автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Исследование процесса структурообразования белковых сгустков обогащенного молока и разработка на его основе технологии творожных продуктов с ягодной композицией

На правах рукописи

КАНУШИНА ЮЛИЯ АЛЕКСАНДРОВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ БЕЛКОВЫХ СГУСТКОВ ОБОГАЩЕННОГО МОЛОКА И РАЗРАБОТКА НА ЕГО ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ ТВОРОЖНОГО ПРОДУКТА С ЯГОДНОЙ КОМПОЗИЦИЕЙ

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

1 2 мдр 2012

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово-2012

005015045

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный аграрный университет имени П.А.Столыпина».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Лисин Петр Александрович

Официальные оппоненты:

Короткий Игорь Алексеевич, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО КемТИПП, профессор кафедры «Теплохладотехника»

Мотовилов Константин Яковлевич, доктор биологических наук, профессор, ГНУ СибНИПТИП, заведующий кафедрой стандартизации, метрологии и сертификации НГАУ

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Пол-зунова»

Защита состоится « 15 » марта 2012 г. в 13 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.089.01 в ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47. тел./факс 8-(3842) 39-6888

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности». С авторефератом можно ознакомиться на сайте КемТИППа (www.kemtipn.ru') и ВАК Минобрнауки РФ (http://vak.ed.gov.ni4).

Автореферат разослан «15 » февраля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

Н.Н. Потипаева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Важнейшей задачей государства является обеспечение населения страны качественными продуктами питания, адекватным потребностям всех возрастных и социальных групп. Приоритетная значимость пнтания отражена в постановлении Правительства РФ №917 «О концепции государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации».

Вопросы адекватного и здорового питания сегодня актуальны во всем мире. Создание широкого ассортимента безопасных продуктов, содержащих необходимый набор макро- и микронутриентов обусловлено современными требованиями науки о питании, изменением образа жизни и условий труда, национальными традициями, глобализацией общества. В основных положениях реализации государственной политики в области здорового питания особое внимание уделено разработке и производству полноценных, безопасных продуктов, обогащенных физиологически активными компонентами, продуктам питания функционального назначения. 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. Важной составляющей питания являются продукты, которые способствуют лучшему усвоению организмом. Первостепенная роль среди широкого ассортимента продуктов 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.

Теоретические и практические основы в области продуктов питания заложены в трудах Н.С.Королевой, П.Ф. Крашенинина, H.H. Липатова (ст.), H.H. Липатова (мл.), А.П. Покровского, И.А. Радаевой, И.А. Рогова, В.Б. Спиричева, Е.И. Титова, В.А. Тутельяна, А.М. Уголе-ва, А.М. Шалыгиной, А.Г.Храмцова и др. и получили свое развитие в молочной отрасли благодаря работам Н.Б. Гавриловой, В.И. Ганиной, Н.И. Дунченко, И.А. Евдокимова, Л.А. Забодаловой, Л.А. Остроумова, И.В. Смирновой, A.A. Майорова, Л.М.Захаровой, H.A. Тихомировой, А.М.Осинцева, М.П.Щетинина, Э.С. Токаева, И.С. Хамагаевой, С.Б.Юдиной, Burkit D., Hassan А., Schenker S., Wong J. и др. Работы ученых послужили методологической основой авторских исследований диссертационной работы.

Важной задачей в пищевой промышленности является совершенствование традиционных технологий и разработка новых, которые обеспечивали бы максимальное сохранение всех составных частей

продукта, повышали его пищевую и биологическую ценность и обеспечивали безопасность выпускаемых продуктов. Исключительную роль в рациональном питании человека играют кисломолочные продукты. Творог представляет собой традиционный белковый кисломолочный продукт, обладающий высокими пищевыми свойствами. Совершенствование технологии этого уникального продукта целесообразно вести по нескольким направлениям: производство национальных продуктов; производство продуктов смешанного сырьевого состава; производство продуктов смешанного состава функционального и специального назначения. Значимым фактором в условиях конкуренции являются экономические показатели технологии производства творожных продуктов, что в целом определяет актуальность диссертационной работы.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является исследование процесса структурообразования белковых сгустков обогащенного молока и разработка на его основе технологии творожного продукта с ягодной композицией, расширение ассортиментной линейки выпуска творожных продуктов с высокой пищевой и биологической ценностью.

Для достижения поставленной цели систематизировано решались следующие задачи:

• обосновать выбор молочного сырья и пищевых ингредиентов;

• исследовать химический состав и физико-химические свойства за-

готовляемого молока-сырья;

• изучить способы коррекции состава и свойств молока с применени-

ем восстановленных продуктов для активизации жизнедеятельности биообъектов на стадии подготовки обогащенной смеси к свертыванию-коагуляции;

• изучить процесс кислотно-сычужной коагуляции белков обогащен-

ного молока в технологии производства творожных продуктов;

• исследовать процесс структурообразования молочно-белкового сгу-

стка на основе положений биотермодинамики, научно обосновать дозу вносимого структурообразователя;

• разработать методологию системного моделирования творожного

продукта с заданными функциональными свойствами;

• подобрать ягодные ингредиенты Сибирского региона для расшире-

ния ассортиментной линейки новых творожных продуктов;

• установить срок годности творожных продуктов;

• определить пищевую, биологическую и энергетическую ценность

творожных продуктов. Разработать технологию, техническую документацию для производства творожных продуктов. Провести апробацию технологии в производственных условиях.

Научная новизна. На основании исследования процесса струк-турообразования при кислотно-сычужной коагуляции белков обогащенного молока в технологии производства творожных продуктов установлены рациональные дозы внесения сухого обезжиренного молока и время коагуляции при температуре (32±2) °С.

Построены математические модели, графические зависимости и уравнения регрессии, характеризующие влияние дозы СОМ и температуры коагуляции на структурно-механические свойства молочно-белкового сгустка. Изучено влияние обогащения молока СОМ на качественный и количественный состав белков творожного продукта, получены данные свидетельствующие об их повышенной пищевой и биологической ценности.

Подобраны ягодные ингредиенты для производства творожных продуктов, позволяющие повысить пищевую ценность продукта.

Разработаны оптимальные композиции пищевых ингредиентов и на их основе рассчитаны рецептуры творожных продуктов, предназначенных для школьного питания в возрасте от 10 до 12 лет. Определены пищевая, биологическая, энергетическая ценность и безопасность нового продукта, установлен срок его годности.

Практическая значимость. Полученные в работе научные результаты легли в основу технологии производства творожных продуктов и проекта СТО 00419839-001 -2012.

Проведена промышленная апробация разработанной технологии в условиях выработки опытной партии творожного продукта на молочном предприятии ОНО «ВНИМИ-Сибирь» Россельхозакадемии (г. Омск).

