автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка методологии проектирования поликомпонентных плавленых сырных продуктов для питания женщин

На правах рукописи

ЗЕЛЕНИНА ЛЮДМИЛА СЕРГЕЕВНА

РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОЛИКОМПОНЕНТНЫХ ПЛАВЛЕНЫХ СЫРНЫХ ПРОДУКТОВ ДЛЯ ПИТАНИЯ ЖЕНЩИН

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

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

28 НОЯ 2013

ВОРОНЕЖ 2013 005540735

005540735

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВПО «ТГТУ»),

Научный руководитель Доктор технических наук, профессор

Дворецкий Станислав Иванович, ФГБОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет»

Официальные оппоненты: Забодалова Людмила Александровна,

доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики», заведующая кафедрой технологии молока и пищевой биотехнологии

Лепилкина Ольга Валентиновна,

доктор технических наук, старший научный сотрудник ГНУ ВНИИ маслоделия и сыроделия, заведующая отделом физической химии

Ведущая организация ФГБОУ ВПО «Государственный университет -

учебно-научно-производственный комплекс», г. Орел

Защита диссертации состоится 18 декабря 2013 года в 10 часов 30 минут на заседании совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.035.04 при ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (ФГБОУ ВПО «ВГУИТ») по адресу: 394036, г. Воронеж, проспект Революции, д. 19, конференц-зал.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим присылать ученому секретарю совета Д 212.035.04.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «ВГУИТ». Автореферат размещен на официальном сайте Министерства образования и науки РФ по адресу: vak.ed.gov.ru и на официальном сайте ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» www.vsuet.ru 18 ноября 2013 года.

Автореферат разослан 18 ноября 2013 года.

Ученый секретарь совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук — М. Е. Успенская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Нивелирование негативного воздействия абиотических факторов на состояние здоровья населения разных регионов России может быть реализовано как через коррекцию рационов питания, так и при потреблении поликомпонентных продуктов с регулируемым по дефицитным нутриентам составом.

На сегодняшний день рынок функциональных продуктов по данным агентства маркетинговых исследований BusinesStat далек от насыщения и составляет менее 5% от общего объема продуктов питания. Значительная доля продаж приходится на продукты функционального назначения компаний-производителей с иностранным капиталом и импортные поставки, в то время как отечественные производители продуктов этого сегмента пока не в состоянии полностью удовлетворить растущий потребительский спрос. При этом способ решения проблемы нутриентного дефицита в рационе питания через производство поликомпонентных продуктов функционального назначения в нашей стране имеет развитую правовую и научную основу. Правовым базисом в области разработки и наращивания производства новых обогащенных, диетических и функциональных пищевых продуктов выступает Указ Президента Российской Федерации от 30.01.2010 № 120, а необходимость фундаментальных исследований в области их получения, медико-биологической оценки качества и безопасности устанавливается Распоряжением Правительства Российской Федерации от 25.10.2010 г. № 1873-р.

Основы проектирования поликомпонентных продуктов как пищевых систем заложены в работах А. М. Бражникова, Н. Н. Липатова, И. А. Рогова и др. Значительная доля разработок приходится на молочные продукты, что объясняется высокой биологической ценностью компонентов молока и возможные их сочетания с физиологически активными ингредиентами растительного происхождения. В области создания продуктов такой категории наиболее известны работы Л. В. Голубевой, Н. И. Дунченко, 3. С. Зобковой, Т. П. Фурсовой и др.

К приоритетным условиям разработки молокосодержащих продуктов можно отнести необходимость учитывать сложившуюся структуру и традиции питания большинства населения, а также сохранение экономической доступности при обеспечении соответствия состава научным принципам оптимального питания. В связи с этим при проектировании рецептур становятся ключевыми проблемы подбора перспективных ингредиентов с высокими санитарно-гигиеническими и медико-биологическими показателями, а также разработка новых технологических решений, позволяющих обеспечить сохранность и желательный уровень потребительских свойств в разрабатываемом продукте с использованием методов компьютерного моделирования.

Актуальность работы подтверждается ее выполнением в рамках программы Администрации Тамбовской области и Управления образования и науки «Гранты для проведения прикладных исследований молодых ученых 2011 года» (номер проекта 09-21/06 МУ-11).

Цель диссертационной работы - проектирование поликомпонентных плавленых сырных продуктов для питания женщин и реализация новых технических решений в их производстве.

Для достижения цели диссертации были поставлены и решены следующие задачи:

1) разработать квалиметрическую модель оценки качества сладких пастообразных плавленых сыров;

2) обосновать целесообразность применения компонентов растительного происхождения (тыквенного пюре, подсолнечного масла) и пищевых добавок -регуляторов консистенции - в технологии плавленых сырных продуктов;

3) исследовать влияние вида и дозировки регуляторов консистенции и соли-плавителя, содержания компонентов растительного и животного происхождения, отношения влаги к сухому обезжиренному веществу и уровня активной кислотности в рецептурных смесях на физико-химические, органолептические и реологические свойства плавленых масс;

4) разработать новые рецептурные и технические решения для производства плавленых сырных продуктов с тыквенным пюре для питания женщин в возрасте от 30 до 39 лет занятых легкой физической активностью и старше 75 лет;

5) разработать базу данных нутриентного состава сырьевых ресурсов для автоматизированного расчета рецептур новых продуктов с тыквенным пюре и оценки степени их соответствия нормам физиологических потребностей в основных пищевых веществах и энергии для целевого потребителя и программное обеспечение для оптимизации рецептур по критерию себестоимости с учетом возрастных групп и физической активности потребителей;

6) разработать проект технических условий на плавленый сырный продукт с тыквенным пюре, оценить инвестиционную привлекательность организации производства линейки новых продуктов и провести апробацию технологии сырного продукта плавленого с тыквенным гпоре на предприятии отрасли.

Объектами исследований являлись:

- полуфабрикаты (брынза из коровьего молока, сыр «Российский», подсолнечное масло, тыквенное торе, молочный белок в виде водных растворов казеината натрия);

— пищевые добавки (регулятор кислотности - лимонная кислота; регуляторы консистенции - крахмал кукурузный, крахмал картофельный и его водные суспензии, смесь картофельного и кукурузного крахмала (1:1), карбоксиметилцеллю-лоза (КМЦ), желатин из свиного сырья; соли-плавители торговых марок «Милип 301», «Фонакон» (марки Б), «8о1уа Н7.С», «ЗоК'а 62» в виде водных растворов);

— плавленые сырные массы на их основе, отличающиеся содержанием сухих веществ (СВ) от 30 до 55%, относительного содержания жира (ОСЖ) от 20 до 50%, значением влаги к сухому обезжиренному веществу (В/СОВ) в смеси от 1 до 2, массовой долей тыквенного гпоре от 20 до 30%, массовой долей белок- и жиросо-держащих компонентов животного происхождения, а также номенклатурой и содержанием животных и растительных жиров.

