автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Исследование процесса коагуляции белков концентрированного молока и разработка технологии производства творожного продукта на его основе

На правах рукописи

ВАЛЬТЕР ГЕННАДИЙ ФРИДРИХОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОАГУЛЯЦИИ БЕЛКОВ КОНЦЕНТРИРОВАННОГО МОЛОКА И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ТВОРОЖНОГО ПРОДУКТА НА ЕГО ОСНОВЕ

Специальность 05Л8.04 - технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 2011

1 7 ¿ел

4840332

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Омский государственный аграрный университет"

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Гаврилова Наталья Борисовна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

И.А.Смирнова

Ведущая организация:

кандидат технических наук, доцент Л.Г. Германская

Манрое-М филиал ОАО «Вимм^ Билль-Данн»

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности». С авторефератом можно ознакомиться на сайте КемТИППа (www.kemtipp.ru)

ос

Защита диссертации состоится «2&> 03 2011 г. в /3 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.089.01 в ГОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47, (тел./факс 8(3842)39-68-88)

Автореферат разослан «23 » 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета г^р^у

Н.Н. Потипаева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проблема полноценного питания человека является одной из важнейших социальных проблем. Жизнь человека, его здоровье и труд невозможны без полноценной пищи. В рационе человека должны содержаться не только белки, жиры и углеводы в необходимом количестве, но и такие вещества, как незаменимые аминокислоты, витамины, минералы в определенных, необходимых для человека пропорциях. Белки являются источником аминокислот. В организации правильного питания первостепенная роль отводится молочным продуктам, в их числе особое место принадлежит творогу и творожным продуктам, которые относятся к традиционным молочным продуктам питания всех возрастных групп населения страны.

Исследование и разработка способов повышения эффективности технологии производства, пищевой и биологической ценности молочных продуктов посвящены научные труды многих отечественных и зарубежных учёных: И.А. Рогова, A.A. Покровского, H.H. Липатова, В.Д. Харитонова, А.Г. Храмцова, J1.A. Остроумова, И.А. Евдокимова, З.С. Зобковой, Н.И. Дунченко, В.И. Гани-ной, H.A. Тихомировой, И.С. Хамагаевой, Л.В. Голубевой, Г.Б. Гаврилова, М.С. Уманского, A.A. Майорова, А.Ю. Просекова, И.А. Смирновой, J1.M. Захаровой, Л.В. Терещук, Н.Б. Гавриловой и других, на которых основывал методологию своих исследований автор диссертационной работы.

Основным сырьём для производства творога и творожных продуктов служит молоко. Для молочной промышленности важной задачей является совершенствование традиционных технологий и разработка новых, обеспечивающих максимальное сохранение всех составных частей молока, повышение пищевой и биологической ценности, обеспечение безопасности готовых продуктов. Существенным фактором в условиях экономического кризиса и низкой покупательной способности населения являются экономические показатели технологии производства творожных продуктов, востребованных населением, что определяет актуальность диссертационной работы.

Целью данной научно-неследовательской работы является исследование процесса коагуляции белков концентрированного молока и разработка технологии творожного продукта на его основе, в ассортименте.

Для достижения поставленной цели сформулированы и последовательно реализованы следующие научные задачи:

-исследовать химический состав и физико-химические свойства молока-сырья. Установить его среднестатистические показатели для концентрирования;

- изучить динамику процесса концентрирования, определить его параметры;

- изучить процесс коагуляции белков концентрированного молока кислотно-сычужным способом;

- на основании результатов математического моделирования совокупности экспериментальных данных оптимизировать базовую основу творожного продукта;

- изучить влияние концентрирования молока на биологическую ценность белков творожного продукта;

- подобрать ингредиенты для расширения ассортиментной линии нового вида творожных продуктов. Разработать состав продуктов;

- изучить процесс хранимоспособности и установить срок годности творожных продуктов;

- определить пищевую, биологическую и энергетическую ценность новых продуктов. Разработать технологию, техническую документацию для производства творожных продуктов. Провести апробацию технологии в производственных условиях.

Научная новизна работы. Изучена динамика процесса концентрирования молока с заданной концентрацией сухих веществ для творожного продукта, определены параметры его концентрирования. Изучена коагуляция белков концентрированного молока кислотно-сычужным способом, установлено время коагуляции (8,0±1,0) ч при температуре (32±2) °С. Построены математические модели, получены графические зависимости и уравнения регрессии, характеризующие влияние видового состава закваски и концентрации сухих веществ на качественные показатели творожного продукта. Изучено влияние концентрирования молока на качественный и количественный состав белков творожного продукта, получены данные свидетельствующие об их повышенной биологической ценности. Подобраны ингредиенты для производства творожных продуктов с наполнителями. Определены пищевая, биологическая, энергетическая ценность и безопасность нового продукта, установлен срок его годности.

