молочной промышленности ........................................................................................................................7

1.2. Основные направления использования растительных жиров и различных композиций на их основе в

производстве сырных продуктов......................................................24

1.3. Основные критерии состава и свойств молока как

сырья в производстве сыров................................................................35

1.4. Заключение по обзору литературы и задачи исследований ..........................................................................................................................42

2. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ .......................................47

2.1. Схема проведения эксперимента......................................................47

2.2. Методы исследований ................................................................................49

3. РЕЗУЛБТАТБ1 ИССЛЕДОВАНИЙ......................................................53

3.1. Исследование заменителей молочного жира на растительной основе....................................................................................................53

3.2. Исследование процесса сычужного свертывания молока

с заменителями молочного жира............................................................56

3.3. Исследование по разработке жировых эмульсий

для использования при выработке сырных продуктов............ 76

3.4. Изучение технологических особенностей выработки

сыров с растительным жиром..................................................................82

3.4.1. Влияние количества растительного жира в жировой фракции молока на процесс созревания и качество полутвердого сыра..........................................................................................82

3.4.2. Изучение влияния температуры свертывания молочно-растительной смеси на выработку сыра..........96

3.4.3. Влияние температуры второго нагревания сырного

зерна на выработку сыра........................................................................100

3.4.4. Исследование режимов созревания сыров............................106

3.5. Разработка нового вида полутвердого сырного

продукта с использованием заменителя молочного

жира..............................................................................................................................109

Выводы................................................................................................................................112

Список литературы ..................................................................................................114

Приложения....................................................................................................................130

ВВЕДЕНИЕ

В производстве ряда молочных продуктов (сыры, творог и другие) одной из важнейших технологических операций является свертывание молока. В зависимости от вида продукта и применяемых препаратов оно бывает сычужным, кислотно-сычужным и термокислотным.

Сущность свертывания молока, его физическую природу, а также химическую кинетику коагуляционных процессов изучали многие отечественные и зарубежные исследователи, что связано со сложной структурой объекта исследований молока, как гетерогенной многофазной системы и, в первую очередь, структурой компонентов его коллоидной фазы.

Теоретические и практические основы свертывания молока изучали А.П. Белоусов, В.В. Бобылин, К.К. Горбатова, З.Х. Диланян, П.Ф. Дьяченко, JI.A. Забодалова, Н.П. Захарова, П.Ф. Крашенинин, Г.Н. Крусь, H.H. Липатов, Р.И. Раманаускас, В.П. Табачников, М.С. Уманский и другие.

При рассмотрении молока как объекта гелеобразования особое внимание уделяется природе коллоидного состояния белков. Однако его нельзя охарактеризовать без взаимосвязи с остальными компонентами молока, которое по своей структуре является сложной полидисперсной системой, включающей различные дисперсные фазы. В зависимости от величины частиц дисперсных фаз, а также их агрегатного состояния дисперсные фазы молока находятся в виде коллоидных частиц (коллоидная фаза), грубодис-персных частиц различной величины (фаза эмульсии), а также в ионно-молекулярном состоянии (фаза истинного раствора). Дестабилизация одной из этих фаз обязательно отражается на состоянии другой, в состав молока каких-либо ингредиентов другой природы будет влиять на его свойства.

В последние годы в молочной промышленности получает распространение использование жиров растительного происхождения. В первую очередь, это связано с попытками улучшить пищевую и биологическую ценность продукции, снизить себестоимость выпускаемых продуктов и увели-

чить объем их производства. К сожалению, иногда это приводит к фальсификации, когда под видом известного бренда потребителю предлагается продукт, содержащий растительный жир.

Большая работа по использованию растительных жиров в сыроделии в последние годы выполнена ВНИИМС, что позволило разработать серию сырных продуктов с растительными жирами. Вскрыты особенности сычужного свертывания молока, синерезиса геля, созревания сырной массы, в также влияние растительного жира на органолептические показатели продукта. Поэтому на данном этапе развития отрасли продолжение исследований в этом направлении представляет определенный интерес. Использование растительного жира широко практикуется в производстве плавленых сырных продуктов. Установлен рациональный состав смесей для плавления, а также показана роль различных структурообразователей в формировании консистенции продукта.

Производство плавленых сырных продуктов широко организовано на предприятии ООО «Плавыч», где ежегодно вырабатывается более десяти тысяч тонн такой продукции.

Учитывая разработки институтов, накопившийся опыт промышленности по использованию растительных жиров и их смесей при выработке продуктов питания, выполнена настоящая работа.

Следует отметить, что внесение растительного жира в исходное молоко может повлиять на его свойства, что естественно скажется на технологическом процессе получения продукта. Способ внесения растительного жира в молоко тоже заслуживает определенного внимания.