Предметами исследований были определены физико-химические, органолептические и структурно-механические свойства рецептурных смесей и расплавленных масс; закономерности структурообразования и формирования органолеп-тического профиля в сырных смесях с тыквенным пюре при плавлении; микробиологические и физико-химические характеристики сыров и сырных продуктов плавленых с тыквенным пюре при хранении.

Научная новизна.

- Разработана квалиметрическая модель для оценки качества сладких пастообразных плавленых сыров, включающая ранжированные требования к группам показателей безопасности, органолептического профиля, пищевой ценности и функциональной значимости продуктов с установленными коэффициентами весомости.

- Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден выбор тыквенного шоре и подсолнечного масла в качестве сырья, содержащего физиологически активные нутриенты - жирорастворимые витамины, полиненасыщенные жирные кислоты - для повышения пищевой ценности поликомпонентных плавленых сырных продуктов.

- Установлено влияние тыквенного пюре и подсолнечного масла на реологические свойства плавленых масс, в результате чего обоснована целесообразность и эффективность применения в их составе регуляторов консистенции -картофельного и кукурузного крахмалов.

- Предложена зависимость для расчета рациональной дозировки соли-плавителя с учетом содержания молочного белка в смеси для плавления и желаемой активной кислотности готовых плавленых масс.

- Получены уравнения регрессии, характеризующие зависимость изменения коэффициента эффективной вязкости и предельного напряжения сдвига поликомпонентных плавленых сырных продуктов от их состава, активной кислотности, температуры и продолжительности плавления и скорости деформации сдвига.

- Установлены зависимость консистенции и предельного напряжения сдвига от активной кислотности и величины отношения В/СОВ поликомпонентных плавленых сырных продуктов при замене до 30% молочного сырья на тыквенное пюре и подсолнечное масло с использованием крахмалов. Нежная пастообразная консистенция обеспечивается при величине предельного напряжения сдвига от 350 до 400 Па, активной кислотности от 5,4 до 5,7 и отношении В/СОВ от 1,2 до 1,7.

- Разработаны база данных химического состава сырьевых ресурсов для автоматизированного расчета рецептур поликомпонентных плавленых сырных продуктов для питания женщин в возрасте от 30 до 39 лет и старше 75 лет и программа ЭВМ для оптимизации рецептур по критерию себестоимости с учетом назначения и требований к органолептическим и реологическим характеристикам.

Практическая значимость исследования.

- Установлена рациональная дозировка крахмальной смеси в количестве 2%, обеспечивающая нежную пастообразную консистенцию поликомпопентных плавленых сырных продуктов при содержании подсолнечного масла в количестве 24% и тыквенного пюре в количестве от 20 до 26%, обеспечивающем яркий цвет и насыщенный вкус и аромат новых продуктов.

- Разработаны рецептуры поликомпонентных плавленых сырных продуктов, потребление которых способствует коррекции ежедневного рациона женщин в возрасте от 30 до 39 лет и старше 75 лет по содержанию незаменимых аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), витаминов А и Е, Р-каротина, кальция и фосфора в количестве от 10 до 50% от суточной потребности.

- Проведена комплексная оценка показателей качества поликомпонентных плавленых сырных продуктов для питания женщин при производстве и хранении.

- Разработан проект технических условий на сырный плавленый продукт с тыквенным пюре и проведена апробация технологии в производственных условиях, подтвержденная актом испытаний. Новизна технических решений подтверждена патентом РФ № 2429705 «Способ получения сырного продукта с растительным наполнителем».

- Результаты исследований планируются к внедрению на ОАО «Тамбовский завод плавленых сыров «Орбита», ожидаемый экономический эффект от реализации 1 т плавленого сырного продукта с тыквенным пюре составит 34 600 р.

- Материалы диссертации используются в образовательном процессе для студентов, обучающихся по специальности 240902 «Пищевая биотехнология», и бакалавров - по направлению 260100 «Продукты питания из растительного сырья».

Научные положения, выносимые на защиту:

- Квалиметрическая модель для расчета комплексного показателя качества сладких пастообразных плавленых сыров по группам показателей безопасности, органолептических свойств, функциональной значимости и пищевой ценности с учетом полученных коэффициентов значимости.

- Рецептуры поликомпонентных плавленых сырных продуктов со сбалансированным составом для питания женщин в возрасте от 30 до 39 лет и старше 75 лет.

- Новые технические решения по созданию экономически доступных плавленых сырных продуктов с тыквенным пюре со сроком годности 2 месяца.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертационное исследование соответствует п. 1, 4 и 5 паспорта специальности 05.18.04 «Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на семи международных и всероссийских научных конференциях. Образцы новых продуктов получили приз зрительских симпатий в рамках Делового центра П-й Международной Покровской ярмарки (Тамбов, 2012 г.).

Публикации результатов работы. По материалам исследований опубликовано 11 научных работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, получен 1 патент РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех основных глав, заключения, списка используемых источников из 219 наименований и 23 приложений. Работа изложена на 159 страницах и содержит 31 таблицу, 20 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследований, обозначены научная новизна и практическая значимость их результатов.

В главе I «Аналитический обзор направлений и подходов к созданию поликомпонентных пищевых продуктов» представлены систематизированный обзор научно-технических информационных источников по принципам теории питания и тенденциям создания молочных продуктов сложного состава, их классификация по назначению и технологическим приемам изготовления. Сформулирована цель и поставлены задачи исследования, предложена методология проектирования поликомпонентных плавленых сырных продуктов (рис. 1).

В качестве объекта для проектирования была выбрана группа сладких пастообразных плавленых сыров, популярная у различных категорий населения; целевыми группами потребителей выступают женщины в возрасте от 30 до 39 лет занятые легким физическим трудом и женщины старше 75 лет.

А) Анаши нормативно-!,■жичз-коЯ документации и правсвьк источников Ш • у ЙЙ jtrnüi '

А}Штюпттжтък<>$р®№>

I: > Определение ка^-1СТБ-ннъ:*

pi. пэкаятика готавыхяасс :

Г>) ФмрМнр С'ЁйННе О i'CaKii'i'^ilin ил

охтави :имичацкя рецептур

Рис. 1. Методология разработки поликомпонентных плавленых сырных продуктов

В главе II «Организация работы, объекты и методы исследования» выполнены патентный поиск по видам плавленых сыров с растительными наполнителями и анализ биохимических характеристик компонентов сырья для получения такой категории продуктов с последующим выбором продукта-прототипа для диссертационного исследования; сформированы требования к «идеальному образу» новых продуктов; определена схема проведения экспериментальных исследований; приведена краткая характеристика объектов и методов исследования.

Экспериментальные исследования проводили на базе кафедры «Технологии продовольственных продуктов» ФГБОУ ВПО «ТГТУ».

В соответствии с поставленной целью и задачами диссертационной работы объектами исследований являлись: полуфабрикаты растительного и животного происхождения, пищевые добавки и плавленые сырные массы на их основе, отличающиеся содержанием СВ от 30 до 55%, ОСЖ от 20 до 50%, значением В/СОВ в смеси от 1 до 2, массовой долей тыквенного пюре от 20 до 30%, массовой долей белок- и жиросодержащих компонентов животного происхождения, а также номенклатурой и содержанием животных и растительных жиров.