Практическая ценность. Разработана технология творожного продукта, техническая документация (ТУ 9222-001-00491616 -2010) которая утверждена в установленном порядке. Проведена выработка опытной партии творожного продукта на молочном предприятии ЗАО "Любинский МКК" (Омская обл.). Новизна технического решения защищена патентом № 92298 РФ на полезную модель "Технологической линии производства концентрированных молочных продуктов, преимущественно творога".

Апробация работы.

Основные положения научной работы являлись предметом докладов и обсуждения на конгрессах и конференциях различного уровня 12-й международной научно-практической конференции "Современные проблемы техники и технологии пищевых производств" Барнаул, 2009); III Всероссийской научно-практической конференции "Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания" (Челябинск, 2010); международном научно-практическом семинаре "Современные технологии продуктов питания: теория и практика производства" (Омск, 2010); научно-практической конференции "Инновационные технологии и оборудование в молочной промышленности" (Воронеж, 2010).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, в том числе одна статья в журнале, рекомендованном ВАК -"Молочная промышленность", а также один патент РФ № 92298 от 20.03.2010.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, литературного обзора, методологии проведения исследований, экспериментальной части, в которой приведены результаты исследований и их анализ, выводов, списка использованных источников и приложений. Диссертация изложена на 141 страницах, содержит 51 таблицу, 31 рисунок и приложения. Список использованных источников включает 167 наименования.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Во введении обоснована актуальность выбранного направления исследований.

В первой главе представлены аналитические данные по проблеме "Современное состояние технологии производства творога и творожных продуктов", намечены перспективы их развития. На основании анализа фактической информации сформулированы цель и задачи исследований.

В второй главе описывается методология проведения исследований и организация работы. Экспериментальные исследования проводились в производственных и лабораторных условиях в соответствии со схемой представленной на рис. 1. При разработке схемы использованы следующие условные обозначения: 1 - массовая доля жира; 2 - массовая доля белка; 3 - массовая доля сухих веществ; 4 - термоустойчивость; 5 - время; 6 - титруемая кислотность; 7 - активная кислотность; 8 - соматические клетки; 9 - ингибирующие вещества; 10 - КМАФАнМ; 11 - вязкость; 12 - общее количество молочнокислых микроорганизмов; 13 - органолептические показатели; 14 - количество и состав аминокислот; 15 - реологические показатели; 16 - показатели безопасности продукта; 17 - количество витаминов; 18 - количество минеральных веществ; 19 -количество жирных кислот; 20 - аминокислотный скор; 21 - энергетическая ценность.

На первом этапе иследований, на основании изучения литературных данных и производственного опыта обоснованы требования к составу творожного продукта и его технологии.

На втором этапе изучено качество молока-сырья в хозяйствах сырьевой зоны ЗАО "Любинский МКК", определены среднестатистические данные молока-сырья для процесса его концентрирования. Изучен процесс коагуляции белков концентрированного молока. Особое внимание уделено влиянию степени концентрирования на биологическую ценность белков базовой основы творожного продукта, которая определялась на основе математического моделирования экспериментальных данных.

На третьем этапе подобраны ингредиенты, определен состав рецептур творожных продуктов. Изучена их хранимоспособность, установлен срок годности. Определена пищевая, биологическая и энергетическая ценность.

На четвёртом этапе проведена практическая реализация результатов аналитических и экспериментальных исследований: разработана технология, подобрано технологическое оборудование, рассчитаны экономические показатели, проведена промышленная апробация.

ЭТАПЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

ж

РЕШАЕМЫЕ ЗАДАЧИ, ПРОЦЕССЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Ж

Аналитический обзор научной и специальной технической литературы Постановка задач исследований, обоснование требований к составу и свойствам нового продукта

Исследование молока-сырья для концентрирования. Изучение процесса коагуляции белков концентрированного молока Определение среднестатистических показателей молока-сырья 1,2,3,4, 5, 6,7,8,9, 10 Степень влияния концентрации на коагуляции белков молока 5, 6, 7, 11, 12, 13

Математическое моделирование совокупности экспериментальных данных Состав базовой основы творожного продукта 1,2,3,6,7, 12, 13

^

Изучение влияния концентрирования на биологическую ценность белков творожного продукта Биологическая ценность белков творожного продукта 2,3, 14

^

Выбор ингредиентов. Изучение хранимоспособности творожных продуктов Состав рецептуры творожных продуктов. Определение срока годности 6, 7, 12, 13, 15, 16

^

Определение пищевой, биологической и энергетической ценности нового продукта Качественные показатели продукта 17, 18, 19, 20,21

Практическая реализация результатов исследований

Разработка технологии, технической документации, расчёт экономической эффективности, промышленная апробация

Рис. 1 Схема проведения экспериментальных исследований

Экспериментальные исследования проводились в трех-пятикратной по-вторности по общепринятым, стандартным методам исследований физико-химических и микробиологических показателей сырья и готовой продукции. Доверительный уровень вероятности принимали равным 0,95 при относительной погрешности ± (3-5) %. Расчеты и графические интерпретации результатов проводились с использованием пакета программ MS Office 2003: MS Word, MS Excel.

