автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка технологии комбинированных молочных белковых продуктов с использованием природных цеолитов

г*

оа «о«

На правах рукописи

ПУШМИНА ИРИНА НИКОЛАЕВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КОМБИНИРОВАННЫХ МОЛОЧНЫХ БЕЛКОВЫХ ПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИРОДНЫХ ЦЕОЛИТОВ

Специальность 05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов

АВТОРЕФЕРАТ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово 1998

Работа выполнена в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности и Красноярском торгово-экономическом институте.

Научные руководители -доктор технических наук, профессор

Хорунжина С.И.

-кандидат технических наук, доцент Гридина С.Б.

Официальные оппоненты -доктор медицинских наук, профессор

Громов К.Г.

-кандидат технических наук Майоров A.A.

Ведущая организация -НИИ Медицинских проблем Севера СО РАМН

» лекабоя 1998 г. в М

I

Защита диссертации состоится декабря 1998 г. в ' ' час.на заседании диссертационного совета Д 064.67.01 в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности по адресу: 650060, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кемеровского технологического института пищевой промышленности.

Автореферат разослан ^ ноября 1998 г.

3

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, профессор ^Tc^t < /- H.H. Потипаева

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Рациональное полноценное питание является важнейшим условием поддержания здоровья и высокого уровня работоспособности человека.

Результаты медико-биологических исследований питания населения Сибири показали, что рационы не сбалансированы по основным пищевым компонентам. Недостаточно употребление молочных продуктов. Одним из видов продукции, обеспечивающей полноценность питания, являются комбинированные молочные продукты с использованием растительного плодово-ягодного и овощного сырья. Их пищевая и биологическая ценность обусловливается сахарами, пектиновыми, азотистыми, минеральными веществами, витаминами, ферментами, которые вносятся с исходным сырьем, а также различными пищевыми добавками. С физиологической точки зрения растительное сырье органично сочетается и дополняет молоко и молочные продукты.

Важность и целесообразность разработки комбинированных молочных продуктов с введением растительного сырья обосновали в своих трудах И .А. Рогов, A.M. Уголев, М.Н. Волгарев, В.Г. Высоцкий, П.Ф Дьяченко, З.Х. Диланян, А.В.Гудков, H.H. Липатов, П.Ф. Крашенинин, К.С.Ладодо, Н С. Королева, В.В. Семенихина, Л.Н. Левачев, А.Г. Храмцов, Л.А. Остроумов.

Усиление промышленной развитости регионов Сибири приводит к увеличению уровня загрязненности молока и молочных продуктов, растительного сырья, воды вредными и токсичными веществами. Весомую часть загрязнителей составляют тяжелые металлы.

Таким образом, актуальна проблема получения безопасных для здоровья, полноценных комбинированных молочных продуктов. В связи с чем становится очевидной необходимость введения в технологию их производства стадии извлечения из сырья, полуфабрикатов вредных веществ, либо предусмотреть пути выведения из организма загрязнителей, попадающих в него с этими продуктами. Эта проблема может быть решена применением природных цеолитов (ЦТ) как эффективных сорбентов тяжелых металлов и ряда других токсичных соединений.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка и исследование технологии производства комбинированных молочных белковых продуктов с применением природных цеолитов.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

- анализ проблем питания на примере коренного населения Республики Тува;

- разработка технологии извлечения тяжелых металлов из воды, используемой для производства молока и молочных продуктов, с применением природных и модифицированных цеолитов;

- исследование качества молока и молочных продуктов, полученных на подготовленной с использованием цеолитов воде;

- разработка технологии получения безопасных по содержанию тяжелых металлов полупродуктов для производства комбинированных молочных продуктов на примере соков;

- разработка технологии комбинированных молочных белковых продуктов с использованием природных цеолитов;

- разработка нормативно-технической документации по производству ово-

ще-ягодных паст, и комбинированных молочных белковых продуктов с применением природных цеолитов.

Научная новизна. Впервые разработана комплексная технология получения комбинированных молочных продуктов с использованием природных цеолитов, безопасных для здоровья по содержанию тяжелых металлов и обладающих профилактическим действием.

Сформулированы теоретические основы обеспечения экологической безопасности по тяжелым металлам комбинированных молочных продуктов на различных этапах их получения и потребления.

Изучены закономерности сорбции природными и модифицированными цеолитами тяжелых металлов из воды, соков, как сырья для приготовления комбинированных молочных продуктов. Установлено влияние различных факторов на процесс детоксикации. Исследовано качество восстановленного молока на обработанной цеолитами воде.

Впервые научно обосновано применение природных цеолитов как пищевой добавки в комбинированные молочные продукты. Изучено влияние различных параметров введения цеолитов на физико-химические, органолепти-ческие и микробиологические показатели разработанных продуктов.

Практическая значимость. Разработаны способы детоксикации воды, соков с применением природных цеолитов в производстве молока и молочных продуктов. Разработана технология приготовления комбинированных молочных продуктов с использованием цеолитов на различных стадиях.

Разработана нормативно-техническая документация на предлагаемые продукты и технологию.

Разработанная продукция отмечена Малой золотой медалью на Международной выставке-симпозиуме«Медицина-97»(«Охрана материнства и детства.

Здоровье Севера»), г. Красноярск, а также Дипломом 1-ой степени на Международной выставке по торговле пищевыми продуктами, г. Красноярск, 1997 г

Апробация работы. Основные положения работы доложены на региональных и международных научно-практических конференциях. «Питание в профилактике заболеваний населения Севера» ( Красноярск, 1995 г.); «Проблемы экологии человека на Севере» (Красноярск, 1996 г.); «Проблемы формирования рынка потребительских товаров и услуг г. Красноярска» {Красноярск, 1996 г. ); «Достижения науки и техники - развитию города Красноярска» (Красноярск, 1997 г.); «Медицина-97» («Охрана материнства и детства. Здоровье Севера») (Красноярск 1997 г.); «Эпидемиология основных неинсЬекционных заболеваний на Севере и в Сибири» (Красноярск, 1998 г.). «Новые биомедицинские технологии с использованием биологически активных добавок» (Владивосток, 1998 г >

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, методологии проведения исследований, результатов исследования и их анализа, выводов, списка литературы (181 источник; и приложений. Основное содержание работы изложено на 146 страницах и содержит 32 таблицы и 9 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность выбранной темы и сформулированы цель и задачи исследования.