При выполнении работы использовали современные методы исследования органолептических, физико-химических, структурно-механических, микробиологических показателей. Опыты проводились в трехкратной повторности с обработкой результатов в приложениях MS Office 2003(ExceI), Matlab 7.1, Texture PRO CT, RheoWin 3.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Глава III «Экспериментальные исследования влияния состава рецептур на формирование органолептических и реологических характеристик плавленых сырных масс». На первом этапе исследований с использованием иерархи-

ческого метода разработана шкала качественного потенциала пастообразных плавленых сыров для взрослого здорового человека, с использованием которой проведен анализ и оценка качественного потенциала продукта-прототипа. Представлены результаты решения задачи второго этапа исследований по подбору компонентов рецептуры: исследованы условия применения ингредиентов растительного происхождения - тыквенного гаоре, подсолнечного масла, крахмалов -в составе пастообразных плавленых масс. Разработана база данных для подбора сырьевых ингредиентов и автоматизированного расчета рецептурных композиций и оценки их соответствия потребностям целевой группы потребителей. Получены экспериментальные зависимости, отражающие условия структурообразования сладких плавленых пастообразных масс с тыквенным пюре при изготовлении опытных образцов на третьем этапе исследований.

Разработанная квалиметрическая модель оценки качества сладких пастообразных плавленых сыров объединяет количественно измеряемые показатели, установленные на основании требований современной нутрициологии и нормативно-технических документов на сыры и сырные продукты плавленые с компонентами, по уровням качества с учетом коэффициентов весомости в комплексный показатель качества (1).

При д4 ^ О,

К = 0,25 • (0,25 • к{ + 0,25 • к2 + 0,25 ■ к3 + 0,25 • к4 )+0,3 • (0,25 ■ к5 + 0,25 • к6 + + 0,25 • + 0,25 • yt8)+0,25 • (0,07-fe,+0,32-/tlo + 0,54 -ки+ 0,07 • ¿12)+

+ 0,2-%)

О)

При ^ з 4 = 0,

К = 0,25 ■ [0,25 • к{ - 0,25 • к2 ■ 0,25 • к3 ■ 0,25 • кА ]х х (0,3 • (0,25 • к5 + 0,25 • к6 + 0,25 ■ к7 + 0,25 • ks )+ 0,25 • (0,07 • к9 + 0,32 • кю + + 0,54- кп +0,07 • к12)+0,2 • (0,3 • к13 + 0,3 • к14 + 0,2 ■ £15 + 0,2 - к16)),

где К — комплексный показатель качества сырных продуктов; k¡, ..., к16 — относительные показатели качества сырных продуктов: 1 - микробиологическая обсеме-ненность, КОЕ/г; 2 - срок годности, мес; 3 - содержание микотоксинов, мг/кг, и антибиотиков, ед/г; 4 - содержание пестицидов, мг/кг; 5 - содержание ТЭ, мг/100 г, 6 - содержание ПНЖК, г/100 г; 7 - соотношение ш-6 и ш-3 жирных кислот; 8 - соотношение фосфора и кальция; 9 - цвет, балл; 10 - консистенция, балл; 11 - вкус и запах, балл; 12 - внешний вид, балл; 13 - содержание белков животного происхождения, г/100 г; 14 - коэффициент утилитарности аминокислотного состава белков; 15 - энергетическая ценность, ккал/100 г; 16 - содержание сахаро-

рбаз

; С,- =--г— — расчетный коэффициент;

1 ртах _ piran Ч Ч

/¿™п - минимальное значение текущего единичного показателя; /¿шах - максимальное значение текущего единичного показателя; /¿баз - значение текущего единичного показателя, соответствующее базовому уровню; i = 1,..., 16 .

зы, г/100 г; k¡ = 1 -

С i ~ С i

Pi

Значение комплексного показателя качества продукта-прототипа, рассчитанное по уравнению (1), составило 0,57, в том числе значение показателя качества группы функциональных свойств составило 0,1.

При разработке новых продуктов для увеличения содержания жирорастворимых витаминов, ПНЖК использовали прием замены части молочного жира на тыквенное пюре и подсолнечное масло.

Кривые течения тыквенного пюре во время термомеханической обработки характерны для псевдопластичных неньютоновских жидкостей и при достижении температуры 85 °С неныотоновские свойства пюре сглаживаются. Кривые течения подсолнечного масла характерны для ньютоновских жидкостей во всем исследуемом диапазоне температур. Реологические свойства растительных компонентов -тыквенного пюре и подсолнечного масла - не совмещаются со свойствами плавленых сыров, и обосновано использование регуляторов консистенции в составе новых продуктов.

Исследовали физико-химические свойства и сенсорные показатели ряда опытных образцов, содержащих от 20 до 30% тыквенного пюре и до 24% подсолнечного масла (мае.), выработанных с картофельным и/или кукурузным крахмалом, КМЦ, желатином. По результатам оценки рекомендовано использование экономически доступных нативных крахмалов, обеспечивающих желательную пастообразную и однородную консистенцию расплавов.

Исследовали реологические свойства крахмалов в рецептурных смесях на примере крахмально-водных суспензий с концентрациями 2,8 и 6,6%, что соответствует содержанию крахмала от 2 до 3% в сырных смесях с влажностью от 35 до 70%, при их термомеханической обработке в условиях, аналогичных плавлению сырных масс. Кривые течения растворов крахмалыю-водных суспензий характерны для вязкопластичных жидкостей и соотносятся с реологическими характеристиками расплавов сырных масс.

Определяли рациональную дозу растительных компонентов в составе новых продуктов по исследованию влияния содержания на органолептический профиль опытных образцов из молочной основы (брынза, сухое обезжиренное молоко (СОМ), сыворотка), жировой составляющей (подсолнечное масло, небольшое количество сливочного масла), тыквенного пюре, сахара-песка, фосфатов, крахмалов и лимонной кислоты (0,1% мае.).

Подбор компонентов, расчет рецептурных композиций, оценку соответствия нормам физиологических потребностей в пищевых веществах и энергии для целевой группы населения проводили в программной среде MS Access 2003 с использованием созданной базы данных.

Опытные образцы вырабатывали по традиционной для пастообразных плавленых сыров технологии, включающей составление и созревание сырной смеси, плавление при температуре 85 ± 5 °С в течение 7... 10 мин при интенсивном перемешивании, фасование расплавленной массы в полимерные стаканчики, охлаждение до 20 °С в течение 30 мин с последующим хранением при 2 ± 2 °С.

В качестве целевой функции рассматривали результаты сенсорной оценки образцов, а в качестве входных переменных выступали: массовая доля тыквенного пюре в диапазоне от 20 до 30% и отношение влаги к сухому обезжиренному веществу от 1 до 2. Обработку результатов эксперимента проводили с использованием нейронно-сетевого подхода (рис. 2).