В третьей главе представлены результаты, полученные при поэтапном выполнении диссертационной работы. Сформулированы следующие основные требования к составу, функциональным свойствам и технологии творожных продуктов:

- продукт должен отличатся повышенной биологической ценностью достигаемой путем полного использования белков молока;

- продукт предназначен для массового питания в качестве десертного, закусочного - в связи, с чем должен иметь разнообразный химический состав и вкусовые оттенки, что может быть достигнуто за счёт использования натуральных вкусовых и ароматических ингредиентов;

- технология продукта должна быть безотходной и отличаться экономической целесообразностью, практической ценностью, научной новизной.

На основании изучения сборного молока-сырья, входящих в сырьевую зону Любинского молочно-консервного комбината установлены среднестатистические показатели по химическому составу молока-сырья, направляемого на концентрирование: 12,05 мас.% сухих веществ, в том числе жира - 3,86 мас.%, белка - 3,16 мас.%.

При постановке производственного эксперимента изучались следующие предельные значения концентрирования сухих веществ молока - (20±1) %; (25±1) %; (30±1) %. Проведено две серии экспериментов: на нежирном молоке с м.д.св. (9,0+2,0) % и нормализованном молоке с м.д.св. (12,05±2,00) %.

Концентрирование проводили в двухкорпусной установке "Виганд-8000", при этом температуру кипения регулировали таким образом, чтобы она не превышала 68,0 °С в первом корпусе и 50-52 °С во втором корпусе.

Результаты исследования процесса концентрирования нежирного молока отражены на рис. 2 и 3.

I ? 35

гМ

Ж

.тЖШЩ

fi;: il'-njiiihiiftH:

It

m

дш

mttrfij

rtai

Hi

Ш

Время концентрирования, мин

Время концентрирования, мин

Рис. 2 Зависимость массовой доли сухих веществ в концентрированном продукте от времени концентрирования

Рис. 3 Динамика разрежения в вакуум-аппарате в зависимости от времени концентрирования

Анализ экспериментальных данных, приведённых на рис. 2 и 3, свидетельствует о том, что нарастание сухих веществ в процессе концентрирования (сгущения) на вакуум-выпарной установке "Виганд-8000" происходит с интенсивностью 0,5 %/мин.

Изучение динамики нарастания массовой доли сухих веществ в концентрированном продукте в зависимости от времени концентрирования и разряжения позволило точно определить время отбора проб для исследований и параметры концентрирования (табл. 1).

Таблица 1

Параметры концентрирования для опытных образцов молока_

Время, мин Разрежение, атм Концентрация сухих веществ. %

16 0,88 20

26 0,86 25

36 0,86 30

С использованием методики расчёта кратности концентрирования определены коэффициенты концентрирования для нормализованного молока с м.д.св. 20 1,66; 25 % - 2,07; 30 % - 2,50, для нежирного молока с массовой долей сухих веществ % 20%- 2,43; 25 % -3,03; 30 % - 3,64.

Проведено три производственных выработки, для исследований отобрано по 5 образцов молока с концентрацией сухих веществ 20 %, 25 %, и 30 %.

На основании результатов экспериментальных исследований были определены условия процесса концентрирования молока-сырья, направляемого на производство творожного продукта:

- температура кипения в I корпусе вакуум-выпарной установки - 68 °С, во II корпусе - 50-52 °С;

- разряжение по вакуумметру - 0,8-0,9 атм.;

- время концентрирования для достижения в нормализованной смеси 20 % концентрации сухих веществ - 16 мин, 25 % концентрации сухих веществ - 26 мин, 30 % концентрации сухих веществ - 36 мин.

Для исследования процесса коагуляции белков концентрированного молока в качестве биообъектов - заквасок, применялись лиофилизированные культуры С1Ш-19 (Ьасюсоссиь 1асия зиЬэр. сгетопх. Ьасюсоссих 1аси$ БиЬзр. ксив, ЬеисопоБЮс теБещегс^ея лиЬзр. сгетоп8 и ЬасЮсоссиз ¡ас^я хиЬйр. сКас^у^с^) и 11-703 (ЬасЮсоссиБ 1аст .зиЬяр. сгетоля и Ьаскгсоссия ксИв БиЬзр. 1ас1!в).

Способ коагуляции (свёртывания) белков концентрированного молока принят кислотно-сычужный. В качестве молокосвёртывающего фермента выбран порошкообразный ферментный препарат СНУ-МАХ™.

Результаты изменения титруемой кислотности во время коагуляции белков представлены на рис. 4 и 5.

Результаты математического моделирования с использованием регрессионного анализа изменения титруемой и активной кислотности в зависимости от

времени коагуляции белков концентрированного молока представлен в табл. 2. Разработанные модели адекватно описывают исследуемый процесс.