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены и обсуждены на конгрессах и конференциях различного уровня: IV международном научно-практическом семинаре «Современные технологи продуктов питания: теория и практика производства» (Омск, 2010); II международной научной конференции.. «Молодежная наука пищевой промышленности» (Ставрополь, 2011 г), IV международной научно-практической конференции посвященной 80-ю факультета молочной промышленности «Перспективы производства продуктов питания нового поколения» (Омск, 19-20 мая 2011 г)., IX межрегиональной студенческой научно-практической конференции «Наука и производство: состояние и перспективы» (Кемерово, 21 февраля 2011 г), сборнике научных трудов с международным участием «Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока» (Барнаул, 2011 г), международной научно-технической конференции

«Современные достижения биотехнологии» (Ставрополь, 2011 г), международной научно-практической конференции «Инновационные технологии - аграрному сектору экономики» (Казахстан, Семипалатинск, 2011 г).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 19 печатных работы, в том числе - четыре работы в журналах, рекомендованных ВАК - «Молочная промышленность», «Хранение и переработка сельхозсырья».

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит го введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы, содержащего 187 источников информации, в том числе 22 зарубежных авторов. Основная часть работы изложена на 142 страницах, содержит 35 таблиц, 25 рисунков, а также дополнена приложением.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, показаны ее социально-экономическая значимость в рамках приоритетного направления проекта, а также теоретическая и практическая значимость результатов исследований для молочной промышленности.

Глава 1. Состояние и тенденция производства творожных продуктов с ягодными композициями

Проведенный аналитический обзор научно-технической и патентной информации позволил сделать вывод, что разработка продуктов питания для всех возрастных групп населения нашей страны является на сегодняшний день одним из базовых элементов улучшения здоровья населения, а также залогом благосостояния страны.

Актуальной задачей являются исследования и разработка творожных продуктов с высокой пищевой и биологической ценностью и экономически конкурентно выгодной технологией. Целесообразно использовать в технологии творожных продуктов выработанных из обогащенного молока ягодные ингредиенты Сибирского региона, которые по последним научным данным обладают значительным потенциалом пищевой ценности, что позволяет создавать творожные продукты с новыми вкусовыми свойствами для потребителя. Проанализированы научные подходы к обоснованию и увеличению пищевой ценности творожных продуктов питания и установлено, что на современном этапе основным условием производства таких продуктов являются комбинированные продукты.

На основании анализа и обобщения информации аналитического обзора сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

Глава 2. Методология и организация проведения исследований

Во второй главе даны характеристики объектов исследований, обоснован комплекс показателей и изложены методики их определения, представлена схема организации и проведения эксперимента (рис.1), описана методология исследований. Экспериментальные исследования проводились в производственных и лабораторных условиях.

Объектами исследований служили: натуральное коровье молоко выработанное в соответствие с ГОСТ Р 52054-2003 , сухое обезжиренное молоко ГОСТ Р 52791-2007; Мезофильная ароматобразующая культура Тип ЬБ СНК-19 (ЬасЮсоссиз 1асиз зиЬэр. сгетопэ, Ьа^осос-сиэ 1асЙ5 виЬзр. l:\ctis, ЬеисопоБШс тезегНепмйеБ виЬвр. сгетопэ и Ьас-Шсоссиз 1асйз яиЬзр. ШасеСу1асиз), ферментный препарат СНУгМАХгм и хлористый кальций.

Изучение химического состава, безопасности готовых продуктов проводили в соответствии с требованиями СанПиНа 2.3.2.560-96 в ГНУ ВПО КемТИПП лаборатория НОЦ (г. Кемерово).

Физико-химические параметры молока определялись на анализаторе «Милкостан» в лаборатории компании «Манрос-М» филиала ОАО «Вимм-Билль-Данн».

Органолептическую оценку готовых продуктов проводили ме-. тодом закрытых и открытых дегустаций, разработанных на основании ГОСТ 28283-89.

Электрофоретические и биохимические методы. Исследование проводили в испытательной лаборатории Научно-образовательного центра, созданного при ГОУ ВПО «КемТИПП». Свободные аминокислоты определяли на аминокислотном анализаторе АКАСиБ. Биологическую ценность продукта определяли путем расчёта аминокислотного скора. При определении макро- и микроэлементного состава анализ проб проводили методом капиллярного электрофореза на российском приборе Капель-105М (Люмекс, Санкт-Петербург). Использовали распространенный вариант метода капиллярного электрофореза - капиллярный зонный электрофорез (КЗЭ).

Микробиологические методы. В работе использовались стандартные методы исследования микробиологических показателей по ГОСТ Р 50480-93, ГОСТ 9225-84, ГОСТ 10444.11-89, ГОСТ 10444.1594. Общее количество молочнокислых микроорганизмов определяли по ГОСТ 10444.11-89. Бактерии группы кишечной палочки определяли посевом в среду Кесслера с последующим пересевом на чашку со сре-

дой Эндо по ГОСТ Р 50474-93. Исследования проводили в микробиологической лаборатории ОНО «ВНИМИ-Сибирь» Россельхозакадемии (г. Омск).

Структурно - механические методы исследования творожного продукта проводились на ротационном вискозиметре «Реотест-2», определяли предельное напряжение сдвига и эффективную динамическую вязкость творожного продукта. Исследования проводили в реологической лаборатории Института проблем переработки углеводородов Сибирского отделения РАН (г. Омск).

На втором этапе изучено качество молока-сырья в хозяйствах сырьевой зоны Омской области, определены среднестатистические данные молока-сырья. Изучен процесс структурообразования белковых сгустков обогащенного молока. Особое внимание уделено дозе вносимого СОМ на биологическую ценность белков базовой основы творожного продукта, которая определялась на основе математического моделирования экспериментальных данных.

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

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

Результаты экспериментальных исследований подвергались статистической обработке с использованием корреляционного и регрессионного анализа, реализованного с помощью стандартных пакетов информационных программ «MathCAD-16 Professional», «MS.Excel». По-вторность опытов установлена методами статистического анализа и проводилась в пятикратной повторности. Построение двух факторных моделей осуществляли с использованием прикладной компьютерной математической программы «TableCurve 3D v4».

Показатели безопасности и качества готовых продуктов определяли согласно гигиеническим требованиям безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов (СанПиН 2.3.2.1078-01) и требованиям Федерального закона РФ от 12 июня 2008 г. №88-ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию».

Рис. 1. - Схема организации и проведения исследований

Глава 3. Результаты исследований и их анализ

Омская область, характеризуются заготовляемым молоком с низким содержанием белка, особенно это характерно в зимнее и весеннее время года. Среди большого многообразия факторов, влияющих на состав, свойства, органолептические показатели и выход творожных и сырных продуктов, важное место занимают: химический состав, физико-химические и органолептические свойства, а также бактериальная обсемененность перерабатываемого молока. Статистический состав заготовляемого молока по области за 2010 г приведен в табл. 1.

Таблица 1.

Состав заготовляемого молока в Омской области

Состав Содержание, %, по Омской области

Массовая доля COMO 8,20 ±0,05

Массовая доля жира 3,50 ±0,05

Массовая доля белка 2,90 ±0,05

Массовая доля казеина 2,50 ±0,05

Массовая доля кальция 0,11 ±0,05

Отношения жир: белок 1,21:1

Отношения жир: COMO 0,43:1

Отношения белок: COMO 0,35:1

Для нормализации смеси при выработке творожных продуктов использован матричный метод, сущность которого состоит в составление и решение системы балансовых материальных уравнений, с учетом соотношений и требований, предъявляемых к свертываемости молока. Для изучения влияния добавления СОМ в молоко на процесс структурообразования, реологические параметры молочно-белкового сгустка, выход продукта и его биологическую ценность была проведена серия опытов:

Опыт 1 - обезжиренное молоко (контроль);

Опыт 2 - обезжиренное молоко + 0,01 кг СОМ / кг;

Опыт 3 - обезжиренное молоко + 0,02 кг СОМ /кг;

Опыт 4 - обезжиренное молоко + 0,03 кг СОМ /кг;

Опыт 5 - обезжиренное молоко + 0,04 кг СОМ /кг.