Рис. 2. Результаты дегустационных испытаний опытных образцов

По результатам эксперимента установлено, что замена основного сырья по рецептуре продукта-прототипа может достигать до 30% за счет увеличения содержания тыквенного пюре на 6% и введения растительного жира в виде подсолнечного масла в количестве до 24% с использованием крахмалов (2...2,3%) при обеспечении значения В/СОВ в интервале от 1,2 до 1,5 с сохранением нежной пастообразной консистенции, яркого насыщенного вкуса и аромата.

При решении задачи по определению дозы солей-плавителей для сырных смесей различной степени зрелости была проведена серия экспериментов. Режимными переменными были выбраны вид соли-плавителя и ее дозировка в сырной смеси. В качестве целевых функций рассматривали уровни активной кислотности раствора соли-плавителя и расплавленной массы.

Установлено, что дозировка соли-плавителя «Фонакон» (процент от содержания молочного белка) может быть определена через уровень активной кислотности сырья рЯсмеси при заданной кислотности расплавленной массы рЯмассы как

^ -У0,0095 - 0,036 ■ (рЯсмеси - рнмассы ) + 0.0973 0,0186

Также найдены значения коэффициентов в выражении (2) для солей-плавителей торговых марок Милин 301, Solva HZC, Sol va 62.

Решали задачи по определению условий структурообразования при плавлении молочного белка в виде казеината натрия с концентрацией 7,3 и 13,6% в 3,6 %-ном водном растворе соли-плавителя, что соответствует массовой доле сырья для плавления в количестве от 14 до 15 г и от 35 до 40 г соответственно в смесях с массовой долей влаги от 45 до 50%.

Кривая течения расплава казеината натрия с концентрацией 13,6% при температуре плавления 85 °С демонстрирует принадлежность к вязкопластичному реологическому телу. При охлаждении от 87 до 21 °С расплав сохраняет свойства вязко пластичного тела, образовавшаяся структура упрочняется, что подтверждается увеличением предела текучести и ростом пластической вязкости.

Характеристики реологических уравнений течения исследуемых объектов (тыквенного пюре, подсолнечного масла, крахмалов, казеината натрия) приведены в тексте диссертации.

Исследованы реологические свойства сырных смесей с тыквенным пюре при плавлении (рис. 3).

к...... «л..;, '■ •.... 9 у ] || "б,.

'""¿у,., ____

,А......... 4. X

1, 45 1, 65 1 !5""3"'.....2, 35 '''■■■■г !5# 2 45

1 1 1_____ 1

Рис. 3. Зависимость вязкости от скорости сдвига при плавлении для сырных масс с содержанием СВ 55% (1 - 19 мин, 84 °С; 2-29 мин, 85 °С;

3-38 мин, 89 °С; 4-90 мин, 43 °С; 5 - 1570 мин, 22 °С) и СВ 48% (6 - 39 мин, 85 °С; 7-59 мин, 80 °С; 8-77 мин, 45 "С; 9-107 мин, 34 °С;

10- 1547 мин, 21 °С)

В сырной смеси с содержанием сухих веществ 48% относительное содержание жира составило 26%, в том числе 30% — жиров растительного происхождения. В сырной смеси с содержанием сухих веществ 55% относительное содержание жира составило 50%, в том числе 90% - жиров растительного происхождения. Водная фаза смеси содержала картофельный крахмал в количестве 2% (масс.). В рецептуру обеих смесей была включена сахароза в виде сахара-песка в количестве 9 и 16% соответственно.

Упругие свойства образующихся структур различны, но кривые течения предполагают существование предельного напряжения сдвига. Реологические характеристики приведены в тексте диссертации. Введение картофельного крахмала в сырную массу с СВ 55% несмотря на пластифицирующее действие значительного количества непредельных жирных кислот приводит к формированию структуры с реологическими характеристиками, приближенными к расплаву с СВ 48%, не содержащему крахмалов и жиров растительного происхождения.

В результате обработки экспериментальных данных установлено, что факторами, влияющими на структурообразование сыров и сырных продуктов плавленых с тыквенным пюре, являются концентрация дисперсной фазы и дисперсионной среды, продолжительность термомеханической обработки и ее температура, а также скорость сдвига.

Коэффициенты регрессионных уравнений, связывающих эти факторы с коэффициентами эффективной вязкости структурообразующих компонентов рецептуры, приведены в тексте диссертации.

Получено следующее уравнение, адекватно описывающее реологические характеристики сыров и сырных продуктов плавленых с тыквенным пюре:

г = 18,603 • 2Х + 23,375 • 12 . 23 . гА + 6,282 ■ , (3)

Х1 х2

где X - коэффициент эффективной вязкости расплавленной массы, Па с; - коэффициент эффективной вязкости казеината натрия в водном растворе соли-плавителя, Па-с; 2'2 — коэффициент эффективной вязкости картофельного крахмала, Па-с; Хъ — коэффициент эффективной вязкости подсолнечного масла, Па-с; 24 - коэффициент эффективной вязкости тыквенного пюре, Па-с; Х} - массовая доля растительного жира в смеси, %; Х2 - массовая доля тыквенного пюре; Х3 - уровень активной кислотности сырной смеси.

При этом

Г = 1,5542 1,028*4 , (4)

где К - предельное напряжение сдвига расплавленных сырных смесей, Па; АТ4 - скорость деформации сдвига, с"1.

Практическая значимость системы уравнений заключается в возможности их использования для моделирования гидродинамических и тепловых процессов производства пастообразных плавленых сыров и сырных продуктов, оптимизации режимных параметров и расчета оборудования технологической линии.

Исследовали влияние предельного напряжения сдвига на консистенцию сыров и сырных продуктов плавленых с тыквенным пюре. Массовую долю влаги и жира изменяли так, чтобы отношение В/СОВ входило в диапазон от 1 до 2. Регулирование кислотности смеси в диапазоне рН от 5 до 6 осуществляли внесением лимонной кислоты (рис. 4).

При изменении В/СОВ плавленых масс их предельное напряжение изменяется прямо пропорционально согласно показательному закону; на величину предельного напряжения сдвига существенное влияние оказывает уровень активной кислотности готовых масс; при фиксированном интервале предельного напряжения сдвига наблюдается экстремальная область, характеризующая максимально высокую балловую оценку консистенции, после которой дальнейшее увеличение предельного напряжения сдвига приводит к ухудшению этой оценки.

Органолептический анализ показал, что оптимальный уровень оценки консистенции, соответствующий значениям предельного напряжения сдвига от 350 до 400 Па, наблюдается при рН плавленой массы от 5,5 до 5,7 и значении В/СОВ рецептурной смеси в пределах от 1,2 до 1,7.

Рис. 4. Результаты испытаний сырных масс

Полученные в Главе П1 закономерности позволяют находить содержание структурообразующих компонентов рецептурной смеси, обеспечивающие заданные характеристики готовых плавленых масс.

Глава IV «Оптимизация рецептур плавленых сырных масс». Проведена оптимизация базовых рецептур плавленых сыра и сырного продукта для обеспечения минимальной себестоимости сырьевого набора при сохранении высоких потребительских характеристик. Обоснованы предлагаемые группы потребителей. Разработаны технические условия получения сырного продукта плавленого с тыквенным пюре. Приведена технологическая схема и рассчитаны показатели экономической эффективности организации производства сыра и сырного продукта плавленых с тыквенным пюре.

