автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Исследование и разработка технологии творожного биопродукта с пшеничными отрубями

На правах рукописи

ПЕНЗИНА ОКСАНА ВАЛЕРЬЕВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ТВОРОЖНОГО БИОПРОДУКТА С ПШЕНИЧНЫМИ ОТРУБЯМИ

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005548843

Омск-2014

гг т тм

005548843

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

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Пасько Ольга Владимировна

доктор технических наук, профессор Решетник Екатерина Ивановна, доктор технических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образований «Дальневосточный государственный аграрный университет», зав. кафедрой «Технология переработки продукции животноводства»

Милентьева Ирина Сергеевна, доцент, кандидат технических наук, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образований «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности», доцент кафедры «Бионанотехнология»

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

Защита диссертации состоится 26 июня 2014 г в 14:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.809.01 при ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический инстшуг пищевой промышленности» по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47,4 лек. ауд., тел./факс (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.kemtipp.ru).

Автореферат разослан Ь мая 2014 года Ученый секретарь

диссертационного совета I-' / О.В. Кригер

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Улучшение структуры питания и здоровья населения является из основных концепций государственной политики РФ и ведущих стран мира.

Творожные продукты представляют собой наиболее сбалансированную по составу, пищевой и биологической ценности часть рациона человека. Дополнить их состав пищевыми волокнами, витаминами, минеральными веществами можно путем комбинирования молочного сырья с компонентами растительного происхождения.

Наряду с комбинированием молочного и растительного сырья в последние годы наблюдается повышение спроса на кисломолочные продукты, содержащие пробиотики - бифидобактерии (Bifidobacterium species), лактобактерии (Lactobacillus species), что обусловлено ухудшением экологической обстановки, качеством питьевой воды и др.

Одним из приоритетных направлений, отраженных в распоряжении правительства РФ «Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года», является разработка нового поколения пищевых продуктов, содержащих в своем составе про-и пребиотики, направленных на укрепление защитных функций организма человека и снижающих риск воздействия вредных факторов.

Перспективным компонентом в направлении комбинирования молочного и растительного сырья являются зерновые культуры и продукты их переработки (мука, отруби, хлопья, пшеница). Отруби - это побочный продукт помола зерна, являющийся основным источником пищевых волокон, витаминов группы В, Е, РР, макро- и микроэлементы (железо, фосфор, натрий, магний, кальций и калий).

Употребление отрубей может быть разумной альтернативой всем другим методам коррекции дефицита пищевых волокон в питании человека.

Научный и практический интерес представляет технология производства творога без отделения сыворотки. При этом продукт вырабатывается из молока с повышенной концентрацией сухих веществ (18-22%), сквашенного гомофер-ментативными культурами микроорганизмов.

Таким образом, актуальным представляется разработка технологии творожного биопродукта с пшеничными отрубями без отделения сыворотки.

Степень разработанности темы. Вопросы создания творожных и творож-но-растительных продуктов отражены в фундаментшгьных и прикладных научных трудах известных учёных А.А. Покровского, В.Д. Харитонова, И.А. Рогова, Л.А. Остроумова, Н.И. Дунченко, И.С. Хамагаевой, Л.М. Захаровой, Н.Н. Липатова (мл.), Н.Н. Липатова (ст.), З.С. Зобковой, Н.Б. Гавриловой, М.П. Щетинина, А.А. Майорова, П.А. Лисина, А.Г. Храмцова, В.И. Круглик, И.А. Евдокимова и др., которые ориентированы на поиск и разработку состава сбалансированных продуктов.

Исследования, посвященные разработке творожного биопродукта с пшеничными отрубями без отделения сыворотки способствую дальнейшему развитию технологии творожных биопродуктов.

Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы - исследование и разработка технологии творожного биопродукта с пшеничными отрубями без отделения сыворотки. Для реализации поставленной цели сформулированы следующие научные задачи:

- проанализировать научно-техническую литературу, патентную информацию;

- обосновать состав и провести конструирование белково-растительной основы (далее БРО) для производства творожного биопродукта с пшеничными отрубями;

- исследовать процесс коагуляции и ферментации белково-растительной основы биопродукта ассоциацией пробиотических культур (L. cremoris, L. lactis, L. acidophilus, шт. La-5), определить оптимальный температурный режим и продолжительность процесса;

- разработать математические модели, описывающие влияние белково-растительной основы на активность лактобактерий (L. acidophilus, шт. La-5) в процессе коагуляции и ферментации;

- исследовать изменение структурно-механических свойств и микроструктуру в процессе коагуляции и ферментации белково-растительной основы;

- сформировать органолептический профиль, определить пищевую и биологическую ценность разработанного творожного биопродукта с пшеничными отрубями;

- установить хранимоспособность разработанного творожного биопродукта с пшеничными отрубями;

- обосновать технологические параметры и технологию производства творожного биопродукта с пшеничными отрубями, разработать нормативную документацию (СТО) и представить оценку экономической эффективности разработанной технологии.

Научная новизна работы. Экспериментально обоснован оптимальный состав и проведено конструирование белково-растительной основы продукта с использованием молочного и растительного сырья по биологической ценности.

Исследован процесс коагуляции и ферментации белково-растительной основы ассоциацией пробиотических культур (L. cremoris, L. lactis, L. acidophilus, шт. La-5). Установлен оптимальный режим процесса коагуляции и ферментации БРО (температура (31±2)°С, продолжительность 8 часов), при котором формируются пробиотические свойства (клеточная концентрация лактобактерий (L. acidophilus, шт. La-5) не менее 1*107 КОЕ/г), приятные органолепти-ческие показатели, происходит достаточное кислотообразование (рН 4,4-4,5).

Разработаны математические модели, описывающие изменение клеточной концентрации лактобактерий (L. cremoris, L. lactis, L. acidophilus, шт. La-5) от продолжительности процесса коагуляции и ферментации и состава БРО.

Исследован процесс струкгурообразования белково-растителыюй основы, установлено оптимальное количество пшеничных отрубей, формирующее его консистенцию.

Сформирован органолептический профиль, установлена хранимоспособ-ность творожного биопродукта с пшеничными отрубями, исследованы его показатели качества и безопасности, определена пищевая и биологическая ценность.

