автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработать технологию замороженных фруктовых десертов с молочными продуктами

ЧИЖОВА ПОЛИНА БОРИСОВНА

РАЗРАБОТАТЬ ТЕХНОЛОГИЮ ЗАМОРОЖЕННЫХ ФРУКТОВЫХ ДЕСЕРТОВ С МОЛОЧНЫМИ ПРОДУКТАМИ

Специальность 05.18.04 — технология мясных, молочных и рыбных

продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2013

1 4 НОЯ 2013

005538356

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт холодильной промышленности Российской академии сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Творогова Антонина Анатольевна

Официальные оппоненты: Петров Андрей Николаевич, доктор

технических наук, член-корреспондент РАСХН, директор ГНУ ВНИИКОП Россельхозакадемии

Гучок Жанна Леонидовна, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии мясных и молочных продуктов ФГБОУ ВПО МГУПП

Ведущая организация: Государственное научное учреждение научно-

исследовательский институт кондитерской промышленности Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится «3» декабря 2013 г. в часов на

заседании диссертационного совета ДМ 006.021.01 при Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт мясной промышленности им. В.М. Горбатова Российской академии сельскохозяйственных наук.

Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью учреждения, просим направлять по адресу: 109316, г. Москва, ул. Талалихина, 26, ГНУ ВНИИМП им. В.М. Горбатова Россельхозакадемии, секретарю диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИМП им. В.М. Горбатова Россельхозакадемии.

Автореферат разослан «1» ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, старший научный сотрудник

А.Н.Захаров

Актуальность работы. В настоящее время в России в год производится около 350 тыс. т мороженого и взбитых замороженных десертов. Производство высококалорийного жиросодержащего мороженого составляет более 80 %, что противоречит одной из важных мировых тенденций в питании - стремлению к потреблению низкокалорийной пищи. Кроме того, в России доля производства мороженого с растительным жиром превышает 50 %. Растительные жиры, используемые в производстве мороженого по технологическим аспектам, характеризуются высоким содержанием насыщенных жиров, применение которых органами Минздрава России рекомендуется ограничивать. Альтернативой мороженому с растительным жиром могли бы стать не содержащие жира продукты пониженной калорийности - замороженные взбитые фруктовые десерты. Эти продукты до введения 88-ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» относили к категории фруктовое мороженое. Важные потребительские характеристики замороженных взбитых фруктовых десертов — высокий охлаждающий и освежающий эффекты.

Производимые в нашей стране фруктовые десерты характеризуются сравнительно невысоким содержанием сухих веществ, что отрицательно отражается на состоянии их структуры. Совершенствование компонентного состава этой разновидности продукции, в частности, за счет дополнительного введения белка в составе молочных продуктов, позволит улучшить консистенцию и структуру продукта, повысить его пищевую ценность.

Исследованиям мороженого и замороженных взбитых фруктовых десертов посвящены работы многих российских и зарубежных учёных Ю.А. Оленева, A.A. Твороговой, Н.В. Казаковой, З.С. Зобковой, H.H. Фильчаковой, R.T. Marshall, G. Zommer, W. Arbuckle, H.D. Goff, R.V. Härtel и многих других.

Цели и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка научно обоснованной технологии замороженных взбитых фруктовых десертов с улучшенными физико-химическими, структурно-механическими, микроструктурными и органолептическими показателями за счет применения молочных продуктов.

В соответствии с поставленной целью определены следующие основные задачи:

разработать объективные методы оценки состояния структуры замороженных взбитых фруктовых десертов;

- исследовать и обобщить физико-химические, структурно-механические, микроструктурные и органолептические показатели традиционных замороженных взбитых фруктовых десертов с целью их совершенствования;

- разработать композицию гидроколлоидов и молочных белков с синергетическим стабилизирующим и пенообразующим эффектами;

- разработать технологию десертов с оптимальными массовыми долями белков сыворотки и йогурта;

- исследовать хранимоспособность замороженных взбитых фруктовых десертов с белками сыворотки и йогуртом с целью установления объективных требований к состоянию структуры и консистенции продукта;

разработать технические требования к физико-химическим и органолептическим показателям взбитых фруктовых замороженных десертов с белками сыворотки и йогуртом.

Научная новизна.

Использован комплексный подход к качественной и количественной оценке состояния консистенции и структуры взбитых замороженных фруктовых десертов, включающий оценку состояния замороженной воды по показателю «размер кристаллов льда»; формоустойчивости — по показателю «площадь растекания плава»; термоустойчивости — по показателю «коэффициент термоустойчивости».

Теоретически и экспериментально обоснован композиционный состав замороженных взбитых фруктовых десертов, включающий гидроколлоиды и молочные белки с синергетическим стабилизирующим и пенообразующим эффектами.

Экспериментально доказано протекание физических изменений (снижение дисперсности воздушной фазы и кристаллов льда) при хранении замороженных фруктовых десертов.

Практическая значимость.

Усовершенствованы «Методика определения формоустойчивости мороженого и взбитых замороженных десертов по площади растекания плава» и «Методика определения кристаллов льда в мороженом и замороженных взбитых десертах».

Определены и внесены в национальные стандарты требования к химическому составу и состоянию структуры замороженных взбитых десертов фруктовых с сывороткой и шербета йогуртного (ГОСТ Р «Десерты взбитые

замороженные фруктовые, овощные и фруктово-овощные. Технические условия» и ГОСТ Р «Десерты шербеты взбитые замороженные. Технические условия»).

Разработана технология и техническая документация на производство взбитых замороженных фруктовых десертов с сывороткой и йогуртом ТУ и ТИТУ 9165-171-00419762-2010 «Десерты фруктовые взбитые замороженные», которые внедрены на 13 предприятиях Российской Федерации.

Получено положительное решение о выдаче патента на изобретение «Способ получения замороженного десерта». Заявка № 2012135838/15(058009) от 21.08.2012 г.

Апробация работы. Результаты работы доложены на: семинаре для молодых учёных и 4, 5, 6, 7 конференциях молодых учёных и специалистов отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии (Москва, 2010 г. (3-е место), 2011 г., 2013г., Видное, 2012 г.); научно-практической конференции «Актуальные проблемы в области создания инновационных технологий хранения сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов» (Углич, 2011 г.); международных научно-практических конференциях (Краснодар, 2012 г., Волгоград, 2012 г. (золотая медаль), 2013 г.); 10 международной научной конференции студентов и молодых учёных «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, 2012 г.); агропромышленной выставке «Золотая осень» (Москва, 2012 г., серебряная медаль); конкурсе работ отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии (Москва, 2012 г., 2 место и диплом за лучшую завершённую научную разработку); Всероссийской научно-практической конференции «Пищевые ингредиенты и инновационные технологии в производстве продукции здорового питания» (Санкт-Петербург, 2013 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы повышения конкурентоспособности продовольственного сырья и пищевых продуктов в условиях ВТО» (Углич, 2013 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 23 печатные работы, в том числе 4 работы в журналах списка ВАК.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, 6 глав, где приведены результаты экспериментальных исследований с обсуждением полученных данных, выводов, списка литературы,

включающего 126 отечественных и зарубежных источников. Работа изложена на 143 страницах, содержит 33 таблицы, 46 рисунков,8 приложений.