Оптимизация состава пастообразных плавленых сыра и сырного продукта с тыквенным пюре проводилась по критерию себестоимости рецептурной смеси с варьированием содержания компонентов рецептуры на стадии приготовления сырной смеси. При оптимизации устанавливали целевую группу населения и использовали следующие ограничения на характеристики смеси: значение В/СОВ в диапазоне от 1,2 до 1,7; содержание белка животного происхождения не менее 30%, а содержание ретинолового и токоферолового эквивалента, ПНЖК, Са и Р - не менее 10% от суточной потребности целевой группы населения. При оптимизации также использовали ограничения на содержание пищевых добавок, определенные экспериментально и приведенные в тексте диссертации.

В результате оптимизации рецептур были получены соотношения сырьевых компонентов (кг на 100 кг сырного продукта плавленого с тыквенным шоре) для ряда категорий населения, в том числе для питания женщин старше 75 лет: брынзы - 23,3; подсолнечного масла - 11,5; сахара-песка - 16,0; пюре из тыквы - 23,6;

соли-плавителя - 2,0; смеси картофельного и кукурузного крахмалов - 2,0; СОМ - 9,3; лимонной кислоты - 0,1; воды питьевой - 12,2. Содержание СВ и ОЖ в рецептурной смеси составляет 55 и 30%; В/СОВ имеет значение 1,20 и находится в пределах оптимума (см. рис. 2, 4). На основе разработанной рецептуры были выполнены технические условия на сырный продукт плавленый с тыквенным тпоре, в соответствии с которыми на ОАО «Тамбовский завод плавленых сыров «Орбита» была изготовлена партия продукта массой 30 кг и проведена комплексная оценка его качества (табл. 1). Рецептура плавленого сыра с тыквенным торе и его пищевая ценность приведены в тексте диссертации.

Отмечено уменьшение содержания белка, кальция и фосфора из-за снижения доли молочного сырья в рецептуре, однако эти показатели в продукте находятся на уровне, обеспечивающем его функциональную направленность (от 10 до 30% суточной потребности в нутриенте). Другим положительным моментом следует считать значительное повышение доли полиненасыщенных жирных кислот и токоферолов до значимого уровня, соотносимого с медико-биологическим назначением сырного продукта.

Исследовали хранимоспособность опытных образцов плавленого сыра и сырного продукта с тыквенным пюре, выработанных плавлением при температуре 80 ±5 °С в течение 5...7 мин с соблюдением герметичности при изготовлении и фасовке в тару, по показателям «общая микробная обсемененность», «активность воды», «активная кислотность образцов» в течение 60 суток с периодичностью отбора проб 10 суток. Кинетическая кривая роста мезофильньгх микроорганизмов приведена в тексте диссертации.

Анализ экспериментальных данных устанавливает срок годности продуктов 60 суток, так как на 61-е сутки индекс микробного числа составляет 10 000 - предельно допустимую величину, согласно Единым санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям к сырам и сырным продуктам плавленым (индекс 2.7.2.).

Результаты диссертационной работы апробированы на ОАО «Тамбовский завод плавленых сыров «Орбита» (Тамбов).

1. Результаты расчета пищевой и энергетической ценности:

а - продукта-прототипа, б — сырного продукта плавленого с тыквенным пюре для питания женщин старше 75 лет

Норма потребления в сутки Белки (живота.), г Жиры, г Углеводы, г ПНЖК, г ТЭ, мг

30 57 242 11 12

% от нормы, не более а 38,5 18,2 8,6 4,1 1,08

б 10,0 28,0 9,7 48,0 43,5

Норма потребления в сутки Р, мг Са, мг МДС, г ЭЦ, ккал

1200 1000 30 1700

% от нормы, не более а 23,6 40,2 65,0 14,7

б 15,1 36,1 53,0 16,1

С учетом производственной мощности по выпуску сыра и сырного продукта плавленых с тыквенным пюре 81 т/год, была выполнена калькуляция себестоимости продукции, рассчитаны денежные потоки и определены основные показатели эффективности организации его производства (табл. 2).

2. Итоговая таблица показателей эффективности инвестиционного проекта

Показатель Значение

Ставка дисконтирования, % 20,00

Сбытовая цена плавленого сырного продукта «На здоровье», р./кг 125,0

Сбытовая цена плавленого сыра «Правильный» р./кг 185,0

Период окупаемости, мес 31

Дисконтированный период окупаемости, мес 33

Средняя норма рентабельности, % 34,29

Чистый приведенный доход, р. 422 454

Индекс прибыльности 1,10

Внутренняя норма рентабельности, % 30,10

Модифицированная внутренняя норма рентабельности, % 22,34

Длительность производства, лет 2,23

ВЫВОДЫ

1. С использованием методов квалиметрии разработана модель оценки качества сладких пастообразных плавленых сыров, объединяющая установленный перечень показателей безопасности, функциональной значимости, органолептиче-ских показателей и показателей пищевой ценности по уровням их качества и коэффициентам весомости в комплексный показатель качества продуктов выбранной ассортиментной группы.

2. Обоснован выбор в качестве сырья, содержащего в своем составе физиологически активные пищевые нутриенты - [¡-каротин, витамины А, Е, полиненасыщенные жирные кислоты - тыквенного пюре и подсолнечного масла для обеспечения заданной пищевой ценности поликомпонентных плавленых сырных продуктов для питания женщин. Установлено, что реологические характеристики тыквенного пюре и подсолнечного масла несовместимы с характеристиками расплавленных сырных масс, что обусловило введение в состав продукта в качестве регулятора консистенции нативных крахмалов.

3. На основе полных факторных экспериментов получены регрессионные уравнения зависимости физико-химических, органолептических и реологических

свойств плавленых масс от массовых долей компонентов растительного и животного происхождения, отношения влаги к сухому обезжиренному веществу и уровня активной кислотности, вида и дозировки регуляторов консистенции и соли-плавителя в рецептурных смесях. Установлено, что рациональные массовые доли, позволяющие получить поликомпонентные сырные продукты с нежной пастообразной консистенцией и выраженным вкусом и ароматом наполнителя, составляют: тыквенное пюре от 24 до 26%, подсолнечное масло от 23 до 24%, смесь крахмалов - 2%, соль-плавитель - 2%, лимонная кислота - 0,1% при величине активной кислотности готового продукта от 5,4 до 5,7 и значении В/СОВ в смеси от 1,2 до 1,7.

4. Разработаны рецептуры и технические решения для производства поликомпонентных плавленых сырных продуктов для питания женщин, основанные на частичной замене жира сычужного сырья и сливочного масла на жиры подсолнечного масла; с использованием тыквенного пюре в качестве вкусового наполнителя и источника физиологически активных ингредиентов; с введением в состав картофельного и кукурузного крахмалов в дозировке до 2% для корректировки консистенции.

