автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Исследование процесса структурообразования при сквашивании молока комбинированного состава

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ХОЛОДА

И ПИЩЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ ПРИ СКВАШИВАНИИ МОЛОКА КОМБИНИРОВАННОГО СОСТАВА

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных и рыбных

продуктов

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи УДК 637.146.3 : 637.181

КАЛЯКИНА ЛЮДМИЛА ПЕТРОВНА

Научный руководитель -

I/

кандидат технических наук, доцент Л.А. Забодалова

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

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

Глава 1. Состояние вопроса............................................................ 7

1.1. Основные принципы разработки комбинированных продуктов.. 7

1.2. Характеристика компонентов растительного происхождения, используемых при производстве комбинированных молочных продуктов .............................................................................. 14

1.2.1. Кедровые орехи........................................... 14

1.2.2. Семенасои.............................................. 20

1.2.3. Картофель и продукты его переработки ......................24

1.3. Особенности образования пространственной структуры в белковых системах...................................................................29

1.4. Роль структурно-механических показателей дисперсных систем в получении продукта с заданными свойствами..................... 35

1.5. Обоснование цели и задач исследования............................. 40

Глава 2. Объекты и методы исследований.......................................... 43

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

2.2. Объекты исследований.................................................... 45

2.3. Методы исследований..................................................... 46

2.3.1. Биохимические, физико-химические и микробиологические методы................................................................. 46

2.3.2. Реологические методы............................................ 47

Глава 3. Кинетика образования пространственной структуры ................. 51

3.1. Изучение влияния вида и количества растительной добавки на кинетику образования пространственной структуры.................... 52

3.2. Исследование процесса структурообразования комбинированных смесей с заменой молочного сырья растительным................. 74

3.3. Изучение влияния вида и количества закваски на кинетику структурообразования.......................................................... 90

Глава 4. Изменение структурно-механических показателей сгустков на стадии метастабильного равновесия и разработка технологического регламента .........................................................................................102

4.1. Структурно-механические свойства сгустков, полученных при использовании растительных добавок.......................................102

4.2. Структурно-механические свойства сгустков, полученных при частичной замене молочного сырья растительным.......................116

4.3. Исследование свойств комбинированных кисломолочных напитков на основе молока и продуктов переработки сои в процессе хранения...........................................................................125

4.4. Разработка технологического регламента на производство кисломолочных напитков на основе молока и продуктов переработки сои...................................................................................128

Выводы и основные результаты работы.............................................135

Список литературы....................................................................... 138

Приложения................................................................................154

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время одной из проблем питания населения является обеспечение его пищевого рациона биологически полноценным белком. Особое внимание уделяется растительным белкам, что обусловлено их высокой биологической ценностью и содержанием незаменимых аминокислот, которые в организме человека и животных не синтезируются.

Наиболее перспективным является создание комбинированных продуктов питания, т.к. белки различного аминокислотного состава могут взаимно дополнять друг друга. При этом их смесь, особенно белков животного и растительного происхождения, обладает большей биологической ценностью, чем исходные компоненты.

В последние годы наметилась устойчивая тенденция к росту производства молочных продуктов с растительными добавками, в том числе и кисломолочных напитков. В качестве добавок применяют в основном различные фруктовые и овощные наполнители, а также широкое распространение получили продукты переработки сои.

Кроме того, в настоящее время проводятся работы по созданию технологий и рецептур с использованием новых источников белковых наполнителей. Особое внимание при этом уделяется местным растительным ресурсам. Например, в Индии широкое применение получили белки земляного ореха и маиса, в странах Европы - соевые белки.

В нашей стране также проводились исследования по разработке технологии и рецептур различных молочных продуктов с использованием соевых бел-

ков [38, 43, 44, 45, 49, 110], а также других растительных наполнителей. В частности, на кафедре технологии молока и молочных продуктов Санкт-Петербургской государственной академии холода и пищевых технологий разработаны технология и рецептуры кисломолочных напитков с добавлением шрота кедровых орехов и белков картофеля (белкового картофельного препарата) [11, 128].

Использование компонентов растительного происхождения способствует повышению технико-экономических показателей производства, поскольку возрастает выпуск валовой продукции из одного и того же количества сырья.

Консистенция кисломолочных продуктов, наряду со вкусом и запахом, является основным фактором, определяющим их качество. Однако, в ряде случаев кисломолочные продукты, изготовляемые резервуарным способом, имеют жидкую консистенцию, в них наблюдается отделение сыворотки. Одна из возможных причин этого заключается в том, что структура сгустка в момент его перемешивания недостаточно прочная и разрушается необратимо, вызывая отделение сыворотки. Консистенция формируется в процессе сквашивания молока и зависит от свойств получаемого продукта. Поэтому, чтобы иметь возможность контролировать процесс производства кисломолочных продуктов и управлять им с целью получения продукта требуемой консистенции, необходимо знать, как протекает образование пространственной структуры сгустка во времени и какие факторы влияют на его продолжительность и величину структурно-механических показателей готового продукта.