Содержание диссертационной работы.

Во введении сформулированы актуальность темы диссертационной работы, цели и задачи собственных исследований, научная новизна и практическая значимость.

В первой главе «Анализ состояния проблемы» проанализированы и обобщены данные о составе, способах получения фруктовых взбитых замороженных десертов, возможности использования молочных продуктов при производстве десертов. Охарактеризованы состав и технологические свойства основных стабилизаторов и стабилизационных систем, применяемых в замороженных фруктовых десертах. Определены направления исследований.

Во второй главе «Методологические подходы, схема проведения исследований, объекты и методы исследований» даны характеристика объектов исследования, описание организации проведения экспериментов и комплекса исследованных показателей, приведены методы их определения. Схема проведения экспериментальных исследований представлена на рис. 1.

Объекты исследований: замороженные взбитые десерты фруктовые и шербет, сливочное мороженое и смеси для их производства; сыворотка сухая деминерализованная подсырная по технической документации; концентрат сывороточных белков с м. д. белка 80% по ТУ BY 100377914.550-2008; йогурт молочный с м. д. жира 3,2 % по техническим документам; яблоки и продукты их переработки; гидроколлоиды: камедь рожкового дерева, карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), гуаровая камедь, альгинат натрия; желатин; каппа-каррагинан.

Приведены методы исследований, применявшиеся при проведении экспериментальной части работы:

- микроструктурные для определения состояния и дисперсности воздушной фазы и кристаллов льда с использованием светового микроскопа Olympus СХ 41с программным управлением, фотокамерой и замораживающим столиком;

Рис. 1. Схема проведения экспериментальных исследований Показатели: 1 - состояние и дисперсность воздушной фазы; 2 - определение кристаллов льда; 3 - эффективная вязкость; 4 - предельное напряжение сдвига; 5 - поверхностное натяжение; 6 - формоустойчивость; 7 - термоустойчивость; 8 - активная кислотность; 9 -температура; 10 - взбитость; 11 - органолептические показатели; 12 - титруемая кислотность; 13 -форма кристаллов льда; 14 - массовая доля сухих веществ, 15 -криоскопическая температура; 16 - доля вымороженной воды.

- структурно-механические для исследования эффективной вязкости с использованием реотеста Brookfield DV-II+Pro с программным обеспечением Rheocalc V3.1-1, предельного напряжения сдвига с использованием динамического текстурометра Brookfield LFRA 4500 и поверхностного натяжения по методу отрыва кольца Дью Нуи;

термостатирования для определения термоустойчивости и формоустойчивости по методикам ВНИХИ;

- стандартизованные методы для определения активной кислотности, температуры, взбитости, органолептических показателей, титруемой кислотности.

В рамках выполнения работы усовершенствованы методы определения размеров кристаллов льда и формоустойчивости в части количественной оценки этих показателей.

Повторность опытов 3-5 кратная. Полученные экспериментальные данные обрабатывали методами математической статистики с использованием персонального компьютера с помощью программ Excel, TableCurve 2D v5.01.

Результаты исследований и их обсуждение.

В третьей главе приведены результаты проведённых исследований.

В части «Исследование физико-химических, структурно-механических, микроструктурных и органолептических показателей фруктовых замороженных десертов и сливочного мороженого» представлены результаты сравнительных исследований фруктовых взбитых замороженных десертов и сливочного мороженого с м. д. жира 8 % с целью усовершенствования технологии и состава замороженных взбитых фруктовых десертов и достижения основных показателей качества сливочного мороженого.

Установлено, что различия в органолептических показателях сливочного мороженого и замороженных взбитых фруктовых десертов обусловлены не только их нутриентным составом, но и состоянием структурных элементов. Экспериментально определено, что основные структурные элементы замороженных фруктовых десертов и сливочного мороженого (воздушные пузырьки и кристаллы льда) характеризуются различной степенью дисперсности (рис. 1 и 2). В замороженных фруктовых десертах средний диаметр воздушных пузырьков после изготовления превышал 90 мкм, содержание кристаллов льда размером меньше 70 мкм, определяющим порог органолептической ощутимости, составляло около 60 %. Через 12 месяцев хранения средний диаметр воздушных

пузырьков увеличился до 165 мкм при температуре минус 18 °С и до 150 мкм при температуре минус 25 °С, а содержание кристаллов льда указанного размера снизилось до 40 %. Первоначальный средний диаметр воздушных пузырьков в сливочном мороженом (50 мкм) и содержание кристаллов льда с размером менее 70 мкм (60 %) в процессе хранения изменились не более чем на 10 %. ю

5 9 1

80 100 120 140 Размер кристаллов льда, мкм

♦ через 1 месяц хранения ▲ через 9 месяцев хранения при минус 25 °С

I через 9 месяцев хранения при минус 18 °С

Рис. 1. Распределение кристаллов льда по размерам во фруктовом десерте (контроль) в процессе хранения при температурах минус 18 и минус 25 °С

Рис. 2. Кристаллы льда через 1 и 9 месяцев хранения в мороженом с м. д. жира 8 % (1 и 2) и во фруктовом десерте (3 и 4)

Качественный состав воздушной фазы и кристаллов льда, различия в химическом составе, высокая м. д. Сахаров в замороженных фруктовых десертах и отсутствие в их составе жировой фазы, способствующей образованию структурного каркаса, отразились на взаимосвязанных показателях термо- и формоустойчивости - важных потребительских характеристиках (рис. 3 и 4).

20 30 40

Продолжительность выдерживания, мин

► Фруктовый десерт ■ Сливочное мороженое

Рис. 3. Устойчивость к таянию фруктового десерта и сливочного мороженого 8000

7000

6000

Ц 5000 ю о л

я 4000

0

Ц

к 3000 я я о.

1 2000

г

>, и

1000

Фруктовый десерт

ч

......— \ /

х ' \

\

Сливочное мороженое

у

10 20 30

Продолжительность выдерживания, мин

40

Рис. 4. Сравнительная диаграмма для количественной оценки формоустойчивости сливочного мороженого и фруктового десерта

Как видно на рис. 3, устойчивость к таянию сливочного мороженого,

определяемая по м. д. плава за один и тот же промежуток времени, на 15 %- 20 %

выше, чем у фруктового десерта. Аналогичная тенденция отмечена при

исследовании формоустойчивости образцов. Через 20 минут выдержки площадь растекания плава в сливочном мороженом на 35 % - 40 % меньше, чем у фруктового десерта.

Исходя из экспериментальных данных, предположено положительное влияние жировой и белковых составляющих на процесс формирования кристаллов льда и сохранение их дисперсности при хранении. Вероятно, белки молока и жировые частицы в мороженом являются механическими препятствиями, способствующими зарождению центров кристаллизации льда, что приводит к формированию мелких кристаллов льда и препятствует их агломерации в крупные скопления при хранении.

