Разработка технологии синбиотических сывороточных десертов

На правах рукописи

Михнева Виктория Алексеевна РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СИНБИОТИЧЕСКИХ СЫВОРОТОЧНЫХ ДЕСЕРТОВ Специальность: 05.18.04 – Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ставрополь – 2013 2

Работа выполнена в Федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Северо-Кавказский федеральный университет» (ФГАОУ ВПО СКФУ)

Научный консультант: доктор технических наук, профессор, Евдокимов Иван Алексеевич

Официальные оппоненты: Петров Андрей Николаевич, доктор технических наук, ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт консервной и овощесушильной промышленности» Россельхозакадемии, директор Орлова Татьяна Александровна, доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет», кафедра технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции, доцент

Ведущая организация: ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности» (ГНУ ВНИМИ), г. Москва

Защита состоится «9» июля 2013 г. в 10.00 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.245.05 на базе СКФУ по адресу: 355009, г.

Ставрополь, ул. Пушкина, 1, кор. 3, ауд. 506.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» по адресу: 355009, г.

Ставрополь, ул. Дзержинского, д. 120.

Автореферат разослан «_» 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор В. И. Шипулин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Структура питания и пищевой статус населения относятся к числу важнейших показателей развития страны. Наращивание производства новых обогащенных, диетических и функциональных продуктов входит в число приоритетных направлений государственной экономической политики в сфере обеспечения продовольственной безопасности. Для разработки таких продуктов используется молочное белково-углеводное сырье, поскольку в него переходит значительное количество веществ, которые с точки зрения биологических потребностей организма человека, имеют важное физиологическое значение. Современные достижения биотехнологии позволили выявить новые пищевые компоненты – пробиотики и пребиотики, которые применяются в функциональном питании, обеспечивающем поддержание и реабилитацию пищевого статуса населения России.

Переработке молочной сыворотки и получению функциональных продуктов на ее основе посвящены работы В.И. Ганиной, А.Ф. Доронина, Н.Н. Липатова (ст.), Н.Н. Липатова (мл.), А. Г. Храмцова, И. А. Евдокимова, К.С. Ладодо, И.А. Радаевой, И.А. Рогова, В.А. Тутельяна, Н.А. Тихомировой, В.Д Харитонова, А.А. Шишкиной, Б.А. Шендерова, A.M. Уголева, А.В. Устиновой, Л. Дане, I. Coldberg, Н. Bushkkiel, H.I. Fetter, L.W. Hand и др.

Исходя из вышеизложенного, было выбрано направление работы, основанное на использовании творожной деминерализованной сыворотки для производства синбиотических десертов. Направление является перспективным, так как позволяет получить линейку продуктов с привлекательными для потребителя органолептическими показателями, высокой пищевой и биологической ценностью, существенно расширить ассортимент десертных продуктов, а также решает вопросы безотходной переработки молочного сырья.

Диссертационная работа выполнялась в рамках научно-технической программы Союзного государства «Повышение эффективности пищевых _ Научный консультант экспериментальной части работы к.т.н., доцент И.К. Куликова производств за счет переработки их отходов на основе прогрессивных технологий и техники» (2010-2012 г.г.).

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является исследование возможности создания стабильной композиции на основе творожной деминерализованной сыворотки с последующей разработкой технологии производства синбиотических десертов, содержащих функциональные ингредиенты.

В соответствии с целью исследования решались следующие задачи:

- провести анализ теоретических аспектов повышения стабильности молочной основы и улучшения консистенции молочных продуктов;

- изучить влияние концентрации соли-стабилизатора, массовой доли стабилизатора консистенции и массовой доли жира на термостабильность молочной основы;

- выбрать вид и оптимальную дозировку пребиотического компонента;

- установить оптимальные значения ключевых параметров, влияющих на консистенцию молочной основы;

- изучить влияние заквасочной микрофлоры на физико-химические и органолептические характеристики молочной основы;

- осуществить подбор соотношения пробиотических культур в закваске;

- разработать рецептуры десертов и их технологию;

- провести оценку экономической эффективности производства сывороточных десертов;

безопасности и экологичности.

Научная новизна работы:

• впервые исследовано влияние концентрации соли-стабилизатора, массовой доли стабилизатора консистенции и массовой доли жира на физико химические, органолептические и реологические показатели молочной основы, состоящей из деминерализованной творожной сыворотки, в процессе тепловой обработки;

• произведен подбор пребиотического компонента растворимого – пищевого волокна Фибрегам;

подобрана его дозировка и способ внесения в молочную основу;

• установлены оптимальные значения основных параметров и создана стабильная композиция молочной основы;

• произведен подбор культур пробиотической заквасочной микрофлоры для питьевых синбиотических десертов с соотношением Lb. acidophilus, Lb.

casei и Lac. lactis subsp. diacetilactis 50 : 30 : 20, для десертных кисломолочных пудингов – с соотношением культур Lb. acidophilus, Lb. casei и Lac. lactis subsp.

diacetilactis 30 : 40 : 30;

• исследован физико-химический состав синбиотических сывороточных десертов и произведена оценка органолептических показателей.

Новизна предлагаемых технических решений подтверждена положительным решением о выдаче патента РФ «Способ производства продукта из молочной сыворотки», по заявке № 2012112310/10(018555) от 29.03.2012.