При разработке технологий большинства молочных продуктов особое внимание обращается на их органолептические показатели и способность сохранять качественные критерии длительное время. Как показывает зарубежный и отечественный опыт последних лет этому способствует использование при получении ряда продуктов специальных пищевых добавок, играющих роль структурообразователей. Их применение способствует связы-

ванию влаги в продукте, улучшению его консистенции, снижает усушку продукта, удлиняет продолжительность его хранения, а также приводит к другим положительным эффектам.

В работе приведены данные изучения пищевой и биологической ценности сырных продуктов с растительным жиром, а также технологии получения таких сыров.

По материалам работы опубликовано 10 статей, в том числе две в журналах ВАК.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Функционально-технологические свойства структурообразователей, используемых в молочной

промышленности

Большая часть пищевых продуктов имеют сложную структуру, включающую несколько составных компонентов, значительно различающихся по свойствам, размерам и агрегатному состоянию. В качестве примера можно назвать: гели с наполнителями; гелеобразные пены; экструзионные полупродукты; порошки; маргарин; тесто; хлеб; кондитерские массы и другие.

Пищевые дисперсные системы по своим физическим свойствам, в основном, относятся к «мягким» конденсированным веществам [137]. Различные составные компоненты пищевой дисперсной системы обычно находятся в состоянии, далеком от термодинамического равновесия. При внешних возмущениях, таких, например, как изменение рН среды или температуры, пищевые системы стремятся вернуться в равновесное состояние. Дополнительная сложность создается тем, что пищевые системы обычно обладают множеством временных масштабов длины при стремлении в равновесное состояние.

Эмульсия - это коллоидная дисперсная система из двух несмеши-вающихся жидких фаз, одна из которых распределена в виде маленьких сферических капелек (дисперсная фаза) и другой (дисперсионная среда) [123]. Некоторые пищевые продукты (мороженое)основой которых является эмульсия, являются более сложными системами, так как дисперсионная среды и дисперсная фаза могут быть частично кристаллизованы [138]. Однако, для всех эмульсий есть общее свойство - они являются термодинамически нестабильными структурами, для устойчивости которых необходимо добавлять ПАВ, например, амфифильный белок или короткоцепочечные ПАВ [128, 136].

Молоко и молочные продукты как пищевые дисперсные системы имеют специфические особенности, которые определяются агрегатным состоянием, размерами частиц, взаимодействием дисперсной фазы и дисперсионной среды, количественным соотношением нутриентов, физико-химическими свойствами и т.д. Структура молочных продуктов (гели, пасты, концентрированные эмульсии и пены) в большой степени зависит от количественного соотношения основных структурообразователей сырья -белков и полисахаридов (для гелей, паст, пен) или жира (для концентрированных эмульсий), условий среды, агрегатного состояния, размеров частиц (ферментированные или неферментированные продукты) и функционально-технологических свойств структурообразующих пищевых добавок [1, 2, 3, 4,5,6, 7].

В технологических процессах пищевой, химической и других отраслей, как правило, имеют дело с многокомпонентными системами [115, 116, 119, 121].

Для исследования многокомпонентных систем, их контроля и прогнозирования успешно используют диаграммы состояния [118, 122, 127].

Для большинства процессов молочного производства вполне можно удовлетвориться двухмерной (изобарной) диаграммой - температура-состав [126]. Для двойных (бинарных) систем диаграммы состояния, т.е. графическое изображение соотношений между параметрами состояния физико-химической системы (температурой, давлением и др.) и ее составом, изображают на плоскости, откладывая на оси абсцисс состав (выраженный в процентах по массе одного из двух компонентов), а на оси ординат - численные значения измеряемых свойств системы.

Традиционные и новые виды эмульгированных и пенообразных продуктов питания содержат разнообразные по питательным свойствам и функциональному назначению ингредиенты. Эти ингредиенты, придавая продуктам необходимые потребительские качества, также оказывают влияние на их стабильность и текстуру. В частности, ряд ингредиентов могут

стабилизировать или, наоборот, дестабилизировать пищевые дисперсные системы. В связи с появлением новых пищевых ингредиентов все более актуальной становится зада исследования их воздействия на свойства пищевых продуктов [124, 126].

При диспергировании необходимо затратить внешнюю механическую энергию на преодоление межмолекулярных сил и увеличение свободной поверхностной энергии вещества. Технически это осуществляется дроблением, измельчением, растиранием на дробилках, жерновах, шаровых мельницах и других. Измельчение до частиц размеров 10"7 м достигается в специальных коллоидных мельницах, в которых диспергируемое вещество находится в узком зазоре между быстро вращающимся ротором (10-20 тыс. об/мин) и неподвижным корпусом; для этих целей также используют ультразвук. Диспергирование обычно ведут, добавляя стабилизирующие вещества, препятствующие слипанию раздробленных частиц. К диспергацион-ным методам можно отнести и новые способы получения мелких капель дисперсной фазы, например, выдавливание этой фазы (в данном случае -масла) через сеть микроканалов [138, 139, 140].