Время коагуляции, ч 4—20 % СВ-25 % СВ-30 % СВ ,

Рис. 4 Зависимость титруемой кислотности от времени коагуляции белков и массовой доли сухих веществ концентрированного молока

I 16,5

| I 5 6.0

§ Й , £ ° 5,5

| ¡5,0

4,5

1 2 3 4 5 6 7 8. Время коагуляции, ч

м-20 % СВ-25 % СВ-30%СВ

Рис. 5 Зависимость активной кислотности от времени коагуляции белков и массовой доли сухих веществ в концентрированном молоке

Таблица 2

Регрессионные модели изменения титруемой и активной кислотности от _времени коагуляции белков концентрированного молока_

Варианты исследования Уравнения регрессии Коэффициент детерминации (II")

Кислотность

титруемая активная титруемая активная

20 % сухих веществ У = -1,018х2 + +20,495х +21,71 У = -0,0391x4 + 0,0592х + 6,699 Я2 =0,9991 Я2 =0,9726

25 % сухих веществ У = 0,041x4 + 8,9138х + 24,98 У = -0,0507х2 + + 0,1548х + 6,606 Я2 = 0,9946 Я2 =0,9797

30 % сухих веществ У = -0,0604х2 + + 9,441 х+ 16,93 У = -0,0496х2 + + 0,2261х +6,511 Я2 = 0,9903 Я2 =0,9798

Аналогичные результаты получены при исследовании процесса коагуляции белков нормализованного молока. Сравнительный анализ активности кислото-образования в нежирном концентрированном молоке и концентрированном нормализованного молоке показал, что время полной коагуляции белков составляет 7-8 ч.

Результаты определения общего количества молочнокислых бактерий в опытных продуктах представлены на рис. 6.

Математическое моделирование совокупности экспериментальных данных, характеризующих процесс коагуляции белков концентрированного молока В качестве основного регулируемого фактора выбрана: х - концентрация сухих веществ в молоке, мас.%.

В качестве управляемых - факторы, наиболее существенные, обеспечивающие качественные показатели и срок годности творожного продукта:

yi - органолептические показатели базового творожного продукта, баллы. Условия ограничения yl —> max (15 баллов);

У2 - логарифм общего количества молочнокислых микроорганизмов. Условия ограничения у? —► max, но не < 6,0;

уд - динамическая вязкость. сП. Условия ограничения 20,0 > уз < 60,0.

LU

О

□ Опыт 1 О Опыт 2 а Опыт з

ш

2 4 6 8 2 4 6 Закваска CHN-19 Закваска R-703 Время коагуляции, ч

Рис. 6 Динамика микробиологических показателей при коагуляции белков концентрированного нормализованного молока %

Так как факторы имеют различные единицы измерения, провели нормирование по минимальному значению однородного показателя по формуле:

У=.у-

Y

min

Учитывая то. что время ферментации —> min, то при расчете целевой функции оно будет с отрицательным значением. Целевую функцию определяли по формуле:

f=IY-Y„

ф •&

Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3 Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3 Закваска СН1Ч-19 Закваска 1=1-703

Результат определения значений целевой функции приведены на рис. 7.

Рис. 7 Сравнительная характеристика значений целевой функции

Математическое моделирование процесса коагуляции белков концентрированного молока проводили с использованием прикладной программы "Eureka: The Solver, Version 1,0". Математическое описание установленной зависимости между клеточной концентрацией молочнокислых микроорганизмов, продолжительностью процесса коагуляции, активной кислотности и массовой доли сухих веществ концентрированного молока имеет вид:

lg (Q) = f(x, у, z) = a+b-x+c-y+d-z+ex-y+f-x-z+g-y-z+o-x~+p-y~+rz +v-x-y-z где lg (Q) - логарифм клеточной концентрации молочнокислых микроорганизмов lgKOE/см': х - активная кислотность, ед. рН; у - продолжительность коагуляции, ч;

z - массовая доля сухих веществ концентрированного молока, %. Далее рассчитывали уравнения многочленов 2 степени и их основные коэффициенты. Результаты проведённых расчетов представлены на рис. 8 и 9.

=

f(x, у, z) = 0.94+Х+0.91 •у+0,93г+0,96х-у-0,02хг+ +0.24y-z+0.19-x2-0.20-y2-0.07-z2-0.08-x-yz при z = 20.0 9r а) вариант 1

f(x. у, z) = 0.96+0.96x+0.90y+1.03z+0.94- х у-О.П-x z--0.25-y-z+0.14-x-+0.25-y-'-O.OI-z:-O.OI-x-y-z приz=25.ОТ б)вариант 2

f(x, у, z) = 0.92+0,93 х+1.02 у+0.97 z+0.99 x-y-0.30 х г--0.46-y z+0.27-x2+0.48-y2+0.02-z2+0.01x y z при z = 30.0 Чс в)вариант 3