Правомочность предположения подтверждают фотоизображения кристаллов льда сливочного мороженого (рис. 2), полученные в процессе хранения через 1 и 9 месяцев.

На основании исследования показателей фруктовых десертов установлена целесообразность их совершенствования в части показателей «устойчивость к таянию», «формоустойчивость», «дисперсность кристаллов льда» и «дисперсность воздушной фазы».

В части «Разработка комплексной стабилизационной системы для замороженных фруктовых десертов» приводятся результаты исследований по созданию композиции гидроколлоидов для взбитых фруктовых десертов с синергетическим эффектом по показателю «эффективная вязкость» и её совместное использование с белками сыворотки с целью стабилизации структуры продуктов.

По технологическим параметрам в качестве составных частей композиции определены гуаровая камедь, способная при низких значениях рН образовывать устойчивые вязкие коллоидные растворы, и каррагинан, взаимодействующий с белком молока. Исследовали эффективные вязкости монорастворов гуаровой камеди и каррагинана и их модельные растворы в соотношении 50:50, 60:40 и 75:25, проводили сравнение расчетных и экспериментальных данных до и после замораживания (табл. 1).

По результатам исследований в качестве композиции с синергетическим эффектом по показателю «эффективная вязкость» определён вариант с соотношением гуаровой камеди и каррагинана как 75:25.

Таблица 1

Наименование Эффективная язкость растворов, мПа с

до замораживания экспериментальная после замораживания

экспериментальная расчётная через 5 дней через 1 мес. хранения

гуаровая камедь 174 - 139 157

каррагинан 769 - - -

гуаровая камедь и каррагинан (50:50) 470 472 130 105

гуаровая камедь и каррагинан (60:40) 702 412 105 94

гуаровая камедь и каррагинан (75:25) 596 323 102 97

Исследование процесса кристаллообразования в растворах гидроколлоидов и их композиций показало, что при замораживании водных растворов композиции с наибольшим синергетическим эффектом по показателю «эффективная вязкость» дисперсность кристаллов льда повышается. В частности, в растворе гидроколлоидов гуаровой камеди и каррагинана преобладают кристаллы льда с наибольшим геометрическим размером, соответственно, 120 мкм и 254 мкм, а в растворе с композицией этих гидроколлоидов - 184 мкм (рис. 5).

Рис. 5. Микрофотографии кристаллов льда в модельных растворах гидроколоидов

Композиция с экспериментально обоснованным качественным и количественным составом гидроколлоидов использована в составе стабилизационной системы, в которой роль пенообразующего компонента выполняли белки сыворотки. Их пенообразующие свойства определены по способности снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз вода/воздух.

Из диаграммы (рис. 6) видно, что в растворах сыворотки с м. д. белков сыворотки от 0,1 % до 1 % поверхностное натяжение на границе раздела фаз раствор/воздух снижается по сравнению с показателем на границе раздела фаз дистиллированная вода/воздух на 30 % в нейтральной и на 36 % в кислой средах. 80 70

70,4

70,4

48,7±1,60

1

: ..

44,6±2,25

■ Дистиллированная вода

Водные растворы сыворотки с м.д.белка 0,1 %-1 %

рН = 7 рН = 3.5

Рис. 6. Влияние белков сыворотки в нейтральной и кислой средах на поверхностное натяжение на границе раздела фаз вода/ воздух

Таким образом, по результатам исследований в качестве композиции с

синергетическим эффектом по показателю «эффективная вязкость» определён вариант с соотношением гуаровой камеди и каррагинана как 75:25, а в качестве пенообразователя обосновано использование белков сыворотки.

В части «Экспериментальное обоснование технологии замороженных фруктовых десертов с сывороточными продуктами» обоснован качественный и количественный состав сывороточных продуктов во фруктовых взбитых замороженных десертах на основании исследований их способности к насыщению воздухом. Эти исследования позволили определить максимально допустимую концентрацию белков сыворотки — не более 0,35 %. При дальнейшем увеличении м. д. белков сыворотки взбитость продукта заметно превышает максимально допустимое значение (100%), что приводит к снижению термоустойчивости и

органолептических показателей десерта, затрудняет процесс производства из-за обильного пенообразования.

С целью установления оптимального значения м. д. белков сыворотки в продукте, проведена сравнительная оценка качественных показателей десертов с м. д. белка 0 % - 0,35 % с интервалом 0,05 %. В результате сопоставления значений экспериментально достигаемой и предельно допустимой взбитости десерта определена оптимальная м. д. белков сыворотки - 0,1 % - 0,2 % (рис.7).

о

о 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

Массовая доля белков сыворотки, %

Рис. 7. Зависимость взбитости фруктового десерта с сывороткой от м. д. белков сыворотки

В связи с возможными различиями в кислотности продукта проведены исследования по установлению способности смесей к насыщению воздухом при м. д. белков 0,2 % с различной титруемой кислотностью, создаваемой за счёт введения лимонной кислоты (рис. 8).

120

но —м---—

Silüllí

34 70 88 108 116 135 148 165

Титруемая кислотность, °Т

Рис. 8. Зависимость взбитости фруктового десерта с м. д. белков сыворотки 0,2 % от титруемой кислотности

Установлено, что по мере нарастания кислотности от 35 °Т до 140 °Т,

способность смеси к насыщению воздухом повышается: до значения кислотности 100 °Т взбитость увеличивается со скоростью — 0,37% на 1°Т кислотности, а в интервале кислотности 101 °Т— 140 °Т- 0,12 % на 1 °Т.

I

lililí

34 70

108 116 135 148 165

Титруемая кислотность, °Т

Проведена оценка дисперсности создаваемой воздушной фазы. В качестве показателя, характеризующего границу высокой дисперсности воздушной фазы, принимали долю воздушных пузырьков с диаметром менее 70 мкм. Установлена обратно пропорциональная зависимость между дисперсностью воздушной фазы и взбитостью десертов (табл. 2), что объясняется недостаточным содержанием белка для стабилизации поверхности воздушной фазы по мере повышения взбитости продукта.

Таблица 2

Взбитость,% Содержание воздушных пузырьков с диаметром менее 70 мкм, % Взбитость,% Содержание воздушных пузырьков с диаметром менее 70 мкм, %

79 70 106 52

88 70 107 52

102 60 111 42

105 58 111 44

По результатам приведённых исследований определена оптимальная м. д. белков сыворотки - 0,1 % - 0,2 % и экспериментально установлена оптимальная кислотность фруктового десерта с сывороткой при указанной концентрации - 70°Т.

В части «Экспериментальное обоснование технологии замороженных фруктовых десертов с йогуртом»

Исследованы образцы с м. д. йогурта 20 %, 30 %, 40 % и 50 % с м. д. сухих веществ 31,5 %. Установлено, что по мере повышения м. д. йогурта происходит увеличение эффективной вязкости смеси (рис. 9). При этом значения эффективной вязкости образцов фруктового десерта (контроля) и десерта с м. д. йогурта 30 % заметно не отличались, в продукте с м. д. йогурта 40 % - превосходили контрольный образец в 2,5 раза. Вероятно, по мере повышения м. д. йогурта усиливается эффект комплексообразования между белком молока и полисахаридами фруктового сырья и стабилизатора.