Практическая значимость работы. Разработана и утверждена техническая документация на синбиотические сывороточные десерты – ТУ «Десерты на основе молочной сыворотки».

9226-003-90923470- Разработана и утверждена документация ТУ 9222-001-89946968-2012 «Напитки из сыворотки и продуктов ее переработки». Произведены опытно промышленные выработки десертов на ОАО «Молочный комбинат «Ставропольский» (г. Ставрополь), ООО НПО «ПриБиоТех» (г. Ставрополь), ЗАО «Брюховецкий молочно-консервный комбинат» (ст. Брюховецкая).

Результаты работы используются в курсовом и дипломном проектировании студентов специальностей «Технология молока и молочных продуктов» и «Пищевая биотехнология» СКФУ.

За разработку технологии автор награжден дипломом лауреата Национальной общественной премии «Российские созидатели – 2011» в персональной номинации «За создание инновационных проектов/продуктов» в 2011 году (г. Ставрополь).

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на международных, всероссийских и региональных научно технических конференциях: «Ионный перенос в органических и неорганических мембранах» (г. Краснодар, 2008);

«Современный взгляд на производство творога, творожных паст и сыров: расширение ассортимента, совершенствование технологии и оборудования» (г. Ставрополь, 2008);

«Инструментальные методы для исследования живых систем в пищевых производствах» (г. Кемерово, 2009);

«Повышение качества молока и молочных продуктов – залог здоровья нации» (г. Адлер, 2010);

IDF (New Zealand, 2010);

«Молочная индустрия мира и Российской Федерации» (г. Москва, 2012);

«Наука. Образование. Молодежь», посвященная 55-летию АТУ (г. Алматы, «Пути интенсификации производства и переработки сельско 2012);

хозяйственной продукции в современных условиях» (г. Волгоград, 2012);

«Новые технологии и оборудование – основы успеха работы молочной промышленности в условиях ВТО» (г. Адлер, 2012).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в публикациях, в том числе в 8 статьях в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, содержащего 161 наименование, в том числе 37 иностранных, и приложений. Работа изложена на 151 странице машинописного текста, содержит 29 таблиц, 28 рисунков и 8 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность и цель работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Анализ состояния вопроса и задачи исследования» рассмотрены эколого-медицинские аспекты современного питания человека.

Проведен анализ способов получения функциональных пищевых продуктов.

Представлен обзор заквасочной микрофлоры, используемой при производстве пробиотических кисломолочных продуктов. Охарактеризованы пребиотические вещества, используемые при создании функциональных продуктов.

Обоснована актуальность производства десертных продуктов на основе деминерализованной творожной сыворотки. В соответствии с проведенным анализом научной литературы и поставленной целью сформулированы задачи научной работы.

Во второй главе «Организация проведения экспериментов, объекты и методы исследований» представлена схема исследований (рисунок 1), описаны объекты, физико-химические и биохимические методы исследования.

Дано описание специфичных методик для определения содержания золы, влагоудерживающей способности, вязкости, степени синерезиса, определения количества молочнокислых микроорганизмов методом предельных разведений.

Приведены данные о математическом планировании и обработке результатов экспериментов.

В третьей главе «Изучение способов повышения стабильности молочной основы» изложены результаты исследований влияния основных факторов на стабильность, консистенцию, структуру и органолептические показатели молочной основы из деминерализованной сыворотки;

определены оптимальные значения основных показателей, влияющих на консистенцию и стабильность молочной основы.

Рассмотрены теоретические предпосылки способов повышения стабильности и улучшения консистенции молочной основы.

Проанализированы состав и свойства деминерализованной творожной сыворотки. Установлено, что основное отличие в составе творожной концентрированной сыворотки после деминерализации состоит в том, что количество минеральных веществ уменьшается, титруемая кислотность снижается, значение рН увеличивается.

Исследование влияния температуры пастеризации на стабильность белков деминерализованной сыворотки показало, что с повышением температуры пастеризации количественное содержание осадка в пробах увеличивается. Это связано с тем, что сывороточные белки, представленные в основной массе лактальбуминовой и -глобулиновой фракциями, имеют температуру денатурации (60-75)°С, поэтому повышение температуры пастеризации ведет к большей степени денатурации.

АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ ПОСТАНОВКА ЦЕЛЕЙ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ МОЛОЧНОЙ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА СТАБИЛЬНОСТИ СТАБИЛЬНОСТЬ МОЛОЧНОЙ КОНСИСТЕНЦИЮ, СТРУКТУРУ И ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ОСНОВЫ СОСТАВ СЫРЬЯ СОЛЬ-СТАБИЛИЗАТОР ТЕПЛОВАЯ ОБРАБОТКА СТАБИЛИЗАТОР КОНСИСТЕНЦИИ МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МАССОВАЯ ДОЛЯ ЖИРА СОСТАВ ЗАКВАСОК ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОВЫШЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ЦЕННОСТИ ПРОДУКТА ПРОБИОТИЧЕСКИЕ МИКРООРГАНИЗМЫ ВЫБОР ПРЕБИОТИЧЕСКОГО КОМПОНЕНТА ПОДБОР ЗАКВАСОЧНОЙ ПОДБОР ДОЗИРОВКИ МИКРОФЛОРЫ ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА КОМПОЗИЦИИ МОЛОЧНОЙ ОСНОВЫ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХРАНИМОСПОСОБНОСТИ ПОЛУЧЕННОЙ КОМПОЗИЦИИ РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СИНБИОТИЧЕСКИХ ДЕСЕРТОВ НА ОСНОВЕ ДЕМИНЕРАЛИЗОВАННОЙ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ МАРКЕТИНГОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНОЛОГИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ РАЗРАБОТАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ Рисунок 1 – Структурная схема проведения исследований Учитывая, что в качестве сырья использовалась деминерализованная творожная сыворотка, то для обеспечения микробиологических показателей разрабатываемого продукта был выбран режим тепловой обработки: (85±2)°С с выдержкой 5-10 сек.