Для исследования структурно-механических свойств молочно-белкового сгустка использовался капиллярный метод, разработанный проф. Лисиным ПЛ., сущность которого заключается в периодическом продавливании воздушного пузырька через капилляр в белковый сгусток. По изменяющейся величине давления в капилляре судят о степени упругости сгустка. Предельное напряжение сдвига ( @ ) молочно-белкового сгустка (Па) рассчитывается по формуле:

@ = Щк, (1)

где: Н - давление в капилляре, кгс/м2; к - постоянная микроманометра.

В работе проводились исследования по изучению влияние добавления СОМ в молоко на упруго-пластические свойства творожного сгустка в процессе кислотно-сычужной коагуляции белков молока. Сухое обезжиренное молоко вносили в количестве (0,01, 0,02, 0,03, 0,04) кг/кг молока. Кинетику процесса свертывания исследовали капиллярным методом, путем снятия реограмм (эластограмм). Для опытов брали цельное молоко. Сухое обезжиренное молоко вносили в молоко с температурой 40°С, затем перемешивали в течение 15...20 мин, охлаждали до 4°С и выдерживали для набухания белков 34 ч. Пастеризацию осуществляли при температуре 78...80°С с выдержкой 10-15 с. Охлаждали до температуры заквашивания 32±2°С, фильтровали, затем вносили закваску РО-бУБ Тип IX) СНЫ-19 мезофиль-ная ароматобразующая культура 3% от массы смеси. В качестве моло-косвертывающего фермента выбран порошкообразный ферментный препарат СНУ-МАХ™ в дозировке 0,08-0,12 г/100 л молока и хлористый кальций в количестве 300-400 г/т.

В таблице 2 приведены результаты статистической обработки структурно-механических свойств образцов творожных молочно-белковых сгустков, с рассчитанными значениями усилие сдвига и энергии сдвига геля при разных температурах и дозах внесения СОМ.

На рис. 2 представлены динамика увеличения предельного напряжения сдвига геля, при разной величине дозы вносимого СОМ и температуры образца. Анализируя графическую зависимость можно отметить, что увеличение дозы СОМ выше 0,04 кг/кг не оказывает значительного влияния на повышение реологических свойств молочно-белкового сгустка, поэтому в дальнейших исследованиях использовалась добавка СОМ в количестве 0,04 кг/кг.

Таблица 2.

Изменение структурно-механических параметров в _молочно-белковых сгустках__

Параметры Доза внесения СОМ, кг/кг молока

0 0,01 0,02 0,03 0,04

Температура молочно-белкового сгустка, 35 °С

Давление в капилляре, кгс/м'* 193 195 199 201 204

Предельное напряжение сдвига, Па 1515 1530 1590 1576 1602,6

Усилие сдвига, Па мм2 346,8 350,2 356,9 360,7 366,8

Энергия сдвига, мДж/м2 409,1 413,1 420,9 425,5 432,7

Термодинамические параметры процесса структурообразова-ния характеризуются изменением полной энергии пластичности мо-

лочно-белкового сгустка 17, изменением энтропии АЯ биосистемы и рассчитываются по формуле Гиббса-Гельмгольца:

1} = АН - Т АБ. (2)

Изменение энтальпии структуры геля рассчитывалось по формуле Вант - Гоффа:

АН _ 1 ¿1пО ЯГ2 ~ Т <Л

В таблице 3 приведены термодинамические параметры молоч-но-белкового сгустка контрольного и опытного образца.

Таблица 3.

Термодинамические параметры молочно-белкового сгустка

Температура К Энергия сдвига, мДж/м2, в образцах Термодинамические параметры, мДж/м2, в образцах

Опытном 0,04кг/кг Контрольном Опытном 0,04 кг/кг Контрольном

ТБ и те и

288 468,3 440,6 703,01 1171,3 688,3 8 1133,4

293 452,6 425,5 715,21 1167,8 700,3 3 1128,8

298 437,1 411,7 727,42 1167,3 1 712,2 8 1128,0

303 432,7 409,1 739,62 1172,3 724,2 3 1132,8

10 1Б 20 25 30 зе Доза внесения СОМ в молоко, г/кг

Рис. 2. -Изменение предельного напряжения сдвигав молочно-белковом сгустке

♦ 20 С-

-25С-ЙГ-30С •

- 35С |

В таблице 4 приведены расчетные значения изменения энтальпии мо-лочно-белкового сгустка.

Таблица 4.

Изменение энтальпии молочно-белкового сгустка в опытном и __контрольном образцах_

Температура, "С Опытный образец - 0,040 кг/кг. Энтальпия, кДж/моль

т, К к. кДж/(моль К); п* Н

15 288 8,314 0,0053 12,93

20 293 8,314 0,0053 13,15

25 298 8,314 0,0053 13,38

30 303 8,314 0,0053 13,60

Контрольный образец

Температура, "С т, К я, кДж/(мольК) п* Н

15 288 8,314 0,0057 13,65

20 293 8,314 0,0057 13,89

25 298 8,314 0,0057 14,12

30 303 8,314 0,0057 14,36

*п— коэффициент усилия напряжение сдвига.

Добавление сухого обезжиренного молока в качестве структу-рообразователя, положительно влияет на реологические свойства молочно-белкового иустка, повышает его упруго-эластичные показатели, способствует увеличению выхода творога на 10-15%.

Динамическую вязкость обогащенного молока при изменении температуры описывают уравнением Френкеля - Эйринга:

(2)

Линеаризация уравнения Френкеля - Эйринга в температурном диапазоне 5...50°С экспериментальных данных изменения вязкости обогащенного молока (при внесение СОМ 0,040 кг/кг) позволило рассчитать энергию активации Ев = 20,573 кДж/моль (см. рис.1). Расчетная формула изменения динамической вязкости обогащенного молока имеет вид

77 =0,4-10 • ехр

20,573-Ю3 8,314-Г

(3)

3,25 3,35 3,45 1000/Т, К"1

Рис.3. Изменение динамической вязкости обогащенного молока

Биотермодинамический метод исследования процесса структу-рообразования геля может служить инструментальным средством получения объективной информации о параметрах структурообразования белков молока.

Изменение титруемой и активной кислотности в течение процесса структурообразования представлены на рис. 4. Результаты математического моделирования изменения титруемой и активной кислотности в зависимости от процесса коагуляции белков обогащенного молока представлен в табл. 5.

1 —в—титруемая —♦—активная г

4 5 6

Время коагуляции, ч

Рис. 4. - Изменение титруемой и активной кислотности в молочно-белковом сгустке в опытном образце с внесением 0,04 кг/кг СОМ в молоко

Таблица 5.