Теоретическая и практическая значимость работы. На основании результатов проведенных исследований разработана технология творожного биопродукта с пшеничными отрубями, утверждена нормативная документация для его производства (СТО 00419839-001-2013). Проведена промышленная апробация разработанной технологии в условиях молочного предприятия ОНО «ВНИМИ-Сибирь» Россельхозакадемии и подтверждена возможность ее практической реализации для промышленного производства. Новизна технического решения, составляющего основу технологии нового творожного биопродукта с пшеничными отрубями, отражена в патенте на изобретение № 2484633 «Композиция для получения творожного продукта».

Методология и методы исследования. При организации и проведении исследований применялся комплекс общепринятых, стандартных и модифицированных методов исследований, в том числе физико-химических, микробиологических, биохимических, реологических, а также математические методы статистической обработки результатов исследований и построения математических моделей.

Основные положения, выносимые на защиту:

- конструирование белково-растительной основы продукта;

- математические модели процесса коагуляции и ферментации белково-растительной основы ассоциацией пробиотических культур (L. cremoris, L. lactis, L. acidophilus, шт. La-5);

- результаты исследования структурно-механических свойств и микроструктуры белково-растительной основы в процессе коагуляции и ферментации;

- технология творожного биопродукта с пшеничными отрубями без отделения сыворотки с использованием принципов ХАССП (СТО 00419839-0012013).

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

Качество и безопасность разработанного продукта на соответствие требованиям ФЗ № 88 «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» (в ред. Федерального закона от 22.07.2010 № 163-ФЭ) подтверждены исследованиями в аккредитованной испытательной лаборатории ООО «Сертификат».

Апробация результатов. Основные положения работы и результаты исследований были предметом обсуждения и докладов на конференциях, конгрессах различного уровня, в том числе: на IV международной научно-

практической конференции «Безопасность и качество товаров» (Саратов, 2010); на научно-практическом семинаре «Современные технологии продуктов питания: теория и практика производства» (Омск, 2010); на международной научно-практической конференции «Инновационные технологии и оборудование в пищевой промышленности» (Воронеж, 2010); на IV международной научной конференции «Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых» (Новосибирск, 2010); на международной научно-практической конференции «Инновационные технологии продуктов здорового питания, их качество и безопасность» (Алматы, 2010); на международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока» (Барнаул, 2013).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 8 работ, в том числе 2 статьи в изданиях, рецензируемых ВАК РФ, получен патент на изобретение № 2484633.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, основной части, заключения, списка литературы и приложений. Основной текст работы изложен на 179 страницах машинописного текста, содержит 38 таблиц, 30 рисунков, 144 литературных источника и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранного направления научных исследований.

Глава 1. Обзор литературных данных по вопросу разработки и производства творожных продуктов. Изложены результаты изучения технической и патентной литературы, проведен анализ существующих тенденций в разработке технологий творожных продуктов. Обоснована актуальность использования растительных ингредиентов в производстве творожных продуктов. Определены новые подходы к разработке творожных продуктов, сформулированы цели и задачи научных исследований.

Глава 2. Методология проведения исследований. Приведена методология проведения исследований и постановки эксперимента, характеристика объектов исследований.

Экспериментальные исследования по разработке состава, технологии творожных биопродуктов и обработка полученных данных проводились в лабораториях кафедр «Товароведения, стандартизация и управления качеством» ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина», научно-образовательного центра ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности», Института проблем переработки углеводородов Сибирского отделения Российской академии наук (ИППУ СО РАН, г.Омск), ОНО "ВНИМИ - Сибирь" Россельхозакадемии (г.Омск) и аккредитованной испытательной лаборатории ООО «Сертификат» в соответствии с поставленными задачами со схемой, приведенной на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структурно-логическая схема проведения исследовании

При составлении схемы использованы следующие условные обозначения: 1 - химический состав, 2- индекс растворимости, 3 - титруемая кислотность, 4 - активная кислотность (рН), 5- показатель биологической ценности (БЦ, %), б - технологические режимы, 7 - органолептические показатели, 8 - структурно-механические свойства, 9 - микробиологические показатели, 10 - микроструктура, 11 - срок годности, 12 - пищевая и биологическая ценность, 13 - показатели качества и безопасности, 14 - технологическая схема производства, 15 - СТО, 16 - критические контрольные точки, 17 - себестоимость.

На первом этапе исследований проведён анализ научно-технической литературы, патентной информации по вопросу производства творожных биопродуктов. Обоснована актуальность разработки творожного биопродукта. Определена цель и сформулированы задачи научных исследований.

На втором этапе экспериментально обоснован состав БРО по органолепти-ческим показателям и биологической ценности.

На третьем этапе исследован процесс коагуляции и ферментации БРО продукта ассоциацией пробиотических культур (L. cremoris, L. Iactis, L. acidophilus, шт. La-5). Определён оптимальный режим процесса пастеризации БРО, обеспечивающие минимальное количество остаточной микрофлоры (споровых форм микроорганизмов). Разработаны математические модели процесса коагуляции и ферментации БРО ассоциацией пробиотических культур (L. cremoris, L. Iactis, L. acidophilus, шт. La-5. Исследованы структурно-механические свойства и микроструктура БРО в процессе коагуляции и ферментации.

Четвертый этап посвящен оптимизации рецептурного состава и формированию потребительских свойств творожного биопродукта с пшеничными отрубями, исследованию его структурно-механических свойств, изучению хранимо-способности биопродукта, пищевой и биологической ценности, исследованию показателей качества и безопасности.

На заключительном этапе исследований выбраны и обоснованы основные технологические режимы производства творожного биопродукта с пшеничными отрубями на основе принципов ХАССП. Проведена промышленная апробация технологического решения в условиях молочного предприятия ОНО «ВНИМИ-Сибирь» Россельхозакадемии, разработана нормативная документация (СТО 00419839-001-2013).

Глава 3. Результаты исследования и их анализ. При конструировании рецептуры творожного биопродукта сформулированы основные требования к органолептическим, физико-химическим показателям и показателям безопасности, полученные на основании обзора литературных источников, научных трудов отечественных и зарубежных ученых.

Определен состав БРО для производства творожного биопродукта с пшеничными отрубями с учетом органолептических и физико-химических показателей. В качестве молочной основы использовали обезжиренное молоко и сливки 35%-жирности, позволяющее скорректировать массовую долю жира (не менее 4,5%). Так как технология творожного биопродукта без отделения сыворотки предусматривает содержание сухих веществ в готовом продукте 18-22%, то корректировку содержания сухих веществ проводили за счет использования концентратов молочных белков «PROMILK® 602В» и «Гелеон® 112С-М». При

выборе наиболее подходящего состава молочной основы продукта был исследован процесс растворимости концентратов молочных белков в обезжиренном молоке и воде.