В литературном обзоре рассмотрены особенности и проблемы питания населения различных регионов Сибири, определены перспективные направления его развития, одним из которых является производство комбинированных молочных продуктов. Отмечена необходимость широкого использования в производстве молочных продуктов растительного сырья. Указано на ухудшение качества молока, молочных продуктов в связи со сложной экологической обстановкой. Обращено внимание на эффективность использования природных цеолитов как сорбентов многих групп загрязнителей продуктов питания Методология проведения исследования. Общая схема исследований приведена на рис.1.

В первом блоке сформированы подходы к разработке комбинированных молочных белковых продуктов на примере анализа питания населения Республики Тува. Поставлены проблемы экологической безопасности молока и молочных продуктов, особенно по содержанию тяжелых металлов. Оценены пути попадания в комбинированные молочные продукты тяжелых металлов, а также способы их извлечения. Для исследования использовали природные цеолиты Шивыртуйского и Холинского месторождений.

Этапы исследований

Изучаемые объекты

(Контролируемые I показатели

Анализ питания населения Республики Тува. Анализ проблем экологической безопасности сырья и полупродуктов для приготовления ком-'бинированных молочныхпродуктов__

Разработка технологии сорбции тяжелых металлов из сырья для производства комбинированных молочных продуктов

Разработка технологии безопасных по тяжелым металлам комбинированных молочных белковых продуктов профилактического назначения

Практическая реализация результатов исследований

Природные цеолиты Вода

Растительное сырье (овощи, плоды, ягоды) Молоко

Молочные продукты

Пасты ;

морковно-облепихов ая, морковно-яблочная, свехольно-яблочная. Комбинированные молочные продукты: пудинги, пудинги жели-рованные, желе. БАД на основе природных ЦТ

Комплексная технология комбинированных молочных белковых продуктов с использованием природных ЦТ__

Стандартные фи-1 зико-химические | и органолептиче- ; ские показатели. ! Содержание тяжелых металлов. :

Содержание тя- ' желых металлов, j Физико- химические и ор- | ганолептичесхие | показатели каче- I crea. i

Природные и модифицированные цеолиты Вода Соки Молоко сухое Молоко восстановленное

Органолептичес- | кие, физика- , химические , мик- ! робиолсгмческие I показатели

Нормативно- ' техническая доку- \ ментация на пасты | и комбинирован- ! ные молочные ; продукты \

Рис. 1. Схема проведения эксперимента

Во втором блоке изучали закономерности сорбции тяжелых металлов из соков, воды как сырья для производства восстановленного молока и молочных продуктов, а также оценивали качество восстановленного молока, приготовленного на обработанной природными цеолитами воде. Объекты исследования моделировали по содержанию железа, свинца, никеля, меди, цинка. Полученные результаты использовали в дальнейших экспериментах.

Третий блок исследований посвящен разработке комплексной технологии производства безопасных по тяжелым металлам профилактических комбинированных молочных белковых продуктов. В рамках блока подобран состав трех видов паст на основе овощей, ягод, плодов, оценено влияние отдельных составляющих паст на их качество. Проведены исследования по составлению рецептур комбинированных молочных продуктов на основе сухого молока, творога с введением паст и природных цеолитов.

Четвертый блок - разработана нормативно-техническая документация на пасты и белковые овоще-ягодные десерты с "Литовитом ".

В работе использовали современные физико-химические и микробиологические методы исследований.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Анализ питания населения Республики Тува.

В настоящее время под воздействием социально-экономических факторов питание населения республики изменилось. В рацион тувинцев вошли продукты, которые ими ранее не употреблялись, а местное сырье практически не используется, что является отрицательным фактором как с позиций сохранения традиционного национального питания тувинцев, так и с точки зрения их здоровья, особенно детей. Для анализа проблемы оценено фактическое питание детского населения республики по сезонам за 1992 г., 1994 г.. 1996 г. в физиологических дошкольных учреждениях и школе-интернате г. Кызыла, в Овюрском, Монгун-Тайгинском и Улуг-Хемском районах.

Оценка среднесуточного расхода продуктов питания за год и по сезонам во всех исследуемых учреждениях показала, что по более чем 50% наимено ваний нормируемых продуктов имеется дефицит разной степени и по 22% наименований - избыток.

Выявлена пониженная калорийность рационов, нарушение соотношения белков, жиров, углеводов, недостаток витаминов, минеральных веществ (особенно кальция), пищевых волокон.

Рост заболеваемости всех групп населения республики обусловлен не только несбалансированностью питания, но и экологическими факторами.

В связи с этим возникает необходимость создания полноценных продуктов питания профилактического направления для всех групп населения.

Данную задачу предложено решить путем применения природных цеолитов как сорбентов токсичных веществ, особенно тяжелых металлов, и как пищевых добавок профилактического действия. В связи с этим, следующими этапами работы являлись разработка технологии извлечения тяжелых металлов из соков, воды как сырья для производства восстановленного молока, разнообразных молочных продуктов, а также введения пищевых добавок на основе цеолитов в разработанные с использованием растительного сырья, молока, творога комбинированные продукты.

Изучение использования цеолитов Шивыртуйокого месторождения для детоксикации воды от тяжелых металлов

Для обеспечения населения и промышленности молоком, молочными продуктами используется в Сибири в большей степени не цельное, а сухое молоко. Применяемые в настоящее время в молочной промышленности способы водоподготовки и фильтрующие материалы практически не позволяют удалить из воды токсичные вещества, в том числе тяжелые металлы.