Определено, что по показателю «эффективная вязкость» для промышленного производства данного продукта оптимальным является образец с м. д. йогурта 30 %.

Установлено, что введение йогурта в продукт способствует значительному повышению термо- и формоустойчивости. Образец с м. д. йогурта 30 % по термоустойчивости приближался к сливочному мороженому, а с м. д. 40 % и 50 % превосходил его (рис. 10).

7000

6326

Фруктовый Фруктовый Фруктовый Фруктовый Сливочное десерт десерт с м. д. десерт с м. д. десерт с йогурта 20 % 0/-

Фруктовый

десерт (контроль)

Фруктовый десерт с м. д. йогурта 30 %

м. д. десерт с м. д. мороженое йогурта 40 % йогурта 50 %

Рис. 9. Зависимость эффективной вязкости смеси для фруктового десерта от м. д. йогурта

20 30 40

Продолжительность выдерживания, мин

♦ Фруктовый десерт (контроль) ■ Фруктовый десерт с м. д. йогурта 20 %

А Фруктовый десерт с лл. д. йогурта 30 % X Фруктовый десерт с м. д. йогурта 40 % Ж Фруктовый десерт с м. д. йогурта 50 % • Сливочное мороженое

Рис. 10. Зависимость м. д. плава от продолжительности выдерживания и м. д. йогурта во фруктовом десерте с йогуртом

С целью обеспечения микробиологического благополучия производства при

использовании йогурта исследовано влияние пастеризации на свойства фруктового

взбитого десерта после внесения йогурта. Определены параметры повторной

пастеризации: температура (75±2) °С с выдержкой 15-20 с. Установлено

положительное влияние этого процесса на эффективную вязкость смеси и ее

способность к насыщению воздухом. Возможно, это связано с повышением

пенообразующей способности белков молока после дополнительной тепловой

обработки в кислой среде.

16

На основании полученных результатов по технологическим и микробиологическим аспектам обосновано введение повторной пастеризации в технологическую схему производства десертов с йогуртом.

На основании результатов исследований установлено положительное влияние йогурта на консистенцию замороженных взбитых фруктовых десертов (по показателю «эффективная вязкость»), его термо- и формоустойчивость, обоснованы параметры пастеризации фруктовой смеси после внесения йогурта и определена его оптимальная м. д.- 30 %.

В части «Исследование хранимоспособности замороженных фруктовых десертов с сывороточными продуктами и йогуртом» исследованы качественные показатели образцов фруктовых десертов с экспериментально обоснованными м. д. белков сыворотки (0,1 % - 0,2 %) и йогурта (30 %) при температурах минус 18 °С, минус 25 °С и минус 35 °С.

Выявлено влияние температуры на процесс кристаллообразования. Различия в форме кристаллов льда определены уже на этапе замораживания смеси (рис. 11). В смеси для фруктового десерта (в контрольном образце) при замораживании отмечено образование более крупных и острых кристаллов льда по сравнению с образцами с молочными продуктами.

Рис. 11. Микрофотографии кристаллов льда в смесях фруктовых десертов: 1 -фруктовый десерт (контроль); 2 - десерт с сывороткой; 3 - десерт с КСБ 80; 4 - десерт с йогуртом

Исследование кристаллов льда в готовом продукте также показало зависимость их качественного и количественного состава от вида десертов (рис. 12, 13).

Рис. 12. Кристаллы льда во фруктовых десертах: 1 - фруктовый десерт (контроль); 2 - фруктовый десерт с сывороткой; 3 - фруктовый десерт с КСБ 80; 4 - фруктовый десерт с йогуртом

О 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Размер кристаллов льда, мкм

♦ Фруктовый десерт (контроль) ■ Фруктовый десерт с сывороткой

А Фруктовый десерт с йогуртом > фруктовый десерт с КСБ-80

| Сливочное мороженое

Рис. 13. Сравнительные диаграммы распределения кристаллов льда по размерам через 1 месяц хранения во фруктовых десертах с молочными продуктами и сливочном мороженом

Установлено, что при добавлении сывороточных продуктов образуются более мелкие кристаллы льда, чем в контрольном образце, а введение йогурта приводит к формированию кристаллов льда более округлой формы. Введение молочных продуктов способствует повышению дисперсности кристаллов льда. В частности, содержание кристаллов льда с размером менее 70 мкм составило во фруктовом десерте с сывороткой 66 %, в десерте с йогуртом - 78 %, в контроле -60 %.

Во всех образцах фруктовых взбитых замороженных десертов отмечено снижение дисперсности воздушной фазы в процессе хранения при температуре минус 18 °С. При температуре хранения не выше 24 °С эта тенденция менее выражена.

Экспериментально установлено, что добавление молочного сырья во фруктовую основу способствует повышению дисперсности воздушной фазы (рис.14) и её сохранности в процессе хранения.

V о °

'о •• ' {

• 1..Д

и

I"

о

> «Д' о СО во*

I _ А о 1 О

•л .

. ........ Шл" И

Рис. 14. Состояние воздушной вазы через 1 месяц хранения во фруктовых десертах с молочными продуктами: 1 - фруктовый десерт (контроль); 2 - фруктовый десерт с сывороткой; 3 - фруктовый десерт с КСБ 80; 4 - фруктовый десерт с йогуртом

В десерте с йогуртом после изготовления средний диаметр воздушных пузырьков составил 60 мкм, через 12 месяцев хранения при температуре минус 18 °С он увеличился в 1,75 раза, а при температуре минус 25 °С - в 1,5 раза. В контрольном образце средний диаметр воздушного пузырька после изготовления (90 мкм) за указанный период времени увеличился, соответственно, в 1,85 раза и в 1,7 раза.

Учитывая важность показателя «термоустойчивость» при оценке состояния структуры замороженных десертов на основании экспериментальных данных, разработана математическая модель, позволяющая проводить сравнительную оценку образцов по этому показателю (рис. 15, табл. 3).

о

О 10 20 30 40 50 60

Продолжительность выдерживания, мин

♦ Фруктовый десерт (контроль) ■ Сливочное мороженое

£ Фруктовый десерт с йогуртом X Фруктовый десерт с сывороткой

Ж Фруктовый десерт с КС6-80

Рис. 15. Устойчивость фруктовых десертов с молочными продуктами к таянию

Математическая модель описывается уравнением вида у = а + Ьх, где а — коэффициент термоустойчивости, Ь - «скорость» вытекания плава в активном этапе таяния, %/мин.

Из табл.3 видно, что данная модель адекватно описывает экспериментальные данные (Р > 0,95). Предложено по значению коэффициента «а» проводить оценку образцов по термоустойчивости (табл. 4).

Установлено, что по органолептическим показателям десертов «структура и консистенция» - при оценке по 3 балльной шкале - с понижением температуры хранения изменения заметно уменьшались (рис. 16). В наибольшей степени это относилось к фруктовым десертам с йогуртом.