На основании исследования процесса растворимости молочных компонентов в обезжиренном молоке и воде установлено, что концентрат молочного белка «PROMILK® 602В» отличается худшей растворимостью в обезжиренном молоке в сравнении с «Гелеон® 112С-М», имеет незначительный привкус горечи и высокую кислотность. В количественном соотношении концентраты молочных белков варьировали от 1,5 до 7%, далее определяли кислотность смеси перед пастеризацией.

По результатам проведенных исследований установлено, что наиболее оптимальным является использование в дальнейших исследованиях концентрата молочного белка «Гелеон® 112С-М» в количестве 5 % от массы компонентов молочной основы, что обеспечивает содержание сухих веществ в молочной основе не менее 18%, при этом значение рН не превышает 6,87 ед., лучшую растворимость, придает продукту насыщенный кисломолочный вкус.

Актуальным направлением является комбинирование молочного и растительного сырья, поэтому частичную замену молочного белка проводили пшеничными отрубями. Проведено экспериментальное конструирование БРО продукта с использованием молочного и растительного сырья по биологической ценности, включающей: обезжиренное молоко, сливки с массовой долей жира 35%, концентрат молочного белка «Гелеон® 112С-М», пшеничные отруби до достижения сухих веществ 18-20%. Содержание пшеничных отрубей варьировали в пределах от 0,5-2%. Высокая концентрация сухих веществ, позволяет получить творожный биопродукт без отделения сыворотки.

По результатам проведенных исследований был определен состав БРО для производства творожного биопродукта с пшеничными отрубями: обезжиренное молоко, сливки 35%-жирности, концентрат молочного белка «Гелеон® 112С-М» (5%), пшеничные отруби (1%).

Поскольку в состав БРО входят пшеничные отруби, в процессе выполнения работы было изучено влияние режимов пастеризации на количество остаточной микрофлоры. Продолжительность выдержки выбрана 3, 5, 7, 9 мин при температурах 85°С и 93°С. На основании проведенных микробиологических исследований на наличие споровой микрофлоры установлен оптимальный режим процесса пастеризации - 93°С с выдержкой в 7 минут, что обеспечит минимальную остаточную микрофлору, в том числе споровых форм микроорганизмов.

Следующий этап работы посвящен изучению процесса коагуляции и ферментации БРО. Для экспериментальных исследований выбрана ассоциация микроорганизмов в составе DVS-культур компании «Хр. Хансен», включающая мезофильные гомоферментативные молочнокислые стрептококки и лактобак-терии: L. cremoris, L. lactis, L. acidophilus, шт. La-5. Так как в процессе коагуляции и ферментации используются мезофильные и термофильные заквасочные культуры, то представляет научный интерес изучение двух режимов процесса коагуляции и ферментации:

- при температуре (31±2)°С (серия 1);

- при температуре (36±2)°С (серия 2).

Для проведения процесса коагуляции и ферментации смесь готовили следующим образом: в пастеризованные при температуре 93°С в течение 7 мин и охлажденные до температуры (31±2)°С (серия 1) и (36±2)°С (серия 2) образцы БРО вносили фермент CHY-MAX™Powder (химозин) и ассоциацию пробиоти-ческих культур (L. cremoris, L. lactis, L. acidophilus, шт. La-5) после чего смесь подвергалась коагуляции и ферментации при исследуемых режимах в течение 10 часов.

По истечении 4,0 ч процесса коагуляции и ферментации БРО в образцах при температуре ферментации (36±2)°С (серия 2) образовался сгусток быстрее, нежели в образцах при температуре ферментации (31±2)°С (серия 1), который в последующие часы уплотнился. Можно так же отметь, что в БРО с содержанием пшеничных отрубей (БРО 1, 2, 3, 4) кислотообразование происходит интенсивней, нежели в контрольном образце, включающем только концентрат молочного белка. Так как лактобактерии (L. acidophilus, шт. La-5) являются сильными кислотообразователями с оптимальной температурой развития (36±2)°С, то увеличение кислотности в БРО происходит интенсивней при втором режиме процесса коагуляции и ферментации (серия 2).

Изменение клеточной концентрации лактобактерий (L. acidophilus, шт. La-5) при различных режимах процесса коагуляции и ферментации БРО с различной массовой долей пшеничных отрубей, представлен на рисунке 3,4.

Рисунок 3 - Изменение клеточной концентрации лактобактерий (L. acidophilus, шт. La-5) в процессе коагуляции и ферментации белково-растительной основы при температуре (31±2)°С - серия 1

Рисунок 4 - Изменение клеточной концентрации лактобактерий (L. acidophilus, шт. La-5) в процессе коагуляции и ферментации белково-растительной основы при температуре (36±2)°С - серия 2

Отмечена большая клеточная концентрация лактобактерий (L.acidophilus, шт. La-5) при температуре (36±2)°С и на 10 час процесса коагуляции и ферментации составляет 7,96 lgKOE/r, а при температуре (31±2)°С - 7,54 lgKOE/r, что обусловлено оптимумом развития (L. acidophilus, шт. La5) при температуре 37-38°С.

В процессе коагуляции и ферментации для оценки степени влияния пшеничных отрубей на рост лактобактерий (L. acidophilus, шт. La-5) в БРО определен коэффициент стимуляции роста (Кр). Полученные результаты определения коэффициента стимуляции роста свидетельствуют о том, что с увеличением массовой доли пшеничных отрубей в БРО происходит увеличение коэффициента стимуляции роста лактобактерий (L. acidophilus, шт. La-5) при температуре (31±2) С от 1 до 1,15 и при (36±2)°С от 1 до 1,18.

