Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 7
1.1. Состав и свойства белков молока и физико-химические основы коагуляционных процессов 7
1.2. Технологические особенности производства молочных белковых продуктов с растительными компонентами 21
1.3. Заключение по обзору литературы и задачи исследований 37
2. Методика выполнения исследований 44
2.1. Схема проведения исследований 44
2.2. Методы исследований 47
3. Результаты исследований и их анализ 50
3.1. Исследование состава пшеничных отрубей в связи с их использованием при выработке молочных белковых продуктов 50
3.2. Изучение микробиологических показателей пшеничных отрубей и их изменения при обработке и хранении 57
3.3. Изучение особенностей кислотно-сычужного свертывания молочно-растительной смеси 63
3.4. Уточнение отдельных технологических параметров получения творожных продуктов с пшеничными отрубями 67
3.4.1. Внесение отрубей на различных этапах технологического процесса 67
3.4.2 . Подбор вида и дозы заквасок для сквашивания молочно-растительной смеси 74
3.4.3. Изменение физико-химических и органолептических показателей творожно-растительных продуктов в процессе хранения . 83
3.5. Моделирование молочного белкового продукта сложного сырьевого состава 90
3.6. Практическая реализация результатов исследований 96
3.6.1. Технологическая схема производства творожного продукта с пшеничными отрубями "Лактоалей рон" 96
3.6.2. Пищевая и биологическая ценность продукта "Лактоалейрон" 100
3.6.3. Расчет экономической эффективности производства творожных продуктов с отрубями пшеницы 103
Выводы 105
Список литературы 107
Приложения 123
- Технологические особенности производства молочных белковых продуктов с растительными компонентами
- Исследование состава пшеничных отрубей в связи с их использованием при выработке молочных белковых продуктов
- . Подбор вида и дозы заквасок для сквашивания молочно-растительной смеси
- Изменение физико-химических и органолептических показателей творожно-растительных продуктов в процессе хранения
Технологические особенности производства молочных белковых продуктов с растительными компонентами
Перспективным направлением молочной промышленности является производство продуктов, вырабатываемых на основе переработки молока или его производных и сырья растительного происхождения. Их сущность заключается в направленном регулировании составных компонентов продуктов с целью совершенствования их состава и свойств. Такие продукты принято называть комбинированными, хотя в последнее время этот термин предлагается конкретизировать.
Конечная цель получения комбинированных продуктов состоит в обеспечении предпочтительного набора и соотношения компонентов, максимально приближенных к физиологическим потребностям организма. Это положение прослеживается в большинстве литературных источников, посвященных данной проблеме [11, 23, 74, 92]. При создании комбинированных продуктов необходимо стремиться к корректировке их жирнокислотного, аминокислотного, минерального и витаминного состава, а также придавать продуктам лечебно-профилактические свойства [14,72, 104, 120]. Академик Липатов Н.Н. пишет, что комбинирование может достигаться двумя способами. Первый из них заключается в добавлении к молоку и молочным продуктам сырья растительного и животного происхождения. Второй способ заключается в добавлении молочных компонентов к сырью растительного и животного происхождения [71].
Н.Н.Липатов (мл.) предложил делить пищевые комбинированные продукты на три категории (поколения). По этой классификации к комбинированным молочным продуктам первого поколения относятся продукты, приближенные по органолептическим показателям к традиционным, при получении которых часть молочного сырья заменена гидрати-рованными, эквивалентными по содержанию белка или сухих веществ, массами. Ко второму поколению автор относит те комбинированные продукты, которые, удовлетворяя органолептические восприятия потребителей, являются единственным источником эссенциальных нутриентов, обеспечивая потребность в них конкретных групп населения. Третье поколение представляют продукты, адекватные традиционным по органолептическим показателям и структурным формам, питательным и балластным веществам, обеспечивающие при включении в рационы питания материальный и энергетический баланс в организме человека [73].