Изменение титруемой кислотности в молочно-белковом сгустке с внесением в молоко СОМ

Образцы исследования Титруемая кислотность (в процессе коагуляции, ч), °Т

1 2 3 4 5 6 7 8

Контроль 29,0 38,0 46,0 54,0 60,0 64,0 68,0 70,0

0,03 кг/кг 29,0 39,0 48,0 55,0 62,0 67,0 72,0 74,0

0,04 кг/кг 29,0 40,0 49,0 56,0 63,0 69,0 73,0 75,0

Таблица 6.

Регрессионные модели изменения титруемой и активной кислотности от времени процесса коагуляции белков обогащенного молока

Доза внесенного СОМ Уравнения регрессии Коэффициент детерминации (Я2)

Кислотность

титруемая активная титруемая активная

Контроль У= -0,6012х2 + 11,327х + 17,982 У= - 0,0395х2 + 0,0661х +6,6696 Я2= 0,999 Я2 =0,993

0,03 кг/кг У = -0,5833х2 + +11,726х+ 17,857 У=-0,0602х2 +0,2012х+ 6,5038 112= 0,999 Я2 =0,994

0,04 кг/кг У = -0,6429х2 + +12,381х+17,429 У = -0,0508х2 +0,1122х+,6219 К2= 0,999 Я2 =0,996

Сравнительный анализ физико-химических показателей показал, что время процесса коагуляции белков в опытном образце завершается в течение 6 ч, в то время как в контрольном этот процесс длится 7-8 часов.

Математическое моделирование процесса структурообразования молочно-белковых сгустков осуществлялось с использованием прикладной математической программы «ТаЫеСигуе-40». Математическое описание зависимости предельного напряжения сдвига и энергии сдвига между температурой и дозой вносимого СОМ представлены на рис. 5,6.

Рис. 5.- Функция отклика изменения предельного напряжения сдвига в обогащенном молочно-белковом сгустке 2 = а + Ьх + су

1 + 14х + ех2 + fxъ + gy, где коэффициенты а =1280,21; Ь = -12,23; с = -2,86; с1 = -0,039; е = 0,001; -2,003; § =-0,003. Коэффициент детерминации 0,998.

е "и 2

1 1700

3

ш

1 1660 ш

| 1600 пт х ш

О 1550

|15О0

1750 £

1700 «

г

1550 | 1500 |

5 £

Рис. 6.- Функция отклика изменения энергии сдвига в обогащенном молочно-белкового сгустке

г = (а + Ьх + сх2 + ¿¿с3 + еу)/(1 + + (5)

а=362,05; Ь=9,43; с=-0,652; с!=0,009; е=-1,248; ^=-0,0088; g=-0,0038; Коэффициент детерминации Я2 =0,998

Проектирование многокомпонентного творожного продукта осуществлялось методом системного моделирования, основой которого является фундаментальный закон сохранения массы вещества и реализуется с помощью - линейного программирования, частным случаем которого является симплекс - метод. Разработанные программные модули МИНИМАКС, АМИНОСКОР, ВИТАМАКС и МИНЕ-РАЛМАКС, позволяют задавать и корректировать комплекс желательных характеристик конечного продукта, рассчитывать необходимые виды и количественные соотношения сырьевых компонентов.

С целью удовлетворения потребителей вкусовыми особенностями подобраны натуральные ягодные наполнители для добавления в творожные продукты. Подбор наполнителей осуществляли на основании количественного варьирования дозы наполнителя и оценки орга-нолептических показателей творожных продуктов с наполнителями.

В творожных продуктах определены основные показатели, характеризующие его пищевую, биологическую и энергетическую ценность. В таблице 7 приведены варианты разработанных рецептур.

Таблица 7.

Варианты рецептур творожного продукта полученных на основе обогащенного молока

Ингредиенты Рецептура, расход сырья кг, на 100 кг

«НАСТЕНА» «ДАШУТКА» «МИШУТКА»

Творог жирный 75,0 65,0 60

Сливки 20% 21,6 28,6 33,95

Брусника 0,0 1,0 1,0

Черника 2,3 2,3 2,0

Голубика 0 1,0 1,0

Клюква 0 1,0 1,0

Ванилин 0,05 0,05 0,05

Сахар 1,0 1,0 1,0

Себестоимость, руб. 8044,50 7759,50 ' 7509,75

Массовая доля, %: жира 17,8 17,4 17,6

белка 11,1 9,9 9,4

углеводов 4,2 4,5 4,5

Витаминов, мг%

Е 0,33 0,37 0,38

А 0,15 0,16 0,16

в. 0,04 0,042 0,041

в2 0,24 0,225 0,215

С 0,72 1,201 1,170

Продолжение таблицы 7

Энергетическая ценность, кДж 924,90 893,82 891,80

Макроэлементов, мг% калия 112,03 112,11 112,95

кальция 132,35 124,20 121,44

натрия 39,55 38,39 38,45

фосфора 183,13 167,29 160,69

магния 19,58 18,27 17,62

Микроэлементов, мг% медь 0,06 0,05 0,05

цинк 0,35 0,33 0,32

фтор 0,03 0,026 0,025

железо 0,42 0,39 0,37

Аминокислотный скор творожного продукта приведен на рис. 6.

Вал Изо Лей Лиз Мет+Цис Тре Трп Фен+Тир

Рис.6 - Аминограмма творожного продукта «НАСТЕНА» предназначенного для питания школьников в возрасте от 10 до 12 лет

Для определения срока годности 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 творожных продуктах контролировали показатели безопасности. В процессе хранения исследовались органолептические, микробиологические показатели продуктов, титруемая и активная кислотность.

Результаты микробиологических исследований. Для оценки степени влияния ростостимулирующих веществ в обогащенном молоке на рост микроорганизмов по методике разработанной профессором Гавриловой Н.Б. и доцентом Пасько О.В. рассчитан коэффициент стимуляции роста (Кр), который представляет собой отношение логарифма клеточной концентрации в среде с ростостимулирующими веществами (СОМ) к аналогичному показателю в контрольном образце. Кр = 1,15.

Для оценки жизнеспособности микробиологических культур в процессе хранения пищевых продуктов рассчитаны - коэффициент среднесуточного снижения клеточной концентрации микроорганизмов (Кен) и показатель жизнеспособности микроорганизмов в процессе хранения (Пж):

1 ё(КОЕ„/КОЕк) (6)

лся ~ >

т

где КОЕн - логарифм клеточной концентрации микроорганизмов на начальном этапе хранения; КОЕк - логарифм клеточной концентрации микроорганизмов на конечном этапе хранения; г - продолжительность хранения, сут.

ПЖ=\!КСН (7)

Расчеты показали, что Ксн = 1,06, показатель жизнеспособности микроорганизмов равен Пж = 0,94. Результаты проведенных исследований подтвердили гипотезу о том, что обогащение молока СОМ стимулирует рост микроорганизмов.

В условиях хранения при температуре 4°С рост клеточных культур отсутствует, можно предположить, что творожные продукты с ростостимулирующими веществом - СОМ служат для них не только питательной, но и защитной средой, в которой они сохраняют необходимую концентрацию до конца срока годности продукта (не менее 10б КОЕ/см3).