Термоустойчивость молочного сырья является показателем стабильности белка при его нагревании, и преимущественно связана с солевым равновесием, а именно определенным соотношением между катионами кальция и магния, и анионами фосфатов и цитратов.

Внесение соли-стабилизатора – цитрата калия, в количестве (0,8±0,1)%, повышает стабильность молочной основы в процессе тепловой обработки и понижает количество денатурированных белков. Это объясняется следующим.

Если катионы кальция и магния преобладают над анионами фосфатов и цитратов, то белки молока при его нагревании сворачиваются. Поскольку в процессе деминерализации сыворотки сначала происходит удаление одновалентных ионов (Na, K, Cl), а затем анионов фосфорной и лимонной кислот, то это приводит к частичной диссоциации комплексов, связывающих ионы Ca и Mg. Это приводит к смещению солевого равновесия и, как следствие, снижению термоустойчивости молочной сыворотки. В результате исследований установлено, что большее количество цитрата калия также смещает солевое равновесие и происходит дестабилизация белковых молекул, а количество денатурированных после пастеризации сывороточных белков возрастает по сравнению с контролем. Меньшее количество соли не дает ожидаемого эффекта.

Для исследования влияния массовой доли жира на структуру и органолептические показатели молочной основы деминерализованную творожную сыворотку нормализовали по жиру путем добавления молочных сливок. В нормализованной гомогенизированной молочной основе после пастеризации и охлаждения определялись физико-химические (таблица 1) и органолептические (рисунок 2) показатели.

Таблица 1 – Физико-химические показатели образцов деминерализованной сыворотки нормализованной по массовой доле жира Массовая доля Кислотность, Вязкость, Образец СВ, % жира, % °Т мПа·с 0 (Контроль) 1 15,6±1 13,4±0,5 18,3±1, 2 2,0 16,0±1 15,1±0,5 36,6±2, 3 4,0 16,0±1 16,4±0,5 108,6±5, 4 6,0 16,3±1 17,2±0,5 184,6±10, 5 8,0 15,3±1 18,6±0,5 355,0±20, Рисунок 2 Органолептические показатели деминерализованной – сыворотки, нормализованной по массовой доле жира (по 5-бальной шкале) В ходе исследований была определена оптимальная жирность смеси – 4%.

Повышение массовой доли жира в молочной основе свыше 4% улучшает органолептические показатели, придает приятный сливочный вкус и аромат, но не дает необходимой структуры и консистенции, схожей со структурой традиционных десертных продуктов, а также не оказывает существенного влияния на термостабильность молочной основы.

Для получения продукта со стабильной текстурой в разных производственных условиях используются различные стабилизационные системы – гидроколлоидные компаунды STABISOL BMJ («Hydrosol GmbH & Германия), стабилизаторы GRINDSTED® Дания), Co», («Danisco», стабилизационные системы «Мультек» и «Стабисол» (ЗАО «Пищевые стабилизаторы», Россия), «Гелеон 140 С» («Союзснаб», Россия). Эти системы содержат такие компоненты как пектины, каррагинаны, модифицированные крахмалы, эмульгаторы и пр. На основании предварительных исследований отобраны стабилизирующие системы GRINDSTED®, рекомендованные для производства широкого спектра молочных продуктов.

Термостабильность молочной основы с различными стабилизаторами консистенции оценивалась по наличию или отсутствию расслоения после пастеризации и охлаждения.

а б в г Рисунок 3 – Количество осадка, выделяющееся при пастеризации образцов деминерализованной сыворотки при различных дозах внесения стабилизатора консистенции: а) GRINDSTED® SB 550A;

б) GRINDSTED® SB 271;

в) GRINDSTED® ES 258;

г) GRINDSTED® SB 251.

Установлено, что при внесении стабилизационной системы GRINDSTED® ES 258 молочная основа стабильна после тепловой обработки, расслоения не наблюдается, органолептические показатели удовлетворительные. Определена оптимальная дозировка – 1,1%, обеспечивающая необходимую структуру и консистенцию. В образцах с другими стабилизаторами после термообработки наблюдалось расслоение.

Определялась влагоудерживающая способность основы (рисунок 3);

оценивались органолептические показатели. Наибольшей влагоудерживающей способностью обладали образцы с использованием стабилизатора GRINDSTED® SB 271. Выбранный стабилизатор, придающий молочной основе характерную плотную пористую структуру, «взбитость», приятный молочный вкус и запах за счет входящих в ее состав сухих обезжиренных веществ молока, может быть использован и в технологии неферментированных десертных продуктов (пудингов, кремов). Это позволяет расширить ассортимент разрабатываемых сывороточных десертов.