5. Разработаны база данных химического состава сырьевых ресурсов для подбора ингредиентов, автоматизированного расчета рецептур и оценки их пищевой ценности, а также программа ЭВМ, использующая полученные зависимости, связывающие состав и свойства поликомпонентных плавленых сырных продуктов для питания женщин, при минимизации их себестоимости с учетом назначения. Произведен расчет пищевой ценности новых продуктов, отличающейся содержанием животного белка, ПНЖК, витаминов А, Е, Р-каротина, фосфора и кальция в количестве от 10 до 50% от суточной потребности женщин в возрасте от 30 до 39 лет занятых легким физическим трудом и женщин старше 75 лет.

6. Разработан проект технических условий на продукт сырный плавленый с тыквенным пюре. Результаты исследований апробированы на ОАО «Тамбовский завод плавленых сыров «Орбита». Производственная проверка новых технических решений в условиях ОАО «Тамбовский завод плавленых сыров «Орбита» показала, что поликомпонентные плавленые сырные продукты для питания женщин можно получать на имеющемся оборудовании. Проведена комплексная оценка показателей качества новых продуктов, установлен срок годности, равный 60 суткам. Экономический эффект от внедрения разработанных рецептур и реализации поликомпонентных плавленых сырных продуктов для питания женщин составляет от 2,7 до 5,8 млн. р. в год в зависимости от величины продаж.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ОПУБЛИКОВАНЫ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Зеленина, Л. С. Определение дозы солей-плавителей [Текст] / Л. С. Зеленина, О. В. Зюзина, Н. М. Страшнов, С. И. Дворецкий // Сыроделие и маслоделие. - 2013. - № 1. - С. 4 - 6. - 0,35 печ. л. (авт. - 0,09 печ. л.).

2. Зеленина, Л. С. Методология квалиметрического моделирования молоч-но-растительных систем [Текст] / Л. С. Зеленина, О. В. Зюзина, Н. М. Страшнов //

Хранение и переработка сельхозсырья. - 2013. - № 1. - С. 12 - 15. - 0,47 печ. л. (авт. - 0,12 печ. л.).

3. Зеленина, Л. С. Разработка поликомпонентных пищевых систем методами компьютерного моделирования [Текст] / Л. С. Зеленина, О. В. Зюзина // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2011. - Т. 17, вып. 4. - С. 992 - 1011. - 0,96 печ. л. (авт. - 0,48 печ. л.).

Статьи и материалы конференций

4. Зюзина, О. В. Использование натурального растительного сырья при разработке поликомпонентных молочных продуктов [Текст] / О. В. Зюзина [и др.] // Научное обеспечение развития агропродовольственного рынка и повышения конкурентоспособности регионального АПК : материалы Международ, науч.-практ. конф. - Мичуринск : Изд-во Мичуринского госагроуниверситета, 2008. -С. 389 - 395. - 0,41 печ. л. (авт. - 0,08 печ. л.).

5. Зюзина, О. В. Формирование консистенции молочно-растителыюго продукта функционального питания [Текст] / О. В. Зюзина, Н. М. Страшнов, Л. С. Зеленина // Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство : материалы Международ, науч.-техн. конф. - Воронеж : Изд-во Воронежской госуд. технолог, академии, 2008. - С. 194 - 198. - 0,33 печ. л. (авт. - 0,07 печ. л.).

6. Зюзина, О. В. Обеспечение пищевой безопасности молочно-раститель-ного продукта [Текст] / О. В. Зюзина, Н. М. Страшнов, Л. С. Зеленина // Пищевые технологии и биотехнологии : сборник тез. докл. X Международ, конф. мол. уч. -Казань : Изд-во «Отечество», 2009. - С. 461 - 464. - 0,24 печ. л. (авт. - 0,08 печ. л.).

7. Зюзина, О. В. Технологические этапы разработки сырного продукта с растительным наполнителем для функционального питания [Текст] / О. В. Зюзина [и др.] // Инновационные технологии и оборудование для пищевой промышленности (приоритеты развития) : материалы Ш Международ, науч.-техн. конф. В 3 т. Т. 1. - Воронеж : Изд-во Воронеж, гос. технолог, акад., 2009. - С. 61 - 65. -0,21 печ. л. (авт. - 0,04 печ. л.).

8. Зеленина, Л. С. Оптимизация состава пластифицированной массы для функционального питания [Текст] / Л. С. Зеленина [и др.] // Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности : материалы 3-й науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых с международ, участием. В 2-х ч. Ч. 2. - Бийск : Изд-во Алтайск. гос. техн. ун-та, 2010. -С. 234 - 239. - 0,56 печ. л. (авт. - 0,14 печ. л.).

9. Зеленина, Л. С. Влияние технологических факторов на реологические свойства пластифицированной массы [Текст] / Л. С. Зеленина, О. В. Зюзина, С.С. Мирошниченко // Труды ТТТУ : сборник научных статей. - Тамбов : Тамб. гос. техн. ун-т, 2010. - Вып. 23. - С. 170 - 173. - 0,23 печ. л. (авт. - 0,08 печ. л.).

10. Зеленина, Л. С. Апробация рецептур пластифицированных сырных масс специального назначения [Текст] / Л. С. Зеленина [и др.] // Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания: в 3 т. Т. I: Пищевая промышленность. Агропромышленный комплекс : сборник материалов П1 Всерос. науч.-прак. конф. - Челябинск : Издательский центр ЮУрГУ, 2010. - С. 266 - 268. - 0,17 печ. л. (авт. - 0,04 печ. л.).

П.Зеленина, JI. С. Способы обеспечения потребительских свойств поликомпонентных пищевых систем [Текст] / JI. С. Зеленина [и др.] // Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания : материалы IV Международ, науч.-практ. конф. - Челябинск : ЮУрГУ, 2010. - С. 168 - 172. - 0,24 печ. л. (авт. - 0,06 печ. л.).

Изобретения

12. Пат. 2429705 Российская Федерация, МПК А 23 С 19/08. Способ получения сырного продукта с растительным наполнителем [Текст] / Зеленина Л. С., Зюзина О. В., Кабаргин С. Г., Страшнов Н. М., Филиппова О. В.; заявитель и патентообладатель ОАО «Орбита», ГОУ ВПО «ТГТУ» ; заявл. 22.04.09 ; опубл. 27.09.11, Бюл. №30.-3 с.

Всего по теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 1 - в сборнике научных трудов, 7 статей и тезисов докладов, опубликованных в материалах научных конференций различного уровня и 1 патент РФ на изобретение.

Автор выражает благодарность канд. техн. наук, доценту кафедры «Технологии и оборудование пищевых и химических производств» ФГБОУ ВПО «ТГТУ» Зюзипой Ольге Владимировне за консультации при выполнении работы.