На данном этапе работы использовали как природные, так и модифицированные ЫН4С1 и НС1 цеолиты Шивыртуйского и Холинского месторождений с размером частиц 1,2-1,7 мм.

В этом диапазоне размера фракций минералов происходит активная сорбция микроорганизмов, эффективное извлечение ионов жесткости, ряда тяжелых металлов (табл. 1).

8 наибольшей степени происходит сорбция свинца независимо от месторождения и модификации минерала, в меньшей - ионов цинка. Модификация способствует увеличению обменной емкости ЦТ в среднем на 12,5%. Из исследуемых туфов более эффективен по извлечению тяжелых металлов хо-линский ЦТ как в исходной, так и в модифицированной формах.

Детоксикацию воды от тяжелых металлов с помощью природных цеолитов на предприятиях молочной промышленности возможно осуществлять на типовых катионитовых фильтрах.

Учитывая необходимость одновременного освобождения воды от взвешенных, коллоидных частиц, растворенных органических и неорганических веществ, а также свойства используемых цеолитов, предложена следующая последовательность заполнения колонки минералами: опорный слой - кварцевый песок или гравий ( величина частиц - 5-10 мм, высота слоя 0,3 м), ши-выртуин (фракция 3-4 мм, высота слоя 0,3 м); основной фильтрующий слой -холинский ЦТ ( размер частиц 1,5 - 2,0 мм, высота загрузки 1,5-2,0 м), затем слой шивыртуина (фракция 2-3 мм, высота 0,2 м).

Таблица 1

Сорбция ионов тяжелых металлов из модельных растворов цеолитами

Катионы Объем фильтрата до проскока катиона, в колоночных объемах ДОЕ, ммоль /г ЦТ

шиэыртуин холинский ЦТ шивыртуин холинский ЦТ

природ- Ы- природ- ЬС- природ- Н*- природ- Н+-

ный форма ный . форма ный форма ный форма

РЬ2* 1230 1353 1556 1690 0,98+ 0,03 1,10+ 0,02 1,15+0,02 1.32+ 0,03

280 340 420 480 0,81+ 0,02 0,90+ 0,02 0,94+0,01 1,04+ 0,02

Си2* 215 310 380 420 0,35+ 0,04 0,40+ 0,03 0,43+0,01 0.52+ 0,01

7.П2* 156 200 205 293 0,27+ 0,03 0,31+ 0,01 0,36+0,01 0,40+ 0,02

Проведены исследования качества молока, восстановленного на обработанной цеолитами воде. В образцах молока, полученного на необработанной воде, содержание цинка было на 69 % выше нормируемой величины, ртути в 3,6, кадмия - в 2,4 , свинца в 1,4 раза больше ПДК.

Использование цеолитового фильтра для водолодготовки позволило существенно снизить ( в 1,5-4,5 раза ) концентрацию токсичных элементов в исходной воде, что положительно отражается на качестве восстановленного молока с точки зрения его гигиенической безопасности (табл.2).

Таблица 2

Содержание некоторых микроэлементов в воде (мг/дм3), в сухом и восстановленном молоке (мг/кг сухих веществ + 0,0005)

Элемент Вода Молоко Молоко, восстановленное на воде СанПиН

до после сухое водопроводной очищен- 2.3.2.56

фильтра фильтра ной ЦТ 0-96

Медь 0,0053 0,0035 0,257 0,505 0,493 1,000

Цинк 0,6012 0,0814 2,252 6,458 3,982 5,000

Ртуть 0,0025 0,0006 н/о 0,018 0,004 0,005

Кадмий 0,0035 0,0009 н/о 0,053 0,018 0,030

Свинец 0,0075 0,0013 0,046 0,138 0,089 0,100

Мышьяк 0,0024 0,0015 н/о 0,017 0,008 0,050

Изучение сорбции тяжелых металлов из соков природными цеолитами

В качестве объекта для обработки минералами выбраны соки облепихи и черной смородины.

Исследования выполнены на примере извлечения из соков ионов железа.

Степень сорбции железа цеолитами из соков при использовании шивыр-туина составляет - 55%, холинского ЦТ- 46 %.

Применение смеси туфов более эффективно в сравнении с обработкой соков каждым минералом в отдельности. При начальном содержании железа в соке 35 мг/дм3 данный элемент удаляется,смесью цеолитов (при их соотношении 60:40) на 41 % больше, чем при обработке только шивыртуином и на 52 % выше, чем при обработке одним холинским ЦТ.

Полнота извлечения ионов железа наряду с другими факторами определяется и способом обработки. Независимо от применяемого цеолита, фильтрованием можно извлечь из сока больше ионов железа { в среднем на 20 %), чем при использовании настойного способа обработки.

Атомно-абсорбционным методом определено содержание катионов после обработки облелихового сока минералами в условиях настаивания (табл.3). Во всех вариантах наблюдается увеличение концентрации одних катионов (Са2*, Мд2\ Ып*) и снижение других ( Ре3*, К*, Си2*, РЬ2*, Особенно значительные изменения наблюдаются в содержании свинца, кальция, натрия и калия.

Проведанные исследования позволяют говорить о возможности извлечения тяжелых металлов из соков в процессе обработки их ЦТ без существенного ухудшения качественных показателей (содержания сухих веществ, фенольных, пектиновых соединений, Сахаров) ■.

Обоснование разработки комбинированных молочных продуктов с использованием пищевых добавок на основе природных цеолитов

В ситуации массового загрязнения окружающей и внутренней среды организма, традиционные методы профилактики и оздоровления человека становятся не эффективными.

Потребление в пищу минералов (литофагия) человеком и животными известна давно.

Примером отечественного литотерапезтического препарата, адаптированного к условиям Сибири, являются пищевые добавки комплексного действия типа "Литоэит", основной компонент которых - природный цеолит Холинского месторождения.