Таблица 3

Наименование образца Вид уравнения с коэффициентами а и Ь Достоверность

Фруктовый контроль ^ = 15,1 + 1,434х 0,998

Сливочный контроль у = 3,1 4- 1,369х 0,981

Десерт с йогуртом у = 8,5 + 1,148л: 0,995

Десерт с сывороткой у = 37,8 + 1,416л: 0,971

Десерт с КСБ у = 35,0 + 1,370л: 0,957

Таблица 4

Значение коэффициента а Характеристика образца по термоустойчивости

<5 высокая термоустойчивость

5-10 хорошая термоустойчивость

10-25 удовлетворительная термоустойчивость

>25 низкая термоустойчивость

о.

О Фруктовый контроль Десерт с сывороткой Десерт с КСБ 80 Десерт с йогуртом

■ 13 мес минус 18 °с ■ 13 мес минус 25 "с ■ 13 мес минус 35 °с

Рис. 16. Органолептическая оценка фруктовых десертов с молочными продуктами по показателю «вкус и аромат» через 13 месяцев хранения при различных температурах

Таким образом, экспериментально подтверждено положительное влияние

молочных продуктов на состояние основных структурных элементов (кристаллов льда и воздушных пузырьков) и состояние структуры в целом замороженных взбитых фруктовых десертов в процессе длительного хранения при температурах минус 18 СС, минус 25 °С и минус 35 °С. Экспериментально доказано протекание при хранении замороженных фруктовых десертов физических изменений (снижение дисперсности воздушной фазы и кристаллов льда).

В части «Разработка технической документации на замороженные фруктовые десерты с сывороточными продуктами и йогуртом» приведены исследования по разработке технических требований на замороженные взбитые фруктовые десерты, основанные на результатах экспериментальных исследований, расчетах их криоскопических температур, доли вымороженной влаги и экономического эффекта.

Определены требования к химическому составу и состоянию структуры замороженных взбитых фруктовых десертов с сывороткой в национальном стандарте «Десерты взбитые замороженные фруктовые, овощные и фруктово-овощные. Технические условия» и шербета йогуртного - в «Десерты взбитые замороженные шербеты. Технические условия».

Разработана технология и техническая документация на фруктовые взбитые замороженные десерты ТУ и ТИ ТУ 9165-171-00419762-2010 «Десерты фруктовые взбитые замороженные». Технологическая схема производства десертов с сывороткой и йогуртом приведена на рис. 17.

Приёмка, входной контроль и подготовка сырья

Внесение сыворотки

Составление фруктовой основы по рецептуре

Пастеризация Т =(80-85)°С с выдержкой 15-20 сек

Т= (92-95)°С без выдержки

Охлаждение т Т= (4±2)°С

1

Фризерование Температура десерта не выше минус 5°С

I т

Фасование и упаковывание

1

Закаливание Температура десерта не выше минус 18°С

т

Хранение

Внесение йогурта

Рис. 17. Технологическая схема производства десертов с сывороткой или с йогуртом

Установлено, что внедрение новых разновидностей десертов на предприятиях по производству мороженого не потребует капитальных затрат и затрат на приобретение оборудования.

Проведен расчет экономического эффекта от производства 1 т замороженного взбитого фруктового десерта: в продукте с сывороткой этот показатель составляет - 18,2 тыс. руб, с йогуртом - 7,6 тыс. руб.

Таким образом, результаты исследований реализованы при разработке технологии, нормативной и технической документации на производство 22

замороженных взбитых фруктовых десертов. Техническая документация внедрена на 13 предприятиях отрасли.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана технология замороженных взбитых фруктовых десертов с молочными продуктами (сывороткой и йогуртом) с научно обоснованным качественным и количественным нутриентным составом, обеспечивающая стабильность структурных элементов в процессе производства и хранения.

2. Усоверщенствованы объективные методы оценки состояния структуры замороженных взбитых фруктовых десертов по показателям «размер кристаллов льда» и «формоустойчивость», позволяющие производить количественную оценку этих показателей.

3. Установлены существующие недостатки технологии фруктовых взбитых замороженных десертов по сравнению со сливочным мороженым: пониженная формо- и термоустойчивость, соответственно, более чем в 2,0 и в 1,2 раза, наличие крупнокристаллической структуры с органолептически ощутимыми кристаллами льда с преобладающим размером больше 70 мкм

4. Теоретически и экспериментально обосновано совместное использование белков и гидроколлоидов для стабилизации структуры замороженных взбитых фруктовых десертов, основанное на пенообразующей способности белков сыворотки в кислой среде (рН 3,5-4,0) и синергетическом эффекте по показателю «эффективная вязкость» гуаровой камеди и каррагинана в соотношении 75:25.

5. Экспериментально обоснована массовая доля белков сыворотки (0,1 % — 0,2 %), позволяющая увеличить взбитость замороженного взбитого фруктового десерта в 2,7 — 3 раза, и массовая доля йогурта (30 %), способствующая увеличению формоустойчивости не менее чем на 40 % по сравнению с продуктом, не содержащим белки сыворотки и йогурт.

6. Установлено, что оптимальной температурой длительного хранения (до 12 мес.) взбитых замороженных фруктовых десертов является температура минус 24 °С. При температуре хранения замороженных фруктовых десертов минус 18 "С структурные элементы не стабильны: через 12 мес хранения содержание кристаллов льда с размером менее 70 мкм, определяющим порог органолептической ощутимости, снизилось не менее чем в 2,6 раза, средний размер

воздушных пузырьков увеличился не менее чем в 1,7 раза. При температуре хранения минус 24 °С указанные показатели изменились в 1,4 и 1,6 раза, соответственно.

7. Обоснованы и разработаны требования к нутриентному составу и состоянию структуры замороженных взбитых десертов фруктовых с сывороткой и шербета йогуртного в национальных стандартах «Десерты взбитые замороженные фруктовые, овощные и фруктово-овощные. Технические условия» и «Десерты взбитые замороженные шербеты. Технические условия». Разработана технология и техническая документация на фруктовые взбитые замороженные десерты ТУ и ТИТУ 9165-171-00419762-2010 «Десерты фруктовые взбитые замороженные», которая внедрена на 13 предприятиях отрасли.

8. Расчётный экономический эффект составляет при производстве фруктового десерта с сывороткой - 18,2 тыс. рублей, фруктового десерта с йогуртом - 7,6 тыс. рублей по сравнению со сливочным мороженым на 1 т продукта.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

Статьи в периодических изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Творогова, A.A. Влияние молочного белка на качественные показатели фруктовых замороженных десертов /A.A. Творогова, П.Б.Чижова, Н.В.Казакова, И.А Турбина, A.B. Спиридонова// Молочная промышленность. - 2013. - № 7. - С. 46-47.

2. Творогова, A.A. Объективная оценка замороженных взбитых фруктовых десертов по состоянию кристаллов льда// A.A. Творогова, П.Б. Чижова// Холодильная техника. - 2013. - № 2. - С. 58-60.