В публикациях ВНИМИ высказывается мнение о том, что в связи с появлением на российском рынке большого количества продукции, производимой в странах Западной Европы, а также в связи с использованием отечественными производителями различного рода добавок и растительных компонентов ассортимент молочных продуктов значительно увеличился. Это требует упорядочения его номенклатуры в соответствии с международными документами и, в первую очередь, с "Codex Alimentarius" [24, 122]. Предлагается выделить следующие классы продукции:
- продукты из молока - продукты изготовленные из молока, без замены молочного жира, белка, углеводной части на немолочные; - продукты молочно-растительные (комбинированные молочные продукты) - продукты изготовленные из молочного сырья с заменой до 50% белковой (жировой, углеводной) части в готовом продукте на белки (жиры, углеводы) сырья другого класса;
- продукты растительно-молочные (заменители молочных продуктов) - продукты, изготовленные из молочного сырья с заменой более 50% белковой (жировой, углеводной) части в готовом продукте на белки (жиры, углеводы) сырья другого класса;
- композиционные продукты - продукты, изготовленные путем механического смешения из сырья двух или более классов без замены белковой (жировой, липидной) части в основе продукта на белки (жиры, углеводы) сырья другого класса;
- аналоги молочных продуктов - продукты, изготовляемые из сырья другого класса, по потребительским свойствам (вкусу, цвету, запаху, пищевой и биологической ценности) аналогичные соответствующим молочным продуктам.
Проблемы проектирования продуктов и рационов питания с задаваемой пищевой ценностью подробно рассмотрены в работах Н.Н.Липатова (мл.) [72, 73, 74, 104]. Под пищевой ценностью автор подразумевает понятие, интегрально отражающее всю полноту полезных свойств продукта, в том числе степень обеспечения им физиологических потребностней человека в основных пищевых веществах и энергии.
Автором сформулированы принципы проектирования состава сбалансированных продуктов и содержащих их рационов. Основные их положения следующие:
- соответствие рационально сбалансированной рецептуре;
- соответствие сбалансированости аминокислотного состава белок-содержащих ингредиентов статистически обоснованному белковому эталону; - возможность целенаправленно изменять жирнокислотный состав внесением дополнительных жиросодержащих ингредиентов;
- максимальное приближение к задаваемому соотношению между насыщенными, мононенасыщенными и полиненасыщенными жирными кислотами в любом наборе жиросодержащих ингредиентов;
- расчет рецептур продукта, входящего в рацион, с учетом состава блюд и продуктов, употребляемых одновременно с проектируемым;
- состав многокомпонентного продукта в одноразовом или суточном рационах должен балансировать их по энергетической ценности, соотношению макро- и микропитательных веществ и набору балластных компонентов пищи.
К сырью, используемому при выработке комбинированных молочных продуктов, предъявляют ряд требований. Оно должно:
- балансировать все или отдельные компоненты молока в соответствии с требованиями положений сбалансированного питания;
- гарантировать гигиеническую безопасность получаемого продукта;
- не придавать продукту выраженных неприятных оттенков вкуса и запаха;
- обеспечивать получение продукта с хорошим товарным видом;
- обогащать продукт биологически активными веществами [92, 97].
С позиции описанных теоретических воззрений проводится большой комплекс исследований по созданию новых видов продуктов на молочной основе с использованием различных представителей растительного сырья. Большое количество в числе этих разработок занимают белковые молочные продукты (мягкие сыры, плавленные сыры, творожные изделия и другие).
Далее в обзоре более подробно рассматриваются отдельные примеры таких разработок. Большие перспективы по использованию при получении комбинированных молочных продуктов имеет соя, белки которой характеризуются высокой пищевой ценностью. Содержание белка в сое превосходит содержание его в других источниках растительного происхождения и составляет от 35 до 50% [95]. Соевый белок характеризуется хорошей биологической ценностью. Расчеты показывают, что аминокислотный скор белков сои для большинства аминокислот превышает 100%.
Согласно международным требованиям соевый белок вырабатывается трех видов: обезжиренная мука (ОМ), концентрат белков (КБ) и изолят белков (ИБ). Состав этих соевых продуктов приведен в таблице 1.3.