Обе жидкости образующие эмульсию, должны быть нерастворимы или мало растворимы друг в друге, и в системе необходимо наличие стабилизатора, который называется эмульгатором [117, 123, 130, 134]. Процесс эмульгирования состоит из диспергирования, т.е. образования капелек дисперсной фазы в дисперсионной среде, и стабилизирования капелек в результате адсорбирования на их поверхности эмульгатора.

В последнее время предложены новые процессы получения эмульсий. Выявлено, что характеристики эмульсий существенно зависят от технологии получения. Например, если используются технологии типа «ротор-статор» с небольшим отношением мощности к объему, то наночастиц в эмульсии не образуется. С другой стороны, различные, но сравнимые по энергетическому уровню процессы, приводят к разному гранулометрическому составу эмульсий. Существенную роль для получения того или иного

гранулометрического состава играет способ доставки энергии для эмульгирования [105, 106].

При образовании дисперсной системы одновременно происходят три процесса:

- частицы дисперсной фазы деформируются и измельчаются;

- ПАВ перемещаются к вновь сформированным поверхностям разрыва и адсорбируются на них;

- частицы дисперсной фазы сталкиваются, что может привести к их коалесценции.

Процесс коалесценции объясняется тем, что эмульгатор не успевает полностью адсорбироваться на поверхности частиц. Распаду капелек противодействует давление Лапласа (Laplace), р, которое является функцией радиуса (сферической) частицы, г, и поверхностного натяжения, о [131]

_ 1а_ г

Внесение ПАВ уменьшает поверхностное натяжение и облегчает распад частицы [117]. Для пен приведенное выше выражение также справедливо; здесь разница давлений р в смежных пузырьках способствует диффузии газа и приводит к процессу потери пропорциональности.

ПАВ также противодействует коалесценции, которая затрудняется из-за образования межфазного градиента поверхностного натяжения с (а-градиента), возникающего вследствие воздействия двух взаимосвязанных механизмов.

Главные механизмы, вызывающие неустойчивость эмульсий, - это расслоение, флокуляция, коалесценция, обращение фаз и, реже, нарушение пропорциональности. На основе этих механизмов, эмульсия приобретает термодинамическую устойчивость, и, в конечном счете, делится на две макрофазы [107, 108, 109].

Расслоение происходит из-за различия плотности между дисперсной и непрерывной фазами и ведет к объемной сепарации под действием тяжести.

Осаждение частиц дисперсной фазы происходит, если плотность ее выше плотности непрерывной среды. Чаще имеет место расслоение с подъемом дисперсной фазы вверх, так как в большинстве случаев в эмульсиях типа «масло/вода» плотность масла меньше плотности воды.

Флокуляция может иметь место в эмульсии, когда энергия Ван-дер-Ваальса превосходит энергию сил отталкивания [120]. При флокуляции несколько капелек масла объединяются и формируют кластер (скопление), причем каждая капелька остается целой, т.е. содержимое капелек не смешивается. Процесс коалесценции протекает аналогично с той только разницей, что содержимое капелек объединяется, а давление Ланласа заставляет результирующую каплю быстро принять сферическую форму. В реальной пищевой эмульсии перечисленные процессы взаимосвязаны: из-за увеличения эффективных размеров капель в результате флокуляции и коалесценции расслоение ускоряется [133, 135]. Эффект объясняется тем [131], что скорость подъема капельки масла увеличивается пропорционально квадрату ее радиуса. Процессы флокуляции и коалесценции увеличивают этот радиус.

При нарушении пропорциональности вещество мелких капель растворяется и осаждается на поверхности более крупных капель. Причиной является большая кривизна поверхности мелких капелек, вследствии чего растворимость у поверхности этих капелек выше, чем растворимость в объеме или у поверхности крупных капель [134]. Это явление было впервые обнаружено Кельвином в 1871 году. Следует упомянуть также процесс обращения фаз, при котором дисперсная фаза и дисперсионная среда меняются местами, например, эмульсия «масло/вода» превращается в эмульсию «вода/масло».

Скорость частичной коалесценции зависит от многих факторов, таких как размер частиц дисперсной фазы, содержания твердого жира, скорости сдвига, типа и концентрации ПАВ, диаметра капелек, размера и формы кристаллов [132]. Глобулы молочного жира устойчивы к коалесценции в состоянии покоя, но нестабильны при течении эмульсии.

При производстве структурированных молочных продуктов используются структурообразователи, в состав которых входят два и более полисахаридов. В процессе технологической обработки фазовые превращения полисахаридов накладываются на собственное