Целесообразность применения "Литовита" в составе комплексной терапии обусловлена, в первую очередь, возможностью нормализации микро- и макро-злементного состава внутренней среды организма и, как следствие, улучшения показателей протекания всех обменных процессов (содержания белка, гемо-

глобина, функционального состояния печени, а также состояния иммунной системы и функции кишечника).

Таблица 3

Влияние обработки цеолитами на катионный состав облепихового сока

Время обработки, сут. Доза ЦТ, г/дм3 Содержание катионов, мг /дм3 +0,02

РЬ2* Си2* Са2* Мд2+ | К* I | 2п2*

Обработка шивыртуином

Контроль - 0,50 12,80 0,65 50,05 59,00 750.28 10,15 1.15

1 1 0,36 12,80 0,54 90,23 68,45 480,36 15,00 1,08

3 1 0,30 11,12 0,70 75,50 73,24 460,09 20,24 0.89

1 2 0,21 11,93 0,63 80.12 64,18 440,12 24,51 0,98

3 2 0,18 10,00 0,70 65,07 55,91 520,42 30,72 0,91

1 4 0,14 12,00 0,57 85,41 72,34 460,31 26,60 1,22

3 4 0,09 10,21 0,70 0,22 73,63 620,52 40,65 0,93

Обработка холинским цеолитом

Контроль - 0,50 12,80 0,65 50,05 59,00 750,28 10,15 1,15

1 1 0,41 11,08 0,59 70,24 53,21 500,10 14,27 1,08

3 1 0,38 9,92 0,62 100,6 78,77 640,00 14,27 1.15

1 2 0,30 11,84 0,57 90,00 69,61 380,28 22,35 1,00

3 2 0,24 10,05 0,68 120,35 69,20 520,89 24,62 0,99

1 4 0,20 11,93 0,65 125,09 63,43 460,56 25,33 1,03

3 4 0,15 11.34 0,70 140,4 73,05 620,71 35,00 0,89

Примечание: содержание во всех вариантах кадмия менее 0,03 мг/дм5?

При употреблении "Литов1тг" способен проявлять сорбционные свойства только по отношению к ионам макро- и микроэлементов и соединениям с небольшими размерами, не вступая в прямое взаимодействие с витаминами, аминокислотами, белками и другими сложными органическими веществами.

Пищевая композиция "Литовит" стимулирует процессы авторегуляции организма. Нормализует взаимодействие всех систем организма. "Литовит" рекомендуется применять как для улучшения фона протекания патологических процессов, так и для профилаюики различных заболеваний.

Для создания пищевой продукции более полноценной по минеральному составу, а также по воздействию на организм человека нами предлагается использовать пищевую биологичесхи активную добавку "ЛитовиТ' в производстве комбинированных продуктов на основе сухого молока, мягкого диетического творога и оеоще-ягодных паст.

Разработка комплексной технологии производства экологически безопасных комбинированных молочных продухтов

Разработка рецептур паст из растительного сырья

В состав предлагаемых комбинированных молочных продуктов в соответствии с обоснованной потребностью в биологически важных компонентах включены пасты из растительного сырья, широко распространенного в разных регионах Сибири.

Учитывая гармоничное сочетание вкуса и аромата были разработаны три композиции плодо-овоще-ягодных паст, рецептуры и физико-химические показатели которых приведены в табл. 4 и 5.

Таблица 4

Рецептура и норма расхода сырья (в кг) на 1 тонну оеоще-ягодных паст

(с учетом потерь)

Наименование Паста

Сырья Морковно- Морковно- Свекольно-

облепиховая яблочная яблочная

Кабачки 340 - -

Свекла столовая - - 200

Морковь 200 270 -

Капуста белокочанная 200 - -

Сахар - песок 60 60 60

Облепиха (сок, обра- 200 200 -

ботанный ЦТ)

Яблоки - 470 540

Брусника (сок, обрабо- - - 200

танный ЦТ)

Итого 1000 1000 1000

Таблица 5

Физико-химические показатели овоще-ягодных паст

Массовая доля, %

Паста растворимых саха- органич. кислот в пе- общего клет-

сухих веществ розы ресчете на яблочную пектина чатки

Моркойно-

облелиховая 20,0 7,0 0,45 0,60 1,12

Моркоано-

яблочная 20,0 7,6 0,В8 0,89 1,00

Свекольно-

яблочная 20,0 8,5 0,74 0,86 0,69

Технология приготовления паст предусматривает при необходимости обработку соков природными цеолитами перед введением в состав композиции.

Разработка технологии комбинированных молочных белковых продуктов на основе овоще-ягодных паст

В качестве белковой основы комбинированных продуктов использовали сухое обезжиренное молоко (СОМ) и нежирный мягкий диетический творог, приготовленный на восстановленном молоке. Вода, применяемая для этой цели, предварительно подвергается обработке природными цеолитами. Использование овоще-ягодных паст в производстве молочных продуктов значительно повышает их пищевую, биологическую ценность и придает им своеобразный вкус и аромат. Введение стадии подготовки воды и полупродуктов с использованием цеолитов обеспечивает экологическую безопасность по тяжелым металлам комбинированных продуктов.

За основу готовых продуктов были взяты достаточно массово производимые в молочной промышленности пудинги, десерты, желе. В качестве оптимального было выбрано соотношение творога и овоще-ягодной пасты 1:0,5 и 15% СОМ к массе овоще-ягодной пасты. На основании результатов эксперимента составлены рецептуры пудингов и желе.

Для определения оптимальной дозировки вводимой в пудинги и желе пищевой добавки взяты "Литовит" и "Литовит-М". Результаты органолептической оценки показали, что продукты с интенсивным цветом в большей степени маскируют изменение окраски при добавлении "Литовита" и "Литовита-М", а более вязкая консистенция и ярко выраженный вкус снижают ощущение присутствия инородного тела. На основании этого были выбраны оптимальные дозы вносимой БАД : для "Литовита" -1,0 - 2,0 % к массе продукта, для "Литовита-М" - 0,5 -1,0 %. Данные дозировки находятся в интервале рекомендуемых суточных норм потребления препаратов для профилактики ряда заболеваний.