Процесс структурообразования и влияние различных факторов на него при сквашивании коровьего молока, а также структурно-механические и сине-ретические свойства получаемых сгустков, изучался рядом исследователей. Однако, влияние растительных добавок на процесс структурообразования и структурно-механические свойства сгустков, получаемых при сквашивании молока комбинированного состава, подробно не изучался. В связи с этим была

предпринята попытка определить влияние различных растительных добавок и проследить общие закономерности, сопровождающие процесс образования сгустка при сквашивании молока комбинированного состава.

В диссертации изложены результаты исследований кинетики структуро-образования при сквашивании молочно-растительных смесей. Изучено влияние вида и количества растительных добавок и заменителей на процесс образования пространственной структуры, а также на структурно-механические и сине-ретические свойства сгустков и определены оптимальные количества данных добавок и заменителей для получения продукта высокого качества, хорошо удерживающего влагу и имеющего определенные прочностные показатели. Кроме того, изучалось влияние вида и количества закваски на данный процесс и свойства получаемых сгустков.

В результате проведенных исследований вязкостных и прочностных свойств на стадии метастабильного равновесия определен момент перемешивания сгустков, полученных при сквашивании молока комбинированного состава при использовании различных компонентов растительного происхождения.

На основании полученных данных составлены рецептуры и разработан регламент технологического процесса производства комбинированных кисломолочных напитков с использованием продуктов переработки сои как сухих, так и жидких.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 1.1. Основные принципы разработки комбинированных продуктов

Увеличение производства молочных продуктов сопровождается совершенствованием технологии и ассортимента, повышением качества и биологической ценности продуктов.

С учетом современного представления о важности составных частей молока в питании человека, основное значение среди них приобретает молочный белок. Этим и объясняется тенденция снижения жира в молоке и молочных продуктах и повышения содержания в них белка [38, 71, 96, 124].

Большим резервом для производства маложирных продуктов является побочное молочное сырье, которое обладает определенной энергетической и биологической ценностью, обусловленной наличием белковых азотистых соединений, углеводов, липидов, минеральных солей, витаминов, органических кислот, ферментов, иммунных тел и микроэлементов. Его можно отнести к полноценному нежирному сырью молочной промышленности, комплексное использование которого позволит повысить эффективность производства.

Обезжиренное молоко традиционно рассматривается как источник полноценного молочного белка. Его повсеместно применяют для нормализации молока, а также для выработки различных молочных продуктов [124].

Но тем не менее обезжиренное молоко не в полной мере перерабатывается на молочных предприятиях. В последние годы наметилась устойчивая тенденция по разработке новых видов молочных продуктов пониженной энергетической ценности и обогащенных белками растительного и животного происхождения.

На основе обезжиренного молока вырабатывают «свежие» (пастеризованные) и кисломолочные напитки. Для улучшения вкуса и повышения пита-

телыюсти в процессе приготовления напитков вносят наполнители или энергоемкие вещества (сахар, мед и др.). Некоторые напитки витаминизируют, добавляя к продукту витаминные препараты, или обогащают белком, повышая тем самым их биологическую ценность [124].

Увеличение выпуска биологически полноценных маложирных продуктов питания весьма актуально в свете концепции сбалансированного питания, согласно которой в суточном рационе человека должно быть достаточное количество белков. В связи с этим постоянно возрастает количество продукции, обогащенной различными белками [96].

Продукты, полученные на основе компонентов животного и растительного происхождения, можно разделить на три группы: продукты, в которых полностью или частично заменены энергетические компоненты (липиды, углеводы); продукты, в которых полностью или частично заменены белковые компоненты; продукты, не содержащие компонентов натурального молока [43]. Все эти группы продуктов называются модифицированными. К ним могут быть отнесены детские молочные продукты, ЗЦМ, в которых, например, вместо молочного жира используются другие виды жиров. Некоторые модифицированные продукты одновременно могут быть отнесены к комбинированным.

Необходимость производства продуктов первой группы обусловлена тем, что часть взрослого населения не усваивает молочный сахар - лактозу, и поэтому не может употреблять натуральное молоко. Возникает необходимость удаления из него лактозы или выделения белков для их повторного использования в виде искусственного молока. Биологическая ценность липидов в значительной мере обусловлена содержанием в них полиненасыщенных жирных кислот (линолевой, линоленовой и арахидоновой). Главный источник - растительные масла, которые содержат также много фосфатидов и токоферолов - важных компонентов питания. Поэтому для получения продуктов с пониженной кал о-

рийностью (молоко, сливки, кремы, пасты, мороженое, сыры) заменяют молочный жир растительными маслами.