Подписано в печать 14.11.2013 Формат 60 х 84/16. 0,93 усл. печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 510

Издательско-полиграфический центр ФГБОУ ВПО «ТГТУ» 392000, г. Тамбов, ул. Советская, д. 106, к. 14 Тел./факс (4752) 63-81-08, 63-81-33. E-mail: izdatelstvo@admin.tstu.ru

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ТАМБОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

04201453674

ЗЕЛЕНИНА ЛЮДМИЛА СЕРГЕЕВНА

РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОЛИКОМПОНЕНТНЫХ ПЛАВЛЕНЫХ СЫРНЫХ ПРОДУКТОВ

ДЛЯ ПИТАНИЯ ЖЕНЩИН

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, профессор, заслуженный деятель науки Российской Федерации, почетный работник высшего профессионального образования,

С.И. Дворецкий

Тамбов - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................5

Глава 1. Аналитический обзор направлений и подходов к созданию поликомпонентных пищевых продуктов....................................................................11

1.1 Принципы теории питания и тенденции создания поликомпонентных продуктов.......................................................................................................................11

1.2 Поликомпонентные продукты с заданными свойствами на молочной

основе.............................................................................................................................25

Выводы по главе 1. Постановка задач исследования................................................35

Глава 2. Организация работы, объекты и методы исследований.............................37

2.1 Объекты исследований...........................................................................................43

2.2 Методы исследований сырья и готовых масс.......................................................45

2.3 Методы математического моделирования

в проектировании поликомпонентных пищевых продуктов....................................51

Глава 3. Экспериментальные исследования влияния состава рецептур на формирование органолептических и реологических характеристик плавленых сырных масс...............................................................................................58

3.1 Разработка квалиметрической модели пастообразных сыров и сырных

продуктов плавленых...................................................................................................58

3.1.1 Анализ качественного потенциала продукта-прототипа.................................64

3.2 Разработка компонентного состава сыров и сырных продуктов

плавленых с тыквенным пюре....................................................................................69

3.2.1 Разработка базы данных для подбора

и автоматизированного расчета рецептурных композиций....................................71

3.2.2 Исследование влияния растительных компонентов

на формирование органолептического профиля продукта.....................................76

3.2.3 Исследование влияния солей-плавителей на физико-химические показатели расплавленных масс.....................................................................................................85

3.3 Определение условий структурообразования молочного белка

при плавлении...............................................................................................................92

3.4 Формирование реологических свойств сырных

смесей с тыквенным пюре при плавлении................................................................98

3.5 Исследование влияния реологических характеристик

на органолептический профиль плавленых масс...................................................101

Выводы по Главе 3.....................................................................................................104

Глава 4. Оптимизация рецептур плавленых сырных масс с тыквенным пюре.. 105

4.1 Постановка задачи оптимизации рецептуры плавленого сырного

продукта с тыквенным пюре......................................................................................105

4.2 Разработка программного обеспечения для решения задачи

оптимизации рецептуры.............................................................................................109

4.3 Оценка качественного потенциала плавленого сыра и сырного продукта

с тыквенным пюре.......................................................................................................111

4.3.1 Расчет пищевой и энергетической ценности новых продуктов....................111

4.3.2 Расчет биологической ценности новых продуктов........................................114

4.3.3 Формирование безопасности плавленого сыра и сырного продукта

с тыквенным пюре.......................................................................................................115

4.3.4 Разработка технологии поликомпонентных плавленых

сырных продуктов.......................................................................................................119

4.3.5 Определение срока годности плавленого сыра и сырного

продукта с тыквенным пюре......................................................................................124

4.3.6 Расчет комплексных показателей качества плавленого сыра

и сырного продукта с тыквенным пюре...................................................................126

4.4 Оценка показателей инвестиционной привлекательности

организации производства поликомпонентных плавленых сырных продуктов для

питания женщин..........................................................................................................131

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...........................................................................................................133

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.........................................................................................135

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.................................................136

ПРИЛОЖЕНИЯ...........................................................................................................160

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Нивелирование негативного воздействия абиотических факторов на состояние здоровья населения разных регионов России может быть реализовано как через коррекцию рационов питания, так и при потреблении поликомпонентных продуктов с регулируемым составом по дефицитным нутриентам.

На сегодняшний день рынок функциональных продуктов по данным агентства маркетинговых исследований BusinesStat далек от насыщения и составляет менее 5% от общего объема продуктов питания. Значительная доля продаж приходится на продукты функционального назначения компаний-производителей с иностранным капиталом и импортные поставки, в то время как отечественные производители продуктов этого сегмента пока не в состоянии полностью удовлетворить растущий потребительский спрос. При этом способ решения проблемы нутриентного дефицита в рационе питания через производство поликомпонентных продуктов функционального назначения в нашей стране имеет развитую правовую и научную основу. Правовым базисом в области разработки и наращивания производства новых обогащенных, диетических и функциональных пищевых продуктов выступает Указ Президента РФ от 30.01.2010 № 120, а необходимость фундаментальных исследований в области их получения, медико-биологической оценки качества и безопасности устанавливается Распоряжением Правительства РФ от 25.10.2010 г. № 1873-р.

Основы проектирования поликомпонентных продуктов как пищевых систем заложены в работах A.M. Бражникова, H.H. Липатова, И.А. Рогова и др. Значительная доля разработок приходится на молочные продукты, что объясняется высокой биологической ценностью компонентов молока и возможностью ее сочетания с физиологически активными ингредиентами растительного происхождения.

В области создания продуктов такой категории наиболее известны работы Л.В. Голубевой, Н.И. Дунченко, З.С. Зобковой, Т.П. Фурсовой и др.

К приоритетным условиям разработки молокосодержащих продуктов можно отнести необходимость учитывать сложившуюся структуру и традиции питания большинства населения, а также сохранение экономической доступности при обеспечении соответствия состава научным принципам оптимального питания.

В связи с этим при проектировании рецептур становятся ключевыми проблемы подбора перспективных ингредиентов с высокими санитарно-гигиеническими и медико-биологическими показателями, а также разработка новых технологических решений, позволяющих обеспечить сохранность и желательный уровень потребительских свойств в разрабатываемом продукте с использованием методов компьютерного моделирования.

Актуальность работы подтверждается ее выполнением в рамках программы Администрации Тамбовской области и Управления образования и науки «Гранты для проведения прикладных исследований молодых учёных 2011 года» (номер проекта 09-21/06 МУ-11).

Цель диссертационной работы - проектирование поликомпонентных плавленых сырных продуктов для питания женщин и реализация новых технических решений в их производстве.

Для достижения цели диссертации были поставлены и решены следующие задачи:

1. разработать квалиметрическую модель оценки качества сладких пастообразных плавленых сыров;

2. обосновать целесообразность применения компонентов растительного происхождения (тыквенного пюре, подсолнечного масла) и пищевых добавок -регуляторов консистенции — в технологии плавленых сырных продуктов;

3. исследовать влияние вида и дозировки регуляторов консистенции и соли-плавителя, содержания компонентов растительного и животного происхождени-ия, отношения влаги к сухому обезжиренному веществу и уровня активной ки-

слотности в рецептурных смесях на физико-химические, органолептические и реологические свойства плавленых масс;

4. разработать новые рецептурные и технические решения для производства плавленых сырных продуктов с тыквенным пюре для питания женщин в возрасте 30-39 лет занятых легкой физической активностью и старше 75 лет;

5. разработать базу данных нутриентного состава сырьевых ресурсов для автоматизированного расчета рецептур новых продуктов с тыквенным пюре и оценки степени их соответствия нормам физиологических потребностей в основных пищевых веществах и энергии для целевого потребителя и программное обеспечение для оптимизации рецептур по критерию себестоимости с учетом возрастных групп и физической активности потребителей;

6. разработать проект технических условий на плавленый сырный продукт с тыквенным пюре, оценить инвестиционную привлекательность организации производства линейки новых продуктов и провести апробацию технологии сырного продукта плавленого с тыквенным пюре на предприятии отрасли.