Внесение пищевой добавки типа "Литовит" дополнительно обогащает комбинированные молочные продукты минеральными компонентами, клетчаткой, витаминами группы В.

Рецептуры и физико-химические показатели разработанных комбинированных молочных белковых продуктов приведены в табл. 6, 7.

После 48 часов хранения десертной продукции при температуре 6°С провели ее микробиологическую оценку, которая показала отсутствие в продуктах посторонних микроорганизмов.

На основании результатов исследований и разработанных технологий предложена схема получения экологически безопасных по тяжелым металлам комбинированных молочных белковых продуктов профилактического назначения (рис. 2).

Таблица 6

Рецептуры комбинированных белковых молочных продуктов (в кг на тонну продукции)

Наименование сырья Пудинг "Сластена" нежирный Пудинг же-лированный "Радуга" нежирный Желе "Золотистое" обезжиренное

Творог мягкий диетический нежирный (сомо 20,0%) 600,0 450,0 -

Молоко сухое обезжиренное (сомо -94,0%, жир - 1,0%) ~ 75,5

Овоще-ягодная паста (массовая доля сухих веществ 20,0 %) 300,0 225,0 500,0

"Литовит" (массовая доля сухих веществ 95,0%) 15,0 15,0 10,0

Сахар - песок (массовая доля сухих веществ 99,86 %) 80,0 90,0 60,0

Мед (массовая доля сухих веществ 82,8 %) 19,9 "

Желатин пищевой (массовая доля сухих веществ 85,0%) " 30,0 15,0

Вода литьевая, обработанная ЦТ - 210,0 355,0

Итого 1015 1020 ' 1015

Выход готового продукта 1000 1000 1000

Таблица 7

Физико-химические показатели комбинированных молочных продуктов

Наименование продукта Показатели и нормы

Массовая доля, % pH Температура при выпуске , "С Фосфа- таза •

влаги сахарозы общего сахара * "Литови-та"

Пудинг "Сластена" 72,0 - 12,0 14,3 4.1 6+.2 Отсутствует

Пудинг "Радуга" 76,0 10,8 - 14,3 4.2 6 + 2 То же

Желе "Золотистое" 76,0 9,5 - 9,5 6,3 6+.2 Тоже

Примечание :*- в пересчете на инвертный сахар.

Рис. 2. Технологическая схема приготовления экологически безопасных по тяжелым металлам комбинированных молочных продуктов профилактического назначения

-16-выводы

1. Установлено, что коренное население Сибири ( на примере Республики Тува) на получает полноценного по всем компонентам ( в том числе белкам молока, пищевым волокнам, минеральным веществам), безопасного для здоровья питания. Отмечена резкая тенденция роста заболеваемости всех групп населения, особенно детей.

2. Разработана технология детоксикации воды от тяжелых металлов для производства молока, молочных продуктов с использованием в качестве фильтрующего материала природных цеолитов Шивыртуйского и Холинского месторождений, а также их модифицированных форм. Наибольшую эффективность по сорбции из воды тяжелых металлов, а также кальция обеспечивает шивыртуин с размером частиц 1,0-2,0 мм, предварительно обработанный хлоридом аммония.

3. Разработана технология извлечения тяжелых металлов из соков, как одной из составляющих овоще-ягодных паст, входящих в состав комбинированных молочных продуктов. Холинский и шивыртуйский цеолиты характеризуются максимальной степенью сорбции из соков ионов свинца (соответственно 70-82 %) и минимальной (14-23 %) - ионов цинка.

4. Предложена апларатурно-технологическая схема детоксикации воды и соков в молочной промышленности. Использование цеолитового фильтра позволило в 1 ,5-4,5 раза снизить содержание тяжелых металлов в восстановленном на обработанной воде молоке.

5. Научно обосновано использование в комбинированных молочных продуктах пищевых добавок на основе природных цеолитов. Введение препаратов "Ли-товит " в количества 1-2 %, "Литоаит -М " - 0,5-1 % к массе продукта придает ему профилактические свойства.

6. Разработана технология получения овоще-ягодных паст как компонентов комбинированных молочных белковых продуктов, включающая стадию детоксикации от тяжелых металлов.

7. Предложена комплексная технологическая схема производства безопасных по тяжелым металлам, профилактических комбинированных молочных белковых продуктов с использованием природных цеолитов.

8. Разработана нормативно-техническая документация на овоще-ягодные пасты и комбинированные молочные белковые продукты профилактического назначения.

ПЕРЕЧЕНЬ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Макарова Л.Г., Пушмина И.Н., Рублева C.B. Возможность использования местного растительного сырья в лечебно-профилактическом питании детей//

Питание в профилактике заболеваний населения Севера : Материалы регион. научн.конф.- Красноярск,1995,- С.37-38.

2. Пушмина И.Н. Возможность использования местного культивируемого сырья для расширения ассортимента кулинарной продукции лечебно-профилактического направления И Питание в профилактике заболеваний населения Севера: Материалы регион, научн. конф.- Красноярск, 1995-С.58-59.

3. Пушмина И.Н., Теппер Е.А. Разработка технологии десертов с использованием местного растительного сырья для детского диетмческого питания// Питание в профилактике заболеваний населения Севера: Материалы регион. научн. конф,- Красноярск, 1995,- С.62.

4. Гридина С.Б., Балабина Т.Д., Пушмина И.Н. Новые возможности использования продуктов переработки молока в детском питании // Проблемы формирования рынка потребительских товаров и услуг г. Красноярска: Материалы научно-практ.конф.- Красноярск: КГТЗИ,1996- С.240-242.