Рис. 7 Математическая модель процесса коагуляции белков концентрированного молока с использованием закваски СНЬ!-19 (Ьасюсоссиз 1аси$ зиЬвр. сгетопв, Ьасю-соссиБ 1асП5 5иЬ5р. 1асм, ЬеисоповКх; тея-етатоёез виЬвр. сгетопв и ЬасЮсосси« 1ас-виЬвр. Шасе1у1асП5) - серия 1

f(x. у. z) = 0.99+0.90-x+1.04-y+0.93z+0.87-xy-0.1! x-z+ +0.22-y-z+0j3-x'-0.21-y;-0.05-z:-0.07'x-y-z при z = 20.0 4c а) вариант I

<?х. у. г) = 0.95+0.88х+0.96у+0.99-г+0,98-ху+ +0.12-х-г+0.32-уг+0.57-х2++1,21 -у2-0.10-г2-0,14-ху-г при г = 25.0 Яс б) вариант 2

Рис. 8 Математическая модель процесса коагуляции белков концентрированного молока с использованием закваски Я-703 (ЬасЮсоссив ¡ас^в виЬвр. сгетопв и ЬасШсоссив 1асЙ8 виЬвр. 1асН5) - серия 2

в)вариант 3

Также построены математические модели зависимости динамической вязкости концентрированного молока от массовой доли сухих веществ и продолжительности коагуляции.

Анализ результатов математической обработки совокупности экспериментальных данных и математических моделей позволяет прийти к следующим выводам:

- наиболее эффективной для коагуляции белков концентрированного молока является закваска И-703;

- для производства творожного продукта необходимо использовать концентрированное молоко с м.д.св. не более 25 %.

При разработке технологии нового творожного продукта в основу положена задача, достичь максимально полного использования всех составных частей химического состава молока и особенно, сывороточных белков - источника незаменимых аминокислот, которые в процессе производства творога традиционными способами переходят в сыворотку, что в технологии нового творожного продукта исключается.

Исследования белков базовой основы творожного продукта полученной на основе использования концентрированного молока проводились на образце с

!1| -

f(x, у. z) = 1.05+1.02-Х+0.91 у+1.0-3-Z+1.04-х-у+0.21 x-z--0.29-y-z+0.56-x"+l .0 -у2-0.1 lz2-0.02xyz при z =30.0 %

концентрацией сухих веществ 25 % (образец № 3) в сравнении с образцом № 1 (традиционным творог) и образцом № 2 (творог с применением ультрафильтрации).

Последовательно определено во всех образцах количество общего азота по спектрам его теплопроводности, рассчитано количество белка: образец № 1 -(16,46±1,98) %, образец № 2 - (8,13+0,98) %, образец № 3 - (8,73±1,05) %.

После обработки экспериментальных данных получены фактические значения измеряемых параметров, которые представлены в табл. 3.

Таблица 3

Качественный и количественный состав идентифицированных белков

опытного и контрольных образцов

г & Название белка Процентное содержание фракций

О СП ^ я § * о от общего от общего содер- от общего

а 8 1 I и щ о 'г 5 £ содержания казеинов жания сывороточных белков содержания белков

[44.08 Иммуноглобулин 02 ( ^ С2) - 15.60 0,22

73,63 Альбумин сыворотки крови (СА) - 27.90 0,40

1 28,95 а5|-казеин 70.00 - 69.01

25,76 Р-казеин 29.49 - 29.07

24,73 а,2-казеин 0.23 - 0,23

24,44 к-казеин 0.28 - 0,28

18,83 (5-лактоглобулин - 56.50 0.80

148.00 Иммуноглобулин С2( 1Е С2) - 4.72 0,12

75.02 Альбумин сыворотки крови (СА) - 14,44 0.36

2 29.27 а^-казеин 69.12 - 67,37

25,70 р-казеин 30.34 - 29,58

24,43 к-казеин 0.54 - 0.53

18.82 Р-лактоглобулин - 71,46 1.80

17.26 а-лактальбулин - 9,38 0,24

145.63 Иммуноглобулин С2(^С2) - 8.69 0,20

76,96 Альбумин сыворотки крови (СА) - 17.35 0,39

29.33 а,и-казеин 55,55 - 54,29

3 26.06 Р-казеин 44,24 - 43,24

24,83 к-казеин 0.21 - 0,21

18,95 Р-лактоглобулин - 30,26 0,68

18.16 церулоплазмин - 19,88 0,45

17.47 а-лактальбулин - 23,81 0.54

Количественный состав аминокислот (в пересчёте на 1 г белка) всех образцов показан на рис. 9.

Рис. 9 Количественный состав аминокислот образцов творога

При изучении влияния концентрирования молока на качественный и количественный состав белков творожного продукта, установлено, что в творожном продукте на основе концентрированного молока содержится больше на 2,49 % незаменимых аминокислот, а также повышенное количество таких сывороточных белков как иммуноглобулин С2, альбумин (СА), а-лактальбулин, Р-лакто-глобулин в сравнении с белками творога, полученного традиционным способом.