Полученные данные, характеризующие эффективность процесса коагуляции и ферментации с различным составом БРО при различных температурах и их математическая обработка позволяют определить оптимальный режим процесса коагуляции и ферментации, а также влияние состава БРО на клеточную концентрацию лактобактерий (L. acidophilus, шт. La5). Математическое моделирование процесса коагуляции и ферментации БРО проводили с использованием программного продукта «TableCurve 3D», в котором реализованы методы анализа временных рядов, регрессионного, кластерного и факторного анализов, а также многомерного шкалирования. Характеристика изменения клеточной концентрации лактобактерий (L.acidophilus, шт. La-5) от продолжительности процесса коагуляции и ферментации и состава БРО представлена на рисунке 4 а, б.

z=5,01 -0,89х+1, Iy+0,29x2-0,12у2-0,2ху- z=5,32-0,89x+l,12y+0,28x2-0,29y2-0,21xy-

0,02х3+0,003у3+0,13ху2+0,01х2 0,02х3+0,06/+0,02ху2+0,01х2у

где х - продолжительность ферментации, ч: у - массовая доля гппеничных отрубей. %; z - клеточная концентрация лактобактерий (L. acidophilus, шт. La-5), lgKOE/r.

а) (31±2)°С (серия 1) б) (36±2)°С (серия 2)

Рисунок 4 а,б - Изменение клеточной концентрации лактобактерий (L. acidophilus, шт. La-5) от продолжительности процесса коагуляции и ферментации и состава белково-растительной основы

Двухфакторный дисперсионный анализ показал, что доля общей изменчивости величины клеточной концентрации лактобактерий (L. acidophilus, шт. La5) при различных режимах коагуляции и ферментации обусловлена в основном изменением продолжительности ферментации. Степень влияния продолжительности ферментации на изменение клеточной концентрации лактобактерий (L. acidophilus, шт. La5) при температуре (31±2)°С (серия 1) и (36±2) С (серия 2) составляет 96,2% и 97,9% соответственно. Степень влияния состава белково-растительной основы на клеточную концентрацию лактобактерий (L. acidophilus, шт. La-5) при температуре (31±2)°С (серия 1) и (36±2)°С (серия 2) составляет 3,5 % и 1,9% соответственно.

На основании полученных результатов исследований можно отметить: требуемый уровень клеточной концентрации молочнокислых микроорганизмов и лактобактерий (L. acidophilus, шт. La5) достигается уже на 8 час процесса коагуляции и ферментации при температуре (31±2)°С (серия 1) - 9,1 КОЕ/г и 7,45 КОЕ/г соответственно и при температуре (36±2)°С (серия 2) - 9,3 КОЕ/г и 7,81 КОЕ/г. При этом на 8 час процесса коагуляции и ферментации при температуре (31±2)°С формируются приятные органолептические показатели БРО, происходит достаточное кислотообразование (рН 4,4-4,5), формируется сгусток. Наряду с достижением необходимого уровня клеточной концентрации, как молочнокислых микроорганизмов, так и лактобактерий (L. acidophilus, шт. La-5) в БРО при обоих режимах коагуляции и ферментации на 10 час повышается кислотность, а в некоторых образцах (БРО 1,2,3) при температуре (36±2) С (серия 2) происходит отделение сыворотки и ухудшаются органолептические показатели. Поэтому на основании исследований органолептических, физико-химических и микробиологических показателей процесс коагуляции и ферментации БРО целесообразно проводить при температуре (31±2) С (серия 1) в течение 8 часов.

На следующем этапе исследовали изменение структурно-механических свойств БРО в процессе коагуляции и ферментации. Зависимость эффективной вязкости от продолжительности процесса коагуляции и ферментации БРО представлена на рисунке 5.

. D

ю

Рисунок 5 - Зависимость эффективной вязкости от продолжительности процесса коагуляции и ферментации белково-растительной основы

А-В - индукционный период В-С - период явной коагуляции С.-й - период уплотнения сгустка

Продолжительность коагуляции и ферментации, ч

Продолжительность индукционного периода (А-В) процесса коагуляции и ферментации составляет 1-2 ч, при котором изменение эффективной вязкости происходит к концу второго часа и составляет 0,07 Па*с. Затем начинается стадия явной коагуляции (В-С) 2-5ч, на которой начинается интенсивное образование агрегатов белковых молекул, характеризующееся ростом эффективной вязкости до 0,57 Па*с. Во время периода уплотнения (С-П) 6-8ч происходит формирование пространственной структуры молочного сгустка из сложных белковых и жировых решеток, образованных мицеллами и жировыми шариками, в результате чего он уплотняется. На 8 час процесса коагуляции и ферментации показатель эффективной вязкости БРО составляет 0,73 Па*с, а на 10 час -0,81 Па*с, что характеризуется достаточно плотным сгустком.

Исследуя процесс коагуляции и ферментации, изучена зависимость напряжения сдвига от градиента скорости БРО в процессе коагуляции и ферментации, представленная на рисунке 6.

Скорость сдвига, с-

Рисунок 6 - Зависимость напряжения сдвига от градиента скорости бел-ково-растительной основы в процессе коагуляции и ферментации

Установлена зависимость напряжения сдвига от градиента скорости позволяющая заключить, что кривые течения имеют форму петель гистерезиса, свидетельствующие о частичном восстановлении структуры БРО. Анализ экспериментальных данных представленных на рисунке показал, что в процессе коагуляции и ферментации увеличивается значение предельного напряжения сдвига и соответственно степень структурированности БРО.

На заключительном этане исследований была изучена микроструктура БРО 2, характеристика которой представлена на рисунке 7 (а,б). По результатам микроскопирования можно сделать вывод о том, что в микроструктуре БРО 2 присутствуют плотные белковые сгустки, отдельные жировые шарики и их конгломераты. При этом жировые шарики являются связующим звеном структурной сетки, повышающим ее прочность. Хорошо видны частицы набухших пшеничных отрубей, что свидетельствует об их гидрофильной природе и структурообразующих свойствах, способствующих улучшению консистенции творожного биопродукта с пшеничными отрубями.

Рисунок 7 (а,б) - Микроструктура белково-растительной основы

На основании изучения структурно-механических свойств белково-растительной основы можно заключить, что процесс коагуляции и ферментации следует ограничить 8 часами, так как за этот период достигается достаточное кислотообразование рН (4,4-4,5), клеточная концентрации пробиотических микроорганизмов (L. acidophilus, шт. La-5) не менее 1*107 КОЕ/г), формируются приятные органолептические показатели и плотный сгусток (показатель эффективной вязкости составляет 0,73 Па*с).

В формировании органолептического профиля творожного биопродукта с пшеничными отрубями, важной составляющей являются вкусовые наполнители, которые преимущественно и определяют потребительские предпочтения в выборе продукта по его органолептическим показателям.