5. Пушмина И.Н., Гридина С.Б. Анализ фактического литания детского населения Республики Тува // Проблемы формирования рынка потребительских товаров и услуг г. Красноярска: Материалы научно-практ. конф.- Красноярск: КГТЭИ, 1996.- С. 240-242.

6. Пушмина И.Н., Ермош Л.Г., Гридина С.Б. Возможность коррекции рационов детского питания с использованием продуктов местной сырьевой базы II Проблемы экологии человека на Севере: Материалы научн. конф,- Красноярск, 1996,- С. 112-114.

7. Использование традиционных продуктов питания народов Севера в дошкольных и школьных учреждениях (Реальность Проблемы. Рекомендации)/ В.Т. Манчух, Е.И. Прохин, Г.В. Иванова, И.Н. Пушмина и др.; под ред. В.Т. Манчука.- Новосибирск: СО РАМН, 1996,-182 с.

8. Пушмина И.Н. Комбинированные-продукты питания на основе продуктов переработки молока II Достижения науки и техники - развитию города Красноярска: Тез. докл. научно-практ. конф,- Красноярск, 1997.-С. 505-506.

9. Пушмина И.Н., Хорунжина С.И. Пути извлечения токсичных компонентов из пищевых продуктов // Эпидемиология основных неинфекционных заболеваний на Севере и в Сибири: Материалы Всерос. научн. конф,- Красноярск: СО РАМН, НИИ мед. проблем Севера, 1998,- С. 323-324.

10. Пушмина И.Н., Хорунжина С.И., Пермякова Л.В. Применение пищевых добавок на основе природных минералов в комбинированных продуктах питания И Эпидемиология основных неинфекционных заболеваний на Севере и в Сибири: Материалы Всерос. научн. конф,- Красноярск : СО РАМН, НИИ мед. проблем Севера, 1998,- С .324-325.

Подписано к печати 28.10.98. Формат 60х8471(,. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,3. Уч.-изд. л. 1,1. Тираж 100 экз. Заказ ЛЕ 508

Издательство "Кузбассвузиздат", 650043 Кемерово, ул. Ермака, 7. Тел. 23-34-48

КЕМЕРОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ПУШМИНА ИРИНА НИКОЛАЕВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КОМБИНИРОВАННЫХ МОЛОЧНЫХ БЕЛКОВЫХ ПРОДУКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИРОДНЫХ ЦЕОЛИТОВ

Специальность 05.18.04 - Технология мясных, молочных

и рыбных продуктов

На правах рукописи

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научные руководители:

Доктор технических наук, профессор

Хорунжина С.И.

Доцент, кандидат технических наук Гридина С.Б.

Кемерово 1998

СОДЕРЖАНИЕ

с.

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР б 1.1. Особенности питания населения различных регионов Сибири и 6

перспективные направления его развития

1.2 Состав и свойства сырья, используемого для приготовления ком- 13 бинированных молочных продуктов

1.3 Практика получения плодово-овоьцных паст 23

1.4. Проблемы экологической безопасности молока и молочных про- 30 дуктов

1.5. Структура и свойства цеолитов 38

1.6. Использование природных цеолитов 44 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ОБЗОРУ ЛИТЕРАТУРЫ 51

2. МЕТОДОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 53

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 59

3.1. Анализ питания населения Республики Тува 59

3.2. Изучение использования цеолитов Шивыртуйского месторождения 68 для получения экологически чистой воды

3.3. Исследование качества восстановленного молока с использовани- 83 ем обработанной цеолитами воды

3.4. Изучение сорбции тяжелых металлов из соков природными ЦТ 86

3.5. Обоснование разработки комбинированных молочных продуктов с 97 использованием биологически активной добавки "Литовит"

3.6 Разработка комплексной технологии производства экологически 106 безопасных комбинированных молочных продуктов

ВЫВОДЫ 124

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 126

ПРИЛОЖЕНИЯ 146

ВВЕДЕНИЕ

Рациональное полноценное питание является важнейшим условием поддержания здоровья и высокого уровня работоспособности человека. Комбинированные молочные продукты являются неотъемлемой составляющей рациона потребителей. Данный вид продукции полностью подготовлен к употреблению в пищу и пользуется большой популярностью у населения.

Пищевая и биологическая ценность таких пищевых продуктов обусловливается содержащимися в них сахарами, пектиновыми, азотистыми, минеральными веществами, витаминами, ферментами, которые вносятся с исходным сырьем, другими компонентами, которые образуются в процессе производства, а также различными пищевыми добавками.

В настоящее время актуальной является проблема расширения ассортимента и повышения качества молочных продуктов питания.

Особое внимание должно быть уделено производству молочных продуктов из нетрадиционных видов сырья, специфических - для больных детей, работников различных профессий, где присутствуют вредные условия труда. Все большее распространение получают комбинированные молочные продукты на основе растительного плодово-ягодного и овощного сырья.

Химический состав плодово-ягодного сырья, используемого в молочной промышленности обусловливает ценные вкусовые и диетические свойства, а также высокую усвояемость комбинированных молочных продуктов. Но в последнее время, в связи с тяжелой экологической обстановкой во многих регионах России, особенно в Сибири, одной из важнейших задач в отрасли является выпуск комбинированных молочных продуктов безвредных для организма человека, не содержащих загрязнителей различного рода.

Последние могут находиться в молоке, молочных продуктах, но особенно велика вероятность попадания загрязнителей в воду , растительное сырье. Именно в этих объектах присутствуют практически все известные группы токсичных веществ.

Таким образом, источником большинства загрязнителей молочной про-

дукции является не цельное молоко, а наполнители, добавки различной структуры и состава. Поэтому на данном этапе развития технологий получить гигиенически безопасные молочные продукты возможно только используя полуфабрикаты, не содержащие токсичных элементов. Самым весомым по объему, кроме молока, видом сырья для приготовления молочных продуктов является вода, в них она составляет до 80%.