3. Тихомирова, Н.А, Замороженный десерт повышенной пищевой ценности /Н.А.Тихомирова, Ле Тхи Диеу Хуонг, Д.Р. Закирова, A.A. Творогова, П.Б.Чижова// Пищевая промышленность. - 2013. - № 6. - С. 62-63.

4. Чижова, П.Б. Объективная оценка термо- и формоустойчивости замороженных взбитых десертов/ П.Б. Чижова, A.A. Творогова// Холодильная техника. — 2011.-№12.-С. 46-48.

Публикации в сборниках научных трудов, специализированных журналах, материалах конференций:

5. Казакова, Н.В. Актуальность и специфика производства взбитых замороженных фруктовых десертов/ Н.В. Казакова, A.A. Творогова, П.Б. Чижова// Мороженщик России. - 2011. - №3 (60). - С. 14.

6. Творогова, А.А Исследование эффекта синергетического взаимодействия гидроколлоидов в производстве замороженных десертов/ A.A. Творогова, П.Б.Чижова// сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции «Пищевые ингредиенты и инновационные технологии в производстве продукции здорового питания. - СПб: ГНУ ВНИИПАКК Россельхозакадемии. - 2013. - С 169-171.

7. Творогова, A.A. О необходимости обоснования критериев оценки хранимоспособности замороженных продуктов на примере взбитых десертов/

24

A.A. Творогова, H.B. Казакова, П.Б. Чижова// Мороженщик России. - 2011. - №5 (62). -С. 7.

8. Творогова, A.A. О необходимости обоснования критериев оценки хранимоспособности замороженных продуктов на примере взбитых десертов/ A.A. Творогова, Н.В. Казакова, П.Б. Чижова// сборник материалов научно-практической конференции «Актуальные проблемы в области создания инновационных технологий хранения сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов». - Углич: ГНУ ВНИИМС -2011.-С. 247-249.

9. Творогова, A.A. Руководство и рекомендации для определения сроков годности «Аналитическая и экспериментальная оценка критериев хранимоспособности мороженого и замороженных взбитых десертов/ A.A. Творогова, Н.В.Казакова, И.А.Турбина, П.Б. Чижова, A.B. Кондратьева// М: ООО «ДоМира». - 2012. - 51 с.

10. Творогова, A.A. Физические изменения в структуре замороженных фруктовых десертов при хранении/ A.A. Творогова, П.Б. Чижова// Мир мороженого и быстрозамороженных продуктов. - 2013. - №2. - С. 11-13.

11. Творогова, A.A. Функциональная роль ингредиентов в современной технологии мороженого/ A.A. Творогова, Н.В. Казакова, И.А. Турбина, П.Б. Чижова, A.B. Спиридонова// сборник докладов XIV международного форума «Пищевые ингредиенты XXI века». - М: ВВЦ. - 2013. - С. 109-112.

12. Творогова, A.A. Функциональная роль ингредиентов в современной технологии мороженого/ A.A. Творогова, Н.В. Казакова, И.А. Турбина, П.Б.Чижова, A.B. Спиридонова// Мороженщик России. - 2013. - №2 (71). - С. 6-7.

13. Чижова, П.Б. Влияние молочного белка и пищевых волокон на показатели качества фруктовых взбитых замороженных десертов/ П.Б. Чижова, Н.В. Казакова, A.A. Творогова// Мир мороженого и быстрозамороженных продуктов. - 2011. - №5. -С. 16-17.

14. Чижова, П.Б. Исследование влияния белоксодержащего молочного сырья на микро- и макроструктуру замороженных взбитых фруктовых десертов/ П.Б. Чижова, A.A. Творогова// материалы 4-ой конференции молодых учёных и специалистов институтов отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии «Научно-инновационные технологии как основа продовольственной безопасности Российской Федерации». М.:ГОСНИИХП. - 2010. - С. 29-31.

15. Чижова, П.Б. Исследование кристаллов льда в растворах гидроколлоидов и замороженных фруктовых десертах /П.Б.Чижова, A.A. Творогова// материалы международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции в условиях ВТО. -Волгоград: ВолгГТУ. - 2013. - С. 61-63.

16. Чижова, П.Б. Объективная оценка состояния структуры фруктовых замороженных десертов при хранении/ П.Б. Чижова// сборник научных трудов 6-ой конференции молодых учёных и специалистов институтов отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии «Фундаментальные основы и передовые технологии в пищевой и перерабатывающей промышленности». -г. Видное: РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева. - 2012. - С. 338-341.

17. Чижова, П.Б. Размер кристаллов льда как показатель состояния структуры взбитых замороженных фруктовых десертов/ П.Б. Чижова, A.A. Творогова// материалы 10 международной научной конференции студентов и молодых учёных «Живые системы и биологическая безопасность населения». - М: МГУПП. - 2012. - С. 114-116.

18. Чижова, П.Б. Совершенствование методов оценки состояния структуры и технологии взбитых замороженных фруктовых десертов/ П.Б. Чижова, A.A. Творогова// сборник научных трудов 7-ой конференции молодых учёных и специалистов научно-исследовательских институтов отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии «Научный вклад молодых учёных в развитие пищевой и

перерабатывающей промышленности АПК». - М: ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии. -2013.-С. 471-475.

19. Чижова, П.Б. Состояние структуры замороженных фруктовых десертов при хранении/ П.Б. Чижова, A.A. Творогова// материалы международной научно-практической конференции «Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья: фундаментальные и прикладные аспекты». - Краснодар: ООО «Издательский Дом - Юг». - 2012. - С. 39-42.

20. Чижова, П.Б. Экспериментальное обоснование регламентирования массовой доли COMO в мороженом/ П.Б. Чижова, A.A. Творогова// материалы 5-ой конференции молодых учёных и специалистов институтов отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии «Современные методы направленного изменения физико-химических и технологических свойств сельскохозяйственного сырья для производства продуктов здорового питания». - М: РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева. - 2011. - С. 300-304.

21. Чижова, П.Б., Исследование влияния йогурта на состояние структуры замороженных фруктовых десертов/ П.Б. Чижова, A.A. Творогова// материалы международной научно-практической конференции «Пути интенсификации производства и переработки сельскохозяйственной продукции в современных условиях». - Волгоград : ВолгГТУ. - 2012. - С. 127-130.

22. Определить закономерности формирования структуры мороженого с концентратами молочного белка и разработать научно обоснованную технологию его производства: отчёт о НИР (заключительный)/ Всерос. Науч-но Исс-кий инс-т холод-ной пр-ти (ВНИХИ); рук. A.A. Творогова. - М., 2010. - 103 с. - ВКГ ОКП 91 6510. - УДК 663.674.

23. Разработать технологически значимые критерии хранимоспособности мороженого и замороженных десертов и руководство для установления сроков их годности: отчёт о НИР (промежуточный)/ Всерос. Науч-но Исс-кий инс-т холод-ной пр-ти (ВНИХИ); рук. A.A. Творогова. - М., 2012. - 57 с. - ГРНТИ 65.63.29,- УДК 637.1/.3. -№ гос. регистрации 01201155947.