Базовый творожный продукт отличается кисломолочным вкусом, слегка солоноватым, соответствующим натуральному творогу. С целью удовлетворения разнообразных вкусов потребителей подобраны натуральные наполнители для добавления в творожные продукты. Разработаны две ассортиментные линии производства творожных продуктов: десертная и закусочная. Для десертной линии выбраны комплексные фруктовые и фруктово-ягодно-злаковые наполнители. Подбор наполнителей осуществляли на основании количественного варьирования дозы наполнителя и оценки органолептических показателей творожных продуктов с наполнителем. Одновременно, во все исследуемые варианты продукта, добавляли сахар свекловичный, количество которого было постоянным 5,0 % от массы продукта.

Определена рецептура десертного творожного продукта (кг/100 кг): творог на основе концентрированного нормализованного молока - 88,0; сахар свекловичный - 5,0; фруктово-ягодный наполнитель - 7,0.

Для закусочной линии творожных продуктов подобраны фитокомпоненты, отличающиеся вкусовыми, ароматическими свойствами, а также содержанием фитонцидов, которые ценятся вследствие их бактерицидных и антисептических свойств: укроп, петрушка, лук, чеснок, паприка, которые используются в сухом, тонко измельченном виде.

В новых творожных продуктах определены основные показатели, характеризующие его пищевую, биологическую и энергетическую ценность. Амино-

кислотный скор творожного продукта приведен в табл. 4.

Таблица 4

_Аминокислотный скор творожного продукта _

Аминокислота Шкала ФАО/ВОЗ Творожный продукт

А С А С

Изолейцин 40,0 100 59,05 120,6

Лейцин 70,0 100 98,10 140,0

Лизин 55,0 100 86,10 160,0

Метионин + цистин 35,0 100 36,15 103,0

Фенилаланин + Тирозин 60,0 100 114,31 190,0

Треонин 40,0 100 51,75 129,3

Триптофан 10,0 100 12,50 125,0

Валин 50,0 100 58,74 117,4

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

Результаты исследования основных витаминов в творожном продукте представлены в табл. 5.

Таблица 5

Качественный и количественный состав витаминов в творожном продукте

Наименование Массовая доля витамина, мг/100 г продукта

В, В, В« С В,*

Творожный продукт на основе концентрированного молока 0,12±0,025 0,15±0,065 0,004±0,0008 0,378±0,13 0,12+0,021

* - витамин В5 в виде никотиновой кислоты

Характеристика творожного продукта по составу минеральных веществ представлена в виде их катионов (табл. 6).

Таблица 6

Качественный и количественный состав минеральных веществ __в творожном продукте_

Наименование Массовая доля катиона в образце, Х±Д, мг/100 г

Калий Натрий Магний Кальций

Творожный продукт на основе концентрированного молока 357,42±50,04 109,50+15,33 32,44±4,54 121,26+16,98

Для определения срока годности нового творожного продукта изучали его хранимоспособность при температуре (4±2) °С.

Продукты были выработаны в производственных условиях и расфасованы в герметичные полимерные пищевые стаканчики по 200 г в соответствии с разработанной и утвержденной технической документации.

В готовых творожных продуктах контролировали показатели безопасности. В процессе хранения исследовались органолептические показатели продуктов, титруемая и активная кислотность.

Для творога и творожных продуктов важным фактором является консистенция и её устойчивость в процессе хранения. Консистенция творожных продуктов характеризуется реологическими показателями и влагоудерживающей способностью массы коагулированного белка. Проведённые исследования творожных продуктов в процессе хранения, свидетельствуют о сохранности консистенции, а, следовательно, об устойчивости структуры продукта (табл. 7).

Таблица 7

Реологические характеристики творожного продукта _на основе концентрированного молокак_

Творожный продукт Влагоудерживающая способность массы сгустка, мл/200 г продукта Связность, кПа

С м.д.св. 20 % 7,8±0,4 24,0±2,0

С м.д.св. 25 % 5,2+0,4 37,0±3,0

Таким образом, на основании анализа совокупности полученных, в процессе хранения данных, установлен срок годности творожных продуктов 7 суток при температуре (4±2) °С.

Творожный продукт относится к группе низкоэнергетических (табл. 8).

Таблица 8

Наименование продукта Массовая доля, % Энергетическая ценность

жщза белков углеводов кДж ккал

Творожный продукт на основе концентрированного молока с 20 % концентрацией сухих веществ

нежирный 0,22 6,94 10,42 298,54 71,42

жирный 5,30 5,30 8,00 379,96 90,90

Творожный продукт на основе концентрированного молока с 25 % концентрацией сухих веществ

нежирный 0,27 8,70 13,06 373,98 89,47

жирный 6,50 6,60 9,80 518,74 124,10

ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Разработана технологии нового творожного продукта, блок-схема его производства представлена на рис. 10.

Для производства творожного продукта разработана техническая документация, которая утверждена в установленном порядке ТУ 9222-001-00491616 -2010.