Но если с очисткой воды для пищевых продуктов проблема решена -существует множество методов подработки, исправления ее состава, то плодово-ягодное и овощное сырье и продукция из него очистке от тяжелых металлов и других токсичных соединений не подвергается. Вместе с тем, жесткие требования к качеству молочных продуктов диктуют необходимость особо тщательного подбора способов очистки воды и другого сырья от загрязнителей. Наиболее рациональным в пищевой технологии является адсорбционный способ обработки. Для пищевой промышленности адсорбенты должны удовлетворять многим требованиям : обладать механической прочностью, хорошими фильтрующими характеристиками, высокими физико-химическими свойствами, гигиенической безопасностью и т.п.. При выборе адсорбентов для молочной промышленности последнее условие должно быть преобладающим. Учитывая это, предпочтительны сорбенты естественного происхождения.

Адсорбентами, удовлетворяющими требованиям пищевой, в том числе и молочной промышленности, являются природные цеолиты. Для многих пищевых отраслей доказаны их уникальные технологические, адсорбционные, гигиенические свойства. Все большее распространение получает применение природных цеолитов в медицине для лечения как наружных, так и внутренних заболеваний.

Достоинством использования этих минералов является относительная дешевизна, доступность добычи, значительные запасы в России, простота регенерации и утилизации, широкие возможности улучшения свойств.

В России имеется несколько известных месторождений природных цеолитов, наиболее крупные из которых находятся на территории Сибири - Пегас-

ское (Кемеровская область), Хонгуруу (Республика Саха), Холинское и Шивыр-туйское (Бурятия).

Использование природных цеолитов первых двух месторождений и их модифицированных форм в производстве алкогольных и безалкогольных напитков исследовано циклом работ проф. Хорунжиной С.И.. Направлением ее разработок являлось применение природных цеолитов для водоподготовки в отрасли. В настоящее время наиболее промышленно разработанными являются месторождения Холинское и Шивыртуйское. Данные природные цеолиты отличаются своим химическим составом, технологическими свойствами. Поэтому возникает необходимость разработки технологии водоподготовки с применением холинского и шивыртуйского цеолитов с учетом характера процесса на молочных предприятиях и требований к качеству воды для производства конкретных молочных продуктов. Эти минералы уже используются для водоподготовки в системе городского водоснабжения. Для пищевой промышленности такие разработки выполняются впервые.

Таким образом, актуальной становится проблема получения полноценных, гигиенически безопасных комбинированных молочных продуктов питания. Растительное сырье традиционно культивируется во всех регионах Сибири. Достаточно развита в них молочная промышленность. Поэтому имеются широкие возможности для производства полуфабрикатов на основе ягод, плодов, овощей и разработки на их основе комбинированных молочных продуктов. Условием создания технологии такой продукции является обеспечение ее экологической безопасности и высокой пищевой и биологической ценности.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Особенности питания населения различных регионов Сибири и перспективные направления его развития

Медико-биологические проблемы питания населения Сибири актуальны уже на протяжении многих лет.

При анализе фактического питания населения, как правило, учитывают такие факторы, как длительность проживания в том или ином регионе, существующая экологическая обстановка, природно-климатические условия и т.д..

Многочисленными исследованиями показано, что фактическое питание жителей различных регионов Сибири является несбалансированным по основным пищевым компонентам и неадекватным по энергозатратам природно-климатическим и экологическим условиям [20, 46, 74, 100, 102].

Пришлые жители районов Сибири и частично местное население, проживающие в крупных поселках и промышленно развитых городах, практически находятся на европейском типе питания. Так, например, характер питания жителей Чукотки свидетельствует о снижении в рационе питания доли белка и увеличении углеводов и сахара. Основными поставщиками энергии являются мясо (23 %), хлебобулочные изделия (23 %), жиры (16 %), сахар и другие сладости (12 %). На долю молочных продуктов, овощей и фруктов, растительных масел приходится в среднем 1 -2 %. В структуре жирового компонента рациона преобладали насыщенные жирные кислоты за счет высокой доли сливочного масла (27 %), жирного мяса (10 %) и жиров для кулинарии. Отмечено высокое потребление пищевого холестерина, в среднем 548,3 мг в сутки [73, 165,167].

В суточной калорийности эвенков преобладают углеводы, в основном легкоусвояемые сахара (45,8 %), у якутов (43,9%), у бурят и алтайцев - крахмалсо-держащие углеводы при низком содержании сахара [144,167].

В рационе питания населения Тувы мало рыбы и рыбопродуктов, яиц, растительного масла, овощей, фруктов и ягод, однако много круп и макаронных изделий [16,113,164,165].

У жителей Ямало-Ненецкого региона рацион характеризуется избытком

простых Сахаров, недостатком крахмала, дефицитом витаминов А, В1( В2, РР, минеральных веществ (кальция, магния, фосфора), пищевых волокон [1,137].

Таким образом, фактическое питание населения различных районов Сибири несбалансированно по белкам, жирам, углеводам , витаминам и минеральным элементам, что приводит к широкому распространению среди населения заболеваний обмена веществ, сердечно-сосудистых, желудочно-кишечных, снижению иммунитета, аллергизации организма и т.д. [ 38, 44, 87, 100,165,169].

Сложившуюся ситуацию следует рассматривать как неблагоприятную, особенно для здоровья детского организма. В этом плане пристальное внимание заслуживает питание детей коренных национальностей, в частности чукчей, эскимосов, якутов и других.

Частичный или полный отход от традиционного питания и переход на европейский тип связан с тем, что дети коренного населения большую часть времени проводят в детских дошкольных учреждениях, школах-интернатах, расположенных в относительно крупных поселках городского типа, вдали от родителей и традиционного уклада жизни. Переход детей на несвойственную им пищу является неблагоприятным фактором, влияющим на функциональное состояние отдельных органов и всего организма в целом [44, 53, 62,135,137].