В четвертой главе «Исследование путей повышения функциональной ценности сывороточного десерта» исследовались пути повышения функциональной ценности молочной основы для сывороточного десерта. На основе анализа литературных данных и проводимых ранее исследований был выбран пребиотический компонент – растворимое пищевое волокно Фибрегам (гуммиарабик). Доказано, что гуммиарабик обладает пребиотическими свойствами и, в отличие от других волокон с низкой вязкостью, не оказывает сильного слабительного эффекта, лишь нормализующий. Пребиотик Фибрегам устойчив к кислотной среде и к тепловой обработке. Низкая вязкость и отсутствие вкуса и запаха позволяет добавлять его в больших количествах в пищевые продукты, не нарушая их органолептических свойств. Допустимая норма употребления составляет до 50 г в сутки.

Нами изучено два способа внесения пищевого волокна в молочную основу – до пастеризации смеси и после пастеризации в охлажденную смесь. В молочную основу вносилось 1, 2, 3, 4 и 5% пищевого волокна, определялись основные физико-химические показатели, органолептическая оценка, а также вязкость, влагоудерживающая способность (ВУС) и степень синерезиса (СИН) молочной основы. Результаты экспериментов представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Физико-химические показатели образцов молочной основы с различным содержанием пищевого волокна Содержание Кислотность, Образец пищевого СВ, % рН °Т волокна, % Внесение до пастеризации 1 1,0 13,3±1 15,91±0,5 7,04±0, 2 2,0 13,6±1 16,96±0,5 6,94±0, 3 3,0 13,0±1 17,84±0,5 6,84±0, 4 4,0 13,0±1 18,57±0,5 6,75±0, 5 5,0 12,3±1 19,18±0,5 6,68±0, Внесение после пастеризации 6 1,0 10,6±1 16,32±0,5 7,03±0, 7 2,0 11,0±1 17,17±0,5 6,90±0, 8 3,0 10,6±1 17,87±0,5 6,84±0, 9 4,0 11,3±1 18,43±0,5 6,78±0, 10 5,0 13,6±1 19,20±0,5 6,70±0, Установлено, что с увеличением дозы вносимого пищевого волокна физико-химические показатели изменяются незначительно, наблюдается увеличение вязкости молочной основы. Причем, при внесении Фибрегам после пастеризации в охлажденную смесь значение вязкости выше, что отражено на диаграмме (рисунок 4).

Влагоудерживающая способность возрастает с повышением концентрации Фибрегам (рисунок 5 а), что обусловлено эмульгирующим и стабилизирующим действием гуммиарабика.

Рисунок 4 – Зависимость вязкости молочной основы от дозировки и способа внесения пищевого волокна Фибрегам а б Рисунок 5 – Зависимость влагоудерживающей способности (а) и степени синерезиса (б) молочной основы от дозировки и способа внесения пищевого волокна Фибрегам Однако концентрация Фибрегам в молочной основе свыше 3% вызывает коагуляцию белков и увеличивает степень синерезиса (рисунок 5 б). Таким образом, оптимальной дозировкой Фибрегам является (3,0-3,5)%.

На основании экспериментальных данных было реализовано математическое описание и графическое представление процесса получения оптимальной композиции молочной основы для десертов. С этой целью был проведен трехфакторный эксперимент.

В качестве варьируемых факторов Х1, Х2 и Х3 были выбраны массовая доля жира (%), количество стабилизатора консистенции (%) и количество пищевого волокна Фибрегам (%) соответственно. В качестве выходного параметра Y был введен комплексный показатель качества (КПК) синбиотического десерта, учитывающий органолептические, физико-химические показатели, пищевую ценность и калорийность.

Комплексный показатель качества разрабатываемого десерта, обогащенного пребиотическим волокном Фибрегам, рассчитывался по формуле:

К0 = К1·М1+ К2·М2+ К3·М3+ К4·М4 (1) где К1 – комплексная оценка органолептических показателей;

К2 – комплексная оценка физико-химических показателей;

К3 – пищевая ценность;

К4 – калорийность;

М1 = 0,3;

М2 = 0,3;

М3 = 0,2;

М4 = 0,2 – коэффициенты значимости каждой группы характеристик.

Математическая обработка данных эксперимента, проведенная в программе Fisher с использованием кодированных значений, позволила получить уравнение регрессии, адекватно описывающее процесс.

Y = 1,130 + 0,013X1 + 0,025X2 + 0,003X3 – 0,029X12 – 0,021X22 0,023X32 + 0,002X1X2 – 0,001X2X3, (2) Для определения оптимальных значений варьируемых параметров были построены поверхности отклика выходного параметра и их сечения (рисунки 6, 7, 8).