Входной контроль сырья и материалов

Молоко-сырье ГОСТ Р 52054-2003

Сырые сливки ГОСТ Р 53435-2009

Сырое обезжиренное молоко ГОСТ Р 53503-2009

Вода питьевая В соответствии с СанПии 2.1.4.1074-2001

Приемка молока

Охлаждение I = (4±2) °С

Подготовка воды

Температура воды 55-66 °С

Промежуточное хранение

Не более 6 ч при I = (4±2) "С

Переработка сырья

Подогрев

1 = (45±5) "С

Сепарирование

1=(45±5)°С

Нормализация молока по содержанию жира, белка и сухих веществ (в зависимости от м.д.ж. творожного продукта)_

Промежуточное хранение

Приготовление концентрированного молока

Пастеризация I = (90±2) "С

Концентрирование М.д.св. 20 %, 25 %, 30 %

Процесс коагуляции белков концентрированного молока

Охлаждение до 1 = (32+2) °С

Внесение закваски и фермента, постоянное перемешивание по мере наполнения танка при 1 = (32+2) °С

Коагуляции белков концентрированного молока при 1=(32+2) °С; до рН=4,7-4,6

Перемешивание и охлаждение творожного продукта до 1 = (14-16) "С

При производстве творожных продуктов с наполнителями - внесение наполнителя

Фасовка, маркировка

Продолжительность формирования поддона не более 30 мин, I = (14+2) "С (обязательный контроль температуры продукта при длительной остановке фасовочного автомата)

Доохлаждение продукта 3-4 ч

Камера охлаждения температура не выше 2-4 °С

Храненне продукта

Не более 7 сут в холодильной камере при температуре не выше (4±20 °С

Транспортирование

(Акт контроля температурного режима при транспортировании, наличие термохрона) _В охлажденных машинах (изотермах), рефрижераторах при I = (4+2) °С_

Рис. 10 Блок-схема технологического регламента творожный продукт на основе концентрированного молока

Апробация технологии творожного продукта проведена в условиях промышленного молочного предприятия ЗАО "Любинский МКК" (Омская обл.).

Разработана технологическая линии для производства творожного продукта, новизна технического решения защищена патентом № 92298 РФ на полезную модель "Технологической линии производства концентрированных молочных продуктов, преимущественно творога".

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Исследован химический состав и физико-химические свойства молока-сырья, определены среднестатистические показатели молока направляемого на концентрирование. В зависимости от массовой доли сухих веществ (12,05+0,10) % рассчитаны коэффициенты концентрирования для нормализованного молока 20%- 1,66; 25 % - 2,07; 30 % - 2,50. Для нежирного молока с массовой долей сухих веществ - 20%- 2,43; 25 % -3,03; 30 % - 3,64.

2. Изучена динамика процесса концентрирования молока в двухкорпусной вакуум-выпарной установке, установлены параметры для получения молока с заданной концентрацией сухих веществ для творожного продукта: температура кипения в I корпусе - 68 °С, во П корпусе - 50-52 °С; разряжение по вакуумметру - 0,8-0,9 атм.; время концентрирования для достижения в нормализованной смеси 20 % концентрации сухих веществ - 16 мин, 25 % концентрации сухих веществ - 26 мин, 30 % концентрации сухих веществ - 36 мин.

3. Изучен процесс коагуляции белков концентрированного молока при использовании заквасок СНМ-19 (ЬасЮсоссш 1асПх хиЬ.?р. сгетоп.ч, Ьасюсоссиз ксИв виЬБр. 1асПя, ЬеисоповЮс те8еп1его1(1е$ яиЬхр. сгешопв и ЬасЧососсш 1асйз БиЬвр. ЛасйуЬе^), 11-703 (Ьааососсш 1асия виЬвр. сгетопв и ЬасЮсоссив 1асП5 8иЬ5р. 1ас11й) и ферментного препарата СНУ-МАХ™. Определено время коагуляции (8,0±1,0) ч при температуре (32+2) °С.

4. На основании результатов математического анализа совокупности экспериментальных данных построены математические модели, получены графические зависимости и уравнения регрессии, характеризующие степень влияния видового состава закваски и концентрации сухих веществ молока на качественные показатели творожного продукта. Определен наиболее эффективный вид закваски Я-703 и предел концентрирования молока 25 % сухих веществ.

5. Изучено влияние концентрирования молока на качественный и количественный состав белков творожного продукта. Установлено, что в творожном продукте на основе концентрированного молока содержится больше на 2,49 % незаменимых аминокислот, а также повышенное количество таких сывороточных белков как иммуноглобулин 02, альбумин (СА), а-лактальбулин, Р-лакто-глобулин в сравнении с белками творога, полученного традиционным способом.

6. Подобраны ингредиенты для расширения ассортиментной линии творожного продукта на основе концентрированного молока:

- комплексный фруктово-ягодно-злаковый наполнитель в количестве 7 мас.%, с его использованием разработано 7 рецептур десертного творожного продукта;

- фитокомпоненты в количестве от 1 мас.% до 3 мас.%, с их применением разработано 5 рецептур закусочных творожных продуктов.