Исследование состава пшеничных отрубей в связи с их использованием при выработке молочных белковых продуктов
В процессе переработки пшеницы на мукомольных предприятиях получается от 20 до 25% отрубей, основная часть которых традиционно используется в сельском хозяйстве для откорма животных.
Однако происшедшие в последние годы изменения в экономике страны привели к некоторому перераспределению расходования отрубей, вследствии чего появились определенные резервы, требующие новых направлений их использования в народном хозяйстве.
Кроме того, как видно из приведенного в работе обзора литературы, отруби обладают целым комплексом полезных свойств, что позволяет рекомендовать их к использованию в питании человека. На сегодня доказано, что потребление отрубей полезно всем категориям населения, особенно при организации лечебно-профилактического питания.
Считаем, что отруби должны найти широкое применение при создании комбинированных продуктов на молочной основе.
Состав отрубей пшеницы приведен в таблице 3.1.
Из таблицы видно, что около половины составных компонентов пшеничных отрубей приходится на пищевые волокна, которые представляют собой комплекс биополимеров, включающий полисахариды (целлюлозу, гемицеллюлозу, пектиновые вещества), а также лигнин и связанные с ним белковые вещества. Вариации в их содержании в различных образцах отрубей составляли от 47,3 до 59,4% при среднем значении 52,5%.
Изучаемые образцы отрубей пшеницы в среднем содержали 14,2% белка (колебания от 11,8 до 16,4%) и 14,0% крахмала (колебания от 12,5 до 17,5%), а также 3,2% жира (колебания от 2,9 до 3,6%).
Большие колебания абсолютных значений основных составных компонентов отрубей объясняются различиями в типах и сортности перерабатываемой пшеницы.
В пересчете на сухие вещества среднее содержание пищевых волокон в отрубях равнялось 58,6%, белка - 15,8%, крахмала - 15,6%, жира -3,6%.
С целью характеристики белков отрубей изучали их аминокислотный состав (таблица 3.2).
В белках обнаружен широкий спектр аминокислот, из которых 35,1% приходится на незаменимые аминокислоты.
Общее содержание аминокислот в 100 г пшеничных отрубей составило 13914,4 мг, а в 100 г белка отрубей - 98,1 г.
Биологическую ценность белков принято определять по содержанию в них незаменимых аминокислот в сравнении с их содержанием в "идеальном" белке.
Биологическая ценность белков отрубей пшеницы в сравнении с биологической ценностью белков молока, рассчитанные по аминокислотному скору, приведены в таблице 3.3.
Из таблицы видно, что биологическая ценность белков отрубей ниже чем у белков молока. В первом случае лимитирующей является изо-лейцин (78%), а во - втором метионин+цистин (95%).
Расчеты показывают, что для приведения этих показателей до уровня"идеального" белка возможно их смешение для выравнивания по изолейцину в соотношении 40 к 60, а для выравнивания по метиони-ну+цистин в соотношении 50 к 50.
В таблице 3.4 приведены данные, характеризующие жирнокислот-ный состав липидов отрубей пшеницы.
Из таблицы видно, что среди этих соединений большую часть составляют ненасыщенные жирные кислоты (олеиновая, линолевая, лино-леновая). На их долю приходится 87,3% от общего количества жирных кислот.
Следует отметить, что для молочного жира характерно преобладание насыщенных кислот, среди которых преобладают пальмитиновая, миристиновая и стеариновая кислоты. В среднем насыщенные жирные кислоты составляют в молочном жире 65,0%, а в пшеничных отрубях -только 12,7%.
Особо следует остановиться на витаминном составе отрубей.
Известно, что витаминизация пищевых рационов является актуальной задачей многих регионов, так как недостаточное потребление витаминов вызывает различные отклонения в нормальной деятельности организма.
Содержание витаминов в пшеничных отрубях и их рекомендуемая физиологическая потребность показаны в таблице 3.5.
В отрубях пшеницы выявлено достаточное наличие водорастворимых витаминов группы В (тиамин, рибофлавин и пиридоксин) и повышенное содержание жирорастворимого витамина Е (токоферол). Для удовлетворения суточной физиологической потребности организма в токофероле достаточно 30 граммов отрубей.