Традиционное питание коренного населения районов севера Сибири и приравненных к ним, характеризуется преобладанием белков и липидов, источником поступления которых в пищу служит мясо оленя, рыбы, морских животных [20, 38, 46, 49, 73, 154, 164] . Такой тип питания соответствует состоянию метаболизма человека на Севере, испытывающего на себе достаточно длительное влияние чрезвычайных факторов внешней среды, и является не только целесообразным, но и антистрессовым.

Потребление жира морских животных, содержащего значительное количество полиненасыщенных жирных кислот, благотворно влияет на липидный обмен. Поэтому для коренных жителей, живущих в прибрежных к Ледовитому океану районах, характерна низкая распространенность таких заболеваний как холестеринемия, гипертриглицеридемия.

По сравнению с пришлым у коренного населения выявлено снижение количества продуктов перекисного окисления липидов крови и увеличение антиокислительной активности [17, 55]. Это также связано с использованием в питании вышеназванных традиционных продуктов, содержащих биоантиоксиданты, в частности микроэлементы - селен, медь, цинк, марганец. В мясе оленя концентрация данных элементов была выше, чем в говядине и свинине [39].

Отход от традиций в питании, изменение самих продуктов без изменения природно-климатических условий проживания отрицательно сказывается на состоянии здоровья коренных жителей различных районов Сибири. Дополнительный вклад вносит неблагоприятная экологическая ситуация, сложившаяся в крупных промышленно развитых городах, существующие методы защиты окружающей среды малоэффективны в условиях высокого загрязнения. Все эти проблемы ставят задачу изыскания и определения природных пищевых веществ, повышающих неспецифическую резистентность организма к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды и предотвращающих развитие ряда заболеваний у детей и взрослых.

Целесообразно разрабатывать специализированные рационы для детей с задержкой роста, избыточной массой тела и т.п., как перспективный путь в профилактике заболеваний детей с различными формами нарушения физического развития. Данный подход особенно важен в отношении детей, проживающих в неблагоприятных условиях севера Сибири .

Важность и целесообразность организации специализированного питания обосновали в своих трудах И.А. Рогов, В.Г. Высоцкий, К.С. Ладодо и целый ряд известных в данной области ученых, которые создали основы технологии комбинированных продуктов, предназначенных для этих целей [19, 20, 27, 28, 58, 63, 68, 20, 121, 134, 143, 158].

В настоящее время разработан ряд сбалансированных полноценных продуктов, элементных диет, продуктов направленного действия для конкретных патологий, пищевых модулей и специальных добавок [170, 174, 175, 181]. Комбинирование продуктов открывает широкие возможности для повышения их пищевой и биологической ценности .

С древнейших времен известна особая роль молока и молочных продуктов в питании людей. Однако, научное обоснование этому факту появилось значительно позже. Значению молока и молочных продуктов в питании людей посвятили свои труды выдающиеся ученые : И.П. Павлов, Н.И. Мечников, и их последователи C.B. Паращук, Г. С. Инихов, С.А. Королев, М.М. Казанский, Г.Н. Степанский, А..Н. Покровский, К.С. Петровский.

Эти направления успешно развивает российская школа ученых: A.M. Уго-лев, М.Н. Волгарев, В.Г. Высоцкий, П.Ф. Дьяченко, З.Х. Диланян, А.В.Гудков, H.H. Липатов, П.Ф. Крашенинин, К.С.Ладодо, Н.С. Королева, В.В. Семенихина, Л.Н. Левачев, А.Г. Храмцов, Л.А. Остроумов.

Теория и практика комбинирования молочных продуктов с сырьем животного и растительного происхождения, а также комбинирование пищевых продуктов с молочными компонентами в XXI веке будет одним из главных путей развития молочной промышленности [65, 181]. Согласно этому направлению необходимо сохранять максимальное воспроизводство потребительских свойств, присущих традиционным молочным продуктам, и соблюдать принципы структурной совместимости и комплементарности двух или трех соединений дисперсных систем.

При создании комбинированных молочных продуктов следует учитывать ряд требований: доступность и дешевизна сырья для их получения; технологичность производства; стойкость при хранении; высокие органолептические показатели, соответствующие привычкам людей, традициям, национальным особенностям; повышенная биологическая ценность и сбалансированность химического состава; соответствие требованиям гигиенической безопасности, а по пищевой и биологической ценности быть на уровне или превосходить традиционные продукты [65, 68, 120, 121, 130, 134].

Особое место среди комбинированных молочных продуктов занимают лечебные, диетические и профилактические. Основу этого составляет рациональное питание, построенное с учетом метаболизма ксенобиотиков, т.е. чужеродных соединений в организме, и роли отдельных компонентов пищи, оказы

вающих защитный эффект при действии неблагоприятных химических или физических факторов. Поэтому лечебно-профилактическое и диетическое питание должно быть дифференцированно с учетом механизмов действия вредных факторов.

При разработке новых комбинированных продуктов, рассчитанных для использования в массовом профилактическом питании, необходимо учитывать возможность введения ряда компонентов. Их следует обогащать природными антиокислителями (токоферолами, каротином, серусодержащими аминокислотами), кальцием, калием - элементами, которые вступают в конкурентные взаимоотношения с радионуклидами - цезием -137 и стронцием -90; неспецифическими сорбентами - пектином, клетчаткой, а также фитодобавками, обладающими антиканцерогенными, антимутагенными, адаптогенными свойствами [ 36, 50, 64, 71, 76, 89, 93, 95,104,111,112,114,116,117,122, 143, 156, 159].

Разнообразие вкусовых характеристик продуктов, а также повышение их биологической ценности обычно достигается путем введения различных пищевых добавок и наполнителей. Используются плоды и ягоды как культурных, так и дикорастущих растений, овощи. Однако, ученые продолжают поиск и испытание многих других добавок и наполнителей [ 19, 30, 37, 54, 89-91, 118, 123, 157, 171-173, 176-180].

Масловым А.А. сделан вывод о том, что внесение кедровых орехов в комбинированные прод