Результаты реологических исследований. Для творога и творожных продуктов важным фактором является консистенция и её устойчивость в процессе хранения. Консистенция творожных продуктов характеризуется реологическими показателями коагулированного белка. Проведённые исследования творожных продуктов в процессе хранения, свидетельствуют о сохранности консистенции, что подтверждает устойчивость структуры продукта. В таблице 7 приведены реологические данные контрольного образца, в таблице 8 структурно-механические показатели творожного продукта выработанного по рецептуре «Настена».

Таблица 7.

Реологические параметры творожного продукта выработанного из __контрольного образца___

Скорость сдвига,с"' 0,6 1 3 9 81 185,8

Напряжение сдвига, Па 14592,2 13996,6 14592,2 1-8463,6 17272 13401

Динамическая вязкость, Па-с 24320,3 13996.6 4864,1 2051,5 213 72,1

Таблица 8. Реологические параметры творожного продукта выработанного из обогащенного молока с внесением СОМ (0,04 кг/кг)

Скорость сдвига,с"' 0,6 1 3 9 81 185,8

Напряжение сдвига, Па 16379 17272,4 18463,6 20846 27397 28291

Динамическая вязкость, Па-с 27298,3 17272,4 6154,5 2316,2 338 152

Приведенные реологические параметры (см. табл.7-8) свидетельствуют о том, что в творожном продукте, выработанном из обогащенного молока, напряжете сдвига и динамическая вязкость выше, чем в контрольном образце. Это объясняется более упорядоченной тиксотропной структурой коагуляцион-ного типа творожного продукта выработанного из обогащенного молока.

На основании анализа экспериментальных данных - органолептиче-ских, титруемой и активной кислотности, а также микробиологических показателей, установлен срок годности творожных продуктов 7 суток при температуре хранения (4±2)°С.

В таблице 8 приведена калькуляция себестоимости

Таблица 8.

Калькуляция себестоимости творожных продуктов с _ягодными наполнителями, руб./кг_

Статьи затрат Стоимость статей затрат творожного продукта с массовой долей сухих веществ, %

15 20

Молоко сырье 17,49 21,88

Сливки 20% 19,21 19,67

Сахар 1,85 1,85

СОМ 6,0 6,0

Ягодные наполнители 12,84 13,15

Вспомогательные материалы 0,31 0,31

Упаковочные материалы 7,35 7,35

Энергозатраты 1,51 1,54

Заработная плата 1,36 1;зб

Полная себестоимость продукта, руб./кг 67,92 73,11

Глава 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

Разработана технология творожного продукта, блок-схема его производства представлена на рис. 10. Для производства творожного продукта разработана техническая документация, которая утверждена

Входной контроль сырья и материалов

Молоко-сырье ГОСТ Р 52054-2003

Сухое обезжиренное молоко ГОСТ Р 52791-2007

Промежуточное хранение

Не более б ч при I = (4+2) °С

Переработка сырья

Подогрев

Сепарирование

г = (45+5) °С

1 = (45+5) °С

Нормализация молока по белку, жиру, сухих веществ (в зависимости от жирности творога) Обогащение молока СОМ (10, 20, 30,40) * 10'3 кг/кг; г = 40°С; т = 3 ч.

Охлаждение и промежуточное хранение 1 = 4°С

Пастеризация

1 = (78-80) °С, 15-20 сек-

Процесс коагуляции белков обогащенного молока

Охлаждение

до t = (32+2) °С

шт

Внесение закваски, сычужного фермента и хлористого кальция.

3%; 0,8-1,2 г/т, СНУ-МАХ СаС12 300 -400 г/т, г - (32+2)

Коагуляции белков обогащенного молока

при г = (32+1=2) °С; до рН=4,7-4,6; К - 70°Т

Разрезка и подогрев сгустка

г=(30-40) °с

Перемешивание и охлаждение творожного сгустка

до г = (14-16) °С

Внесение компонентов (масло, сахар, ванилин, ягодные наполнители)

Фасовка творожного продукта I = (14+2) °С, маркировка

Доохлаждение творожного продукта в камере хране-_ния до 1 = (4+2) °С, т = 3-4 ч_

Хранение продукта

Не более 7 сут в холодильной камере, при температуре _не выше (4+2)°С_

Реализация готового продукта

Рис. 6.- Блок схема технологического регламента производства творожного продукта на основе обогащенного молока с ягодной композицией.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Исследованы физико-химические свойства заготовляемого молока, используемого на молочных предприятиях Омской области, определены его среднестатистические показатели. Установлено, что принимаемое молоко имеет низкое содержание белка (2,90 ±0,2) масс.%. Изучен способ коррекции состава молока-сырья путем обогащения его СОМ. Разработан матричный метод коррекции состава нормализованной смеси.

2. Исследован процесс структурообразования обогащенного мо-лочно-белкового сгустка, структурно-механические параметры геля. Дана термодинамическая оценка процесса структурообразования. Определены изменения энтальпии молочно-белкового сгустка в зависимости от температуры и дозы СОМ.

3. Изучен процесс коагуляции белков обогащенного молока при использовании закваски СН1Ч-19 (Ьайососшз 1асйз БиЬзр. сгешопэ, ЬайососсиБ Ьсйв виЬзр. 1ас&, Ьеисош^ос тезеЩепнёез зиЬзр. сгето-пв и Ьа^ососсиз 1асЙ5 БиЬэр. <Ласе1у1ас^з) и ферментного препарата СНУ-МАХ™. Определено время коагуляции (б,0±2,0) ч при температуре (32±2) °С.

4. На основании результатов анализа результатов экспериментальных данных построены математические модели, получены графические зависимости и уравнения регрессии, характеризующие степень влияния дозы СОМ и температуры на структурно-механические параметры молочно-белкового сгустка - предельное напряжение сдвига и энергия сдвига. Определена рациональная доза внесения СОМ в молоко, данная величина составляет 0,040 кг/кг молока.

5. Изучено влияние обогащенного молока на качественный и количественный состав белков творожного продукта. Установлено, что в творожном продукте на основе внесения СОМ в количестве 0,040 кг/кг содержится больше на 2,5 % незаменимых аминокислот, в сравнении с белками творога, полученного традиционным способом.

6. Подобраны ягодные ингредиенты Сибирского региона для расширения ассортиментной линейки творожного продукта на основе обогащенного молока:

- композиционные ягодные наполнители вносятся в количестве 2-4 мас.%, с их использованием разработаны рецептуры творожного продукта «Настена», «Дашутка» и «Мишутка».

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

8. Определена пищевая, биологическая и энергетическая ценность творожных продуктов. Разработана технология и техническая документация (СТО 00419839-001-2012) для производства творожного продукта на основе обогащенного молока с повышенной биологической ценностью. Проведена промышленная апробация технологии творожного продукта на молочном предприятии «ВНИМИ-Сибирь» Рос-сельхозакадемии (г.Омск)

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

Х.Лисин, П.А. Моделирование продуктов для школьников / П.А. Лисин, Ю.А. Канушина // Молочная промышленность. - 2011. - №8. -С.56-58.

l.JIucun, П.А. Аминокислотный состав творожного продукта / П.А. Лисин, Ю.А. Канушина // Молочная промышленность. - 2011. - № 11.-С. 64-65.