Список сокращений:

КСБ - концентрат сывороточных белков с массовой долей белка 80 %;

КМЦ - карбоксиметилцеллюлоза;

М.д. - массовая доля.

Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт холодильной промышленности

Россельхозакадемии

На правах рукописи

04201364105

Чижова Полина Борисовна Разработать технологию замороженных фруктовых десертов с

молочными продуктами

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

диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -доктор технических наук, доцент A.A. Творогова

Москва 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. Общая характеристика работы................................................4

Глава 1. Анализ состояния проблемы......................................................9

1.1 Анализ существующих технологий замороженных фруктовых десертов и родственных им продуктов...................................................................9

1.2 Состав и технологически функциональные свойства молочных продуктов......................................................................................15

1.3 Фруктовое сырьё для фруктовых десертов..........................................22

1.4 Характеристика и свойства стабилизаторов для фруктовых десертов......24

1.5 Современные подходы к проблемам хранимоспособности замороженных фруктовых десертов.........................................................................31

1.6 Методы определения кристаллов льда................................................32

1.7 Выводы, сделанные по результатам обзора литературы........................34

Глава 2. Методологические подходы, схема проведения исследований, объекты и методы исследований..........................................................36

2.1 Организация экспериментальных работ............................................36

2.2 Объекты исследований.................................................................36

2.3 Методы исследования..................................................................38

Глава 3. Экспериментальная часть.......................................................45

3.1 Исследование физико-химических, структурно-механических, микроструктурных и органолептических показателей фруктовых замороженных десертов и сливочного мороженого..................................45

3.2 Разработка комплексной стабилизационной системы для замороженных фруктовых десертов..........................................................................60

3.3 Экспериментальное обоснование технологии замороженных фруктовых

десертов с сывороточными продуктами.................................................69

3.3.1 Обоснование целесообразности использования сывороточных продуктов в производстве фруктовых десертов......................................................69

3.3.2 Исследование влияния массовой доли белков сыворотки на физико-химические, структурно-механические и органолептические показатели десерта..........................................................................................75

3.4 Экспериментальное обоснование технологии замороженных фруктовых

десертов с йогуртом..........................................................................88

3.4.1 Исследование влияния массовой доли йогурта на физико-химические,

структурно-механические и микроструктурные показатели десерта..............88

3.4.2Влияние пастеризации на физико-химические, структурно-механические

и органолептические показатели фруктового десерта с йогуртом.................97

3.5 Исследование хранимоспособности замороженных фруктовых десертов с сывороточными продуктами и йогуртом..............................................103

3.6 Разработка технической документации на замороженные фруктовые десерты с сывороточными продуктами и йогуртом.................................115

3.6.1 Обоснование технических требований к десертам..........................115

3.6.2 Разработка технической документации на фруктовые десерты............117

3.6.3 Расчёт экономического эффекта производства замороженных взбитых фруктовых десертов........................................................................123

3.7 Основные результаты работы и выводы..........................................126

Список сокращений, приведённый в работе..........................................128

Список литературы........................................................................129

Приложение А...............................................................................144

Приложение Б................................................................................145

Приложение В...............................................................................146

Приложение Г................................................................................147

Приложение Д...............................................................................148

Приложение Е...............................................................................150

Приложение Ж...............................................................................151

Приложение И...............................................................................152

ВВЕДЕНИЕ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время в России в год производится около 350 тыс. т. мороженого и взбитых замороженных десертов. Производство высококалорийного жиросодержащего мороженого составляет более 80 %, что противоречит одной из важных мировых тенденций в питании - стремлению к потреблению низкокалорийной пищи. Кроме того, в России доля производства мороженого с растительным жиром превышает 50 %. Растительные жиры, используемые в производстве мороженого по технологическим аспектам, характеризуются высоким содержанием насыщенных жиров, применение которых органами Минздрава России рекомендуется ограничивать. Альтернативой мороженому с растительным жиром могли бы стать не содержащие жира продукты пониженной калорийности - замороженные взбитые фруктовые десерты. Эти продукты до введения 88-ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» относили к категории фруктовое мороженое. Важные потребительские характеристики замороженных взбитых фруктовых десертов - высокий охлаждающий и освежающий эффекты.

Производимые в нашей стране фруктовые десерты характеризуются сравнительно невысоким содержанием сухих веществ, что отрицательно отражается на состоянии их структуры. Совершенствование компонентного состава этой разновидности продукции, в частности, за счет дополнительного введения белка в составе молочных продуктов, позволит улучшить консистенцию и структуру продукта, повысить его пищевую ценность.

Исследованиям мороженого и замороженных взбитых фруктовых десертов посвящены работы многих российских и зарубежных учёных Ю.А. Оленева, A.A. Твороговой, Н.В. Казаковой, З.С. Зобковой, H.H. Фильчаковой, R.T. Marshall, G. Zommer, W. Arbuckle, H.D. Goff, R.V. Härtel и многих других.

Цели и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка научно обоснованной технологии замороженных взбитых фруктовых десертов с улучшенными физико-химическими, структурно-механическими, микроструктурными и органолептическими показателями за счет применения молочных продуктов.

В соответствии с поставленной целью определены следующие основные задачи:

- разработать объективные методы оценки состояния структуры замороженных взбитых фруктовых десертов;

исследовать и обобщить физико-химические, структурно-механические, микроструктурные и органолептические показатели традиционных замороженных взбитых фруктовых десертов с целью их совершенствования;

- разработать композицию гидроколлоидов и молочных белков с синергетическим стабилизирующим и пенообразующим эффектами;

- разработать технологию десертов с оптимальными массовыми долями белков сыворотки и йогурта;

- исследовать хранимоспособность замороженных взбитых фруктовых десертов с белками сыворотки и йогуртом с целью установления объективных требований к состоянию структуры и консистенции продукта;

- разработать технические требования к физико-химическим и органолептическим показателям взбитых фруктовых замороженных десертов с белками сыворотки и йогуртом.

Научная новизна.

Использован комплексный подход к качественной и количественной оценке состояния консистенции и структуры взбитых замороженных фруктовых десертов, включающий оценку состояния замороженной воды по показателю «размер кристаллов льда»; формоустойчивости - по показателю «площадь растекания плава»; термоустойчивости - по показателю «коэффициент термоустойчивости».

Теоретически и экспериментально обоснован композиционный состав замороженных взбитых фруктовых десертов, включающий гидроколлоиды и молочные белки с синергетическим стабилизирующим и пенообразующим эффектами.

Экспериментально доказано протекание физических изменений (снижение дисперсности воздушной фазы и кристаллов льда) при хранении замороженных фруктовых десертов.

Практическая значимость.

Усовершенствованы «Методика определения формоустойчивости мороженого и взбитых замороженных десертов по площади растекания плава» и «Методика определения кристаллов льда в мороженом и замороженных взбитых десертах».