Рисунок 6 – Поверхность отклика комплексного показателя качества и ее сечение при фиксированном значении массовой доли пищевого волокна Фибрегам Рисунок 7 – Поверхность отклика комплексного показателя качества и ее сечение при фиксированном значении массовой доли стабилизатора Рисунок 8 – Поверхность отклика комплексного показателя качества и ее сечение при фиксированном значении массовой доли жира Сопоставление сечений поверхности отклика позволило определить значения варьируемых параметров, при которых достигается наилучший комплексный показатель качества молочной основы для десерта:

- массовая доля жира (4,4± 1,2) %;

- доза стабилизатора консистенции (1,15 ± 0,2) %;

- доза пищевого волокна Фибрегам (3,2 ± 0,2) %.

Для придания молочной основе пробиотических свойств проводилось исследование процесса ферментации чистыми культурами молочнокислых пробиотических микроорганизмов. В работе были апробированы следующие культуры: Lactobacillus casei;

Lactobacillus acidophilus;

Lactobacillus bulgaricus (невязкий штамм);

Lactobacillus bulgaricus (вязкий штамм);

Lactococcus lactis subsp. diacetilactis.

Динамика нарастания кислотности образцов молочной основы, сквашенной чистыми культурами молочнокислых микроорганизмов представлена на рисунке 9.

Наибольшей кислотообразующей способностью обладают культуры Lb.

delbrueckii subsp. bulgaricus и Lb. acidophilus, относящиеся к группе термобактерий с высокой энергией кислотообразования.

Рисунок 9 – Динамика нарастания кислотности молочной основы Культуры Lb. casei, относящиеся к мезофильным стрептобактериям, и Lactococcus lactis subsp. diacetilactis, относящийся к мезофильным лактококкам характеризуются низкой энергией кислотообразования.

Молочная основа, сквашенная культурами Lb. casei и Lb. acidophilus, имела более вязкую, однородную структуру (рисунок 10).

Рисунок 10. – Вязкость сквашенных образцов молочной основы.

Органолептическая оценка (рисунок 11) показала, что образцы, сквашенные культурами Lb. casei и Lb. acidophilus обладали приятным кисломолочным вкусом и запахом. Культура Lac. lactis subsp. diacetilactis придавала продукту характерный для диацетила кисломолочный аромат.

Образцы, сквашенные культурами Lactobacillus bulgaricus имели излишне кислый вкус.

Рисунок 11 – Органолептическая оценка сквашенных образцов молочной основы Для подбора оптимального соотношения видов молочнокислых микроорганизмов в закваске были составлены следующие комбинации культур (в %-ном соотношении): 1) Lb. acidophilus : Lb. casei : Lac. diacetilactis = 30 : 40 :

30;

2) Lb. acidophilus : Lb. casei : Lac. diacetilactis = 50 : 30 : 20.

Температура заквашивания и сквашивания определялась составом закваски. Для первого образца она составляла (33±1)°С, для второго (40±1)°С.

Выбор указанных значений температуры обоснован тем, что в составе каждой закваски присутствует 2 мезофильные культуры, оптимум для которых составляет 35°С, и термофиьная культура с оптимумом (40-42)°С. При этом учитывалось процентное содержание в закваске культур каждого типа.

Результаты исследования представлены на рисунке 12. Обе комбинации заквасочных культур могут быть использованы в зависимости от необходимых органолептических показателей готового продукта. При выработке десертного продукта в питьевой форме возможно использовать закваску 2, характеризующуюся образованием большего количества молочной кислоты и меньшей вязкостью. При этом полученная композиция хорошо сочетается с более кислыми фруктово-ягодными наполнителями (киви-крыжовник, лимон, апельсин, зеленое яблоко).

а б Рисунок 12. – Значение вязкости (а) и титруемой кислотности (б) сквашенных образцов в зависимости от состава закваски При использовании закваски 1 возможно получить продукт с более мягким вкусом и ароматом, меньшей кислотностью, более вязкой и плотной консистенцией. Такая основа подходит для более сладких фруктовых добавок, а также для добавок со злаками.

На следующем этапе работы была исследована хранимоспособность полученной ферментированной основы для сывороточного десерта. В течение срока хранения проводился контроль органолептических, микробиологических показателей и титруемой кислотности. Температура хранения составляла (4±2)°С в соответствие с нормативными документами. Результаты исследований приведены в таблицах 3 и 4.

Таблица 3 – Динамика изменения количества молочнокислых микроорганизмов в ферментированной молочной основе при хранении Количество молочнокислых микроорганизмов, КОЕ/г Продолжительность хранения, суток Фон Наименование (сразу образца 3 5 7 после выработки) Ферментированная (1-4)107 (2-3)108 (1-3)108 (2-3)107 (1-4) молочная основа Установлено, что микробиологические показатели продукта на конец срока хранения, составляющего 7 суток с учетом коэффициента запаса (1,5), соответствуют требованиям технического регламента на молоко и молочную продукцию.

Таблица 4 Микробиологические показатели ферментированной – молочной основы (на 7-е сутки хранения).

Микробиологические показатели Количество Наименование БГКП молочнокислых Дрожжи, плесени, образца (колиформы) в микроорганизмов, КОЕ/г 0,1 г продукта КОЕ/г Ферментированная 21±2;

не обнаружено (2-5) молочная основа 17± В пятой главе «Разработка технологии синбиотических сывороточных десертов», основываясь на проведенных исследованиях, была разработана технология линейки синбиотических десертов на основе деминерализованной сыворотки «Demi». Разработаны и утверждены технические условия ТУ 9226 003-90923470-2012 «Десерты на основе молочной сыворотки», и технические условия ТУ 9222-001-89946968-2012 «Напитки из сыворотки и продуктов ее переработки». Проведены опытно-промышленные выработки образцов синбиотических десертов на базе ОАО «Молочный комбинат Ставропольский» и ООО НПО «ПриБиоТех» (г. Ставрополь), ЗАО «Брюховецкий молочно консервный комбинат» (ст. Брюховецкая).