3. Канушина, /O.A. Компьютерное моделирование аминокислотного состава многокомпонентных пищевых продуктов / Ю.А. Канушина, И.В. Кистер, П.А. Лисин // Хранение и переработка сельхозсырья. -2011. -№II. —С.44-46.

4. Лисин, П.А. Биотермодинамический метод оценки структурообра-зования молочно-белкового сгустка / П.А. Лисин, Ю.А. Канушина, И.В. Кистер // Молочная промышленность. - 2012. - №2. - С.34-35.

5. Канушина, Ю.А. Анализ и тенденция производства творога с растительными компонентами / Ю.А. Канушина, П.А. Лисин. - Сб. матер. Междун. научно-практ. семинара «Современные технологии продуктов питания: теория и практика производства». - Омск. - 2010. - С. 134-136.

6.Канушина, Ю.А. Анализ рынка пищевых ингредиентов для использования в производстве творожных изделий / Ю.А. Канушина, П.А. Лисин. - Сб. матер. Междун. научно-практ. семинара «Современные технологии продуктов питания: теория и практика производства». -Омск. - 2010. - С. 136-139.

1.Канушина, Ю.А. Компьютерное моделирование рецептуры творожного продукта «Кислинка» с растительными компонентами / Ю.А. Канушина, И.В. Кистер, П.А. Лисин. - Омск. Вестник ОмГАУ. №1, Январь-март, - 2011. - С.73-79. 8. Канушина, Ю.А. Конструирование рецептуры творожного продукта «Кислинка» с фруктово-ягодными композициями / Ю.А. Канушина, П.А. Лисин. - Материалы II Международной научной конференции «Молодежная наука пищевой промышленности». Ставрополь, -2011. - С.197-203.

9. Канушина, ЮЛ. Творожный продукт с ягодными композициями Сибирского региона / Ю.А. Канушина, Д.П. Скоков. - Сб.мат-лов IV Межд-ной науч.практ. конф. поев. 80 -ю факул. техн. молочной пром-сти. «Перспективы произ-ва. прод питания нового поколения». Омск. 19-20мая -2011. -С. 152-155.

10. Канушина, ЮЛ. Моделирование витаминного состава поликомпонентного творожного продукта / Ю.А. Канушина, П.А. Лисин. - Сб. мат-лов IV Межд-ной науч.практ. конф. поев. 80-ю факул. технологии молочной промышленности «Перспективы произ. продуктов питания нового поколения». Омск. 19-20 мая - 2011. - С.138-143.

11.Канушина, ЮЛ. Термодинамическая оценка хранимоспособности молочных продуктов / Ю.А. Канушина, П.А. Лисин. - Сб. мат-лов IV Межд-ной науч.практ. конф. поев. 80 -ю факул. техн. молочной пром-сти. «Перспективы произд. продуктов питания нового поколения». 0мск.19-20 мая-2011. - С.147-152.

12.Канушина, ЮЛ. Энергия активации как мера хранимоспособности пищевых продуктов / Ю.А. Канушина, П.А. Лисин. - Сб. мат-лов IV Межд-ной науч.практ. конф. поев. 80-ю факул. техн. молоч. пром. «Перспективы производства продуктов питания нового поколения». Омск. 19-20 мая. - 2011. - С.143-147.

13. Канушина, ЮЛ. Маркетинговые исследования объектов производства творога с растительными компонентами / Ю.А. Канушина. -Материалы IX Межрегиональной студенческой научно практической конференции «Наука и производство: состояние и перспективы». Кемерово, 21 февраля - 2011. - С. 87-89.

14.Канушина, ЮЛ. Метрологическая оценка метода определения поверхностной энергии молока и молочных продуктов / Ю.А. Канушина, И.В. Кистер, П.А. Лисин. - Сб.научных трудов с международным участием «Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока». Выпуск 8. Барнаул. - 2011. С.45-49.

15. Канушина, ЮЛ Матричный метод расчета содержания кальция в творожной фруктово-ягодной композиции / Ю.А. Канушина, П.А. Лисин. - Сб. научных трудов с международным участием «Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока». Выпуск 8. Барнаул. Май. - 2011. - С..32-37.

16. Канушина, ЮЛ. Компьютерное моделирование витаминного и минерального состава творожного продукта / Ю.А. Канушина, П.А. Лисин. - Сб.материалов межд научно-техн. конф. «Современные достижения биотехнологии». Ставрополь. -2011. Часть 3. - С.275-278.

17. Канушина, ЮЛ. Термодинамическая оценка поверхностного слоя сыворотки / Ю.А. Канушина, П.А. Лисин. - Сб.материалов Межд на-

учно-техн. конф. «Современные достижения биотехнологии«». Ставрополь. - 2011. Часть 1. - С.59-62.

18. Кану шипа, Ю.А. Моделирование рецептуры творожных продуктов обогащенных фруктово-ягодными композициями / Ю.А. Канушина, П.А. Лисин. - Сб. матер. Межд. научно-практич. конф. «Инновационные технологии - аграрному сектору экономики». Казахстан. Семей. - 2011. Т.2. - С.29-32.

19. Лисин, ИА. Энергетическая оценка структурированности молочных продуктов / П.Л. Лисин, Ю.А. Канушина // Переработка молока, №2, - 2012. С. 35-36.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Еа - энергия активации, Дж/моль; ТАЯ - энтропийная составляющая энергии связи влаги, Дж/кг; АЛ - энергия затрачешгая на разрыв связей влаги, Дж/кг; г - теплота фазового перехода, Дж/кг; К -универсальная газовая постоянная, 11=8,314 Дж/(кг-Т); и - полная поверхностная энергия, Дж/мЛ-СОМ- сухое обезжиренное молоко; КУНА - коэффициент утилитарности незаменимой аминокислоты; КСАС — коэффициент сбалансированности аминокислотного состава; КРАС-коэффициентразбалансированности аминокислотного состава; ПСИ- показатель сопоставимой избыточности; ИНАК - индекс незаменимых аминокислот; Г - термодинамическая

температура, К; 0 - предельное напряжение сдвига, Па.; п_ _

¿Т

где и — усилия напряжение сдвига; АН - изменение энтальпии, кДж/моль; Кр - коэффициент стимуляции роста; Ксп - коэффициент среднесуточного снижения клеточной концентрации микроорганизмов в процессе хранения; Пж - показатель жизнеспособности микроорганизмов в процессе хранения, где А - постоянная, имеющая размерность вязкости, Па-с; % - ускорение свободного падения (9,81 м/с2);

Подписано в печать 07.02.12. Формат 60 X 84 1/16. Гарнитура «Тайме». Печать на ризографе. Усл. печ. л. 1,63. Тираж 100 экз.