К жизненно важным элементам пищи относятся минеральные вещества. Содержание некоторых из них приведено в таблице 3.6.
Особо следует выделить наличие в отрубях фосфора, магния и калия. Расчеты показывают, что 100 г отрубей пшеницы удовлетворяют среднюю суточную потребность в этих элементах соответственно на 80, 80 и 25%.
В технической документации на отруби пшеничные приведены допустимые нормы присутствия в продукте токсичных элементов (тяжелых металлов), основная часть которых попадает в них из окружающей среды.
Содержание токсичных элементов в изучаемых образцах отрубей видно из таблицы 3.7.
Приведенные данные показывают, что содержание токсичных элементов в изучаемых образцах отрубей пшеницы значительно меньше в сравнении с предельно допустимыми концентрациями.
. Подбор вида и дозы заквасок для сквашивания молочно-растительной смеси
Микрофлора заквасок играет основную роль в микробиологическом процессе производства, формировании качества молочных продуктов и стойкости их в процессе хранения. Правильный выбор микроорганизмов, участвовших в сквашивании молока и дозировка закваски имеют важное значение для ведения технологического процесса. Чем быстрее происходит сквашивание молока и быстрее накапливается биомасса микроорганизмов закваски, тем меньше возможности для роста посторонней микрофлоры, вызывающей снижение санитарно-гигиенических показателей выпускаемой продукции. В связи с этим устанавливали дозу и вид микрофлоры заквасок, а также температурные режимы сквашивания, с целью обеспечения нормального хода производственного процесса приготовления продукта сложного сырьевого состава с заданными качественными показателями.
Контролируемыми показателями являлись: активность кислотооб-разования, количество жизнеспособных клеток и их сохранение при температуре термизации (65±2)С, органолептические показатели продукта. В качестве среды ферментирования использовали молоко обезжиренное кислотностью 6,63 рН и молочную смесь с растительной добавкой, в качестве которой использовали пшеничные отруби в количестве 1,7% .
Для выработки многокомпонентного творожного продукта были выбраны два вида заквасок мезофильных молочнокислых стрептококков.
1. Бактериальный концентрат "БК-Углич-МСТ" (Россия). В состав микрофлоры концентрата входят специально подобранные штаммы лак тококков Lactcoccus lactis: subsp lactis (Л), subsp.cremoris (К), subsp.diacetilactis (Д).
2. Лиофилизированная закваска CH-N-11 (Дания), содержащая штаммы лактококков Lactcoccus lactis: subsp lactis (Л), subsp.cremoris (К), subsp.diacetilactis (Д), Leuconostoc mesenyeroides subsp.cremoris.
Исследования проводили при температурах ферментации (25±2), (30+2) и (35±2) С. Дозу закваски варьировали от 1 до 5 ЕА (единиц активности) на 100 л смеси. Установлено, что при непосредственном внесении 1 ЕА БК-Углич-МСТ кислотность обезжиренного молока и молоч-но-растительной повысилась на 0,02 и 0,03 ед.рН соответственно, 2,5 ЕА -0,13 и 0,14 ед. рН, 5 ЕА - 0,28 и 0,29 ед.рН соответственно. При непосредственном внесении 1 ЕА закваски CH-N-11 активная кислотность контрольного и опытного образца повысилась на 0,25 и 0,27 ед.рН, 2,5 ед рН - 0,37 и 0,41 ед.рН, 5 ЕА - 0,52 и 0,51 ед.рН соответственно (таблица 3.17).
Анализ полученных результатов показывает, что все изучаемые факторы (вид закваски, доза закваски, температура свертывания) влияют на уровень молочнокислого процесса.
К общим закономерностям этого процесса относятся следующие:
- лиофилизированная датская закваска в сравнении с угличским бактериальным концентратом имеет более высокую степень активности, что ускоряет темп изменений активной кислотности в процессе получения геля из молочно-растительной смеси;
- независимо от типа бактериальных препаратов с увеличением их дозы (в пределах от 1,0 до 5,0 ЕА) происходит активизация молочнокислого процесса, что проявляется в резком изменении величины активной кислотности;
- увеличение температуры свертывания молочно-растительной смеси (в пределах от 25 до 35С) ускоряет нарастание кислотности. Вместе с тем обнаружены некоторые отличия, характерные для различных вариаций свертывания. Для конкретизации влияния условий на процесс в работе принята продолжительность от начала свертывания до наступления изоэлектрической точки (рН сгустка 4,6).