7. Изучить процесс хранимоспособности и безопасности нового творожного продукта. Установлен срок его годности 7 суток при температуре (4+2) °С.

8. Определена пищевая, биологическая и энергетическая ценность творожного продукта: общее количество свободных аминокислот составляет 8622,39 мг/100 г продукта; содержатся витамины В), В2, В6, С, В.?, и минеральные вещества - калий, натрий, магний, кальций и и др.; энергетическая ценность творожного продукта с м.д.св. 20% - 91 ккал / 380 кДж, с м.д.св. 25 % - 124 ккал /518 кДж. Разработана безотходная технология и техническая документация (ТУ 9222-001-00491616 -2010) для производства творожного продукта на основе концентрированного молока с повышенной биологической ценностью. Проведена промышленная апробация технологии творожного продукта на молочном предприятии ЗАО "Любинский МКК" (Омская обл.).

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Вальтер Г.Ф. Технология творожных продуктов на основе концентрированного молока: монография / Г.Ф. Вальтер, Н.Б. Гаврилова. - Омск: Изд-во "Полиснаб", 2011.- с.

2. Вальтер Г.Ф. Творог из подегущенного молока / Г.Ф. Вальтер, А.В. Доротова // Молоч. пром-сть. - 2009. -№ 10. - С. 44-45.

3. Вальтер Г.Ф. Технология творога на основе подегущенного молока / Г.Ф. Вальтер, П.А. Лисин // Сборник научных работ Института предпринимательства и экономики. - Омск, 2009. - С. 21-23.

4. Вальтер Г.Ф. Оценка активности воды пищевых продуктов / Г.Ф. Вальтер, Л.Е. Мартемьянова, П.А. Лисин // Сборник научных работ Института предпринимательства и экономики. - Омск, 2009. - С. 97-101.

5. Технология творожных продуктов, аутентичных молочному сырью / О.Н. Мусина, Г.Ф. Вальтер, П.А. Лисин // Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: сб. статей и докладов 12-й между нар. науч,-практ. конф. - Барнаул, 2009. - С. 45-47.

6. Мусина О.Н. Биотермодинамические параметры молока и молочных продуктов / О.Н. Мусина, Г.Ф. Вальтер, П.А. Лисин // Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: сб. статей и докладов 12-й меж-дунар. науч.-практ. конф. - Барнаул, 2009. - С. 56-58.

7. Мусина О.Н. Формализация сырьевого состава многокомпонентных молочных продуктов / О.Н. Мусина, Г.Ф. Вальтер, П.А. Лисин // Современные

проблемы техники и технологии пищевых производств: сб. статей и докладов 12-й междунар. науч.-практ. конф. - Барнаул, 2009. - С. 124-126.

8. Вальтер Г.Ф. Изучение возможности производства линейки творожных продуктов из концентрированного сырья / Г.Ф. Вальтер, О.Н. Мусина, П.А. Лисин // Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания: сб. материалов III Всерос. науч.-практ. конф. Т. 1. - Челябинск, 2010. - С. 279-283.

9. Мусина О.Н. Применение симплекс-метода в составлении рецептуры многокомпонентных молочных продуктов / О.Н. Мусина, Г.Ф. Вальтер, П.А. Лисин // Современные технологии продуктов питания: теория и практика производства: сб. материалов междунар. науч.-практ. семинара - Омск, 2010. -С. 197-202.

10. Вальтер Г.Ф. Инновационная технология творожных продуктов / Г.Ф. Вальтер, О.Н. Мусина, П.А. Лисин // Современные технологии продуктов питания: теория и практика производства: сб. материалов междунар. науч.-практ. семинара - Омск, 2010. - С. 57-61.

11. Вальтер Г.Ф. Функциональные продукты питания: теоретические и практические аспекты развития / Г.Ф. Вальтер, П.А. Лисин // Современные технологии продуктов питания: теория и практика производства: сб. материалов междунар. науч.-практ. семинара - Омск, 2010. - С. 61-65.

12. Вальтер Г.Ф. Технологическая возможность производства мягкого сыра повышенной пищевой ценности / Г.Ф. Вальтер, О.Н. Мусина, П.А. Лисин // Инновационные технологии и оборудование в молочной промышленности: материалы науч.-практ. конф. - Воронеж, 2010. - С. 76-79.

13. Пат. 92298 Российская Федерация, МПК А0и 25/00 (2006.01). Технологическая линия производства концентрированных молочных продуктов, преимущественно творога / Г.Ф. Вальтер, О.Н Мусина, заявитель и патентообладатель Вальтер Геннадий Фридрихович. - № 2009141323/22 ; заявл. 09.11.2009; опубл. 20.03. 2010. Бюл. № 8.

Отпечатано в ООО «Полиснаб» 644050, г.Омск, пр. Мира, 26