Отпечатано в типографии ИП Макшеевой Е.А. 644034, Омск, ул. Долгирева, 126, тел. 351-445

61 12-5/1887

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина»

На правах рукописи

(у

КАНУШИНА ЮЛИЯ АЛЕКСАНДРОВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ БЕЛКОВЫХ СГУСТКОВ ОБОГАЩЕННОГО МОЛОКА И РАЗРАБОТКА НА ЕГО ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ ТВОРОЖНЫХ ПРОДУКТОВ С

ЯГОДНОЙ КОМПОЗИЦИЕЙ

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 П.А. Лисин

ОМСК-2012

СОДЕРЖАНИЕ

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

ГЛАВА 1. Состояние и тенденции производства творожных продуктов с фруктово-ягодной композицией..........................................................6

1.1. Литературно-патентный анализ работ в технологии производства творожных продуктов.............................................................................6

1.2. Эволюция научных концепций в области здорового питания..............................................................................................Ю

1.3. Коррекция состава заготовляемого молока................ ........................17

1.4. Концепция компьютерного проектирования многокомпонентных продуктов питания функционального назначения....................................24

1.5. Характеристика фруктовых и ягодных наполнителей используемых при производстве творожных продуктов ..........................................................30

1.6. Заключение по главе 1. Цель ?и задачи научно-исследовательской работы.............................................................................................36

ГЛАВА 2. Методология и организация проведения исследований.............41

2.1. Постановка экспериментальных исследований..................................41

2.2 Объекты и методы исследований .................................................49

2.2.1. Физико-химические и органолептические показатели.....................49

2.2.2. Электрофоретические и биохимические методы.............................50

2.2.3 Микробиологические методы исследований............................................54

2.2.5. Методы математического анализ..............................................54

ГЛАВА 3. Результаты исследований и их анализ....................................59

3.1. Матричный метод коррекции состава молока в технологии производства творога............................................ц...............................................59

3.2. Биотермодинамический метод исследования процесса структурообразования обогащенного молочно-белкового сгустка...................62

3.3. Математическое моделирование реологических данных структурообразования обогащенного молочно-белкового сгустка..................68

3.3.1. Разработка математической модели зависимости предельного напряжения

■if

сдвига о дозы внесение СОМ и температуры.............................................69

3.4. Исследование структурно-механических свойств творожного продукта выработанного из обогащенного молока...................................................72

3.5. Системное модульное моделирование рецептур творожных продуктов с ягодной композицией........................:?..............................................77

3.6. Изучение качественных показателей творожного продукта в процессе хранения.......................................................................................106

3.7. Определение пищевой, биологической и энергетической ценности

творожного продукта..........................^..............................................111

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ..........................................................................118

4.1. Разработка технологии и нормативной документации для производства творожного продукта с ягодной композицией для школьного продукта...............................................?.............................................................118

4.2. Разработка нормативной документации и апробирование технологии творожного продукта на производстве..................................................123

4.3. Расчет экономических показателей производства творожного

продукта......................................................................................125

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ..........................................127

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ................................129

ПРИЛОЖЕНИЯ.............................................................................147

ВВЕДЕНИЕ

Важнейшей задачей государства является обеспечение населения страны качественными продуктами питания, адекватным потребностям всех возрастных и социальных групп. Приоритетная значимость питания отражена в постановлении Правительства РФ №917 от 10.08.98 «О концепции государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации».

Вопросы адекватного и здорового питания сегодня актуальны во всем мире. Создание широкого ассортимента безопасных продуктов, содержащих необходимый набор макро - и микронутриентов обусловлено современными требованиями науки о питании, изменением образа жизни и условий труда, национальными традициями, глобализацией общества. В основных положениях реализации государственной политики в области здорового питания особое внимание уделено разработке и производству полноценных, безопасных продуктов, обогащенных физиологически активными компонентами, продукты питания функционального назначения. 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. Важной составляющей питания являются продукты, которые способствуют лучшему усвоению организмом. Первостепенная роль среди широкого ассортимента продуктов 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.

Автор диссертационной работы в своих исследованиях основывался на научных трудах известных ученых, как Н.С.Королевой, П.Ф. Крашенинина, H.H. Липатова (ст.), H.H. Липатова (мл.), А.П. Покровского, И.А. Радаевой, И.А. Рогова, В.Б. Спиричева, Е.И. Титова, В.А. Тутельяна, A.M. Уголева, A.M. Шалыгиной, А.Г.Храмцова и др. и получили свое развитие в молочной отрасли благодаря работам Н.Б. Гавриловой, В.И. Ганиной, Н.И. Дунченко, И.А.

Евдокимова, Jl.А. Забодаловой, Л.А. Остроумова, И.В. Смирновой, A.A. Майорова, Л.М.Захаровой, H.A. Тихомировой, A.M. Осинцева, М.П.Щетинина, Э.С.Токаева, И.С. Хамагаевой, С.Б.Юдиной, Burkit D., Hassan А., Schenker S., Wong J. и др. Работы данных ученых послужили методологической основой авторских исследований диссертационной работы.

Цель диссертационной работы - исследование процесса структурообразования белковых сгустков обогащенного молока и разработка на его основе технологии творожного продукта с фруктово-ягодной композицией/

Научная новизна работы. Исследован процесс структурообразования при кислотно-сычужной коагуляции белков обогащенного молока в технологии производства творожных продуктов, установлены рациональные дозы внесения сухого обезжиренного молока и время коагуляции.

Построены математические модели, графические зависимости и уравнения регрессии, характеризующие влияние дозы СОМ и температуры коагуляции на качественные показатели творожного продукта. Изучено влияние обогащенного молока на качественный и количественный состав белков творожного продукта, получены данные свидетельствующие об его повышенной биологической ценности.

Подобраны ягодные ингредиенты для производства творожных продуктов, позволяющие повысить пищевую ценность продукта.

Разработаны оптимальные композиции пищевых ингредиентов и на их основе рассчитаны рецептуры творожных продуктов, предназначенных для питания школьников. Определены пищевая, биологическая, энергетическая ценность и безопасность нового продукта, установлен срок его годности.

Практическая значимость работы. Разработана технология творожного продукта с ягодной композицией для его производства СТО 00419839-0012012. Проведена промышленная апробация разработанной технологии в условиях выработки опытной партии творожного продукта на молочном предприятии ОНО «ВНИМИ-Сибирь» Россельхозакадемии (г.Омск).

1 СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВОРОЖНЫХ ПРОДУКТОВ С ЯГОДНОЙ КОМПОЗИЦИЕЙ

1.1 Литературно-патентный анализ работ в технологии производства творожных продуктов

Д.Е. Щедушнов рекомендует в производстве творога применение стабилизированных экструзионных форм молочного белка (стабилизированный экструзионный молочный белок - СТЭМБ). В качестве основных видов сырья использовали сухое обезжиренное молоко (СОМ) и сухие молочные белковые концентраты (МБК), полученные ультрафильтрацией (УФ) обезжиренного молока и на основе технологии разделения фаз.

В настоящее время все большую популярность среди потребителей приобретает зерненный творог. В, частности, учеными специалистами КемТИППа разработана технология зерненного творога «Кузбасский» [42,43,44,115,116,125,132,136,137].

Л.В. Калинина, В.И. Ганина, Н.И. Дунченко изложили полное описание технологии творожка мягкого диетического - кварка. Кварк вырабатывается из пастеризованного обезжиренного молока путем сквашивания его закваской приготовленной на чистых культурах молочнокислых бактерий, с применением раствора хлористого кальция и свертывающего молоко фермента с дальнейшим отделением сыворотки от сгустка на творожном сепараторе с добавлением или без добавления к полученному обезжиренному творогу сливок, плодово-ягодных наполнителей, ароматизаторов и красителей. Продукт предназначен для непосредственного употребления в пищу и для промышленной переработки на пищевые цели [35,36,37].