На рисунках 3.12 и 3.13 приведены кривые, описывающие зависимости продолжительности свертывания молочно-растительной смеси до рН 4,6 от температуры и дозы закваски.
При температуре 25С для угличской закваски процесс при дозе 1,0 ЕА продолжается в среднем 16 часов, при дозе 2,5 ЕА - 12 часов и при дозе 5,0 ЕА - 10 часов. Для датской закваски эти показатели соответственно равнялись 12, 8 и 6 часов.
При температуре 30С продолжительность по вариантам составила: для угличской закваски 12, 10 и 8 часов, а для датской - 8, 6 и 5 часов. При температуре 35С - 10, 8 и 6 часов (угличская закваска) и 6, 4 и 3 часов (датская закваска).
Влияние условий свертывания на органолептические показатели продукта приведено в таблицах 3.18 и 3.19.
Лучшие образцы с угличской закваской получены при температуре 30С и дозе 2,5 ЕА (чистый кисломолочный вкус и запах с привкусом отрубей, отличная консистенция), а с датской закваской - при температуре 30Сидозе 1,0 ЕА.
Изменение физико-химических и органолептических показателей творожно-растительных продуктов в процессе хранения
В последние годы в связи с расширением производства молочных продуктов большую актуальность приобрела проблема их хранимоспо-собности. Это в полной мере относится и к творожным продуктам. Изучали поведение продукта, выработанного с использованием угличской закваски и внесением пшеничных отрубей на различных этапах технологического процесса.
Повышение стойкости творожно-растительного продукта осуществляли путем его термизации при температуре (65±2)С в течении (140±20) секунд с последующей расфасовкой. В результате предварительно проведенных экспериментов установлено, что тепловая обработка творожного продукта без добавления стабилизаторов, а только при внесении сахара приводила к тому, что творог получался крупитчатой, мучнистой или песчанистой консистенции. Для устойчивости геля к нагреванию и соответственно улучшения консистенции готового продукта применяли стабилизатор PRO-QUICKF-102, вносимый в количестве 0,8% от массы готового творожно-растительного продукта. Расфасовку предусматривали в герметическую тару. Ее производили после охлаждения продукта до (45±2)С, горячим розливом с последующим охлаждением. Затем творожно-растительный продукт подвергали опытному хранению в течение 15 суток при режимах, рекомендованных для хранения творога и творожных изделий (температура (4±2)С, относительная влажность 85%).
Продолжительность хранения определяли на основе данных изменения качества продукта по органолептическим и физико-химическим показателям. Контрольным являлся образец, выработанный по приведенной ранее технологической схеме 3.5 без добавления пшеничных отрубей. Образец продукта, полученный из пастеризованной молочно-растительной смеси - опытный вариант 1. Образец продукта, иш чен-ный при внесении пшеничных отрубей перед сквашиванием при температуре (30+2)С - опытный вариант 2.
Органолептические показатели обусловлены фізико -химическими изменениями творога и являются определяющими при оценке его качества. Полученные результаты представлены в таблице 3.20.
Органолептические показатели контрольного образца к концу десятых суток хранения оставались без особых изменений и получили оценку 19,0 баллов. К концу опытов (15 суток хранения) органолептиче-ская оценка продукта понизилась на 5,0 баллов из-за появления кислого вкуса и легкой горечи, а также некоторых изменений в консистенции.
Органолептические показатели образцов первого и второго опытных вариантов через 10 суток хранения оставались без изменений. Они имели чистый кисломолочный вкус с ароматом и привкусом пшеничных отрубей. Консистенция образцов была нежной, в меру плотной, с наличием ощутимых частиц вносимого компонента. Цвет светло-кремовый. Дальнейшее хранение (15 суток) привело к некоторым изменениям во вкусе и запахе продукта (излишне кислый), а также консистенции. Общая оценка этих образцов за 15 суток хранения понизилась на 2,5 и 3,0 балла соответственно.