Физико-химические и органолептические характеристики синбиотических сывороточных десертов приведены в таблицах 5 и 6.

Таблица 5 – Физико-химические показатели сывороточных десертов Массовая Массовая Массовая Массовая доля Титруемая Наименование доля сухих доля жира, доля белка, лактозы, %, не кислотность, продукта веществ, %, %, не менее %, не менее менее Т не менее «DemiProbio» 2,5 1,6 5,0 13,5 100 – «DemiCream» 6,0 1,8 8,0 16,5 14 – «DemiLactis» 4,0 1,8 5,0 15,0 80 – Таблица 6 – Органолептические показатели сывороточных десертов Наименование показателя Наименование Внешний вид и продукта Вкус и запах Цвет консистенция 1 2 3 Однородная вязкая Чистый, кисломолочный Характерный для жидкость с наличием со вкусом и запахом внесенного «DemiProbio» включений наполнителя внесенного наполнителя наполнителя Однородная вязкая, Чистый, сливочный, без Белый с кремовым кремообразная посторонних привкусов и оттенком «DemiCream»* запахов Однородный плотный Чистый кисломолочный Характерный для сгусток, с наличием со вкусом и запахом внесенного «DemiLactis» включений внесенного внесенного наполнителя наполнителя наполнителя *неферментированный сывороточный десерт.

Принципиальная схема производства синбиотических сывороточных десертов представлена на рисунке 13.

Проведен мониторинг, определены риски и критические контрольные точки с использованием принципов HACCP.

Приемка сырья и оценка качества Охлаждение до Охлаждение до температуры заквашивания температуры заквашивания Охлаждение и резервирование tзакв = (33±1)°С tзакв = (40±1)°С молочного сырья, t ОХЛ = 4±2С, РЕЗ= 6-8 ч Внесение Фибрегам в асептических условиях Охлаждение, t охл = 20С Очистка сыворотки от казеиновой пыли и жира, t СЕП = 40±2С Перемешивание, = 10-15 мин Внесение Фибрегам в асептических условиях Пастеризация сыворотки, Закваска 1 Закваска t ПАСТ = 70±2С, = 10-15 сек Перемешивание, = 10-15 мин Заквашивание 5% масс., Заквашивание 5% масс., Охлаждение, t ОХЛ = 10С tзакв = (33±1)°С tзакв = (40±1)°С Розлив, упаковывание, маркирование Сквашивание, Сквашивание, Концентрирование сыворотки на tскв = (40±1)°С, К = (100-110)°Т tскв = (33±1)°С, К = (80-90)°Т установке нанофильтрации, Доохлаждение в холодильной камере, t НФ = 10±2С t ОХЛ = 4±2С Охлаждение, t ОХЛ = 20С Деминерализация сыворотки, t ДЕМИНЕР. = 15±2С, УД = 50±2% Хранение и транспортирование, t = 4±2°C Внесение наполнителя в асептических Составление смеси и условиях нормализация Перемешивание, = 10-15 мин Гомогенизация, t ГОМОГ = от 45 до 60С, p = 15±2,5 МПа Технология ферментированного Розлив, упаковывание, маркирование десерта «DemiProbio» Пастеризация, Технология ферментированного t ПАСТ = 85±2С, = 5-10 сек 2 десерта «DemiLactis» Доохлаждение в холодильной камере, Технология неферментированного t ОХЛ = 4±2С 3 десерта «DemiCream» 1 2 Хранение и транспортирование, t = 4±2°C Рисунок 13 – Принципиальная схема производства синбиотических сывороточных десертов Расчеты технико-экономических показателей свидетельствуют о том, что внедрение технологии синбиотических сывороточных десертов является экономически целесообразным, затраты на 1 руб. товарной продукции не превышают 0,45 руб., ввиду использования молочной сыворотки.

Выводы 1. Рассмотрены теоретические предпосылки повышения стабильности и способы улучшения консистенции ферментированной и неферментированной молочной основы. Обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность использования деминерализованной творожной сыворотки в качестве сырья для производства десертных продуктов.

2. Определена дозировка цитрата калия – (0,8±0,1)% для обеспечения стабильности консистенции при тепловой обработке. Установлена оптимальная массовая доля молочного жира (4±0,5)%, которая улучшает – органолептические показатели молочной основы. Подобраны стабилизирующие системы, придающие удовлетворительную консистенцию молочной основе и определены дозы их внесения – (1,1±0,1)%.

3. Проведен выбор пребиотического компонента – пищевого волокна Фибрегам, позволяющего повысить функциональную ценность разрабатываемых продуктов. Определена оптимальная дозировка Фибрегам – (3±0,5)% и способ внесения пищевого волокна в молочную основу.