Магистральным направлением совершенствования технологии производства творога является использование мембранной технологии. Мембранная технология получает широкое применение в молочной

промышленности (производство мягких и твердых сыров, производство творога, регенерация рассолов, мембранная стерилизация молока, переработка молочной сыворотки). Наибольший практический интерес для молочной промышленности представляют баромембранные процессы, практическая реализация которых обуславливается новыми технологиями и оборудованием.

Преимущества мембранного метода получения творога [108]:

- повышение питательных свойств за счет сохранения сывороточных белков;

- увеличение выхода творога - в фильтрат переходят только вода, лактоза и соли (при содержании сухих веществ в твороге 18-20 % на 1 кг творога расходуется 3,0-3,2 л молока);

Б.А. Лобасенко и Р.Б. Лобасенко провели теоретический анализ баромембранных процессов с целью использования ультрафильтрация молока и молочных продуктов. Ими предложена научная концепция, предусматривающая повышение интенсивности баромембранных процессов за счет гидромеханических явлений, возникающих на мембране в результате концентрационной поляризации.

Г.Б. Гаврилов теоретически обосновал и практически разработал технологии мембранных процессов переработки молочной сыворотки и создания продуктов с функциональными свойствами, в числе которых биопаста творожная термизированная нормальной жирности 5,0 %, 7,0 % и 9,0 % с лактулозой фруктово-ягодная, и/или со специями, в том числе витаминизированная.

Д.В. Мирончиковым дан анализ особенностей получения творога с использованием ультрафильтрации. Ряд предприятий в стране освоили этот метод, что позволило существенно снизить расход сырья и соответственно себестоимость готовой продукции. Такой творог отличается от традиционного, структурой и более мягкой консистенцией. Его вкусовые качества намного лучше при одинаковом содержании жира. Такой творог можно использовать в качестве исходного сырья для производства творожных масс, творожных

сырков, плавленых сыров и пр., при этом их себестоимость будет значительно ниже [108].

Сегодня применяют два способа производства УФ-творога. Первый - это ультрафильтрация молока с целью его концентрации с последующим сквашиванием. Получаемый сгусток практически не отдает влагу, содержание сухих веществ в нем изначально 18-20 %. Второй способ - это ультрафильтрация сквашенного сгустка. Большое влияние на качество получаемого творога оказывает кислотность сгустка перед обработкой. УФ-творог используется для разных целей - как сырье для творожных масс, как основу для творожных десертов, как основу для производства изделий типа «Эксквиза», как основное сырье для выпечки творожных тортов и чизкейков.

Г.Ф.Вальтер и Н.Б.Гаврилова разработали технологию творожных продуктов на основе концентрированного (подсгущенного) молока. Произведенный из концентрированного молока с использованием заквасочных культур и коагулянта творожный продукт предназначен для непосредственного употребления в питании населения. Сгустив молоко до концентрации сухих веществ 25% и охладив до температуры заквашивания вносили закваску в коагулянт. Это позволило получить творожный продукт с сохранением всех составных частей молока [6,7,8].

Основная цель разработки вышеперечисленных творожных продуктов является повышение их пищевой, биологической ценности и расширение гаммы органолептических показателей.

В молочной промышленности применяется два способа производства творога: традиционный и раздельный. Для получения сгустка в технологии творога используется кислотная и кислотно-сычужная коагуляция белков молока [ 74].

После получения молочно-белкового сгустка реализуется технологическая операция - отделение сыворотки, в состав которой переходит часть ценных пищевых компонентов молока, в том числе сывороточные белки, углеводы, минеральные вещества, некоторые витамины, что снижает

экономическую и социальную эффективность производства творога, а также создает проблему подбора способов и технологий для переработки творожной сыворотки [74,152,153,154].

За последние 10 лет выполнены обширные научные исследования в области совершенствования технологии производства творожных продуктов, основным направлением которых являлось обогащение творожной массы растительными ингредиентами [4, 6, 11, 13, 15, 18, 22, 34, 41, 46, 62, 63, 67, 68, 75, 82, 83, 97, 108, 111, 112, 135, 160,], что в целом говорит об актуальности проводимых работ, их практической значимости и важной составляющей в производстве продуктов здорового питания.

Объемы производства творожных продуктов по данным федеральной службы государственной статистики за 2005-2009 гг. приведены в табл. 1.1.1 и за 2010 г. Общий объем производства творога приведен в табл. 1.1.1

Таблица 1.1.1.

Производство молочной продукции в Российской Федерации

Наименование Производство продукции по годам

2005 2006 2007 2008 2009

Продукты творожные, т - - 17557 23135 67378

в том числе полуфабрикаты творожные, т 5879 6298 3346

Творог жирный, т 259819 304798 322365 315436 336104

в том числе с плодово-ягодными наполнителями, т 30608 43931 60895 49601 44626

Творог для детей грудного возраста, т 11518 13825 9935 9064 20661

Творог фасованный, т 138280 159407 189111 170961 1 189308

из общего количества творога жирного: творог с м.д.ж.18%, т 55530 58643

Творог с м.д.ж.9% и ниже, т 173305 209659 239694 232372 250848

Полуфабрикаты творожные (вареники, тесто для сырников и т.д.), т 1774 3058

_ Продолжение таблицы .1.1.1

в том числе быстрозамороженные полуфабрикаты с (вареники с творогом и блинчики с творогом, сырники и т.д.) 1616 2343 1939 4810 5109

Творог с м.д.ж. 18% и более, т - - 56193 59992 50087

из общего количества цельномолочной продукции в натуральном весе - жидкие и пастообразные молочные продукты для детей раннего возраста, т 85637 90196 99417 86365 139212

Творог с м.д.ж. 5% и ниже, т 63712 73141

Расширяется ассортимент производства творога и творожных продуктов. Помимо выпуска традиционных видов: творог с м.д.ж. 18 %, 9 %, 5 %, 2 %, не жирный, плодово-ягодный и др., производятся новые виды, обогащенные функциональными ингредиентами (творог «Бифилайф» и др.); плодово-ягодными наполнителями (фрукты, ягоды, соки, концентраты); ингредиентами немолочного происхождения (зерновые культуры, соя и соевые концентраты) [15,18, 22, 39, 42,46, 62, 75, 100, 109, 112, 132, 135, 158, 163].

1.2. Эволюция научных концепций в области здорового питания

Разработка технологии продуктов питания нового поколения ориентирована на производство комбинированных продуктов обогащенных растительными добавками. Биологически активными добавками (Б АД) и другими ингредиентами. По мнению академика Липатова H.H. (мл) только комбинированные продукты позволяют получить заданные свойства в проектируемых продуктах питания. При этом следует учитывать современные концепции в теории питания. В настоящее время известны различные принципы и положения теории питания. Ниже изложены основные теории

и

питания которые разработаны учеными и приведены в литературных источниках.

Правильное питание и здоровый образ жизни неразделимы. Принимаемая нами пища обеспечивает постоянное обновление, развитие клеток и тканей организма, является источником энергии. Продукты питания - это источники веществ, из которых синтезируются гормоны, ферменты и другие регуляторы обменных процессов. Обмен веществ полностью зависит от характера питания. Состав пищи, ее количество и свойства определяют физическое развитие