Выбор оптимального количества вкусового наполнителя в творожном биопродукте с пшеничными отрубями проводили на основе органолептических, физико-химических показателей и структурно-механических свойств. Зависимость эффективной вязкости от скорости сдвига, представлена на рисунке 8.

Скорость сдвиге, с-1

■ Контроль (без i-апопнигеля) —-«Опыт 1 (?% каполнтепя)

Опыт 2(1?%кшют>игеля) ■ Опыт 3(15% «оол№1теля)

Рисунок 8 - Зависимость эффективной вязкости от скорости сдвига в опытных вариантах творожного биопродукта с пшеничными отрубями

Из представленных выше данных можно сделать вывод о том, что увеличение вносимого количества вкусового наполнителя в творожном биопродукте с пшеничными отрубями приводит к уменьшению эффективной вязкости исследуемых образцов и, соответственно, степени их структурированности. На основе полученных результатов органолептических показателей и структурно-механических свойств определен вид и оптимальное количество ягодных вкусовых наполнителей - 12 % от массы компонентов рецептуры.

При разработке технологии нового творожного биопродукта одним из основных этапов является прогнозирование его срока годности. Определение срока годности нового творожного биопродукта проводилось на основании МУК 4.2.1847-04 «Санитарно-эпидемиологическая оценка обоснования сроков годности и условий хранения пищевых продуктов» при стандартном режиме хранения (4±2)°С. Результаты изменения клеточной концентрации микроорганизмов в творожном биопродукте с пшеничными отрубями в процессе его хранения представлены на рисунке 9.

Рисунок 9 - Динамика изменение клеточной концентрации пробиотиче-ских микроорганизмов (L. cremoris, L. lactis, L. acidophilus, шт. La-5) в процессе хранения творожного биопродукта с пшеничными отрубями

В процессе хранения продукта определяли также показатели качества и безопасности в соответствии с требованиями ФЗ № 88-ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» (в ред. Федерального закона от 22.07.2010 № 163-ФЭ).

Учитывая результаты комплекса проведенных исследований, установлен срок годности биопродукта с учетом коэффициента резерва (1,3) - 14 суток при температурном режиме (4±2) °С.

Разработанный творожный биопродукт с пшеничными отрубями сбалансирован как по количественному, так и по качественному составу аминокислот, не содержит лимитирующих аминокислот, и, следовательно, является биологически полноценным.

Таким образом, разработанный творожный биопродукт соответствует сформулированным требованиям и можег быть рекомендован для массового питания.

Глава 4. Практическая реализация результатов исследований.

Проведенные экспериментальные исследования позволили обосновать последовательность и параметры технологических операций производства творожного бионродукта с пшеничными отрубями, технологическая схема которого представлена на рисунке 10. Разработка технологии производства творожного

Продолжительность хранения, сут

ксн£(вн7рация общего количества микроорганизмов. КОЕ/г хонцентрация лактобактерий (l.acldophffus, шт.La5), КОЕ/г

биопродукта основывалась на принципах ХАССП, что обеспечивает эффективное управление качеством и безопасность его производства. Для проведения анализа угроз и разработки плана ХАССП при производстве творожного биопродукта исходными данными являются этапы технологического процесса, используемое сырьё и ингредиенты. По результатам проведенного анализа опасных факторов выделены пять ККТ: приемка сырья, охлаждение и хранение молока-сырья, пастеризация, коагуляция и ферментация, упаковывание, которые обеспечат безопасность творожного биопродукта на всех этапах его производства. Перечень ККТ представлен в таблице 1.

Таблица 1 - Перечень ККТ в технологическом процессе производства творожного биопродукта с пшеничными отрубями_

ККТ Наименование ККТ Учитываемые опасные факторы

ККТ 1 Приемка молока Биологические: БГКП, КМАФАнМ, сальмонеллы, возбудители туберкулеза, возбудители бруцеллеза, соматические клетки; Химические: токсичные элементы, мико-токсины, антибиотики, пестициды, инги-бирующие вещества, радионуклиды

ККТ 2 Охлаждение и хранение сырого молока Биологические: патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы, Э.аигеиз, Ь.шопосу1о§епе5, БГКП Химические: энтеротоксины, остатки моющих и дезинфицирующих средств

кктз Пастеризация Биологические: патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы, Б.аигеиБ, Ь.топосуй^спеБ, БГКП Химические: энтеротоксины, остатки моющих и дезинфицирующих средств

ККТ 4 Коагуляция и ферментация Биологические: патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы, Э.аигеиз, L.monocytogenes, БГКП Химические: энтеротоксины, остатки моющих и дезинфицирующих средств

ККТ 5 Упаковывание Биологические: БКГП, КМАФАнМ, дрожжи, плесени

Приемка и оценка качества сырья

I

Очистка, охлаждение до 1=2-8°С и промежуточное хранение

(2

©

Резервирование 1

Поаогвев и сспаоисювание 1=(45±21°С

несение концентрата молочного белка Гелеон 112 С-М

Внесение пшеничных отрубей

©

т

Пастеризация К93±2)°С, 7 мин

©

Охлаждение до температуры заквашивания 1=(31±2)°С

11-704, Ьа-5 «Хр.Хансен»

Внесение ОУБ-стльтуо

В

Фермент СНУ-МАХ (химозин)

Внесение коагулянта, перемешивание 10-15 мин

Коагуляция и ферме!ггация 1=(31±2)°С, 8чдорН4,4-4,5

Вымешивание и охлаждение 1=И4±21 С

25

—^годные наполни-

тели:

«Черника»;

«Брусника»; ( 2

«Клюква»

Внесение фруктово-ягодных наполнителей в потоке

28

Упаковывание, маокиоование

30

Лоохлажление. 1ГЧ4±21°С

Хоанение. не более 14 сут. Ы4±2)°С

12

14

20

22

24

27

29

31

33

Рисунок 10 - Блок-схема технологического процесса производства творожного биопродукта с пшеничными отрубями

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, на основании аналитического обзора научно-технической литературы, патентной информации отечественных и зарубежных ученых в области разработки новых технологий творожных продуктов была установлена актуальность и практическая значимость разработки технологам творожного биопродукга с пшеничными отрубями.

В результате проведенного комплекса исследований разработана технология творожного биопродукта с пшеничными отрубями. Цель, поставленная в диссертационной работе, полностью достигнута, все сформулированные научные задачи решены. Анализ научных результатов, полученных экспериментальным путем, их математическая обработка, позволили сделать следующие выводы:

1. Определен состав БРО творожного биопродукта по биологической ценности, включающий обезжиренное молоко, сливки с м.д.ж 35%, концентрат молочного белка «Гелеон 112 С-М» (м.д. 5%), пшеничные отруби (м.д. 1%).