Характерной особенностью всех исследуемых образцов было наличие существенных изменений тех или иных органолептических показателей к концу 15-х суток хранения. На десятые сутки, как правило, изменений не происходило, то есть все образцы имели такую же консистенцию, цвет, запах и вкус, как и в первые пять суток хранения. Это позволяет утверждать о наличии минимальной (до 10 суток) стойкости творожного продукта в процессе хранения. Дальнейшее хранение (до 15 суток) приводило к ухудшению вкуса, запаха и консистенции.
В процессе хранения в творожных продуктах определяли массовую долю влаги, титруемую кислотность и активную кислотность.
В процессе хранения наблюдалось постепенное снижение массовой доли влаги в готовом продукте (рисунок 3.14).
За 15 суток хранения массовая доля влаги снижалась: на 4% в первом опытном, на 5% - во втором опытном и на 6% - в контрольном образцах.
Изменение титруемой кислотности творожно-растительного продукта в процессе хранения представлено на рисунке 3.15.
Как видно, титруемая кислотность в процессе хранения увеличилась незначительно.
В таблице 3.21 представлены данные об изменении активной кислотности творожно-растительного продукта в процессе хранения.
К концу 15-х суток хранения величина активной кислотности в контрольном образце изменилась с 4,70 до 4,49 единиц рН.
На протяжении десяти суток хранения величина активной кислотности в первом образце оставалась равной 4,56 единиц рН. Дальнейшее хранение (до 15 суток) привело к повышению активной кислотности на 0,23 единиц рН.
Активная кислотность во втором образце в первые 5 суток хранения повысилась на 0,01 единиц рН. На десятые сутки кислотность повысилась еще на 0,02 единиц рН и на пятнадцатые - на 0,18 единиц рН.
Величина активной кислотности третьего образца в первые пять суток хранения не менялась и была равной 4,67 единиц рН. На десятые сутки произошло незначительное повышение активной кислотности на 0,02 единиц рН. На пятнадцатые сутки величина активной кислотности была равной 4,48 единиц рН.
Анализируя полученные результаты исследований, можно сделать вывод, что опытные образцы 1 и 2, полученные с внесением пшеничных отрубей в обезжиренное молоко перед пастеризацией и перед свертыванием, отличались высокой стойкостью при хранении. Органолептические показатели этих образцов к концу десятых суток хранения остались без изменения. Продукт имел однородную, нежную, в меру плотную консистенцию, светло-кремовый с вкраплениями отрубей цвет и чистый кисломолочный вкус и запах с приятным вкусом и запахом отрубей.
Данные, характеризующие изменения микрофлоры в процессе хранения продукта приведены в таблице 3.21.
В свежевыработанном контрольном образце пррдукта обнаружены бактерии группы кишечной палочки (1,3 102 КОЕ/г). После проведения тепловой обработки в опытном образце эти микроорганизмы отсутствовали. Установлено, что нагревание до температуры (65±2)С с выдержкой (140+20) секунд привело к снижению общего количества микроорганизмов и уничтожению плесеней и дрожжей. Следует отметить, что творож-но-растительный продукт без вторичной тепловой обработки удовлетворял установленным требованиям в течение только пяти суток при температуре (4±2)С. С этого же времени в продукте отмечали развитие плесени и дрожжей и ухудшение органолептики (дрожжевой привкус). На десятые сутки продукт являлся непригодным к употреблению из-за посторонних привкусов, связанных с развитием посторонней микрофлоры: плесеней, дрожжей, бактерий групп кишечной палочки.
Творожно-растительный продукт, выработанный со вторичной тепловой обработкой, сохранял свои исходные свойства. Количество полезной микрофлоры, оставшейся после термизации, в течении 10 суток при температуре (4±2)С практически не изменялось. Через последующие пять суток замечено уменьшение МАФАнМ. Бактерии группы кишечной палочки, дрожжи за весь период хранения термизированного продукта обнаружены не были.