Объектами исследований являлись:

- полуфабрикаты (брынза из коровьего молока, сыр «Российский», подсолнечное масло, тыквенное пюре, сахар-песок, молоко сухое обезжиренное, молочный белок в виде водных растворов казеината натрия);

- пищевые добавки (регулятор кислотности - лимонная кислота; регуляторы консистенции - крахмал кукурузный, крахмал картофельный и его водные растворы, смесь картофельного и кукурузного крахмала (1:1), карбоксиметилцел-люллоза, желатин из свиного сырья; соли-плавители торговых марок «Милин 301», «Фонакон» (марки Б), «8о1уа Н£С», «БоЬ/а 62» в виде водных растворов);

- плавленые сырные массы на их основе, отличающиеся содержанием СВ от 30 до 55 %, ОСЖ от 20 до 50 %, значением В/СОВ в смеси от 1 до 2, массовой долей тыквенного пюре от 20 до 30 %, массовой долей белок- и жиросодержащих компонентов животного происхождения, а также номенклатурой и содержанием животных и растительных жиров.

Предметами исследований были определены физико-химические, органо-лептические и структурно-механические свойства рецептурных смесей и расплавленных масс; закономерности структурообразования и формирования органолеп-тического профиля в сырных смесях с тыквенным пюре при плавлении; микробиологические и физико-химические характеристики сыров и сырных продуктов плавленых с тыквенным пюре при хранении.

Научная новизна.

- Разработана квалиметрическая модель для оценки качества сладких пастообразных плавленых сыров, включающая ранжированные требования к группам показателей безопасности, органолептического профиля, пищевой ценности и функциональной значимости продуктов с установленными коэффициентами весомости.

- Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден выбор тыквенного пюре и подсолнечного масла в качестве сырья, содержащего физиологически активные нутриенты - жирорастворимые витамины, полиненасыщенные жирные кислоты - для повышения пищевой ценности поликомпонентных плавленых сырных продуктов.

- Установлено влияние тыквенного пюре и подсолнечного масла на реологические свойства плавленых масс, в результате чего обоснована целесообразность и эффективность применения в их составе регуляторов консистенции - картофельного и кукурузного крахмалов.

- Предложена зависимость для расчета рациональной дозировки соли-плавителя с учетом содержания молочного белка в смеси для плавления и желаемой активной кислотности готовых плавленых масс.

- Получены уравнения регрессии, характеризующие зависимость изменения коэффициента эффективной вязкости и предельного напряжения сдвига поликомпонентных плавленых сырных продуктов от их состава, активной кислотности, температуры и продолжительности плавления и скорости деформации сдвига.

- Установлены зависимость консистенции и предельного напряжения сдвига от активной кислотности и величины отношения влаги к сухому обезжиренному

веществу поликомпонентных плавленых сырных продуктов при замене до 30 % молочного сырья на тыквенное пюре и подсолнечное масло с использованием крахмалов. Нежная пастообразная консистенция обеспечивается при величине предельного напряжения сдвига 350 - 400 Па, активной кислотности 5,4 - 5,7 и отношения влаги к сухому обезжиренному веществу 1,2 — 1,7.

- Разработаны база данных химического состава сырьевых ресурсов для автоматизированного расчета рецептур поликомпонентных плавленых сырных продуктов для питания женщин в возрасте 30 - 39 лет и старше 75 лет и программа ЭВМ для оптимизации рецептур по критерию себестоимости с учетом назначения и требований к органолептическим и реологическим характеристикам.

Практическая значимость исследования.

- Установлена рациональная дозировка крахмальной смеси в количестве 2 %, обеспечивающая нежную пастообразную консистенцию поликомпонентных плавленых сырных продуктов при содержании подсолнечного масла в количестве 24 % и тыквенного пюре в количестве от 20 до 26 %, обеспечивающем яркий цвет и насыщенный вкус и аромат новых продуктов.

- Разработаны рецептуры поликомпонентных плавленых сырных продуктов, потребление которых способствует коррекции ежедневного рациона женщин в возрасте 30-39 лет и старше 75 лет по содержанию незаменимых аминокислот, ПНЖК, витамина А и Е, р-каротина, кальция и фосфора в количестве от 10 до 50 % от суточной потребности.

- Проведена комплексная оценка показателей качества поликомпонентных плавленых сырных продуктов для питания женщин в процессе производства и хранении.

- Разработан проект технических условий на сырный плавленый продукт с тыквенным пюре и проведена апробация технологии в производственных условиях, подтвержденная актом испытаний. Новизна технических решений подтверждена патентом РФ № 2429705 «Способ получения сырного продукта с растительным наполнителем».

- Результаты исследований планируются к внедрению на ОАО «Тамбовский

завод плавленых сыров «Орбита», ожидаемый экономический эффект от реализации 1 т плавленого сырного продукта с тыквенным пюре составит 34 600 руб.

- Материалы диссертации используются в образовательном процессе для студентов, обучающихся по специальности 240902 «Пищевая биотехнология» и бакалавров - по направлению 260100 «Продукты питания из растительного сырья».

Научные положения, выносимые на защиту:

- Квалиметрическая модель для расчета комплексного показателя качества сладких пастообразных плавленых сыров по группам показателей безопасности, органолептических свойств, функциональной значимости и пищевой ценности с учетом полученных коэффициентов значимости.

- Рецептуры поликомпонентных плавленых сырных продуктов со сбалансированным составом для питания женщин в возрасте 30 — 39 лет и старше 75 лет.

- Новые технические решения по созданию экономически доступных плавленых сырных продуктов с тыквенным пюре со сроком годности 2 месяца.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на семи Международных и Всероссийских научных конференциях. Образцы плавленого сыра и сырного продукта с растительным наполнителем получили приз зрительских симпатий в рамках Делового центра П-й международной Покровской ярмарки (г. Тамбов, 2012 г.).

Публикации результатов работы. По материалам исследований опубликовано 11 научных работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ; получен 1 патент РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех основных глав, заключения, списка сокращений, списка используемых источников из 219 наименований и 23 приложений. Работа изложена на 159 страницах и содержит 31 таблицу, 20 рисунков.

Глава 1. Аналитический обзор направлений и подходов к созданию поликомпонентных пищевых продуктов

Современные научно-практические достижения и мировые тенденции в области создания новых продуктов питания обусловлены демографической, экономической и социальной динамикой индустриальной фазы развития общества. Технологии традиционных пищевых продуктов в связи с изменением условий и привычек питания претерпевают фундаментальные изменения, обусловленные стремлением к достижению рентабельности и максимизации прибыли для их �