Вторая группа продуктов предназначена в основном для питания детей. Использование коровьего молока для питания грудных младенцев и детей, страдающих желудочно-кишечными заболеваниями, затруднено тем, что повышенное содержание в нем ионов кальция приводит к образованию в желудке ребенка плотного, трудно перевариваемого коагулята белка. Для предотвращения этого полностью или частично заменяют ионы кальция ионами натрия или калия.

Кроме того, некоторые белки молока являются аллергенами для детей и взрослых. С целью устранения аллергических свойств этих белков предложено денатурировать их в обезжиренном молоке путем нагрева или заменять белками неживотного происхождения.

Третья группа - это белковые продукты, производящиеся в настоящее время во все возрастающем масштабе на основе растительных белков, преимущественно сои [30, 43, 44, 45, 49, 57, 84, 93, 95].

Одним из перспективных направлений получения продуктов повышенной биологической ценности, а также расширения ассортимента является создание новых продуктов с одновременным использованием сырья молочного и немолочного происхождения (комбинированные продукты).

Комбинирование достигается двумя способами, первый из которых заключается в добавлении к молоку и молочным продуктам сырья растительного и животного происхождения, второй - в добавлении молочных ингредиентов к сырью растительного и животного происхождения.

H.H. Липатов [71] называет комбинированные молочные продукты продуктами XXI века.

Он также отмечает, что одной из тенденций формирования ассортимента молочных продуктов является производство продуктов пониженной энергети-

ческой ценности (низкокалорийные продукты). Это направление в их производстве наметилось более 20 лет тому назад, когда стало ясным, что снижение физических нагрузок человека приводит к крайне нежелательным последствиям для его здоровья. Снижение энергетической ценности достигается различными путями, главными из них являются снижение жира в продуктах и замена сахара подслащивающими веществами.

Проблема снижения энергетической ценности молочных продуктов за счет уменьшения содержания в них жира, хотя и является не новой, но остается актуальной.

Эта проблема в настоящее время с успехом решается путем расширения производства маложирных молочных продуктов повседневного употребления (питьевого молока, кисломолочных напитков, творога и т.д.). Для увеличения спроса и улучшения вкуса таких продуктов их обогащают различного рода ароматизаторами и вкусовыми добавками. Комбинирование пищевого сырья открывает широкие возможности для повышения пищевой и биологической ценности продуктов.

Исследования диетологов показали, что для организации рационального питания следует увеличить производство и потребление маложирных молочных продуктов, полученных из обезжиренного молока, пахты и сыворотки и обогащенных белком. На основе обезжиренного молока и сыворотки можно также вырабатывать комбинированные молочные продукты с различными добавками растительного и животного происхождения [38].

Степень биологической ценности белков зависит от их аминокислотного состава, по которому они могут быть подразделены на полноценные и неполноценные. Известно, что отсутствие или недостаток в питании полноценных белков способствует возникновению различных заболеваний. Белки различного аминокислотного состава могут взаимно дополнять друг друга, и при этом их

смесь, обладает большей биологической ценностью, чем исходные компоненты.

Комбинирование молочно-белковой основы с различными добавками, в том числе растительного происхождения: злаковыми, бобовыми, овощными и фруктовыми, обеспечивает высокий уровень сбалансированности пищи по аминокислотному и витаминному составу.

Кроме того, наличие в добавках балластных веществ (неперевариваемых углеводов: пектина, целлюлозы и гемицеллюлозы, а также других неперевариваемых соединений: лигнина, гумми и др.), которые объединены под названием пищевая клетчатка или сырая клетчатка, влияет на состояние моторной функции пищеварительной системы и на течение липидного обмена [38].

Недостаток в рационе питания клетчатки является фактором, способствующим развитию таких болезней современного человека, как ожирение, жел-чекаменная болезнь, сердечно-сосудистые заболевания. Поэтому балластные вещества вызывают в последнее время значительный интерес. Их положительное воздействие заключается в том, что активизируются жевательные функции, удлиняется время пребывания пищи в желудке, повышается водная связь, активизируется перистальтика кишечника. Однако имеются и отрицательные последствия потребления большого количества балластных веществ. Избыток их в пище в какой-то мере снижает усвояемость микроэлементов.

Производство пищевых продуктов на основе молока и добавок растительного происхождения дает возможность не только использовать для питания молочный белок, но и получать новые пищевые продукты, обладающие повышенной (по сравнению с обычными молочными) питательной ценностью, вследствие обогащения их содержащи