4. Изучено взаимное влияние массовой доли жира, количества стабилизатора консистенции и дозы внесения пищевого волокна Фибрегам на органолептические, физико-химические и реологические показатели молочной основы. Установлены оптимальные значения указанных параметров: массовая доля жира (4,4± 1,2) %;

доза стабилизатора консистенции (1,15 ± 0,2) %;

доза пищевого волокна Фибрегам (3,2 ± 0,2) %.

5. Исследовано влияние заквасочной микрофлоры на основе Lactobacillus casei;

Lactobacillus acidophilus;

Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus (невязкий штамм);

Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus (вязкий штамм);

Lactococcus lactis subsp. diacetilactis на физико-химические и органолептические характеристики молочной основы.

6. Произведен подбор соотношения пробиотических культур в закваске:

для питьевых кисломолочных десертов Lb. acidophilus : Lb. casei : Lac. lactis subsp. diacetilactis = 50 : 30 : 20;

для десертных кисломолочных пудингов Lb.

acidophilus : Lb. casei : Lac. lactis subsp. diacetilactis = 30 : 40 : 30.

7. Разработаны рецептуры и технологии синбиотических сывороточных десертов «Demi». Разработаны и утверждены ТУ 9226-003-90923470- «Десерты на основе молочной сыворотки» и ТУ 9222-001-89946968- «Напитки из сыворотки и продуктов ее переработки», на основании которых проведены опытно-промышленные выработки.

8. Проведены маркетинговая оценка синбиотических десертов на основе творожной деминерализованной сыворотки, технико-экономические расчеты и оценка безопасности технологии с использованием принципов HACCP.

По теме диссертации опубликованы следующие основные работы:

1. Евдокимов И.А., Медико-технологические аспекты использования заменителей сахара в молочных продуктах [Текст] / Евдокимов И.А., Назаренко М.И., Куликова И.К., Куликов И.А., Михнева В.А.// Сборник научных трудов «СевКавГТУ» серия «Продовольствие», №2. – Ставрополь, 2006. – С. 55-56.

2. Евдокимов И.А., Сывороточные десерты на основе деминерализованной молочной сыворотки [Текст] / Евдокимов И.А., Куликова И.К., Бессонов А.С., Поверин А.П., Михнева В.А. // Вестник СевКавГТУ, №4(13), 2007. - С. 131-133. ВЕЗДЕ УКАЗАТЬ П.Л.

3. Евдокимов И.А., Промышленный опыт деминерализации молочной сыворотки на электродиализных установках фирмы «Меga» [Текст] / Евдокимов И.А., Володин Д.Н., Поверин А.П., Бессонов А.С., Топалов В.К., Золотарева М.С., Михнева В.А. // Материалы Рос. конф. с междунар.участием «Ионный перенос в органических и неорганических мембранах».-Краснодар:

КубГУ, 2008.- С.104-105.

4. Евдокимов И.А., Рациональное использование молочного сырья при производстве белковых продуктов [Текст] / Евдокимов И.А., Володин Д.Н..

Бессонов А.С., Михнева В.А., Поверин А.П., Топалов В.К.//Сборник материалов международной научно-практической конференции «Современный взгляд на производство творога, творожных паст и сыров: расширение ассортимента, совершенствование технологии и оборудования».- М.: НОУ «Образовательный научно-технический центр молочной промышленности», 2008. - С.156-157.

5. Евдокимов И.А., Прогрессивные методы переработки молочной сыворотки [Текст] / Евдокимов И.А., Бессонов А.С., Поверин А.П., Володин Д.Н., Топалов В.К., Михнева В.А.//Молочная река.-№4 (32).-2009. С.48-49.

6. Евдокимов И.А., Инновационная технология цельномолочной продукции [Текст] / Евдокимов И.А., Храмцов А.Г., Володин Д.Н., Топалов Михнева В.А., В.К., Бессонов А.С., Поверин А.П.//Молочная промышленность,№3. 2009.- С.67-68.

7. Анисимов Г.С., Исследование возможности применения микрогранулированного сывороточного белка в технологиях кисломолочных продуктов [Текст] / Анисимов Г.С., Евдокимов И.А., Володин Д.Н., Михнева В.А., Каракашян Ю.Г. // Материалы Всероссийской конференции «Инструментальные методы для исследования живых систем в пищевых производствах».- Кемерово: КТИПП, 2009.-С.123-124.

8. Евдокимов И.А., Технология низкожирной сметаны [Текст] /Евдокимов И.А., Володин Д.Н., Золотарева М.С., Михнева В.А.// Молочная промышленность, №1, 2010. - С.69.

9. Евдокимов И.А. Мембранные технологии в производстве цельномолочных продуктов [Текст] /Евдокимов И.А., Анисимов Г.С., Головкина М.В., Золотарева М.С., Володин Д.Н., Михнева В.А. //XIII международный форум «Молочная индустрия-2010». Материалы научно практической конференции.- М.: РСПМО, 2010. t.06.

10. Евдокимов И.А., Исследование возможности применения микропартикулированного сывороточного белка в технологиях кисломолочных продуктов [Текст] / Евдокимов И.А., Анисимов Г.С., Михнева В.А.// XIII международный форум «Молочная индустрия-2010». Материалы научно практической конференции.- М.: РСПМО, 2010. t.08.