2. Исследован процесс коагуляции и ферментации БРО ассоциациями про-биотических культур (L. cremoris, L. lactis, L. acidophilus, шт. La-5). Установлен оптимальный режим процесса коагуляции и ферментации при температуре (31±2)°С продолжительностью 8 часов, обеспечивающие клеточную концентрацию лактобактерий (L. acidophilus, шт. La-5)не менее 1*107 КОЕ/г.

3. Разработаны математические модели, описывающие влияние состава БРО и режимов процесса коагуляции и ферментации на активность лактобактерий (L. acidophilus, шт. La-5). На основании двухфакторного дисперсионного анализа установлено, что доля общей изменчивости величины клеточной концентрации лактобактерий (L. acidophilus, шт. La-5) при различных режимах процесса коагуляции и ферментации, обусловлена в основном изменением продолжительности процесса ферментации. Степень влияния пшеничных отрубей на клеточную концентрацию лактобактерий (L. acidophilus, шт. La-5) при температуре (31±2)°С и (36±2)°С составляет 3,5 % и 1,9% соответственно.

4. Исследована микроструктура и структурно-механические свойства БРО в процессе коагуляции и ферментации. Установлена зависимость эффективной вязкости от продолжительности процесса коагуляции и ферментации БРО, на основании которой можно заключить, что процесс коагуляции и ферментации следует ограничить 8 часами, так как за этот период достигается достаточное кислотообразование рН (4,4-4,5), клеточная концентрации лактобактерий (L. acidophilus, шт. La-5) не менее 1*107 КОЕ/г, формируются органолептиче-ские показатели и плотный сгусток (показатель эффективной вязкости составляет 0,73 Па*с).

5. Сформирован органолептический профиль творожного биопродукта с пшеничными отрубями на основании структурно-механических свойств и орга-нолептических показателей, определено оптимальное количество вкусового наполнителя (12 % от массы компонентов рецептуры). Экспериментально установлена пищевая и биологическая ценность творожного биопродукта с пшеничными отрубями.

6. Изучены качественные показатели творожного биопродукта с пшеничными отрубями и установлен гарантированный срок его годности - 14 суток

при температуре (4±2)°С, обеспечивающий сохранение его пробиотических свойств (клеточная концентрация лактобактерий (L. acidophilus, шт. La-5) не менее 1*107 КОЕ/г.

7. Обоснованы технологические параметры производства творожного биопродукта с пшеничными отрубями и разработана нормативная документация (СТО 00419839-001-2013). Представлена оценка экономической эффективности разработанной технологии и ее промышленная апробация на молочном предприятии ОНО «ВНИМИ-Сибирь» Россельхозакадемии.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Пензина О.В. Творожный биопродукт с пшеничными отрубями / О.В. Пен-зина, О.В. Пасько//Пищевая промьпцленность.-2013.-№11.-С.52-54.

2. Пензина О.В. Технология разработки творожного биопродукта с пшеничными отрубями / О.В. Пензина, О.В. Пасько //Пищевая промышленность,-2013 .-№ 12.-С.54-56.

3. Смехнова О.В. Маркетинговые исследования целевой группы, направленные на разработку пастообразного продукта для школьного питания / О.В. Смех-нова, О.В. Пасько // Современные технологии продуктов питания: теория и практика производства: материалы научно-практического семинара 23 апреля.- Омск, 2010.-С. 249-251.

4. Смехнова О.В. Актуальность использования фруктово-ягодных наполнителей в технологии пастообразных продуктов для школьного питания / О.В. Смехнова, О.В. Пасько // Безопасность и качество товаров: материалы IV международной научно-практической конференции.-Саратов, 2010.-С. 147-149.

5. Смехнова О.В. Мониторинг по выявлению предпочтений школьников при выборе молочных продуктов / О.В. Смехнова // Инновационные технологии и оборудование в пищевой промышленности: материалы международной научно-практической конференции.-Воронеж, 2010.-С. 136-138.

6. Смехнова О.В. Теоретическое обоснование технологии производства пастообразного продукта для школьного питания / О.В. Смехнова, О.В. Пасько // Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых: материалы IV международной научной конференции. - Новосибирск, 2010,- С.470-473.

7. Смехнова О.В. Обоснование разработки технологии пастообразного творожного продукта для школьного питания / О.В. Смехнова, О.В. Пасько // Материалы Междунар. науч.-пракг. конф. «Инновационные технологии продуктов здорового питания, их качество и безопасность». - Алматы, 2010. - С. 35-37.

8. Пензина О.В. Перспективы разработки творожного биопродукта с пшеничными отрубями / О.В. Пензина, О.В. Пасько // Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока: сб.научных трудов с междунар. участием; выпуск 10. -Барнаул. Азбука. 2013.-С.111-114.

9. Патент №2484633 Композиция для получения творожного продукта / О.В. Пензина, О.В. Пасько; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина.-№2001120407/13; заявл. 20.07.2011; опубл. 20.05.2013. -Бюл. №18.

Подписано в печать 06.05.14. Формат 60x84 1/16. Бум. офсетная. Гарнитура «Тайме». Печать на ризографе. Печ. л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ 16.

Отпечатано в полиграфическом секторе Института экономики и финансов ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина Омск-8, ул. Физкультурная, 8е.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ П.А.СТОЛЫПИНА»

На правах рукописи

ПЕНЗИНА ОКСАНА ВАЛЕРЬЕВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ТВОРОЖНОГО БИОПРОДУКТА С ПШЕНИЧНЫМИ ОТРУБЯМИ

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

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор О.В. Пасько

Омск-2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..........................................................................................................................................................4

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ....................................................................................................................................9

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ ПО ВОПРОСУ 9

РАЗРАБОТКИ И ПРОИЗВОДСТВА ТВОРОЖНЫХ ПРОДУКТОВ........