Определены и внесены в национальные стандарты требования к химическому составу и состоянию структуры замороженных взбитых десертов фруктовых с сывороткой и шербета йогуртного (ГОСТ Р «Десерты взбитые замороженные фруктовые, овощные и фруктово-овощные. Технические условия» и ГОСТ Р «Десерты шербеты взбитые замороженные. Технические условия»).

Разработана технология и техническая документация на производство взбитых замороженных фруктовых десертов с сывороткой и йогуртом ТУ и ТИ ТУ 9165-171-00419762-2010 «Десерты фруктовые взбитые замороженные», которые внедрены на 13 предприятиях Российской Федерации (Приложение А).

Получено положительное решение о выдаче патента на изобретение «Способ получения замороженного десерта». Заявка № 2012135838/15(058009) от 21.08.2012 г. (Приложение Б).

Апробация работы. Результаты работы доложены на: семинаре для молодых учёных отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии «Холод - залог качества при хранении пищевых продуктов» (Москва, 2010 г.); 4-ой конференции молодых учёных и

специалистов отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии «Научно-инновационные технологии как основа продовольственной безопасности Российской Федерации» (Москва, 2010 г., 3-е место и диплом); 5-ой конференции молодых учёных и специалистов институтов отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии «Современные методы направленного изменения физико-химических и технологических свойств сельскохозяйственного сырья для производства продуктов здорового питания» (Москва, 2011 г.); научно-практической конференции «Актуальные проблемы в области создания инновационных технологий хранения сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов» (Углич, 2011 г.); международной научно-практической конференция «Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья: фундаментальные и прикладные аспекты» (Краснодар, 2012 г.); международной научно-практической конференции «Пути интенсификации производства и переработки сельскохозяйственной продукции в современных условиях» (Волгоград, 2012 г., золотая медаль); 6-ой конференции молодых учёных и специалистов институтов отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии «Фундаментальные основы и передовые технологии в пищевой и перерабатывающей промышленности», (г. Видное, 2012 г.); 10-ой международной научной конференции студентов и молодых учёных «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, 2012 г.); конкурсе НИР отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии (Москва, 2012 г., 2 место и диплом за лучшую завершённую научную разработку); агропромышленной выставке «Золотая осень 2012» (Москва, 2012 г., серебряная медаль); Всероссийской научно-практической конференции «Пищевые ингредиенты и инновационные технологии в производстве продукции здорового питания» (Санкт-Петербург, 2013 г.); международной научно-практической конференции «Инновационные

технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции в условиях ВТО (г. Волгоград, 2013 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы повышения конкурентоспособности продовольственного сырья и пищевых продуктов в условиях ВТО» (Углич, 2013 г.), 7-ой конференции молодых учёных и специалистов научно-исследовательских институтов отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии «Научный вклад молодых учёных в развитие пищевой и перерабатывающей промышленности АПК» (Москва, 2013 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 23 печатные работы, в том числе 4 работы в журналах списка ВАК.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, 6 глав, где приведены экспериментальные результаты с обсуждением полученных данных, выводов, списка литературы, включающего 126 отечественных и зарубежных источников. Работа изложена на 143 страницах, содержит 33 таблицы, 46 рисунков, 8 приложений.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ

1.1. Анализ существующих технологий замороженных фруктовых десертов и родственных им продуктов

Увеличение содержания фруктов в рационе питания людей - одно из важных направлений пищевой индустрии экономически развитых стран. Фрукты и продукты их переработки являются незаменимыми источниками витаминов и пищевых волокон [61]. Минздравом России нормируется потребление важных для здоровья людей витаминов и пищевых волокон. В частности, рекомендуемый уровень наиболее распространенного во фруктах витамина С составляет 2,5 мг на 1 кг массы тела человека по данным П.И. Шилова и Т.Н. Яковлева [83]. В Методических рекомендациях «Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ» определена расчетная физиологическая потребность в пищевых волокнах 20 г - адекватная норма суточного потребления и 40 г -максимальная норма суточного потребления [42].

По исследованиям A.A. Твороговой, Н.В. Казаковой, И.А. Турбиной мороженое на молочной основе, являясь по ряду нутриентов продуктом высокой или удовлетворительной пищевой и биологической ценности, практически не содержит пищевых волокон [22, 23, 64]. Замороженные фруктовые десерты, при производстве которых используется до 300 кг фруктов и продуктов их переработки, содержат пищевые волокна, однако в их составе отсутствует важная составная часть продуктов питания — белок, по данным Ю.А. Оленева, A.A. Твороговой, Ю.В. Баулиной и других учёных [3, 25,51,64].

Существуют отечественные технологии взбитых замороженных десертов с молочными продуктами, разработанная и описанная Ю.А. Оленевым, H.H. Шпякиной, A.A. Твороговой и другими [51]. Однако они были разработаны в условиях ограниченного ассортимента сырья, в том числе

молочных продуктов и стабилизационных систем. В частности, «Шербет» -мороженое из плодово-ягодной смеси с добавлением не менее 10 % смеси сливочного мороженого по отношению к массе продукта. К недостаткам способа производства этой разновидности мороженого следует отнести необходимость одновременного приготовления двух смесей: плодово-ягодной и сливочной.

Аналогичный способ производства, описанный в «Технологической инструкции по производству мороженого», положен в основу технологий мороженого «Днестровское», «Столичное молочное» и «Столичное сливочное» - разновидностей продукта из плодово-ягодной смеси и молочной обезжиренной основы или сливочной смеси, или пломбирной смеси, соответственно, взятых в соотношении 1:1 [51]. В этих разновидностях добавляют молочную/сливочную/пломбирную смеси кислотностью 18°Т -20 °Т в плодово-ягодную с кислотностью 70 °Т. Процесс коагуляционных изменений в структуре в этом продукте не допускается путем ограничения максимального значения кислотности - на уровне 50 °Т.

«Кисло-сладкое» - мороженое на плодово-ягодной основе с использованием сгущенной молочной микробиологически сброженной подсырной сыворотки, сухой деминерализованной сыворотки, творожной сыворотки [51]. В данной разновидности мороженого сыворотка выступает в роли основного вкусоформирующего компонента, в готовом продукте её массовая доля не должна быть ниже 6,6 %.

«Гуна» - мороженое на молочной основе с добавлением натуральных плодово-ягодных сиропов [51]. Данная разновидность мороженого является продуктом на молочной, а не плодово-ягодной основе и с низким - 1,2 % содержанием сухих веществ плодов.

При этом производство разновидностей с применением сывороточных продуктов исключительно для формирования структуры, без влияния на вкусовые характеристики продукта не предусматривалось.

Качественный аспект проблемы питания связан с недостатком в рационе полноценного белка. Эта проблема обусловлена, по мнению Л.Г. Кирилловой и Л.В. Батищевой, неполноценностью большинства потребляемых растительных белков ввиду несбалансированности их состава по содержанию отдельных аминокислот [26].

Производство мороженого с лечебно-профилактическими и диетическими свойствами всё ещё ограничено и не в полной мере способно удовлетворить потребности населения. Поэтому основной тенденцией разработки новых его видов является создание продукта с функциональными свойствами, улучшенными характеристиками, повышенной пищевой и биологиче