11. Золотарева М.С., Молочная сыворотка в технологии выработки цельномолочных продуктов [Текст] /Золотарева М.С., Володин Д.Н., Михнева В.А., Евдокимов И.А., Чаблин Б.В. // Переработка молока. №5 (127), 2010.- С.6 9.

12. Евдокимов И.А., Наука и практика индустриальных технологий переработки молочной сыворотки [Текст] /Евдокимов И.А., Володин Д.Н., Бессонов А.С., Поверин А.П., Золотарева М.С., Топалов В.К., Михнева В.А. // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Повышение качества молока и молочных продуктов – залог здоровья нации».- Адлер, Кубаньмолоко. 2010.- С.-31-34.

13. I.A.Evdokimov, The study of lactic acid and mix fermentation of demineralised whey [Text] / I.A.Evdokimov, D.N.Volodin, I.K.Kulikova, O.A.Belova, V.A.Mihneva // IDF. New Zealand, 2010. – p.26.

14. Михнева В.А., Эффективный способ переработки творожной сыворотки [Текст] /Михнева В.А., Золотарева М.С., Бессонов А.С., Володин Д.Н., Шрамко М.И., Евдокимов И.А. // Молочная промышленность, №1, 2011. С.45-46.

15. Евдокимов И.А. Творог и творожные изделия с молочной сывороткой и ее компонентами [Текст] / Евдокимов И.А., Володин Д.Н., Михнева В.А., Золоторева М.С., Головкина М.В., Клепкер В.М., Анисимов Г.С.// Молочная промышленность, №11, 2011.-С.62-63.

16. Сомов В.С. Перспективы использования глюкозо-галактозного сиропа в молочной промышленности [Текст] / Сомов В. С., Евдокимов И.А., Михнева В.А., Акифьева Л.В.// Материалы VII Международной научно-практической конференции «Инновации и современные технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции» - Ставрополь: 2011. – С.:

АГРУС, С. 113-116.

17. Михнева В.А. Использование гидролиза лактозы в производстве молочных продуктов с фруктово-ягодными наполнителями [Электр.] / Михнева В.А., Евдокимов И.А., Сомов В.С. // Материалы X Международной научно практической конференции «Молочная индустрия мира и Российской Федерации» - Москва: 2012. – С. 48-49.

18. Михнева В.А. Производство глюкозо-галактозных сиропов – перспективный способ переработки молочной сыворотки [Текст] / Михнева В.А., Евдокимов И.А., Сомов В.С. // Материалы Республиканской научно практической конференции молодых ученых «Наука. Образование. Молодежь», посвященной 55-летию АТУ – Алматы: 2012. – С. 123-124.

19. Володин Д.Н. Эффективные способы переработки творожной сыворотки, подтвержденные практикой [Текст] / Володин Д.Н., Головкина М.В., Михнева В.А., Золоторева М.С., Евдокимов И.А. // Информационно аналитический журнал для специалистов молочной промышленности «Партнер.

Молочная индустрия» - № 01 (7). 2012. - С. 36-38.

20. Михнева В.А. Использование деминерализованной творожной сыворотки в производстве пробиотических десертных продуктов [Текст] / Михнева В.А., Евдокимов И.А., Куликова И.К. // Материалы международной научно-практической конференции по теме: «Пути интенсификации производства и переработки сельскохозяйственной продукции в современных условиях». г. Волгоград, 2012 г/ под ред. В.Н. Храмовой;

ВолгГТУ. – С. 173 174.

21. Михнева В.А. Гидролизаты лактозы для молочных продуктов с фруктово-ягодными наполнителями [Текст] / Михнева В.А., Евдокимов И.А., Сомов В.С.// Молочная промышленность, №7, 2012. – С.58-59.

22. Сомов В.С. Влияние минерального состава сыворотки на процесс гидролиза лактозы [Текст] / Сомов В.С., Евдокимов И.А., Михнева В.А.// Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии и оборудование – основы успеха работы молочной промышленности в условиях ВТО» - Адлер: 2012. – С. 123-124.

23. Михнева В.А. Десерты на основе молочной сыворотки – новые перспективы [Текст] / Михнева В.А., Володин Д.Н., Головкина М.В.// Переработка молока. №12 (158), 2012.- С.12.

24. Евдокимов И.А. Деминерализованный пермеат, как альтернатива молочному сахару / Евдокимов И.А., Володин Д.Н., Топалов В.К., Михнева В.А. // Молочная промышленность, №2, 2013. – С.58-59.

25. Сомов В.С. Гидролизаты лактозы в производстве диетических молочных продуктов [Текст] / Сомов В.С., Евдокимов И.А., Михнева В.А. // Сборник материалов II торгового форума Сибири – Омск: ООО «Асмин Принт» - 2013. – 417 С. – С. 363-365.

26. Михнева В.А. Производство сыров с применением мембранных технологий [Текст] / Михнева В.А., Золоторева М.С., Топалов В.К., Володин Д.Н.// Сыроделие и маслоделие, №4, 2013. – С. 18-19.

27. Шрамко М.И. Технология высокобелкового, низкожирного кисломолочного продукта, обогащенного кальцием [Текст] /Шрамко М.И., Михнева В.А. // Международная научно-практическая конференция:

«Инновационные технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции в условиях ВТО», Волгоград, 2013 г. – С.. – С. 256-257.