1.1 Актуальность разработки творожных продуктов......................................9

1.2 Перспективы использования растительных ингредиентов в производстве творога и творожных продуктов..........................................14

1.3 Характеристика пробиотических микроорганизмов, используемых в производстве творожных продуктов............................22

1.4 Новые технологии при производстве творога и творожных продуктов......................................................................................................................................27

1.5 Заключение по главе 1........................................................................................................36

ГЛАВА 2 МЕТОДОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ..................37

2.1 Постановка экспериментальных исследований......................................37

2.2 Объекты и методы исследований........................................................................40

2.2.1 Методы исследования органолептических и физико-химических показателей..............................................................................41

2.2.2 Биохимические методы..................................................................................42

2.2.3 Микробиологические методы..................................................................44

2.2.4 Реологические методы....................................................................................45

2.2.5 Методы статистической обработки результатов 46 исследований и построения математических моделей....

ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ....................................................................47

3.1 Конструирование белково-растительной основы продукта и экспериментальное обоснование ее состава..............................................50

3.2 Исследование процесса коагуляции и ферментации белково-растительной основы..........................................................................................................58

3.3 Исследование структурно-механических свойств белково-растительной основы в процессе коагуляции и ферментации... 75

3.4 Формирование органолептического профиля творожного биопродукта с пшеничными отрубями..................................................................82

3.5 Хранимоспособность творожного биопродукта с пшеничными отрубями......................................................................................................................................88

3.6 Определение пищевой ценности творожного биопродукта с 92 пшеничными отрубями..................................................

ГЛАВА 4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ..........................................................................................................................................97

4.1 Разработка технологии и нормативной документации для производства творожного биопродукта с пшеничными отрубями 97

4.2 Управление качеством творожных биопродуктов с использованием принципов ХАССП....................................................................105

4.3 Расчет экономических показателей производства творожного биопродукта с пшеничными отрубями..............................................................115

ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................................................................................................................118

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................................................................................................120

ПРИЛОЖЕНИЯ................................................................................................................................................133

Приложение А Методика статистической обработки результатов .. 134 Приложение Б Протоколы испытаний в процессе хранения творожного биопродукта с пшенными отрубями................................................143

Приложение В Химический состав творожного биопродукта с

пшеничными отрубями................................................................................................................150

Приложение Г Патент на изобретение №2484633 «Композиция

для получения творожного продукта»..........................................................................159

Приложение Д Нормативная документация..........................................................162

Приложение Е Акт производственной выработки..........................................................166

Приложение Ж Протоколы дегустации........................................................................168

Приложение И Протокол испытаний................................................................................177

ВВЕДЕНИЕ

Улучшение структуры питания и здоровья населения является из основных концепций государственной политики РФ и ведущих стран мира.

Творожные продукты представляют собой наиболее сбалансированную по составу, пищевой и биологической ценности часть рациона человека. Дополнить их состав пищевыми волокнами, витаминами, минеральными веществами можно путем комбинирования молочного сырья с компонентами растительного происхождения [72].

Наряду с комбинированием молочного и растительного сырья в последние годы наблюдается повышение спроса на кисломолочные продукты, содержащие пробиотики - бифидобактерии (Bifidobacterium species), лактобактерии (Lactobacillus species), что обусловлено ухудшением экологической обстановки, качеством питьевой воды и др. [87].

Одним из приоритетных направлений, отраженных в распоряжении правительства РФ «Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года», является разработка нового поколения пищевых продуктов, содержащих в своем составе про- и пребио-тики, направленных на укрепление защитных функций организма человека и снижающих риск воздействия вредных факторов [6, 7, 76, 88].

Перспективным компонентом в направлении комбинирования молочного и растительного сырья являются зерновые культуры и продукты их переработки (мука, отруби, хлопья, пшеница). Отруби - это побочный продукт помола зерна, являющийся основным источником пищевых волокон. Употребление отрубей может быть разумной альтернативой всем другим методам коррекции дефицита пищевых волокон в питании человека.

Научный и практический интерес представляет технология производства творога без отделения сыворотки. При этом продукт вырабатывается из молока с повышенной концентрацией сухих веществ 18-22%, сквашенного гомофермента-тивными культурами.

Таким образом, актуальным представляется разработка технологии творожного биопродукта с пшеничными отрубями без отделения сыворотки.

Степень разработанности темы. Вопросы создания творожных и творожно-растительных продуктов отражены в фундаментальных и прикладных научных трудах известных учёных А.А. Покровского, Д .В. Харитонова, И.А. Рогова, JI.A. Остроумова, Н.И. Дунченко, И.С. Хамагаевой, JI.M. Захаровой, Н.Н. Липатова (мл.), Н.Н. Липатова (ст.), З.С. Зобковой, Н.Б. Гавриловой, М.П. Щетинина, А.А. Майорова, П.А. Лисина, А.Г. Храмцова, В.И. Круглик, И.А. Евдокимова и др. которые ориентированы на поиск и разработку состава сбалансированных продуктов.

Дальнейшему развитию технологии творожных биопродуктов способствуют исследования, посвященные разработке творожного биопродукта с пшеничными отрубями.

Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы - исследование и разработка технологии творожного биопродукта с пшеничными отрубями без отделения сыворотки. Для реализации поставленной цели сформулированы следующие научные задачи:

- проанализировать научно-техническую литературу, патентную информацию;

- обосновать состав и провести конструирование белково-растительной основы (далее БРО) для производства творожного биопродукта с пшеничными отрубями;

- исследовать процесс коагуляции и ферментации белково-растительной основы биопродукта ассоциацией пробиотических культур (L. cremoris, L. lactis, L. acidophilus, шт. La-5), определить оптимальный температурный режим и продолжительность процесса;

- разработать математические модели, описывающие влияние пшеничных отрубей на активность лактобактерий (L. acidophilus, шт. La-5) в процессе коагуляции и ферментации;

- исследовать изменение структурно-механических свойств и микроструктуру в процессе коагуляции и ферментации белково-растительной основы;

- сформировать органолептический профиль, определить пищевую и биологическую ценность разработанного творожного биопродукта с пшеничными отрубями;

- установить хранимоспособность разработанного творожного биопродукта с пшеничными отрубями;

- обосновать технологические параметры и технологию производства творожного биопродукта с пшеничными отрубями, разработать нормативную документацию (СТО) и представить оценку экономической эффективности разработанной технологии.

Научная новизна работы. Экспериментально обоснован оптимальный состав и проведено конструирование белково-растительной основы продукта с использованием молочного и растительного сырья по биологической ценности.

Исследован процесс коагуляции и ферментации белково-растительной основы ассоциацией пробиотических культур (L. cremoris, L. lactis, L.acidophilus, шт. La-5). Установлен оптимальный режим процесса коагуляции и ферментации БРО (температура (31±2)°С, продолжительность 8 часов), при котором формируются пробиотические свойства (клеточная концентрация лактобактерий (L. acidophilus, шт. La-5) не менее

1*10'КОЕ/г), приятные органолептические показатели, происходит достаточное кислотообразование (рН 4,4-4,5).

Разработаны математические модели, описывающие влияние продолжительности процесса коагуляции и ферментации БРО на изменение клеточной концентрации лактобактерий (L. cremoris, L. lactis, L. acidophilus, шт. La-5).

Исследованы микроструктура и структурно-механические свойства белково-растительной основы в процессе коагуляции и ферментации. Установлена зависимость эффективной вязкости от продолжительности процесса коагуляции и ферментации. Исследована зависимость напряжения сдвига от градиента скорости, которая демонстрирует, что кривые течения имеют форму петель гистерезиса, свидетельствующие о частичном восстановлении структуры

Сформирован органолептический профиль творожного биопродукта с пшеничными отрубями. Установлена хранимоспособность творожного биопродукта с пшеничными отрубями, исследованы его показатели качества и безопасности, определена пищевая и биологическая ценность.

Теоретическая и практическая значимость работы. На основании результатов проведенных исследований разработана технология творожного биопродукта с пшеничными отрубями, утверждена нормативная документация для его производства (СТО 00419839-001-2013). Проведена промышленная апробация разработанной технологии в условиях молочного предприятия ОНО «ВНИМИ-Сибирь» Россельхозакадемии и подтверждена возможность ее практической реализации для промышленного производства. Новизна технического решения, составляющего основу технологии нового творожного биопродукта с пшеничными отрубями, отражена в патенте на изобретение № 2484633 «Композиция для получения творожного продукта».

Методология и методы исследования. При организации и проведении исследований применялся комплекс общепринятых, стандартных и модифицированных методов исследований, в том числе физико-химических, микробиологических, биохимических, реологических, а также математические методы статистической обработки результатов исследований и построения математических моделей.

Основные положения, выносимые на защиту:

конструирование белково-растительной основы продукта;

- математические модели процесса коагуляции и ферментации БРО ассоциацией пробиотических культур (L. cremoris, L. lactis, L. acidophilus, шт. La-5);

- результаты исследования структурно-механических свойств и микроструктуры БРО в процессе коагуляции и ферментации;

- технология творожного биопродукта с пшеничными отрубями без отделения сыворотки с использованием принципов ХАССП (СТО 00419839-001-2013).

Достоверность результатов подтверждается достаточной повторностью и воспроизводимостью экспериментальных данных, полученных с использованием современных физико-химических, микробиологических, реологических методов

исследований и их математической обработкой, апробацией нового технологического решения в производственных условиях.

Качество и безопасность разработанного продукта на соответствие требованиям ФЗ № 88 «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» (в ред. Федерального закона от 22.07.2010 № 16Э-ФЗ) подтверждены исследованиями в аккредитованной испытательной лаборатории ООО «Сертификат».

Апробация результатов. Основные положения работы и результаты исследований были предметом обсуждения и докладов на конференциях, конгрессах различного уровня, в том числе: на IV международной научно-практической конференции «Безопасность и качество товаров» (Саратов, 2010); на научно-практическом семинаре «Современные технологии продуктов питания: теория и практика производства» (Омск, 2010); на международной научно-практической конференции «Инновационные технологии и оборудование в пищевой промышленности» (Воронеж, 2010); на IV международной научной конференции «Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых» (Новосибирск, 2010); на международной научно-практической конференции «Инновационные технологии продуктов здорового питания, их качество и безопасность» (Алматы, 2010); на международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока» (Барнаул, 2013).

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ

1.1 Актуальность разработки творожных продуктов

Сохранение и укрепление здоровья населения является важнейшей задачей любого государства. Здоровье каждого человека и нации в значительной мере определяется типичным рационом питания. Продукты питания кроме снабжения организма человека энергией, необходимыми нутриентами выполняют и другие функции, наиболее важная из которых - профилактика и лечение ряда заболеваний [90, 116].

Пищевой рацион человека постоянно должен включать более 600 нутриен-тов. Примерно 95% из них обладают лечебно-профилактическими свойствами. От их содержания и соотношения зависят диетические качества продукта.

При неполноценном питании нарушаются обмен веществ, функциональная способность пищеварительной, сердечнососудистой, нервной и других систем. По мнению известного учёного-медика проф. Л.Ф. Чеботарёва, питание является практически единственным средством, пролонгирующим видовую продолжительность жизни на 25-40%.

Демографические проблемы, стрессовые нагрузки, увеличение количества людей с различными заболеваниями, ухудшение здоровья детей вызвали необходимость создания функциональных продуктов питания [41, 143].

Важная роль в рациональном питании принадлежит животным белкам. В последнее время в рационе питания россиян выявлен недостаток белка, содержащего все незаменимые аминокислоты. Наиболее подходящей основой для белковых продуктов с функциональными свойствами являются молочные продукты, в частности творог и творожные продукты. В связи с этим разработаны технологии с

использованием функциональных ингредиентов для производства групп творожных продуктов, предназначенных для питания различных групп населения, представленных на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1- Группы творожных продуктов с функциональными

ингредиентами

Одной из проблем нарушения пищевого статуса населения является дефицит в рационе питания биологически активных компонентов, в том числе белков животного происхождения. Сложившаяся неблагоприятная экологическая обстановка, широкое применение антибиотиков и химических препаратов, стрессы и другие факторы приводят к нарушениям состава нормальной микрофлоры кишечника, процессов пищеварения и обмена веществ, что снижает иммунную активность организма человека и способствует росту заболеваемости [103, 139]. Основные алиментарно-зависимые заболевания и их причины представлены на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 — Основные алиментарно-зависимые заболевания и их причины При обеспечении населения оптимальным и здоровым питанием предприятиям пищевой отрасли следует руководствоваться Распоряжением Правительства РФ, утвержденного 25 октября 2010 г. «Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания на период до 2020 года», где одной из основных задач является развитие производства пищевых продуктов, обогащенных незаменимыми компонентами, специализированных продуктов детского питания, продуктов функционального назначения, диетических пищевых продуктов и биологически активных добавок к пище, в том числе для питания в организованных коллективах [88].

Молоко и молочные продукты могут быть обогащены самыми разнообразными биологически